Низкотемпературный вакуумный токоввод
О П И-4.".— А — Н- -И вЂ” Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
297999
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 27.Х.1969 (¹ 1370920/23-26) с присоединением заявки Уе
Приоритет
Опх бликовано 11.111.1971. Бюллетень Л1 10
МПК Н 01Ь 17/62
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
УДК 621.315.626(088.8) Дата опубликования описания 21.IV.1971
Авторы изобретения
А. М. Мазница и В. В. Цыбульский
Физико-технический институт низких температур
AH Украинской ССР
Заявитель
НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫЙ ВАКУУМНЫЙ ТОКОВВОД
Изобретение относится к криогенной и вакуумной технике и касается токовводов в вакуумные и низкотемпературные установки, которые могут быть применены в технике для физических исследований, криостатостроении и криогенной электронике.
Известны токовводы в вакуумные полости, незначительные изменения условий применения которых требуют разработки специфических конструкций. В основном эти токовводы маломощны и содержа г тонкие токопроводящие стержни, которые в большей части случаев для обеспечения герметичности сиаиваются со стеклом, Применение таких токовводов при температурах криогенных жидкостей приводит к растрескивагицо спаев на мощных токовводах или к значительному сни>кеншо числа циклов захолаживания I12 маломощных, Известно также уплотнение штоков низкотемпературной арматуры, которое достигается за счет раздавливания пластичной прокладки из фторопласта, зажатой между двумя прижимными шайбами из графита через инваровые распорные шайбы, которые вместе с корпусом при определенном подборе длин являются термокомпенсаторами. Полимерная прокладка раздавливается до пластического состояния с тем, чтобы она затекла во все микрошероховатости на корпусе и штоке вентиля, а для устранения выдавливания (экструзии) набивки по обе стороны ее ставятся плотно подогнанные по размерам к штоку и корпусу графитовые кольца, Это устройство только уплотняет, но не изо5 лирует от корпуса. Простая замена материала прижимных втулок электроизоляторами и стеклопластиков, керамики или стекла, кчк показал опыт, задачи не решает, так как при низких температурах изоляционные материа10 лы, кроме некоторых полимерных пластиков, сильно охрупчиваются и при попытках создать пластическое состояние на фторопластовой набивке разрушаются. В то же время фторопласт является отличным электроизоляцион15 ным пеохрупчивающимся при низких температурах материалом и наиболее подходит для этой цели. Однако изготовление изоляционшrx втулок из фторопласта требует применения высокоэластичной и вакуумноплотной набивки, 20 которая обеспечивает вакуумную плотность уплотнения при удельных давлениях на при>кимные втулки, не превышающих предела унругосги фторопласта; в противном случае изоляторы из фторопласта начинают течь.
25 Известен высокопластичный материал для вакуукrHblx уплотнений — ФУМ (фторопластовый уплотнительный материал), который отлично зарекомендовал себя и при низких температурах. Высокая пластичность и текучесть
30 (затекание в микрошероховатости) определя297999
3 ется наличием в нем наполнителей-смазок. Но вакуумную плотность такие прокладки обеспечивают только при условии рчздавливания их до толщины не более 0,1 м,и; в этом случае они перестают течь за счет сцепления с уплотняющими поверхностями, т. е. высота набивки тоже не должна превышать 0,1 мм.
Обеспечить вакуумное уплотнение металлического стержня токопровода на пояске шириной менее 0,1 мм практически не удается, для этого необходимо иметь набивку порядка
1 мм.
Целью изобретения является создание вакуумного токоввода, который работал бы в условиях криогенных температур, выдерживал большое число циклов захолаживания и был надежно электроизолирован.
Поставленная цель достигается тем, что уплотняющая набивка предложенного токоввода выполнена из асбестовой ни ги, обернутой пленкой ФУМ и намотанной на токопровод, прижимное усилие на которую передают работающие в зоне упругих деформаций изоляционные втулки из фторопласта; термокомпенсатор выполнен в виде последовательного коаксиального набора чередующихся тонкостенных втулок с низким и высоким коэффициентом линейного расширения.
На чертеже показан описываемый токоввод, общий вид.
