Файл: Балицкий А.В. Технология изготовления вакуумной аппаратуры.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 566
Скачиваний: 2
окончательной затяжки соединения необходимо приме нить ключ с удлиненной до 1 000 мм рукояткой. Все остальные правила монтажа, проверки вакуумной плот ности и эксплуатации аналогичны правилам соединений с цельными фланцами.
По принципу действия уплотнение соединений с сек ционными фланцами аналогично описанному в преды дущем параграфе уплотнению с утапливаемыми штиф тами и проволочным уплотнителем. Штифты размеща ются на закруглениях пли на углах или в местах изме нения направления уплотнителя, причем крайние штиф ты, прилегающие к прямым участкам, должны быть расположены так, чтобы уплотнитель на прямом участ ке находился посередине уплотняемой поверхности. На прямых участках штифты размещаются только в случае необходимости, например для предотвращения провиса ния горизонтального участка проволочного уплотнителя при вертикальном положении больших фланцев. Штиф ты должны размещаться так, чтобы уплотнитель на всем протяжении удерживался не ближе 3 мм от края уплот няемой поверхности.
на |
Минимальное количество штифтов, устанавливаемых |
|||
скругленных участках |
некруглых фланцев |
(рис. |
||
13-8), определяется |
по формуле |
|
||
|
п = |
- |
рж + № \ ' |
( 13"5) |
|
|
2arccoS ( ^ T n 2 - J |
|
|
где п — число штифтов на |
одном участке; R — внутрен |
|||
ний радиус скругления, мм; |
а — центральный угол участ |
|||
ка, |
град. |
|
|
|
|
В зависимости от условий работы уплотнитель может |
быть изготовлен из алюминиевой, медной или никелевой проволоки толщиной 2 мм. Алюминиевый уплотнитель применяется в установках, требующих прогрева не свыше 200 °С. При более высокой температуре прогревов вслед ствие значительной разницы в величинах температурных коэффициентов линейного расширения алюминия и ста ли происходит постепенная температурная раскачка уплотнения и после нескольких циклов нагрева соедине ние может разуплотниться.
Наилучшие результаты достигаются при применении медной отожженной проволоки. Медный уплотнитель позволяет производить многие десятки циклов прогрева до 450 °С без промежуточных подтяжек крепежа и без
292
потери вакуумной плотности. Разуплотнения не насту пает и при более высоком прогреве, но тогда возможна сварка уплотнителя с фланцами, что приводит к серьез ной порче уплотняемых поверхностей.
Применение никелевых уплотнителей позволяет про гревать соединения до 600 °С и даже несколько выше, но при этом требует больших стягивающих усилий.
Расчетная длина уплотнителя определяется по фор муле
Z-pac4 = 2 / i + Si2, |
(13-6) |
где h — длина уплотнителя на скругленных |
участках; |
/г — длина прямого участка. |
|
Целесообразно все скругленные участки фланцев вы
полнять одним и тем же радиусом. |
Тогда |
формула |
(13-6) принимает вид: |
|
|
/-рас, ==(2Д +112) Пsin |
+ |
(13-7) |
где Трасч — длина уплотнителя, мм; |
R — вутренний ра |
диус скругленных участков; п — суммарное число штиф тов на всех скругленных участках.
Фактическая длина уплотнителя должна быть на 0,15—0,25% менее расчетной, чтобы при монтаже при дать уплотнителю определенный натяг.
13-5. ОСНОВНЫЕ ПРАВИЛА МОНТАЖ А
ИОБСЛУЖИВАНИЯ СОЕДИНЕНИИ
СМЕТАЛЛИЧЕСКИМИ УПЛОТНИТЕЛЯМИ
Все соединения с металлическими уплотнителя ми предназначаются для систем сверхвысокого вакуума или для высоковакуумных систем с повышенными тре бованиями к чистоте среды в откачанных объемах. Сле довательно, монтаж соединений должен производиться особенно тщательно с соблюдением высокой степени чи стоты рабочего места, всех деталей, инструмента и рук сборщика.
