Hướng dẫn toàn diện về công nghệ đóng gói chân không: Từ cơ bản đến xu hướng tương lai

1. Giới thiệu

Công nghệ làm kín bơm chân không đóng vai trò quyết định đối với hiệu suất, độ tin cậy và tuổi thọ của các hệ thống chân không hiện đại. Dù được sử dụng trong sản xuất bán dẫn, xử lý hóa chất, thiết bị phân tích hay sản xuất năng lượng sạch, một hệ thống làm kín được thiết kế tốt là nền tảng để duy trì sự ổn định áp suất và tính toàn vẹn của quá trình.

Phớt không chỉ là các rào cản cơ học. Trong các ứng dụng chân không, chúng phải đạt được tỷ lệ rò rỉ cực thấp, chịu được điều kiện hóa chất hoặc nhiệt độ khắc nghiệt, và duy trì tính ổn định trong suốt các chu kỳ vận hành dài. Việc lựa chọn công nghệ phớt phù hợp đòi hỏi phải có cái nhìn tổng thể về nhiều yếu tố kỹ thuật — bao gồm mức chân không, tính chất của môi trường làm việc, tính tương thích vật liệu, hình dạng, quy trình lắp đặt và chiến lược bảo trì.

Bài viết này cung cấp một Tổng quan toàn diện, tập trung vào kỹ thuật Công nghệ đóng kín bơm chân không, được thiết kế để hỗ trợ nhân viên kỹ thuật, nhà thiết kế thiết bị và kỹ sư bảo trì. Nó bao gồm:

• Cơ bản về chân không và rò rỉ — Cách các con dấu ảnh hưởng đến áp suất cơ bản, hành vi thoát khí và thời gian bơm xả.
• Phân loại các phương pháp đóng kín — Công nghệ niêm phong tĩnh và động, nguyên lý hoạt động của chúng và các trường hợp sử dụng điển hình.
• Lựa chọn vật liệu — cao su tổng hợp, nhựa, kim loại và lớp phủ, kèm theo hướng dẫn về tính tương thích hóa học và nhiệt.
• Khung lựa chọn con dấu — Một phương pháp tiếp cận có hệ thống để lựa chọn giải pháp đóng kín phù hợp dựa trên điều kiện hoạt động và chi phí vòng đời.
• Các thực hành tốt nhất về lắp đặt và bảo trì — từ thiết kế rãnh và bề mặt hoàn thiện đến giám sát và bảo trì dự đoán.
• Các yếu tố đặc thù theo ngành — đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp như sản xuất bán dẫn, chế biến hóa chất và dược phẩm sinh học.
• Xu hướng hiện đại và công nghệ mới nổi — bao gồm các phớt từ tính, hệ thống giám sát thông minh và lớp phủ tiên tiến.

Trong suốt bài viết, các công cụ kỹ thuật thực tiễn như bảng tương thích, sơ đồ quyết định và các nghiên cứu trường hợp được cung cấp để kết nối lý thuyết với ứng dụng. Mục tiêu là giúp bạn:

1. Hiểu Công nghệ niêm phong ảnh hưởng như thế nào đến hiệu suất của hệ thống chân không.
2. Chọn Các vật liệu và thiết kế phù hợp cho các yêu cầu cụ thể của quy trình.
3. Thực hiện Các phương pháp tốt nhất trong lắp đặt, vận hành và bảo trì.
4. Nhận nuôi Công nghệ hiện đại để tăng thời gian hoạt động và giảm chi phí vòng đời.

Một chiến lược đóng kín chắc chắn không chỉ đơn thuần là ngăn chặn rò rỉ — nó là nền tảng của Kiểm soát quy trình, chất lượng sản phẩm và hiệu quả hoạt động.

2. Nguyên lý cơ bản về các chỉ số chân không và rò rỉ

Hiểu cách các phớt làm việc trong môi trường chân không bắt đầu từ việc nắm vững khoa học chân không và cơ chế rò rỉ. Khác với hệ thống áp suất, nơi sự thoát chất lỏng có thể nhìn thấy và thường xảy ra đột ngột, rò rỉ chân không có thể rất nhỏ, tinh vi và có tác động nghiêm trọng. Ngay cả một khuyết tật nhỏ trên bề mặt tiếp xúc của phớt cũng có thể ảnh hưởng đến thời gian hút chân không, tính ổn định của hệ thống và độ sạch của quá trình.

2.1 Phạm vi chân không và tác động của chúng đối với việc đóng kín

Mức chân không thường được phân loại theo áp suất tuyệt đối trong hệ thống. Mỗi khoảng áp suất đặt ra các yêu cầu khác nhau về vật liệu, khả năng chịu khí thoát ra và tỷ lệ rò rỉ cho phép:

Hậu quả chính:
Khi áp suất giảm, Độ dung sai đối với rò rỉ và thoát khí trở nên giảm đáng kể., yêu cầu sử dụng vật liệu ổn định hơn, bề mặt hoàn thiện chặt chẽ hơn và các phớt không đàn hồi.

2.2 Cơ chế rò rỉ trong hệ thống chân không

Rò rỉ trong hệ thống chân không có thể xảy ra thông qua nhiều cơ chế vật lý khác nhau. Việc hiểu rõ các cơ chế này là rất quan trọng để lựa chọn loại phớt và phương pháp kiểm tra phù hợp.

• Rò rỉ thực sự:
  Các đường dẫn trực tiếp (ví dụ: lỗ nhỏ, vết nứt, áp suất nắp không đủ) cho phép khí xâm nhập vào hệ thống từ môi trường bên ngoài.
• Rò rỉ ảo:
  Khí bị mắc kẹt trong các lỗ mù, các mối nối ren hoặc bề mặt xốp, từ từ thoát ra theo thời gian, tạo ra hiện tượng giống như rò rỉ thực sự.
• Sự thẩm thấu:
  Sự khuếch tán phân tử của khí qua chính vật liệu làm kín, đặc biệt là các loại cao su đàn hồi. Đây là yếu tố chính trong các hệ thống chân không cao và siêu cao.
• Phát khí:
  Sự giải phóng các phân tử khí bị hấp phụ hoặc hấp thụ từ các vật liệu bên trong hệ thống. Ngay cả khi không có “rò rỉ”, quá trình giải phóng khí sẽ làm tăng áp suất cơ bản.
• Phát lại:
  Sự di chuyển ngược của chất lỏng bơm (ví dụ: hơi dầu) vào buồng chân không, thường được kiểm soát bằng các vách ngăn hoặc bẫy thay vì các phớt.

Mỗi cơ chế trong số này ảnh hưởng đến tỷ lệ rò rỉ tổng thể theo cách khác nhau, và một số không thể được khắc phục đơn giản bằng cách siết chặt bulong hoặc cải thiện độ nén của gioăng.

2.3 Ảnh hưởng của các phớt đến hiệu suất chân không

Hệ thống đóng kín ảnh hưởng đến hoạt động chân không theo ba cách quan trọng:

1. Áp suất cơ bản:
   Ngay cả một lỗ rò rỉ nhỏ nhất cũng có thể ngăn hệ thống đạt được áp suất mục tiêu. Ví dụ, ở áp suất 10⁻⁷ Pa, tốc độ rò rỉ 1 × 10⁻⁸ Pa·m³/s có thể chiếm ưu thế so với toàn bộ lượng khí trong hệ thống.
2. Thời gian xả bơm:
   Các phớt cao su đàn hồi có thể giải phóng khí và thấm khí, gây thêm tải khí. Điều này làm tăng thời gian cần thiết để đạt được áp suất mong muốn và ảnh hưởng đến lưu lượng.
3. Sự sạch sẽ và ô nhiễm:
   Một số vật liệu làm kín có thể giải phóng các chất bay hơi, hydrocacbon hoặc chất làm dẻo, gây ô nhiễm các quy trình nhạy cảm như lắng đọng màng mỏng hoặc sản xuất bán dẫn.

2.4 Đo lường và chỉ số rò rỉ

Các kỹ sư chân không thường biểu thị độ rò rỉ bằng các đơn vị tiêu chuẩn như Pa·m³/s hoặc sccm (lít khối tiêu chuẩn trên phút). Đối với công việc trong môi trường chân không cực cao, phổ khối heli là tiêu chuẩn vàng.

• Phương pháp tăng áp suất:
  Hệ thống được cách ly và sự gia tăng áp suất theo thời gian được ghi lại. Phương pháp này hữu ích để phát hiện tổng lượng khí nhưng không thể xác định vị trí rò rỉ.
• Phân tích khối heli:
  Một thiết bị phát hiện rò rỉ heli được kết nối với hệ thống, và heli được phun xung quanh các điểm nghi ngờ. Các vết rò rỉ cực nhỏ (lên đến 10⁻¹² Pa·m³/s) có thể được phát hiện.
• Kiểm tra bong bóng và suy giảm áp suất:
  Phù hợp hơn cho các ứng dụng chân không thô và thiết bị công nghiệp. Đơn giản nhưng ít nhạy cảm hơn.

2.5 Tiêu chuẩn và Tỷ lệ rò rỉ chấp nhận được

Mức độ rò rỉ chấp nhận được phụ thuộc rất nhiều vào ứng dụng:

• Hệ thống chân không thô: Lên đến 10⁻⁶ Pa·m³/s trên mỗi khớp có thể được chấp nhận.
• Hệ thống chân không caoThường yêu cầu dưới 10⁻⁸ Pa·m³/s.
• Hệ thống UHVThông thường, yêu cầu độ rò rỉ dưới 10⁻¹⁰ Pa·m³/s, chỉ có thể đạt được với các mối nối bằng kim loại hoặc mối hàn.

Các tiêu chuẩn liên quan bao gồm:

• ISO 3567: Phát hiện rò rỉ — Nguyên tắc chung.
• ASTM E498/E499: Phương pháp thử tiêu chuẩn cho thử nghiệm rò rỉ heli.
• Hướng dẫn của SEMATECH về hệ thống chân không trong ngành bán dẫn.

2.6 Tóm tắt

Một lớp niêm phong tốt không chỉ ngăn chặn rò rỉ — nó Kiểm soát sự thẩm thấu khí, sự thoát khí và sự ô nhiễm. Trong suốt vòng đời của hệ thống chân không. Việc lựa chọn phớt phải phù hợp với:

• Mức chân không mục tiêu,
• Khả năng chịu rò rỉ,
• Độ nhạy của quy trình,
• Vật liệu và hình học.

3. Hệ thống phân loại các phương pháp bịt kín trong hệ thống chân không

Công nghệ đóng gói chân không bao gồm nhiều cấu hình khác nhau được thiết kế để kiểm soát sự xâm nhập của khí và sự thoát ra của chất lỏng trong điều kiện áp suất thấp. Khác với các loại niêm phong áp suất truyền thống, niêm phong chân không phải ngăn chặn dòng chảy trong... hướng ngược lại—từ môi trường xung quanh vào hệ thống chân không—trong khi thường phải chịu đựng các chu kỳ hoạt động kéo dài, dao động nhiệt độ và tiếp xúc với hóa chất.

Một phân loại rõ ràng về các loại con dấu là điều cần thiết trước khi thảo luận về các thiết kế và vật liệu cụ thể.

3.1 Các loại chính: Phớt tĩnh so với phớt động

Các phớt trong hệ thống chân không có thể được chia thành hai loại chính dựa trên việc có hay không có chuyển động tương đối giữa các thành phần mà chúng kết nối:

Phớt tĩnh Các thiết bị này đơn giản và bền bỉ hơn, thường sử dụng các thành phần elastomer hoặc kim loại. Chúng có thể đạt được tỷ lệ rò rỉ cực thấp khi được thiết kế và lắp đặt đúng cách.
Phớt động, Ngược lại, chúng phải đối mặt với những thách thức bổ sung—chẳng hạn như mài mòn, nhiệt do ma sát và duy trì khe hở kín khi di chuyển—yêu cầu các thiết kế và vật liệu tiên tiến hơn.

