真空密封性能与分类
保证真空系统真空度的方法
保证真空系统真空度的方法真空度是真空系统中气体分子数量的指标，它直接影响着真空系统的性能和稳定性。
保证真空系统的高真空度对于很多实验和工业应用都是至关重要的。
本文将介绍一些常用的方法和技术，以保证真空系统的高真空度。
一、减少气体进入真空系统的途径1.密封性能：真空系统的密封性能对于保持高真空度至关重要。
选择高质量的密封件、使用合适的密封材料，并确保密封面的平整度和光洁度可以有效减少气体泄漏。
2.真空系统设计：合理的系统设计可以减少气体进入真空系统的途径。
例如，减少气体通道的数量和长度，采用合适的管道直径，以及增加隔离阀等。
3.排气系统：有效的排气系统可以及时将进入真空系统的杂质气体排出。
合理选择排气速度和排气时间，使用高效的排气设备，如分子泵、吸附泵等。
二、去除真空系统内的气体1.抽气：通过抽气设备将真空系统内的气体抽出，从而降低系统内气体分子的数量。
常用的抽气设备包括机械泵、分子泵、栅栏放电等。
选择合适的抽气速度和抽气时间，并根据系统需求进行合理的抽气组合。
2.吸附：吸附是一种常用的去除气体的方法。
可以使用吸附剂如活性炭、分子筛等，通过吸附气体分子来降低系统内的气体压力和浓度。
3.蒸发：对于易挥发气体，可以通过加热或者使用真空蒸发设备将其蒸发掉。
常见的应用包括蒸发器、蒸发罩等。
三、控制真空系统内的条件1.温度控制：通过控制真空系统内的温度来影响气体的行为。
例如，加热可以加速气体的蒸发和扩散，从而提高真空度。
2.压力控制：在真空系统中控制气体压力可以有效调节真空度。
可以使用压力控制器、阀门等设备来实现压力的精确控制。
3.材料选择：选择适合的材料可以减少气体的吸附和释放，从而提高真空系统的真空度。
例如，使用不易吸附气体的材料，如不锈钢、铝等。
保证真空系统真空度的方法包括减少气体进入真空系统的途径、去除真空系统内的气体以及控制真空系统内的条件。
通过合理设计和选择适宜的设备和材料，可以有效提高真空系统的真空度，满足实验和工业应用的要求。
真空密封技术
真空密封技术真空密封技术是一种利用真空环境来实现物体密封的技术。
在真空状态下，通过有效地排除气体和水分子，可以有效地保护物体免受外界环境的污染和腐蚀，保持物体的原始状态和性能。
真空密封技术在许多领域都有广泛的应用，特别是在航天、电子、医疗、食品等行业。
真空密封技术在航天领域发挥着重要作用。
航天器在进入太空之前需要经过严格的检测和测试，其中包括真空密封测试。
在航天器中，各种仪器设备和零部件需要在极端的温度和压力条件下工作，因此需要保证它们在真空状态下的稳定性和可靠性。
通过真空密封技术，可以有效地防止外界空气和水分子对航天器的影响，保证航天器的正常运行。
在电子行业，真空密封技术也被广泛应用。
在电子元器件的生产过程中，往往需要将电子元器件放置在真空环境中，以确保它们的性能和寿命。
例如，半导体元件制造过程中需要使用真空密封技术，以排除气体和杂质对半导体的影响，确保其电气性能达到预期。
此外，真空密封技术还可以应用于电子设备的封装和封装，以提高设备的密封性和稳定性。
在医疗行业，真空密封技术也被广泛应用于医疗器械和医药包装。
医疗器械往往需要在洁净、无菌的环境下使用，以确保患者的安全和健康。
真空密封技术可以有效地排除外界空气和水分子，减少细菌和其他有害物质的侵入，保证医疗器械的洁净度和无菌性。
此外，真空密封技术还可以应用于医药包装，防止药品受到湿气、光线和氧气的影响，保持药品的稳定性和有效性。