Детали соединения должны быть тщательно промыты и просушены. При сборке соединения, разобранного по сле прогревов, необходимо уплотняемые поверхности фланцев очистить от следов окисления уплотнителя при помощи мелкой шкурки. Очистку производить движе ниями вдоль уплотнителя, не допуская образования по перечных рисок.
293
Металлические уплотнители, как правило, применя ются однократно. Некоторые конструкции уплотнения до пускают повторное и даже многократное использование одного и того же уплотнителя, но при обязательном условии стягивания соединения каждый раз не до кон ца, а только до прекращения натекания, определяемого течеискателем. Как указывалось выше, при уплотнении происходит своего рода штамповка уплотнителя и вто рично попасть фланцем-штампом точно во все микроде тали рисунка первой штамповки невозможно. Поэтому для эффективного вторичного уплотнения необходимо иметь возможность дополнительного сплющивания уплотнителя с заполнением снова всех микроиеровностей.
Поверхности медного уплотнителя, к которым имеет доступ атмосферный воздух, после прогрева покрывают ся обычно черной рыхлой окисыо меди. При разборке со единения и повторном монтаже следует осторожно уда лять ее и следить, чтобы частицы ее не попали на уплот нитель.
При стыковке фланцев с утапливаемым кольцом не обходимо соблюдать их параллельность и избегать толч ков и ударов во избежание преждевременного смещения кольца и освобождения незажатого уплотнителя. Реко мендуется использовать отжимные болты как временные упоры при сближении фланцев, чтобы между кольцом и ответным фланцем оставался зазор 5—8 мм, который затем выбирается одновременным вывертыванием от жимных болтов и подтягиванием стяжных шпилек.
Уплотнение соединений производится постепенной равномерной затяжкой гаек по кругу в несколько про ходов. Поворот ключа при каждом проходе должен быть не более 45°. Полное уплотнение осуществляется за 6—8 проходов. Затяжка производится усилием одного человека вначале стандартным ключом, а затем торцо вым ключом с удлиненной рукояткой: для крепежа диа метром 16 мм — длиной 450 мм, для крепежа диаметром 18 мм — длиной 600 мм и для 20 — около 1000 мм.
Правильно изготовленное и собранное фланцевое со единение работоспособной конструкции после прогрева и при эксплуатации не требует дополнительной подтяж ки крепежа. Если же соединение собрано плохо или из готовлено неаккуратно, то при прогреве в точке образо вавшейся течи уплотнитель окисляется и подтяжка кре-
294
йежа в этом случае Пользы ке приносит: через слой окисла газ будет поступать несмотря на самое сильное сжатие.
При транспортировании и хранении деталей фланце вых соединений необходимо обеспечить сохранность их от случайных повреждений. Особенно тщательно следует сохранять уплотняемые поверхности.
Небольшие повреждения фланцев, полученные в про цессе эксплуатации, в некоторых случаях могут быть исправлены. Наиболее характерными повреждениями являются забоины и царапины па уплотняемых поверх ностях, а также появление трещин в местах сварки за готовок.
Мелкие забоины и царапины устраняются зачисткой шабером и мелкой шкуркой. Более крупные поврежде ния и трещины завариваются аргоно-дуговой сваркой с присадкой металла. Трещины перед заваркой должны быть разделены на глубину 2,5—3,0 мм. После заварки повреждений излишки наплавленного металла удаляют
ся |
напильником и место |
заварки зачищается вровень |
с |
основным металлом |
мелкой шкуркой движениями |
вдоль уплотнителя. |
|
Глава четырнадцатая
ИСПЫТАНИЯ НА ВАКУУМНУЮ ПЛОТНОСТЬ
14-1. МЕТОДЫ ИСПЫТАНИЯ
Обязательной операцией в процессе изготовления любой ва куумной установки или прибора является испытание его отдельных узлов, а затем и всей установки в сборе на вакуумную плотность.
