Контактные вводы с твердым уплотнителем

Характерные особенности уплотнительного узла с вакуумной смазкой Как уже было сказано в гл. К контактные вводы с твердым уплотнителем могут работать или при наличии жидкой смазки в зоне трения или при использовании уплотнителя из самосмазывающегося материала с высокими антифрикционными свойствами в вакууме.

Основными критериями работоспособности уплотнительного узла контактных вводов являются: величина и масс-спектрометрический состав газового натекания в зависимости от продолжительности работы уплотнительного узла, длина пути трения (долговечность уплотнителя), максимально допустимая скорость скольжения, диапазон рабочих температур, долговечность рабочей поверхности вала.

Наличие постоянной жидкой пленки толщиной более 0,1 мкм между подвижной поверхностью вала и неподвижной поверхностью уплотнителя обеспечивает в контактной зоне вводов первой группы жидкостное трение пары металл — высокоэластичная резина, которая в основном применяется в этом случае в качестве материала уплотнителя.

Способность высокоэластичной резины выдерживать значительные циклические деформации при жидкостном трении скольжения с поверхностью вала обеспечивает снижение контактного давления и его равномерное распределение в зоне трения. В связи с этим несколько уменьшается зависимость износа трущихся тел от качества их поверхности. При этом лишь очень небольшая часть энергии в зоне контакта, обусловленная в основном гистерезисными свойствами материала уплотнителя, переходит в тепловую энергию, что может приводить к повышению температуры уплотнителя.

Важное свойство высокоэластичной резины заключается также в том, что в широком диапазоне условий трения скольжения не наблюдается переноса частиц уплотнителя на сопряженную металлическую поверхность, т. е. для пары трения резина — металл обеспечивается внешнее трение поверхностных слоев. Однако при недостаточном количестве жидкой смазки высокая эластичность резины, наоборот, приводит к резкому возрастанию силы трения вследствие значительного увеличения площади контакта уплотнителя с валом.



Абразивный износ резины при недостаточной смазке вызывается фрикционным действием микронеровностей поверхности вала и гистерезисным перегревом резины при ее взаимодействии с микронеровностями поверхности вала. Наличие пленки жидкой смазки приводит практически к полному устранению гистерезисного нагрева, причем увеличение толщины масляной пленки на 2—5% от высоты микронеровностей примерно в 2 раза снижает гистерезисные потери в резине, которые зависят также от степени заполнения микронеровностей жидкой смазкой. Так, при глубине микронеровностей 3,3 мкм наилучшее их заполнение (100%) было получено при работе с глицерином. На практике величина микронеровностей вала не должна превышать 10 мкм. Наилучшие условия уплотнения достигаются при шероховатости поверхности вала в пределах 0,25—0,5 мкм, так как при более тщательной обработке его поверхности, например при шероховатости 0,005—0,1 мкм, могут появиться затруднения в удержании масляной пленки на поверхности вала, в результате чего может наступить быстрый износ уплотнителя.

Таким образом, жидкая смазка в уплотнительном узле контактного ввода выполняет две функции: уменьшает трение между подвижной металлической поверхностью вала и неподвижным резиновым уплотнителем, а также заполняет микро каналы в зоне контакта и тем самым препятствует проникновению газов из атмосферной части ввода в вакуумный объем. Поэтому величина газового натекания через уплотнительный узел с жидкой смазкой зависит от действия молекулярных сил поверхностного натяжения слоя жидкой смазки между поверхностями контакта; эти силы обусловливаются такими факторами, как величина зазора в контакте, характер рельефа микронеровностей поверхности вала, температура в контактной зоне и др. Для обеспечения надежной герметичности сила поверхностного натяжения слоя смазки в микро каналах должна быть больше величины перепада давления атмосфера — вакуум.

Необходимо также отметить, что в уплотнительном узле при определенной скорости скольжения, вязкости смазки и качестве поверхности вала может иметь место граничное трение, когда тонкая пленка смазки есть только на поверхности контакта. Как правило, граничное трение возникает при очень малых скоростях скольжения.

В качестве жидкой смазки, как правило, используются вакуумные масла, имеющие при комнатной температуре низкую упругость пара. Рекомендована также консистентная мазь, состоящая из двух весовых частей вакуумного масла и одной весовой части парафина.

