S=Q/P2=C(P1-P2)/P2=C[(P1/P2)-1] (27)
式中 P1——附加容器内的压力 P2——高真空容器内的压力 从上式可见,要想降低密封抽速S,一是降低流导C,这意味着提高加工精度;二是降低P1,即是设置减压室(对附加容器抽空)。 在一般情况下,要求密封抽速Se的1/10。即要求:S≤0.1Se。 4.2.2 分子运动密封 向高真空容器传递高速旋转运动时可以利用埚轮分子泵的工作原理来实现真空动密封。如图49所示,这种密封装置与减压密封的相同之处在于也需要有一个抽真空的附加容器,但被密封的转轴应具有较高的转数。高速旋转的动叶片和静止的定叶片相互配合布置。在分子流范围,气体分子在窄缝中间同高速旋转的圆盘转子表面相碰撞,依靠刚体表面来携带气体分子,建立向高压区的定向气体分子流。在使用这种密封结构中,动叶片的线速度应相当高,达到400m/s的数量级。这种分子运动密封可以保证工作室和附加容器之间的压差达到3~4个数量级。由于这种分子运动密封的结构特别复杂,实际的广泛应用很难做到。 4.2.3 磁连接隔板密封 利用磁力可以把运动和力传递到真空室内。在磁连接隔板密封结构中,运动元件和真空室壁相互不接触,用隔板把主动和从动部件密封隔离开。工作过程中,隔板除受大气和真空的压差作用外,不再承受其它任何载荷,从而保证了磁连接隔板密封有较好的密封可靠性。密封隔板一般是平板形或套筒形,用非磁性材料制作(如不锈钢、黄铜、或铜、玻璃、四氟乙烯塑料)。 在磁连接隔板密封结构中,根据主动和从动环节之间不同的磁连接方法,基本上有下述类型: ①传递旋转运动的电机(或电磁联轴节)式屏蔽筒密封装置 图50所示的是利用定子在大气中,转子在真空中的异步电动机把旋转运动引入到真空容器内的结构实例。图中被动轴1上的转子是利用普通异步电动机的全金属短路的转子。在转子和定子3之间有屏蔽筒密封套2,它是用非磁性材料不锈钢制成的。定子3由焊在机壳上的冷却钢管4冷却。因为转子发热也会伸长,因此在后盖装配时应留出一定的间隙。在电动机的端部装有观察窗,用以观察转子的转动情况。

为了传递高转数也可以采用图51所示的磁连接结构。通过内磁铁2,把类似结构的外磁铁1的旋转运动传递给被动轴3。这种结构可用圆芯式六极磁铁2与磁铁1相距5mm,中间通过厚度为2mm左右的石英隔板4隔开,能传递10000r/min的旋转运动,真空度达10-9Pa。应当指出的是,由于密封结构中的永久磁铁具有如下一些缺点,在使用范围上受到一定限制。 (a)主动和从动环节之间是非刚性联接,如负荷增大时,可能“丢转”; (b)因为有磁场存在,所以在有些情况下,特别是在带有电子束与离子束的真空装置中,采用磁连接隔板密封是不适宜的; (c)在传递重负荷时,磁铁系统笨重,外形尺寸大; (d)由于磁性材料热学特性的限制,加热温度有限; (e)在结构上难以确定真空中从动部件的位置。 ②传递直线运动的磁连接隔壁密封装置 图52是利用电磁力传递直线运动的密封装置。装在真空容器外的电磁线圈6通电后产生磁力把铁芯 拉向上方,工作杆11在导向板2和3的中心孔中做往复运动。4是薄壁铜质圆筒,2与3固定在4上,4焊在法兰5上。电磁线圈6是通过垫板7和螺杆8固定在法兰5上的。为了抽出圆筒4内的气体,在铁芯1上做了6个纵向沟槽,而在导向板2、3上也钻有通孔。这种结构用于真空容器内的固定的往复直线运动是比较合适的。它的缺点是不能调节移动量,此外装置中发生移动的那部分零件必须用非磁性材料制造,这就使装置的设计复杂一些。 ③传递特殊运动的磁动式隔壁密封装置 采用电磁力传递往复运动,也可以转变为传递间竭的旋转运动。图53就是这种传递的两种结构实例。图中a是螺管线圈驱动置于真空容器内的部件1,并且通过棘轮机构用以保证被动轮2做间竭式的旋转运动。图中b是当电磁铁5吸引电枢6时,通过杠杆3和棘爪,使棘轮4转动一个角度,这样就把电枢6的往复运动转变为旋转运动了。
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