RU208698U1 - ULTRA HIGH VACUUM HEATED JOINT - Google Patents

ULTRA HIGH VACUUM HEATED JOINT Download PDF

Info

Publication number
RU208698U1
RU208698U1 RU2021122560U RU2021122560U RU208698U1 RU 208698 U1 RU208698 U1 RU 208698U1 RU 2021122560 U RU2021122560 U RU 2021122560U RU 2021122560 U RU2021122560 U RU 2021122560U RU 208698 U1 RU208698 U1 RU 208698U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
sealing
vacuum
seal
ring
connection
Prior art date
Application number
RU2021122560U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Владимирович Вязовецков
Лариса Константиновна Кузнецова
Юрий Сергеевич Шпанский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт"
Priority to RU2021122560U priority Critical patent/RU208698U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU208698U1 publication Critical patent/RU208698U1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L17/00Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure
    • F16L17/06Joints with packing adapted to sealing by fluid pressure with sealing rings arranged between the end surfaces of the pipes or flanges or arranged in recesses in the pipe ends or flanges
    • F16L17/08Metal sealing rings

Abstract

Полезная модель предназначена для повышения надежности поддержания вакуумной плотности прогреваемого сверхвысоковакуумного соединения в процессе многократных циклов его нагрева и охлаждения. Техническим результатом, на который направлено предлагаемое техническое решение, является повышение напряжений сжатия в деформируемой части уплотнителя. Для этого предложено сверхвысоковакуумное прогреваемое соединение, содержащее несущие кольцевые элементы с локальными герметизирующими и ограничительными поверхностями, деформируемый уплотнитель, установленный с возможностью силового контакта с локальными герметизирующими и ограничительными поверхностями, систему упругого нагружения деформируемого уплотнителя, при этом деформируемый уплотнитель размещен с непрерывным силовым контактом с локальными герметизирующими поверхностями и ограничительными поверхностями несущих кольцевых элементов соединения. 3 ил.The utility model is designed to improve the reliability of maintaining the vacuum density of a heated ultra-high vacuum joint during multiple cycles of its heating and cooling. The technical result, to which the proposed technical solution is directed, is an increase in compressive stresses in the deformable part of the seal. For this, an ultra-high-vacuum heated joint is proposed, containing bearing ring elements with local sealing and restrictive surfaces, a deformable sealant installed with the possibility of force contact with local sealing and restrictive surfaces, an elastic loading system of the deformable sealant, while the deformable sealant is placed in continuous force contact with local sealing surfaces and restrictive surfaces of the bearing ring elements of the connection. 3 ill.

Description

Область техникиTechnical field

Полезная модель предназначена для повышения надежности поддержания вакуумной плотности прогреваемого сверхвысоковакуумного соединения в процессе многократных циклов его нагрева и охлаждения путем противодействия растеканию уплотнителя из участка герметизации.The utility model is designed to increase the reliability of maintaining the vacuum density of a heated ultra-high vacuum joint during multiple cycles of its heating and cooling by counteracting the spreading of the sealant from the sealing area.

Уровень техникиState of the art

В настоящее время применяются сверхвысоковакуумные соединения, выполненные по ГОСТ 26526-85 [Оборудование вакуумное. Соединения фланцевые для сверхвысоковакуумных систем. ГОСТ 26526-85]. Герметизация таких соединений осуществляется врезанием остроконечных герметизирующих выступов толстых симметричных фланцев в плоскости уплотнителя усилием нескольких шпилек. Центрирование фланцев осуществляется по внешней цилиндрической поверхности уплотнителя, протяженностью менее 2 мм.Currently, ultra-high vacuum connections are used, made in accordance with GOST 26526-85 [Vacuum equipment. Flange connections for ultrahigh vacuum systems. GOST 26526-85]. The sealing of such joints is carried out by cutting the pointed sealing protrusions of thick symmetrical flanges into the plane of the seal with the force of several pins. The flanges are centered along the outer cylindrical surface of the seal, with a length of less than 2 mm.

Для небольших проходных диаметров вакуумпроводов (Ду 100 мм и менее) эти фланцевые соединения работоспособны и вполне удобны в обслуживании. С повышением размеров этих устройств по причине малой протяженности центрирующей поверхности уплотнителя трудности монтажа повышаются. Для стандартного соединения Ду 500 мм выявлено, что «незначительное отклонение (0,2-0,3) мм фланца после сварки от перпендикулярной плоскости к вакуумной камере может привести к невозможности создания вакуумно-плотного соединения» [В.В. Анашин, А.А. Краснов, А.М. Семёнов, С.Р. Шарафеева «Вакуумно-плотные соединения для получения сверхвысокого вакуума в вакуумных системах ускорителей с широкоапертурными камерами», ПТЭ. 2019 №5, 134-135].For small through diameters of vacuum lines (Dn 100 mm or less), these flange connections are efficient and quite easy to maintain. With an increase in the size of these devices, due to the small length of the centering surface of the seal, the installation difficulties increase. For a standard connection DN 500 mm, it was found that "a slight deviation (0.2-0.3) mm of the flange after welding from a perpendicular plane to the vacuum chamber can lead to the impossibility of creating a vacuum-tight connection" [V.V. Anashin, A.A. Krasnov, A.M. Semyonov, S.R. Sharafeev "Vacuum-tight connections for obtaining ultrahigh vacuum in vacuum systems of accelerators with wide-aperture chambers", PTE. 2019 No. 5, 134-135].

Поэтому важно осуществлять равномерное распределение нагрузки по герметизирующему контуру, не допуская перекосов при стыковке фланцев.Therefore, it is important to carry out a uniform distribution of the load along the sealing contour, avoiding distortions when joining the flanges.

Установлено, что нагружение стандартного соединения Ду 250 мм сравнительно малым крутящим моментом (8 кН⋅м) приводит к натеканию [В.В. Анашин, А.А. Краснов, А.М. Семёнов, С.Р. Шарафеева «Вакуумно-плотные соединения для получения сверхвысокого вакуума в вакуумных системах ускорителей с широкоапертурными камерами», ПТЭ. 2019 №5, с. 138].It has been established that loading a standard connection DN 250 mm with a relatively small torque (8 kN⋅m) leads to leakage [V.V. Anashin, A.A. Krasnov, A.M. Semyonov, S.R. Sharafeev "Vacuum-tight connections for obtaining ultrahigh vacuum in vacuum systems of accelerators with wide-aperture chambers", PTE. 2019 No. 5, p. 138].

Потеря работоспособности объясняется передачей внешних напряжений непосредственно на участок герметизации по причине сравнительно слабой системы силового нагружения соединения и чувствительности данной деформационной схемы уплотнителя к ослаблению усилия герметизации.The loss of efficiency is explained by the transfer of external stresses directly to the sealing area due to the relatively weak system of force loading of the joint and the sensitivity of this deformation scheme of the seal to the weakening of the sealing force.

Для повышения точности совмещения герметизируемых поверхностей и снижения влияния внешних механических воздействий на герметизирующие поверхности целесообразно осуществлять жесткое центрирование герметизирующих поверхностей и устанавливать компенсатор смещений между разъемным соединением и вакуумпроводом.To improve the accuracy of alignment of the sealed surfaces and reduce the influence of external mechanical influences on the sealing surfaces, it is advisable to carry out a rigid centering of the sealing surfaces and install a displacement compensator between the detachable connection and the vacuum line.