在食品行业，真空密封技术被广泛应用于食品包装和保鲜。
食品在长时间储存和运输过程中容易受到氧化和腐败的影响，从而降低食品的品质和口感。
通过真空密封技术，可以有效地排除包装中的空气和水分子，减缓食品的氧化反应，延长食品的保鲜期。
此外，真空密封技术还可以防止食品被细菌和其他有害物质污染，保持食品的卫生安全。
真空密封技术在航天、电子、医疗和食品等行业都有广泛的应用。
通过排除气体和水分子，真空密封技术可以保护物体免受外界环境的污染和腐蚀，从而保持物体的原始状态和性能。
第十讲：真空密封
[简介]:真空系统是由真空泵、阀门、扑集器、导管等各种元件通过不同的连接形式组成的，就是真空室也是由多个部件，多种不同材料的组件组建而成的。
这些各式各样的零件要用不同的密封方法连接在一起，这些密封方法既要保证零件的可靠连接又要防止通过接头发生漏气，保证真空系统的密封质量，把真空系统的漏气率控制在一定范围内，所以真空密封是真空系统设计、装配过程中的重要问题。
1 概述真空系统是由真空泵、阀门、扑集器、导管等各种元件通过不同的连接形式组成的，就是真空室也是由多个部件，多种不同材料的组件组建而成的。
这些各式各样的零件要用不同的密封方法连接在一起，这些密封方法既要保证零件的可靠连接又要防止通过接头发生漏气，保证真空系统的密封质量，把真空系统的漏气率控制在一定范围内，所以真空密封是真空系统设计、装配过程中的重要问题。
有些真空密封除了要求不漏气之外，还要求能够允许电流传输、运动的传输、材料的递送或者让辐射传输。
为了适应各种不同要求，采用了很多种不同结构形式的密封方法，用于真空密封的材料也很多。
根据连接件的相互关系，密封方法、用途和材料的不同，可以对真空技术中所使用的密封方法进行分类。
总起来说，根据被连接件的相互关系，可以将真空密封分为两大类：静密封连接和动密封连接。
它们的细分如图l所示。
这些密封连接方法分别适用于不同的工作条件。
2 永久密封连接永久密封连接用于不需经常拆卸的密封连接处，用这种方法可以保证最好的密封和机械强度。
2.1 玻璃与玻璃的封接玻璃与玻璃之间的封接通常是在煤气或天燃气和氧气的混合火焰中进行烧结熔化而进行的。
为了保证封接可靠，必须使封接玻璃之间的热膨胀系数极为相近，否则会因封接时产生的内应力引起玻璃的破裂。
经验证明：如果线膨胀系数之差不大于7×10-7／℃，则熔接处所产生的内应力不致引起炸裂。
如果膨胀系数太大，则应采取膨胀系数介于二者之间的中间玻璃进行过渡封接。
经过封接的地方最好采用退火工艺来消除内应力，否则封接处也易引起破裂。
常见的几种超高真空密封技术
常见的几种超高真空密封技术真空应用，真空系统解决方案一、真空橡胶密封19世纪中期，出现了第一个O形圈。
到今天，仅仅过了一百多年的时间，但是，O形圈结构简单、装卸方便、密封可靠、动摩擦阻力小、无需周期调整，所以得到了全面发展，广泛应用于各种真空系统的密封上。
应用于真空系统比较多的有两类橡胶：由天然乳胶制成的硫化橡胶、合成橡胶（包括丁基、氯基、丁晴橡胶），以及硅酮橡胶、氟橡胶等。
解决真空橡胶密封，除了要有正确的密封结构设计之外，合理选择密封材料也是关键。
影响真空密封的几个主要因素有：橡胶的耐热性、耐压缩变形性、漏气率、气透性、出气率，以及升华（失重）等。
•耐热性。
在真空系统中，常常要对系统或元件进行去气，一般通过烘烤来完成，这样对橡胶密封件要求有一定的耐热性，以保证烘烤去气的顺利进行。
一般烘烤温度在120℃以下和10-5Pa的真空度下，可以采用丁基或丁晴橡胶；如果要求更高的烘烤温度，并且在超高真空环境中工作，则需采用氟橡胶。
