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

опорные винты удаляются, и кольцо вместе с уплотни­ телем удерживается в нужном положении силами тре­ ния. При стягивании фланцев кольцо постепенно утап­ ливается в гнездо, все время удерживая уплотнитель на его месте и ограничивая с одной стороны его растека­ ние.

Уплотнитель делается в зависимости от температуры

2 мм, свариваемой встык на стыковых электросварочных машинах, например, модели АСИФ-5 или МС-202, или методом пластической деформации (алюминий, медь). Медная проволока отжигается предварительно при 700 °С в вакууме пли на воздухе с последующим травлением в азотной кислоте и промывкой в воде. Никелевая прово­

щается вручную.

Длина готового уплотнителя должна быть на 0,2— 0,5% менее расчетной, чтобы при монтаже уплотнитель мог плотно натянуться на утапливаемое кольцо и на­ дежно на нем удерживаться при любом положении фланцев.

Вакуумная плотность соединений проверятся массспектрометрическим течеискателем. При испытании пробное вещество через отверстия для отжимных болтов подается в кольцевую полость, окружающую все уплот­ нение. Экспериментально установлено, что правильно собранное соединение описанной конструкции с длиной уплотнителя до б ног. м не обнаруживает течи более

10_6 л-мкм/сек.

13-3. УПЛОТНЕНИЯ ДЛЯ СОЕДИНЕНИЙ D y СВЫШЕ 1 500 мм

Во фланцах £>у более 1 500 мм устойчивость утапливаемого кольца из-за малой его кривизны умень­ шается. Более рациональным становится применять утапливаемые штифты, размещенные равномерно на уплотняемой поверхности одного из фланцев.

Применение штифтов вместо кольца потребовало определенных изменений конструкции фланцев, не на­ рушивших общей схемы соединения. В первую очередь изменилась ширина уплотняемой плоской поверхности

При замене кольца штифтами натянутый на них уплот­ нитель располагается по многоугольнику с числом сто­ рон, равным числу штифтов. Поэтому, чтобы весь уплот­ нитель оставался на уплотняемой поверхности, послед­ няя должна определяться описанной вокруг этого мно­ гоугольника окружностью и второй, вписанной в него, с учетом диаметра штифтов и припуском на обе сторо­ ны на раздавливание уплотнителя, а также на возмож­ ное несовмещение (в пределах принятых допусков) фланцев.

Значительное увеличение ширины уплотняемой по­ верхности недопустимо из-за того, что стягивающие

M Z 0 * 1 , 5 ш а г р а з м е щ е н и я ~ Ч-5

Рис. 13-4. Конструкция и размеры фланцевых венцов для про­ волочного уплотнения крупногабаритных соединений.

/, 2 — фланцы; 3 — отверстие отжимного болта; 4—7 — крепежные дета­

шпильки при этом слишком отдалились бы от уплотни­ теля в середине сторон многоугольника, что крайне не­ выгодно в отношении использования действующих сил. С другой стороны, недостаточная ширина уплотняемой поверхности заставляет увеличивать число сторон мно­ гоугольника, т. е. число утапливаемых штифтов, что ос­ ложняет условия эксплуатации соединений. Проведен­ ный анализ позволил выбрать оптимальную ширину уплотняемой поверхности равной 20 мм,

282

Изменен также компенсирующий пояс. Замена утап­ ливаемого кольца штифтами позволила ликвидировать канавку, в которую входило кольцо. Компенсирующий пояс стал более простым и технологичным.

На рис. 13-4 показана конструкция и даны основные размеры фланцевых венцов для соединений с диаметром условного прохода более 1 500 мм. В соединении один фланец отличается от второго только наличием гнезд для штифтов и нарезных отверстий для отжимных бол­

Dy—5-=-6 м. По-видимому, для еще больших соединений следует несколько увеличить ширину компенсирующего пояса, оставляя размеры остальных элементов венца неизменными.

Рис. 13-5. Конструкция и размеры фланцево­ го венца для комбинированного проволочного

до для утапливаемого штифта проволочного уплот­ нения.

На рис. 13-5 показан фланцевый венец для комбини­ рованного уплотнения. В нем предусмотрена возмож­ ность использования либо проволочного, либо резино­ вого уплотнителя. Применение таких соединений целе­ сообразно в многоцелевых установках, когда в зависи­ мости от поставленной задачи выгодно использовать тот

или другой уплотнитель, или в установках, требующих частых переборок, без прогрева в процессе отладки.

При использовании резинового уплотнителя количе­ ство стягивающих шпилек можно уменьшить в 2—3 ра­ за. Затяжка должна производиться до смыкания внеш­ них кромок фланцев.

Минимальное количество п штифтов, устанавливае­ мых в соединении, определяется по следующим форму­

где Dy — диаметр проходного отверстия, мм.

В зависимости от условии работы уплотнитель мож­ но изготовить из алюминиевой, медной или никелевой проволоки диаметром 2 мм. Алюминиевая проволока применяется в установках, не требующих значительного прогрева (не свыше 200 °С).

Нанлучшпе результаты получаются при изготовлении фланцев п шпилек из стали типа Х18Н9Т и уплотнителя из медной проволоки. Медный уплотнитель позволяет ■производить многократные (100 и более) прогревы сое­ динения до 450—500 °С без дополнительной подтяжки шпилек. Разуплотнение не происходит даже и при про­ греве до 700°С, но при такой температуре происходит диффузионная сварка меди со сталью и восстановить чистоту уплотняемых поверхностей бывает затрудни­ тельно.