Исследования надежности герметизации в условиях термоциклирования соединений со сравнительно большими проходными сечениями (Ду 250 мм и более), выполненных по ГОСТ 26526 - 85, показали их низкую работоспособность [Л.А. Филатовский, А.С. Шувалов, О.К. Курбатов, С.Д. Васильченко «Новые малогабаритные сверхвысоковакуумные фланцевые соединения», Электронная техника, Серия ТОПО, 1982, вып. 3 (112), с. 62-64; А.С. Шувалов «Соединительные элементы сверхвысоковакуумных систем». Вакуумная техника и технология, 1994, т. 4, №4, с. 2-25; О.К. Курбатов «Физико-технические основы оптимизированных высоковакуумных магниторазрядных насосов, герметизирующих элементов и устройств для вакуумного технологического и аналитического оборудования электронной техники», Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, Москва, 2006. «Справочник по вакуумной технике и технологиям», под ред. Д. Хоффмана, Б. Сингха, Дж.Томаса III. Перевод с английского под редакцией В.А. Романько, С.Б. Нестерова. М. «ТЕХНОСФЕРА», 2011, - 736 с.].Studies of the reliability of sealing under conditions of thermal cycling of joints with relatively large flow sections (DN 250 mm and more), performed according to GOST 26526 - 85, showed their low performance [L.A. Filatovsky, A.S. Shuvalov, O.K. Kurbatov, S.D. Vasilchenko "New small-sized ultra-high-vacuum flange connections", Electronic engineering, Series TOPO, 1982, no. 3 (112), p. 62-64; A.S. Shuvalov "Connecting elements of ultra-high vacuum systems". Vacuum technique and technology, 1994, vol. 4, no. 4, p. 2-25; OK. Kurbatov "Physico-technical foundations of optimized high-vacuum magnetic-discharge pumps, sealing elements and devices for vacuum technological and analytical equipment of electronic technology", Abstract of the thesis for the degree of Doctor of Technical Sciences, Moscow, 2006. "Handbook of vacuum equipment and technologies", ed. . D. Hoffman, B. Singh, J. Thomas III. Translation from English, edited by V.A. Romanko, S.B. Nesterov. M. "TECHNOSPHERE", 2011, - 736 p.].

Для сверхвысоковакуумных прогреваемых комплексов потеря герметичности одного из множества малонадежных разъемных элементов может привести к большим финансовым и временным затратам.For ultra-high-vacuum heated complexes, the loss of tightness of one of the many unreliable detachable elements can lead to large financial and time costs.

Важнейшим явлением, ведущим к возникновению натекания при термоциклировании больших соединениях (Ду 250 мм и более), является воздействие на участки герметизации неизбежных радиальных расшатывающих напряжений, вызванных различием теплофизических свойств материалов уплотнителя и герметизирующих элементов, а также неравномерности распределения теплового потока между ними.The most important phenomenon leading to the occurrence of leakage during thermal cycling of large joints (DN 250 mm and more) is the impact on the sealing areas of the inevitable radial loosening stresses caused by the difference in the thermophysical properties of the materials of the sealant and sealing elements, as well as the uneven distribution of the heat flow between them.

Основной причиной возникновения натекания в разъемных соединениях при периодических прогревах является снижение контактного напряжения на герметизирующих поверхностях вследствие ползучести уплотнителя из напряженного участка герметизации на менее нагруженные соседние участки.The main reason for the occurrence of leakage in detachable joints during periodic warm-ups is a decrease in contact stress on the sealing surfaces due to the creep of the sealant from the stressed sealing area to less loaded neighboring areas.

Отрицательными факторами, влияющими на надежность герметизации фланцев, является чувствительность многих применяемых деформационных схем к изменению усилия герметизации, малая протяженность рабочего хода и сравнительно большая жесткость силовой системы нагружения герметизирующих поверхностей. После появления натекания в случае отсутствия смыкания фланцев удается снизить величину течи дополнительным стягиванием соединения силовой системой нагружения. Однако новое состояние уплотнителя может не устранить возможность последующего появления натекания под воздействием вышеуказанных явлений. Более надежным будет соединение, в котором в процессе эксплуатации не происходят увеличение площади взаимодействия и снижение контактных напряжений на участке герметизации.Negative factors affecting the reliability of flange sealing are the sensitivity of many applied deformation schemes to changes in the sealing force, the short length of the working stroke, and the relatively high rigidity of the power system for loading the sealing surfaces. After the appearance of leakage in the absence of closure of the flanges, it is possible to reduce the amount of leakage by additional tightening of the connection by the power loading system. However, the new condition of the seal may not eliminate the possibility of subsequent occurrence of leakage under the influence of the above phenomena. A connection will be more reliable, in which during operation there is no increase in the interaction area and a decrease in contact stresses in the sealing area.

Известен способ повышения надежности герметичности разъемного соединения криогенных трубопроводов путем предварительного совместного термического и силового многократного формования фланцев и уплотнителя [В.Г.Данченко, Ф.П.Савин, В.И.Косинский Авторское свидетельство СССР SU 1043411 A. F16L 19/00, F16L 23/00. «Способ герметизации разъемного соединения криогенных трубопроводов». Опубл. 23.03.83 г. Бюл. №35.]. Результатом такой подготовки соединения должна быть установка многократно предварительно деформируемых фланцев и уплотнителя на трубопроводы с осуществлением герметизации соединения, при которой контактные напряжения с рабочим значением усилия затяжки крепежа в последующем времени не снижаются.A known method of improving the reliability of the tightness of a detachable connection of cryogenic pipelines by preliminary joint thermal and power multiple molding of flanges and sealant [V.G. Danchenko, F.P. Savin, V.I. F16L 23/00. "Method of sealing detachable connection of cryogenic pipelines". Published 03/23/83 Bull. No. 35.]. The result of such preparation of the connection should be the installation of repeatedly pre-deformed flanges and a sealant on pipelines with the sealing of the connection, in which the contact stresses with the working value of the tightening force of the fasteners do not decrease in the subsequent time.

Указанный способ отличается большой трудоемкостью подготовки соединения. Возможны поводки (микрокоробления) геометрии герметизирующих поверхностей после сварки фланцев на трубопроводы и в случае нагружения трубопровода внешним усилием.This method is very laborious preparation of the connection. Leads (micro warping) of the geometry of the sealing surfaces are possible after welding of the flanges on the pipelines and in the case of loading the pipeline with an external force.

В авторском свидетельстве СССР №291493, «Прокладка для уплотнения неподвижных соединений» для снижения возможности смещения пластичного уплотнителя в закрытом состоянии соединения применялось его объемное сжатие в замкнутом объеме в радиальных направлениях внутренним и внешним упругими кольцами. Недостаточная вакуумная плотность данного соединения объясняется сохранением поверхностного окисного слоя на уплотнителе в зоне деформирования уплотнителя, отсутствием локального участка герметизации его сжатия большими контактными напряжениями.In the author’s certificate of the USSR No. 291493, “Gasket for sealing fixed joints”, to reduce the possibility of displacement of the plastic seal in the closed state of the joint, its volumetric compression in a closed volume in the radial directions by internal and external elastic rings was used. Insufficient vacuum density of this compound is explained by the preservation of the surface oxide layer on the seal in the zone of deformation of the seal, the absence of a local area of sealing its compression by high contact stresses.

Равномерное сжатие со сравнительно большим усилием герметизации сравнительно тонкого уплотнителя в канавочно-клиновом соединении с одинаковыми углами наклона канавки и выступа клина также показало невозможность достичь высокой степени вакуумной плотности соединения [Д.Б. Зворыкин «Вопросы расчета и конструирования цельнометаллических высоковакуумных систем и их элементов». Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. НИИ МРТП, 19559].Uniform compression with a relatively large sealing force of a relatively thin seal in a groove-wedge joint with the same groove and wedge inclination angles also showed the impossibility of achieving a high degree of vacuum tightness of the joint [D.B. Zworykin "Issues of calculation and design of all-metal high-vacuum systems and their elements". Dissertation for the degree of candidate of technical sciences. NII MRTP, 19559].

