Типовые элементы вакуумных систем » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Типовые элементы вакуумных систем

15.05.2021

Установки для высокотемпературной вакуумной металлографии — это разборные металлические конструкции, снабженные электрическими вводами, оборудованные приспособлениями, позволяющими перемещать отдельные элементы внутри вакуумных камер, а также имеющие металлические и стеклянные вакуумные краны и зоны герметизированных сопряжений отдельных частей. Надежность эксплуатации этих установок в значительной мере зависит от качества выполнения отдельных узлов.

В литературе приводятся ограниченные сведения об устройстве уплотнений сопрягаемых разъемный частей вакуумных установок, а опыт в области проектирования и эксплуатации деталей устройств, работающих при низком остаточном давлении, до сих пор недостаточно обобщен.

Ниже приводятся некоторые данные о проверенных в эксплуатации элементах вакуумных систем, причем основное внимание уделяется описанию устройства герметизированных уплотнений и электрических вводов разборных вакуумных установок; кроме того, сообщаются некоторые сведения о подвижных вакуумных соединениях, вентилях и кранах.

На рис. 27, а показаны детали узла разборного вакуумного соединения с резиновым уплотнением, а на рис. 27, б — продольный разрез собранного узла. Резиновое уплотнение применяют, например, при креплении крышек рабочих камер, при переходах от цилиндрических (металлических) трубопроводов к вентилям и в ряде аналогичных случаев. В крышке 1 (рис, 27, а) проточен кольцевой канал 2 для охлаждения зоны резинового уплотнения. Охлаждение необходимо в тех случаях, если во время работы установки резина может нагреться выше 45—50 °С, т. е. до температур, вызывающих ее искусственное старение. Кольцо 3, запаянное в крышке, является одной из стенок канала 2. Перед пайкой в канал между штуцерами 4 и 5 помещают перегородку. Назначение ее — обеспечить циркуляцию охлаждающей воды по всему каналу 2. В крышке 1 также делают проточку 6 глубиной h1 и шириной b1, в которой размещают уплотняющее кольцо 7 из листовой вакуумной резины. В нашей практике обычно применялась резина толщиной h2 = 4 мм. Ширина кольца должна быть на 0,5 мм меньше ширины паза 6.
Типовые элементы вакуумных систем

К стенке трубопровода 8 шириной b3 приваривают кольцевую накладку 9 с отверстиями, через которые пропускают болты 10, стягивающие крышку с трубопроводом и сжимающие резиновое кольцо.

Длительная эксплуатация вакуумной резины обеспечивается в том случае, если высота буртика h3 (от торца трубопровода 8 до плоскости накладки 9) выбрана с таким расчетом, чтобы после сборки деталей и стягивания их вплотную болтами 10 обжатие резины по высоте составляло около 30%.

Ширина b3 обычно составляет около 3—5 мм (толщина стенок труб). В соответствии с этим размером выполняют и ширину проточки b1 и кольцевой резиновой прокладки b2. При этом ширину b1 берут равной b1 = b2+0,2 мм; кольцо 7 должно иметь ширину b2 = b1—0,5 мм.

На рис. 27, б показан описанный выше узел вакуумного уплотнения в собранном виде. Ценное качество устройства — отсутствие сварных вакуумных швов: зона приварки кольца 9 к трубопроводу 8 должна быть только механически прочной, но не герметичной, что упрощает изготовление такого соединения и обеспечивает надежность в работе.

Для прокладок в разъемных уплотнениях, а также для изготовления вакуумных шлангов широко используют резину марок 7889 и 9024 (табл. 7).

Резина марки 9024 обладает более высокой маслостойкостью, чем марки 7889, и применяют ее для уплотнения неподвижных и подвижных вакуумных соединений со смазкой. Для неподвижных соединений используют преимущественно резину марки 7889, из которой изготовляют также вакуумные шланги. Такие шланги применяются в установках для высокотемпературной металлографии при соединении отдельных элементов вакуумных систем (насосов, вентилей и др.), преимущественно в зоне предварительного разрежения.

Вакуумные резиновые шланги выпускают с отверстиями диаметром 3, 6, 9, 12, 15 и 30 мм (ТУ MXT 1472—54). Толщина стенок шлангов равна диаметру отверстия.

