В целом о вакууме и вакуумных системах

Свойства вакуума
Особенности вакуумных систем

Вакуумные материалы и уплотнители

Вакуумные материалы
Уплотнители и и смазки

На заметку

Запорные устройства
Элементы вакуумных конструкций - Запорные устройства вакуумных систем
Оглавление
Запорные устройства
Сильфонные вентили
Мембранный вентиль
Вентили с электромагнитным приводом
Вентили для сверхвысокого вакуума
Вакуумные затворы
Все страницы

 

Краны. Обычный стеклянный или металлический кран с притертой пробкой служит для присоединения манометров и для работы на небольших лабораторных установках.

Такой кран смазывается полужидкой смазкой, обычно смазкой Рамзая. Каждый кран состоит из пробки с отверстиями и муфты с отростками, присоединяемыми к соответствующим участкам системы. Конусообразные пробки кранов тщательно притираются. Конусность обычно 1 : 5 или 1 : 10. При изготовлении крана следует сохранять как можно большее расстояние по поверхности шлифа между, отверстиями, которые кран должекран разделять. Для уменьшения натекания следует применять краны с полой пробкой, так как в них создается дополнительное уплотняющее действие из-за разности между давлением во внутренней полости крана и наружным атмосферным давлением.

В промышленных вакуумных системах пробковые краны применяют редко. Основной их недостаток в том, что при повороте смазка с пробки счищается краями отверстий, при этом излишек смазки может изменять величину проходного сечения отверстия. Кроме того, в систему дополнительно могут попадать пары смазочного вещества. Если кран смазан неправильно, то между притертыми поверхностями в вакуумную систему протекает наружный воздух.

Для надежной герметизации стеклянный кран следует тщательно промыть и просушить, после чего нанести на матовую поверхность пробки смазку в нескольких местах и вставленную в муфту пробку поворачивать таким образом, чтобы притертая область стала совершенно прозрачной без каких-либо поперечных полос. Характер применяемой смазки зависит от температуры, при которой работает кран. При низких температурах удобно применять силиконовые смазки, при более высоких температурах — апиезоновые. Если же уплотнение создают на длительный срок, то лучше использовать твердые восковые замазки: пицеин, белый сургуч, цемент Хотинского. Их наносят на поверхность при 50° С, и с понижением температуры они застывают. Такое соединение возможно между металлом и стеклом.

В лабораторной - практике широко применяют краны из стекла молибденовой группы С 49-5 (ЗС-5) и С 47-46 (№ 44), имеющего высокие изоляционные свойства. Стеклянные краны изготовляют трех типов — угловые, проходные и трехходовые. В неавтоматических промышленных установках применяют металлические краны золотникового типа. Герметичность этих кранов обеспечивается притиркой поверхностей и применением органических смазок. Металлические краны могут иметь как ручное, так и дистанционное управление с помощью электрических, электромагнитных, гидравлических и пневматических приводов. Вакуумные угловые краны с дистанционным электропневматическим управлением с условными проходами от 30 до 100 мм часто применяют на форвакуумных магистралях.

Вентиль состоит из корпуса с седлом, клапана, крышки, уплотняющих приспособлений и штока. Клапан вентиля, который в закрытом состоянии должен быть плотно прижат к седлу, перемещается при помощи штока, проходящего через крышку корпуса. 

 


Вакуумные вентили, работающие в среднем и низком вакууме, имеют литой чугунный или бронзовый корпус и крышки и резиновые уплотнители. Для высоковакуумных вентилей, работающих при давлении 10-3 — 10-8 мм рт. ст.,требуются сварные или спаянные корпуса из прокатанного металла. Они также допускают применение уплотнений из резины или фторопласта. Вентили для сверхвысокого вакуума (давление ниже 10~-8 мм рт. ст.) изготовляют со сварными корпусами из коррозионностойкой стали с металлическими уплотнителями, допускающими прогрев вентиля для его обезгаживания.

