Kas topelt-O{0}}rõngastihendussüsteemi kasutamine paigaldusäärikul kõrvaldab lekke PFA-soojendites kõrgvaakumrakendustes (0,01 mbar)?

Elastomeeri läbitungimise ja kontakti mikro{0}}lekke tõttu ei piisa PFA-küttekeha kinnitusääriku ühest O-rõngastihendist mõnikord kõrge-vaakumrakenduste jaoks, mille rõhk on kuni 0,01 mbar (10⁻¹ baari). Lekkemäärasid saab alandada 10⁻³–10⁻² mbar·L/s (ühe tihendiga) väärtusele 10⁻◦–10⁻² mbar·L/s (sobib enamiku kõrgvaakumrakenduste jaoks), kasutades kahekordse O-rõngastihendussüsteemi ja kahekordse vahetihendiga pumbaga tihendussüsteemi. Vaakumpump eemaldab gaasi, mis imbub mööda esimesest O-rõngast, enne kui see jõuab teise O-rõngani, luues kaitstud mahu. Metallist{16}}tihendiga äärik (ConFlat tüüpi) on vajalik kõrgeima vaakumitaseme jaoks (10⁻² mbar ja alla selle). Kahe O{19}}rõnga süsteem on pigem märkimisväärne vähendamine kui täielik kõrvaldamine. Keskmise kuni kõrge vaakumi puhul (10⁻³ kuni 10⁻◦ mbar) töötab see üsna hästi. PFA-soojendite täiendav keerukus on garanteeritud ainult siis, kui lekkekiirus on väiksem kui 10⁻² mbar·L/s.

Lekketeed ja topelttihendi mehhanism
Ühe O-rõngastihendi (Viton või FFKM) lekkeni viivad kolm teed: (1) gaasi läbitungimine läbi elastomeeri (10⁻³–10⁻³ mbar·L/s tihendi pikkuse cm kohta); (2) mikro-kanalid O-rõnga-ääriku liideses (10⁻◦–10⁻³ mbar·L/s 100 mm ääriku puhul); ja (3) PFA{12}}metallist liides ise (äärikut läbiv küttekeha). Tavaliselt võib üks tihend saavutada lekkekiiruse 10⁻³–10⁻² mbar·L/s, mis on kõrgvaakumi jaoks liiga kõrge.

Teine O-rõngas ja vaakumport on lisatud kaksik-O--süsteemi. Väike lisavaakumpump tühjendab O-rõngaste vahelise ala. Iga gaas, mis imbub mööda esimesest O{5}}rõngast, pumbatakse kohe välja ja ei jõua kunagi teiseni. Korrutis (esimese tihendi lekkekiirus) × (teise tihendi lekkekiirus) / (pumpamiskiirus) on efektiivne lekkekiirus. Praktikas on teostatavad lekkemäärad vahemikus 10–10–2 mbar·L/s.

50 mm PFA küttekeha äärikute lekkemäärade võrdlus
Materjalid, tihendi konfiguratsioon, saavutatav lekkekiirus (mbar·L/s), sobiv vaakumi tase ja kulude suurenemine (%)
Ühekordne tihendusrõngas FKM 10⁻³–10⁻¹ 1–10 mbar (töötav vaakum) 0%
Üksik O-rõngas (FFKM, Kalrez) FFKM 10⁻◦–10⁻¹ 0,1–1 mbar +10%
FKM + määre 10⁻◦–10⁻◦ 0,01–0,1 mbar + 15% üksik O-rõngas soone tihendiga (vaakummääre)
Pumbata kahekordne O-rõngas FKM + FKM 10⁻²–10⁻◦ 0,1–1 mbar -% + 20%
Kahekordne O-rõngas (pumbatav, töötlemata pump) FKM + FKM 10⁻◦–10⁻¹ mbar +35%
Topelt O-rõngas (pumbatav, turbopump) FFKM + FFKM 10⁻²–10⁻◦ mbar +50%
Metallist tihend (vasest tihend, ConFlat)Alumiinium või vask<10⁻¹ +100% Extremely high vacuum
Metallääriku külge keevitatud PFA<10⁻¹ (through PFA) Welded PFA-to-metal transition (hermetic)PFA permeation limit of +200%
PFA küttekeha paigaldamine praktiliselt
Kahekordse O-rõngastihendi paigaldamiseks kõrge-vaakumtöö jaoks PFA-küttekeha äärikule:

