Montaj Flanşında Çift O-Halka Sızdırmazlık Sisteminin Kullanımı, Yüksek-Vakum Uygulamalarına (0,01 mbar) yönelik PFA Isıtıcılarındaki Sızıntıyı Ortadan Kaldırır mı?
Mesaj bırakın
Elastomerin nüfuz etmesi ve kontaktaki mikro-sızıntı nedeniyle, PFA ısıtıcı montaj flanşındaki tek bir O-halka contası bazen 0,01 mbar (10⁻¹ bar) kadar düşük basınç gerektiren yüksek-vakum uygulamaları için yetersiz kalır. Sızıntı oranları, ara vakum bağlantı noktasına ("pompalanan" çift conta) sahip çift O-halkalı sızdırmazlık sistemi ile 10⁻³–10⁻² mbar·L/s'den (tek conta) 10⁻◦–10⁻² mbar·L/s'ye (çoğu yüksek-vakum uygulaması için kabul edilebilir) düşürülebilir. Bir vakum pompası, ilk O-halkasından sızan gazı ikinci O-halkasına ulaşmadan önce uzaklaştırarak korunan bir hacim oluşturur. En yüksek vakum seviyeleri (10⁻² mbar ve altı) için metal-kapalı bir flanş (ConFlat tipi) gereklidir. İki O-halka sistemi, tamamen ortadan kaldırmak yerine önemli bir azalmadır. Orta ila yüksek vakum (10⁻³ ila 10⁻◦ mbar) için oldukça iyi çalışır. PFA ısıtıcılarının ekstra karmaşıklığı yalnızca sızıntı oranlarının 10⁻² mbar·L/s'den az olması durumunda garanti edilir.
Sızıntı Yolları ve Çift Conta Mekanizması
Tek bir O-halka contasında (Viton veya FFKM) sızıntıya üç yol yol açar: (1) elastomerden gaz nüfuzu (conta uzunluğunun cm'si başına 10⁻³–10⁻³ mbar·L/s); (2) O-halka-flanş arayüzündeki mikro-kanallar (100 mm flanş için 10⁻◦–10⁻³ mbar·L/s); ve (3) PFA-metal arayüzünün kendisi (flanştan geçen ısıtıcı kılıf). Genellikle tek bir conta, yüksek vakum için çok yüksek olan 10⁻³–10⁻² mbar·L/s'lik bir sızıntı oranına ulaşabilir.
İkiz O-halka sistemine ikinci bir O-halkası ve bir vakum portu eklenir. Küçük bir yardımcı vakum pompası O-halkaları arasındaki alanı boşaltır. İlk O-halkasından sızan gaz hemen dışarı pompalanır ve asla ikinciye ulaşmaz. (İlk contanın sızıntı oranı) × (ikinci contanın sızıntı oranı) / (pompalama hızı) çarpımı etkin sızıntı oranıdır. Pratikte 10⁻² ile 10⁻² mbar·L/s arasındaki sızıntı oranları mümkündür.
50 mm PFA Isıtıcı Flanşları için Sızıntı Oranlarının Karşılaştırılması
Malzemeler, Conta Konfigürasyonu, Ulaşılabilir Sızıntı Oranı (mbar·L/s), Uygun Vakum Seviyesi ve Maliyet Artışı (%)
Sıkıştırma tek O-halkası FKM 10⁻³–10⁻¹ 1–10 mbar (kaba vakum) %0
Tek O-halkası (FFKM, Kalrez) FFKM 10⁻◦–10⁻¹ 0,1–1 mbar %+10
FKM + gres 10⁻◦–10⁻◦ 0,01–0,1 mbar %+ 15 tekli O-halkası, oluk sızdırmazlık maddesiyle (vakum gresi)
-Pompalanmayan çift O-halkalı FKM + FKM 10⁻²–10⁻◦ 0,1–1 mbar %+ 20
Çift O-halkası (pompalanmış, kaba pompa) FKM + FKM 10⁻◦–10⁻¹ mbar %+35
Çift O-halkası (pompalanmış, turbo pompa) FFKM + FFKM 10⁻²–10⁻◦ mbar %+50
Metal conta (bakır conta, ConFlat)Alüminyum veya bakır<10⁻¹ +100% Extremely high vacuum
PFA metal flanşa kaynaklanmıştır<10⁻¹ (through PFA) Welded PFA-to-metal transition (hermetic)PFA permeation limit of +200%
PFA Isıtıcının Pratik Olarak Kurulumu
PFA ısıtıcı flanşına yüksek-vakum görevi için çift O-halkalı conta takmak için:
Flanş tasarımı: PFA flanşının tank tarafında, birbirinden 15–25 mm uzaklıkta iki eşmerkezli O-halkası oluğu olması gerekir. O-halkaları arasındaki boşlukta bir vakum pompasına (döner kanatlı, 10⁻² mbar) bağlanan bir bağlantı noktası (1/4 inç veya 6 mm) vardır.
