Фролов Е.С. - Вакуумная техника (1037534), страница 31
Текст из файла (страница 31)
Греваемую или прогреваемую вакуум. иую аппаратуру. Непрогреваемую ва. куумиую аппаратуру используют в ва. куумиых системах с давлением более 5 1О в Па, прогреваемую (до температуры 723 ... 873 К) — в сверхвысоко. вакуумных системах с давлением ме. нее 5 !О о Па. Одно из важных требований, предьнвляемых к вакуумной запорной аппаратуре, — минимальный поток газовыделения. Газовый поток Ох, выделяющийся из основных элементов клапана, можно представить в виде суммы потоков; 0х = О + О 'т д + 1з где ф„— поток, натекающий через механический вакуумный ввод, разьемиые и неразъемиые вакуумные соединения; Ог — поток, формирующийся проиицаемостью через стенки и уплотнения клапана; Оп — поток, создаваемый газовыделением с поверхностей клапака, обращенных в вакуум; Ом— молекулярный газовый поток из диф.
фузноиио-щелевых каналов, обре. зующихся при сборке клапана. Для уменьшения суммарного газового потока следует применять соответствующие конструктивные средства, снижающие потоки Цн и а также рационально выбирать конструкционные материалы с целью уменьшения потоков Цг и Цп. Запорную аппаратуру иепрогреваемых вакуумных систем изготовляют из алюминиевого сплава АМГО, дюралюми. ния, стали 20 с защитными металлнче. скими покрытиями. В качестве уплотнительных элементов в этом случае чаще всего применяют вакуумную ре.
зину. Прогреваемую аппаратуру изготовляют из корроэиоиио-стойкой стала 12Х!8Н! ОТ. Для герметизации кла. панов используют металлические илк полимерные (например, фторопласт-4) уплотнения с малым газовыделеинем. Высокие требовании, предъявляемые и сверхвысоковакуумным клапаниым соединениям, объясняются необходн мастью нх многократного срабатыва иия, в том числе при прогревах в закрытом положении. При этом усилие герметизации должно быть минимальным, так как от него зависят конструкция и мощность привода, а также размеры и масса клапана. Такие факторы, ' влияющие иа усилие герметизации, как прочностные свойства материалов, площадь и состояние контактируемых поверхностей, а также вид соединения, взаимосвязаны и должны быть у ~ы наиб ее рационально распределение усилия герметизации по контуру стыка должно быть равномерным при каждом цикле срабатывания клапака.
Неравномерность распределения усилий приводит к перенапряжению уплотинтеля в одних местах н недостаточной нагрузке в других, что обусловливает появление те- чей. В связи с этим необходимо обеспе чизать центральное, перпендикулярное плоскости разьема, воздействие усилия на уплотиительные элементы и не допускать появления усилий, вызывающих их смещение один относительно другого. Для компенсации погрешностей изготовления и сборки, а также различных микросмещений, возникающих при эксплуатации клапанов, предусматривают возможность самоусзанонки элементов уплотнительной пары. На надежность герметизации значительно влияют отклонения формы и расположения поверхностей уплстиительных пар (например, отклонение от плоскостности), которме должны быть минимальны.
В противном случае один из элементов уплотннзельной пары упруго деформируется. Элементы уплотнительных пар должны быть точно цеитрированы один относительно другого, так как многократное воспроизведение герметичности при постоянном усилии герметизации возможно при коитактирозании одних н тех же участков поверхности от цикла и циклу. Необходимое условие длительной работы уплотнительных пар — постоянство усилия герметизации; поэтому, зле клапаны снабжают устройствами и лементами для автоматической компен енсапии термических и механических Хвформаций, возникающих при эксцауатации и отрицательно влияющих на стабильность усилия герметизации, Материалы элементов уплотнительных пар должвы быть строго согласованы по физико-химическим свойствам, так как важным эксплуатационным фактором является прогрев клапанов в закрытом положении (значения температурных коэффициентов расши.
реиия материалов уплотннтельных пар должны быть равны или близки). Кроме того, для одинакового распределения теплоты седло и клапан нли уплотнительный диск необходимо согласовывать по размерам и массе. Прн прогреве клапанов в закрытом положении уплотиительные элементы пар не должны схватываться. При конструировании клапанов следует предусматривать простую замену клапана или уплотнительного диска и восстановление седла. С этой целью конструкции клаяаноэ необходимо скабжать элементами, обеспечивающимимн соосиость клапана и седла.
В кекозорых случаях для повышения ремоитопригодности и ресурса целесообразно использовать сменные элементы седла. Уплотнительные пары сверхвысоковакуумиых цельнометаллических угловых клапаиоз показаны на рис. 7.1 (26]. Чаще всего вакуумно-плотный контакт получают при смятии мягкого материала уплотиительного диска (рис, 7.1, и, б — д, з, и).
Для уменьшения усилия герметизации профилиро. ванный выступ седла заостряют. Однако в клапанах без компенсаторов при повторных уплотнекиях площадь контакта увеличиваетсн, что требует повышения усилия герметизации. Вариант, приведенный иа рис. 7.1, а, отличается тем, что независимо от глубины внедрения выступа в уплотнительиый диск площадь контакта не. изменяется и обеспечивается стабильность усилия герметизации.
