13. Вакуумные уплотнители, смазочные материалы, органические рабочие жидкости

С_nH_mиSi_nH_m уплотнители в вакуумной технике применяются: а) для уплотнения поверхностей раздела в подвижных конструкциях (краны, оси); б) для легко и быстро разбираемых соединений участков вакуумных систем; в) для устранения течей (отверстий, щелей) в вакуумных резервуарах и системах.

Вакуумные уплотнители бывают: жидкие (масла), пастообразные (смазки), пластилинообразные (воски) и твёрдые (замазки). Они могут применяться ( ввиду большого давления паров и низкой температуры разложения) только в аппаратах с динамическим вакуумом (постоянно или периодически работающие вакуумные насосы). При вымораживании (фреон (-25^оС), углекислота (-78^оС), жидкий воздух (-185^оС)) многие уплотнители отдают конденсирующиеся пары и давление над ними снижается до неизмеримо малых значений.

Вакуумные масла (для промазки кранов): Апиезоновые «J», «К». При 100^оС – давление 5·10^-8÷10^-8мм рт. ст., при 200^оС – 4·10^-5÷8·10^-6мм рт.ст., при 250^оС Апиезон «J» и при 300^оС Апиезон «К» - 10^-3мм рт.ст.

Смазка Рамзая – делается из парафина, вазелина и резины, рецепт и инструкция по приготовлению этой смазки даны в [1, т. 3, стр.228]. Смазки Апиезон «L» , «M» - тяжелыеC_nH_m, Апиезон «N» - смесь тяжелыхC_nH_mи резины.

Вакуумные воски, замазки, лаки, смолы: 1) склеивающий воск, пчелиный воск (температура размягчения – 50^оС, расплавления – 60^оС; 2) пицеин; 3) цемент Хотинского; 4) белый сургуч; 5) апиезоновые воски и замазки; 6) хлористое серебро (температура плавления – 455^оС) – технология изготовления [1, т. 3, стр. 235]; 7) гербаль-лак; 8) растворы шеллака; 9) лаки из глинталевой смолы (продукт конденсации глицероля с ангидридом фталевой кислоты); 10) замазки из эпоксидных смол; 11) замазки из термопластовых синтетических веществ, например, поливинилацетат.

Смазочные материалы в высоковакуумной технике применяются для смазки шарикоподшипниках в отпаянных приборах (со «статически» высоким вакуумом). Особая задача – рентгеновские трубки с вращающимся антикатодом. Дело в том, что графитовая смазка работает только в присутствии паров Н₂О. Решение было найдено в двух вариантах: 1) применением серебряной плёнки на стальных шариках; 2) применением двухсернистого молибдена (MoS₂), который хорошо работает в качестве смазки в высоком вакууме. Применяется только природныйMоS₂ , который имеет пластинчатую структуруS-Mo-S– это тёмно-серый блестящий графитоподобный минерал, образующий гибкие, мягкие пластинки, на ощупь - сальные. В продаже есть порошок с величиной частиц 1÷40мкм (толщина пластинок ~ 0,1 от размера частицы). ПлёнкиMoS₂ теплоустойчивы: на воздухе (от -70 до 450^оС), в Н₂– до 985^оС, в вакууме – до 110^оС, вAr– до 1300^оС.

Органические рабочие жидкости

Масла для вращательных насосов – минеральные масла, из которых удалены фракции с низкой точкой кипения. Предельный вакуум: 10^-2÷10^-3

мм рт. ст.

Масла для пароструйных, эжекторных и диффузионных насосов – минеральные масла, подверженные молекулярной дистилляции (высокий вакуум и малое расстояние между испарителем и дистиллятором). Предельный вакуум – 10^-6÷10^-7мм рт.ст. Давление паров различных масел в функции температуры даны в [1, т.3, стр. 249]. Требования к этим маслам: 1) малая склонность к разложению в испарителе насоса; 2) большая термоокислительная устойчивость ( в случае натекания системы или кислородсодержащих выделений при обезгаживании прибора и термообработки его элементов); они не должны быть гигроскопичны и не должны поглощать откачиваемые газы. Несмотря на низкое давление паров этих масел изготовление ряда приборов с применением указанных насосов невозможно из-за процессов разложения масел, к таким приборам относятся: фотоэлементы с чувствительным фотокатодом, ряд разрядных приборов, приборов с накаливанием Мо проволок (образуется Мо₂С) и др.

Откачку с помощью ртутных диффузионных насосов с ловушками и холодильными камерами целесообразно проводить: 1) устройств с высокими напряжениями (пробои через остаточный газ и утечки через изоляцию уменьшаются); 2) устройств, где не допускаются следы С_nH_m(спектрометры, печи для определения скорости испарения материалов); 3) приборов разрядных, где столкновения с молекулами масел могут нарушить работу прибора (ускорители частиц).

Преимущества органических рабочих жидкостей: 1) экономия в вымораживающих ловушках; 2) малая мощность нагрева (~ 20% от парортутных насосов); 3) меньшие размеры насосов при той же скорости откачки; 4) более простая конструкция насосов и больший выбор материалов; 5) возможность использования воздушного охлаждения вместо водяного.