3.2 Kín tiếp xúc so với kín không tiếp xúc

Một phân loại thứ hai xem xét liệu các bề mặt đóng kín có tiếp xúc vật lý với nhau trong quá trình hoạt động hay không:

• Phớt tiếp xúc (ví dụ: O-rings, packing, mặt phớt cơ khí) dựa vào tiếp xúc vật lý trực tiếp và áp suất bề mặt để ngăn khí xâm nhập. Chúng cung cấp độ kín cao nhưng có thể gây ra ma sát, mài mòn hoặc nhiệt.
• Phớt không tiếp xúc (ví dụ: phớt mê cung, phớt rãnh xoắn ốc, phớt khí khô) tạo ra một hạn chế có kiểm soát hoặc lớp màng lỏng Để giảm thiểu rò rỉ mà không cần tiếp xúc ma sát trực tiếp. Những sản phẩm này lý tưởng cho các trục quay tốc độ cao và các ứng dụng yêu cầu tuổi thọ cao hoặc ít sinh ra hạt bụi.

3.3 Phân biệt giữa các lớp niêm phong chính và phụ

Nhiều hệ thống chân không hiện đại sử dụng Đóng kín nhiều giai đoạn Các chiến lược để cân bằng giữa hiệu suất, độ tin cậy và chi phí:

• Phớt chính Tạo ra rào cản chính giữa môi trường chân không và môi trường xung quanh. Hiệu suất của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến áp suất cơ bản của hệ thống và mức độ ô nhiễm.
• Phớt phụ (hoặc phớt đệm) Làm nhiệm vụ bảo vệ dự phòng hoặc kiểm soát dòng chảy ô nhiễm. Những thiết bị này có thể được sử dụng để Phát hiện các rò rỉ nhỏ từ con dấu chính hoặc đến Giới thiệu các khí rào cản trơ.

Ví dụ:

• A phớt cơ khí Trên trục quay có thể được kết hợp với một Con dấu mê cung bên ngoài như một lớp đệm.
• A Flange CF với gioăng đồng (chính) có thể được bổ sung bằng một O-ring bằng elastomer Nắp đậy (phụ) để đơn giản hóa việc bảo trì.

Cách tiếp cận theo từng lớp này giúp nâng cao cả An ninh hoạt động và Tính tiện lợi của dịch vụ.

3.4 Các cấu hình đặc biệt trong kỹ thuật chân không

Một số cấu hình đóng kín thường gặp trong các hệ thống chân không chuyên dụng:

• Phớt flangeĐược sử dụng trong các khớp cố định. Các hệ thống tiêu chuẩn như ISO-KF, ISO-K và CF chiếm ưu thế trong kỹ thuật chân không, cung cấp hiệu suất ổn định và các thành phần tiêu chuẩn.
• Miếng đệm khung hiển thịĐược sử dụng trong các buồng có truy cập quang học. Các buồng này thường sử dụng các mối nối kim loại-thủy tinh hoặc kim loại-gốm với các mối hàn để đảm bảo tương thích với môi trường chân không cực cao (UHV).
• Phớt trụcĐược áp dụng trong bơm quay, máy trộn và bộ truyền qua. Có thể sử dụng các loại phớt cơ khí, phớt khí khô hoặc phớt chất lỏng từ tính.
• Các mối hàn hoặc mối hàn bằng đồngĐược sử dụng trong các cụm lắp ráp vĩnh viễn hoặc UHV (áp suất cực cao) nơi yêu cầu không rò rỉ và phát khí thấp là yếu tố quan trọng. Những thành phần này không phải là “phớt” theo nghĩa có thể thay thế, nhưng chúng là một phần của hệ thống phân loại phớt.

3.5 Các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn loại phớt

Việc lựa chọn loại niêm phong phù hợp phụ thuộc vào nhiều thông số vận hành:

1. Mức chân không: Yêu cầu chân không cao đòi hỏi độ rò rỉ và thoát khí thấp hơn, thường yêu cầu các giải pháp bằng kim loại hoặc không tiếp xúc.
2. Đề nghị: Các phớt động yêu cầu thiết kế và vật liệu tiên tiến.
3. Chiến lược bảo trì: Các phớt tĩnh dễ bảo trì hơn; các phớt động yêu cầu các quy trình phức tạp hơn.
4. Độ nhạy cảm với ô nhiễm: Các ứng dụng trong lĩnh vực bán dẫn và phân tích thường loại trừ các vật liệu đàn hồi có độ thấm.
5. Nhiệt độ và áp suất hoạt động: Xác định giới hạn vật liệu và thiết kế kết cấu.
6. Chi phí và tuổi thọ: Việc cân bằng giữa hiệu suất và chi phí bảo trì là yếu tố quan trọng trong môi trường công nghiệp.

3.6 Tóm tắt

Công nghệ đóng gói chân không bao gồm từ O-ring cao su đàn hồi đơn giản để Các loại phớt khí khô và phớt chất lỏng từ tính tiên tiến.
Một hệ thống phân loại có cấu trúc — dựa trên sự phân biệt giữa tĩnh và động, tiếp xúc và không tiếp xúc, cũng như chứa đựng chính và chứa đựng phụ — cung cấp một khung logic để lựa chọn các phương pháp bịt kín phù hợp.

4. Công nghệ đóng kín tĩnh

Các phớt tĩnh là thành phần chính của hầu hết các hệ thống chân không. Chúng tạo thành Rào cản cố định, có độ tin cậy cao tại các mặt bích, nắp buồng, cổng và giao diện thiết bị. Vì không có chuyển động tương đối xảy ra giữa các bề mặt làm kín, các phớt tĩnh có thể đạt được tỷ lệ rò rỉ cực thấp — xuống đến 10⁻¹² Pa·m³/s với các phớt kim loại tiên tiến.
Chương này phân tích các loại chính của các phớt tĩnh, các yếu tố thiết kế, các chế độ hỏng hóc và các phương pháp tốt nhất để đạt được hiệu suất đáng tin cậy ở các mức chân không khác nhau.

4.1 Phớt O-Ring

4.1.1 Đặc điểm chung

O-rings là yếu tố làm kín tĩnh phổ biến nhất trong các hệ thống chân không thô và chân không cao. Ưu điểm của chúng bao gồm:

• Chi phí thấp và nguồn nguyên liệu dồi dào.
• Thiết kế rãnh và vành đơn giản.
• Khả năng tái sử dụng trong nhiều ứng dụng.
• Tương thích với nhiều loại phương tiện khác nhau.

O-rings thường được làm từ các vật liệu elastomer như FKM, EPDM, NBR hoặc FFKM, được lựa chọn dựa trên khả năng chống hóa chất, độ ổn định nhiệt và tính thấm.

4.1.2 Các yếu tố cần xem xét trong thiết kế

Để đảm bảo độ kín khít, vòng O-ring phải được lắp đặt với độ chính xác cao. Nén (ép) theo rãnh của nó. Các thông số thiết kế điển hình:

Vòng đệm dự phòng Có thể được sử dụng cho chênh lệch áp suất cao hơn để ngăn chặn hiện tượng ép ra. Đối với các ứng dụng UHV, vòng O thường được lắp đặt trong các bố trí rãnh đôi hoặc hệ thống bơm chênh lệch áp suất để kiểm soát sự thẩm thấu.

4.1.3 Sự thẩm thấu và sự thoát khí

Khác với các phớt kim loại, O-rings các phân tử khí thẩm thấu, đặc biệt là các nguyên tử nhỏ như heli và hydro. Điều này hạn chế việc sử dụng chúng trong các hệ thống UHV hoặc siêu sạch. Tốc độ thẩm thấu điển hình của FKM ở nhiệt độ phòng là 10⁻⁷–10⁻⁶ Pa·m³/s·m.

Để giảm thiểu hiện tượng thoát khí:

• Sử dụng O-ring được nướng chân không hoặc đã được làm sạch trước.
• Tránh sử dụng các chất bôi trơn có áp suất hơi cao.
• Xem xét Phớt cao su được bọc bằng kim loại cho các giao diện quan trọng.

4.2 Phớt kín

4.2.1 Gioăng mềm

Các miếng đệm mềm (ví dụ: PTFE, graphite, PTFE giãn nở hoặc vật liệu composite) là loại phổ biến trong Các mặt bích chân không thô và chân không cao. Chúng thích ứng với các bất thường trên bề mặt và cung cấp khả năng đóng kín đáng tin cậy với chi phí hợp lý.

Ưu điểm:

• Khả năng chống hóa chất tốt.
• Phù hợp cho các ứng dụng chân không vừa phải.
• Chịu được các khuyết tật nhỏ trên mặt bích.

Hạn chế:

• Dải nhiệt độ giới hạn.
• Sự trượt hoặc chảy lạnh theo thời gian, đặc biệt là với PTFE.
• Không phù hợp cho các chu kỳ tháo lắp lặp đi lặp lại.

4.2.2 Phớt kim loại

Đối với các hệ thống chân không cao và siêu cao, Miếng đệm kim loại Cung cấp độ kín nước và ổn định nhiệt độ vượt trội. Các cấu hình thông dụng bao gồm:

• Các mặt bích CF (ConFlat) với gioăng đồng OFHC — Tiêu chuẩn ngành cho UHV.
• C-rings và phớt Helicoflex® — Phớt kim loại chịu lực cao cho các ứng dụng tái sử dụng hoặc chịu tải cao.
• Nhôm hoặc thép không gỉ mạ bạc hoặc mạ niken Để chống lại các chất hóa học chuyên dụng.

Ưu điểm:

• Tỷ lệ rò rỉ < 10⁻¹² Pa·m³/s có thể đạt được.
• Hiệu suất nướng tuyệt vời (> 200 °C).
• Tuổi thọ cao trong các ứng dụng tĩnh.

Hạn chế:

• Chi phí ban đầu cao hơn và mô-men xoắn lắp đặt.
• Miếng đệm đồng CF là loại dùng một lần (có thể biến dạng dẻo).
• Dễ bị hư hỏng bề mặt flange.

4.2.3 Tiêu chuẩn mặt bích

Ba tiêu chuẩn flange chính thống trị công nghệ chân không:

Lưu ý: Việc lựa chọn tiêu chuẩn mặt bích có ảnh hưởng trực tiếp đến việc lựa chọn phớt, khả năng chịu nhiệt độ nung và quy trình bảo trì.

4.3 Các loại niêm phong dán keo và các biến thể khác

Con dấu dán kết hợp một đệm kim loại và Miếng đệm cao su lưu hóa, cung cấp thiết kế nhỏ gọn phù hợp cho các kết nối ren hoặc cổng thiết bị.
Chúng thường không được sử dụng trong môi trường chân không cực cao (UHV), nhưng chúng rất hiệu quả cho Dịch vụ chân không thô và chân không cao trong các bộ phận phụ trợ như đồng hồ đo và bộ truyền qua.

Biến thể:

• Phớt dán Dowty® (thường là cao su tổng hợp FKM hoặc NBR).
• Vòng đệm kim loại-elastomer tích hợp cho các giao diện thiết bị đo lường.

4.4 Các chế độ hỏng hóc của các phớt tĩnh

Hiểu rõ các cơ chế hỏng hóc phổ biến giúp ngăn chặn thời gian ngừng hoạt động không mong muốn:

4.5 Các phương pháp tốt nhất cho việc lắp đặt phớt tĩnh

1. Chuẩn bị bề mặt:
   • Làm sạch bề mặt niêm phong bằng khăn lau không xơ và dung môi.
   • Kiểm tra xem có vết xước hoặc vết lõm nào không dưới ánh sáng tốt.
2. Xử lý con dấu:
   • Sử dụng găng tay để tránh làm ô nhiễm bề mặt bằng dầu.
   • Tránh kéo giãn hoặc xoắn các vật liệu đàn hồi.
3. Kiểm soát mô-men xoắn:
   • Sử dụng các chuỗi siết chéo cho các mặt bích.
   • Tuân thủ các thông số mô-men xoắn của nhà sản xuất để tránh biến dạng.
4. Bôi trơn (tùy chọn):
   • Nếu cần thiết, hãy sử dụng chất bôi trơn tương thích với chân không (ví dụ: dựa trên PFPE).
   • Tránh sử dụng dầu silicone và hydrocacbon trong các hệ thống UHV.
5. Quá trình nướng chín:
   • Khi sử dụng elastomers, hãy nướng sơ bộ trong lò chân không để giảm thiểu hiện tượng thoát khí.
   • Đối với các phớt kim loại, hãy đảm bảo lắp đặt đúng cách trước khi tiến hành chu trình nhiệt.