Необходимо иметь в виду, что вакуумные масла в большинстве своем представляют собой смеси различных фракций, поэтому их смазочные характеристики при изменении фракционного состава из-за повышения температуры в зоне трения и испарения более легких фракций изменяются. Кроме того, масла растворяют в себе различные газы, которые в дальнейшем также могут проникать в вакуумный объем. Зависимость упругости пара вакуумного масла от его температуры выражается.

В табл. 12 приводятся характеристики вакуумных масел, которые могут применяться в качестве жидкой смазки в уплотнительном узле контактных вводов.

Используя консистентную смазку с парафином, следует иметь в виду, что при повышенных температурах парафин достаточно интенсивно испаряется. Так, средняя скорость испарения парафина при 60° составляет около 1,3-10—6 г/(см2-мин).

Таким образом, для обеспечения длительной работоспособности контактных вводов с жидкой смазкой и минимального проникновения из зоны уплотнения паров смазки и растворенных в ней газов в вакуумный объем необходимо обеспечить такие условия трения в зоне уплотнения (величину контактного давления, скорость скольжения, состояние поверхности вала и его геометрическую форму, свойства смазки и материала уплотнителя), при которых температура смазки не превышала бы 40—50° С.

В качестве материала уплотнителей в контактных вводах с жидкой смазкой используют маслостойкие сорта вакуумной резины типа 9024, 1015 и ИРП-2043.

Конструкции вводов со смазываемым уплотнителем На рис. 8 показана одна из возможных конструкций уплотни- тельного узла с двумя плоскими резиновыми прокладками, полость между которыми периодически заполняется вакуумной смазкой (уплотнение типа Вильсона). Вводы с аналогичными уплотнительными узлами применяются для передачи вращательного и поступательного движений (подшипниковые опоры для фиксированного положения вала на рис. 8 не показаны).

Уплотнительный узел состоит из корпуса 7, в который вставляются опорное кольцо 2, два резиновых уплотнителя 3 и 8 в виде плоских прокладок, вырезанных из листовой резины толщиной 1,5—2 мм, промежуточное кольцо 4 между уплотнителями с несколькими отверстиями для подвода смазки и шайба 7. С помощью регулировочной гайки 9 может осуществляться дополнительный поджим рабочих кромок уплотнителей к валу 10, однако необходимо иметь в виду, что контактное давление при уплотнении поверхности вала обеспечивается в основном силами упругости резины (так как внутреннее отверстие уплотнителей делается несколько меньше диаметра вала) и атмосферным давлением, а чрезмерный зажим уплотнителей гайкой 9 может привести к выдавливанию резины и появлению течи. Через трубки 5 с колпачковыми гайками 6 (или масленками) в зону уплотнения ввода подается смазка. Корпус 1 присоединяется к вакуумной камере и герметизируется с помощью резинового уплотнителя и накидного фланца. Как правило, все детали таких уплотнительных узлов, расположенные в вакууме, изготовляются из нержавеющей стали, остальные детали — из обычной стали или латуни, а валы хромируются или также изготовляются из нержавеющей стали.

Основные конструктивные размеры уплотнительного узла типа Вильсона для различных диаметров валов приведены в табл. 13.

Вводы с уплотнениями типа Вильсона могут обеспечить при правильной их сборке и эксплуатации длительную герметизацию вращающегося вала при скорости вращения вала до 0,5 м/с; при этом скорость натекания атмосферного воздуха через уплотнительный узел при температуре от +10 до +40° С не должна превышать 1 • 10-7 л-мм рт. ст./с.

На рис. 9 показана конструкция вращательного ввода с фиксацией вала в подшипниковых опорах, расположенных в атмосфере, с манжетными уплотнителями, рабочие кромки которых поджимаются к поверхности вала кольцевыми пружинами.