Устройство состоит из токопровода 1, изолированного от корпуса 2 фторопластовымп втулками 8 и уплотняющей набивкой 4. Уплотняющее усилие на набивку создает гайка б через изоляционные втулки 8 и термокомпенсатор, выполненный из последовательно чередующихся коаксиальных тонкостенных втулок б, 7 из материала с низким и высоким коэффициентом линейного расширения соответственно.
При захолаживании до температур криогенных жидкостей все детали подвергаются значительному линейному уменьшению, а уплотняющая набивка — объемному. Для восстановления удельного давления, необходимого для закрытия микротечей через уплотнение, служит термокомпенсатор.
Так как у фторопласта коэффициент линейного расширения во много раз больше, чем у металла, то и длина компенсатора, работагощего по принципу разности удлинений двух разнородных материалов, во столько же раз должна превышать высоту уплотнения токоввода, Для создания компактной конструкции втулки 7 из материала с большим коэффициентом линейного расширения, например латунные, выполнены коаксиально и чередуются с втулками б из материала с низким коэффициентом линейного расширения, например из титана. Предыдущая втулка 7 работает на растяжение и осаживает при охлаждении последующую втулку. 7 через сжатую втулку б на величину разности линейных сокращений
45 пары втулок, а общая длина компенсатора изменяется на сумму величин разностей линейных сокращений всех пар втулок.
Уплотняющая набивка 4 выполняется намоткой нити из асбеста, обернутой пленкой
ФУМ. Например, в опытном образце токоввода нить из асбеста диаметром 2 мм обматывали пленкой ФУМ толщиной 100 мк. Из пленки ФУМ вырезали полоски шириной в 4 — 6 диаметров нити, которые плотно наматывали спирально на нить так, чтобы края пленки перекрывали друг друга внахлестку. Оба конца нити тщательно заматывали пленкой так, чтобы не было видно асбеста. Длину нити подбирали пробным обжатием для получения расчетной толщины набивки. Если высота набивки больше расчетной, то термокомпенсатор не может компенсировать ее усадку, и уплотнение дает течь, а если меньше, то набивка уплотняется еще сильнее, но это может привести к появлению пластических деформаций на фторопластовых изоляторах. Наилучшие результаты по герметичносги были получены на опытном образце, когда длину нити уменьшали на 10 — 15О/О по сравнению с расчетной.
В обжатом состоянии пленка ФУМ заполняет все микрошероховатости на токопроводе и корпусе, а смазка, вытекшая под давлением из материала ФУМ, впитывается асбестовой нитью, которая служит каркасом для пленки
ФУМ и не допускает выдавливания набивки из уплотнения при затягивании. В то же время такая композиция создает эластичность и подвижность набивки как при комнатной температуре, так и при захолаживании, Преимущество такой нехрупкой конструкции токоввода заключается в том, что его можно легко изготовить из общедоступных материалов. Втулки с малым коэффициентом линейного расширения можно гнуть из листа.
Конструкция получается компактной, виброс-ойкой и допускает некоторые перемещения токопровода при термоударе, что обеспечивает герметичность на всех режимах работы; ее можно применять как для маломощных токовводов, так и для мощных. Такой тип уплотнения можно использовать для труб, штоков вентилей и других вводов в вакуум.
Предмет изобретения
Низкотемпературный вакуумный токоввод, содержащий вводимый в корпус устройства токопровод с уплотняющей набивкой, прижимные изоляционные втулки и термокомпенсатор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения надежной работы устройства в условиях низких температур, уплотняющая набивка выполнена из асбестовой нити, обернутой пленкой
ФУМ, изолирующие втулки — из фторопласта, а термокомпенсатор — в виде набора чередующихся втулок с низким и высоким коэффициентом линейного расширения.
2979М
Составитель В. Ивочкин
Р< ;пакт()t) В. П. Борисова Т< хр<л 3. Н. Тараненко
Кор<)ектор« : E. Ласточкин« и Л. Корогод
Заказ 104 <7) 6 Изд. Х 454 Тираж 473 Подписное
ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров CC<
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5
Типография, ар. Сапунова, 2