4.6 Tóm tắt

Các phớt tĩnh tạo thành Giao diện chân không đáng tin cậy và dễ kiểm soát nhất trong các hệ thống hiện đại.

• O-ring và Miếng đệm mềm Rất phù hợp cho môi trường chân không cao và chân không thô.
• Miếng đệm kim loại Chiếm ưu thế trong UHV nhờ khả năng thấm thấp và khả năng nung chảy.
• Bề mặt hoàn thiện, thiết kế rãnh và kiểm soát mô-men xoắn là những yếu tố quyết định để đạt được hiệu suất chống rò rỉ.

5. Công nghệ đóng kín động

Các phớt động hoạt động ở những vị trí mà một thành phần di chuyển tương đối so với thành phần khác—thường gặp nhất là trục quay hoặc Piston piston trong bơm chân không, máy khuấy hoặc bộ truyền qua.
Khác với các phớt tĩnh, các phớt động phải duy trì Một rào cản ổn định trong quá trình chuyển động cơ học, thường ở tốc độ cao, nhiệt độ cao hoặc trong môi trường hóa học khắc nghiệt.

Thiết kế và lựa chọn các phớt động đòi hỏi phải cân bằng Độ kín của lớp phủ, Khả năng chống mài mòn, Hành vi ma sát, và tuổi thọ.

5.1 Phớt cơ khí

5.1.1 Nguyên tắc

A phớt cơ khí sử dụng trượt tương đối của hai bề mặt làm kín được gia công chính xác — một bề mặt cố định và một bề mặt quay.
Áp suất lò xo hoặc áp suất thủy lực duy trì tiếp xúc bề mặt, trong khi một lớp màng chất lỏng rất mỏng (thường có độ dày khoảng 0,1 đến vài micromet) bôi trơn giao diện.
Giao diện được kiểm soát này cung cấp độ rò rỉ cực thấp, phù hợp cho nhiều ứng dụng trong môi trường chân không cao và quy trình sạch.

Các thành phần chính:

• Vòng xoay (được lắp trên trục)
• Vòng tròn cố định (được lắp đặt trong bộ phận chứa hoặc vỏ bảo vệ)
• Phớt phụ (O-ring hoặc ống bellow)
• Hệ thống tải trọng lò xo hoặc thủy lực
• Vòng đệm và ốc vít cố định

5.1.2 Kết hợp vật liệu bề mặt

Lựa chọn cặp mặt phẳng phù hợp là yếu tố quan trọng đối với tuổi thọ của phớt và hiệu suất chống rò rỉ.

5.1.3 Đặc tính hiệu suất

• Tỷ lệ rò rỉ thường là 10⁻⁷ – 10⁻⁹ Pa·m³/s, tùy thuộc vào cấu hình.
• Có khả năng hoạt động ở tốc độ trục cao (> 3.000 vòng/phút) và chênh lệch áp suất vừa phải.
• Phải tránh tình trạng chạy khô: thậm chí chỉ vài giây Tiếp xúc khô có thể gây hư hỏng bề mặt phớt.

Ứng dụng:
Bơm vít khô, bơm hỗ trợ phân tử turbo, thiết bị quá trình hóa học, hệ thống cryo.

5.2 Tem niêm phong

5.2.1 Tổng quan

Các phớt đóng gói là một trong những giải pháp làm kín động học lâu đời nhất.
Họ dựa vào Vật liệu đóng gói có thể nén (ví dụ: than chì, PTFE, sợi aramid) được lắp vào hộp đệm xung quanh trục. Nén trục Từ một tế bào tuyến dịch chuyển thành Áp suất làm kín hướng tâm.

Ưu điểm:

• Cấu trúc đơn giản và tiết kiệm chi phí.
• Dễ dàng điều chỉnh và thay thế.
• Chịu được độ lệch trục hoặc các khuyết tật bề mặt nhỏ.

Hạn chế:

• Rò rỉ nội tại — thường từ 10⁻⁵ đến 10⁻⁷ Pa·m³/s.
• Tạo ra nhiệt ma sát; không phù hợp cho trục quay tốc độ cao.
• Quá trình thoát khí và rụng hạt khiến nó không phù hợp cho các hệ thống siêu sạch hoặc UHV.

5.2.2 Cải tiến hiện đại

Vật liệu đóng gói hiện đại sử dụng sợi carbon đan xen, composite PTFE/graphite và vòng graphite giãn nở, giúp cải thiện khả năng tương thích hóa học và độ bền mài mòn.
Trong một số trường hợp, Xả hoặc thải khí được sử dụng để kiểm soát sự xâm nhập hoặc giảm thiểu sự thoát khí.

5.3 Phớt môi và phớt dầu

5.3.1 Đặc điểm

Phớt môi (thường được gọi là) Phớt dầu) sử dụng một Miếng đệm kín bằng cao su đàn hồi đó là bộ phận tiếp xúc với trục quay, được đỡ bởi một mùa xuân Để duy trì sự căng thẳng.
Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng chân không thô để Ngăn chặn không khí xâm nhập và chứa chất bôi trơn.

Hạn chế:

• Độ thấm cao qua các vật liệu đàn hồi.
• Sinh ra hạt và quá trình thoát khí.
• Không phù hợp cho môi trường UHV hoặc môi trường bán dẫn sạch.

5.4 Phớt labyrinth và phớt rãnh xoắn ốc

5.4.1 Nguyên tắc

Con dấu mê cung là không tiếp xúc Các cấu trúc cơ khí bao gồm một loạt các rãnh hoặc buồng giữa trục và vỏ.
Họ Không tạo thành một lớp kín hoàn toàn. nhưng tạo ra một con đường gập ghềnh Hạn chế lưu lượng khí.

Phớt rãnh xoắn ốc Sử dụng rãnh xoắn ốc để tạo ra tác động bơm, đẩy khí ra ngoài, từ đó cải thiện hiệu suất ở tốc độ trục cao.

Ưu điểm:

• Gần như không có mài mòn.
• Tuổi thọ cao.
• Không cần bôi trơn.

Hạn chế:

• Không đủ chặt để hoạt động như một lớp seal chính trong hầu hết các hệ thống chân không.
• Thường được sử dụng như Phớt phụ hoặc phớt đệm kết hợp với các phớt cơ khí hoặc phớt khí khô.

5.4.2 Ứng dụng điển hình

• Các bộ truyền động quay tốc độ cao.
• Bơm phân tử turbo.
• Thiết bị quay có độ tin cậy cao nơi việc tiếp cận để bảo trì bị hạn chế.

5.5 Phớt khí khô

5.5.1 Nguyên lý hoạt động

Phớt khí khô là Phớt cơ khí không tiếp xúc để duy trì một Lớp màng khí rất mỏng (thường là 1–3 μm) giữa các bề mặt quay và bề mặt cố định.
Lớp màng khí này được tạo ra bằng công nghệ. Khe rãnh thủy động lực học các bộ phận nâng các mặt tách ra khi trục quay.

• Khi nghỉ ngơi: các bề mặt của con dấu tiếp xúc nhẹ nhàng.
• Trong quá trình hoạt động: lớp màng khí hình thành và giảm thiểu ma sát.
• Rò rỉ: cực kỳ thấp và ổn định, thường là dòng chảy ra ngoài có kiểm soát của khí trơ.

5.5.2 Tính năng và Ưu điểm

• Rò rỉ rất thấp (10⁻⁷ – 10⁻⁹ Pa·m³/s).
• Tuổi thọ cao nhờ hoạt động không tiếp xúc.
• Sạch — tạo ra ít hạt bụi.
• Khả năng hoạt động ở tốc độ cao (> 10.000 vòng/phút có thể đạt được).

5.5.3 Hạn chế

• Yêu cầu Khí đệm sạch, khô (ví dụ: nitơ).
• Dễ bị ô nhiễm.
• Chi phí ban đầu cao hơn và độ phức tạp trong thiết kế.

5.5.4 Ứng dụng

• Bơm chân không vít khô.
• Máy nén quá trình công suất lớn có giao diện chân không.
• Ứng dụng hóa chất và năng lượng có độ tin cậy cao.

5.6 Phớt từ tính (Ferrofluidic)

5.6.1 Nguyên tắc

Các phớt từ tính sử dụng một Chất lỏng từ tính được giữ cố định bởi một trường từ tính. được tạo ra bởi các nam châm vĩnh cửu bao quanh trục.
Chất lỏng từ tính tạo ra nhiều “giai đoạn” đóng kín, mỗi giai đoạn tạo ra một rào cản áp suất, cho phép rò rỉ cực thấp mà không cần tiếp xúc vật lý.

Ưu điểm:

• Không có mài mòn cơ học.
• Siêu sạch — lý tưởng cho ngành bán dẫn hoặc môi trường chân không cực cao (UHV).
• Độ tin cậy cao và tuổi thọ dài.
• Hiệu suất xuất sắc cho các bộ truyền qua quay.

Hạn chế:

• Dải nhiệt độ giới hạn (thường < 150 °C).
• Dễ bị ảnh hưởng bởi nhiễu từ trường.
• Đắt hơn so với các loại seal truyền thống.

5.6.2 Ứng dụng

• Xử lý wafer bán dẫn.
• Thiết bị đo lường khoa học bề mặt.
• Hệ thống phân tích UHV.
• Các bộ truyền động quay có độ chính xác cao.

5.7 Tóm tắt so sánh về các phớt động

5.8 Tóm tắt

Các phớt động là yếu tố quan trọng giúp thực hiện chuyển động trong chân không, kết hợp giữa cơ học chính xác, khoa học vật liệu và động lực học chất lỏng.

• Phớt cơ khí là những thiết bị chủ lực của các máy bơm chân không hiện đại.
• Đóng gói và Phớt môi Phục vụ các ứng dụng nhạy cảm về chi phí hoặc có áp suất chân không thấp.
• Con đường mê cung và con đường xoắn ốc Cung cấp bảo vệ thứ cấp mạnh mẽ.
• Khí khô và Phớt kín bằng chất lỏng từ tính đại diện cho Công nghệ sạch nhất, có độ rò rỉ thấp nhất Có sẵn ngay hôm nay.

Lựa chọn phớt động phụ thuộc vào mức độ chân không, độ sạch của quá trình, tốc độ, chiến lược bảo trì và các hạn chế về chi phí.

6. Vật liệu & Tương thích

The Hiệu suất, độ bền và hành vi rò rỉ Các đặc tính của một lớp niêm phong chân không không chỉ phụ thuộc vào hình dạng của nó mà — quan trọng nhất — còn phụ thuộc vào thành phần vật liệu. Vật liệu bịt kín phải chịu được môi trường chân không, chống thấm và thoát khí, đồng thời duy trì các tính chất cơ học trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cực đoan.

Trong công nghệ chân không, vật liệu được phân loại rộng rãi thành Elastomers, Nhựa và vật liệu composite, Vật liệu bề mặt cứng, và kim loại. Mỗi loại chân không có những ưu điểm và hạn chế riêng tùy thuộc vào mức độ chân không, môi trường làm việc và điều kiện môi trường.

6.1 Vật liệu đàn hồi

Elastomers là Vật liệu chủ lực Đối với các vòng O tĩnh và một số phớt động trong môi trường chân không thô và chân không cao. Chúng dễ lắp đặt, tiết kiệm chi phí và cung cấp khả năng đóng kín đáng tin cậy — nhưng chúng có nhược điểm cố hữu. Sự thẩm thấu và sự thoát khí Hạn chế việc sử dụng chúng trong các quy trình chân không cực cao (UHV) và quy trình siêu sạch.