 


 

В сильфонном вентиле клапан при помощи сильфона герметично соединен с крышкой вентиля, чем достигается герметизация внутренней полости. На рис. 422 показан сильфонный вентиль с резиновым уплотнением между седлом и клапаном. Один край сильфона припаян к крышке, другой — к клапану. Пайка производится мягким припоем сплошным вакуумным швом. Просверленное в крышке корпуса сквозное отверстие диаметром 1,5 мм соединяет внутреннюю полость сильфона с атмосферой. Это отверстие необходимо для проверки герметичности поворотного механизма после его окончательной сборки. Такие вентили обычно применяют до диаметра проходного отверстия 100 мм.

Вентили РП (рис. 423, с) с ручным управлением можно устанавливать в любой части ,системы (как в области предварительной откачки, так и в области высокого вакуума), но среда, находящаяся в вакуумной системе, не должна воздействовать на материал конструкции. Механическая прочность деталей вентилей обеспечивает герметичность перекрытия вакуумных коммуникаций в диапазоне давлений от 760 до 1 • 1O- 6 мм рт. ст. при температуре от 5 до 25° С. Гарантированное число открытий и закрытий составляет 10000. Герметичное уплотнение обеспечивается при атмосферном давлении с любой стороны клапана.


 

Корпус вентиля — сварной из стали 20, сильфон — из стали Х18Н10Т. Сильфон соединен с крышкой и клапаном шовной роликовой сваркой. Уплотнение из вакуумной резины 7889. Техническая характеристика вентилей РП приведена в табл. 98.

 

Таблица 98

 

 

Вентили ЭР-1У эксцентриковые с ручным управлением имеют пределы рабочих давлений от 760 до 5*10-6 мм рт. ст. и рабочие температуры от 5 до 25° С. Вентили состоят из корпуса с двумя присоединительными фланцами (см. рис. 423, б) и ручного быстродействующего эксцентрикового привода, изолированного от вакуумной полости металлическим сильфоном.

Материал деталей тот же, что и у вентилей РП. Вентили могут работать в любом положении при атмосферном давлении с любой стороны клапана. Гарантированное число открытий и закрытий также 10 000. Техническая характеристика вентилей ЭР-1У приведена в табл. 99.

Таблица 99

 



 

Примечание. Материал уплотнителя рабочего окна — вакуумная резина 7889.

 

В качестве уплотняющего материала для вентилей, работающих при температуре до 60° С и при давлении не ниже 1*1O-6 мм рт. ст., можно использовать, как указывалось, листовую шлифованную резину 7889, а также формовую литую резину марок 9024, 1015. Уплотнители из резины марки 1015 более износоустойчивы, маслостойки и надежны в эксплуатации. Распространены также вентили с уплотнением из фторопласта. При фторопластовом уплотнении можно расширить диапазон рабочих температур (от —200 до 200° С.

Угловые вентили УРС (рис. 424) сильфонные, с ручным управлением. Корпус и сильфон изготовлены из коррозионностойкой стали, уплотнение из фторопласта-4. Вентили при снятом маховичке привода можно прогревать до 140° С. Гарантированное число открытий-закрытий — 5000. Технические характеристики вентилей УРС приведены ниже:

На рис. 425 показан дроссельный вентиль прямого исполнения с Ду 32 мм, позволяющий плавно регулировать давление. Для достижения плавного изменения усилия сжатия клапанный уплотнитель двухслойный (резина — фторопласт). Масса вентиля 2,5 кг, усилие на маховике 39,2 H (4 кгс). Размеры вентиля в мм: H = 146, D = 70, h = 32, Zi1 = 8, L = ПО, Z = 120, К = 92, t = 12, f = 9.

Если установка работает при очень высокой или очень низкой температуре, а также если необходимо поддерживать очень высокий вакуум, применяют металлическую прокладку между седлом и клапаном. В таких вентилях уплотнение достигается плотным прилеганием конического клапана к цилиндрическому седлу

 


При этом сменный клапан делают из мягкого металла (меди, никеля, реже латуни), а седло — из твердого материала (закаленной стали). Однако вентили с металлической прокладкой успешно работают только при диаметре проходного сечения до 25 мм, так как незначительные перекосы клапана по отношению к седлу, дефекты обработки уплотняемых плоскостей и слишком сильное зажатие клапана вентиля, ведущее к смятию седла, делают вентиль негерметичным и требуют его ремонта.