Для уплотнительных прокладок из резины марки 7889 изготовляют шнуры прямоугольного и круглого сечений размером от 3 до 30 мм (ТУ MXT У-213—54). На такие прокладки расходуется значительно «меньше резины, чем на вырезаемые из листа. Для разъемных соединений прокладки из резинового шнура в зоне сопряжения срезают на «ус» под углом около 30° вдоль шнура и склеивают резиновым клеем. Прокладки в редко разбираемых уплотнительных соединениях в склейке не нуждаются.

На рис. 28 показано устройство фланцевого соединения труб, уплотненных кольцевой прокладкой из листовой вакуумной резины марок 7889 или 9024. Такое соединение позволяет быстро разбирать и собирать вакуумную систему, а также обеспечивает надежность и герметичность зоны соединения.

В табл. 8 приведены рекомендуемые В.А. Ланисом и Л.Е. Левиной размеры отдельных элементов соединения, изображенных на рис. 28, а—г. Уплотнению подвергаются стальные бесшовные трубы 301—50) или бесшовные трубы из нержавеющей стали. Указанные в табл. 8 размеры рассчитаны на фланцевые соединения, металлические детали которых выполнены из стали 20 или нержавеющей стали марки 1Х18Н9. Гайки изготовляют из стали 45.

Поверхности фланцев должны быть гладкими, не иметь раковин, трещин и других дефектов. Расточку отверстий во фланцах следует производить по третьему классу точности под скользящую посадку по трубе.

Вакуумно-плотные соединения с резиновой прокладкой надежны и удобны в эксплуатации, но нагревать их выше 50 °C не рекомендуется. В тех случаях, когда прогрев зоны сопряжения неизбежен, вместо резинового уплотнения целесообразно применять металлические прокладки из листовой холоднокатаной меди марки M1 или листового мягкого алюминия марки A1. Перед установкой в уплотнение медную прокладку подвергают отжигу и очищают от окалины.

Вид часто применяемого вакуумного уплотнения плоскости плиты 1 и кольцевой накладки (или колпака) 2 при помощи притирки и последующего нанесения вакуумной (смазки 4 показан на рис. 28, д. Кольцо 3 служит для точной фиксации положения детали 2 на плоскости плиты 1. Поверхность плиты при изготовлении подвергают чистовой токарной обработке, а затем притирают в зоне соприкосновения с деталью 2 при помощи наждачного порошка или карбида бора, замешанного на масле. Сначала используют порошок с зернами размером до 0,3 мм, затем, после притирки в течение примерно получаса, зону притирки промывают бензолом и на нее наносят более мелкий порошок (зернистостью до 0,1 мм); окончательную притирку ведут порошком с фракциями около 10—20 мк. Весь цикл притирки торца диаметром около 250 мм при ширине 10 мм занимает 1,5—2 часа (при притирке стали к стеклу или кварцу, а также стали к стали или стали к меди).

На притертый участок наносят тонкий слой вакуумной смазки 4, которая обеспечивает герметичность соединения. Можно рекомендовать смазку, изготовляемую московским заводом им. Кошкина.

На рис. 29 даны схемы конструкций разъемных соединений с уплотнениями металлическими прокладками. Система сопряжения труб, приводимая К.А. Савинским, показана на рис. 29, а. В табл. 9 даны основные размеры соединяемых труб от 10 до 306 мм. Участки А и Б зоны сопряжения снабжены острыми выступом и впадиной, между которыми размещается уплотняющая металлическая прокладка.

Трубы с малым внутренним диаметром (от 3 до 12 мм) можно соединять по схемам, приведенным на рис. 29, б и в. При использовании схемы, иллюстрируемой рис. 29, б, предусматривается применение прокладки 1, зажимаемой с помощью накидной гайки 2 между коническими выступом 3 и впадиной 4. В тех случаях, когда необходимо присоединение медной трубы, можно рекомендовать схему рис. 29, в, в которой предусматривается развальцовка края трубы 1, прижимаемой с помощью кольца 2 и накидной гайки 3 к коническому выступу 4.

