Герматизация вакуумных соединений


Характеристика вакуумных уплотнителей.
При герметизации вакуумных соединений к уплотнительным элементам предъявляются особо высокие требования. Следует различать два случая герметизации вакуумного соединения. В первом —> уплотнитель отделяет некоторую полость с газообразной или жидкой средой от наружного вакуумного пространства. В этом случае перед уплотнителем ставится задача — предохранить утечку среды в вакуум без требований сохранения вакуума. Во втором случае уплотнитель отделяет внутреннюю вакуумную полость от внешнего пространства и перед ним ставится задача сохранения требуемого уровня разрежения.

 

Вторая задача более сложна, так как даже незначительные натекания окружающей среды в вакуумную полость приводят к снижению степени разрежения, затрудняют работу откачных и измерительных устройств. При проникновении паров агрессивных сред вакуумная аппаратура вообще может выйти из строя. Во многих случаях степень разрежения и чистота вакуумного пространства определяют качество технологических процессов, проводимых в условиях вакуума.

Несмотря на отмеченные отличия от условий применения уплотнителей при наружном и внутреннем вакууме, к ним предъявляются и общие требования, связанные с вакуумостойкостью резины. Вакуум действует на резину аналогично агрессивной среде. Вследствие разрежения многие легколетучие ингредиенты, входящие в состав резины, возгоняются в вакуум (мягчители, противостарители и др.). В результате этого снижаются физико-механические свойства резины, ее сопротивление старению, воздействию низких температур, стойкость к средам и т. д. За счет вакуумирования облегчается проход газов и паров жидких сред по микроканалам шероховатости уплотняемой поверхности. Это связано не только с увеличенным абсолютным перепадом давления по обе стороны уплотнителя. Во-первых, проход среды облегчается в связи с «очисткой» вакуумом самих микроканалов от следов смазки. Во-вторых, увеличивается подвижность молекул жидких сред, переходящих в вакууме в парообразное состояние. Далее, при вакуумировании играет роль не только контактное натекание, но начинает существенно влиять диффузионное натекание среды через объем уплотнителя.

Добиться абсолютной герметичности разъемного соединения не представляется возможным. Можно достигнуть сколь угодно малых утечек среды в вакуум. При этом важно, чтобы скорость натекания среды в вакуум была намного ниже скорости откачки вакуумной аппаратуры^ а количество проникшего вещества не изменяло вакуум выше допустимого предела.

Скорость контактного натекания iWr среды через уплотнитель может быть определена [28] из следующих соотношений для газов    -

где а, /г, L — соответственно ширина, высота и длина микроканала, определяемые параметрами шероховатости поверхности; г] — вязкость среды; Т0 — нормальная и Т — заданная температуры в абсолютных единицах; Я2 и Р\ — давления у входа и выхода канала; Я0 — атмосферное давление.

Скорость диффузионного натекания газов или паров жидкостей в вакуум может быть определена с учетом константы П проницаемости, определяемой для каждой резины, предназначенной для работы в вакууме. Количество G среды с давлением Яг, способной продиффундировать в полость с давлением Рх за время т через уплотнитель диаметром D, толщиной Л0 и шириной 6, деформированный на величину Л, составляет:

Применение резиновых уплотнителей в вакуумных системах в условиях возвратно-поступательного движения, в силу указанных в гл. 4 и 5 причин, не может защитить вакуумное пространство от проникновения достаточно больших количеств уплотняемой среды. Однако в неподвижных соединениях можно добиться высокой вакуумной плотности, создаваемой резиновыми уплотнителями.

Различают низкий (760—1 мм рт. ст.), средний (1—10~3мм рт.ст.), высокий (10~3—10-7 мм рт. ст.) и сверхвысокий (ниже 10~8 мм рт.ст.) уровень вакуумирования. При низком вакууме практически могут работать все резины и его влияние не сказывается на конструкции уплотнительного соединения. При меньших давлениях в вакуумной полости необходимо применять специальные вакуумные резины и вакуумоплотные конструкции соединений.

В табл. 12 приведены специальные характеристики некоторых резин, нашедших применение в вакуумной технике. Одним из наиболее простых методов оценки вакуумной стойкости резины является определение потери массы при вакуумировании

до равновесного значения скорости газоотделения из резины в вакуум. Принято считать, что резина является вакуумстойкой при потере массы в вакууме, не превышающей 5% от первоначальной.

Таблица 12   

Характеристики вакуумной стойкости резин

 

В конструкциях неподвижных соединений вакуумных систем применяют кольцевые прокладки квадратного и круглого сечений (ОСТ 38.5.34—73) в закрытых гнездах с увеличенной степенью осевого или радиального сжатия. Как правило, степень сжатия прокладок устанавливают в пределах 25%    40%.

Повышение степени деформации с использованием резин низкой и средней твердости обеспечивает более полное затекание резины в микронеровности уплотняемой поверхности. Повышение герметичности достигается также за счет применения вакуумных смазок.

Рекомендуемые для вакуумных соединений соотношения внутреннего диаметра кольцевых прямоугольных прокладок и колец круглого сечения и размеров их поперечного сечения приведены ниже:   

 

Уплотнители вакуумных систем применяются только в закрытых гнездах, обеспечивающих требуемую степень сжатия и максимальное заполнение резиной объема гнезда.

Перед установкой в гнездо уплотнители, предназначенные для герметизации внутреннего вакуума, рекомендуется предварительно обезгаживать с целью уменьшения последующих газо-выделений из резины в вакуум уплотняемой системы. Предварительно обезжиренные спиртом и просушенные резиновые детали загружают в термовакуумную камеру. Доводят разрежение в камере до 10-5 мм рт. ст., после чего включают обогрев. Температурно-временной режим обезгаживания зависит от типа каучука, из которого изготовлена резина (табл. 13). После

Таблица 13

Режимы обезгаживания уплотнителей

окончания процесса обезгаживания последовательно охлаждают камеру, отключают откачную систему при работающей азотной ловушке.

Обезгаженные уплотнители следует хранить в плотнозакрытых полиэтиленовых пакетах не более 3 мес.

Українська версія Русская версия О компании Предложения партнерам Контакты Продукция компании