【正文】 速。抽氣方程為 114 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 ? (1)不考慮管道影響和漏放氣時抽氣時間的計算 假定真空泵的入口直接連到容器出口上進(jìn)行抽空 ,如圖 8所示 ,則可以不考慮管道影響和漏放氣。 115 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 ? 則可得抽氣時間計算的最基本的公式 V是容器的容積 ,m3。Sp是真空泵的抽速 ,m3/s。P0是抽氣開始時容器內(nèi)的壓強(qiáng) ,Pa。P是抽氣終了時容器內(nèi)的壓強(qiáng) ,Pa。t是將容器內(nèi)的壓強(qiáng)從 P0降低到 P的抽空時間 ,s。 116 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 ? (2)不考慮管道影響而考慮漏放氣時抽氣時間 的計算 式中 Pu是真空系統(tǒng)所能達(dá)到的極限真空度 ,Pa。其余符號的意義同前。 117 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 ? (3) 考慮管道影響和漏放氣時 ,抽氣時間的計算 式中 Se是真空泵對容器的有效抽速 ,m3/s。其余符號的意義同前。 118 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 ? 變抽速時抽氣時間的計算 大多數(shù)真空泵的抽速都隨其入口壓強(qiáng)的變化而變化 ,尤其是機(jī)械真空泵 ,當(dāng)其入口壓強(qiáng)低于 10Pa時 ,泵的抽速隨其入口壓強(qiáng)的變化更為顯著。圖 9是某些真空泵的抽速特性曲線示意圖。 119 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 (1)分段計算法 在一般情況下 ,計算變抽速時的抽氣時間需要首先知道泵的抽速與其入口壓強(qiáng)的關(guān)系。如圖 10所示。假定需要求容器內(nèi)的壓力由 P0降低到 P的抽氣時間 ,則可以將 P0到 P這個壓強(qiáng)區(qū)段分成 n段。段數(shù)愈多 ,計算的抽氣時間愈接近變抽速的實(shí)際。設(shè)相應(yīng)每段的抽氣時間為t1,t2,…t i…t n,取每段的平均抽速為 S1,S2…S i,…S n,用相應(yīng)的公式進(jìn)行各個壓力區(qū)段的抽氣時間計算 ,然后求其代數(shù)和即得總的抽氣時間 t。 120 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 (2) 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)計算法 油封機(jī)械真空泵的實(shí)際抽速 S隨其入口壓強(qiáng)的降低而降低。研究其抽速特性曲線發(fā)現(xiàn) ,其實(shí)際抽速 S與其名義抽速 Sp的近似關(guān)系是 : 式中系數(shù) K在不同壓力區(qū)間的取值如表 2。 121 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 因此抽氣時間的計算可用下式 122 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 ? 概述 ? 靜密封 永久密封連接 可拆密封連接 “ O”形密封圈的密封力計算 墊圈密封的機(jī)理 ? 動密封 接觸密封連接 非接觸密封連接 軟件變形密封連接 123 概述 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 ? 真空密封的意義 真空系統(tǒng)是由真空泵、閥門、撲集器、導(dǎo)管等各種元件通過不同的連接形式組成的，各式各樣的零件要用不同的密封方法連接在一起 ,這些密封方法既要保證零件的可靠連接又要防止通過接頭發(fā)生漏氣 ,保證真空系統(tǒng)的密封質(zhì)量。 ? 根據(jù)被連接件的相互關(guān)系 ,可以將真空密封分為兩大類 :靜密封連接 和 動密封連接 。 密封種類的進(jìn)一步劃分見圖 1。 124 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 125 靜密封 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 永久密封連接 ? 