真空密封
真空聯(lián)機密封性能取決于聯(lián)接處的泄露和真空材料的放氣。對任何真空系統(tǒng)總希望漏、放氣量與密封形式、密封材料、加工精度及裝配質量等諸多因素有關,故在聯(lián)接處總會存在一定的漏、放氣量,因此可根據真空系統(tǒng)工作的性質,真空室工作工作應力的高低及其出口處抽氣速度的大小提出要求。
真空系統(tǒng)中的壓力在高于10-5Pa真空范圍內廣泛使用合成橡膠、環(huán)氧樹脂和塑料。當真空度提到壓力10-7Pa的真空范圍時,這些密封材料就不能用了,需要應用超高真空的密封材料如金或銅作墊圈,而真空殼體不能用軟剛需要改用不銹鋼。
超真空氣體內的氣體狀態(tài)是動態(tài)平衡狀態(tài)。系統(tǒng)內的壓力極限,一方面與泵的有效抽速有關,另一方面與來自真空殼體及其內部的零部件的氣流量有關。因雖有系統(tǒng)的有效抽速由于泵有結構尺寸和費用的原因,總存在實際限制。所以,減少氣流量就成為達到超高真空狀態(tài)的基本設計目標,成為選擇超高真空材料的主要準則。
作為真空系統(tǒng)內部用的材料,要求飽和蒸汽壓低,為了減少慢性解吸和體出氣,要求能耐
對于真空度低于10-7Pa的超高真空,雖然天然和合成橡膠是理想的密封圈材料,彈性好,裝配成真空密封后法蘭螺栓受力很小,而且可以多次重復使用。但由于超高真空系統(tǒng)要求密封圈材料耐
9.1 真空用橡膠密封圈
接觸式真空動密封的結構,zui常用的有下面幾種類型:
1)J型真空用橡膠密封。
J型真空用橡膠密封圈工作表面應平整光滑,不允許有氣泡雜質、凹凸不平等缺陷。
2)O型真空用橡膠密封圈。
3)骨架型真空用橡膠密封圈
4)真空用O形橡膠密封圈
9.2真空用金屬密封圈
金屬密封圈密封的可拆聯(lián)接是超高真空系統(tǒng)中常用的聯(lián)接形式。它是為滿足超高真空要求而必須經200~400℃的高溫烘烤除氣而采用的密封方式。
常用的金屬密封圈的材料有金絲和無氧銅兩種,它們有下列一些性能:
金(Au)具有高的化學穩(wěn)定性,高溫時不氧化,塑性好,屈服極限比銅或鋁低一倍,在較小的夾緊力下即可產生塑性變形,膨脹系數為αg=14×10
銅(Cu)的熱膨脹系數為αs=16.4×10
作為聯(lián)接用的法蘭盤材料也必須能承受高溫烘烤、抗氧化以及在高溫時仍有良好的力學性能。zui常用的材料是不銹鋼。法蘭密封表面的粗糙度和尺寸就精度均應滿足超高真空密封的要求。
9.3 采用軟件變形的動聯(lián)接密封
9.3.2 金屬軟件變形的動聯(lián)接密封
9.4 真空用的其他密封
9.4.1 真空用磁流體密封
真空轉軸密封具有代表的典型結構是接觸式的威爾遜密封。為了防止軸在高速旋轉、下氣體的泄露,只能增加密封接觸界面上的壓力。但是由此而產生的摩擦發(fā)熱問題卻難以解決。因此,研制摩擦損失小,使用壽命長的新型密封結構已成為真空裝置中應當解決的重大問題之一。為了解決這一問題,近年來應用磁流體進行真空轉軸動密封的技術已經在國內外取得了成功。
真空中應用磁流體密封的優(yōu)點:
1)磁流體密封真空轉軸可消除密封件間的接觸所產生的摩擦損失,提高軸的轉速(可達120000r/min),大大減少泄露。如果采用低蒸汽壓的磁流體可將真空室內的真空度維持在1.3×10-7Pa以上。
2)磁流體的密封結構簡單,維護方便,軸與極靴間的間隙較大,因此可不必要求過高的制造精度。
3)磁流體在密封空隙中由磁鐵所產生的磁場所固定,因此軸的起動和停止較方便。其缺點是磁流體在高溫下難以穩(wěn)定,工作溫度一般在-30~120℃之間。軸的過高或過低溫度下工作時需要采用冷卻或升溫措施,從而使密封結構復雜化。
9.4.2 聯(lián)接接隔板密封
利用磁力把動力傳遞當真空容器中去的密封是在真空容器外、施加一個旋轉磁場1,該磁場帶動真空容器內鼠籠式轉子2轉動,即可達到隔板密封的目的。
這種密封裝置的特點:
1)磁聯(lián)接隔板密封對真空容器內的真空條件沒有顯著影響,同其他幾種動密封相比,其真空可靠性大。
2)運動件與真空容器壁不相接觸,在傳遞運動過程中隔板或隔離圈筒除承受壓力差外,不承受其他載荷,從而可以保證磁聯(lián)接隔板密封的可靠性。
3)真空容器內的“污染”,僅取決于運動部件本身的結構元件,特別是摩擦部件的放氣及隔板的透氣性。
磁聯(lián)接隔板密封結構在設計中應注意的問題:
1)外磁鐵應盡量接近真空器的內壁;
2)隔離平板或隔離圈筒應用非磁性材料制造;
3)傳遞運動的鐵芯形狀與磁鐵的形狀相適應,而且容器壁或真空室內的其他零件應保證鐵芯運動方向;
4)為了減少放氣和摩擦建議用包著玻璃的鐵芯;
5)磁場強度和磁鐵與鐵芯的距離應選擇使它們運動時與容器壁或容器內的水銀、銦等的沖擊不大。/
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