Один из вариантов присоединения патрубка 1 малого диаметра (от 3 до 12 мм) к вакуумной системе 2 изображен на рис. 29, г. Металлическая прокладка 3 находится в зоне контакта, который обеспечивается прижимом стержня 4 при повороте кулачка 5; пружина 6 служит для отвода стержня 4 при разборке соединения.


В табл. 10 приведены отдельные значения рекомендуемых диаметров вакуумных сопряжений при различных схемах соединений, а в табл. 11 даны давления (кг/мм) по среднему диаметру и максимальные температуры при использовании медных или алюминиевых прокладок.

Для надежного и герметичного крепления патрубков манометрических ламп, соединяемых с вакуумной камерой, в которой контролируется разрежение, а также при необходимости изолировать выводы из камеры проволочных термопар и проводников различных электрических систем (например, при изучении модулей упругости и внутреннего трения, электрического сопротивления и интенсивности испарения и др.) применяют разъемные соединения. На рис. 30 дана схема одного из вариантов такого соединения, простого в изготовлении и безотказного в эксплуатации. На рис. 30, а показаны его отдельные детали. В корпусе плиты 1 растачивают отверстие диаметром d1 и глубиной h1, а также высверливают отверстие диаметром d2, на 0,2—0,3 мм больше диаметра d3 герметизируемого в камере патрубка 2.

Зону сопряжения плиты 1 и патрубка 2 уплотняют втулкой S из вакуумной резины (обычно изготовляемой из отрезка шланга вакуумной резины марки 7889, протачиваемого на оправке до требуемых размеров). При диаметре патрубков в пределах d2 = 8—20 мм наружный диаметр резиновой втулки должен быть (2—2,5) d2, высота b2 = 15—20 мм; внутренний диаметр втулки 3 берут примерно равным d3. Шайбу 4 толщиной около 2 мм обычно выполняют из латуни или нержавеющей стали; ее внутренний и наружный диаметры должны обеспечивать скользящую посадку в отверстии плиты и свободное перемещение по патрубку 2.

Отверстие в прижимающей гайке 5 выполняют на 0,2—0,3 мм больше d3; выступающая нарезанная часть гайки должна иметь высоту h3, обеспечивающую при завинчивании гайки в резьбу отверстия в плите 1 до упора сжатие резиновой втулки 3 не более чем на 30% по ее высоте. Определить высоту выступа на тайке можно из равенства

при этом достигается надежное уплотнение.

На рис. 30, б показано описываемое уплотняющее устройство в собранном виде, а на рис. 30, в — некоторые типы вводов стеклянного патрубка 1 манометрической лампы, ввода проводников, запаянных в стеклянную трубку 2 или уплотненных вакуумной замазкой (пицеином) в керамической или текстолистовой трубке 3. При выполнении ввода, аналогичного обозначенному цифрой 2 на рис. 30, в, в стеклянную трубку заштамповывают (путем разогрева края трубки газовой горелкой и последующего сжатия) уплотняемые проводники 4 обычно диаметром до 0,5—0,8 мм. При этом сорт стекла выбирают в зависимости от материала проводников: например, при вводе платинородий-платиновых проводников термопар, а также платиновых проволок используют стекло № 23, имеющее коэффициент теплового расширения, близкий к коэффициенту расширения платины; при вводе молибденовых проволок используют так называемое молибденовое стекло. Для изолирования проводников от корпуса камеры на них надевают тонкие фарфоровые бусы или отрезки стеклянных или кварцевых капиллярных трубок 5.

Хорошие результаты получаются при вводе проводников по схеме, обозначенной на рис. 30, в цифрой 3. В этом случае попользуют керамические стержни с тонкими отверстиями (на 0,2—0,3 мм больше диаметра проводников) или аналогичные стержни из текстолита. Для уплотнения расплавленную вакуумную замазку (пицеин) 6 заливают в подогретые до 70—80° стержни с продетыми в них уплотняемыми проволочными вводами из пригодных для данной установки материалов (меди, молибдена и др.).

Во многих установках описанные системы уплотнения и ввода проводников надежно работают уже в течение нескольких лет.