Ääriku konstruktsioon: PFA ääriku paagi poolel peab olema kaks kontsentrilist O{0}}rõnga soont, mis on üksteisest 15–25 mm kaugusel. O--rõngaste vahelises ruumis on port (1/4 tolli või 6 mm), mis on ühendatud vaakumpumbaga (pöördlaba, 10⁻² mbar).

O-rõngasmaterjal: vaenuliku kandjaga keemilise ühilduvuse tagamiseks kasutage FFKM-i (Kalrez, Chemraz). Mitteagressiivsete aurude jaoks on sobiv FKM (Viton).

Pöördemoment: O-rõngaste kokkusurumiseks 20–25% nende ristlõike-läbimõõdust pingutage äärikupoldid ühtlaselt tähekujuliselt.

Pumpamine: kogu töö ajal tuleb tihenditevahelist{0}}mahtu pidevalt pumbata. Piisab spetsiaalsest väikesest vaakumpumbast (10 l/min).

Küttekeha ümbris: teine ​​võimalik lekketee on PFA{0}}to-metallist südamiku väljundpunkt külmas otsas. Kasutage keevitatud metallist valmistatud lõõtsatihendit või silikoonvormi (vt artiklit #87).

Näide väljal
PFA-soojendit oli vaja pooljuhtide uurimiskambri hoidmiseks 80 kraadi juures kõrgvaakumis (10-1 mbar). Leke küttekeha ääriku ümber tekitas ühe O-rõngastihendi abil rõhupiigid (10⁻³ mbar). Eelmise paigutuse asemele paigaldati pumbatav kahekordne O-rõngastihend (kaks FKM O-rõngast, mille vaheport on ühendatud pisikese membraanpumbaga). Kuue kuu jooksul püsis kambri rõhk konstantsena 2 × 10⁻◦ mbar. Kütteseadmega viidi läbi mitu sadestamist. Pumba ja ääriku uuendamine maksis 500 dollarit.

PFA piirangud kõrgvaakumis
Isegi veatu tihenduse korral on PFA kest ise gaasi{0}}läbilaskev ja väljutab gaase, vabastades imendunud vee ja lahustite jäägid. PFA-st väljutamine piirab taustrõhku rõhul alla 10⁻² mbar (tavaliselt 10⁻◦–10⁻² mbar). Olenemata tihendusest ei saa PFA-d kasutada üli-kõrgvaakumis (UHV,<10⁻¹ mbar). PFA with a double O-ring seal is suitable for medium to high vacuum (10⁻³ to 10⁻◦ mbar).

Kokkuvõtteks võib öelda, et kahekordse O-rõnga ja pumpamise kasutamine vähendab leket 10⁻²–10⁻² mbar·L/s.
PFA-soojendi kinnitusäärikul olev kahe O-rõngaga tihendussüsteem, mille tihenditevaheline maht tühjeneb pumbaga, vähendab lekkemäärasid 10⁻³–10⁻² mbar·L/s (üksik tihend) kuni 10⁻◦–6 mbar-10⁻} m{10⁻}-ni. 0,01 mbar (10-1 baari). Enamiku keskmise ja kõrge{10}vaakumiga protseduuride jaoks piisab sellest. Kuigi leke väheneb kahe kuni nelja suurusjärgu võrra, ei kõrvalda see tehnoloogia täielikult. Kui rõhk on väiksem kui 10⁻◦ mbar, tuleks kaaluda metallist tihendit või hermeetilist PFA{13}}metalli-üleminekut. Vaakumpahjude, katmiskambrite ja degaseerimissüsteemide jaoks on topelttihend toimiv alternatiiv. See muudab tülika ääriku töökindlaks tõkkeks. Peaaegu veatu, aga mitte päris. Sellest piisab enamiku kõrgete{20}vaakuminõuete jaoks.