 


 

На рис. 426 показан мембранный вентиль с металлическим уплотнением седло — клапан. Уплотнение мембраны по окружности ив центре достигается с помощью фланцев фигурного профиля. Мембрана разделяет внутреннюю полость вентиля на два объема: нижний — вакуумный и верхний — соединенный с атмосферой. Клапан вентиля перемещается при помощи штока с дифференциальной резьбой. В конструкции, показанной на рис. 426, мембрана и клапан легко могут быть заменены. Вентили с мембраной имеют ход около 2 мм (для проходов 6—10 мм). Малая величина открытия клапана является недостатком при работе с жидкостями, дающими осадки, так как вентили забиваются.

 

Вентили с электромоторным приводом. Сильфонные вентили ЭП-2 применяют там, где требуется дистанционное управление процессом откачки. Привод состоит из редуктора, уменьшающего частоту вращения, и электродвигателя. Редуктор включает червячную передачу, фрикционную муфту, маховик с ручным управлением и механизм автоматического выключения электродвигателя.

При отсутствии тока вентилями можно управлять вручную. Герметичное уплотнение обеспечивается при атмосферном давлении с любой стороны клапанной тарелки. Корпус изготовлен из стали 20, сильфон — из коррозионностойкой стали, уплотнители — резиновые. Вентиль показан на рис. 427. Технические характеристики вентилей с электромоторным приводом приведены в табл. 100. Вентили ЭП-2 предназначены для работы при давлениях от 760 до 5*10-6 мм рт. ст. и при температуре окружающей среды от 5 до 40° С, причем среда не должна воздействовать на материал конструкции.

 


 Вентиль с электромагнитным приводом открывается при поступлении электрического тока в катушку соленоида, который втягивает сердечник, соединенный с клапаном вентиля. При выключении тока клапан прижимается к седлу с помощью пружины. Такие вентили могут служить в качестве предохранительных. Если их приводить в действие от того же источника, который питает мотор насоса,то приотключении вентиль автоматически перекрывает систему и открывает доступ воздуха в насос. Электромагнитные вентили можно присоединять к насосным агрегатам крупносерийного производства, их можно одновременно вводить в работу от одного выключателя или компрессора (в случае, если они управляются сжатым воздухом). Вентили с электроприводом можно связать с реле, действующим от какого-либо манометра (например, термопарного), и обеспечить автоматическое включение и выключение вентиля в нужный момент.

Угловые клапаны MK с электромагнитным приводом отечественного производства предназначены для мгновенного автоматического герметичного перекрытия вакуумных систем. Они имеют дистанционное управление. Малое время закрытия делает возможным применение их в качестве аварийных запорных вентилей. Клапан открывается с помощью втяжного реле, закрывается под действием возвратной пружины. Герметичное уплотнение обеспечивается при атмосферном давлении с любой стороны клапанной тарелки. Корпус и сильфон изготовляют из стали Х18Н10Т, уплотнители — из маслостойкой вакуумной резины 9024. Технические характеристики клапанов MK с электромагнитным приводом (рис. 428) приведены ниже:



Гарантированное число открытий-закрытий составляет 10000, время открытия 2 с время закрытия 0,1 с, напряжение обмотки электромагнита (постоянный ток) 24 В.

 


 


Как уже указывалось, в условиях сверхвысокого вакуума необходимо применять металлические прокладки вместо резиновых или фторопластовых, так как сверхвысоковакуумные системы обезгаживаются прогревом до 400° С и выше. При давлениях порядка 10-10 мм рт. ст. даже без всякого прогрева резина и металлические части вентиля интенсивно выделяют пары и газы. Большое распространение получили металлические уплотнители, в которых используются пластические деформации металла. Деформируемыми металлами обычно служат медь, алюминий и никель. Перед сборкой эти металлы подвергают отжигу.

