真空技术第三讲幻灯片.ppt

真空技术简介,2011年11月20日普乐新能源（蚌埠）有限公司,真空管路、真空规管接头,真空管路配件装配尺寸,真空管路配件装配尺寸示意图,动密封,动密封的型式各类真空装置，经常需要将外部的各类运动传递到真空容器中。传递的运动形式通常有以下几种：1、传动轴的转动；2、传动轴的往复直线运动；3、传动轴的摆动。最常见的动密封型式是传递平动和转动的O形圈和填料密封（如下图）,动密封的各种型式,威尔逊密封型式,传递转动应用最广的密封型式是威尔逊密封，其可用于直径1.5mm70mm的传动轴。但轴径超过20mm时，结构设计要确保压力差不致将轴压入真空容器中。威尔逊密封常采用双道垫圈密封，垫圈之间抽空或注入真空润滑油脂，以改善真空密封性能。,威尔逊密封型式图例,磁流体密封原理,一、磁流体1995年由美国帕佩尔（Papell）发明的磁性流体，是把磁铁矿等强磁性的微细粉末（约100g）在水、油类、酯类、醚类等液体中进行稳定分散的一种胶态液体。这种液体具有在通常离心力和磁场作用下，既不沉降和凝聚又能使其本身承受磁性，可以被磁铁所吸引的特性。1、磁流体的组成磁流体由3种主要成分组成：固体铁磁体微粒（Fe3O4）；包覆着微粒并阻止其相互凝聚的表面活性剂（稳定剂）；载液（溶媒）。,磁流体的特性,2、磁流体的特性磁流体是一种叫胶体溶液。作为密封用的磁流体，其性能要求是：稳定性好，不凝聚、不沉淀、不分解；饱和磁化强度高；起始磁导率大；粘度和饱和蒸气低，其他如凝固点、沸点、导热率、比热和表面张力等也有一定的要求。影响磁流体稳定的主要因素有：微粒力度大小、表面活性剂和载液以及它们的合理配比。稳定性是磁流体各种特性存在的前提。,磁流体密封的工作原理,圆环形永久磁铁，极靴和转轴所构成的磁性回路，在磁铁产生的磁场作用下，把放置在轴与极靴顶端缝隙间的磁流体加以集中，使其形成一个所谓的“O”形环，将缝隙通道堵死而达到密封的目的。这种密封方式可用于转轴是磁性体和转轴是非磁性体两种场合。前者磁束集中于间隙处并贯穿转轴而构成磁路，而后者磁束比不通过转轴，只是通过密封间隙中的磁流体而构成磁路。,磁流体密封原理及密封方式,极限条件,磁流体密封在工作时会受到下列条件的限制：1、蒸发。磁流体由磁性微粒、表面活性剂和载液3部分组成，载液的蒸发是决定密封极限旋转频率和使用寿命的主要因素。因为密封是靠有限的磁流体工作的。为此，应选用蒸汽压低的载液，使蒸发损失为最小值。2、温升。温度升高会导致磁铁退磁和磁流体的蒸发。因为温度升高，粘度降低，功率消耗也就降低，这是有利的一面。但是温度的、升高，磁饱和强度下降，也可能使密封的耐压能力有些下降，因此，磁流体温度一般不应高于105，否则应采用冷却措施。3、极限真空度。磁流体密封极限真空度取决于载液的挥发度，用二脂润滑剂作成的载液可满足1.33310-7Pa超高真空技术的要求。4、周速。一般磁流体密封适用于高周速30m/s以上的运转，无极限标志。但考虑到温度和散热，周速应限制在6080m/s，此时还要考虑极限耐压能力。,磁流体承压方式,磁流两侧承受的压力差p与磁流体两侧面的场强有关，也就是与磁流体在轴向上的厚度有关，而轴向厚度取决于磁流体注入量。磁流体耐压与注入量之间的实验曲线，如下图所示。,磁流体的承压关系（续）,接上图可以看出，开始时增大磁流体注入量，耐压线性增加；但注入量达到一定值以后，耐压不再增加，而是稳定在某一恒定的状态。图中注入量6倍以后，单极靴的耐压值平衡在0.02MPa。,常用磁流体的物理性质,磁流体的物理性质（续）,五.真空原件,真空阀门真空阀门是真空系统中用以调节气流量、切断或接通管路的元件。真空阀门的种类繁多，根据工作特性、传动原理、联接方式和用途等分类，见下图。