6.1.1 Hành vi thẩm thấu

Elastomers không phải là vật liệu kín khí: Các phân tử khí thấm qua qua mạng polymer của chúng theo thời gian. Sự thẩm thấu phụ thuộc vào:

• Loại khí (He và H₂ thẩm thấu dễ dàng nhất)
• Cấu trúc vật liệu (cao su fluorinated có độ thấm thấp hơn)
• Độ dày và diện tích bề mặt
• Nhiệt độ (nhiệt độ cao hơn làm tăng độ thấm)

Ví dụ, tốc độ thẩm thấu heli qua các vòng O-ring FKM có thể đạt 10⁻⁷ Pa·m³/s·m ở nhiệt độ phòng. Điều này là chấp nhận được trong nhiều hệ thống chân không cao nhưng không phù hợp cho các ứng dụng UHV.

6.1.2 Phát khí

Quá trình thoát khí — sự giải phóng các chất bay hơi và phụ gia bị giữ lại — có thể làm tăng áp suất cơ bản và gây ô nhiễm cho các quy trình nhạy cảm.
Để giảm thiểu điều này:

• Sử dụng Hợp chất có độ tinh khiết cao, đạt tiêu chuẩn chân không.
• Nướng sơ bộ hoặc nướng chân không các vòng O-ring trước khi lắp đặt.
• Tránh sử dụng các vật liệu chứa chất làm dẻo hoặc chất độn.

6.2 Nhựa và Vật liệu composite

Nhựa kỹ thuật có độ thấm thấp, khả năng chống hóa chất rộng và độ ổn định kích thước ở nhiệt độ cao. Tuy nhiên, chúng có thể thể hiện Chảy chậm hoặc chảy lạnh, đặc biệt là trong điều kiện nén liên tục.

6.2.1 PTFE và PCTFE

PTFE được sử dụng rộng rãi cho các miếng đệm mềm, miếng đệm bao bọc và vòng đệm hỗ trợ. Nó có độ thoát khí cực thấp và tính trơ hóa học.
Nhược điểm của nó là dòng chảy lạnh — nó có thể biến dạng dưới áp lực nén lâu dài, có thể làm giảm áp lực kín.

PCTFE cung cấp Độ ổn định kích thước tốt hơn so với PTFE, khiến nó phù hợp cho các ứng dụng có khoảng thời gian bảo dưỡng dài.

6.2.2 PEEK

PEEK kết hợp độ bền cơ học cao với độ thấm thấp, khiến nó trở thành một lựa chọn phù hợp cho các thành phần đóng kín kết cấu, đệm van và các giao diện chịu tải cao.

6.3 Vật liệu bề mặt cứng

Các phớt động thường dựa vào Vật liệu bề mặt cứng, chống mài mòn Để giảm thiểu rò rỉ và kéo dài tuổi thọ sử dụng. Việc lựa chọn cặp khuôn mặt là một quyết định kỹ thuật quan trọng.

• SiC–Graphite là một trong những sự kết hợp phổ biến nhất, kết hợp giữa độ ma sát thấp và khả năng chịu sốc nhiệt tốt.
• SiC–SiC Có tuổi thọ sử dụng rất dài nhưng ít chịu được ô nhiễm hoặc sai lệch.
• Bề mặt được phủ DLC giúp giảm ma sát và giảm sinh ra hạt bụi.

6.4 Vật liệu kim loại

Các phớt kim loại là không thể thiếu cho UHV và môi trường cực đoan do vì không thấm, Khả năng chịu nhiệt độ cao và hiệu suất nướng tuyệt vời.

6.4.1 Gioăng đồng

Đồng không chứa oxy có độ dẫn điện cao (OFHC) là vật liệu gioăng tiêu chuẩn cho các flange CF. Nó biến dạng dẻo khi siết chặt, lấp đầy các khuyết tật vi mô và đạt được tỷ lệ rò rỉ cực thấp.

6.4.2 Vòng C bằng kim loại và phớt Helicoflex®

Đối với các ứng dụng cần độ bền cao hoặc chịu tải nặng, Phớt kim loại chịu lực Các loại vòng C hoặc Helicoflex® được sử dụng. Chúng kết hợp vỏ kim loại với lõi đàn hồi, cho phép sử dụng nhiều chu kỳ mà không làm giảm khả năng chống rò rỉ.

6.5 Các yếu tố vệ sinh và quy định

Trong các ngành công nghiệp như dược phẩm, chế biến thực phẩm hoặc công nghệ sinh học, vật liệu đóng gói phải đáp ứng Tiêu chuẩn vệ sinh nghiêm ngặt:

• Quy định của Cục Quản lý Thực phẩm và Dược phẩm Hoa Kỳ (FDA) - Tiêu chuẩn Liên bang (CFR) 21, Điều 177.2600 (Elastomer thực phẩm)
• Lớp VI theo Tiêu chuẩn Dược điển Hoa Kỳ (USP) (tính tương thích sinh học)
• Tiêu chuẩn ISO 10993 (thiết bị y tế)

Vật liệu phải:

• Chống lại các chu kỳ làm sạch và tiệt trùng (ví dụ: SIP/CIP).
• Tránh các chất chiết xuất và chất hòa tan có thể gây ô nhiễm sản phẩm.
• Giữ độ đàn hồi sau khi trải qua nhiều chu kỳ nhiệt.

Các lựa chọn thông thường: silicone được lưu hóa bằng platinum, EPDM (được lưu hóa bằng peroxide) và FFKM cho các hóa chất ăn mòn.

6.6 Bảng tương thích nhanh

6.7 Tóm tắt

The Vật liệu bịt kín bên phải xác định:

• Độ kín nước
• Tuổi thọ
• Tương thích với môi trường hoạt động
• Tần suất bảo trì và chi phí.
• Chất đàn hồi Có tính linh hoạt và hiệu quả về chi phí nhưng có tính thấm.
• Nhựa Cung cấp độ thoát khí thấp và tính trơ hóa học nhưng có thể bị biến dạng chậm.
• Vật liệu bề mặt cứng Đảm bảo độ bền của các phớt động.
• Kim loại là tiêu chuẩn vàng cho điều kiện UHV và môi trường khắc nghiệt.

Việc lựa chọn vật liệu phải phù hợp với Mức chân không, Hóa học quá trình, môi trường nhiệt, và Yêu cầu pháp lý.

7. Khung lựa chọn con dấu

Lựa chọn giải pháp đóng kín phù hợp cho hệ thống chân không không phải là một quy trình "một kích thước phù hợp cho tất cả". Nó đòi hỏi một Đánh giá có cấu trúc, đa tiêu chí điều đó xem xét cả hai hiệu suất kỹ thuật và Tính thực tiễn trong hoạt động. Một khung lựa chọn được định nghĩa rõ ràng đảm bảo hiệu suất niêm phong nhất quán, giảm thời gian ngừng hoạt động và tránh các sự cố hỏng hóc sớm có thể làm suy giảm tính toàn vẹn của chân không.

7.1 Xác định yêu cầu hoạt động

Trước khi lựa chọn bất kỳ vật liệu hoặc thiết kế nào, Điều kiện hoạt động Phải được xác định rõ ràng. Bước này thường bị bỏ qua, nhưng nó quyết định toàn bộ chiến lược đóng kín.

Các thông số chính cần ghi chép bao gồm:

7.2 Quy trình ra quyết định: Tĩnh so với Động

The Quyết định quan trọng đầu tiên Trong khung khổ này, vấn đề là liệu giao diện có tĩnh hoặc động:

• Giao diện tĩnh (ví dụ: mặt bích, cửa sổ quan sát, nắp buồng):
  → Ưu tiên sử dụng vòng đệm cao su đàn hồi (O-rings) cho môi trường áp suất cao/áp suất chân không cao hoặc vòng đệm kim loại cho môi trường áp suất cực cao (UHV).
• Giao diện động (ví dụ: trục, thanh trượt):
  → Yêu cầu sử dụng phớt cơ khí, phớt đệm hoặc phớt không tiếp xúc tiên tiến.

Mẹo: Khi nào có thể, Tránh sử dụng phương pháp đóng kín động trong môi trường chân không cực cao (UHV). — Chuyển động có thể làm tăng đáng kể nguy cơ rò rỉ. Nếu không thể tránh khỏi, hãy xem xét sử dụng chất lỏng từ tính hoặc phớt khí khô.

7.3 Mức độ chân không và khả năng chịu thấm

The Lớp chân không Xác định mức độ rò rỉ và thẩm thấu có thể chấp nhận được.

• Nếu Khả năng chịu thấm cao, các chất đàn hồi có thể được chấp nhận.
• Nếu Độ thấm phải gần bằng không., cần sử dụng các loại phớt kim loại hoặc phớt hybrid.

7.4 Môi trường hóa học và nhiệt

Tính tương thích hóa học thường là yếu tố hạn chế Trong việc lựa chọn con dấu. Ví dụ:

• Axit mạnh hoặc dung môi → PTFE hoặc FFKM.
• Tiêu độc bằng hơi nước → EPDM hoặc silicone được lưu hóa bằng platinum.
• Nhiệt độ cao (>250 °C) → kim loại hoặc nhựa cao cấp.
• Lạnh sâu → PCTFE, kim loại hoặc cao su tổng hợp tùy chỉnh.

Các chu kỳ nhiệt cũng gây ra hiện tượng rò rỉ. bò trườn, Độ biến dạng vĩnh viễn do nén, hoặc Sự giãn nở khác biệt Giữa các vật liệu flange. Điều này cần được xem xét trong quá trình thiết kế, đặc biệt đối với các loại gioăng mềm hoặc elastomer.

7.5 Các yếu tố liên quan đến chuyển động và tốc độ

Nếu giao diện đóng kín liên quan đến chuyển động:

Cho Trục quay tốc độ cao, Các giải pháp không tiếp xúc như khí khô hoặc chất lỏng từ tính cung cấp sự kết hợp tốt nhất của mài mòn thấp và rò rỉ thấp.

7.6 Chiến lược bảo trì và dịch vụ

Dự kiến khoảng thời gian bảo dưỡng Và tính khả dụng của hệ thống có ảnh hưởng mạnh mẽ đến việc lựa chọn con dấu:

• Khoảng thời gian bảo dưỡng ngắn → Các vòng O-ring hoặc vật liệu đệm bằng elastomer có thể được chấp nhận.
• Khoảng thời gian bảo trì dài / Truy cập hạn chế → Nên sử dụng gioăng kim loại hoặc gioăng từ tính cho độ ổn định lâu dài.
• Bảo trì dự đoán (dựa trên điều kiện) → Cho phép sử dụng các loại phớt cơ khí hoặc phớt khí khô tiên tiến kèm theo hệ thống giám sát.

Ví dụCác buồng quá trình bán dẫn thường sử dụng gioăng đồng CF vì chi phí ngừng hoạt động cao hơn so với nỗ lực lắp đặt cao hơn.

7.7 Sự đánh đổi giữa chi phí và hiệu suất

The Chi phí ban đầu thấp nhất không phải lúc nào cũng là Chi phí sở hữu tổng thể (TCO) thấp nhất. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến chi phí bao gồm:

• Tần suất thay thế gioăng.
• Thời gian ngừng hoạt động và chu kỳ xả khí.
• Chi phí năng lượng hoặc khí (ví dụ: khí đệm).
• Sự cố ô nhiễm trong phòng sạch.

7.8 Ví dụ về Cây Quyết Định

Dưới đây là sơ đồ logic đơn giản để chọn loại con dấu:

1. Giao diện tĩnh hay động?
   • Static → chuyển đến 2
   • Dynamic → chuyển đến 5
2. Mức chân không yêu cầu:
   • Thô/Cao → O-ring cao su đàn hồi hoặc gioăng mềm
   • UHV → Phớt kim loại hoặc mối hàn
3. Hạn chế hóa học/nhiệt:
   • Cao → PTFE hoặc kim loại
   • Trung bình → FKM hoặc EPDM
4. Khoảng thời gian bảo dưỡng:
   • Ngắn → Chất đàn hồi được chấp nhận
   • Long → Ưu tiên sử dụng gioăng kim loại
5. Kín động:
   • Tốc độ thấp → Đóng gói hoặc phớt cơ khí
   • Tốc độ cao → Phớt khí khô hoặc phớt chất lỏng từ tính
6. Phòng sạch/UHV?
   • Có → Không tiếp xúc hoặc niêm phong kim loại
   • Không → Không chấp nhận đóng gói hoặc vật liệu đàn hồi.