Известно предложение повысить надежность герметизации стандартного разъемного соединения [Оборудование вакуумное. Соединения фланцевые для сверхвысоковакуумных систем. ГОСТ 26526-85] упругим радиальным противодействием растеканию уплотнителя посредством выполнения на фланцах цилиндрических оболочек, взаимодействующих с внешней цилиндрической поверхности прокладки [Изобретение Авторское свидетельство СССР №1760227]. Однако упругость этих оболочек недостаточна вследствие малости их высоты. Материал уплотнителя, как и в стандартной конструкции соединения, будет растекаться в радиальном периферийном направлении в зазоры, расположенные между уплотнителем и коническими герметизирующими поверхностями, а также цилиндрическими центрирующими поверхностями фланцев.Known proposal to improve the reliability of sealing a standard detachable connection [Vacuum equipment. Flange connections for ultrahigh vacuum systems. GOST 26526-85] elastic radial counteraction to the spreading of the sealant by performing cylindrical shells on the flanges interacting with the outer cylindrical surface of the gasket [Invention USSR Author's certificate No. 1760227]. However, the elasticity of these shells is insufficient due to the smallness of their height. The seal material, as in the standard joint design, will flow in the radial peripheral direction into the gaps located between the seal and the conical sealing surfaces, as well as the cylindrical centering surfaces of the flanges.

Другим предложением совершенствования стандартных сверхвысоковакуумных разъемных соединений является изобретение [А.С. Шувалов, А.Т. Александрова, И.Ф. Лобанов, Б.Г. Львов, В.Ф. Закревский, Авторское свидетельство СССР SU №1180634 «Сверхвысоковакуумное разъемное соединение»]. В нем предлагается каждый фланец снабдить ограничительной поверхностью, расположенной на некотором расстоянии от герметизирующей поверхности. После достижения вакуумной плотности соединения последующему внедрению герметизирующих выступов в уплотнитель будет противодействовать дополнительное взаимодействие плоских периферийных ограничительных участков фланцев с уплотнителем.Another proposal for improving standard ultra-high vacuum detachable connections is the invention [A.S. Shuvalov, A.T. Alexandrova, I.F. Lobanov, B.G. Lvov, V.F. Zakrevsky, USSR Author's certificate SU No. 1180634 "Ultra-high vacuum detachable connection"]. It proposes to provide each flange with a restrictive surface located at some distance from the sealing surface. After reaching the vacuum tightness of the connection, the subsequent introduction of the sealing protrusions into the seal will be counteracted by additional interaction of the flat peripheral limiting sections of the flanges with the seal.

Однако в процессе термоциклирования соединения обязательно будет происходить ползучесть уплотнителя из наиболее напряженного участка герметизации на свободную соседнюю область, которая имеется вследствие наличия зазора между уплотнителем, герметизирующими и ограничительными поверхностями фланцев. При этом недостаточная упругость силовой системы соединения и противодействие деформации уплотнителя на ограничительных поверхностях фланцев может привести к снижению напряжений на герметизирующих поверхностях и возникновению течи в процессе высокотемпературного термоциклирования.However, in the process of thermal cycling of the connection, the seal will necessarily creep from the most stressed sealing area to the free adjacent area, which exists due to the presence of a gap between the seal, the sealing and restrictive surfaces of the flanges. In this case, insufficient elasticity of the power system of the connection and resistance to deformation of the seal on the restrictive surfaces of the flanges can lead to a decrease in stresses on the sealing surfaces and the occurrence of a leak in the process of high-temperature thermal cycling.

Большим набором признаков повышения надежности герметизации обладает полезная модель [А.Е. Вязовецкова, В.В. Вязовецков, Патент на полезную модель №169119, «Сверхвысоковакуумное уплотнительное соединение»]. В ней конструкция стандартного соединения [Оборудование вакуумное. Соединения фланцевые для сверхвысоковакуумных систем. ГОСТ 26526-85] дополнена упругой силовой система и жестким центрирующим кольцом. Увеличенная протяженность упругого воздействия силовой системы стяжных элементов на пластичный уплотнитель повышает надежность герметизации соединения, способствуя поддержанию силового взаимодействия контактов герметизирующих поверхностей. Наличие более длинных и жестких стальных центрирующих поверхностей понижают влияние на герметизирующие поверхности соединения внешних воздействий, прикладываемых к вакуумпроводу, создают удобства юстировки вакуумной магистрали, а также повышают удобства монтажа соединения.The utility model [A.E. Vyazovetskova, V.V. Vyazovetskov, Patent for utility model No. 169119, "Ultra-high vacuum sealing joint"]. It has the design of a standard connection [Vacuum equipment. Flange connections for ultrahigh vacuum systems. GOST 26526-85] is supplemented with an elastic power system and a rigid centering ring. The increased extent of the elastic effect of the power system of the tie elements on the plastic sealant increases the reliability of the sealing of the joint, helping to maintain the force interaction of the contacts of the sealing surfaces. The presence of longer and more rigid steel centering surfaces reduces the effect on the sealing surfaces of the connection of external influences applied to the vacuum line, makes it easier to align the vacuum line, and also increases the ease of mounting the connection.

Описанное соединение работоспособно при комнатной температуре и небольшой температуры прогрева (до 100-150°С). Однако проведение обезгаживающих прогревов при больших температурах прогрева (250°С и более) приведет к появлению натекания через несколько циклов изменения температуры по причине резкого снижения пределов текучести и ползучести уплотнителя. Происходит внедрение герметизирующих поверхностей в уплотнитель со снижением на них контактных напряжений. Смещению уплотнителя из высоконагруженного участка герметизации способствует наличие свободных соседних участков поверхностей вблизи нагруженных герметизирующих поверхностей уплотнителя.The described compound is operable at room temperature and a low heating temperature (up to 100-150°C). However, carrying out degassing warm-ups at high warm-up temperatures (250°C or more) will lead to leakage after several temperature cycles due to a sharp decrease in the yield strength and creep of the sealant. The sealing surfaces are introduced into the seal with a decrease in contact stresses on them. The displacement of the seal from the highly loaded sealing area is facilitated by the presence of free adjacent surface areas near the loaded sealing surfaces of the seal.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Технической проблемой, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является повышение надежности многократного термоциклирования соединения путем противодействия ползучести материала уплотнителя из участка герметизации посредством повышения напряжений сжатия в деформируемой части уплотнителя, находящейся в близости от участка герметизации, и сохраняя небольшую разность напряжений между соседними участками деформируемой части пластичного уплотнителя.The technical problem to be solved by the claimed utility model is to increase the reliability of multiple thermal cycling of the joint by counteracting the creep of the sealant material from the sealing area by increasing the compressive stresses in the deformable part of the sealant located in the vicinity of the sealing area, and maintaining a small stress difference between adjacent areas of the deformable parts of the plastic seal.

Технический результат заявленной полезной модели заключается в препятствии смещению материала уплотнителя от наиболее напряженной локальной герметизирующей поверхности несущего кольца путем создания непрерывного силового контакта уплотнителя с герметизирующими и ограничительными поверхностями.The technical result of the claimed utility model is to prevent the displacement of the seal material from the most stressed local sealing surface of the carrier ring by creating a continuous force contact of the seal with the sealing and restrictive surfaces.

Технический результат заявленной полезной модели достигается тем, что предложено сверхвысоковакуумное прогреваемое соединение, содержащее несущие кольцевые элементы с локальными герметизирующими и ограничительными поверхностями, деформируемый уплотнитель, установленный с силовым контактом с локальными герметизирующими и ограничительными поверхностями, систему упругого нагружения деформируемого уплотнителя, при этом деформируемый уплотнитель расположен с непрерывным силовым контактом с локальными герметизирующими поверхностями и ограничительными поверхностями несущих кольцевых элементов.The technical result of the claimed utility model is achieved by the fact that an ultra-high-vacuum heated connection is proposed, containing bearing ring elements with local sealing and restrictive surfaces, a deformable sealant installed with force contact with local sealing and restrictive surfaces, an elastic loading system for a deformable sealant, while the deformable sealant is located with continuous force contact with local sealing surfaces and restrictive surfaces of bearing ring elements.