Уплотнитель из никелевой проволоки допускает бо­ лее высокие прогревы соединений до 600 °С, хорошо от­ деляется от фланцев при переборках соединений, но

2 8 4

Однако для более удобного совмещения крепежных от­

фланцев между ними обеспечивался зазор в 8—10 мм. После натягивания уплотнителя на штифты, положение которых зафиксировано сначала временными винтовыми опорами, опоры эти удаляются и фланцы сближаются, насколько позволяют ввернутые отжимные болты. За­ тем совмещаются крепежные отверстия, вставляются шпильки и па них от руки навертываются гайки. После этого постепенно вывинчиваются отжимные болты и подтягиваются стяжные шпильки.

В качестве крепежных элементов обычно применя­ ются шпильки и гайки, подвергнутые сульфидированию, во избежание заедания гаек после прогрева. С одного (менее доступного) конца шпилек рекомендуется ста­ вить фасонные гайки (квадратные или удлиненные) та­ кого размера, чтобы они удерживались соседними гай­ ками от провертывания. Это дает возможность вести затяжку шпилек усилиями одного человека. Для окон­ чательного уплотнения необходима затяжка шпилек ключом с рукояткой длиной около 1000 мм.

Все остальные правила сборки и проверки соедине­ ний аналогичны правилам для соединений меньшего размера.

13-4. СЕКЦИОННЫЕ ФЛАНЦЫ ДЛЯ ПРОГРЕВАЕМЫХ СОЕДИНЕНИЙ

Постройка очень крупных экспериментальных и промышленных вакуумных систем часто вызывает не­ обходимость изготовления фланцевых соединений, пре­ восходящих по своим размерам возможности типового станочного оборудования и обычных транспортных средств. К таким установкам можно отнести имитаторы космического пространства, шкафы для пропитки и суш­ ки мощного энергетического оборудования, установки для разделения изотопов и для исследований в области

286

термоядерной энергии, установки большой химии и мно­

гое другое.

Помимо больших размеров, в таких установках час­ то бывает невыгодно, а иногда и невозможно обойтись только круглыми очертаниями люков, крышек и других соединений. Часто применяются прямоугольные, оваль­ ные и другой формы фланцы, изготовление которых

Рис. 13-7. Форрма л;рямой секции. Сварка по за­ штрихованному контуру.

при весьма жестких треоовамиях техники высокого ва­ куума к чистоте уплотняемых поверхностей представ­ ляет значительные трудности. Изготовление их на фре­ зерных станках не только весьма трудоемко и требует в большинстве случаев наличия уникальных станков, но н приводит к появлению на уплотняемых поверхностях множества рисок, расположенных поперек уплотнителя.

Секционные фланцы собираются и свариваются из окончательно обработанных прямых и радиальных сек­ ций удобной длины, изготовляемых на типовых стро­ гальных и токарных станках. Форма секций'' весьма проста, что ясно из рис. 13-7 и 33-8. Разработка таких фланцев позволила устранить перечисленные затрудне­ ния в изготовлении некруглых соединений, особенно при

287

их больших размерах, так как окончательно обработан­ ные секции доставляются пакетом на место окончатель­ ной сборки системы и там свариваются в целые флан­ цы и соединения.

При изготовлении прямых секций на строгальных станках, а радиальных секций — на токарных все следы обработки (риски) направлены вдоль уплотнителя, что создает наиболее благоприятные условия для уплотне­

ния соединений и требует меньших усилий сжатия. Как показал опыт, при соблюдении весьма несложных тех­ нологических приемов сборки, изложенных далее, свар­ ные швы между секциями нисколько не ухудшают ка­ чества соединений. Так как в торцах всех секций выфрезерованы углубления в их утолщенной части, сосед­ ние секции соприкасаются друг с другом по контуру сечения, по которому и производится сварка секций между собой. Это обеспечивает наименьшие сварочные коробления фланца и легкость обработки швов в точ­ ках пересечения их с уплотнителем и соприкосновения фланцев друг с другом и с обечайками корпусов.

Опыт показал, что такой обварки стыков по контуру

286

с проваром иа глубину 3 мм с минимальным усилением' шва, с применением аргоно-дуговой сварки с присадкой вполне достаточно для придания фланцу прочности, не­ обходимой при всех монтажных операциях и при стяги­ вании соединения в процессе уплотнения.

Используя прямые секции произвольной длины и ра- , диальные секции различного радиуса кривизны, состав­

фланцев из одних прямых секций путем стыкования со­ седних секций под тупым или даже прямым углом. Таким методом можно строить и многоугольные фланцы для очень больших цилиндрических камер, вводя плос­ кие переходники от многоугольника к окружности. При этом всегда можно выбрать такие размеры и формы секций, которые позволят вести их обработку на имею­ щихся в наличии станках.

Сборка п сварка фланцев из готовых секций произ­ водится на плоской раме или сборном стапеле. Приме­ ром такого стапеля может служить приспособление, со­ бранное из коротких кусков двутавровой балки № 18 и двух листов стали толщиной 10 мм, примененное при сборке и сварке соединения размером 3 000X1 500 мм, каждый из фланцев которого был собран из 10 секций (рис. 13-9).

Секции пары фланцев должны быть подобраны и по­ догнаны по длине попарно (соответственно лежащие друг против друга в соединении). Отверстия для стяж­ ных шпилек в каждой паре секций сверлятся по согла­ сованной разметке или совместно, чтобы после сварки они совпадали. Затем секции одного фланца расклады­ вают на стапеле, прижимают к нему накладками, остав­

проварку стыков можно производить в удобных поло­ жениях, поворачивая стапель (рис. 13-10). Стыковые швы должны иметь усиление не более 2 мм по высоте.

вину или первые листы стенок, что придает всему узлу необходимую для дальнейших операций жесткость. Сня­ тие усилений стыковых швов в точках, где швы должны

289