Вакуумные уплотнители

Вещества, применяемые в вакуумной технике для повышения герметичности различных соединений, деталей и приборов, носят название вакуумных уплотнителей. В зависимости от области применения уплотнители разделяются на группы, различающиеся между собой составом, температурой размягчения, давлением насыщенных паров и другими особенностями.

Основные требования к вакуумным уплотнителям сводятся к следующим. Поскольку каждый уплотнитель неизбежно, хотя бы весьма малой частью поверхности, соприкасается с пространством, в котором требуется поддержание вакуума, все уплотнители должны обладать возможно меньшим давлением насыщенных паров.

Из этих соображений, чем более высокий вакуум должен поддерживаться в данном участке вакуумной системы, тем с меньшим давлением насыщенных паров следует выбрать уплотнитель. Так, например, если на низковакуумном участке вакуумной системы можно применить уплотнитель с давлением насыщенных паров порядка 10^-3-н 10⁴ мм рт. ст. (при 20° С), то для высоковакуумной части необходимо брать уплотнитель с давлением насыщенных паров не выше 10⁵ 10⁶ мм рт. ст.

Уплотнители должны быть достаточно температуроустойчивыми, чтобы возможное повышение температуры в том или ином участке вакуумной системы не нарушало уплотнения (например, вследствие размягчения и последующего за ним прорыва уплотнителя атмосферным воздухом). В то же время применение уплотнителя часто связано с необходимостью его предварительного расплавления или размягчения, что, очевидно, не должно происходить при слишком высокой температуре, так как безопасно залить место соединения, обладающего невысокой температурной устойчивостью (например, стеклянного), можно только при достаточно низкой температуре. Желательно, чтобы температура расплавления или достаточного размягчения уплотнителя не была выше 100°.С и в то же время, по возможности, превышала комнатную температуру.

Уплотнители должны обладать определенными механическими и физическими свойствами: твердые и пластические уплотнители, затвердевающие после остывания, и лаки, затвердевающие после высыхания (испарения растворителя) , должны иметь гладкую поверхность, не должны быть хрупкими и не давать трещин даже при относительно резком температурном воздействии. Жидкие и вязкие уплотнители должны, по возможности, дольше сохранять свою первоначальную вязкость. Поскольку уплотнители периодически необходимо обновлять (особенно жидкие и вязкие), они должны обладать способностью растворяться в соответствующих растворителях; только растворителем можно начисто отмыть уплотнитель с того или иного места вакуумной системы.

Важнейшие уплотнители. Уплотнители для постоянных нешлифованных соединений и для покрытия наружных поверхностей отдельных участков вакуумных систем. К таким уплотнителям относятся следующие.

Эмалевая краска. Состав: масляная краска, содержащая смолу. Максимальная рабочая температура 30° С (зависит от состава). Растворяется в бензине и бензоле.

Шеллачный лак. Состав: концентрированный раствор шеллака в спирте. В чистом виде шеллачный лак быстро растрескивается, поэтому его удобно применять для промазки или покрытия поверхности лишь на относительно- короткое время, например для испытания на степень натекания подозрительных участков вакуумной системы. Размягчается при 80° С. Максимальная рабочая температура 30° С. Растворяется в спирте, ацетоне.

Шеллачнодегтярный лак. Состав: шеллак, размешанный в определенном количестве в дегтярном масле. В зависимости от концентрации шеллака можно получать мягкий, средний и твердый шеллачнодегтярный лак. Он более прочен, чем чистый шеллачный лак, и выдерживает нагрев до более высокой температуры. Давление насыщенного пара — порядка Г0^—3 лои рт. ст. при нормальной температуре. Растворяется в спирте и ацетоне.

Глипталевый лак. Состав: спиртовый раствор глиптале-вой смолы. Максимальная рабочая температура 100° С. Растворяется в смеси спирта с бензолом. Может служить заменителем шеллачного лака.

Уплотнители для постоянных и разборных нешлифованных соединений. К ним относятся следующие.

Битум IV и битум V (ОСТ 1296/508). Состав: углеводороды (нефтяного происхождения). Температура размягчения соответственно 70 и 90° С. Максимальная рабочая температура на 10° С ниже температуры размягчения. Давление насыщенных паров 10 мм рт. ст. при 20° С.