(Trong phiên bản đã xuất bản, bước này sẽ được minh họa bằng sơ đồ luồng.)

7.9 Ví dụ về cấu hình

7.10 Tóm tắt

Khung lựa chọn con dấu hệ thống đảm bảo tính phù hợp kỹ thuật và hiệu quả kinh tế:

• Bước 1: Xác định điều kiện hoạt động (áp suất chân không, môi trường, nhiệt độ, chuyển động).
• Bước 2: Chọn phương pháp đóng kín tĩnh so với phương pháp đóng kín động.
• Bước 3: Chọn vật liệu và loại gioăng phù hợp với lớp chân không và môi trường.
• Bước 4: Xem xét các khoảng thời gian bảo trì, tính khả dụng và chi phí.
• Bước 5: Xác minh bằng thử nghiệm thực tế hoặc dữ liệu chứng nhận.

Một con dấu được lựa chọn kỹ lưỡng giúp giảm thiểu rò rỉ, kéo dài tuổi thọ sử dụng và giảm chi phí sở hữu tổng thể.

8. Các nguyên tắc tốt nhất về thiết kế và lắp đặt

Ngay cả những vật liệu và cấu hình cách nhiệt tốt nhất cũng có thể bị hỏng nếu Thiết kế cài đặt và giao diện không được kiểm soát cẩn thận. Nhiều rò rỉ chân không không phải do chính lớp seal gây ra mà do Chuẩn bị bề mặt không đúng cách, Kích thước rãnh không chính xác, hoặc Áp dụng mô-men xoắn không đúng cách.

Chương này trình bày về Nguyên lý kỹ thuật và thực tiễn trong lĩnh vực đảm bảo rằng phớt hoạt động đúng theo các thông số kỹ thuật thiết kế trong suốt toàn bộ thời gian sử dụng.

8.1 Chuẩn bị bề mặt và hoàn thiện

8.1.1 Tầm quan trọng của bề mặt hoàn thiện

Một mối hàn chân không phụ thuộc vào sự tiếp xúc chặt chẽ giữa vật liệu hàn và flange hoặc vỏ. Khuyết tật bề mặt vi mô Các vết trầy xước, vết lõm hoặc vết gia công có thể tạo ra các đường rò rỉ.

8.1.2 Quy trình vệ sinh

• Vệ sinh bằng Chất dung môi (ví dụ: isopropanol) và khăn lau không bám lông.
• Tránh chạm vào các bề mặt niêm phong bằng tay trần.
• Đối với UHV, thực hiện Vệ sinh bằng sóng siêu âm và quá trình nung khô các thành phần.
• Kiểm tra dưới ánh sáng tốt hoặc kính lúp.

8.2 Thiết kế rãnh và phớt

8.2.1 O-Ring và Phớt cao su đàn hồi

Thiết kế rãnh quyết định độ nén kín, khả năng chống ép và độ ổn định kích thước. Các lỗi thường gặp bao gồm nén quá mức (dẫn đến biến dạng vĩnh viễn) và nén không đủ (dẫn đến rò rỉ).

8.2.2 Phớt kim loại

Các gioăng kim loại (ví dụ: đồng CF) yêu cầu:

• Các mặt bích phẳng, sạch, có cạnh sắc như dao.
• Đảm bảo sự căn chỉnh chính xác trong quá trình lắp ráp.
• Điều khiển mô-men xoắn để tránh biến dạng cạnh.

Helicoflex® hoặc phớt C-ring yêu cầu độ chính xác cao. Độ sâu và chiều rộng của rãnh, đảm bảo nén đàn hồi có kiểm soát.

8.3 Độ đồng tâm và sự căn chỉnh

Sự không khớp giữa các bề mặt đóng kín là nguyên nhân chính gây ra Rò rỉ trong quá trình lắp đặt và mài mòn sớm của phớt trong các hệ thống động.

• Đảm bảo Độ lệch trục < 0,05 mm đối với phớt cơ khí.
• Sử dụng Đinh chốt chính xác hoặc các đặc điểm định vị trên các flange lớn.
• Trong các cụm lắp ráp động, việc căn chỉnh giúp giảm tải không đều và mài mòn cục bộ.

Mẹo: Các vấn đề về sự không đồng bộ thường có biểu hiện giống như “sự cố rò rỉ” nhưng thực chất là do lỗi thiết kế hệ thống.

8.4 Ứng dụng mô-men xoắn và siết chặt

Momen xoắn chính xác và đồng đều đảm bảo:

• Ngay cả áp suất của gioăng.
• Biến dạng mặt đúng cách (cho gioăng kim loại).
• Phòng ngừa biến dạng mặt bích.

8.4.1 Các nguyên tắc tốt nhất về mô-men xoắn

1. Sử dụng cờ lê mô-men xoắn đã được hiệu chuẩn.
2. Siết chặt các bu lông theo hình sao hoặc hình chữ thập. Phân phối tải đều.
3. Tăng mô-men xoắn qua nhiều lần gia công (ví dụ: 30%, 60%, 100% của mục tiêu).
4. Tuân thủ các thông số mô-men xoắn của nhà sản xuất hoặc các giá trị đã được kiểm chứng qua thí nghiệm.
5. Đối với các flange lớn, Siết chặt lại sau khi thực hiện chu trình nhiệt..

8.5 Bôi trơn và các dụng cụ hỗ trợ lắp ráp

• Chỉ sử dụng Chất bôi trơn tương thích với môi trường chân không, Ví dụ: Dựa trên PFPE (perfluoropolyether).
• Tránh sử dụng dầu hoặc mỡ hydrocarbon, vì chúng giải phóng khí mạnh mẽ trong môi trường chân không.
• Bôi trơn nhẹ giúp ngăn ngừa Vặn vòng O-ring và Hư hỏng trong quá trình lắp đặt.
• Đối với các phớt kim loại, việc bôi trơn thường không cần thiết hoặc chỉ giới hạn ở việc bôi trơn ren để đảm bảo lực căng bulong ổn định.

Lưu ý: Trong các ứng dụng UHV, thường nên lắp ráp các phớt. khô hoặc sử dụng lượng chất bôi trơn tối thiểu để giảm nguy cơ ô nhiễm.

8.6 Xử lý và bảo quản con dấu

Lưu trữ không đúng cách là nguyên nhân tiềm ẩn gây hư hỏng của các miếng đệm, đặc biệt là đối với các vật liệu đàn hồi.

Các thực hành được khuyến nghị:

• Bảo quản ở nơi mát mẻ, tối và khô ráo.
• Tránh xa các nguồn ozone (ví dụ: thiết bị điện).
• Sử dụng túi niêm phong để ngăn ngừa ô nhiễm.
• Ghi chú ngày sản xuất và hạn sử dụng — các vật liệu đàn hồi có thể bị lão hóa ngay cả khi không sử dụng.
• Tránh kéo giãn hoặc gấp nếp quá mức các miếng đệm khi thao tác.

8.7 Kiểm tra trước khi khởi động

Trước khi khởi động hệ thống hút chân không, luôn thực hiện các bước sau:

1. Kiểm tra bằng mắt thường Việc căn chỉnh mặt bích, bu lông và vị trí đặt phớt.
2. Kiểm tra rò rỉ heli Xung quanh các khớp quan trọng (đặc biệt là UHV).
3. Thử nghiệm tăng áp suất Để xác minh chân không sơ bộ.
4. Xác nhận giá trị nén hoặc mô-men xoắn của phớt nằm trong giới hạn cho phép.
5. Đối với các phớt động, đảm bảo bôi trơn và Thử nghiệm quay trục là mịn màng.

Một kiểm tra trước khi khởi động duy nhất có thể giúp tránh được hàng giờ làm việc tốn kém và sửa chữa lại.

8.8 Các yếu tố cần xem xét trong thiết kế để đảm bảo khả năng bảo trì

Khi thiết kế hệ thống chân không, không chỉ cần xem xét hiệu suất mà còn phải xem xét Dễ dàng bảo trì:

• Các cụm flange mô-đun cho phép thay thế phớt mà không cần tháo rời hoàn toàn.
• Sử dụng các loại flange tiêu chuẩn và kích thước gioăng tiêu chuẩn.
• Cung cấp Giấy phép truy cập cho các công cụ đo mô-men xoắn và thiết bị phát hiện rò rỉ.
• Giảm thiểu các lỗ mù và thể tích bị kẹt để giảm thiểu các rò rỉ ảo.

Các yếu tố thiết kế này giúp nâng cao độ tin cậy lâu dài và giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

8.9 Quá trình nung khô và chu kỳ nhiệt

Quá trình nung khử thường được sử dụng để giảm hiện tượng thoát khí và cải thiện hiệu suất chân không.

• Quá trình gia nhiệt và làm mát từ từ giúp giảm thiểu ứng suất nhiệt lên các phớt.
• Kiểm tra mô-men xoắn và độ thẳng hàng sau khi nung, đặc biệt đối với các phớt mềm hoặc phớt cao su đàn hồi.
• Đối với hệ thống UHV, quá trình nung khử thường được kết hợp với Kiểm tra rò rỉ heli.

8.10 Các lỗi cài đặt thường gặp cần tránh

8.11 Tóm tắt

Thiết kế và lắp đặt tem Quan trọng không kém việc lựa chọn vật liệu Trong việc đảm bảo tính toàn vẹn của chân không. Các nguyên tắc chính bao gồm:

• Đảm bảo Độ chính xác trong bề mặt hoàn thiện, căn chỉnh và thiết kế rãnh.
• Áp dụng Mô-men xoắn được điều khiển và sử dụng các trình tự lắp ráp đúng cách.
• Bảo trì sự sạch sẽ và sử dụng Chất bôi trơn tương thích với môi trường chân không.
• Thực hiện Kiểm tra rò rỉ trước khi khởi động Phát hiện sớm các vấn đề.
• Thiết kế cho Khả năng vận hành Để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

Khi được thực hiện đúng cách, các biện pháp này sẽ tăng đáng kể độ tin cậy của phớt, giảm tỷ lệ rò rỉ và kéo dài tuổi thọ của hệ thống chân không.

9. Khởi động, Vận hành & Giám sát

Ngay cả con dấu được lựa chọn cẩn thận và lắp đặt chính xác nhất cũng có thể hoạt động không hiệu quả nếu Giai đoạn nghiệm thu và vận hành Không được quản lý đúng cách. Hệ thống chân không đặc biệt nhạy cảm với điều kiện khởi động, biến động nhiệt độ, ô nhiễm và các quy trình vận hành không đúng cách.

Chương này tập trung vào Các phương pháp tốt nhất để đưa hệ thống chân không kín vào hoạt động, Theo dõi hiệu suất trong quá trình vận hành, và Phát hiện các dấu hiệu cảnh báo sớm về sự suy thoái của lớp phủ bề mặt..

9.1 Kiểm tra trước khi vận hành

Trước khi thực hiện lần bơm đầu tiên, hãy tiến hành kiểm tra hệ thống làm kín một cách có hệ thống. Quy trình nghiệm thu có hệ thống có thể ngăn ngừa 80% sự cố hỏng hóc sớm của hệ thống làm kín.

9.1.1 Kiểm tra cơ học

• Kiểm tra tất cả các bu lông flange để đảm bảo giá trị mô-men xoắn đúng.
• Xác nhận sự khớp nối giữa các bộ phận ghép nối (đặc biệt là các giao diện trục và phớt).
• Kiểm tra xem các vòng O-ring hoặc gioăng có được lắp đặt đúng vị trí, không bị xoắn, rách hoặc biến dạng hay không.
• Đảm bảo tất cả các vòng đệm, khoảng cách và bộ giữ được đặt đúng vị trí.

9.1.2 Vệ sinh hệ thống

• Kiểm tra tất cả các bề mặt tiếp xúc của seal để đảm bảo không có bụi, dầu mỡ và vết tay.
• Rửa sạch buồng bằng nitơ sạch, khô (hoặc khí trơ khác) để loại bỏ các hạt bụi.
• Đảm bảo rằng các chất bôi trơn, nếu được sử dụng, phải tương thích với môi trường chân không (dựa trên PFPE hoặc các loại tương đương được phê duyệt).