O-halka malzemesi: Düşman ortamlarla kimyasal uyumluluk için FFKM (Kalrez, Chemraz) kullanın. Agresif olmayan buharlar için-FKM (Viton) uygundur.
Tork: O-halkalarını kesit çaplarının %20–25'i kadar sıkıştırmak için-flanş cıvatalarını yıldız şeklinde eşit şekilde sıkın.
Pompalama: Çalışma boyunca -mühürler arası hacmin sürekli olarak pompalanması gerekir. Özel bir küçük vakum pompasına (10 L/dak) sahip olmak yeterlidir.
Isıtıcı kılıfı: Bir başka olası sızıntı yolu da soğuk uçtaki PFA-metal göbeğe-çıkış noktasıdır. Kaynaklanmış metalden veya silikon üst kalıptan yapılmış bir körük contası kullanın (bkz. Makale #87).
Sahadaki Örnek
Yarı iletken bir araştırma odasını yüksek vakumda (10⁻¹ mbar) 80 derecede tutmak için bir PFA ısıtıcısına ihtiyaç vardı. Isıtıcı flanşı çevresindeki sızıntı, tek bir O-halka conta kullanıldığında basınç artışlarına (10⁻³ mbar) neden oldu. Önceki düzenlemenin yerine, pompalanan bir çift O-halka contası (küçük bir diyafram pompasına bağlanan bir ara bağlantı noktasına sahip iki FKM O-halkası) takıldı. Altı ay boyunca oda basıncı 2×10⁻◦ mbar'da sabit kaldı. Isıtıcıyla birkaç biriktirme işlemi gerçekleştirildi. Pompa ve flanş yükseltmesi 500 $'lık ekstra maliyete neden oldu.
PFA'nın Yüksek Vakumdaki Kısıtlamaları
Kusursuz bir sızdırmazlıkla bile, PFA kılıfının kendisi gaz-geçirgendir ve emilen suyu ve kalan solventleri serbest bırakarak gazı dışarı atar. PFA'dan gaz çıkışı, arka plan basıncını 10⁻² mbar'ın (genellikle 10⁻◦–10⁻² mbar) altındaki basınçlarda sınırlayacaktır. Sızdırmazlık ne olursa olsun, PFA ultra-yüksek vakumda (UHV,<10⁻¹ mbar). PFA with a double O-ring seal is suitable for medium to high vacuum (10⁻³ to 10⁻◦ mbar).
Sonuç olarak, çift O-halkası kullanmak ve pompalamak sızıntıyı 10⁻²–10⁻² mbar·L/s'ye azaltır.
PFA ısıtıcı montaj flanşındaki çift O-halkalı sızdırmazlık sistemi, contalar arası hacmin bir pompa tarafından boşaltıldığı, sızıntı oranlarını yüksek vakum uygulamaları için 10⁻³–10⁻² mbar·L/s'den (tek conta) 10⁻◦–10⁻² mbar·L/s'ye, 0,01 mbar'a kadar düşürür- (10⁻¹ bar). Orta ve yüksek{10}}vakum prosedürlerinin çoğu için bu yeterlidir. Sızıntı iki ila dört kat azaltılsa da teknoloji tarafından tamamen ortadan kaldırılamaz. 10⁻◦ mbar'ın altındaki basınçlar için metal sızdırmazlık veya hermetik PFA--metal-geçişleri dikkate alınmalıdır. Vakumlu fırınlar, kaplama odaları ve gaz giderme sistemleri için çift conta uygulanabilir bir alternatiftir. Sorunlu bir flanşı güvenilir bir bariyere dönüştürür. Neredeyse kusursuz ama tam değil. Yüksek vakum gereksinimlerinin çoğu için{20}yeterlidir.
