Реферат: Аппаратура для высоких давлений
1. Изготовление аппаратуры высокого давления
Неоднократно предлагались формулы для расчета аппаратуры высокого давления, в том числе и для цилиндров, усиленных бандажами или обмоткой снаружи применяются некоторые сорта нержавеющих сталей на основе сталей 18Cr8Ni. Посредством автофреттажа прочность этих материалов повышается.
Соединение труб друг с другом существенно облегчается, если они имеют незначительную конусность.
Аппаратуру высокого давления, рассчитанную на давление свыше 20000 атм, изготавливают по Бриджмену, вдавливая один стальной конус в соответствующий второй конус. Этот метод имеет преимущество по сравнению с другими, так как упругие напряжения, возникающие на конических поверхностях, соответствуют внутреннему давлению в трубе, что при цилиндрических поверхностях не имеет места.
2. Трубопроводы
В качестве трубопроводов для соединения отдельных частей аппаратуры при давлении до 1000 атм применяются цельнотянутые медные трубы; при более высоких давлениях применяются главным образом стальные капиллярные трубки. Среди цельнотянутых стальных труб для установок, работающих под давлением, имеются трубы для номинальных давлений от 200 до 640 атм, от 1 до 100 атм и до 25 атм. Однако для еще более высоких давлений имеет смысл изготавливать трубы путем высверливания круглой заготовки. При большом числе оборотов и применении соответствующим образом заточенного сверла эту работу можно выполнить за относительно короткое время. При сверлении давление на сверло не должно быть сильным.
3. Вентили
Вентили применяются в аппаратах высокого давления, если необходимо перекрыть часть аппаратуры. Если для получения высоких давлений пользуются жидкостью, то до давлений в несколько сотен атмосфер можно применять вентили следующих конструкций.
Конус на конце шпинделя Sдавит вниз в направлении отверстия, прижимая таким образом металл к металлу.Конус Dво всех случаях должен быть тверже, чем материал, в котором сделано отверстие В. Конус-D в большинстве случаев имеет угол 90°. Место уплотнения С должно представлять собой острый край и иметь маленький диаметр. Периодически рекомендуется прирабатывать место С,сильно завертывая шпиндель. Но при обычных работах не следует вентиль сильно затягивать, так как иначе место уплотнения слишком быстро деформируется, и вследствие этого поверхность соприкосновения возрастает. Тыльная отшлифованная часть шпинделя G уплотняется с помощью кожаных шайб или металлических прокладок, например свинцовых. Во многих случаях вместо металлических прокладок прекрасно служат уплотнения из асбестового шнура, пропитанного графитовой смазкой. Известны также конструкции вентилей, у которых уплотняющие прокладки можно заменять во время действия аппаратуры. Для этой цели предусмотрен второй конус вентиля. При обратном вращении шпинделя этот конус перекрывает сообщение с наружным пространством, что позволяет освободить верхнюю гайку и сменить набивку.
На рис. представлен разрез вентиля со сменным седлом клапана, рассчитанного на давление в несколько тысяч атмосфер. Уплотнение осуществляется удлиненным конусом. Внутренняя металлическая уплотняющая шайба у вращающейся части с наружной стороны скошена для лучшего прилегания обеих кожаных прокладок.
Вентиль с уплотнением металл-металл
На рис. показан вентиль Бассета для давлений до 5000 атм. Конус из легированной стали, с углом заострения около 10°, для повышения прочности вставляется в стальной кожух. Две гайки служат для придания конусу определенного положения его в кожухе.
Вентиль со сменным седлом
Вентиль со вторым уплотняющим конусом диаметр около 1,8 мм. Вращение головки Hпередается через шариковый подшипник на шпиндель Sс конусом К. В качестве самоуплотнения применяется несколько модифицированное уплотнение Бриджмена. В стальную пластину Lвставляется цилиндрический штифт /, который способствует уменьшению поверхности уплотнительной шайбы M. Две стальные пластинкиобразуют затвор уплотнения. С помощью гайки Pуплотнение можно подвергнуть предварительному напряжению.
Если высокие давления получают в газах, то берут длинный конус, причем коническое отверстие в соединяемой с ним детали делается с углом на 1° больше. В этом вентиле щель между уплотняющим конусом и стенками отверстия имеет точную регулировку, благодаря чему вентиль с успехом можно применять для регулирования газового потока. Если редукционного вентиля недостаточно или исследуемый объем имеет значительные размеры, то с помощью этих вентилей при соблюдении осторожности можно получить желаемое давление при условии, что в распоряжении экспериментатора имеется сильно сжатый газ, например азот в стальном баллоне.
Вентиль на 5000 атм.
Герметическое соединение труб
В некоторых случаях, например при наполнении, переливании и добавлении чистого газа в стальные баллоны, необходимо применять вентили для вакуума. При откачке негерметичность сальника обычного вентиля заметно нарушает этот процесс.Применяя вместо сальников упругую спиральную трубку или упругое пружинящее тело F, можно получить вентиль, который герметически сохраняет вакуум до избыточного давления 150 атм.
Вентиль для газаВентиль с сильфоном
В насосах с жидкостями до давлений 5000 атм применяются шаровые клапаны, надежно работающие как со стороны всасывания, так и со стороны давления. Для достижения лучшего уплотнения в ряде случаев рекомендуется применять шарик со слабой спиральной пружиной, прижимающей его к седлу клапана. Образцы вентилей с такими клапанами, которые можно легко заменять и подвергать дополнительно приработке, очень хорошо себя зарекомендовали в установках, работающих под давлением до 2000 атм. При конструировании установок высокого давления надо стремиться седло клапана и другие подобные части делать сменными, чтобы их можно было изготовить на небольшом токарном станке.
Впускной вентиль нагнетающего насоса со сменным седлом Выпускной вентиль тающего насоса со сменным седлом.
Для уменьшения износа были разработаны конструкции конуса, в которых при открывании и закрывании не происходит вращения конуса вентиля, а имеет место лишь его смещение в осевом направлении. Некоторые вентили описаны у Комингса
--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--