9.1.3 Kiểm tra rò rỉ trước khi bơm

• Thực hiện bước đầu tiên Kiểm tra rò rỉ heli Xung quanh tất cả các khớp quan trọng.
• Sử dụng Thử nghiệm tăng áp suất Để kiểm tra sơ bộ trong các khu vực không quan trọng.
• Tỷ lệ rò rỉ chấp nhận được nên phù hợp với Mức chân không mục tiêu:
  • Áp suất chân không thô: ≤ 10⁻⁵ Pa·m³/s
  • Áp suất chân không cao: ≤ 10⁻⁸ Pa·m³/s
  • Áp suất cực cao (UHV): ≤ 10⁻¹⁰ Pa·m³/s

Mẹo: Luôn kiểm tra rò rỉ trước khi hệ thống được lắp ráp hoàn chỉnh hoặc được bao phủ bằng vật liệu cách nhiệt — điều này giúp việc khắc phục sự cố trở nên dễ dàng hơn nhiều.

9.2 Quy trình xả bơm có kiểm soát

A di tản có kiểm soát Giảm thiểu ứng suất cơ học và nhiệt tác động lên các phớt.

1. Xóa sạch hệ thống Sử dụng khí trơ để loại bỏ độ ẩm và tạp chất trong không khí.
2. Bật bơm hỗ trợ từ từ., Đảm bảo quá trình sơ tán ổn định và tránh các cú sốc áp suất.
3. Theo dõi độ dốc áp suất Để phát hiện hiện tượng thoát khí bất thường hoặc rò rỉ.
4. Đối với các hệ thống có Phớt cao su đàn hồi, hãy dành thời gian cho quá trình thoát khí ban đầu trước khi chuyển sang chế độ chân không cao.
5. Đối với hệ thống UHV, tiếp tục với một Giai đoạn nướng chín Để tăng tốc quá trình giải hấp từ bề mặt.

Lỗi thường gặp trong quá trình nghiệm thu: Việc sơ tán nhanh chóng các phòng lớn có thể gây ra Đảo ngược con dấu (O-ring đang được kéo ra khỏi rãnh) hoặc Sự biến dạng khuôn mặt Trong các phớt kim loại. Việc xả bơm từ từ sẽ tránh được điều này.

9.3 Ổn định ban đầu và quá trình chạy roda

Nhiều con hải cẩu, đặc biệt là cơ khí và Phớt khí khô, có một Thời gian làm quen ngắn Trong quá trình này, có thể quan sát thấy hiện tượng rò rỉ nhẹ.

• Quá trình ổn định thường diễn ra trong vòng từ vài phút đến vài giờ của hoạt động.
• Nhiệt độ cần được theo dõi chặt chẽ; sự tăng nhẹ là bình thường khi ma sát ổn định.
• Rò rỉ liên tục sau giai đoạn chạy rà cho thấy:
  • Tải trọng không đúng cách hoặc sai lệch vị trí (phớt cơ khí).
  • Vòng đệm O-ring bị hỏng.
  • Mô-men xoắn không đủ hoặc biến dạng mặt bích.

9.4 Các thông số giám sát hoạt động

9.4.1 Giám sát nhiệt độ

• Đặt các cặp nhiệt điện hoặc cảm biến nhiệt độ (RTD) Giao diện gần nắp (đặc biệt là các phớt động).
• Hãy chú ý đến Sự tăng đột biến nhiệt độ, có thể cho thấy sự ma sát, ô nhiễm hoặc bôi trơn không đủ.
• Sự di chuyển chậm chạp lên trên có thể cho thấy mặc hoặc Sự xâm nhập của khí, trong khi những biến động đột ngột có thể là dấu hiệu của sự thất bại.

9.4.2 Giám sát rung động

• Dao động trục là một triệu chứng sớm phổ biến của các vấn đề liên quan đến phớt động.
• Dao động có thể gây ra tải không đều trên bề mặt, tăng mài mòn và rò rỉ nhanh hơn.
• Lắp đặt cảm biến rung gần thiết bị quay.

9.4.3 Theo dõi áp suất và tốc độ rò rỉ

• Theo dõi liên tục áp suất cơ bản và Đường cong xả bơm.
• Áp suất cơ bản ổn định theo thời gian cho thấy khả năng đóng kín tốt và lượng khí thoát ra thấp.
• Áp suất cơ bản đang tăng hoặc Thời gian xả bơm kéo dài thường là dấu hiệu đầu tiên của:
  • O-ring bị lão hóa hoặc nứt.
  • Mòn niêm phong đóng gói.
  • Sự thoát khí do ô nhiễm.

9.5 Phát hiện rò rỉ heli trong quá trình vận hành

Kiểm tra rò rỉ heli không chỉ dành cho giai đoạn nghiệm thu — nó là một phương pháp tuyệt vời. công cụ chẩn đoán trong quá trình vận hành bình thường hoặc khắc phục sự cố.

Các phương pháp tốt nhất:

• Thử nghiệm trước tiên ở các khu vực có áp lực cao hoặc nhiệt độ cao.
• Sử dụng chế độ quét cho hệ thống lớn và chế độ hút chân không cho vị trí chính xác.
• So sánh các giá trị đo rò rỉ với xu hướng áp suất và nhiệt độ.
• Ghi lại kết quả kiểm tra để phân tích xu hướng theo thời gian.

Lưu ý: Sự gia tăng từ từ của nồng độ heli nền có thể cho thấy sự thấm dần hoặc sự suy giảm ở giai đoạn đầu của lớp niêm phong.

9.6 Ngăn ngừa sự suy giảm của niêm phong hoạt động

Sự suy thoái của lớp màng thường xảy ra. dần dần, khiến việc phát hiện trở nên khó khăn hơn cho đến khi xảy ra sự cố.
Các biện pháp bảo vệ hoạt động chính bao gồm:

• Tránh chạy khô của các phớt cơ khí hoặc phớt động lực.
• Giữ bề mặt tiếp xúc sạch sẽ — ô nhiễm làm tăng tốc độ mài mòn.
• Bảo trì Đường cong nhiệt độ và áp suất ổn định Để giảm thiểu stress do biến đổi nhiệt độ.
• Sử dụng Khí đệm hoặc khí rào cản Đối với các phớt khí khô theo quy định của nhà sản xuất.
• Tránh siết quá chặt hoặc căng quá mức trong quá trình bảo dưỡng.

Đối với vòng đệm O-ring bằng elastomer:

• Hạn chế tiếp xúc với các hóa chất có tính ăn mòn cao.
• Tránh nén kéo dài ở nhiệt độ cao để giảm biến dạng vĩnh viễn.
• Thay thế các phớt một cách chủ động trong quá trình bảo dưỡng định kỳ, không chỉ sau khi hỏng hóc.

9.7 Tích hợp với Hệ thống Bảo trì Dự đoán

Các hệ thống hút chân không hiện đại ngày càng sử dụng Giám sát tình trạng Phát hiện sự suy giảm của lớp niêm phong trước khi nó dẫn đến rò rỉ.

Các phương pháp thông dụng bao gồm:

• Cảm biến nhiệt độ và rung động thời gian thực.
• Ghi nhật ký phát hiện rò rỉ heli.
• Theo dõi xu hướng áp suất cơ bản tự động.
• Hệ thống báo động dựa trên ngưỡng.

Hệ thống tiên tiến Có thể tích hợp các thuật toán học máy để dự đoán các mẫu hỏng hóc, đặc biệt là đối với thiết bị quay quan trọng sử dụng các phớt cơ khí hoặc phớt khí khô.

9.8 Phản ứng khẩn cấp và khắc phục sự cố

Nếu xảy ra rò rỉ bất thường trong quá trình vận hành:

1. Cách ly khu vực bị ảnh hưởng Nhanh chóng để giảm thiểu ô nhiễm.
2. Kiểm tra xem Sự bất thường về nhiệt độ hoặc rung động gần con dấu.
3. Thực hiện Kiểm tra rò rỉ heli cục bộ Xác định nguồn gốc.
4. Nếu hệ thống sử dụng Miếng đệm kim loại, Việc siết lại có thể khắc phục các rò rỉ nhỏ.
5. Nếu miếng đệm là loại cao su đàn hồi, có thể cần phải xả khí và thay thế.

Lưu ý quan trọng: Không nên sử dụng lực xoắn quá mức hoặc các hợp chất keo dán như một “giải pháp tạm thời” — điều này thường làm tình trạng trở nên tồi tệ hơn hoặc gây hư hỏng cho mặt bích.

9.9 Tài liệu và Xu hướng

Hiệu suất đóng kín tốt không chỉ đạt được thông qua kỹ thuật mà còn thông qua Kỷ luật dữ liệu:

• Ghi lại các giá trị mô-men xoắn, tỷ lệ rò rỉ, điều kiện nung khô và áp suất khởi động.
• Giữ gìn Ghi chép hiệu suất của con dấu Để xác định sự suy giảm dần dần về hiệu suất.
• Lịch trình Kiểm tra rò rỉ định kỳ và các cuộc kiểm tra dựa trên chu kỳ bảo dưỡng.

Lịch sử được ghi chép cho phép các kỹ sư Dự đoán chu kỳ thay thế gioăng, Giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động không mong muốn.

9.10 Tóm tắt

Hoạt động đóng kín thành công không chỉ đơn thuần là việc lắp đặt chính xác — mà còn là về quản lý chủ động Trong suốt vòng đời của hệ thống:

• Kiểm tra sự căn chỉnh, độ sạch sẽ và tính toàn vẹn của hệ thống chống rò rỉ trong quá trình nghiệm thu.
• Điều chỉnh tốc độ xả bơm để bảo vệ các phớt khỏi tác động của áp suất đột ngột.
• Theo dõi nhiệt độ, rung động và áp suất để phát hiện sớm các dấu hiệu hư hỏng.
• Sử dụng phát hiện rò rỉ heli như một công cụ cả trong quá trình nghiệm thu và vận hành.
• Tích hợp giám sát và ghi chép để bảo trì dự đoán.

10. Chiến lược bảo trì

Trong hệ thống chân không, các phớt là cả hai các thành phần quan trọng và Các thành phần tiêu hao. Hiệu suất của chúng trực tiếp quyết định liệu hệ thống có thể đạt được và duy trì mức chân không yêu cầu hay không. Một hệ thống được thiết kế tốt Chiến lược bảo trì Do đó, việc tối đa hóa thời gian hoạt động, giảm thiểu rò rỉ và đảm bảo tuổi thọ dài cho cả phớt và thiết bị là điều vô cùng quan trọng.

Chương này trình bày các chiến lược bảo trì phòng ngừa, dự đoán và khắc phục, bao gồm các phương pháp kiểm tra thực tế và khung kế hoạch bảo trì.

10.1 Triết lý bảo trì: Bảo trì phòng ngừa so với Bảo trì dự đoán so với Bảo trì sửa chữa

Hầu hết các hệ thống hút chân không hiện đại đều được hưởng lợi từ một phương pháp kết hợp, kết hợp Lập lịch phòng ngừa với theo dõi dự đoán cho các phớt quan trọng.

10.2 Lập kế hoạch bảo trì và xác định khoảng thời gian bảo trì

10.2.1 Xác định khoảng thời gian bảo dưỡng

Các khoảng thời gian bảo dưỡng nên được thiết lập dựa trên:

• Loại phớt và tuổi thọ dự kiến.
• Mức chân không hoạt động và rủi ro ô nhiễm.
• Điều kiện quá trình (nhiệt độ, tiếp xúc hóa chất, tải trọng cơ học).
• Khuyến nghị của nhà sản xuất và kinh nghiệm thực tế.

10.3 Hoạt động bảo trì phòng ngừa

Bảo trì phòng ngừa tập trung vào Kiểm tra định kỳ và Thay thế chủ động của các con dấu trước khi hỏng hóc.