•耐压缩变形性。
在真空系统中，大量的真空密封件，都处于压缩状态下工作。
为了使密封件具备密封的可靠性，同时保持一定的密封寿命，真空密封橡胶应具有较小的压缩变形值（最好小于35%），同时要求具有比较缓慢的压缩应力松弛程度（即压缩应力松弛系数较大），这样才能保证真空密封件具有较高的工作寿命。
•漏气率。
根据经验和计算，在真空系统中，当真空泵的抽气速率为8000L/s时，要维持5×10-7Pa的真空度，橡胶的漏气率不得大于5.25×10-3Pa·cm3/s。
下表1是各种橡胶的漏气率。
表1 各种橡胶的漏气率•气透性。
不同橡胶在不同温度下，对空气的气透性不同，这是由它们的内部结构决定的。
丁晴橡胶由于有甲基基团，所以气透性低；又由于丁晴橡胶有晴基的极性基团，所以它对非极性气体渗透性低。
因此，丁晴橡胶的丙烯晴含量越高，其气透性越低。
值得一提的是，温度对橡胶的气透性影响很大，温度越高，气透性越大。
真空物理学中的真空技术和设备研究
真空物理学中的真空技术和设备研究真空技术是真空物理学中的核心领域之一，它涉及到实现高度真空的过程和相应的设备研究。
真空技术在众多学科领域中具有广泛的应用，如材料科学、化学、电子工程等。
本文将探讨真空物理学中的真空技术和设备的研究。
一、真空技术的定义和分类真空技术是指将容器内气体压强降低到一定范围内的技术。
根据压强的不同，真空技术可分为几个范围：高真空（10^-6 ~ 10^-7 Pa）、超高真空（10^-7 ~ 10^-12 Pa）和极高真空（低于10^-12 Pa）。
在真空技术中，最高真空度是评价设备和技术性能的重要指标。
真空技术主要包括抽气、密封和检漏三个方面。
其中，抽气是将容器内的气体抽出以降低压强的过程；密封是指将真空容器与外界环境隔绝，防止气体再次进入容器；检漏是为了确认真空容器的密封性能，以保证容器内真空度的稳定性。
二、真空技术的应用领域1. 材料科学真空技术在材料科学中有重要应用，例如薄膜沉积和材料表面处理。
薄膜沉积是通过真空蒸发、溅射等方法将材料凝结在基底表面，用于制备光学薄膜、金属膜等。
表面处理是通过真空条件下的物理或化学方法对材料表面进行清洁、活化或改性，以改善其性能。
2. 电子工程真空技术在电子工程中应用广泛，例如真空电子器件的制备与研究。
真空电子器件是指在真空条件下工作的电子元件，如电子管、冷阴极场发射器。
真空电子器件的制备需要在高真空条件下进行，以减少气体对器件性能的影响。
3. 天文学在天文学中，真空技术被用于制造和维护望远镜。
望远镜必须在真空环境中工作，以避免大气层对光的散射和吸收。
同时，望远镜需要保持高真空度以降低背景噪声，并确保观测的准确性和精度。
三、真空技术的设备研究1. 真空泵真空泵是实现真空状态的核心设备之一。
根据工作原理和结构不同，真空泵可分为机械泵、扩散泵、分子泵等类型。
机械泵通过旋转叶片产生气体的连续抽出，扩散泵则通过气体的扩散来降低压强，而分子泵则利用分子的高速击中来实现抽气。
真空之定义与分类
一、真空之定義與分類(一) 真空之定義英文Vacuum，表示Empty或Nothing，空無一物,是佛家的境界，但在真空技術裡，真空係針對大氣而言，表示一特定空間內部之部份氣體被排出，其壓力小於一大氣壓,通常稱此空間為真空或真空狀態。
在真空技術中，一密閉容器雖保持真空，但並非真正的空，也就是說真空並不表是容器內部全無氣體分子；事實上以目前之技術所及的超高真空狀態，其中仍有為數可觀之氣體分子存在。