Совокупность приведенных выше существенных признаков приводит к тому, что:The combination of the above essential features leads to the fact that:

существенно повышается надежность сохранения вакуумной плотности сверхвысоковакуумного соединения при многократных высокотемпературных прогревах соединения по сравнению с прототипом;the reliability of maintaining the vacuum density of the ultra-high vacuum connection is significantly increased during repeated high-temperature heating of the connection in comparison with the prototype;

высокая наполняемость напряженным уплотнителем пространства между герметизирующими и ограничительными поверхностями, а также упругое давление на деформируемый уплотнитель создается таким, что эксплуатационные термомеханические циклические напряжения не могут значительно повысить на уплотнителе разность напряжений между герметизирующими и соседними участками деформируемого уплотнителя. Такое рабочее состояние прогреваемого сверхвысоковакуумного разъемного соединения создает застойную зону на участке герметизации соединения с противодействием уходу из него материала уплотнителя.the high filling of the space between the sealing and restrictive surfaces by the stressed sealant, as well as the elastic pressure on the deformable sealant is created in such a way that operational thermomechanical cyclic stresses cannot significantly increase the stress difference on the sealant between the sealing and adjacent sections of the deformable sealant. Such an operating state of the heated ultra-high vacuum detachable joint creates a stagnant zone in the area of the joint sealing against the leakage of the sealant material.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

На фиг. 1 и 2 показаны разрезы разъемного соединения, где цифрами обозначены:In FIG. 1 and 2 show sections of a detachable connection, where the numbers indicate:

1 - силовое кольцо;1 - power ring;

2 - герметизирующий выступ;2 - sealing protrusion;

3 - герметизирующая поверхность выступа 2;3 - sealing surface of the protrusion 2;

4 - направляющая поверхность;4 - guide surface;

5 - установочная поверхность5 - mounting surface

6 - ответное силовое кольцо6 - reciprocal power ring

7 - герметизирующий выступ ответного силового кольца7 - sealing protrusion of the reciprocal power ring

8 - герметизирующая поверхность ответного силового кольца8 - sealing surface of the reciprocal power ring

9 - центрирующая поверхность9 - centering surface

10 - Жесткое центрирующее кольцо10 - Rigid centering ring

11 - направляющая поверхность жесткого центрирующего кольца 1011 - guide surface of the rigid centering ring 10

12 - центрирующая поверхность жесткого центрирующего кольца 1012 - centering surface of the rigid centering ring 10

13 - установочная поверхность жесткого центрирующего кольца 1013 - mounting surface of the rigid centering ring 10

14 - уплотнитель14 - seal

15 - упругое силовое кольцо15 - elastic power ring

16 - стяжные элементы в виде шпилек16 - tie elements in the form of studs

17 - стяжные элементы в виде шайб17 - coupling elements in the form of washers

18 - стяжные элементы в виде гаек18 - coupling elements in the form of nuts

На фиг. 3 показана зависимость потока натекания Q от величины прикладываемого усилия герметизации F с выходом графика зависимости на рабочую точку G плато CGH кривойIn FIG. 3 shows the dependence of the leakage flow Q on the value of the applied sealing force F with the output of the graph of the dependence on the operating point G of the plateau of the CGH curve

Осуществление и примеры реализацииImplementation and implementation examples

Ниже приведен пример конкретного выполнения устройства, который не ограничивает варианты его исполнения.Below is an example of a specific implementation of the device, which does not limit the options for its implementation.

Повышение напряжения на ограничительных поверхностях уплотнителя, расположенных рядом с герметизирующими поверхностями достигается многократным деформированием уплотнителя после некоторого промежутка времени, достаточного для релаксации напряжений в уплотнителе. В отличии от способа [7] в данном случае уплотнитель формуется на своем рабочем месте, возможна подтяжка соединения после предварительного прогрева. Многократность повторной затяжки обусловлена применением силовой системы с пониженным усилием герметизации, предназначенной только для внедрения герметизирующих выступов в уплотнитель [1].An increase in stress on the restrictive surfaces of the seal located next to the sealing surfaces is achieved by repeatedly deforming the seal after a certain period of time sufficient for stress relaxation in the seal. In contrast to the method [7], in this case, the seal is molded at its workplace, it is possible to tighten the joint after preheating. The repeated tightening is due to the use of a power system with a reduced sealing force, designed only for the introduction of sealing protrusions into the seal [1].

Установка жесткого центрирующего кольца по периферии уплотнителя аналогично прототипу снижает объемы деформируемой части уплотнителя и периферийных зазоров.Installing a rigid centering ring around the periphery of the seal, similarly to the prototype, reduces the volume of the deformable part of the seal and peripheral gaps.

Сущность конструкции предлагаемой полезной модели разъемного соединения в рабочем состоянии поясняется фигурами 1, 2, 3. Сверхвысоковакуумное прогреваемое соединение содержат силовое кольцо 1, на котором имеются герметизирующий выступ 2 с герметизирующей поверхностью 3, направляющая поверхность 4 и установочная поверхность 5. На ответном силовом кольце 6 имеются герметизирующий выступ 7 с герметизирующей поверхностью 8, центрирующая поверхность 9. Жесткое центрирующее кольцо 10 имеет направляющую поверхность 11, центрирующую поверхность 12 и установочную поверхность 13. Уплотнитель 14 установлен на центрирующей поверхности 12 жесткого кольца 10 между герметизирующими поверхностями 3 и 8. Упругое силовое кольцо 15 установлено на фланце - ответном силовом кольце 6. Стяжные элементы в виде шпилек 16, шайб 17 и гаек 18 закреплены на упругом кольце 15 и силовом кольце 1, причем часть шпилек посредством резьбы равномерно по диаметру отверстий соединены с соответствующими резьбовыми отверстиями жесткого кольца 10.The essence of the design of the proposed useful model of a detachable connection in working condition is illustrated by figures 1, 2, 3. The ultra-high vacuum heated connection contains a power ring 1, on which there is a sealing protrusion 2 with a sealing surface 3, a guide surface 4 and an installation surface 5. On the reciprocal power ring 6 there is a sealing protrusion 7 with a sealing surface 8, a centering surface 9. A rigid centering ring 10 has a guide surface 11, a centering surface 12 and an installation surface 13. The seal 14 is installed on the centering surface 12 of the rigid ring 10 between the sealing surfaces 3 and 8. Elastic power ring 15 is installed on the flange - the reciprocal power ring 6. Coupling elements in the form of studs 16, washers 17 and nuts 18 are fixed on the elastic ring 15 and power ring 1, and some of the studs are threaded evenly along the diameter of the holes connected to the corresponding threaded holes mi hard ring 10.

На фигуре 1 показан разрез разъемного соединения, проходящего через шпильку 16. Она свободно вставлена в отверстие силового кольца 1, в резьбовое отверстие жесткого центрирующего кольца 10 и отверстие силового кольца 6. Диаметр отверстия в силовом кольце 6 превышает диаметр резьбового отверстия в жестком центрирующем кольце 10. Такое выполнение предназначено для установки отжимного болта в резьбовое отверстие жесткого силового кольца 10 после снятия шпильки в процессе разборки соединения.The figure 1 shows a section of a detachable connection passing through the pin 16. It is freely inserted into the hole of the power ring 1, into the threaded hole of the rigid centering ring 10 and the hole of the power ring 6. The diameter of the hole in the power ring 6 exceeds the diameter of the threaded hole in the rigid centering ring 10 This embodiment is designed to install a forcing bolt into the threaded hole of the rigid power ring 10 after removing the pin during the disassembly of the connection.