 

Второй металл, работающий совместно с деформируемым, сталь Х18Н10Т (коррозионностойкая) или стали 40Х, 20Х, 45Х (качественные). На рис. 429 приведены схемы таких уплотнений.

Уплотнение по схеме на рис. 429, с можно применять для давлений не ниже 5- 10-8 мм рт. ст. при диаметре трубопровода от 8 до 250 мм. Соединение можно многократно нагревать до 450° С. Клапан 2 изготовляют из отожженной меди или алюминия, седло 1 — из стали.

 

 

Чистота обработки кромок седла не ниже 8-го класса точности, а конической поверхности клапана — не ниже 7-го. Уплотнение по схеме на рис. 429, б можно применять при давлении не ниже 1 • 10-8 мм рт. ст. и диаметре трубопровода от 20 до 150 мм. Прогрев допускается до 500° С. Уплотнение по схеме на рис. 429, е можно применять для агрессивных сред при небольшом проходном сечении до давления 1•1O-7 мм рт. ст.

На рис. 430 показаны сверхвысоковакуумные прогреваемые цельнометаллические вентили фирмы Эдварде (Англия). Такие вентили с пропускной способностью соответственно 5,70 и 15 л/с можно применять с медной или никелевой прокладкой, которая при закрытии вентиля деформируется из-за врезания в нее острых кромок седла клапана. Вентили изготовляют из коррозионностойкой стали; они имеют натекание порядка 10-10 мм рт. ст.л/с. Основание и корпус клапана соединены при помощи прокладки из золотой проволоки диаметром 0,5 мм. Вентили можно нагревать в открытом состоянии до 350° С и в закрытом — до 300° С. Такие вентили применяют для химических производств.

На рис. 431 показан сверхвысоковакуумный вентиль фирмы Ульвак (Япония). Такие вентили предназначены для работы при давлениях ниже 10-8 мм рт. ст.



Цельнометаллический вентиль можно прогревать до 450° С, натекание составляет 10-10 мм рт. ст.-л/с. Прокладки изготовляют из алюминиевой фольги или из золотой проволоки. Максимальная пропускная способность до 450 л/с. Вентиль можно нагревать до 450° С в открытом и до 150° С в закрытом положении.


С одной и той же прокладкой можно проводить 200 циклов открытия и закрытия при комнатной температуре и 100 циклов при необходимости повторного прогрева.

Схема прогреваемого затвора для сверхвысоковакуумных лабораторных установок, управляемых внешним магнитом, приведена на рис. 432. Уплотнение в таких затворах обеспечивается несмазанными шлифами 3, которые могут быть плоскими, коническими или сферическими. С помощью показанного устройства можно изолировать участки с разницей в давлении, не превышающей 10-8 мм рт. ст.

 


Жидкостные затворы. Простейший жидкостной ртутный затвор показан на рис. 433. Если поднять столб ртути во внутренней трубке созданием давления на наружную поверхность ртути в широком сосуде, то колена U-образной трубки отсоединяются одно от другого. Двухходовой кран попеременно соединяет объем над уровнем, ртути с вакуумом(для опускания ртути) и с атмосферой (для поднятия ртути). Откачиваемый объем отсоединяется от затвора вымораживающей ловушкой в случае,если нежелательно попадание в него паров ртути.

В электромагнитном вакуумном затворе железный колпачок поднимается электромагнитом и переносится в изогнутый конец трубки.


 

 

Размеры присоединительных фланцев вакуумных эксцентриковых угловых затворов с электромеханическим приводом указаны в табл. 104. Устройство затвора показано на рис. 437. В открытом положении тарелка клапана расположена вертикально в корпусе 2. При вращении эксцентрикового валика 5 по часовой стрелке тарелка 4 клапана поворачивается на 90° и занимает горизонтальное положение. Между тарелкой 4 и резиновым уплотнением 3 сохраняется небольшой зазор (1—2 мм). При дальнейшем вращении эксцентрикового валика выталкивается фиксатор 6 и рычаг 7 вдвигается в рамку 8. Затем эксцентриковый валик начинает опускать левое плечо рычага 7 и через шарикоподшипник 11 прижимает тарелку 4 к резиновому уплотнителю. Затвор открывается при вращении эксцентрикового валика против часовой стрелки.

