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真空腔體淺談定壓止回閥的結(jié)構(gòu)原理及性能特點(diǎn)
一、材料的吸氣、放氣
人們很早就知道某些材料具有很強(qiáng)的吸氣能力,如活性炭等。現(xiàn)在已進(jìn)一步了解到大多數(shù)金屬和非金屬材料或多或少都具有這種能力,這是真空技術(shù),特別是超高真空技術(shù)中非常重要的物理現(xiàn)象,可為人們獲得、提高或維持系統(tǒng)的真空度提供重要的手段。
但是,對于真空閥門設(shè)計(jì)來說,感興趣的是這種物理現(xiàn)象的逆過程,即放氣現(xiàn)象,研究這種放氣現(xiàn)象對于提高真空閥,特別是超高真空閥的產(chǎn)品質(zhì)量是極其有益的。
材料的放氣是真空閥門總漏量中的一個(gè)重要組成部分。氣體的來源主要有:吸附于真空閥零件內(nèi)表面的氣體;從金屬內(nèi)部擴(kuò)散出來的氣體以及金屬表面因發(fā)生某種化學(xué)反應(yīng)而釋放出來的氣體。
1、不銹鋼的放氣量很小。只及銅的1/10左右,與鋁相比,則僅為它的1/100左右;
2、橡膠與樹脂的放氣量比金屬材料都要高出100倍左右,Z高的如硅橡膠則要高出1000倍以上。
放氣現(xiàn)象與溫度有關(guān),溫度越高,放氣速率越大。因此用加熱方法除氣是一種十分有效的手段,材料經(jīng)過烘烤后的放氣量要大大低于未烘烤時(shí)的放氣量。
二、蒸氣壓、蒸發(fā)、蒸發(fā)(升華)速率
物質(zhì)通常有三種不同的狀態(tài),即氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)。它們依據(jù)一定條件而相互變化,液態(tài)轉(zhuǎn)化成氣態(tài)的過程稱為蒸發(fā);固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)的過程稱為升華。
一定溫度下,在封閉的真空空間中,液體(或固體)汽化的結(jié)果,使空間的蒸氣密度逐漸增加,當(dāng)達(dá)到一定蒸氣壓之后,單位時(shí)間內(nèi)脫離液體(或固體)表面的汽化分子數(shù)與從空間返回液體(或固體)表面的再凝結(jié)分子數(shù)相等,即蒸發(fā)(或升華)速率與凝結(jié)速率達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,可認(rèn)為汽化停止,這時(shí)的蒸氣壓稱為該溫度下液體(或固體)的飽和蒸氣壓。
在真空技術(shù)中,材料的蒸氣壓和蒸發(fā)(升華)速率是需要重視的參數(shù)。如真空油脂、真空規(guī)灼熱燈絲的飽和蒸氣壓,均能成為影響極限真空度的起源。鎘和鋅具有很高的蒸發(fā)速率,因此不宜用作超高真空閥件的鍍層材料,如在合金成分中,鎘和鋅的含量很高,這種合金也應(yīng)避免采用。
在真空閥門設(shè)計(jì)中,材料的冷焊是一個(gè)不可回避的問題,它可能出現(xiàn)在密封面上、法蘭連接處以及螺紋副上。這種冷焊的機(jī)理是,在真空情況下,特別是在超高真空情況下,金屬表面會(huì)失去吸氣層,吸氣層的消失會(huì)導(dǎo)致金屬表面摩擦因數(shù)增加,這樣就有可能造成金屬接觸表面局部或全部焊住。
例如,如果把一塊銅試樣置于超高真空系統(tǒng)中,用幾千千克力把它拉斷,再用50~100kgf使其斷開合在一起,結(jié)果裂縫會(huì)自行消失,裂縫處的強(qiáng)度仍可達(dá)到原來強(qiáng)度的96%左右。其他材料也有與此相似的現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)表明,影響冷焊現(xiàn)象的因素很多,但主要因素是溫度,通常存在這樣一個(gè)溫度值,在該值以下,冷焊就不會(huì)發(fā)生。目前,冷焊現(xiàn)象的研究還只能依靠實(shí)驗(yàn)手段。
以上就是真空閥門淺談定壓止回閥的結(jié)構(gòu)原理及性能特點(diǎn)
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