(二) 真空之分類真空技術中，將真空依壓力大小分為四個區域,如下1.粗略真空 (Rough Vacuum ) 760 ~ 1 torr -----\黏滯流2.中度真空 (Medium Vacuum ) 1 ~ 10-3 torr -----\過度流3.高真空 ( High Vacuum ) 10-3 ~ 10-7 torr -----\ 分子流4.超高真空 ( Ultra-high Vacuum ) 10-7 ~torr以下 -----\ 分子流單位換算1標準大氣壓力 = 1 atm= 760 mmHg = 760 torr= 14.7 psi= 1.03327 kg / cm2=1.103 X 105 Pa=1013mbar (氣象學專用)二、分子自由徑 (Mean Free Path，λ)在真空系統中，氣體分子以高速作直線運動的過程中和器壁及其它分子碰撞可以用下列兩個量描述:(1)碰撞率 (Collision rate, Zv) : 單位時間內氣體分子彼此碰撞之平均次數。
(2)平均自由徑 (Mean Free Path, λ) : 氣體分子與氣體分子相繼二次碰撞中所運動的平均距離。
、、、、(、、P單位torr、分子直徑、n為密度)(3)(constant)這表是壓力大時分子平均自由徑小，反之平均自由徑大。
如果再加上容器的尺寸可構成真空中的氣流態的形成因素，a.(容器的尺寸) : 則分子間的碰撞機率比分子與器壁碰撞的大(viscous flow)。
真空密封胶圈规格
真空密封胶圈规格
真空密封胶圈是用于在真空环境下提供密封的橡胶圈。
其规格会因应用和制造商而有所不同，但通常包括以下几个方面的参数：
1. 直径：胶圈的外径尺寸，通常以毫米或英寸为单位。
直径的大小应与密封的接口或管道直径相匹配。
2. 内径：胶圈的内部直径，也是以毫米或英寸为单位。
它表示胶圈可通过的通道直径。
3. 截面形状：胶圈的横截面形状，如圆形、方形、矩形等。
这取决于密封的要求和应用场景。
4. 厚度：胶圈的轴向尺寸，即其宽度或高度，通常以毫米为单位。
厚度会影响密封的紧密度和耐压能力。
5. 材质：真空密封胶圈通常由橡胶制成，常见的材质包括丁腈橡胶（NBR）、氟橡胶（FKM）、硅橡胶（VMQ）等。
不同的材质具有不同的耐温、耐化学性和密封性能。
6. 硬度：胶圈的硬度指标，通常使用绍尔 A 硬度计进行测量。
硬度会影响胶圈的压缩变形和密封效果。
7. 公差：每个规格参数可能有一定的公差范围，以确保胶圈能够与密封接口正确配合。
在选择真空密封胶圈时，应根据具体的应用需求和密封要求，参考制造商提供的规格参数表，确保所选胶圈能够满足真空环境下的密封要求。
如有特殊需求，还可以与制造商进行进一步的沟通和定制。
真空密封标准
真空密封标准一、密封材料标准材料适应性：真空密封材料应能适应各种不同的工作环境，包括高温、低温、强腐蚀、真空等极端环境。
材料稳定性：真空密封材料应具有稳定的物理和化学性质，以确保在长时间使用过程中不会发生明显的性能衰减或老化。
材料相容性：真空密封材料应与所密封的介质具有良好的相容性，以避免介质对密封材料的腐蚀或溶解。
材料机械性能：真空密封材料应具有足够的强度、耐磨性和抗疲劳性，以确保在正常的使用条件下不会发生断裂、磨损或变形。
二、密封件标准尺寸精度：真空密封件应具有精确的尺寸和公差范围，以确保在装配过程中不会出现卡滞或过盈配合问题。
表面粗糙度：真空密封件的表面粗糙度应达到一定的标准，以减小摩擦阻力，提高密封性能。