В корпусе 4, который уплотняется в стенке вакуумной камеры 7 с помощью резинового уплотнителя 9 и зажимных гаек 5, размещаются радиальные шарикоподшипники 3 и 6, в которых вращается вал 1, и два уплотнителя 8 и 12 в виде резиновых манжет. Между манжетами расположена специальная прокладка 10, пропитанная вакуумным маслом. Прокладка обеспечивает постоянную смазку трущихся поверхностей в уплотнительном узле ввода. Манжеты и смазочная прокладка размещены в установочном кольце 11, Осевая фиксация вала осуществляется с помощью гайки 2, которая также обеспечивает необходимое усилие для уплотнения корпуса торцовой поверхностью манжеты 12.

Конструкция ввода для обеспечения поступательного движения на длину 100—150 мм с аналогичными манжетными уплотнителями и способом смазки показана на рис. 10.

Вал 1 движется в двух опорах скольжения 2 и 7, между которыми в корпусе ввода установлены две манжеты 3 и 6 и две пропитанных вакуумным маслом прокладки 4 и 5. Герметизация внутренней полости корпуса ввода осуществляется с помощью резинового уплотнителя 8. В случае особой необходимости вторая опора скольжения 7 также может быть размещена в атмосферной части ввода, но при этом несколько увеличивается осевой габаритный размер ввода.



Две конструкции уплотнительных узлов (без опорных подшипников вала) с армированными стальными кольцами пружинными манжетными уплотнителями представлены на рис. 1 Вал 1 при своем движении уплотняется рабочими кромками манжет 4, которые устанавливаются в расточке стенки 5 вакуумной камеры с зазором 0,1—0,3 мм. Правильное положение манжет при установке обеспечивается промежуточными кольцами 3, 6 и 7, а их поджим — фланцем 8 и болтами 9. При этом герметизация уплотнительного узла по стенке вакуумной камеры осуществляется с помощью резинового уплотнителя 2. Смазка в рабочее пространство между манжетными уплотнителями подается через специальное отверстие в стенке вакуумной камеры и через кольцо 6.

Защита уплотнительного узла от попадания в него пыли и мелких абразивных частиц, которые могут привести к образованию рисок на рабочей поверхности вала и, следовательно, к повышенным натеканиям, обеспечивается сальником 10.

Особенность конструкции уплотнительного узла, изображенного на рис. 11, а, заключается в том, что благодаря специальной конфигурации промежуточных колец 3 и 7 с опорными поверхностями для манжет обеспечивается герметизация вращающегося вала при перепаде давления до 10 кгс/см2.

Конструктивные размеры уплотнительных узлов вводов в зависимости от диаметра вала и размеров соответствующей армированной манжеты согласно ГОСТ 8752—70 приведены в табл. 15.

Уплотнительные узлы с манжетными уплотнителями и пружинным поджатием рабочих кромок к поверхности вала, благодаря чему достигается постоянство контактного давления в зоне уплотнения, могут обеспечить надежную герметизацию вращающихся и поступательно движущихся валов значительно больших диаметров, примерно до 250 мм.

Наибольшая допустимая скорость скольжения при вращении в уплотнительном узле вводов с манжетными уплотнителями при надежной вакуумной смазке может достигать 10 м/с, а скорость поступательного движения вала — 0,5 м/с.

Конструкции манжетных уплотнителей показаны на рис. 12, а их размеры и условия эксплуатации в уплотнительных узлах вакуумных вводов приведены в табл. 16. На практике при использовании контактных вводов с жидкой смазкой для повышения надежности герметизации и значительного снижения натекания в ряде случаев применяют промежуточную откачку полости между уплотнителями или несколько последовательно расположенных уплотнительных узлов.

Герметизацию движущегося вала можно обеспечить также и с помощью круглых резиновых уплотнителей. На рис. 13 показаны возможные конструктивные схемы уплотнительных узлов вводов с такими уплотнителями. В табл. 17 приведены рекомендуемые размеры прямоугольных канавок на валу или в стенке вакуумной камеры под резиновые прокладки круглого сечения.

Для упрощения изготовления уплотнительных узлов вводов поступательного движения, у которых, особенно при больших перемещениях вала, канавки выполняются в корпусе, рекомендуется их протачивать непосредственно в подшипнике скольжения для лучшей центровки вала и создания равномерного зазора с. Промышленные конструкции вводов движения с резиновыми уплотнителями различной конфигурации и со смазкой уплотни- тельного узла выпускаются практически всеми ведущими за-рубежными фирмами, разрабатывающими вакуумное оборудование. В табл. 18 приведены некоторые сравнительные характеристики таких вводов.