В отдельных случаях требуется ввод в вакуумную камеру электрического тока порядка сотен ампер сравнительно низкого напряжения (несколько вольт, например, при контактном электронагреве образцов пропускаемым по ним током), а также необходимы герметизация и изодарование от корпуса сравнительно высоких напряжений (15000-20000 в, например, при (выявлении микроструктуры методом ионной бомбардировки). На рис. 31, а схематически изображен низковольтный многоамперный ввод с разъемными соединениями, а на рис. 31,б — высоковольтный ввод.

Цифрой 1 на рис. 31, а обозначен медный электрод, выточенный из прутка и охлаждаемый изнутри водой, проходящей по патрубкам 2 и 3 (стрелками обозначено направление движения воды). Приваренная к электроду накладка 4 служит для присоединения шины, подводящей питающее напряжение от понизительного трансформатора. При диаметре электрода d1, например, 20 мм в шлите вакуумной камеры 5 высверливают отверстие диаметром d2 = 23 мм (если напряжение на электроде по отношению к обычно заземляемой плите составляет до нескольких десятков вольт) и на глубину 30 мм растачивают отверстие в плите на диаметр, превышающий примерно на 20 мм диаметр электрода. Для точного фиксирования, центрирования и изолирования электрода 1 от корпуса камеры 5 служат шайбы 6 и 7 толщиной около 3 мм, Шайба 6 может быть выполнена из керамики или текстолита, а шайба 7 изготовляется обычно из текстолита. Втулка из вакуумной резины 8 и гайка 9 должны иметь такие же соотношения высоты, как и в примере, помещенном на рис. 30. При водяном охлаждении может быть допущена плотность тока порядка 30 а на 1 мм2 активного сечения электрода, что позволяет легко вводить в вакуумную камеру электрический ток порядка многих сотен и тысяч ампер.

Для высоковольтного ввода в вакуумную камеру можно рекомендовать систему, показанную на рис 31, б. Один конец проволочного электрода 1 (например, из молибденовой или платиновой проволоки диаметром до 1 мм) запаивают в кварцевую трубку 2 (или в трубку из молибденового стекла при вводе из молибденовой проволоки), которую затем заливают изнутри вакуумной замазкой (пицеином) 3. В накладке 4, приваренной к корпусу вакуумной камеры 5 (если толщина камеры мала), размещают фиксирующие и центрирующие шайбы 6 и 7, прокладку из вакуумной резины 8 и зажимающую гайку 9 (аналогичные используемым в уплотнении, показанном на рис. 31, а), На концах трубки 2 укрепляют наконечники 10 и 11 (например; на цементной замазке 12) для присоединения проводников 13 и 14. В нашей практике для высоковольтных вводов применялись кварцевые трубки диаметром 15 мм с толщиной стенок 3 мм, что позволяло вводить в вакуумную камеру постоянный и переменный токи напряжением до 40 кв. Длительная и безотказная работа такого вида уплотнений при остаточном давлении в рабочей камере до 5*10в-6—1*10в-5 мм рт, ст., а также простота их изготовления и сборки позволяют рекомендовать их для широкого использования.

В различных устройствах для высокотемпературной металлографии необходимо, чтобы отдельные элементы механизмов приборов перемещались и вращались в вакууме без нарушения герметичности в камерах. В зависимости от технических требований (скорость вращения, величина хода при возвратно-поступательном движении, значение передаваемых усилий и др.) могут быть использованы различные конструкции.

На рис. 32 показана схема приспособления для осуществления возвратно поступательного перемещения в вакууме. Основной элемент этой системы — гофрированная тонкостенная трубка (сильфон), изготовляемая из пластичных латуней и нержавеющей стали. Сильфоны обладают способностью перемещаться на значительное расстояние вдоль оси за счет упругой деформации гофр. Например, при наружном диаметре сильфона 60 мм и исходной высоте 80 мм при сжатии вдоль оси высота уменьшается почти на 20 мм. Сильфоны изготовляют диаметром от 10—12 до 80 мм и более. При необходимости передвижения на расстояние, превышающее допускаемое сжатием одного сильфона, последовательно соединяют при помощи пайки мягким или твердым припоем два или несколько сильфонов.

При работе сильфона в условиях нагрева не выше нескольких десятков градусов для пайки используют обычный оловянно-свинцовый припой типа ПОС-40, а при необходимости обеспечить работу подвижного устройства при более высоких температурах (например, до 150—250 °C и выше) — более термостойкие припои (медный или серебряный).

