真空非永久密封-彈性密封墊圈與非彈性密封墊圈
非永久密封要求簡單操作就能達到封止真空的目的。法蘭密封是代表性的非永久密封方式,本節先介紹幾種密封墊圈。
1、彈性密封墊圈
彈性體是指像橡膠一樣,有外壓會變形,解除外壓后就復原的物體。以彈性材料作為密封墊圈時,利用其復原力,在法蘭的密封面產生面壓而封止真空。密封墊圈通常使用合成O形橡膠圈。密封墊圈被擠壓時有一定的變形,變形程度根據法蘭構造而定(圖1)。
圖1 彈性密封墊圈的結構
也有全金屬彈性密封墊圈,主要有鋁制C形圓環(中間有彈簧)和不銹鋼制的中空圓環等。
2、非彈性密封墊圈
使用刀口法蘭(CF法蘭)和軟金屬(無氧銅或銀)墊圈密封是全金屬可烘烤的超高真空密封方式,這種密封方式和使用的法蘭成為國際上超高真空密封的標準。
超高真空法蘭將于本站后面章節做詳細介紹,其密封最為常用的是CF系列無氧銅密封墊圈。無氧銅密封墊圈材質中銅的質量分數大于99.97%,硬度為60~80HV。
圖2 CF法蘭和無氧銅墊圈的密封
使用CF系列無氧銅墊圈密封超高真空法蘭時,墊圈受3個方向的力,它們分別是兩邊法蘭刀口的切入和外周的擠壓(圖2(b))。無氧銅沒有彈性,因此,合格的無氧銅墊圈在使用后通常不會自行脫落,出現粘在法蘭上的現象,這正是外周擠壓的結果。用過一次的無氧銅墊圈上會有刀口法蘭壓痕,不鼓勵重復使用,因為如果出現漏氣則會浪費很多時間。
除了CF系列無氧銅墊圈之外,還有一種IPD系列無氧銅墊圈用于密封CF法蘭。IPD墊圈的內徑稍大于CF法蘭的刀口直徑,因此不被CF法蘭的刀口切入。IPD墊圈內壁和CF法蘭的刀口外斜面緊密接觸,來實現真空密封(圖2(c)),特別適合刀口有傷的CF法蘭密封。CF和IPD墊圈的尺寸參照表1。更多的尺寸可以參考真空技術標準-GB/T 6070-2007 真空技術 法蘭尺寸。
表1 無氧銅密封墊圈的代表尺寸