ВВОДЫ С САМОСМАЗЫВАЮЩИМСЯ УПЛОТНИТЕЛЕМ

Особенности работы уплотнительного узла и свойства антифрикционных самосмазывающихся материалов В отличие от контактных вводов с вакуумной смазкой уплотни-тельного узла, во вводах с твердым самосмазывающимся уплотнителем не требуется применять какую-либо дополнительную смазку, поскольку ее роль выполняет сам материал уплотнителя, который в процессе трения переходит на поверхность вала и образует на ней устойчивую тонкую пленку.

Согласно существующим в настоящее время представлениям о молекулярно-механической природе трения для обеспечения низкого трения и высокой износостойкости любой пары трения необходимо, чтобы в зоне трения обеспечивался положительный градиент возникающих в процессе трения молекулярных связей между поверхностями контакта, т. е. прочность молекулярных связей должна возрастать с удалением от поверхности контакта. При наличии в зоне трения жидкой смазки положительный градиент всегда обеспечивается, поскольку прочность на сдвиг тонкой пленки смазки значительно ниже, чем поверхностного слоя металла, на который она наносится.

В паре с сухим трением самосмазывающийся материал — металл также обеспечивается положительный градиент благодаря образованию на металлической поверхности тонкой пленки самосмазывающегося материала, который имеет более низкое по сравнению с металлом сопротивление на срез. Поэтому возникающие в зоне трения деформации поверхностей контакта в основном локализуются в тонком поверхностном слое, что обеспечивает устойчивую работоспособность пары трения.

В практике конструирования узлов сухого трения в зависимости от условий их работы находят применение конструкционные самосмазывающиеся материалы на основе различных полимеров (без наполнителей и с наполнителями), металлокерамические композиции, графитовые материалы и др.

Помимо обычных требований, которым должны удовлетворять самосмазывающиеся материалы в узлах сухого трения (способность к образованию на металлической поверхности устойчивой антифрикционной пленки, высокая износостойкость, широкий допустимый интервал температур, хорошая обрабатываемость, механическая прочность), к самосмазывающимся материалам, которые могут быть использованы в качестве уплотнителей во вводах движения в вакуум, предъявляются дополнительные требования: высокие антифрикционные свойства при работе в паре с чистыми металлическими поверхностями (при частичном или полном отсутствии на них различных газообразных и окисных пленок в условиях высокого вакуума), повышенные упругие свойства и теплопроводность, низкая упругость паров, минимальные газопроницаемость и газоотделение.

Это связано со специфическими условиями работы фрикционного уплотнительного узла с парой сухого трения в вакууме: повышенным износом контактируемых поверхностей за счет дополнительной потери веса материалов вследствие испарения или деструкции, более интенсивным изменением геометрических параметров поверхностей в зоне контакта вследствие структурных изменений пленки самосмазывающегося материала на поверхности трения, затруднительным теплоотводом из контактной зоны, в результате чего в отдельных местах контакта повышается температура и усиливаются процессы газовыделения, деструкции, изменения смазывающих свойств материала уплотнителя и твердости металлической поверхности вала из-за само отпуска стали. Поэтому во вводах с самосмазывающимися уплотнителями скорость натекания через уплотнительный узел существенно зависит от условий трения (скорости скольжения, контактного давления, температуры, силы трения) и от продолжительности работы уплотнительного узла, т. е. износостойкости пары трения.

Аналитическое определение скорости натекания через уплотнительный узел в зависимости от его условий работы и износостойкости сопряжено со значительными трудностями, связанными прежде всего с очень сложной зависимостью величины интенсивности износа для пластического или упруго-пластического контакта пары сухого трения с самосмазывающимся полимерным материалом, так как их основные механические и физические свойства (модуль упругости, твердость, пластичность, температурный предел структурных изменений) существенно зависят от таких взаимосвязанных факторов, как фактическая температура в зоне контакта, продолжительность и скорость нагружения.

