3.2. Определение конструктивных размеров трубопроводов

3.2.1 Элементы вакуумной системы, размещающиеся в вакуумных машинах и установках, связаны между собой по средствам соединительных соединений – трубопроводов.

Трубопроводы могут быть гибкими или жесткими. Гибкие сложнее жестких и применяются для соединения элементов, не имеющих общей конструкционной базы. Допуск на их установку в этом случае допускает нескольких миллиметров. В нашем случае применяем жесткие трубопроводы.

Конструктивные формы трубопроводов показаны на рис. 2. Длинна трубопровода обычно выбирается исходя из конструктивных соображений, связанных с удобством размещения элементов в каркасе вакуумной установки. Диаметр трубопровода определяется при проектировочном расчете исходя из требований к его проводимости.

Рис.3 Конструктивные формы трубопроводов: а – жесткий трубопровод; б – изогнутый трубопровод; в – сильфон гидроформованный; г – сильфон мембранный сварной.

Вакуумные трубопроводы должны выдерживать атмосферное давление без разрушения или потери устойчивости.

Номинальный диаметр отверстия в трубе называется условным проходным диаметром и обозначается D_y .

3.2.2 Найдем общую проводимость участка вакуумной системы от турбомолекулярного насоса до вакуумной камеры по формуле:

[5, Стр. 285]

Где S_т1 –быстрота действия насоса, выбранного по каталогу.

Участок вакуумной системы состоит из трех элементов: два трубопровода и клапана. Определим проводимость и диаметр трубопроводов. Предположим, что все элементы имеют одинаковую проводимость. Тогда

Диаметр может быть рассчитан из условия последовательного соединения входного отверстия и трубопроводов.

Из записанного уравнения находим d₁ =0,022м. По таблице П.13 выбираем условный проход трубопровода D_y =0,025м. Тогда проводимость трубопроводов S₁₁ =13,4

Толщина S стенок трубопровода из условий его прочности для тонких стенок S/D_y < 0,05 определяют по формуле :

где p_атм – атмосферное давление; С – прибавка на коррозию и технологический допуск; _доп – допускаемое напряжение.

Допускаемое напряжение принимается равным наименьшему из трех значений: ^t_B / 2,6 ; ^t_T / 1,5 ; ^t_ДП / 1,5 , где ^t_B, ^t_T, ^t_ДП – соответственно предел прочности, условный предел текучести, условный предел длительной прочности материала труб при их рабочей температуре. В качестве материала для трубопровода принимаем конструкционную качественную малоуглеродистую сталь 20. Поэтому

^t_B=320-440МПа

^t_T =250-320МПа

^t_ДП =400-440МПа

3.2.3 Найдем общую проводимость участка вакуумной системы от пластинчато-роторного насоса до вакуумной камеры по формуле:

[5. Стр 285]

Где S_т1 –быстрота действия насоса, выбранного по каталогу.

Участок вакуумной системы состоит из 10 элементов: 5 трубопроводов, два угловых клапана, один тройник и два колена . Определим проводимость и диаметр трубопроводов. Предположим, что все элементы имеют одинаковую проводимость. Тогда

Диаметры может быть рассчитан из условия последовательного соединения входного отверстия и трубопроводов.

Из записанного уравнения находим d₁ =0,0038м. По таблице П.13 выбираем условный проход трубопровода D_y =0,0040м. Тогда проводимость трубопроводов S₁₁ =0,04

Толщина S стенок трубопровода из условий его прочности для тонких стенок S/D_y < 0,05 определяют по формуле :

где p_атм – атмосферное давление; С – прибавка на коррозию и технологический допуск; _доп – допускаемое напряжение.

Допускаемое напряжение принимается равным наименьшему из трех значений: ^t_B / 2,6 ; ^t_T / 1,5 ; ^t_ДП / 1,5 , где ^t_B, ^t_T, ^t_ДП – соответственно предел прочности, условный предел текучести, условный предел длительной прочности материала труб при их рабочей температуре. В качестве материала для трубопровода принимаем конструкционную качественную малоуглеродистую сталь 20. Поэтому

^t_B=320-440МПа

^t_T =250-320МПа

^t_ДП =400-440МПа