На рис. 32, а показано сильфонное устройство в исходном, растянутом положении, а на рис. 32, б — взаиморасположение деталей при перемещении стержня на расстояние h. Крышка на резьбовом соединении жестко связывается с управляющей системой, которую выполняют с учетом необходимости противодействия стремлению сильфона к сжатию за счет атмосферного давления на крышку, равного примерно 1 кг/см2. Нг пример, при диаметре сильфона 60 мм это сжимающее усилие будет составлять около 28 кг.

Для быстрого перемещения в вакууме можно применять электромагнитные системы, выполненные по схеме, аналогичной изображенной на рис. 33. Движение сообщается железному сердечнику 1, который может перемещаться по направляющим 2 и 3, укрепленным в тонкостенном медном цилиндре 4. Этот цилиндр припаян к фланцу 5. Катушка электромагнита 6, расположенная коаксиально пo отношению к цилиндру 4, при помощи накладки 7 и стяжек 8 прикреплена к фланцу 5.

Для откачки воздуха в сердечнике 1 имеются продольные пазы и в направляющих 2 и 3 — отверстия.

При помощи резиновой кольцевой прокладки 9 производится уплотнение зоны соединения фланца 5 с корпусом вакуумной камеры 10.

При включении питающего напряжения постоянного тока на обмотку электромагнита сердечник 1 поднимается и шток 11 воздействует на подлежащую перемещению часть прибора, находящуюся в вакуумной камере. В зависимости от нагрузки, приходящейся на шток 11, выбирают соответствующую мощность электромагнита.

В установках для исследования прочности материалов при нагреве может быть применено устройство (рис. 34), которое позволяет нагружать образец в вакууме. Один конец стального троса 1 соединяют с изучаемым образцом, а второй прикрепляют к валу 2. Вал вращается в подшипниках 3 и 4, причем подшипник 3 расположен внутри вакуумной камеры 5, а подшипник 4 установлен на опоре, находящейся снаружи камеры.

Для герметизации служит отрезок резинового вакуумного шланга 7, надетого на выходящую из камеры часть вала 2 и на патрубок 8, приваренный к корпусу камеры. Благодаря эластичности резины возможен поворот вала 2 на угол до 180°. Осуществляется этот поворот при помощи рычага 9, жестко насаженного на вал 2.

При длине рычага 9, равной R1 см, и нагрузке Р1 кг нагрузка на образец кг может быть определена из равенства

где R2 — расстояние от оси вала 2 до направления прикладываемого к образцу усилия;

Rв — радиус вала 2 в зоне крепления троса;

Rт — радиус троса 1.

Истинное значение Р2 обычно корректируют, внося поправку, определяемую пои экспериментальной проверке. Это позволяет учитывать трение в подшипниках, а также упругость резинового шланга 7, скручиваемого при повороте вала 2.

Рассмотренное устройство дает возможность передавать в вакуумную камеру за счет упругой деформации резины сравнительно большие усилия (1—2 т). Поворот шланга до 180° обеспечивает длительную безаварийную эксплуатацию этой системы нагружения при разрежении в вакуумной рабочей камере около 1*10в-5 мм рт. ст.

На рис. 35 приведена схема одного из устройств для вращения или перемещения в вакууме при помощи конического поворотного уплотнения. К плите 1 приварена втулка 2, в которой имеется коническое отверстие (с углом конусности около 5—6°). К поверхности этого отверстия притерта коническая пробка 3. При работе устройства на притертую зону наносят вакуумную смазку, которая облегчает поворот конуса 3 и обеспечивает герметичность его соединения со втулкой 2. Высота пробки должна быть примерно вдвое больше ее наибольшего диаметра. При помощи колпачка 4, навинчиваемого на резьбу на втулке 2, к конической пробке прижимается пружина 5. Рекомендуется выбирать пружину 5 с таким расчетом, чтобы удельное давление на зону конического сопряжения составляло около 1 кг/см2. При этом обеспечивается наиболее надежная работа.