耐压性能：真空密封件应具有足够的耐压性能，以承受系统内部的压力波动和冲击。
耐温性能：真空密封件应能在系统工作温度范围内保持稳定的性能，不会因温度变化而产生明显的尺寸变化或性能衰减。
三、密封试验标准泄漏试验：在装配完成后，应对真空密封件进行泄漏试验，以确保其满足设计要求的密封性能。
耐压试验：在泄漏试验通过后，应进行耐压试验，以验证真空密封件在高压条件下的稳定性和可靠性。
温度试验：在耐压试验通过后，应进行温度试验，以验证真空密封件在不同温度下的性能表现。
疲劳试验：在温度试验通过后，应进行疲劳试验，以验证真空密封件在循环加载条件下的耐用性和可靠性。
四、密封应用标准使用环境：真空密封件应适用于所使用的具体环境和介质条件，如真空、高温、低温、腐蚀介质等。
安装要求：真空密封件的安装应按照规定的程序和要求进行，避免因安装不当而引起密封性能下降或损坏。
使用寿命：真空密封件的设计和使用寿命应满足系统的使用要求，在规定的使用时间内能保持良好的性能和可靠性。
维护保养：真空密封件在使用过程中应定期进行维护保养，包括清洗、润滑、更换等措施，以确保其长期稳定的性能表现。
五、密封安全标准安全防护：真空密封件应配备安全防护措施，以防止在使用过程中发生意外伤害或事故。
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真空密封性能与分类
真空联机密封性能取决于联接处的泄露和真空材料的放气。
对任何真空系统总希望漏、放气量与密封形式、密封材料、加工精度及装配质量等诸多因素有关，故在联接处总会存在一定的漏、放气量，因此可根据真空系统工作的性质，真空室工作工作应力的高低及其出口处抽气速度的大小提出要求。
真空系统中的压力在高于10-5 Pa真空范围内广泛使用合成橡胶、环氧树脂和塑料。
当真空度提到压力10-7 Pa的真空范围时，这些密封材料就不能用了，需要应用超高真空的密封材料如金或铜作垫圈，而真空壳体不能用软刚需要改用不锈钢。
超真空气体内的气体状态是动态平衡状态。
系统内的压力极限，一方面与泵的有效抽速有关，另一方面与来自真空壳体及其内部的零部件的气流量有关。
因虽有系统的有效抽速由于泵有结构尺寸和费用的原因，总存在实际限制。
所以，减少气流量就成为达到超高真空状态的基本设计目标，成为选择超高真空材料的主要准则。
作为真空系统内部用的材料，要求饱和蒸汽压低，为了减少慢性解吸和体出气，要求能耐450℃高温烘烤，而不降低机械强度和不发生化学和物理损伤。
作为真空系统壳体材料，要求能忽略气体渗透，承受得住大气压的压力，烘烤期间耐空气侵蚀和不发生漏气。
此外，要求选用材料，加工制作容易，价廉易得。
对于真空度低于10-7 Pa的超高真空，虽然天然和合成橡胶是理想的密封圈材料，弹性好，装配成真空密封后法兰螺栓受力很小，而且可以多次重复使用。
但由于超高真空系统要求密封圈材料耐250℃烘烤，实际上可可供选用的几种橡胶材料都不能满足要求。
真空度更高（即压力更低）的超高真空，则必须采用金属密封。
1.真空用橡胶密封圈
接触式真空动密封的结构，最常用的有下面几种类型：
(1)J型真空用橡胶密封。
J型真空用橡胶密封圈工作表面应平整光滑，不允许有气泡杂质、凹凸不平等缺陷。
(2)O型真空用橡胶密封圈。
(3)骨架型真空用橡胶密封圈
(4)真空用O形橡胶密封圈
2.真空用金属密封圈
金属密封圈密封的可拆联接是超高真空系统中常用的联接形式。
它是为满足超高真空要求而必须经200～400℃的高温烘烤除气而采用的密封方式。
常用的金属密封圈的材料有金丝和无氧铜两种，它们有下列一些性能：