永久密封連接用于不需經(jīng)常拆卸的密封連接處 ,用這種方法可以保證最好的密封和機(jī)械強(qiáng)度。 玻璃與玻璃的封接 ? 玻璃封接需要注意的是被封接玻璃之間的熱膨脹系數(shù)要相近 ,線膨脹系數(shù)之差不大于 7 107/ ℃ 。 玻璃與金屬封接 ? 最常見到的玻璃與金屬的封接是電極引線 ,以 及管道狀的玻璃與金屬的封接。 126 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 ? 匹配密封 和 非匹配密封 a. 匹配密封 ：匹配封接指的是膨脹系數(shù)相近的玻 璃和金屬之間的封接 ,封接處內(nèi)應(yīng)力 小 。 :非匹配封接指的是膨脹系數(shù)相差較 大的玻璃和金屬之間的封接 ,封接處 內(nèi)應(yīng)力大 ,為了消除玻璃與金屬膨脹 系數(shù)相差較大而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力 ,一般 多采用延展性好的薄壁金屬管與玻 璃封接 ,靠金屬的塑性變形來消除內(nèi) 應(yīng)力 . 127 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 非匹配封接分為外封接 (玻璃僅熔接在金屬管壁外側(cè) ),內(nèi)封接 (玻璃僅熔接在金屬管壁內(nèi)側(cè) )和雙邊封接 (玻璃從內(nèi)、外二側(cè)包住金屬管壁 )三種。 圖 2為雙邊密封。 128 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 金屬與金屬封接 ? 焊接方法 (圖 3) 129 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 ? 真空技術(shù)對焊縫的要求 : a. 設(shè)計焊縫結(jié)構(gòu)時 ,接頭 必須焊透 ,應(yīng)避免產(chǎn)生 聚集污物的有害空間。 真空技術(shù)中常見的焊 接結(jié)構(gòu)如圖 4所示。 130 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 b. 焊縫應(yīng)一次焊好 ,以避免兩次焊接時造成有害空間而無法檢漏。 c. 焊縫因強(qiáng)度需進(jìn)行兩面焊接時 ,內(nèi)部焊縫應(yīng)不漏氣 ,為檢漏起見 ,在進(jìn)行外焊時應(yīng)設(shè)置鉆孔和塞孔。 d. 如容器內(nèi)需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)焊接時 ,內(nèi)部焊縫不應(yīng)連續(xù) ,以便讓來自任何溝槽的氣體容易放出 ,而且結(jié)構(gòu)焊縫不應(yīng)與密封焊縫相交叉。 e. 焊接的組件應(yīng)設(shè)計得使最大數(shù)量的焊縫能在制造階段分別測試 ,并且能在進(jìn)行最終裝配以前矯正。 131 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 f. 焊接密封的允許最大漏率 (對于空氣 ),在焊縫長度上約為 107Pam3/sm。 金屬釬焊 定義：釬焊是利用第三種熔點(diǎn)較低的金屬連接兩個金屬零件的方法 ,是一種低溫焊接。釬焊所需的溫度多在 500℃ 以上 ,應(yīng)比被釬焊零件的熔點(diǎn)低 50～ 200℃ 。 表 1是適于真空釬焊的一些被焊材料及其焊接的溫度和所使用的焊料。 金屬釬焊的方式有火焰焊、爐焊和感應(yīng)焊接。 132 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 133 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 釬焊的優(yōu)點(diǎn)：由于真空釬焊的材料蒸氣壓較低 ,又是在真空條件下焊接的 ,因此它不但可以保證更高的焊接質(zhì)量 ,而且也擴(kuò)大了釬焊的使用范圍?？梢詫附訒r氧化性很強(qiáng)的活性金屬 (如鈦、鋯 )、輕金屬 (如鋁 )以及難熔金屬 (如鎢、鉬、鉭 )等進(jìn)行焊接。因?yàn)檫@些金屬在真空條件下完全可以避免在焊接時與氧、水蒸氣和氮等產(chǎn)生劇烈反應(yīng) ,從而保證了焊縫的高質(zhì)量。 134 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 要滿足真空密封的要求 ,得到不漏的釬焊焊縫 ,應(yīng)遵循下列各點(diǎn)： (1)應(yīng)使用盡可能少量的釬焊合金。