Các nhiệm vụ điển hình bao gồm:

• Kiểm tra bằng mắt thường để phát hiện các vết nứt, phẳng hoặc mòn.
• Đo độ biến dạng nén của vòng O.
• Thay thế các vật liệu đàn hồi theo định kỳ, ngay cả khi không có dấu hiệu hư hỏng nào xuất hiện.
• Kiểm tra bề mặt mặt bích để phát hiện vết xước hoặc ô nhiễm.
• Siết chặt lại bu lông trên các miếng đệm kim loại sau quá trình nung nóng hoặc chu kỳ nhiệt.
• Ghi chép lại tất cả các lần thay thế và kết quả kiểm tra.

Mẹo: Đối với các hệ thống quan trọng, việc thay thế phớt phòng ngừa nên được thực hiện đồng thời với Bảo trì định kỳ khác Để giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động.

10.4 Bảo trì dự đoán và Giám sát tình trạng

Bảo trì dự đoán dựa trên Đo lường theo thời gian thực hoặc định kỳ các thông số cho thấy sự suy giảm của lớp seal.

10.4.1 Tần suất giám sát

• Hệ thống UHV giá trị cao: Theo dõi liên tục hoặc hàng ngày.
• Hệ thống công nghiệp: Hàng tuần hoặc hàng tháng tùy thuộc vào mức độ quan trọng của quy trình.
• Hệ thống không quan trọng: Kiểm tra định kỳ được thực hiện trong khung thời gian bảo trì.

Phân tích xu hướng Thường có giá trị hơn so với các con số tuyệt đối. Những thay đổi dần dần trong hành vi cơ bản là những dấu hiệu cảnh báo sớm về sự suy thoái của môi trường biển.

10.5 Quy trình bảo dưỡng cho các loại phớt khác nhau

10.5.1 Vòng đệm cao su đàn hồi (O-Rings)

• Thay thế chủ động trong các đợt ngừng hoạt động theo lịch trình.
• Kiểm tra xem có hiện tượng cứng lại, phẳng ra hoặc nứt bề mặt hay không.
• Vệ sinh kỹ lưỡng các rãnh và bề mặt kín trước khi lắp đặt lại.
• Sử dụng chất bôi trơn tươi, tương thích với chân không nếu cần thiết.
• Ghi lại ngày lắp đặt và mô-men xoắn.

10.5.2 Phớt mềm và phớt kim loại

• Kiểm tra các cạnh dao của flange xem có vết gờ hoặc trầy xước không.
• Luôn sử dụng Miếng đệm đồng mới Cho các flange CF (không tái sử dụng).
• Siết chặt lại các bu lông sau khi nung để bù đắp cho sự giãn nở của gioăng.
• Đối với các phớt Helicoflex®, hãy tuân thủ nghiêm ngặt các thông số kỹ thuật về áp suất nén của nhà sản xuất.

10.5.3 Phớt cơ khí

• Kiểm tra tình trạng của mặt đệm, độ bền của lò xo và các vòng O phụ.
• Kiểm tra độ lệch trục và độ thẳng hàng trong quá trình lắp ráp lại.
• Thay thế các bộ phận bị mòn như mặt đệm hoặc lò xo, không chỉ các bộ phận làm từ cao su đàn hồi.
• Thực hiện kiểm tra rò rỉ heli sau khi lắp đặt.

10.5.4 Phớt khí khô

• Kiểm tra hệ thống cấp khí cho phớt về độ sạch sẽ và áp suất đúng tiêu chuẩn.
• Kiểm tra các rãnh xem có bị ô nhiễm hoặc hư hỏng không.
• Chỉ thay thế nếu xu hướng rò rỉ vượt quá giới hạn cho phép.

10.5.5 Phớt từ tính

• Kiểm tra cường độ từ trường và tính toàn vẹn của chất lỏng từ tính.
• Kiểm tra xem có dấu hiệu ô nhiễm hoặc hư hỏng hay không.
• Thường được thay thế sau khi hết tuổi thọ sử dụng, không theo lịch trình.

10.6 Quản lý phụ tùng thay thế và thời hạn sử dụng

Điều kiện bảo quản của các con dấu có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và độ tin cậy của chúng.

Các phương pháp tốt nhất:

• Bảo quản các vật liệu đàn hồi trong túi niêm phong Trong môi trường mát mẻ, tối và không có ozone.
• Sử dụng Nhập trước, xuất trước (FIFO) Quản lý hàng tồn kho.
• Nhãn lưu trữ và ngày hết hạn.
• Tránh gấp hoặc kéo căng các miếng dán khi bảo quản.
• Giữ cho các gioăng kim loại sạch sẽ và không bị oxy hóa.

10.7 Tài liệu và Hồ sơ bảo trì

Việc ghi chép hồ sơ một cách nhất quán giúp đưa ra các quyết định bảo trì tốt hơn và phân tích dự đoán.

Các trường dữ liệu được khuyến nghị:

• Loại phớt, vật liệu, nhà sản xuất.
• Ngày lắp đặt và mô-men xoắn.
• Tỷ lệ rò rỉ trong quá trình lắp đặt và sau khi nướng.
• Ngày bảo trì và thay thế.
• Các sự cố vận hành (sự tăng đột biến nhiệt độ, sự thay đổi áp suất, v.v.).
• Kết quả kiểm tra và các biện pháp khắc phục đã thực hiện.

Dữ liệu này cho phép các kỹ sư Tối ưu hóa khoảng thời gian thay thế, Dự đoán sự cố, và Tiêu chuẩn hóa quy trình bảo trì trên nhiều hệ thống.

10.8 Phân tích chế độ hỏng hóc và bài học kinh nghiệm

Khi một con dấu bị hỏng đột ngột, việc phân tích nguyên nhân gốc rễ giúp ngăn chặn sự tái diễn.
Các cơ chế hỏng hóc điển hình bao gồm:

Phân tích nguyên nhân gốc rễ (RCA) cần được ghi chép lại, và các biện pháp khắc phục cần được tích hợp vào kế hoạch bảo trì tiếp theo.

10.9 Tối ưu hóa chi phí bảo trì và thời gian hoạt động

• Hoạt động bảo trì gói dịch vụ (ví dụ: thay thế phớt, vệ sinh, hiệu chuẩn lại) để giảm thiểu chu kỳ xả khí.
• Sử dụng dữ liệu dự đoán Để kéo dài khoảng thời gian một cách an toàn thay vì thay thế theo lịch trình cứng nhắc.
• Đối với các hệ thống có giá trị cao, hãy đầu tư vào Giám sát tình trạng Để ngăn chặn thời gian ngừng hoạt động không mong muốn gây tốn kém.
• Thành lập Bộ phụ tùng dự phòng quan trọng để phản ứng nhanh chóng.

Bảo trì hiệu quả về chi phí không có nghĩa là làm ít hơn — nó có nghĩa là Làm việc đúng việc vào đúng thời điểm.

10.10 Tóm tắt

Một chiến lược bảo trì vững chắc là yếu tố then chốt để Độ tin cậy của hệ thống chân không trong thời gian dài:

• Bảo dưỡng phòng ngừa Giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động không mong muốn.
• Giám sát dự đoán Cho phép sử dụng tối đa khả năng đóng kín với rủi ro tối thiểu.
• Quản lý phụ tùng thay thế đúng cách Đảm bảo sẵn sàng.
• Phân tích nguyên nhân hỏng hóc Nâng cao hiệu quả hoạt động trong tương lai.

Khi được thực hiện một cách nhất quán, kế hoạch bảo trì Kéo dài tuổi thọ của phớt, ổn định áp suất cơ bản và giảm tổng chi phí sở hữu.

11. Hướng dẫn cụ thể theo ngành

Các chiến lược đóng gói chân không có sự khác biệt đáng kể giữa các ngành công nghiệp. Mặc dù các nguyên tắc cơ bản về kiểm soát rò rỉ, tương thích vật liệu và lắp đặt đúng cách vẫn giữ nguyên, mỗi ngành lại đặt ra các yêu cầu riêng biệt. Hiệu suất độc đáo, vệ sinh và các yêu cầu pháp lý..

Chương này phân tích cách thức lựa chọn và quản lý chiến lược đối với hải cẩu được điều chỉnh để đáp ứng các yêu cầu. Yêu cầu vận hành cụ thể của các ngành công nghiệp quan trọng phụ thuộc vào chân không.

11.1 Ứng dụng trong lĩnh vực bán dẫn và chân không cực cao (UHV)

11.1.1 Yêu cầu chính

• Tỷ lệ rò rỉ: Thông thường dưới 1 × 10⁻¹⁰ Pa·m³/s trên mỗi khớp.
• Phát khí: Rất thấp — ngay cả các chất bay hơi ở nồng độ rất nhỏ cũng có thể làm ô nhiễm các tấm wafer hoặc màng mỏng.
• Khả năng nướng chín: 200–400 °C.
• Sự sạch sẽ: Tương thích với phòng sạch ISO Class 1–5.
• Tránh sử dụng elastomer: Ở bất kỳ đâu có thể, cần giảm thiểu sự thấm qua.

11.1.2 Các chiến lược bịt kín được khuyến nghị

• Phớt kim loại toàn bộ — Gioăng đồng OFHC, vòng C, Helicoflex® cho các giao diện quan trọng.
• Các mối hàn hoặc mối hàn bằng đồng cho các lắp đặt cố định (cửa sổ quan sát, ống dẫn).
• Phớt từ tính Cho chuyển động quay; sạch, ít rò rỉ và tương thích với môi trường chân không cực cao (UHV).
• Cấu hình hai lớp niêm phong với bơm chênh lệch áp suất cho các giao diện elastomer còn lại.

11.1.3 Thực hành vận hành

• Hàn kín các mối hàn và linh kiện trước khi lắp ráp.
• Thực hiện kiểm tra rò rỉ heli nghiêm ngặt tại mỗi chu kỳ bảo dưỡng.
• Giữ chặt kiểm soát mô-men xoắn và căn chỉnh mặt bích.
• Tránh sử dụng mỡ bôi trơn hoặc chất bôi trơn trừ khi chúng được chứng nhận phù hợp với môi trường chân không.

Ví dụ:
Trong hệ thống gia công wafer, các bộ truyền động quay ferrofluidic được kết hợp với gioăng đồng CF trên tất cả các flange tĩnh. Không sử dụng các gioăng cao su bên trong thể tích quá trình để ngăn ngừa ô nhiễm và sự thay đổi áp suất.

11.2 Xử lý hóa học và môi trường ăn mòn

11.2.1 Yêu cầu chính

• Tương thích hóa học: Các con dấu phải chịu được axit, dung môi và hơi độc hại.
• Quá trình nhiệt tuần hoàn: Các chu kỳ làm nóng và làm mát lặp đi lặp lại trong quá trình xử lý theo lô.
• Mức chân không vừa phải: Thường là chân không cao hoặc chân không thô.
• Dễ dàng bảo trì: Thường xuyên truy cập hệ thống để vệ sinh và kiểm tra.

11.2.2 Các chiến lược bịt kín được khuyến nghị

• FFKM O-rings cho các hóa chất ăn mòn mạnh và môi trường nhiệt độ cao.
• Miếng đệm bao bọc bằng PTFE hoặc các phớt composite cho kết nối flange.
• Phớt cơ khí SiC / graphite Đối với trục quay, có khả năng chống lại tác động hóa học.
• Phớt khí khô với khí rào cản trong các ứng dụng bơm quan trọng.

11.2.3 Thực hành vận hành

• Kiểm tra định kỳ và thay thế định kỳ các bộ phận bằng cao su do lão hóa hóa học.
• Sử dụng hệ thống khí xả hoặc khí chắn để bảo vệ các phớt động khỏi sự xâm nhập của các chất ăn mòn.
• Vệ sinh và rửa sạch các bề mặt làm kín trong mỗi lần ngừng hoạt động để loại bỏ cặn bẩn.
• Theo dõi chặt chẽ xu hướng áp suất và tốc độ rò rỉ để phát hiện sớm các dấu hiệu suy giảm.

Ví dụ:
Trong lò phản ứng lắng đọng hơi hóa học (CVD), các phớt cao su FFKM được sử dụng trên các flange tĩnh, trong khi các phớt khí khô có hệ thống xả nitơ bảo vệ trục bơm khỏi các sản phẩm phụ ăn mòn.