Для перемещения внутри вакуумной камеры рычага 6 служит рукоятка 7, расположенная снаружи камеры. Вместе рычага 6 на оси конической пробки может быть укреплена, например, шестерня или выполнена иная система передачи движения.

Если требуется, чтобы вал диаметром от 3 до 75 мм вращался с окружной скоростью не больше 0,4 м/сек в вакууме и одновременно мог совершать возвратно-поступательное движение вдоль оси, рекомендуется вакуумный ввод, показанный на рис. 36. К стенке вакуумной камеры 1 приварен корпус ввода 2, через который проходит вал 3. Герметизация вдоль оси вала достигается (при помощи двух колец из вакуумной резины 4. Такие кольца изготовляются из листовой резины толщиной 2 мм (марки 9024 по ТУ МХП № 4-251-54). Научно-исследовательским вакуумным институтом, разработавшим нормали на данные системы вводов, рекомендуется изготовлять резиновые уплотняющие кольца внутренним диаметром следующих размеров:

Уплотняющие кольца 4 расположены в корпусе ввода между кольцевой шайбой 5 (имеющей скос по отношению к оси вала, равный 60°) и кольцевой вставкой 6 (снабженной аналогичным скосом, обеспечивающим размещение резиновых колец под углом 60° к оси вала). Цилиндрической шайбой 7 при помощи гайки 8 достигается прижим деталей вакуумного ввода.

В полость между резиновыми кольцами через трубу 9 (закрываемую колпачковой гайкой 10 или соединяемую с масленкой) подается вазелиновое масло Д-1. Масло добавляют через каждые 6—8 час. работы ввода (при отсутствии масленки). Установка на трубке 9 масленки типа Д-25М обеспечивает непрерывную работу ввода в течение 100 час. без долива масла.

Поверхность вала 3, изготовляемого из стали, следует тщательно шлифовать. При предельной окружной скорости вращения вала во вводе, составляющей 0,4 м/сек, вал диаметром, например, 10 мм может вращаться со скоростью около 780 об/мин, а вал диаметром 30 мм — 250 об/мин.

При температуре от +10 до +40° этот ввод обеспечивает сохранение остаточного давления в рабочей камере при натекании воздуха в камеру, составляющем весьма незначительную величину, не превышающую 1*10в-4 мкл/сек.

На схеме устройства ввода (рис. 36) не изображены опорные подшипники, которые должны устанавливаться точно по оси ввода.

Особое внимание при изготовлении уплотняющих резиновых колец следует уделять получению ровных краев отверстия, для чего используют специальное приспособление.

При необходимости длительного вращения каких-либо объектов в вакууме со скоростью 3000 об/мин можно использовать устройство, схема которого приведена на рис. 37 (эта система применяется обычно в рентгеновских трубках с вращающимся анодом). Цифрой 1 на рис. 37 обозначен вал, соединяемый с приводимым во вращение объектом. Медный стакан со стенками толщиной около 5 мм представляет собой короткозамкнутый ротор (типа «беличьего колеса»), который жестко укреплен на валу 1 гайкой 3, снабженной стопором.

Вал вращается в двух шариковых подшипниках 4 и 5, запрессованных в стальной корпус 6. К корпусу припаяно кольцо 7 из сплава ковар, имеющего такой же коэффициент теплового расширения, как и стекло, из которого выполнен тубус 8.

Края тубуса 8 сварены с кольцами 7 и 9 из ковара. Кольцо 9 припаяно к металлическому (стальному или медному) фланцу 10, укрепленному на вакуумном уплотнении на корпусе рабочей камеры (на схеме отсутствует).

Статор трехфазного двигателя, создающий вращающееся магнитное поле, увлекающее ротор 2, жестко устанавливается на фланце 10.

Эта система ,используется в некоторых конструкциях при мощности двигателя до 50 вт. Срок службы подшипников, работающих при вакууме 1*10в-6 мм рт. ст. и применении графитовой смазки, наносимой только один раз при сборке устройства, составляет 800—1000 час.

Для рационального использования пароструйных и ротационных насосов необходимо, чтобы диаметры трубопровода и проходные отверстия в вентилях и кранах, установленных в трубопроводах, не вызывали значительного снижения скорости откачки.

