Главные материалы вакуумных систем
Неважно какая вакуумная система делает две главные задачки:
1) получение требуемого конечного давления в откачиваемом объекте;
2) возможность получения требуемой действенной быстроты откачки объекта.
Выполнение этих задач может быть только при условии, если есть достаточная плотность материалов, нет выделения газов либо паров снутри вакуумной системы и сопротивление трубопровода сведено к минимуму.
Исходя из убеждений ублажения этих критерий и нужно рассматривать материалы для вакуумных систем. Основными материалами, используемыми для производства вакуумной аппаратуры, являются обычно стекло, металл и резина. Все почаще начинают использовать заместо стекла пластмассы (полиэтиленовые, полихлорвиниловые и др.) и глиняние материалы (фарфор, силикат магния).
Стекло
Стекло является нерастворимым в воде силикатом соли кремневой кислоты, в состав которой могут заходить такие элементы, как Na, Ca, Br, Pb и др.
Стекло прибыльно отличается от других материалов своими качествами, из которых важными являются:
а) прозрачность;
б) отличные электроизолирующие характеристики;
в) ничтожно маленькое давление насыщенного пара;
г) легкость чистки поверхности и удаления адсорбированных газов;
д) способность просто принимать и сохранять всякую подходящую форму.
Фактически стекло считается газонепроницаемым, дает крепкие и герметичные соединения: стекло — стекло и стекло — металл. Главные марки стекол, используемых в вакуумной технике: С-90-1; С-89-2; С-84-4; С-49-5; С-48-8; С-39-17; кварцевое стекло.
Металл
Недостающая крепкость стекла принуждает в ряде всевозможных случаев прибегать к железным соединениям и деталям, которые изготовляются методом сварки железных листов. Железные отливки из-за собственной пористости находят достаточно ограниченное применение.
Из железного проката наибольшее применение находит малоуглеродистая конструкционная сталь марки 20. Для производства крутящихся деталей, также деталей, находящихся под нагрузкой, используют сталь марки 45.
Сталь Ст. 3 в главном применяется для производства рам, креплений и других невакуумных деталей.
Из нержавеющей стали в вакуумных установках в большинстве случаев применяется немагнитная сталь марки Х18Н9Т и сталь марки 3X13 либо 4X13.
Для вакуумных трубопроводов обычно употребляют цельнотянутые и цельнокатаные трубы из углеродистой стали (ГОСТ 8732-58) либо нержавеющей стали (ГОСТ 9941-62).
Из цветных металлов обширное применение находят медь марки М-1, алюминий марки АД1, дюралюминий марок Д1 и Д6 и латуни марок Л62, Л68, ЛС59-1.
Резина
Благодаря собственной эластичности, прочности и газонепроницаемости резина получила очень обширное применение в вакуумной технике. Натуральная и синтетическая резины имеют много общих параметров, из которых главнейшие:
а) несжимаемость — какой бы деформации ни подвергалась резина, она сохраняет собственный объем. Это свойство резины делает ее одним из самых надежных уплотняющих материалов;
б) остаточная деформация — она тем больше, чем выше температура, при которой находилась резина во время деформации. Потому рабочая температура резины не должна превосходить 90-125° С.
Основное применение резина находит в качестве прокладочных материалов во фланцевых соединениях и вакуумных вентилях, также в виде толстостенных резиновых шлангов с внутренним поперечником 3, 6, 9, 12, 15 и 30 мм и шириной стен, равной внутреннему поперечнику.
Наибольшее применение в вакуумной технике получила резина сорта 7889 и 9024. Если в процессе использования температура около мест установки прокладок может достигать 100-125° С, то заместо резиновых прокладок следует использовать прокладки из фторопласта.
В вакуумных уплотнениях используются последующие материалы прокладок при разных температурных спектрах:
Прокладочный материал / Температурный спектр
Резина________________от — 30 до +125° С
Фторопласт____________от — 80 до +200° С
Свинец________________от — 200 до +160° С
Алюминий_____________от — 200 до +320° С
Медь__________________от — 200 до +600° С
При проектировании и монтаже вакуумных установок следует направить повышенное внимание на уплотнение разъемных соединений, на верный подбор вакуумной арматуры.