金（Au）具有高的化学稳定性，高温时不氧化，塑性好，屈服极限比铜或铝低一倍，在较小的夹紧力下即可产生塑性变形，膨胀系数为αg=14×10-6 cm/cm•℃，比不锈钢的膨胀系数αs=18×10-6 cm/cm•℃稍低。
金制密封圈虽有良好的密封性能，但在夹紧力的作用下会发生显著的变形硬化，强度增加。
为了保证密封圈密封，必须增大加紧力，而过大的加紧力又会在法兰表面上引起压力痕，影响密封性能。
因此，用在要求较高而不经过装拆的联接，拆开后重新装配时需要更换密封圈。
由于金的价格比较贵，它的应用受到较大的限制。
铜（Cu）的热膨胀系数为αs=16.4×10-6 cm/cm•℃。
铜的硬度比较大，铜制密封圈在使用前必须在真空或氢气中进行退火处理，消除内应力。
无氧铜是目前超高真空密封联接中常用的密封圈材料。
其不足之处是高温烘烤中与大气接触部分会氧化，因此，在要求高的情况下，将无氧铜的密封圈的表面镀一层金，使其具有更好的密封性能。
作为联接用的法兰盘材料也必须能承受高温烘烤、抗氧化以及在高温时仍有良好的力学性能。
最常用的材料是不锈钢。
法兰密封表面的粗糙度和尺寸就精度均应满足超高真空密封的要求。
3.采用软件变形的动联接密封
(1) 非金属软件变形的动联接密封
(2) 金属软件变形的动联接密封
4. 真空用的其他密封
(1) 真空用磁流体密封
真空转轴密封具有代表的典型结构是接触式的威尔逊密封。
为了防止轴在高速旋转、下气体的泄露，只能增加密封接触界面上的压力。
但是由此而产生的摩擦发热问题却难以解决。
因此，研制摩擦损失小，使用寿命长的新型密封结构已成为真空装置中应当解决的重大问题之一。
为了解决这一问题，近年来应用磁流体进行真空转轴动密封的技术已经在国内外取得了成功。
真空中应用磁流体密封的优点：
①磁流体密封真空转轴可消除密封件间的接触所产生的摩擦损失，提高轴的转速（可达120000r/min），大大减少泄露。
如果采用低蒸汽压的磁流体可将真空室内的真空度维持在1.3×10-7 Pa以上。
②磁流体的密封结构简单，维护方便，轴与极靴间的间隙较大，因此可不必要求过高的制造精度。
③磁流体在密封空隙中由磁铁所产生的磁场所固定，因此轴的起动和停止较方便。
其缺点是磁流体在高温下难以稳定，工作温度一般在-30～120℃之间。
轴的过高或过低温度下工作时需要采用冷却或升温措施，从而使密封结构复杂化。
(2)联接接隔板密封
利用磁力把动力传递当真空容器中去的密封是在真空容器外、施加一个旋转磁场1，该磁场带动真空容器内鼠笼式转子转动，即可达到隔板密封的目的。
这种密封装置的特点：
①磁联接隔板密封对真空容器内的真空条件没有显著影响，同其他几种动密封相比，其真空可靠性大。
②运动件与真空容器壁不相接触，在传递运动过程中隔板或隔离圈筒除承受压力差外，不承受其他载荷，从而可以保证磁联接隔板密封的可靠性。
③真空容器内的“污染”，仅取决于运动部件本身的结构元件，特别是摩擦部件的放气及隔板的透气性。
磁联接隔板密封结构在设计中应注意的问题：
①外磁铁应尽量接近真空器的内壁；
②隔离平板或隔离圈筒应用非磁性材料制造；
③传递运动的铁芯形状与磁铁的形状相适应，而且容器壁或真空室内的其他零件应保证铁芯运动方向；
④为了减少放气和摩擦建议用包着玻璃的铁芯；
⑤磁场强度和磁铁与铁芯的距离应选择使它们运动时与容器壁或容器内的水银、铟等的冲击不大。
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