На всех этапах деформации уплотнителя всегда осуществляется упругая деформация одного или нескольких колец 15, поддерживающих силовое контактное взаимодействие герметизирующих поверхностей 3 и 7 с уплотнителем 14. Величина остаточной пластичной деформации кольца 15 должна быть несущественной. Количество и толщина колец 15 зависит от геометрии фланцев, деформационной схемы герметизации соединения и материала уплотнителя.At all stages of deformation of the seal, elastic deformation of one or more rings 15 is always carried out, maintaining the force contact interaction of the sealing surfaces 3 and 7 with the seal 14. The value of the residual plastic deformation of the ring 15 should be insignificant. The number and thickness of the rings 15 depends on the geometry of the flanges, the deformation sealing scheme of the joint, and the material of the seal.

Для раскрытия прогреваемых разъемных соединений используются отжимные болты, устанавливаемые в отверстия под шпильки. Для шпилек М 8 в силовом кольце 6 в отверстиях с диаметром 8,4 мм нарезается резьба М 10. Количество резьбовых отверстий кратно четырем. Они равномерно распределяются между всеми резьбовыми отверстиям под шпильки в жестком центрирующем кольце 10. Поскольку такое выполнение возможно с разным количеством отверстий, поэтому оно не показано на фиг. 1.To open the heated detachable connections, forcing bolts are used, which are installed in the holes for the studs. For M 8 studs in power ring 6, M 10 threads are cut in holes with a diameter of 8.4 mm. The number of threaded holes is a multiple of four. They are evenly distributed between all the threaded holes for the studs in the rigid centering ring 10. Since such an implementation is possible with a different number of holes, it is therefore not shown in FIG. one.

Основным конструкционным материалом соединения является сталь 12Х18Н10Т (ГОСТ 5632-72). Для выполнения высокотемпературных прогревов следует предусмотреть использование гаек и шпилек с покрытием, которое предотвращает схватывание резьбовых поверхностей (например, сульфидирование). В зависимости от температурных условий эксплуатации материалом уплотнителя могут быть алюминиевые или медные сплавы.The main structural material of the joint is steel 12X18H10T (GOST 5632-72). For high temperature warm-ups, nuts and studs should be provided with a coating that prevents the threaded surfaces from seizing (eg sulphurized). Depending on the temperature conditions of operation, the material of the seal can be aluminum or copper alloys.

Для исключения передачи возможных силовых воздействий с вакуумпровода на зону деформирования уплотнителя следует предусмотреть упругую связь одного из фланцев с вакуумпроводом.To exclude the transfer of possible force effects from the vacuum line to the deformation zone of the seal, an elastic connection of one of the flanges with the vacuum line should be provided.

Процесс подготовки сверхвысоковакуумного прогреваемого разъемного соединения к термоциклированию осуществляется в 3 этапа:The process of preparing an ultra-high vacuum heated detachable joint for thermal cycling is carried out in 3 stages:

- предварительная сборка;- pre-assembly;

- этап настройки соединения для начальной герметизации;- the stage of setting up the connection for the initial sealing;

- перевод соединения в рабочее состояние для эксплуатации в условиях термоциклирования вакуумной системы.- transfer of the connection to the working state for operation in the conditions of thermal cycling of the vacuum system.

Описание этапов подготовки соединения к работе поясняется фигурами 1-3.The description of the stages of preparing the connection for work is illustrated by figures 1-3.

На этапе предварительной сборки соединения в равномерно расположенные резьбовые отверстия центрирующего кольца 10 устанавливаются шпильки стяжных элементов 16, а на направляющую поверхность 12 центрирующего кольца 10 вставляется уплотнитель 14. Затем центрирующее кольцо 10 направляющей поверхностью 11 вводится в соприкосновение с направляющей поверхностью 4 силового кольца 1. Дальнейшее перемещение жесткого кольца 10 по направляющей поверхности 4 силового кольца 1 приводит к взаимодействию установочных поверхностей 5 и 13 (см. фиг. 2) и переводу жесткого кольца 10 в положение с упором к силовому кольцу 1. В таком состоянии жесткое кольцо 10 и силовое кольцо 1 фиксируются наворачиванием гаек 18 на левые концы шпилек 16, заранее установленных в жестком кольце 10. После этого силовое кольцо 6 с упругим силовым кольцом 15 передвигают к жесткому кольцу 10 с уплотнителем 14 с последующим совмещением их по центрирующим поверхностям 9 и 12 до контакта с уплотнителем 14 герметизирующих выступов 2 и 7. Придерживая в таком состоянии силовые кольца 1, 6 и упругое силовое кольцо 15 за их внешние поверхности, вставляются остальные шпильки 16, устанавливаются на них шайбы 17 и гайки 18. Этап предварительной сборки соединения заканчивается начальной ослабленной затяжкой набора стяжных элементов 16 до прекращения свободного смещения всех элементов соединения.At the stage of pre-assembly of the connection, the studs of the tie elements 16 are installed in the evenly spaced threaded holes of the centering ring 10, and the sealant 14 is inserted on the guide surface 12 of the centering ring 10. Then the centering ring 10 is brought into contact with the guide surface 4 of the power ring 1 by the guide surface 11. Further the movement of the rigid ring 10 along the guide surface 4 of the force ring 1 leads to the interaction of the mounting surfaces 5 and 13 (see Fig. 2) and the translation of the rigid ring 10 into a position with an emphasis on the force ring 1. In this state, the rigid ring 10 and the force ring 1 are fixed by screwing nuts 18 on the left ends of the studs 16, pre-installed in the rigid ring 10. After that, the force ring 6 with the elastic force ring 15 is moved to the rigid ring 10 with the seal 14, followed by their alignment along the centering surfaces 9 and 12 until contact with the seal 14 sealing ledges 2 and 7. Holding in this state the power rings 1, 6 and the elastic power ring 15 by their outer surfaces, the remaining studs 16 are inserted, washers 17 and nuts 18 are installed on them. termination of the free displacement of all elements of the connection.

Этап настройки начальной герметизации соединения проводится стягиванием силовых колец 1 и 6 равномерной затяжкой всех гаек 18 манометрическим ключом с задаваемым начальным моментом. При этом осуществляется сжатие герметизирующими поверхностями 3 и 8 уплотнителя 14 с обязательным достижением вакуумной плотности соединения, соответствующей данной конструкции. При этом уплотнитель 14 осуществляет силовое взаимодействие с ограничительными поверхностями, образованными центрирующей поверхностью 12 жесткого кольца 10 и участками герметизирующих поверхностей 3 и 8, расположенными относительно герметизирующих выступов на периферийных участках. Спустя некоторый промежуток времени (в зависимости от вида деформационной схемы и материала уплотнителя) ползучесть уплотнителя 14 приводит к некоторому увеличению площади его контакта с ограничительными поверхностями и снижению момента затяжки элементов 16-18. Последующее сжатие силовых колец 1 и 6 всеми стяжными элементами 16-18 с заданным допустимым значением крутящего момента динамометрического ключа приводит к осуществлению герметизации соединения.The stage of setting up the initial sealing of the connection is carried out by tightening the power rings 1 and 6 by uniformly tightening all nuts 18 with a manometric wrench with a given initial torque. In this case, the sealing surfaces 3 and 8 of the seal 14 are compressed with the obligatory achievement of the vacuum tightness of the joint corresponding to this design. In this case, the seal 14 performs force interaction with the restrictive surfaces formed by the centering surface 12 of the rigid ring 10 and sections of the sealing surfaces 3 and 8 located relative to the sealing protrusions in the peripheral areas. After a certain period of time (depending on the type of the deformation scheme and the material of the seal), the creep of the seal 14 leads to some increase in the area of its contact with the restrictive surfaces and a decrease in the tightening torque of the elements 16-18. The subsequent compression of the power rings 1 and 6 by all the tightening elements 16-18 with a given allowable torque value of the torque wrench leads to the sealing of the connection.