,真空阀门的一般结构原理,节流阀、放气阀,隔离阀,电磁阀的结构组成与工作原理,组成:螺塞1、弹簧2、壳体3、衬套4、左5、阀杆组合6、右阀座7、顶杆8、电磁铁9、衔铁10.,1.螺塞,2.弹簧,3.壳体,4.衬套,5.右阀座,6.阀杆组合,7.左阀座,8.顶杆,9.电磁铁,10.衔铁,不工作时,在弹簧力和气体压力作用下,阀杆左侧端面和左阀座紧密接合,将进气口与出气口、排气口隔开,气路被隔断。工作时,衔铁被电磁铁吸引,通过顶杆推动阀杆组合向右移动,阀杆组合与左阀座分离,进气口与输出口连通,同时阀杆组合右锥面与右阀座紧密结合,关闭排气口,保证输入高压气体由进气口流向电磁阀输出口供工作使用。电磁阀断电后,阀杆组合在弹簧力的作用下向左移动,阀杆组合与左阀座接合,进气口与输出口间气路被隔断,同时阀杆组合与右阀座分离,输出口与排气口相通,放空输出端多余气体,电磁阀停止工作,组合阀,真空阀门的型号编制、型式及基本参数,真空阀门型号由基本型号和辅助型号两部分组成，中间用短横线隔开，型号构成如下：,阀门使用真空范围,阀门结构型式,阀门驱动方式及通道方式,阀门型号意义示例,GDQ-J320高真空气动挡板阀，直角式，公称通径为320mmDDC-JQ50低真空磁动挡板阀，直角式、带充气，公称通径为50mmGI-50高真空手动蝶型阀，公称通径为50mmDW-2A低真空微调阀，公称通径2mm,第一次改型设计CD-J25超高真空手动挡板阀，直角式，公称通径为25mmCCQ-100超高真空气动插板阀，公称通径100mmCDY-320超高真空液动挡板阀，公称通径320mm,挡油帽、挡板和冷阱,挡油帽,各种型式挡油帽的挡油效果图,挡板,挡板的设计原则1、至少要有一次光学屏蔽，即至少要挡住一次束流。2、尽可能有大的流导值。3、容易加工。挡板个部分温差小，制冷剂耗量少。4、超真空用得挡板应能承受高温烘烤。,冷阱,阱广泛用于超高真空（或高真空）系统。阱的作用类似于挡板，它装在泵入口和真空室之间，不仅可有效地捕集来自蒸汽流泵的反流蒸汽及部分裂解物，而且可抽除来自真空室的蒸汽。冷阱是在玻璃或金属真空系统中广泛应用的一种装置。它是利用低温壁来捕集气体的。冷阱的效果除了取决于冷阱结构之外，冷计的温度对冷阱的性能影响很大，温度越低效果越好。,观察窗,观察窗结构类型,观察窗结构类型（续）,观察窗结构类型（续）,观察窗结构类型（续）,电极引入,将电流输入到真空系统或真空管壳中，应采用真空电极引入线。这些导线与导线之间、导线与真空室之间应满足电绝缘、真空密封和承受一定的电流负荷。电极引入的几种型式1、玻璃-金属封接电极2、陶瓷-金属封接电极3、真空用低压电极4、真空用高压电极,真空用低压电极,低压大电流电极,低压大电流电极（续）,金属波纹管,在真空试验中，被抽空的系统虽然一般认为是不危险的，其实仍然隐含有两种危险，一种是被压碎（内爆），一种是人们进入即使已经与大气相通的容器中可能发生的危险，因为大多数真空试验使用了包含像氦、氮和氢气这些不能维持生命的气体，导致容器内不含有足够可吸入的空气而引起窒息1。“内爆”指的是被检对象由于自身刚度不足以支撑大气压而发生变形、扭曲、爆裂等情况，从而导致被检工件不能正常密封，检漏工作无法进行或工件报废、仪器损毁甚至威胁到检漏人员的人身安全，故对这类被检对象在检漏时应采取相应的预防措施。金属波纹管作为补偿元件在低温真空系统中应用极为广泛，安装使用前需对其进行真空检漏，因其刚性不足，检漏时必须采取相应的预防措施（尤其是对于单层、元件厚度1.0mm的金属波纹管）。,金属波纹管,金属波纹管,金属波纹管结构大致划分为以下几种类型：无法兰结构，内接法兰结构，外接法兰结构。因波纹管壁厚与接口法兰厚度相差很大，焊接时受热不均，使波纹管易被烧穿，接头成形困难，故通常在波纹管口加装