真空系统设计（可拆静密封连接）

　　真空系统是指由真空泵、真空计及各种零件通过管道以适当的方式联接，组合成能达到一定真空度要求的装置。真空系统的基本要求是都有哪些？
　　3.3   可拆静密封连接
　　可拆静密封是指连接处由于安装结构要求或工艺要求的需要经常拆装的密封。其特点为:经过多次拆装仍能保持密封性能，可以更换已经老化或损坏的密封件(或材料)。
　　在真空系统需要经常拆卸的地方，应采用可拆静密封连接，这种连接在真空系统中应用较多。
　　3.3.1密封材料与密封结构形式
　　3.3.1.1密封材料的工作温度
　　真空密封连接处正常工作所允许的最低温度至最高温度范围称为工作温度范围。如果超出这个温度范围，连接处的密封性能明显下降，甚至完全失去密封作用。因此连接处的工作温度范围是选取密封材料和设计密封结构的重要参数。常用儿种密封材料的工作温度范围见表3-1。
　　3.3.1.2橡胶密封材料
　　在真空系统中，橡胶作为密封材料应用最为普遍，主要是因为它具有高弹性，较高的耐磨性和适宜的机械强度，并且具有在常温下密封可靠，可反复拆卸安装，易于加工，价格低廉等优点。缺点是不能承受高温和低温的环境，与金属密封材料相比有较大的出气率和净透率，通常只能用于低真空和高真空系统中。
　　用于真空密封的橡胶材料，要求具有光滑表面，无划伤、无裂纹、具有低的出气率、挥发率和透气率，良好的耐热性、耐油性、抗老化能力，耐压缩变形(其值小于35%)和适宜的压力松弛系数(不小于0.65)。常用于真空密封的橡胶材料有下列几种:
　　(1)天然橡胶。天然橡胶透气率很大，耐油性、抗老化性较差，使用温度在10以下，只用于粗真空和低真空密封。
　　(2) 丁基橡胶。 丁基橡胶的透气率很小，可用于10 -sPa 的真空密封。在超高真空环境下材料出现升华现象，其质量损失可达30%，因此不适于10 -°Pa以上的超高真空。
　　(3)丁腊橡胶。丁睛橡胶是耐油性和综合性能都较好的一种橡胶，具有优异的耐油性、耐水性.耐热性和较低的透气性，压缩永久变形小，使用寿命长，价格便宜，在高真空范围内广泛用于烘烤温度在150公以下的各类真空密封结构中。
　　​ 丁腊橡胶是耐油合成橡胶，品种主要有低温聚合丁脂橡胶、易加工的软橡胶及改性丁睛胶。丁腈18- 26- 40的性能依据丙烯脂含量多少而不同，丙烯腈含量越高，耐油性、耐水性越好;含量越低，耐寒性越好，弹性也随之增加。
　　丁睛胶可以加人其他材料改进性能，常见的混用材料有:尼龙、聚乙烯、ABS树脂、DAP 树脂、氯化聚醚、聚四氟乙烯等，其中以掺混三元尼龙效果最好，尼龙用量为10% -25%，使用温度为150 160C。加人尼龙改性的丁腈橡胶具有耐磨、耐寒、耐热、耐臭氧等特点，适宜制作各类密封件。丁睛胶混人30%的聚氯乙烯，不仅保持了丁腈胶的耐热性、耐透气性，而且提高了耐臭氧性、耐磨性、耐油性和抗断裂性能，改善了加工性能，提高了使用温度。丁腈橡胶与氯化聚醚并用，压缩永久变形最小，用于制作橡胶0型密封圈最合适。
　　(4) 聚氨酯橡胶。聚氨酯橡胶是由聚酯与二异氰酸酯共聚而成的一一种弹性体。按制造方法的不同可分为混炼型聚氨酯、浇注型聚氨酯和热塑型聚氨酯。目前浇注型聚氨酯的产量最大。聚氨酯橡胶能达到20~ 74MPa的机械强度，是丁腈橡胶的1 ~4倍，耐磨性能优异，是天然橡胶的5~10倍;具有较强的抗断裂强度，同时还具有较高的耐油、耐磨、耐臭氧、耐辐射、耐冲击性等优点。聚氨酯橡胶可用于真空室门、各类真空阀门、真空低速传动部件上，可获得良好的密封效果。
　　聚氨酯橡胶的主要缺点是不耐高温和水，特别不宜在高温、湿度大的环境中使用，易水解乳化，其使用温度范围为- 30 ~ 100C，最佳应用温度为70~80°。不宜长期在高速转动或摩擦力大的动负荷下使用，只能在低速和良好的散热条件下使用。此外，聚氨酯橡胶不耐酸碱，不能用于带有酸碱的介质中。
　　(5)氟橡胶。氟橡胶是一种耐高温、耐各种介质腐蚀的密封材料。各种气体在维通(Viton) 型氟橡胶中有较小的扩散速度和较大​的溶解度，透气性很小，与丁基橡胶相当，在高温、真空中出气率很低(在2.6x10-7Pa下的失重为2.3%)，可用于10-5-10-7Pa的真空密封;采用双0型圈密封结构，烘烤到200C，并加上冷却措施，可达到10-8Pa的超高真空。-般可用于需要烘烤的高真空及超高真空系统中。氟橡胶在常温下具有较高的断裂强度，但是在高温下其断裂强度明显降低，其在205°C温度下的断裂强度仅为2.25MPa所以氟棣胶不能用在应力集中的地方，否则容易过早损坏。 氟橡胶的力学性能见表3-11。
　　表3-11氟橡胶的力学性能
　　氟橡胶的耐高温性能特别优异，F26氟橡胶可在250C温度下长期工作，在300C温度下短期工作。氟橡胶的耐热老化性及在各温度下的使用寿命见表3-12和表3- 13。
　　表3-12各种橡胶的耐热老化性
　　①橡胶在该温度下经24 ~36h老化后，抗张强度不小于7. OMPa,伸张率不小于100%，就称为具有工作能力。
　　表3-13氟橡胶 (Viton A-HV)在各温度下的使用寿命
　　氟橡胶的透气性较低，气体在氟橡胶中的溶解度较大，但扩散速度较慢。另外，氟橡胶在日光、臭氧和环境大气的作用下性能十分稳定。
　　(6)硅橡胶。硅橡胶是一种耐热橡胶。在各种橡胶中，它的工作温度范围最宽( - 100 ~ 350)，即使在200C高温下也可长期使用。缺点是气体渗透率较普通橡胶大数十至数百倍，线膨胀系数也比其他橡胶大(250x10-6C-1)。 因此，设计密封槽要留有足够的余地。图3-37所示为两种硅橡胶密封槽尺寸。
　　图3-37耐1509C加热烘烤温度的硅橡胶圈及槽沟
　　( 橡胶: Silastic 160; 截面 A xA = 6mm x 6mm )