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費勉100問第八期 | 真空中的配件

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20.銅墊圈的分類和使用環境?

銅墊圈可以分為標準銅墊圈和非刀口銅墊圈。
標準銅墊圈用量最大,對于同一尺寸同一材質的標準銅墊圈,原則上可以混用。而標準銅墊圈又可以擴展為退火圈,鍍金圈,加厚圈:
退火銅墊圈,相比標準銅墊圈材質更軟,一般用于視窗、電極或者饋通等安裝;此外,退火圈材質更軟,形變量可以更大,可用于需要調整角度的地方。
鍍金銅墊圈,適合腐蝕性場合,如近常壓或者S、Se生長腔體等就推薦用鍍金圈,經驗表明銅墊圈很容易被腐蝕污染,鍍金圈就好很多。
加厚銅墊圈,多為用于矯正法蘭角度的墊圈,為了具有更多的形變量,一般都經過熱處理。
除標準銅墊圈以外潛力最大的是非刀口銅墊圈,主要優點是可以重復利用,但是比標準銅墊圈略貴,可以用于受傷法蘭或者特殊情況下使用:
需要多次拆裝的法蘭,最好配合扭力扳手使用
敏感法蘭安裝,如視窗,feedthrough等。經過調研和實際測試得到,非刀口銅墊圈密封需要的螺絲扭力比普通銅墊圈小1/3到1/2,可以代替退火墊圈使用。
這種銅墊圈很容易卡在法蘭上,適合一些難裝和沉重部件的安裝。


21.斜面密封銅墊圈跟普通刀口銅墊圈有什么區別?

詳見下圖,普通刀口銅墊圈依賴法蘭刀口擠壓進行密封,使用之后會有壓痕,而斜面密封銅墊圈內徑比傳統墊圈大,擴大了連接端口的可用尺寸,并且通過墊圈內壁和法蘭刀口外斜面緊密接觸實現真空密封,其無需法蘭刀口切入,適合受傷法蘭的使用。


▲斜面密封銅墊圈(左)和普通刀口銅墊圈(右)


22.以后如果都用新款斜面密封的密封圈,老的刀口密封圈是否會完全淘汰?


兩者并不是簡單的替代關系。
大方向上來講,新的斜面密封墊圈制造成本較高,而且重復使用的時候需要注意力矩等參數,使用的硬件成本和人工成本都要高于傳統的銅墊圈。
另外,很重要的一點在于,斜面密封的銅墊圈對于刀口(Knife Edge)的尺寸和形狀都有較高要求,而事實上,對于金屬密封法蘭(CF),國際上還沒有一個達成一致的標準,歐洲、美國、日本、中國都有各自的地方標準,這些地方標準在一些細節的尺寸和公差控制上都有差別(例如,刀口角度等),這就限制了斜面密封圈的使用。因為目前的斜面密封圈的加工角度只能適應某個特定角度,如果參數發生變化可能會造成密封失敗。
所以請注意,斜面密封圈的主要使用環境在:刀口發生損壞不能修復的場景;需要拆解但是更換密封圈很困難的場景。
大部分常規使用,從安裝難易度和成本出發,常規銅墊圈還是有很大的使用空間。



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