Достижение вакуумной плотности соединения контролируется сертифицируемыми и проверенными средствами течеискания и фиксирует окончание второго этапа - первичной герметизации. Перевод соединения на данный этап позволяет поддерживать вакуумную плотность соединения в случае эксплуатации вакуумной системы при комнатной температуре. Площадь локального участка контакта между герметизирующими поверхностями 3 и 8 и уплотнителем 14 в дальнейшем существенно не увеличивается после наступления герметизации соединения.The achievement of the vacuum tightness of the connection is controlled by certified and proven leak detection means and fixes the end of the second stage - primary sealing. Transferring the connection to this stage allows you to maintain the vacuum tightness of the connection in the case of operating the vacuum system at room temperature. The area of the local area of contact between the sealing surfaces 3 and 8 and the seal 14 does not increase significantly in the future after the joint is sealed.

В случае отсутствия обычно достигаемой степени герметичности (допустимого потока натекания через данное соединение) соединение разбирается и выясняются причины, препятствующие достижению вакуумной плотности и устранению дефектов сборки (наличие пыли, наличие царапин на герметизирующих поверхностях).In the absence of the usually achievable degree of tightness (permissible leakage flow through this connection), the connection is disassembled and the reasons preventing the achievement of vacuum tightness and the elimination of assembly defects (presence of dust, scratches on the sealing surfaces) are clarified.

Третий этап процесса герметизации сверхвысоковакуумного прогреваемого соединения обязательно проводится перед его первым термоциклированием. Для этого проводится дополнительная затяжка крепежных элементов 16-18 манометрическим ключом с допустимым значением крутящего момента. Для фланцев со сравнительно малыми усилием герметизации вывод соединения в рабочее состояние будет проводиться неоднократным числом подтяжек крепежных элементов. Величина ослабления момента затяжки через определенный промежуток времени является показателем осуществляемого заполнения напряженным уплотнителем 14 пространства между герметизирующими поверхностями 3 и 8 и ограничительной поверхностью в виде центрирующей поверхности 12 жесткого центрирующего кольца 10.The third stage of the process of sealing the ultra-high-vacuum heated joint is necessarily carried out before its first thermal cycling. To do this, additional tightening of fasteners 16-18 is carried out with a manometric wrench with an acceptable torque value. For flanges with a relatively low sealing force, the connection will be put into working condition by a repeated number of tightening of the fasteners. The amount of weakening of the tightening torque after a certain period of time is an indicator of the filling of the space between the sealing surfaces 3 and 8 and the restrictive surface in the form of a centering surface 12 of a rigid centering ring 10 with a stressed seal 14.

Абсолютно полное заполнение зазоров не является обязательным, важным является вывод соединения в рабочее состояние термоциклирования с формированием застойной зоны на участке герметизации вблизи герметизирующих выступов 2 и 7. Для этого напряженное состояние уплотнителя 14 и усилие упругой силовой системы сжатия элементов 16-18 должны быть такими, что некоторое возможное ослабление прикладываемого усилия герметизации, происходящих вследствие релаксации высоких напряжений, не приводило к заметному снижению разности напряжений между локальным участком герметизации (вблизи герметизирующих выступов 2 и 7) и близлежащими ограничительными поверхностями (центрирующая поверхность 12 жесткого кольца 10 и периферийные участки герметизирующих поверхностей 3 и 8).Absolutely complete filling of the gaps is not mandatory, it is important to bring the connection into the operating state of thermal cycling with the formation of a stagnant zone in the sealing area near the sealing protrusions 2 and 7. For this, the stress state of the seal 14 and the force of the elastic power system for compressing the elements 16-18 must be such that that some possible weakening of the applied sealing force, occurring due to the relaxation of high stresses, did not lead to a noticeable decrease in the stress difference between the local sealing area (near the sealing protrusions 2 and 7) and nearby restrictive surfaces (centering surface 12 of the rigid ring 10 and peripheral areas of the sealing surfaces 3 and 8).

Заполняемость уплотнителем пространства между герметизирующими и ограничительными поверхностями фланцев, количество и размеры крепежных элементов, а также момент затяжки крепежных элементов в рабочем состоянии соединения подбираются таким образом, чтобы напряженное состояние уплотнителя не позволяло термомеханическим нагрузкам изменять условия напряженного взаимодействия герметизирующих поверхностей, достаточных для сохранения вакуумной плотности соединения.The filling of the space between the sealing and restrictive surfaces of the flanges by the sealant, the number and dimensions of the fasteners, as well as the tightening torque of the fasteners in the working state of the joint are selected in such a way that the stressed state of the seal does not allow thermomechanical loads to change the conditions of the stressed interaction of the sealing surfaces sufficient to maintain vacuum tightness connections.

Выход на рабочее состояние соединения может происходить в различное количество подтяжек крепежа в зависимости от деформационной схемы, материала уплотнителя, прикладываемых усилий. Возможна подтяжка крепежных элементов 18-18 после прогрева. Важным является перевод деформируемого уплотнителя в состояние застоя на участке герметизации, при котором некоторое изменение напряжений на любых соседних областях уплотнителя при силовом контакте всей деформируемой части уплотнителя с герметизирующими и ограничительными поверхностями не существенны.The exit to the working state of the connection can occur in a different number of tightening fasteners, depending on the deformation scheme, the material of the seal, the applied forces. It is possible to tighten fasteners 18-18 after warming up. It is important to transfer the deformable seal to a state of stagnation in the sealing area, in which some change in stresses in any adjacent areas of the seal during force contact of the entire deformable part of the seal with sealing and restrictive surfaces is not significant.

На фигуре 3 качественно показана зависимость потока натекания Q от величины прикладываемого усилия герметизации F с выходом графика зависимости на рабочую точку G плато CGH кривой (угол наклона графика близок нулю). Кривая ABCGH - направление кривой графика при герметизации соединения, кривая HGCDE - направление кривой графика при снижении прикладываемых усилий к разъемному соединению. Qmin - наименьшее значение потока натекания, проходящего через соединение. Зона I - область активного заполнения газопроводящих каналов между герметизирующими поверхностями 3, 8 и уплотнителем 14 на 1 и 2 стадии сборки соединения. Зоне II соответствует 2 стадии сборки соединения с продолженинм приповерхностной деформации уплотнителя, сопровождающейся повышением вакуумной плотности соединения, и объемному заполнению уплотнителем 14 всего установочного пространства между герметизирующими 3,8 и ограничительной поверхностью 12. В зоне III деформация уплотнителя 14 сводится к созданию более равномерному распределению напряжений рядом с герметизирующими выступами 2,7. Характерным является неспособность дальнейшего эффективного перекрытия газопроводящих каналов (канавок шероховатостей твердой герметизирующей поверхности) и наличие рабочей области прикладываемых усилий CGH, в которой некоторое изменение (увеличение или снижение) прикладываемых усилий не приводит к существенному изменению потока натекания Qmin.Figure 3 qualitatively shows the dependence of the leakage flow Q on the value of the applied sealing force F with the output of the graph of the dependence on the operating point G of the CGH plateau of the curve (the slope of the graph is close to zero). Curve ABCGH - the direction of the curve of the graph when sealing the connection, curve HGCDE - the direction of the curve of the graph with a decrease in the applied forces to the detachable connection. Q min - the smallest value of the leakage flow passing through the connection. Zone I - the area of active filling of the gas-conducting channels between the sealing surfaces 3, 8 and the seal 14 at the 1st and 2nd stages of the connection assembly. Zone II corresponds to 2 stages of assembly of the connection with the continuation of the near-surface deformation of the seal, accompanied by an increase in the vacuum density of the connection, and the volumetric filling of the seal 14 with the entire installation space between the sealing 3.8 and the restrictive surface 12. In zone III, the deformation of the seal 14 is reduced to creating a more uniform distribution of stresses next to the sealing lugs 2.7. Characteristic is the inability to further effectively overlap the gas-conducting channels (grooves of roughness of the solid sealing surface) and the presence of the working area of the applied forces CGH, in which some change (increase or decrease) in the applied forces does not lead to a significant change in the leakage flow Q min .