這樣焊縫小 ,表面清潔 ,比用大量釬焊合金時得到的焊縫要好。 (2)焊件間的間隙不能寬或不規(guī)則。 (3)焊件間互相搭接部分的最小值必須是 3mm,以上 ,以便讓毛細(xì)力吃進(jìn)釬焊合金。 (4)如果要釬焊熱膨脹系數(shù)不同的金屬 ,必須使組件在冷卻過程中壓縮釬焊合金。 (5)焊縫的結(jié)構(gòu)能控制釬焊合金的流動。在角上的間隙決定釬焊合金將如何流經(jīng)這些角。 135 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 (6)如果要避免釬焊合金在表面上流動 ,必須在面上涂碳或鉻。 (7)在用于真空密封 的釬焊中 ,最好選 擇搭接和梯接 ,如 圖 6所示。 136 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 可拆密封連接 撓性連接 撓性連接件主要有三種 ,即真空橡膠管、塑料管和波紋管。圖 7為橡膠管接頭。 137 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 用于靜連接的彈性體密封墊圈 彈性體密封墊圈連接的形式見圖 8 138 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 墊圈密封的形式見圖 9 根據(jù)最后一種結(jié)構(gòu)制成的快速拆卸真空密封法蘭 ,已制定了國際標(biāo)準(zhǔn) ,其通徑有 10mm、 16mm、25mm、 40mm等四種規(guī)格。其結(jié)構(gòu)如圖 10所示。 139 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 140 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 用于靜連接的金屬密封墊圈 ? 適用場合：超高真空系統(tǒng)需要進(jìn)行高溫烘烤的時候 ,在超高真空管道連接處應(yīng)采用金屬密封墊圈。 ? 密封圈類型 a. 絲形圈 :如圖 11。 141 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 把絲形圈夾壓在兩個法蘭之間即可達(dá)到密封的目的。圖中 (a)適用于銦絲 ,因?yàn)樗谛〉膲毫ο戮涂勺冃?,但銦的熔點(diǎn)較低 ,不能烘烤到高溫。鋁絲可烘烤到 400℃ ,但需要較大夾緊壓力。圖中 (b)適用于可重復(fù)烘烤到 450℃ 溫度也不漏氣的金絲密封墊圈。 b. 矩形截面銅環(huán) 圖 12是其四種密封形式。 a和 b類一般只用一次， c和 d類密封形式可重復(fù)使用幾次。 142 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 143 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 用于靜連接的雙重密封墊圈 (1)雙重密封圈的密封效果 真空橡膠圈在密封時 ,通過它所滲漏的氣體量與許多因素有關(guān)。例如橡膠的種類、硬度、蒸氣壓、壓縮量 ,密封面的表面粗糙度、溫度等等。但最重要的影響因素是密封圈內(nèi)外兩側(cè)的壓力差。實(shí)驗(yàn)證明 :密封圈兩側(cè)壓差的減小 ,可極大地提高其密封性能。 使用雙重墊圈密封 ,并在雙重墊圈之間抽空 ,可以極大地提高所獲得的真空度，如圖 13所示。 144 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 (2) 雙重密封法蘭結(jié)構(gòu) ? 圖 14是采用兩個 O型橡膠圈 ,在內(nèi)外 O形圈之間設(shè)有排氣空腔 ,用真空泵抽氣的密封法蘭結(jié)構(gòu)。圖 15是橡膠 O形圈 1與金屬 O形圈 2相結(jié)合的用于超高真空設(shè)備中的密封法蘭結(jié)構(gòu)。 145 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 146 真空系統(tǒng)設(shè)計 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 真空規(guī)管的密封連接 ? 真空規(guī)管密封連接的形式如圖 16所示?？繑Q緊螺母或壓帽壓縮膠圈來實(shí)現(xiàn)密封。 147 真空系統(tǒng)