Уплотиительиые пары, показанные на рис. 7.1, б, к, характеризуются само- установкой соединяемых элементов, причем вариант, данный иа рис. 7.1, к, предпочтительнее, поскольку седло деформнруетсн упруго, следовательно, конструкция более долговечна. . Усилия герметизации минимальны при разрушении поверхностного слоя Классификация и иредняиляляил тренииикия 153 Т а б л и ц а 7.1 Вариант япнструкдии увяпткитеяьнпв пары Пптп(с иатекааия, Пк. и'1с Раэпчая темнарату ра, и Удеяьи се усилие герма. тнаадни, Н(ы» Число ннклпа и) л) а, е) Рик, 2.(.
Уплптнитииьиые пары сииркяыспкпиккуумиык кис ки (а и Э вЂ” угол спптвит. сткииии клапана и седла): ( — уплптиитияьиый диск; 2 — седла 100 30 200 ... 300 5 ... 1О 10 'д 1О (а 200 ... 500 1000 .' 100 ... 500 Рис. 7.2, ж Рис. 7.2, з Рис. 7.2, н Рис. 7.2, к Ри . 7.2,л 723 393 50 ... 200 323 ...
473 10 ы...(0'* 1О (з ЯЯЯБ 1 Сйй(Я)2Жй ~~дд — 1 л! Нильипииткяяикески» пр иии Рис. 7.2. уплптиитияьные пары киерккыспкпяккууииык ирпяетиык «яапкипи одного из элементов уплотнительной пары профилем другого элемента. Прн этом более мягкий элемент работает на срез (рис. 7.1, в, ж). Уплотнительная пара, показанная иа рис. 7.1, ж, предпочтительнее, так как имеет .упругое седло. Уплотннтельные пары сверхвысоко- вакуумных цельнометаллических проходных клапанов показаны на рис. 7.2, их характеристики приведены в табл. 7.1. Особенность уплотннтельной пары, по((азаниой на рнс.
7.2, а, — наличие кольцеобразной проточки на обрат. ной стороне уплотннтельного диска 8 с выступом, имеющим золотое пле- ночное покрытие 2 толщиной 50 мкм. Проточка упруго компенсирует неровности поверхности уплотннтель. ного диска 8 и селла 1. Уплотнительная пара с титановым диском 8, имеющим выступ шириной 0,25 .. 0,30 мм (покрыт слоем 2 серебра) и седлом 1 из коррозионно-стойкой стали (рнс.
7.2, б) чувствительна к отклонению от плоскостности поверхностей контакта. Недостаток кон. струкции — значительное различие температурных коэффициентов расширения а используемых материалов. В уплотннтельной паре, показанной на рис. 7.2, в, на уплотннтельном диске 8 по периферии имеется выступ, покрытый золотой пленкой 2 толщиной 50 мкм. Выступ герметнзирует цилиндрическую поверхность седла ! из коррознонно.стойкой стали. Диски уплотнительиых пзр, показанных на рнс.
7.2, г — ж, выполнены из меди или алюминия н отличаются формой выступа. Так как ответная уплотияемая поверхность плоская, соблюдение большой точности совмещения осей уплотннтельного диска 8 н седла 1 при повторном срабатывании клапана не требуется.
Однако при прогреве клапана вследствие текучести материала диска герметичность стыка может быть нарушена, Прн эксплуатации клапанов с такими уплотвительиыми парами иэ-зз возра. стаиия площади контакта приходится Увеличивать усилие герметизации. В уплотннтельной паре, поназанной за рис. 7.2, з, уплотнительный диск 8 имеет сферическую поверхность, что обеспечивает небольшие усилии герметизации В уплотнительных парах, показанных на рис 7.2, и, к, герметизация стыка происходит прн анедре"ии выступа А диска 8 нли седла ! з мягкий материал ответной детали. сновиой недостаток этих конструк-, "нй — нестабильность усилия герме'иэации при повторных уплотнениях.
Ллн уплотнительной пары, показанной иа рис. 7.2, л, не требуются значительные усилия герметизации, так как расплавленный металл ((, находящийся в ванне седла 1, не оказывает значительного сопротивления уплотнительному диску 8. Размеры и масса клапанов, а также мощность привода зависят от необходимых усилий герметизации уплогни. тельной пары. Уплотнительные пары с уменьшенным усилием герметизации вдоль осей проходных отверстий показаны на рнс. 7.3.
Уменьшение усилия герметизации в уплотнятельных парах, показанных на рис. 7 3, а — г, обеспечивается специальной формой уплотнигельного диска. Прн приложении к диску осевою усилия (7 создается превышающее его в несколько раз усилие герметизации Р. Особенность уплотнительной пары, показанной на рис. ?.3, а, — наличие двухэвенного шарнира, состоящего нз двух сферических опор 1 н сопряженного с ними компенсатора 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