Разборка соединения производится в обратном порядке фиг. 1, 2.Disassembly of the connection is carried out in the reverse order of Fig. 12.

Вначале ослабляется усилие сжатия силовых колец 1 и 6 раскручиванием всех гаек 18 силовой системы со стороны силового кольца 6 и вынимаются свободные, незакрепленные в жестком центрирующем кольце 10, шпильки 16. После этого снимается упругое силовое кольцо 15 и выворачиваются шпильки, установленные в проходных резьбовых отверстиях жесткого центрирующего кольца 10. При этом уплотнитель 14 после прогревов обычно остается в контакте с герметизирующими поверхностями 3, 8 вследствие воздействия молекулярных сил. Далее через проходные отверстия в силовом кольце 6 в резьбовые отверстия жесткого центрирующего кольца 10 вкручиваются отжимные болты. Медленным постепенным вворачиванием всех отжимных болтов осуществляется отжим жесткого центрирующего кольца 10 от силового кольца 1 с разъединением уплотнителя 14 с герметизирующей поверхностью 3 или герметизирующей поверхностью 8. При этом возможен напуск атмосферы в вакуумную систему. Затем перемещение жесткого кольца 6 относительно силового кольца 1 осуществляется по их установочным поверхностям 5 и 13, а затем по направляющим поверхностям 4 и 11.First, the compression force of the power rings 1 and 6 is weakened by unscrewing all the nuts 18 of the power system from the side of the power ring 6 and the free studs 16, not fixed in the rigid centering ring 10, are removed. After that, the elastic power ring 15 is removed and the studs installed in the through threaded holes are unscrewed rigid centering ring 10. In this case, the seal 14 after warming up usually remains in contact with the sealing surfaces 3, 8 due to the action of molecular forces. Further, through the passage holes in the power ring 6, the forcing bolts are screwed into the threaded holes of the rigid centering ring 10. By slowly gradually screwing in all the forcing bolts, the rigid centering ring 10 is pressed out from the power ring 1 with the separation of the seal 14 from the sealing surface 3 or the sealing surface 8. In this case, the atmosphere can be admitted into the vacuum system. Then the movement of the rigid ring 6 relative to the power ring 1 is carried out along their mounting surfaces 5 and 13, and then along the guide surfaces 4 and 11.

В процессе отжима жесткого центрирующего кольца 10 от силового кольца 1 силовое кольцо 6 остается в контакте своей направляющей поверхностью 9 с направляющей поверхностью 12 центрирующего кольца 10. После этого из жесткого центрирующего кольца 10 снимаются все отжимные болты. Далее силовое кольцо 6 перемещают в осевом направлении вправо с выводом из контакта его направляющей поверхности 9 с направляющей поверхности 12 кольца 10. Затем силовое кольцо 6 с частью вакуумпровода отводится от силового кольца 1 в сторону, полностью раскрывая вакуумпровод. Далее жесткое центрирующее кольцо 10 перемещается вправо с установленными на нем шпилькам с последующим снятием с силового кольца 1. Уплотнитель 14 аккуратно вынимается из силового кольца 1 или силового кольца 6, используя зазоры между ними. Производится осмотр герметизирующих поверхностей и удаление возможных посторонних частиц (частиц окиси меди, пыли). Разборка соединения заканчивается перекрытием входных отверстий силовых колец 1 и 6 сразу после раскрытия соединения заглушками или чистой бязью с целью исключения попадания пыли в вакуумную систему с соблюдением правил вакуумной гигиены.In the process of pressing the rigid centering ring 10 from the force ring 1, the force ring 6 remains in contact with its guide surface 9 with the guide surface 12 of the centering ring 10. After that, all the forcing bolts are removed from the rigid centering ring 10. Next, the force ring 6 is moved in the axial direction to the right with the withdrawal of its guide surface 9 from the guide surface 12 of the ring 10. Then the force ring 6 with a part of the vacuum line is removed from the force ring 1 to the side, completely opening the vacuum line. Next, the rigid centering ring 10 moves to the right with the studs installed on it, followed by removal from the power ring 1. The seal 14 is carefully removed from the power ring 1 or power ring 6, using the gaps between them. Sealing surfaces are inspected and possible foreign particles (particles of copper oxide, dust) are removed. The disassembly of the connection ends with the blocking of the inlets of the power rings 1 and 6 immediately after opening the connection with plugs or clean calico in order to prevent dust from entering the vacuum system in compliance with the rules of vacuum hygiene.

В процессе циклического прогрева больших соединений возникают снижение пределов текучести материала уплотнителя 14 и радиальные расшатывавшие напряжения между уплотнителем 14 и герметизирующими поверхностями 3, 7. Но наличие застойной зоны в области герметизирующих выступов 2,7 и запас энергии в упругих кольцах 15 позволяет поддерживать контактные напряжения на уплотнителе 14, достаточные для предотвращения перемещения материала уплотнителя вблизи выступов герметизации 2 и 7.In the process of cyclic heating of large joints, a decrease in the yield strength of the material of the seal 14 and radial loosening stresses between the seal 14 and the sealing surfaces 3, 7 occur. seal 14, sufficient to prevent the movement of the seal material near the sealing protrusions 2 and 7.

Технико-экономическая эффективность предлагаемых конструктивных решений сверхвысоковакуумного прогреваемого соединения по сравнению с используемыми устройствами заключается в снижении материальных и временных затрат, возникающих при появлении натекания при термоциклировании сверхвысоковакуумной системы. Преимущество предлагаемой полезной модели заключается в повышении надежности герметизации соединения с осуществлением большего количества его термоциклирования вследствие создания застойной области на участке герметизации. Важным является большие удобства и надежность центрирования фланцев соединения по сравнению со стандартным устройством.The technical and economic efficiency of the proposed design solutions for the ultra-high vacuum heated connection in comparison with the devices used is to reduce the material and time costs that occur when leakage occurs during thermal cycling of the ultra-high vacuum system. The advantage of the proposed utility model is to increase the reliability of sealing the connection with the implementation of a greater amount of its thermal cycling due to the creation of a stagnant area in the area of sealing. Important is the greater convenience and reliability of the centering of the connection flanges in comparison with the standard device.

Источники информации:Sources of information:

1. Оборудование вакуумное. Соединения фланцевые для сверхвысоковакуумных систем. ГОСТ 26526-85.1. Vacuum equipment. Flange connections for ultrahigh vacuum systems. GOST 26526-85.

2. В.В. Анашин, А.А. Краснов, А.М. Семенов, С.Р. Шарафеева «Вакуумно-плотные соединения для получения сверхвысокого вакуума в вакуумных системах ускорителей с широкоапертурными камерами», ПТЭ. 2019 №5, 134-135.2. V.V. Anashin, A.A. Krasnov, A.M. Semenov, S.R. Sharafeev "Vacuum-tight connections for obtaining ultrahigh vacuum in vacuum systems of accelerators with wide-aperture chambers", PTE. 2019 No. 5, 134-135.

3. Л.А. Филатовский, А.С. Шувалов, О.К. Курбатов, С.Д. Васильченко «Новые малогабаритные сверхвысоковакуумные фланцевые соединения», Электронная техника, Серия ТОПО, 1982, вып. 3 (112), с. 62-64.3. L.A. Filatovsky, A.S. Shuvalov, O.K. Kurbatov, S.D. Vasilchenko "New small-sized ultra-high-vacuum flange connections", Electronic engineering, Series TOPO, 1982, no. 3 (112), p. 62-64.

4. А.С. Шувалов «Соединительные элементы сверхвысоковакуумных систем». Вакуумная техника и технология, 1994, т. 4, №4, с. 2-254. A.S. Shuvalov "Connecting elements of ultra-high vacuum systems". Vacuum technique and technology, 1994, vol. 4, no. 4, p. 2-25

5. O.K. Курбатов «Физико-технические основы оптимизированных высоковакуумных магниторазрядных насосов, герметизирующих элементов и устройств для вакуумного технологического и аналитического оборудования электронной техники», Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук, Москва, 2006.5. O.K. Kurbatov "Physico-technical foundations of optimized high-vacuum magnetic discharge pumps, sealing elements and devices for vacuum technological and analytical equipment of electronic technology", Abstract of the dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences, Moscow, 2006.

