Файл: Балицкий А.В. Технология изготовления вакуумной аппаратуры.pdf

современные конструкции уплотнений и построены на использовании плоских уплотняемых поверхностей.

Одна из таких конструкций с плоским уплотнителем схематически изображена на рис. 12-10. Один фланец в ней плоский, а второй имеет кольцевой выступ с слег­ ка вогнутой уплотняемой поверхностью, которой он и прижимает уплотнитель к плоскому ответному фланцу. Вогнутая поверхность выступа фокусирует контактные силы, деформирующие уплотнитель, не дает материалу его вытекать в радиальном направлении и позволяет на­ дежно уплотнять соединение, избегая в то же время жестких допусков.

Эта конструкция позволяет уплотнять соединения с несколько меньшим сжимающим усилием, чем требует­ ся для канавочно-клинового уплотнения, а также умень­ шить массу и размеры фланцев. Конструкция предназна­ чена для соединений с диаметрами условных проходов от 10 до 225 мм. Уплотнители делаются из меди или ни­ келя' толщиной 0,3—0,5 мм. Для систем, подвергающих­ ся прогреву не свыше 100 °С, но требующих особой чи­ стоты остаточной газовой среды или стойкости против излучений, например для ускорителей элементарных ча­ стиц, могут быть рекомендованы медные уплотнители с индиевым покрытием с обеих сторон.

Таблица 12-4

Основные размеры соединений с „серповидным” уплотнением,

мм (рис. 12-10)

2 7 3

Эти уплотнения (условно названные конструкторами «серповидными») выгодно отличаются еще н тем, что в них прокладки могут быть использованы повторно не­ сколько раз, для чего прокладки нужно каждый раз переворачивать на другую сторону.

Основные размеры фланцев этих соединений даны в табл. 12-4.

12-3. УПЛОТНЕНИЯ С КОНИЧЕСКИМИ УПЛОТНЯЕМЫМИ ПОВЕРХНОСТЯМИ

Уплотнения таких типов отличаются способом фиксации проволочной прокладки на охватываемом ко­ нусе соединения. Если делать конус, на который наде­ вается уплотнительная прокладка, ровным от начала до конца, не принимая мер для удержания прокладки в нужном положении в процессе монтажа и деформации ее, то почти неизбежен сдвиг прокладки па одну сто­ рону и, следовательно, плохое уплотнение.

Конструкция конического уплотнения, изображенная на рис. 12-11, имеет на конусе заточку, играющую роль седла для размещения проволоч­ ного уплотнителя. Угол между осью и образующей конуса со­ ставляет обычно 12—17°. Уплот­ нения такой конструкции для со­ единений с Dy до 250 мм выдер­ жали испытания многократным

прогревом до 450 °С.

Другая конструкция уплотне­ ния имеет цилиндрические уча­ стки у основания конуса и у его свободного, конца. На последний участок и натягивается проволоч­ ный уплотнитель. Цилиндриче­

ский участок у основания конуса служит посадочным местом для центрирования соединения при стягивании фланцев. Авторы конструкции рекомендуют применять ее для соединений с Dy до 150 мм, хотя выпущенные ими

274

можностыо использовать для уплотнения явление некото­ рого «затирания» микронеровностей уплотняемых по­ верхностей при осадке уплотнителя по конусу от мень­ шего диаметра к большему. Выгодным является н распо­ ложение уплотняемых поверхностей по отношению к крепежным деталям, делающее возможным сокращение габаритов соединений.

Однако у всех модификаций конических уплотнений имеются и общие отрицательные стороны, на которые

необходимо обращать особое внимание при изготовлении деталей соединения. К этим отрицательным сторонам относится в первую очередь требование изготовления де­ талей по очень жестким допускам. Незначительные от­ клонения по диаметрам охватывающего и охватываемого конусов, если они ведут к более свободной посадке, при­ водят к значительной просадке соединения по оси и к недостаточной деформации уплотнителя. Разноугольность конусов также может привести к невозможности

уплотнения.

Конические уплотнения требуют также особой тща­ тельности монтажа во избежание перекосов фланцев, так как соединение обязательно стягивается не до упора, а с определенным зазором между фланцами. Кроме того, требуется и прогрев с определенными скоростями нагре­ ва н строгой равномерностью прогрева обоих фланцев: если охватывающий фланец прогреется несколько силь­ нее, чем охватываемый, то контактные усилия уменьша­ ются и уплотнение нарушается.

27 5

Глава тринадцатая

КРУПНОГАБАРИТНЫЕ ПРОГРЕВАЕМЫЕ УПЛОТНЕНИЯ

13-1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Анализ известных конструкций уплотнений поз­ воляет сделать несколько выводов, подтверждаемых контрольными испытаниями.

Соединения малых размеров, примерно до Dy = = 250 мм, могут с успехом уплотняться самыми различ­ ными типами металлических уплотнений.

Подавляющее большинство известных конструкций требует применения жестких технологических допусков по размерам и весьма строгого соблюдения геометрии уплотняемых поверхностей.

Большинство типов фланцевых соединений допускает только равномерный прогрев и ограниченную скорость нагрева.

Простое распространение па крупногабаритные сое­ динения даже самых надежных видов уплотнителей и уплотняющих профилей малых соединений не может дать положительных результатов. Прогрев крупногаба­ ритных корпусов и их фланцевых соединений вызывает такие изменения их формы, по большей части необра­ тимые, которые не только способствуют течи в уплотиенениях, но и делают невозможным уплотнение после переборки со сменой уплотнителя.

Таким образом, становится ясным, что разработка более крупных соединений должна идти не по пути под­ бора более совершенных уплотнителей и .уплотняющих профилей, а по пути создания наиболее рационального комплекса всех элементов соединения с учетом всех яв­ лений, имеющих место при его изготовлении и эксплуа­ тации.