Общий характер процесса износа полимерных материалов рассмотрен в работе, выполненной под руководством проф. И. В. Крагельского, в которой для случаев упругого, пластического и упруго-пластического контакта указано на сложные зависимости интенсивности износа от таких основных условий трения и характеристик трущихся материалов, как удельное давление, антифрикционные свойства смазочной пленки, твердость, механическая прочность, пластичность и адгезия самосмазывающегося полимерного материала, шероховатость поверхности контртела и т. д.

На основе полученных в этой работе данных могут быть сформулированы следующие общие рекомендации по рациональному выбору самосмазывающихся материалов в качестве уплотнителей для контактных вводов:

1) максимальная износостойкость самосмазывающихся уплотнителей на основе полимерных материалов, работающих в условиях пластического или упруго-пластического контакта, может быть достигнута при максимальных значениях твердости материала, его прочности на разрыв и эластичности; при этом: его адгезия должна быть минимальной;

2) для обеспечения необходимого теплоотвода от зоны трения материалы должны иметь повышенные теплофизические характеристики и сохранять свои антифрикционные свойства при максимально возможных температурах.

Сравнительную оценку работоспособности различных уплотнительных самосмазывающихся материалов можно приближенно дать по характерным для пар трения скольжения параметрам: произведению pvcр — допустимого удельного давления р и средней скорости скольжения vcv, или произведению fpvcр, где f — коэффициент трения (по параметру, характеризующему тепловыделение). Последний параметр более полно отражает свойства пары трения. Необходимо при этом иметь в виду, что в отличие от пар трения с жидкой смазкой, для которых постоянство параметра pvcv может допускать постоянство коэффициента трения, для пары с сухим трением с самосмазывающимся материалом произвольное изменение величин р и v при сохранении постоянным параметра pv приводит к резким изменениям работоспособности уплотнительного узла.

В практике конструирования уплотнительных узлов сухого трения в зарубежной вакуумной аппаратуре нашли применение такие самосмазывающиеся полимерные материалы, как тефлон, найлон, полиамиды с различными наполнителями для повышения антифрикционных и механических свойств. В табл. 19 приводятся их физико-механические и фрикционные свойства.

Отечественным конструкционным самосмазывающимся поли-мерным материалом, аналогичным тефлону, является фторопласт-4. На его основе, используя в качестве наполнителей такие материалы, как нитрид бора, дисульфид молибдена, графит, никель, медь, разработаны отечественные композиционные материалы с высокими антифрикционными свойствами. Фторопласт-4 является одним из лучших антифрикционных материалов в паре трения с нержавеющей сталью в высоком вакууме, однако его низкая теплопроводность и относительно невысокая термическая стойкость несколько ограничивают область его практического применения.

Так как наименьший износ и коэффициент трения обнаружены у пары трения тефлон — тефлон, рекомендуется сохранять на шлифованной поверхности металлического вала такую шеро-ховатость, при которой на ней мог бы образоваться и устойчиво удерживаться при данных режимах работы пары трения тонкий слой тефлона (шероховатость у8—V 9-го классов чистоты).



В высоком вакууме (10-6—10~7 мм рт. ст.) при температурах до 260° С скорость испарения тефлона незначительна и составляет не более 10-9 г/(см2-с).

Характер влияния различных давлений и температур на скорость испарения тефлона в высоком вакууме отражают графики, приведенные на рис. 14.

Высокие антифрикционные свойства тефлона (фторопласта-4) при работе в высоком вакууме в паре со сталью проявляются особенно стабильно при покрытии стальной поверхности тонкой пленкой серебра или золота.

В качестве самосмазывающегося материала для торцовых уплотнительных элементов и подшипниковых опор вводов используются также полимерные материалы на основе полиамидов и полиимидов, которые имеют хорошие механические свойства, они химически стойки по отношению к спиртам, маслам, органическим растворителям, слабым кислотам и щелочам. Их физико-механические и фрикционные свойства приведены в табл. 22.

Самосмазывающиеся материалы АСП — пластики типа АМАН, ТЕСАН, ЭСТЕРАН, ВИЛАН изготовляются на основе термостойких полимерных связующих (полиарилатов) с добав-ками дисульфида молибдена. Эти материалы имеют хорошие антифрикционные свойства в высоком вакууме (10~7—10-8 мм рт. ст.) при температурах до 300° С.

