如何有效的降低真空系统漏气率的措施

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如何有效的降低真空系统漏气率的措施

时间:2008-10-27 来源:真空技术网整理 编辑:admin

真空系统的结构

真空系统的结构是影响真空系统密封性和系统漏气率的关键,真空系统的结构合理与否,将直接影响系统的密封性和系统的漏气率。

1、尽可能地避免出现小曲率半径的死角,要光滑过渡查刹于打麈抛光、清洗清扫。

2、抽空管道、送气管道等与真空室相连接的管道,采用圆弧过渡,使气路畅通无阻,但要考虑清洗清扫的方便性。

3、认真设计真空室内各种连接件的结构,使气路畅通,避免气路堵塞。

4、打磨抛光真空系统内表面,表面越光亮就越不易气体吸附,越容易获得真空。

5、尽可能减小真空室的体积,缩短管路系统。

密封形式的选择

密封形式可根据所需真空度的高低及实际工作需要选择密封形式,对于人工晶体生长设备,一般需要的真空度在lO-3Pa以下,因此,无需采用金属密封。以TDR--70型单晶炉为例,我们选择磁性流体密封作为旋转动密封,选择高精度大伸缩量的焊接波纹管进行移动密封,小直径轴的旋转密封选用“O”型密封圈或威尔逊密封,各种静密封则采用“0”型密封圈密封形式,直径压缩比为25%。

密封件材质的选用:真空度在lO-3Pa以下的真空系统,密封材料一般选择橡胶密封圈即可满足要求。但是,考虑到实际工作条件的需要(真空室内温度最高可达2300oC,密封部位进行水冷后,其温度在80oC左右,个别处温度可达100oC以上)。所以,要选择比较理想的密封圈材料。

用于真空密封橡胶材料,除要求具有光洁表面、无划伤、无裂纹外,还要求有低的渗透率和出气率,良好的耐热性耐油性,同时要有一定的强度、硬度和弹性等。

各种橡胶材料的主 要性能如表 3 — 1 ~表 3-3

表 3-1 各种橡胶对空气的渗透性能

橡胶种类 氰橡胶 聚氯丁橡胶 天然橡胶 硅橡胶

渗透系数[cm3/(s.cm.cm2)] 0.8×10-7 0.98×10-7 4.4×10-7 4.5×10-7

橡胶种类 聚氨酯橡胶 丁苯橡胶 氟橡胶26 氟橡胶23

渗透系数[cm3/(s.cm.cm2)] 0.97×10-7 2.9×10-7 0.88×10-7 0.8×10-7 注:在压力差为latm,温度为80oC时测定;值为标准状态下换算的。

表 3 - 2 橡胶的出气速率

名 称 出气速率[×10-4Pa·L/s·cm2]

12min 42min 1h 1.5h

硅橡胶 87 72 57

丁氰橡胶 32 17 14 11

天然橡胶 24 13 11 7

氟橡胶 8 4.5 3.8 3

表3-3 橡胶的耐热老化性

橡胶名称 具有工作能力的极限温度oC

硅橡胶 320

丁氰橡胶 180

天然橡胶 130

氟橡胶 320

氟橡胶是一种具有耐高温、耐各种介质的密封材料。各种气体在氟橡胶中有较小的扩散速度和较大的溶解度,透气性很小,如表3-2所示,在高温、真空中放气速率很低(在2.6 X lO-7Pa的失重为2.3%),可用于10-6 ~ lO-7Pa的真空密封;采用合理的密封结构,烘烤到200oC,并加上冷却措施,可达到lO-8Pa的高真空。氟橡胶的稳定性能也相当好,在低于200oC的温度下可以长时间工作。缺点是价格昂贵,通常只限于需要烘烤的高真空及超高真空系统中。根据表 3-1 ~表 3-3所表述的情况,选用氟橡胶密封材料。

静密封结构的选择

各种真空系统中,80%以上的密封为静密封,静密封效果的好坏,对系统的真空度及漏气率有很大的影响。因此,要对静密封结构进行认真设计,以达到理想的效果。

对静密封结构的设计,主要考虑如何选择主要密封面、如何减小残留气体及如何充分发挥橡胶密封圈功能。

无论是矩形密封槽、燕尾型密封槽还是梯形密封槽,其槽底较小的粗糙度容易获得为主要密封面,而其侧面则较小的粗糙度往往不易获得。同时,为了消除残留气体,在存在残留气体处设计了贯通孔,使系统内部各处畅通无阻。