6. «Справочник по вакуумной технике и технологиям», под ред. Д. Хоффмана, Б. Сингха, Дж.Томаса III. Перевод с английского под редакцией В.А. Романько, С.Б. Нестерова. М. «ТЕХНОСФЕРА», 2011, -736 с.6. "Handbook of vacuum technology and technology", ed. D. Hoffman, B. Singh, J. Thomas III. Translation from English, edited by V.A. Romanko, S.B. Nesterov. M. "TECHNOSPHERE", 2011, -736 p.

7. В.Г. Данченко, Ф.П. Савин, В.И. Косинский Авторское свидетельство СССР SU 1043411 A. F16L 19/00, F16L 23/00. «Способ герметизации разъемного соединения криогенных трубопроводов». Опубл. 23.03.83 г. Бюл. №35.7. V.G. Danchenko, F.P. Savin, V.I. Kosinsky Author's certificate of the USSR SU 1043411 A. F16L 19/00, F16L 23/00. "Method of sealing detachable connection of cryogenic pipelines". Published 03/23/83 Bull. No. 35.

8. Рене Бернард, Патент СССР №291493, F 16 j 15/08, «Прокладка для уплотнения неподвижных соединений». Опубл. 06.1.1971 г. Бюллетень №3.8. Rene Bernard, USSR Patent No. 291493, F 16 j 15/08, "Gasket for sealing fixed joints." Published January 6, 1971 Bulletin No. 3.

9. Д.Б. Зворыкин «Вопросы расчета и конструирования цельнометаллических высоковакуумных систем и их элементов». Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. НИИ МРТП, 1955.9. D.B. Zworykin "Issues of calculation and design of all-metal high-vacuum systems and their elements". Dissertation for the degree of candidate of technical sciences. NII MRTP, 1955.

10. А.В. Нестеров. Изобретение СССР №1760227, F16L 23/16, «Сверхвысоковакуумное соединение», Опубл. 07.09.92 г. Бюлл. №33.10. A.V. Nesterov. USSR Invention No. 1760227, F16L 23/16, "Ultra-high vacuum connection", Publ. 07.09.92 Bull. No. 33.

11. А.С. Шувалов, А.Т. Александрова, И.Ф. Лобанов, Б.Г. Львов, В.Ф. Закревский, Авторское свидетельство СССР SU №1180634 A, F16L 23/02, «Сверхвысоковакуумное разъемное соединение». Опубл. 23.09.85 г. Бюл. №35.11. A.S. Shuvalov, A.T. Alexandrova, I.F. Lobanov, B.G. Lvov, V.F. Zakrevsky, USSR Author's certificate SU No. 1180634 A, F16L 23/02, "Ultra-high vacuum detachable connection". Published 09/23/85 Bull. No. 35.

12. А.Е. Вязовецкова, В.В. Вязовецков, Патент на полезную модель №169119, F16L 23/02, «Сверхвысоковакуумное уплотнительное соединение». Опубл. 03.03.2017.12. A.E. Vyazovetskova, V.V. Vyazovetskov, Utility model patent No. 169119, F16L 23/02, "Ultra-high vacuum sealing joint". Published 03/03/2017.

Claims (1)

Сверхвысоковакуумное прогреваемое соединение, содержащее несущие кольцевые элементы с локальными герметизирующими и ограничительными поверхностями, деформируемый уплотнитель, установленный с возможностью силового контакта с локальными герметизирующими и ограничительными поверхностями, систему упругого нагружения деформируемого уплотнителя, отличающееся тем, что деформируемый уплотнитель расположен с непрерывным силовым контактом с локальными герметизирующими поверхностями и ограничительными поверхностями несущих кольцевых элементов.Ultra-high-vacuum heated connection containing bearing ring elements with local sealing and restrictive surfaces, a deformable seal installed with the possibility of force contact with local sealing and restrictive surfaces, an elastic loading system of a deformable seal, characterized in that the deformable seal is located in continuous force contact with local sealing surfaces and restrictive surfaces of the bearing ring elements.
RU2021122560U 2021-07-29 2021-07-29 ULTRA HIGH VACUUM HEATED JOINT RU208698U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021122560U RU208698U1 (en) 2021-07-29 2021-07-29 ULTRA HIGH VACUUM HEATED JOINT

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021122560U RU208698U1 (en) 2021-07-29 2021-07-29 ULTRA HIGH VACUUM HEATED JOINT

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU208698U1 true RU208698U1 (en) 2021-12-30

Family

ID=80039567

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021122560U RU208698U1 (en) 2021-07-29 2021-07-29 ULTRA HIGH VACUUM HEATED JOINT

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU208698U1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3208758A (en) * 1961-10-11 1965-09-28 Varian Associates Metal vacuum joint
SU850966A1 (en) * 1979-12-19 1981-07-30 Предприятие П/Я В-8851 High-vacuum flanged connection
US4685193A (en) * 1984-03-12 1987-08-11 Thermionics Laboratory, Inc. Seal structure for metal vacuum joint
SU1689712A1 (en) * 1989-01-04 1991-11-07 Московский Институт Электронного Машиностроения Super-high vacuum flange joint
RU169119U1 (en) * 2016-10-26 2017-03-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" SUPER HIGH VACUUM SEALING CONNECTION

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3208758A (en) * 1961-10-11 1965-09-28 Varian Associates Metal vacuum joint
SU850966A1 (en) * 1979-12-19 1981-07-30 Предприятие П/Я В-8851 High-vacuum flanged connection
US4685193A (en) * 1984-03-12 1987-08-11 Thermionics Laboratory, Inc. Seal structure for metal vacuum joint
SU1689712A1 (en) * 1989-01-04 1991-11-07 Московский Институт Электронного Машиностроения Super-high vacuum flange joint
RU169119U1 (en) * 2016-10-26 2017-03-03 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" SUPER HIGH VACUUM SEALING CONNECTION

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI534381B (en) Method and structure for preventing pull-off of a fluor-resin tube fitting
US3550638A (en) Repair coupling with deformable metal seal
US10663098B2 (en) Dismantling joint
CN105849445B (en) Metal flange connects washer
US3298719A (en) Ultra-high vacuum coupling and gasket subassembly therefor
US9845875B2 (en) Ring seal with sealing surface extension
RU208698U1 (en) ULTRA HIGH VACUUM HEATED JOINT
US6244630B1 (en) Method and apparatus for non-intrusive on-line leak sealing of flanged piping connections
CN206770832U (en) sealing and connecting device
US20170009923A1 (en) Pipe Coupling
CN107023724A (en) Sealing and connecting device
CA1042942A (en) Pipe joint seals
RU2788024C1 (en) Flange connection
CN113154156A (en) Small-drift-diameter series ultrahigh vacuum chain type hoop flange assembly
CN111006823A (en) Self-sealing test flange and sealing monitoring method
CN217482093U (en) Fluorine-lined ball valve special for lithium salt barrel
Madazhy et al. Analysis of contact pressure distribution on 3-bolt self-energized connector seals
CN220600761U (en) Quick connecting device for cooling water pipe of heating furnace door
CN216200708U (en) Valve convenient to assemble and overhaul
CN220084587U (en) Connector hydraulic test tool for floating head type heat exchanger
RU2798175C1 (en) Method for the elimination of leakages in pipelines under pressure
CN216952102U (en) Double-sealing connection structure for lining pipe
CN110067909B (en) Sealing device and method for emergency maintenance of pipeline
Mapes Summary of quick disconnect vacuum flanges
CN113664507A (en) Ultrahigh-pressure container pre-tightening device and pre-tightening method using same