Патент 2196266

Узел уплотнения

 

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации замкнутых по периметру соединений, например, люков прогреваемых вакуумных камер с контролируемым составом газовой среды и остаточным давлением до 10-5 Па, в том числе для люков с дистанционным процессом многократного уплотнения. Узел уплотнения содержит камеру, выполненную из стали, расположенную между уплотняемыми деталями. Боковые стенки камеры имеют продольную гофру, направленную внутрь нее. Стенки выполнены в виде кольца с кольцевым рифтом, имеющим дно. При этом величины углов наклона стенок рифта к его дну не равны между собой. Изобретение обеспечивает надежную герметизацию при высоких температурах в системах с высокими требованиями по вакуумной чистоте. 1 ил.

Изобретение относится к уплотнительной технике и может быть использовано для герметизации замкнутых по периметру соединений, например, люков прогреваемых вакуумных камер с контролируемым составом газовой среды и остаточным давлением до 10-5 Па, в том числе для люков с дистанционным процессом многократного уплотнения.

Известен узел уплотнения, представляющий собой фланцевое соединение, изготовленное из хромоникелевой стали (ГОСТ 26 526-85. Оборудование вакуумное. Соединения фланцевые для сверхвакуумных систем. - С.15), недостатком которого является то, что в нем используются одноразовые деформирующиеся уплотняющие элементы, вследствии чего механизация процесса уплотнения связана с применением сложных систем дистанционного управления (роботов или манипуляторов).

Наиболее близким к заявляемому является узел уплотнения (а.с. СССР 1536126, 1990), принятый за прототип. Узел уплотнения включает в себя пневмокамеру, выполненную из резины, состоящую из основания, приклеенного к основанию гнезда уплотняемой детали, боковых стенок, имеющих продольную гофру внутрь уплотнения, и внешнюю стенку, толщина которой более зазора между уплотняемыми деталями, а ширина менее ширины гнезда уплотняемой детали. Внутренняя полость уплотнения соединена с воздушной магистралью штуцером. Воздух через штуцер подается в полость камеры, гофрированные боковые стенки выпрямляются, поднимая внешнюю стенку до контакта с уплотняемой деталью. Дополнительный поджим внешней стенки за счет арочного эффекта усиливает герметичность соединения.

Основным недостатком прототипа является невозможность работы узла уплотнения при высоких температурах в системах с высокими требованиями по вакуумной чистоте, т. к. он выполнен из резины, которая при нагревании выделяет летучие компоненты, что недопустимо для использования в вакуумных системах с контролируемой средой.

Изобретение направлено на создание узла уплотнения, обеспечивающего надежную герметизацию при высоких температурах в системах с высокими требованиями по вакуумной чистоте.

Сущность изобретения заключается в следующем: узел уплотнения содержит камеру, выполненную из стали, расположенную между уплотняемыми деталями. Боковые стенки камеры имеют продольную гофру, направленную внутрь нее.

Стенки выполнены в виде кольца с кольцевым рифтом, имеющим дно. При этом величины углов наклона стенок рифта к его дну не равны между собой.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображен узел уплотнения, разрез.

Узел уплотнения включает в себя камеру 1 вакуумную из немагнитной хромоникелевой стали, имеющую основание (а), боковые стенки (b), выполненные в виде кольца с кольцевым рифтом, имеющим дно (с), углы наклона стенок рифта к его дну (с) и : =25-30o, =35-45o. Для фиксации камеры в осевом направлении предназначены торцевые накладки 4. Внутренняя полость уплотнения соединена с источником давления штуцером 5.

Заявляемый узел уплотнения отличается от прототипа тем, что камера изготовлена из стали, боковые стенки выполнены в виде кольца с кольцевым рифтом, имеющим дно, а величины углов наклона стенок рифта к его дну не равны.

Металлы, и в частности сталь, являются материалами с относительно низкими упругими свойствами, что ограничивает их применение в качестве упругих элементов. Основным ограничением является непревышение материалом предела пропорциональности. Введение в конструкцию боковых рифтованных поверхностей позволяет добиться увеличения перемещения в заданном направлении без превышения предела пропорциональности по всему сечению камеры.

Благодаря наличию дна у кольцевого рифта достигается увеличения арочного эффекта, причем с увеличением длины дна проявления эффекта арочного распора усиливается.

Неравенство углов наклона стенок рифта к его дну позволяет добиться равномерного распределения внутренних напряжений по всему сечению камеры.

Заявляемый узел уплотнения работает следующим образом.

Камера 1 расположена между уплотняемыми деталями 2 и 3 и зафиксирована в осевом направлении торцевыми накладками 4. Жидкость под давлением через шутцер 5 подается в полость камеры 1. Под действием внутреннего давления уменьшается диаметр основания (а). Внутренняя поверхность основания (а) обжимает наружную поверхность детали 3, тем самым устраняя зазоры между сопрягаемыми поверхностями деталей 1 и 3. Дополнительное обжатие за счет арочного эффекта, возникающего в гофрированных стенках, усиливает герметизацию соединения.

Давление жидкости рассчитывается из условия превышения предела упругости в материале узла уплотнения. Таким образом камера 1 работает как упругий элемент и после снятия давления возвращается в исходное состояние, позволяя вывести деталь 3 из зоны уплотнения.

Использование заявляемого узла уплотнения позволяет добиться практически идеального прилегания уплотняемых поверхностей друг к другу, обеспечивая вакуумную плотность стыка.

Формула изобретения

Узел уплотнения, содержащий камеру, расположенную между уплотняемыми деталями, боковые стенки которой выполнены с продольной гофрой, направленной внутрь камеры, отличающийся тем, что камера изготовлена из стали, ее боковые стенки выполнены в виде кольца с кольцевым рифтом, а величины углов наклона стенок рифта к его дну не равны.

РИСУНКИ

Рисунок 1