Из существующих многочисленных методов обнаружения течей в корпусах и трубопроводах аппаратов и в их соединениях мы остановимся только на некоторых, имеющих наиболее широкое прак тическое применение в производственных услознях, достаточно уни версальных и обладающих необходимой степенью чувствительности.
Метод течеискания должен позволять применять его при работе с различными материалами, из которых изготовляется вакуумная система; при помощи этого метода нужно определять не только на личие н величину течи, но и точно устанавливать место ее, хотя бы последняя и не могла быть различима даже вооруженным оптиче скими приборами глазом. Кроме того, производственный метод испы таний должен быть быстрым и не требовать от оператора высокой квалификации и длительной подготовки.
Такими методами являются: опрессовка для определения грубых течей; испытание галогенным течеискателем; испытание масс-спектро- метрическим течеискателем.
29 5
14-2. ИСПЫТАНИЕ ОПРЕССОВКОЙ
Метод опрессовки в вакуумном производстве применяется Для первоначальной грубой проверки или в случаях, когда имеется течь такой величины, которая может привести к образованию на по груженной в воду поверхности заметно возрастающих пузырьков.
Метод опрессовки заключается в следующем: деталь, небольшой узел или прибор, герметически закрытые, за исключением одного входного отверстия, присоединяются этим отверстием к шлангу воз духопровода или воздушному насосу и накачиваются воздухом до повышенного давления 1,5—2,0 кгс/см2, после чего погружаются в ванну с чистой водой, если это позволяют размеры испытываемого изделия, или же смачиваются по всем швам, соединениям или подо зрительным местам мыльным раствором. В том н другом случае на поверхности металла образуются воздушные пузыри не только в ме стах течей, но и по всей поверхности.
Задача заключается в том, чтобы суметь различать среди боль шого числа пузырьков растущие пузырьки на месте течи. Этому по могает медленное, аккуратное протирание поверхности изделия под слоем жидкости, снимающие пузырьки адсорбированного поверхно стью изделия воздуха, но не уничтожающее пузырьки, вырастающие на месте течи.
Чувствительность этого метода определяется способностью рабо чего обнаружить растущий пузырек. Предельно малый обнаружи ваемый рост пызурька соответствует натеканию примерно 1,7-10—3 л-мкм рт. ст/сек. С увеличением испытательного давления через ту же течь проходит больше воздуха, пузырек растет быстрее и, следо вательно, чувствительность повышается.
Однако повышение давления внутри испытываемой установки со пряжено с опасностью ее разрушения При этом, так как испытание ведется сжатым газом, а не жидкостью, разрушение установки может сопровождаться взрывным эффектом со всеми вытекающими отсюда последствиями. Повышение внутреннего давления допустимо только в случае, когда тщательным поверочным расчетом установлена доста точная прочность аппарата и приняты все меры безопасности: погру жение в глубокую ванну с водой и прочные защитные ограждения для исключения возможности травмирования работающих люден и повреждения оборудования. Поэтому под давлением выше 2 кгс/см2 допустимо испытывать только детали весьма малых размеров.
Особо следует упомянуть об испытании на течь сквозь цельный металл деталей, изготовленных из конструкционной стали, часто имеющей дефекты, о которых мы упоминали в гл. 2, 3.
Целью такого испытания, производимого иногда также опрессов кой, является установление в первую очередь количества течей на детали, их расположения и размеров, чтобы на основании этих дан ных решить вопрос о возможности исправления детали заваркой пли пайкой и пригодности ее к дальнейшей обработке или сборке.
Для этих испытаний необходимо давление газа в 10—15 кгс/см2, а следовательно, требуются прочные приспособления для зажима и уплотнения детали, а также необходимо соблюдать повышенную осторожность, так как при разрыве детали рабочий может получить травму. Газ подводится к испытываемой детали не обычным шлан гом, а медной трубкой со змеевиковыми компенсаторами (для гибко сти всей системы) или дюрнтовым шлангом высокого давления. Де таль под давлением помещается в глубокую ванну с чистой водой. Испытанию должен предшествовать поверочный расчет на прочность.
296