Сравнительные данные по параметрам работоспособности самосмазывающихся материалов, работающих в паре со сталью, приведены в табл. 23.

Конструкции уплотнительных узлов с самосмазывающимся уплотнителем Наиболее простыми по конструкции являются вводы с самосмазывающимися уплотнителями, выполненными из фторопласта-4 или антифрикционного композиционного материала АМИП-15М в виде тонкостенных эластичных втулок. В расточке стенки вакуумной камеры 1 или присоединительного фланца ввода установлен самосмазывающийся уплотнитель 2, который постоянно поджимается к поверхности вала с помощью резиновых прокладок 3: на рис. 15, а поджим уплотнителя регулируется за счет поджатая нажимной гайки 5 через промежуточное кольцо 4, а на рис. 15,6 — нерегулируемый. Во втором случае для более надежного уплотнения по торцу рекомендуется установить резиновый уплотнитель 6.

Такие конструкции обеспечивают надежное уплотнение вращающихся валов диаметром до 20 мм. Толщина стенки втулки 0,5—0,8 мм, материал вала — нержавеющая сталь 4X13 или Х18Н10Т; вал шлифуется или полируется до шероховатости поверхности V8— V9-го классов чистоты.

Конструкция уплотнительного узла ввода вращения с круглыми тефлоновыми и резиновыми прокладками изображена на рис. 16.

Во фланце 1 ввода с вакуумной стороны расположена втулка 2 из тефлона, которая может выполнять функции подшипника скольжения для вала или дополнительного уплотнителя. В корпусе 3 уплотнительного узла, который герметизируется резиновой прокладкой 4, установлены опорное кольцо 5, внешние резиновые прокладки 6, промежуточные кольца 7, внутренние тефлоновые прокладки 8, втулка 9 и нажимная гайка 10. Три внешние резиновые прокладки обеспечивают упругое поджатие тефлоновых уплотнителей к поверхности вала и герметизацию уплотнительного узла по внутренней поверхности корпуса и стыкам между кольцами 7, На рис. 17 приведена конструкция уплотнительного узла с кольцевыми фторопластовыми уплотнителями и промежуточной: откачкой.

В корпусе 1 уплотнительного узла размещены по обе стороны от патрубка 5, с помощью которого ввод присоединяется к форвакуумной магистрали, опорные металлические шайбы 2 резиновые прокладки 3, фторопластовые кольцевые уплотнители 4, втулка 6 и нажимная гайка 7. Резиновые прокладки в поджатом состоянии обеспечивают постоянный упругий контакт фторопластовых уплотнителей с поверхностью вала; при этом осуществляется механическая компенсация линейного износа уплотнителей.

На рис. 18 изображена конструктивная схема уплотнительного узла высокоскоростного ввода вращения с вращающимся уплотнителем. На вращающемся фланце 2 закреплен болтами 3 уплотнитель 4 специальной конфигурации из полимерного материала ралона-А. Уплотнитель при вращении фланца- скользит по неподвижной поверхности стальной втулки 6, герметично установленной в корпусе 7, через который осуществляется промежуточная откачка полости 1 между уплотнителем и втулкой. Герметизация торцового стыка между фланцем и ралоновым уплотнителем обеспечивается круглой резиновой прокладкой 5. Благодаря предварительному покрытию стальной поверхности втулки тонкой пленкой тефлона, что обусловило низкое трение пары рал он — тефлон и ее высокую износостойкость, и силиконовой вакуумной смазке резиновой прокладки, что предотвратило приклеивание прокладки к фланцу и преждевременное появление в связи с этим течи, уплотнительный узел, изготовленный по данной схеме, обеспечил длительную надежную герметизацию высоковакуумного объема при рабочей частоте вращения фланца 1100 об/мин и диаметре уплотняемого вала более 70 мм. Конструкция допускает наибольший износ уплотнителя до 1,3 мм без его замены, а замена стальной втулки вследствие износа ее трущейся поверхности требуется после смены нескольких уплотнителей. Наибольший износ уплотнителя составляет 1,3-10-3 мм/ч. Необходимый поджим уплотнителя к уплотняемой поверхности осуществляется в этой конструкции: с помощью атмосферного давления.

Конструкция ввода поступательного движения с фторопластовыми уплотнителями и промежуточной откачкой через полость 5 показана на рис. 19. Этот ввод был использован в конструкции загрузочного устройства с вакуумной шлюзовой камерой. Уплотнение поступательно перемещающегося штока 8 осуществляется двумя симметрично расположенными уплотни- тельными узлами 7 и 9 с фторопластовыми тонкостенными втулками и их поджимом с помощью резиновых прокладок и нажимных гаек 6. Уплотнительные узлы размещены в корпусе4, имеющем вакуумный объем между уплотнительными узлами, который откачивается механическим вакуумным насосом. К штоку 8 крепится держатель 3 загружаемых изделий с резиновым уплотнителем 2 для герметизации вакуумной полости 1 шлюза в крайнем положении штока.

Перемещение штока осуществляется с помощью червячного редуктора 14, от которого вращается винт 13. При этом гайка 12 штифтами 11, которые расположены в пазах направляющей стойки 10, предохраняется от вращения и движется поступательно.

Данная конструкция ввода обеспечивает при промежуточной откачке уплотнительного узла до давления 5-10~2 мм рт. ст. надежное поддержание вакуума 5-Ю-6 мм рт. ст. в высоковакуумном объеме шлюзового устройства при максимальной величине хода штока 290 мм.

НЕКОТОРЫЕ КОНСТРУКТИВНЫЕ МЕРЫ ПО ПОВЫШЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНТАКТНЫХ ВВОДОВ С ТВЕРДЫМ УПЛОТНИТЕЛЕМ

Одним из возможных конструктивных способов повышения экс-плуатационных характеристик контактных вводов вращения является введение в их уплотнительный узел между валом и уплотнителем промежуточного элемента, герметично закрепляемого на валу и имеющего контакт с рабочей поверхностью уплотнителя.

Две конструктивных схемы такого уплотнительного узла с манжетным уплотнителем показаны на рис. 20: с промежуточным элементом в виде цилиндрической тонкостенной втулки и в виде конической втулки. На валу 1 ввода вращения между резиновыми уплотнителями 2 и 3 установлена сменная втулка 4, которая в осевом направлении фиксируется через шайбу 9 нажимной втулкой 8. В корпусе 5 уплотнительного узла размещается манжетный уплотнитель 7, поджимаемый установочной втулкой 6. При использовании про-межуточного элемента в виде конической втулки появляется возможность периодически компенсировать износ рабочей по-верхности уплотнителя за счет осевого его перемещения вдоль втулки; в этом случае между уплотнителем и стенкой корпуса необходимо устанавливать упругий элемент 10, например в виде резиновой прокладки.

Повышение эксплуатационных характеристик контактных вводов с промежуточным элементом обеспечивается главным образом за счет уменьшения скорости износа уплотнителя, вызываемого отклонениями формы поверхности вала и его биениями в подшипниковых опорах относительно рабочей поверхности уплотнителя (промежуточный элемент может иметь дополнительную регулировку при установке, упругую контактную часть и более тщательную обработку), возможности определенной осевой регулировки положения уплотнителя по мере износа его рабочей кромки, возможности замены вышедшей из строя поверхности, имеющей контакт с уплотнителем, без замены всего вала и упрощения технологии изготовления вала, особенно при значительных его габаритных размерах. При наличии промежуточного элемента появляется принципиальная возможность существенно улучшить теплоотвод из зоны уплотнения, например при герметичном закреплении обоих торцов промежуточного элемента на валу за счет принудительного водяного охлаждения элемента через вал.

В случае применения промежуточного элемента с повышенной гибкостью, например с гофрами, используя обычные уплотнители, можно обеспечить передачу в вакуум вращательного движения с повышенной скоростью и дополнительным угловым покачиванием вала. Износостойкость уплотнительного узла контактного ввода вращения также можно повысить при применении промежуточного гибкого элемента из самосмазывающегося материала.

Однако при больших скоростях вращения вала необходимо иметь в виду, что при использовании промежуточных элементов несколько увеличиваются скорости скольжения из-за увеличения диаметра вращающейся поверхности в зоне контакта.