Прокладочный материал
Прокладочный материал, применяемый для сотворения плотности разъемных соединений, должен обеспечить полное устранение течи при малозначительном выделении газа из самой уплотняющей прокладки. К прокладочным материалам предъявляются последующие главные требования:
а) плотность, характеризуемая количеством газов, попадающих в вакуумный объем в единицу времени за счет натекания методом диффузии через материал уплотнения и десорбции газов с поверхности уплотнителя, соприкасающейся с вакуумным объемом;
б) тепловая стойкость, определяемая предельной температурой нагрева соединения без ухудшения его плотности ниже допустимой;
в) механическая крепкость и хим стойкость;
г) простота производства и монтажа.
Если вакуумная установка работает с инертными газами либо воздухом при обыденных температурах, то в качестве прокладочного материала применяется листовая резина. Из листовой резины обычно делают прокладки внешним поперечником менее 300 мм. Прокладки поперечником более 300 мм делают из резины круглого сечения. В тех случаях, когда вакуумные установки работают с брутальными либо жаркими газами, используются прокладки из фторопласта.
Фторопластовые прокладки можно использовать в всех брутальных средах, при всех смазках, потому что никакие органические растворители на прокладку из фторопласта не действуют. Прокладки из фторопласта имеют отличные эксплуатационные характеристики при температурах не выше + 150°С. При больших температурах, порядка 400-500° С, используются фланцевые соединения только с железной прокладкой. Железные прокладки представляют собой медные, свинцовые и дюралевые кольца.
Вакуумные уплотнители
Вещества, используемые в вакуумной технике для увеличения плотности разных соединений, деталей и устройств, именуются вакуумными уплотнителями. Требования, предъявляемые к вакуумным уплотнителям:
а) все уплотнители должны владеть может быть наименьшим давлением насыщенных паров;
б) уплотнители должны быть температуроустойчивыми;
в) уплотнители должны владеть определенными механическими и физическими качествами: твердые и пластические уплотнители, не твердеющие после остывания, и лаки, не твердеющие после высыхания, обязаны иметь гладкую поверхность, не должны быть хрупкими и не должны давать трещинкы. Водянистые и вязкие уплотнители должны по способности подольше сохранять свою первоначальную вязкость;
г) уплотнители должны владеть способностью растворяться в соответственных растворителях.
Главные вакуумные уплотнители, используемые в вакуумной технике: эмалевая краска, шеллачный лак, глип-талевый лак, пицеин, шпатлевка Менделеева, касторовое масло. При использовании уплотнителями нужно защищать их от загрязнений. Общими растворителями для всех уплотнителей используют бензин, бензол либо трихлорэтилен.
Вакуумная арматура
В вакуумных установках для разобщения отдельных участков системы, присоединения к установке измерительных устройств и для других целей применяется вакуумная арматура: краны, вентили, задвижки и разные запорные устройства.
В лабораторных и маленьких производственных вакуумных установках, обычно, используются стеклянные и железные краны с притертой пробкой. Такие краны смазываются специальной полужидкой смазкой, обычно смазкой Рамзая.
При эксплуатации вакуумной установки краны следует крутить как можно пореже, медлительно и осторожно, чтоб сохранить смазку. Краны являются малонадежными деталями вакуумной установки, потому что они нередко дают течь вследствие возникновения рисок на поверхности шлифа. Потому приходится временами разбирать их и создавать притирку.
Значимым недочетом кранов является и то, что при поворотах смазка с пробки счищается краями отверстий; избыток смазки может изменять величину проходного сечения отверстия. В промышленных вакуумных установках нередко используются железные вакуумные вентили и затворы.
Для трубопроводов с условным проходом до 100 мм наибольшее распространение получили вакуумные вентили с резиновым, сильфонным либо мембранным уплотнением. Для трубопроводов с условным проходом выше 100 мм более целенаправлено применение вакуумных затворов с резиновым либо сильфонным уплотнением. Такие затворы используются для проходных сечений поперечником до 1500 мм.
При помощи затворов не только лишь возрастает проходное сечение, да и существенно сокращается время открытия и закрытия соединительного отверстия вследствие механизированного управления затвором. При высочайшем вакууме нужно использовать специальную вакуумную арматуру, которая обеспечивает огромную плотность и наилучшую надежность в работе.