В СССР созданы и испытаны уплотнения с прово­ лочными уплотнителями [Л. 79, 80], позволяющие уплотнять вполне надежно фланцевые соединения как круглого, так и других очертаний (прямоугольных, овальных и т. п.) любых практически применяемых размеров. Успешно выдержали длительные испытания

276

дает основания думать, что они будут столь же надеж­ но служить и в соединениях значительно больших габа­ ритов, вплоть до 10—15 м в поперечнике. Разница здесь, очевидно, будет лишь в технологии сборки и сварки фланцев.

В настоящей главе приводится описание этих кон­ струкций и даются краткие рекомендации по их эксплу­ атации.

13-1. УПЛОТНЕНИЯ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЙ £)У= 250-И 500 лш С ПРОВОЛОЧНЫМИ УПЛОТНИТЕЛЯМИ

Ранее мы уже говорили, что надежным может быть только соединение, в котором степень сжатия уплотнителя, а следовательно, и контактные усилия при прогреве и охлаждении системы остаются постоян­ ными, т. е. не зависят от возможных термических короб­ лений как корпуса, так и самих фланцев.

Руководствуясь этими соображениями, удалось раз­ работать весьма надежные прогреваемые соединения с плоскими тонкими металлическими уплотнителями и ка- навочно-клиновым уплотняемым профилем. Соединения эти, нормализованные для диаметров условного прохо­ да 10—750 мм, оказались настолько надежными, что в них можно применять стыкованые, (паяные ленточные уплотнители. Однако для размеров более 750 мм в диа­ метре они не являются наиболее технологичными, так как по посадочным местам и фасонному профилю тре­ буют довольно жестких допусков (0,14 и 0,25 мм соот­ ветственно) .

Несомненно, что эти недостатки присущи всем уплот­ няющим профилям с неплоскими, фасонными уплотняе­ мыми поверхностями. Их можно избежать, только за­ жимая уплотнитель между двумя плоскостями или в соединении с одной плоской уплотняемой поверхностью, когда сдвиг одной уплотняемой поверхности относитель­ но другой на 0,5—1,0 мм или небольшие смещения уплотнителя относительно уплотняемых поверхностей не имеют решающего значения. При этом самым удобным видом уплотнителя явилась бы проволока.

277

втором фланце, что приводит к жестким допускам, так как сколько-нибудь значительные зазоры недопустимы: в них потечет материал уплотнителя, что сделает соеди­ нение совершенно ненадежным.

Выход из этого положения был найден в создании так называемого «утапливаемого» выступа, как бы ис­ чезающего по мере стягивания фланцев, но все время удерживающего на месте натянутый па него уплотни­ тель. Поскольку выступ отступает под нажимом ответ­ ного фланца, для него, очевидно, не требуется ответной выемки, а значит, не может быть и вредных зазоров и не нужны жесткие допуски.

В соединениях с круглым проходным сечением в ка­ честве утапливаемого выступа применяется разрезное кольцо, помещенное в канавку силовой развязки одного из фланцев. Высота кольца меньше глубины канавки,

Р и с. 13-1. У п ло тн ен и е соеди н ен и й Д у = 2 5 0 ч -7 0 0 мм п роволочн ы м у п л о тн и тел ем с п ри м ен ен и ем у тап л и в а е м о г о к о л ьц а .

А — канавочно-клиновое соединение; Б — плоскостное соединение; В, Гг— ком­ бинированные соединения.

2 7 8

п оно не может помешать уплотнению. Кольцо раскли­ нивается в разрезе и плотно прижимается к стенке ка­ навки.

При разработке конструкции учитывалось, что ка- навочно-клиновые соединения получили уже широкое распространение в отечественном вакуумном оборудо­ вании. Поэтому для соединений с проволочными уплот­ нителями 250—270 мм была разработана конструк­ ция, позволяющая стыкование с канавочными или клиновыми фланцами на проволочных уплотнителях. Варианты такой стыковки показаны на рис. 13-1 [ОСТ.11.ПО.293.001].

В этом случае еще имеется посадочное место, но допуск по нему может быть уже более свободным, так как само уплотнение происходит между плоскими по­ верхностями. Посадочное место здесь нужно только для совмещения с канавочиым или клиновым фланцем.

В соответствии с этим предложены две группы соеди­ нений. Первая группа 250—700 мм упомянутой выше конструкции, вторая 800—1 500 мм, имеющая несколько упрощенный профиль фланца, в котором вовсе отсут­ ствует посадочное место. Поперечное сечение обоих фланцев второй группы имеет одинаковое очертание, и фланцы отличаются друг от друга лишь шириной уплот­ няемой поверхности и наличием в одном из них несколь­ ких нарезных отверстий для отжимных болтов. Ширина и толщина фланцев остаются постоянными для всех условных проходов группы. Шаг болтовых отверстий около 45 мм.

На рис. 13-2 изображены фланцы первой группы, а в табл. 13-1 даны их основные размеры. На рис. 13-3

279

В обоих случаях утапливаемое кольцо расклинивает­ ся в разрезе медным клином. Для натягивания уплот­ нителя кольцо должно выступать над уплотняемой по­ верхностью на 5—8 мм и удерживаться в этом положе­ нии на временных опорных винтах, ввернутых в резь-

П

Рис. 13-2. Фланцы для проволочного уплотне­ ния D y= 250ч700 мм.

бовые отверстия, имеющиеся в кольце. При разборке соединения при помощи этих же винтов Кольцов из­ влекается из гнезда. После натягивания уплотнителя

Рис. 13-3. Фланцы для проволочного уплотнения

D у = 800-т-1 500 мм.

280