Высоковакуумные соединения с резиновыми уплотнениями. Основные типы и особенности применения.

В разборных вакуумных соединениях необходимо обеспечить герметичность стыка двух соединяемых деталей, близкую к герметичности сплошного материала. В месте соприкосновения двух деталей в результате механической обработки всегда остаются микронеровности, которые затрудняют получение вакуумно-герметичного соединения.
Герметичность может быть достигнута значительно легче, если в зазор между соединяемыми материалами поместить уплотнитель, вязкость которого достаточна для заполнения неровностей при контактных напряжениях, значительно меньших предела упругости основных соединяемых материалов. В качестве уплотнителей могут применяться смазки, резины, фторопласт, металлы.

К разным вакуумным соединениям предъявляются следующие требования:

- минимальное натекание и газовыделение;

- механическая прочность;

- термическая стойкость — способность выдерживать многократные прогревы без нарушения герметичности; коррозионная стойкость;

- максимальное число циклов разборки и сборки с сохранением герметичности;

- удобство ремонта и технологичность в изготовлении; возможность лёгкой проверки на герметичность.

В вакуумной технике в системах с температурой прогрева до 300 ºC широко применяются резиновые уплотнители. Резина обладает хорошими упругими свойствами, и для создания вакуумно-герметичного соединения с полированной стальной поверхностью требуются небольшие усилия. Резиновые уплотнения допускают практически неограниченное число разборок и сборок, просты в изготовлении, редко нуждаются в ремонте. Недостатком резиновых уплотнений является повышенное газовыделение и газопроницаемость по сравнению с материалом уплотняемых деталей.

Форма сечения уплотнителя круглая или квадратная, диаметр или сторону квадрата из конструктивных соображений выбирают 3–5 мм. Форма фланцев и расположение уплотнителя во фланцевых соединениях с эластомерным уплотнителем показаны на рис. 5.1 и 5.2.

Рис. 5.1. Фланцевое соединение с плоскими фланцами:
1 — фланцы; 2 — уплотнитель; 3 — центрирующее кольцо

Рис. 5.2. Профили уплотняющих элементов фланцев с
помещёнными между ними эластомерными уплотнителями

Эластомерный уплотнитель допускает многократную сборку соединения. Большим ресурсом обладают соединения со сжатыми уплотнителями, в которых ограничено смыкание фланцев (рис. 5.2в,г). Напротив, меньшим ресурсом обладают соединения, изображённые на рис. 5.2а,б.

Для работы при сверхнизких температурах, температурах сжижения газов наиболее надёжны фланцевые и штуцерные соединения с тонким фторопластовым уплотнителем, например соединение, изображённое на рис. 5.2е. Фторопласт имеет меньшее газовыделение и газопроницаемость. Недостатком фторопласта является низкий предел упругости, поэтому для уплотнения фторопластом необходимо создавать напряженное состояние всестороннего сжатия.

Для соединения трубопровода малого диаметра используют различные разновидности штуцерных соединений (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Штуцерное соединение с эластомерным уплотнителем:
1 — штуцер; 2 — гайка; 3 — уплотнитель; 4 — ниппель

В лабораторной практике для присоединения форвакуумного насоса к трубопроводу часто используется резиновый вакуумный шланг (рис. 5.5.) Желательно концы трубопроводов на длину 1,5–2,0 диаметра расточить, как показано на рисунке. Для выполнения соединения используют, резиновый шланг, внутренний диаметр которого в полтора раза меньше внешнего диаметра трубопровода, а длина составляет 4–6 диаметров трубопровода.

Рис. 5.5. Соединение трубопроводов с помощью резинового
вакуумного шланга:1 — трубопровод; 2 — шланг