【正文】 速。抽氣方程為 114 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(shí)抽氣時(shí)間的計(jì)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(jì) 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(shí)間計(jì)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(kāi)始時(shí)容器內(nèi)的壓強(qiáng) ,Pa。P是抽氣終了時(shí)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(shí)間 ,s。 116 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(shí)抽氣時(shí)間 的計(jì)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(hào)的意義同前。 117 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(shí) ,抽氣時(shí)間的計(jì)算 式中 Se是真空泵對(duì)容器的有效抽速 ,m3/s。其余符號(hào)的意義同前。 118 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(shí)抽氣時(shí)間的計(jì)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(shí) ,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(xiàn)示意圖。 119 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì)算法 在一般情況下 ,計(jì)算變抽速時(shí)的抽氣時(shí)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(shí)間 ,則可以將 P0到 P這個(gè)壓強(qiáng)區(qū)段分成 n段。段數(shù)愈多 ,計(jì)算的抽氣時(shí)間愈接近變抽速的實(shí)際。設(shè)相應(yīng)每段的抽氣時(shí)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(gè)壓力區(qū)段的抽氣時(shí)間計(jì)算 ,然后求其代數(shù)和即得總的抽氣時(shí)間 t。 120 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì)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(xiàn)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(jì) 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(shí)間的計(jì)算可用下式 122 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì)算 墊圈密封的機(jī)理 ? 動(dòng)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(jì) 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(mén)、撲集器、導(dǎo)管等各種元件通過(guò)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(guò)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(lèi) :靜密封連接 和 動(dòng)密封連接 。 密封種類(lèi)的進(jìn)一步劃分見(jiàn)圖 1。 124 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì) 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(xiàn)膨脹系數(shù)之差不大于 7 107/ ℃ 。 玻璃與金屬封接 ? 最常見(jiàn)到的玻璃與金屬的封接是電極引線(xiàn) ,以 及管道狀的玻璃與金屬的封接。 126 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(lái)消除內(nèi) 應(yīng)力 . 127 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì) 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(jì) 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(duì)焊縫的要求 : a. 設(shè)計(jì)焊縫結(jié)構(gòu)時(shí) ,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(jiàn)的焊 接結(jié)構(gòu)如圖 4所示。 130 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(shí)造成有害空間而無(wú)法檢漏。 c. 焊縫因強(qiáng)度需進(jìn)行兩面焊接時(shí) ,內(nèi)部焊縫應(yīng)不漏氣 ,為檢漏起見(jiàn) ,在進(jìn)行外焊時(shí)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(shí) ,內(nèi)部焊縫不應(yīng)連續(xù) ,以便讓來(lái)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(jì)得使最大數(shù)量的焊縫能在制造階段分別測(cè)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(jì) 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(duì)于空氣 ),在焊縫長(zhǎng)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(gè)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(jì) 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(jì) 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?duì)焊接時(shí)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(shí)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(jì) 東北大學(xué)首期《真空技術(shù)》培訓(xùn)班系列教程之六 要滿(mǎn)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(shí)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(guò)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(dòng)。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(jì) 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(dòng) ,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(jì) 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(jì) 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(jiàn)圖 8 138 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jiàn)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(guó)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(jì) 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(jì) 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(chǎng)合：超高真空系統(tǒng)需要進(jìn)行高溫烘烤的時(shí)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(lèi)型 a. 絲形圈 :如圖 11。 141 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(gè)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(lèi)一般只用一次， c和 d類(lèi)密封形式可重復(fù)使用幾次。 142 真空系統(tǒng)設(shè)計(jì) 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(jì) 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(shí) ,通過(guò)它所滲漏的氣體量與許多因素有關(guān)。例如橡膠的種類(lèi)、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(jì) 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(gè) 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(jì) 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(jì) 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(lái)實(shí)現(xiàn)密封。 147 真空系統(tǒng)