Вид А





Кроме угловых выпускают вакуумные эксцентриковые прямые затворы с электромеханическим приводом. Они имеют условные проходы 260 и 500 мм, работают при давлениях от 760 до 5•1O-7 мм рт. ст. при температурах от 5 до 25° С. Детали и узлы затворов выполняют из коррозионностойких высоколегированных сталей, привод— из конструкционных углеродистых сталей. Корпус затвора выполнен в виде прямого патрубка (рис. 438 и 439). К корпусу приварена бобышка для присоединения привода. Механизм затвора монтируют на основании со смещенным относительно оси окном.

По контуру окна расположена резиновая прокладка. Окно перекрыто заслонкой, шарнирно закрепленной на основном рычаге. Один конец рычага вращается на эксцентриковом валу, а другой входит в кронштейн-рамку. Устройство, жестко связывающее рычаг с эксцентриковым валом, позволяет открывать и закрывать заслонку затвора поворотом эксцентрика. Вал привода затвора имеет сильфонное уплотнение. Привод затвора электромеханический, но дублирован ручным и имеет устройство для вык лючения питания электродвигателя. Устройство для выключения питания электродвигателя синхронно связано с эксцентриковым валом затвора, что обеспечивает высокую надежность. Техническая характеристика вакуумных эксцентриковых прямых затворов с электромеханическим приводом и размеры присоединительных фланцев приведены в табл. 105 и 106.

Вакуумные шиберные затворы с электромеханическим приводом типа Ду-900П и Ду-1200П показаны на рис. 440. Эти затворы имеют выдвижной запорный диск, который с помощью штока и эксцентрика может либо перекрывать отверстие, либо смещаться в сторону. Затворы с условными проходами 900 и 1200 мм работают при давлениях от 760 до 1*10-6 мм рт. ст. при температуре среды от 5 до 25° С. Откачиваемые газы не должны влиять на материал конструкции. Технические характеристики этих затворов приведены в табл. 107.

 



Рис. 440. Вакуумный шиберный затвор с круглым сечением Ду-1200 (в скобках приведены размеры для аналогичного затвора Ду-900 в случае, если они не совпадают)

При закрывании затвора края колпачка погружаются в ртуть, находящуюся в кольцеобразном углублении вокруг трубки.

 

Металлические затворы. Металлические затворы применяют до диаметров проходного сечения порядка 1,5 м. С помощью затворов не только увеличивается проходное сечение, но и значительно сокращается время открытия и закрытия вследствие механизированного управления затвором. Простейшие затворы отечественного производства типа К имеют ручной привод. Привод изолирован от вакуумной полости манжетным уплотнением. Корпус из стали 20 выполнен в виде прямоугольной коробки. При открывании затвора клапанная тарелка и рычаги запирающего механизма полностью уходят в закрытую часть коробки (карман). Уплотнение выполняют из маслостойкой вакуумной резины 9024. Затворы обеспечивают герметичное уплотнение при атмосферном давлении с любой стороны тарелки.

Подобные затворы карманного типа КЭ с электрическим приводом изготовляют для условных проходов 85, 160, 260, 380 и 500 мм. Здесь предусмотрено дублирование открытия и закрытия вентиля вручную. Технические характеристики приведены в табл. 102




Рабочие давления затворов типа К и КЗ от 760 до 1*10-8 мм рт. ст., рабочая температура от 5 до 40° С. Откачиваемые газы не должны влиять на материал конструкции. Угловые вакуумные эксцентриковые затворы с электромеханическим приводом и ручным дублированием могут работать при давлениях от 760 до 5•1O-7 мм рт. ст. и температуре окружающей среды от—5 до 25° С. Узлы и детали затворов сообщающиеся с вакуумом,выполнены из конструкционных сталей, которые позволяют эксплуатировать затворы в установках с паро-масляными насосами.



 

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

   

 

Сейчас на сайте

Сейчас на сайте находятся:
 71 гостей на сайте

Нов боков адс адаптивный

=
Рейтинг@Mail.ru