При диаметре трубопровода до 20 мм применяют либо стеклянные пробковые краны, либо металлические вентили, а в вакуумных системах с большим диаметром трубопроводов используют только металлические вентили.

На рис. 38 показаны схемы устройства вакуумных вентилей с резиновой (с) и сильфонной металлической (б) мембранами.

В верхней части стального корпуса 1 вентиля первого типа (рис. 38, а) укреплена при помощи прижима мембрана 2, выполненная в виде диска из листовой вакуумной резины толщиной примерно 5 мм. При вращении штурвала 3 мембрана 2 вместе со штоком 4 перемещается только вверх или вниз благодаря направляющим стержням 5, которые исключают возможность вращения штока 4.

При закрывании вентиля уплотнение достигается путем прижима шайбы 6 из листовой вакуумной резины к корпусу вентиля.

Более совершенны металлические вакуумные вентили с сильфонными мембранами (рис. 38,б). Устроены они аналогично вентилям первого типа, но в зоне разъема корпуса и механизма перемещения имеется уплотняющая резиновая прокладка 7. Вентили с сильфонными мембранами изготовляют с отверстием во фланце 200 мм и больше.

При длительных экспериментах (5—10 и более часов), например при изучении закономерностей деформации металлов и сплавов при нагреве и растяжении, используют вакуумную систему, выполненную по схеме, показанной на рис. 39, а. Вакуумная камера 1 через ловушку-отражатель паров масла 2 соединяется с корпусом пароструйного диффузионного насоса 3. Этот насос резиновым шлангом 4 связан с ротационным насосом 5. Кран 6 служит для отсоединения ротационного насоса от всей системы после окончания работы установки (которая при этом должна оставаться при низком остаточном давлении), а кран 7 позволяет вводить атмосферное давление в насос 5 после его остановки, а также внутрь вакуумной системы при открывании вакуумной камеры для ее загрузки и разгрузки.

Остаточное давление в камере 1 измеряют манометрическими лампами 8 и 9, соединенными с вакуумметром 10.

В тех случаях, когда требуется часто открывать вакуумную камеру, например при кратковременных испытаниях образцов, более рациональна несколько усложненная вакуумная система (рис. 39, б). При помощи металлического вакуумного вентиля и вакуумного крана 7 можно отсоединять пароструйный насос 3 и ловушку 2 от вакуумной камеры 1 и ротационного насоса 5. Это исключает затраты времени на разогрев и охлаждение пароструйного насоса при каждом цикле пуска установки. Следует отметить, что применяемые в установках для высокотемпературной металлографии пароструйные насосы типа ЦВЛ-100 требуют для разогрева и охлаждения не менее одного часа, а впуск атмосферного воздуха в корпус насоса является недопустимым, так как при этом быстро портится (окисляется) вазелиновое масло Д-1.

Вакуумный кран 8 предназначен для предварительной откачки воздуха и газов из камеры 1 после ее загрузки, а кран 9 позволяет вводить воздух в вакуумную систему (в рассмотренных выше при описании первой схемы случаях).

Для контроля остаточного давления в камере служат манометрические лампы 10 и 11, электрически соединенные с вакуумметром 4.

Работа рассматриваемой вакуумной схемы при уже действующем пароструйном насосе 3 происходит в следующей последовательности. После загрузки образца в камеру 1 при закрытых вентиле 6 и кране 7 и открытых кранах 8 и 9 кран 9 закрывается, включается ротационный насос 5 и начинается предварительная откачка. После достижения остаточного давления в камере 10в-2—10в-3 мм рт. ст., контролируемого по показаниям вакуумметра 4, кран 8 закрывается, а кран 7 и вентиль 6 открываются. При этом (при исправной вакуумной системе и отсутствии больших количеств газов, адсорбированных и окклюдированных образцом) в камере достигается низкое остаточное давление через 15—30 мин. По окончании опыта вентиль 6 и кран 7 закрываются, кран 8 открывается, а воздух вводится в камеру через кран 9 после остановки ротационного насоса 5.

Более удобна и надежна в работе простая вакуумная система на рис. 39, а. Поэтому во всех случаях, когда не требуется частой загрузки рабочей камеры, рекомендуется применять именно эту вакуумную систему.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: