Любая вакуумная система состоит из большого чис­ла различных элементов. Герметичное соединение их между собой является одной из основных задач, встаю­щих при проектировании и эксплуатации вакуумного оборудования. Различают разъемные и неразъемные соединения.

Для выполнения неразъемных соединений чаще всего применяются сварка и пайка. Разрушение и нарушение герметичности сварных и паяных соединений в процессе эксплуатации вакуумного оборудования явление доволь­но редкое. Если во время эксплуатации оборудования обнаружено натекание по шву, превышающее заданную величину, шов удаляют до основного металла и произ­водят сварку заново. Дополнительная проварка сверху участка шва с натеканием очень часто не устраняет течь. Это в первую очередь относится к тонкостенным свар­ным соединениям. Если по тем или иным причинам все же производится подварка шва с натеканием, то верх­ний шов накладывают по всей длине первоначального шва с обязательным расплавлением самого шва.

Сборка, монтаж и достижение предельных характе­ристик вакуумного оборудования непосредственно связа­ны с надежным уплотнением разъемных соединений. Разъемные соединения можно подразделить на фланце­вые, штуцерные, соединения с применением вакуумных шлангов и соединения с помощью незатвердевающих вакуумных замазок и смол, причем последние обычно ведут к загрязнению системы, и применения их следует избегать. Различают конструкции фланцевых и штуцер­ных соединений с металлическими и эластомерными уплотнителями.

Фланцевые соединения с металлическим уплотните­лем применяют в сверхвысоковакуумных установках и в узлах, подверженных нагреву в процессе эксплуатации. Среди них наибольшее распространение получили флан­цевые соединения из нержавеющей стали с канавочно-клиновым уплотнением с плоским медным или алюми­ниевым уплотнителем (рис. 5-1). Медный уплотнитель применяют в соединениях, прогреваемых до 500 — 600°С, алюминиевый — 150—200°С. Натекание через такие соединения не превышает 6,6* 10 H2 Вт Они сохраняют работоспособность и герметич­ность после многих циклов нагрева. Впрочем, после пер­вого прогрева иногда бывает необходима дополнитель­ная подтяжка соединения.

Плоские уплотнители небольшого диаметра вырезают на токарном станке из листа. При изготовлении уплот­нителя большого диаметра вырезают ленту необходимой длины, изгибают ее и спаивают мягким припоем в торец.

Недопустимо спаивание уплотнителя твердым припоем, так как это приводит к порче соединения при затяжке.

Эксплуатация фланцевых соединений с металличес­ким уплотнителем сопряжена с необходимостью соблю­дения определенных мер предосторожности от повреж­дения уплотняющих поверхностей. Перед хранением во фланцевые соединения устанавливают уплотнитель и соединение стягивают болтами. Если хранению подле­жат элементы вакуумных систем, заканчивающиеся фланцами соединений, то эти фланцы накрывают фанер­ными дисками диаметром, равным наружному диаметру фланца, и с отверстиями, совпадающими с отверстиями фланца под болты. Несколькими болтами диск прижи­мают к фланцу. Под хранением следует понимать лю­бой промежуток времени, кроме моментов непосредст­венного монтажа и демонтажа вакуумной системы. При монтаже и демонтаже необходимо обеспечить условия, когда исключается падение соединения, удар его о твер­дые предметы. Не допускается класть фланцы соедине­ния рабочей поверхностью на металлические предметы.

Наиболее подвержена повреждениям рабочая поверх­ность фланцев, в особенности поверхность зуба канавочно-клинового соединения. Однако вмятины, образовав­шиеся на поверхности самого зуба, например, при слу­чайном ударе, не представляют особой опасности. Их осторожно выравнивают шабером и зачищают оселком. Основными уплотняющими элементами канавочно-клинового соединения являются заплечики по краям зуба (рис. 5-1, г) и гладкая поверхность фланца с канавкой на расстоянии 1,5 мм от канавки. Любое нарушение этих поверхностей ведет к нарушению герметичности соеди­нения.

О сохранности уплотняющих поверхностей можно судить по круговому блестящему отпечатку, остающему­ся на уплотнителе после затяжки соединения. Равномер­ный, без разрывов отпечаток с обеих сторон уплотните­ля свидетельствует о сохранности соединения. Таким образом, при разборке удается проконтролировать работоспособность соединения.

Иногда в результате неаккуратной эксплуатации на центрирующих поверхностях диаметра d\ (рис. 5-1,г) появляются забоины и вмятины, препятствующие сближе­нию фланцев. Аналогичные забоины могут появиться и на других центрирующих поверхностях. Восстановле­ние фланцев производят расточкой на станке на 0,2 — 0,3 мм по диаметру соответствующих поверхностей. Напротив, поверхности, параллельные плоскости уплот­нения, а также зуб и канавку растачивать недопустимо. При их повреждении растачивают все поверхности флан­цев по чертежу, уменьшая при этом толщину фланца, что практически равнозначно изготовлению нового фланца.

Для удобства в работе и обеспечения равномерности затяжки соединения все болты должны иметь одинако­вый шаг резьбы. К тому же, если есть возможность, болты лучше заменить шпильками, причем в прогревае­мых системах следует применять сульфидированные болты (шпильки) и гайки из нержавеющей стали.

В процессе многократных нагревов может произойти диффузионная сварка уплотнителя с поверхностью флан­цев. Кроме того, деформированный уплотнитель в ряде случаев оказывает расклинивающее действие. В резуль­тате разъединение фланцев оказывается затруднитель­ным. Поэтому в одном из фланцев канавочно-клинового соединения имеются два резьбо­вых отверстия для отжимных бол­тов, с помощью которых фланцы легко разъединяются. Другими способами разъединения фланцев пользоваться не рекомендуется во избежание порчи соединения.

Уплотнитель канавочно-клино-вого соединения, особенно алю­миниевый, способен обеспечить герметичность при двух и иногда даже при трех-четырех сборках. Тем не менее рекомендуется за­менять уплотнитель после каждой сборки.

Форма фланцев и расположение уплотнителя во флан­цевых соединениях с эластомерным уплотнителем по­казаны на рис. 5-2 и 5-3. В качестве уплотнителя в них используются вакуумные резины или фторопласт. Фто­ропластовые уплотнители вытачивают на станке. Резиновые уплотнители небольшого размера обычно также на станке вырезают из листа. Уплотнители большого диаметра склеивают резиновым клеем. При постановке клееного уплотнителя в соединение необходимо обра­щать внимание на то, чтобы направление усилия сжатия уплотнителя при затяжке соединения совпадало с плос­костью склеивания уплотнителя (рис. 5-4).

Фланцевые соединения с эластомерным уплотнителем применяют в высоковакуумных непрогреваемых систе­мах, а с уплотнителями из таких резин, как ИРП-2043, 51-1433, ИРП-1368 и ИРП-1399, в прогреваемых до 2000C

системах. Наиболее широко при­меняют уплотнители из вакуум­ной резины марок 7889 и 9024.