Пицеин. Состав: битум, шеллак и каучук. Температура расплавления (смачивания поверхности) 80 л-100° С. Наибольшая рабочая температура 40° С. Не обладает хрупкостью и не дает трещин со временем. Давление насыщенного пара 1 • 10^-4 мм рт. ст. при 20° С.

«Универсальный» воск. Состав: пять (или четыре) частей очищенного- пчелиного воска и одна часть неочищенного скипидара (терпентина). Хорошо прилипает и обладает пластичностью. Наружная поверхность вследствие окисления затвердевает, поэтому этот воск следует готовить лишь в небольшом количестве по мере надобности. Достаточной пластичностью обладает при температуре лишь немного выше комнатной. Давление насыщенного пара несколько ниже 1 • 10³ мм рт. ст.

Воскоканифольная смесь. Состав: пчелиный воск и канифоль, сплавленные в равных частях. Хорошо прилипает к холодным металлам. Пластична при комнатной температуре. Растворяется в смеси из равных частей четыреххлористого углерода и этилового спирта.

Замазка Менделеева. Состав: сплав воска (25 частей) и канифоли (100 частей) с порошкообразным наполнителем (мумия, пемза 40 частей), иногда с добавкой олифы. Температура размягчения 50° С. Растворитель тот же, что и для предыдущей воскоканифольной смеси.

Уплотнители для подвижных шлифованных соединений (вязкие смазки для кранов и шлифов). К ним относятся следующие:

Апиезоновые смазки. Состав: производные тяжелых углеводородов, кипящие при высокой температуре и получаемые посредством дистилляции в вакууме. Поверхности соприкосновения соединений покрываются тонким слоем, после чего их осторожно, но плотно прижимают друг к другу. Таким путем возможные ничтожные зазоры между притертыми поверхностями заполняются смазкой и делаются газонепроницаемыми. В зависимости от состава фракций, использованных при перегонке, давление насыщенного пара апиезоновых смазок может колебаться в пределах 10^-5 -е 10⁷ мм рт. ст. при 20° С. Нельзя допускать увлажнения и вообще загрязнения смазок; хранить их необходимо в закрытой таре, иначе поглощенный воздух может заметно повысить давление в вакуумной системе

Все апиезоновые смазки с течением времени работы постепенно подсыхают, из-за чего давление их насыщенного пара становится все более низким и в то же время все бо-бее затрудняется поворачивание смазанных ими кранов или шлифов. Поэтому требуется периодическое возобновление смазки.

Апиезонокаучуковая смазка. Смазку готовят путем выпаривания разных частей небольших кусочков натурального каучука и какой-либо из вышеописанных апиезоновых смазок. Выпаривание производится в колбе, нагреваемой до невысокой температуры в песчаной бане с непрерывным помешиванием, пока содержимое в колбе не станет равномерным (до полного растворения каучука). После этого колба вынимается из бани и устанавливается к аппарату для фракционной перегонки. По достижении в последнем высокого вакуума производится нагрев в масляной ванне; таким путем смазка освобождается от легколетучих составляющих. Остающуюся после этого смесь из тяжелых фракций можно получить с весьма низким давлением насыщенного пара.

Уплотнители для хорошо пришлифованных поверхностей разборных соединений и соединений на резине (жидкие смазки).

Касторовое масло, Состав: сложные эфиры жирных кислот и глицерина. Широко применяется для смазки золотниковых дисков откачных автоматов, откачных трубок осветительных и электронных ламп при вставлении их в резиновые гнезда откачных автоматов, а также поверхностей соединений при помощи резиновых трубок. Длительные соединения требуют периодического обновления смазки свежим касторовым маслом, так как образующаяся с течением времени корочка опасна из-за возможности образования в ней тончайших каналов.

Общим правилом при пользовании всеми уплотнителями является предохранение самих уплотнителей от загрязнений. При смазывании кранов и шлифов следует наносить лишь тонкий слой смазки, при том так, чтобы она не закрывала отверстий крана и не выступала за пределы притертых поверхностей ( 8-2).