11.3 Chế biến dược phẩm và thực phẩm

11.3.1 Yêu cầu chính

• Tuân thủ quy định: FDA, USP Loại VI và ISO 10993 cho các ứng dụng vệ sinh.
• Tương thích CIP/SIP: Các chu trình tiệt trùng tại chỗ bằng cách làm sạch và tiệt trùng bằng hơi nước.
• An toàn vật liệu: Không độc hại, không rò rỉ và có thể truy xuất nguồn gốc.
• Dễ dàng tháo rời và vệ sinh.

11.3.2 Các chiến lược bịt kín được khuyến nghị

• EPDM hoặc O-ring silicone được xử lý bằng platinum cho các cổng và nắp che tiếp cận vệ sinh.
• Phớt PTFE Trong các khu vực yêu cầu khử trùng thường xuyên hoặc khả năng chống hóa chất.
• Hệ thống mặt bích Tri-Clamp với các hình dạng gioăng tiêu chuẩn để dễ dàng thay thế.
• Đối với các ứng dụng yêu cầu độ tinh khiết cao, phớt kim loại có thể được sử dụng để tránh nhiễm bẩn.

11.3.3 Thực hành vận hành

• Thay thế định kỳ các miếng đệm trong quá trình tiệt trùng để tránh tình trạng cứng hoặc nứt.
• Xác minh tính truy xuất nguồn gốc vật liệu và hồ sơ lô sản phẩm để tuân thủ các quy định pháp lý.
• Tránh sử dụng chất bôi trơn trừ khi được FDA phê duyệt và không di chuyển.
• Sử dụng các phụ kiện điều khiển mô-men xoắn để tránh tình trạng nén quá mức trong quá trình lắp ráp.

Ví dụ:
Hệ thống sấy đông khô (lyophilization) sử dụng vòng O-ring EPDM cho cửa buồng quá trình và gioăng PTFE cho đường ống thu hồi hơi, đảm bảo khả năng tiệt trùng và tuân thủ các quy định.

11.4 Hệ thống lò nung năng lượng và chân không

11.4.1 Yêu cầu chính

• Khả năng chịu nhiệt độ cao: Quá trình nướng và nhiệt độ quá trình trên 400 °C.
• Quá trình nhiệt tuần hoàn: Độ dốc lớn và các chu kỳ làm nóng/làm mát thường xuyên.
• Áp lực cơ học: Các flange lớn, các bộ phận nặng.
• Áp suất chân không cao, thường nằm trong khoảng 10⁻⁴–10⁻⁶ Pa.

11.4.2 Các chiến lược bịt kín được khuyến nghị

• Miếng đệm kim loại (hợp kim đồng, nhôm hoặc niken) trên các mặt bích CF hoặc mặt bích tùy chỉnh.
• Phớt Helicoflex® cho các mối nối chịu nhiệt cao có thể tái sử dụng.
• Phớt PTFE / PCTFE cho các đường ống phụ có nhiệt độ thấp hơn.
• Phớt cơ khí có bề mặt SiC chịu nhiệt độ cao cho các bộ truyền qua quay.

11.4.3 Thực hành vận hành

• Sử dụng Tốc độ gia nhiệt được kiểm soát Trong quá trình nung nóng để giảm ứng suất nhiệt trên các mặt bích.
• Siết chặt lại các phớt kim loại sau quá trình nhiệt để duy trì áp suất nén.
• Kiểm tra bề mặt mặt bích thường xuyên để phát hiện sự oxy hóa hoặc biến dạng cơ học.
• Xem xét Tác động giãn nở khác biệt giữa các kim loại khác nhau.

Ví dụ:
Lò hàn chân không sử dụng gioăng đồng OFHC trên tất cả các flange CF của buồng chính, được siết lại sau mỗi chu kỳ nhiệt độ cao để duy trì độ kín khí.

11.5 Thiết bị nghiên cứu và phân tích

11.5.1 Yêu cầu chính

• Cấu hình linh hoạt: Thường xuyên lắp ráp và tháo dỡ cho các thí nghiệm.
• Tiếng ồn nền thấp: Phải giảm thiểu quá trình thoát khí và thẩm thấu để tránh sự trôi dạt của thiết bị.
• UHV hoặc chân không cao.

11.5.2 Các chiến lược bịt kín được khuyến nghị

• Các mặt bích CF với gioăng đồng cho cấu trúc chân không chính.
• Các mặt bích KF với vòng đệm cao su đàn hồi (O-rings) cho các kết nối mô-đun và tạm thời.
• Phớt hybrid cao su-kim loại (ví dụ: O-ring được bọc kim loại) để cân bằng giữa tính tiện dụng và lượng khí thoát ra thấp.
• Các bộ phận hàn xuyên qua cho hệ thống đo lường cố định.

11.5.3 Thực hành vận hành

• Thực hiện kiểm tra rò rỉ heli thường xuyên sau khi tái cấu hình.
• Vệ sinh và nung sơ bộ các vật liệu đàn hồi để giảm hiện tượng thoát khí nền.
• Tiêu chuẩn hóa kích thước mặt bích để thay thế linh kiện nhanh chóng.

Ví dụ:
Buồng khoa học bề mặt UHV sử dụng các flange CF cho bình chân không chính, nhưng sử dụng các phớt cao su KF cho các cổng chẩn đoán được điều chỉnh lại giữa các thí nghiệm.

11.6 Tóm tắt

Các ngành công nghiệp khác nhau đặt ra những yêu cầu khác nhau đối với hệ thống đóng kín:

Mặc dù nguyên lý vật lý cơ bản của việc đóng gói chân không vẫn không thay đổi, Các ưu tiên thay đổi—từ hiệu suất siêu sạch trong ngành bán dẫn đến khả năng chống ăn mòn trong các quá trình hóa học, hoặc tuân thủ quy định trong ngành dược phẩm sinh học.

12. Xu hướng hiện đại & Công nghệ mới nổi

Công nghệ đóng gói chân không đã có những bước phát triển đáng kể trong vài thập kỷ qua. Mặc dù các loại gioăng cao su và kim loại truyền thống vẫn là nền tảng, vật liệu mới, Lớp phủ tiên tiến, và Hệ thống giám sát thông minh đang thay đổi cách thiết kế, vận hành và bảo trì các hệ thống chân không.

Chương này tìm hiểu Công nghệ và xu hướng mới nổi đang cải thiện hiệu suất, giảm thiểu ô nhiễm và kéo dài tuổi thọ của lớp seal, đồng thời đảm bảo độ bền và độ tin cậy cao hơn trong các môi trường khắc nghiệt.

12.1 Lớp phủ bề mặt tiên tiến và kết cấu được thiết kế đặc biệt

12.1.1 Lớp phủ DLC và Si-DLC

Carbon giống kim cương (DLC) và DLC được dop silic (Si-DLC) Lớp phủ ngày càng được áp dụng cho bề mặt của các phớt cơ khí và các bộ phận động. Những lớp phủ siêu cứng, ma sát thấp này:

• Giảm thiểu ma sát và sinh nhiệt tại các giao diện của phớt.
• Chống ăn mòn và tác động hóa học.
• Giảm lượng hạt sinh ra, nâng cao độ sạch cho các ứng dụng UHV và bán dẫn.
• Kéo dài tuổi thọ hoạt động trong điều kiện hoạt động khô hoặc bôi trơn không đủ.

Ứng dụng:
Bơm turbo phân tử, bơm trục vít khô, bộ truyền qua quay cho quá trình sạch.

12.1.2 Các cấu trúc vi mô được thiết kế

Vi mô hoa văn bề mặt kín — chẳng hạn như rãnh thủy động lực học được khắc bằng laser hoặc các vết lõm vi mô — có thể Kiểm soát quá trình hình thành màng chất lỏng tại các giao diện của phớt cơ khí.

Lợi ích:

• Hiệu suất khởi động và dừng được cải thiện.
• Giảm mài mòn và rò rỉ khi khởi động.
• Độ ổn định tốt hơn dưới các tải trọng thay đổi.
• Giảm mô-men xoắn và tiêu thụ năng lượng.

Công nghệ này đặc biệt có tác động lớn trong Phớt khí khô, nơi tính ổn định của phim là yếu tố quan trọng đối với hiệu suất.

12.2 Thiết kế phớt lai

12.2.1 Hợp kim kim loại - cao su đàn hồi

Các phớt hybrid kết hợp Độ đàn hồi của vật liệu đàn hồi với Độ thấm thấp của vỏ kim loại hoặc các bộ phận chèn kim loại.

• Thường được sử dụng trong các hệ thống phân tích và công nghiệp nơi yêu cầu cả độ rò rỉ thấp và khả năng tái sử dụng.
• O-ring được bọc kim loại (ví dụ: vỏ thép không gỉ với lõi FKM) là giải pháp thực tiễn kết hợp giữa vật liệu đàn hồi và hệ thống đóng kín hoàn toàn bằng kim loại.

12.2.2 Kín đa tầng

Các máy bơm chân không và thiết bị quay tiên tiến ngày càng được sử dụng rộng rãi. Đóng kín nhiều giai đoạn Để tối ưu hóa hiệu suất:

• Phớt chính (ví dụ: phớt khí khô hoặc phớt cơ khí)
• Bộ đệm thứ cấp (ví dụ: bộ đệm mê cung hoặc bộ đệm xả)
• Giai đoạn chứa đựng thứ cấp hoặc xả khí

Kiến trúc phân lớp này cải thiện an toàn vận hành, cho phép Quản lý rò rỉ có kiểm soát, và kéo dài khoảng thời gian bảo dưỡng.

12.3 Các tiến bộ trong công nghệ niêm phong bằng chất lỏng từ tính (Ferrofluidic)

Các phớt từ tính truyền thống đã được biết đến với khả năng chống rò rỉ thấp và tuổi thọ cao. Các cải tiến gần đây đã mở rộng thêm phạm vi hiệu suất của chúng:

• Chất lỏng từ tính chịu nhiệt độ cao Ổn định lên đến 200 °C.
• Chất lỏng chịu được bức xạ cho các ứng dụng hạt nhân và vũ trụ.
• Cải tiến Cấu trúc từ tính giúp giảm thiểu nhiệt sinh ra do ma sát và kéo dài tuổi thọ.
• Các phớt từ đa cấp có khả năng chịu được chênh lệch áp suất cao hơn.

Những tiến bộ này đặc biệt có giá trị trong Sản xuất bán dẫn, Nghiên cứu trong môi trường chân không cực cao (UHV), và công nghệ vũ trụ.

12.4 Giám sát thông minh và chẩn đoán dự đoán

12.4.1 Tích hợp cảm biến

Các hệ thống chân không hiện đại ngày càng tích hợp Cảm biến tích hợp Gần các giao diện niêm phong quan trọng:

• Cảm biến nhiệt độ (RTDs hoặc cặp nhiệt điện).
• Cảm biến gia tốc rung.
• Cảm biến áp suất chênh lệch qua các phớt.
• Các thiết bị phát hiện rò rỉ heli hoặc máy phân tích khí dư (RGA).

12.4.2 Thuật toán dự đoán

Bằng cách ghi lại dữ liệu vận hành liên tục và áp dụng các thuật toán dự đoán (ví dụ: mô hình học máy), các nhà điều hành có thể:

• Phát hiện sớm các dấu hiệu suy thoái của lớp phủ.
• Dự báo thời gian sử dụng còn lại.
• Chỉ thực hiện bảo trì khi thật sự cần thiết, tránh thay thế sớm.

Phương pháp này đặc biệt có lợi cho Công cụ UHV giá trị cao, nơi thời gian ngừng hoạt động không mong muốn gây ra chi phí cực kỳ cao.

12.5 Công nghệ niêm phong bền vững

Bền vững đang trở thành một yếu tố quan trọng trong thiết kế hệ thống chân không. Các xu hướng bao gồm:

• Phớt có tuổi thọ cao hơn (ví dụ: khí khô, chất lỏng từ tính) để giảm thiểu chất thải và tần suất bảo trì.
• Nắp kim loại có thể tái chế hoặc tái sử dụng, Thay thế các gioăng đồng dùng một lần trong một số ứng dụng.
• Phát triển Vật liệu có hàm lượng VOC thấp và ít phát thải. Để tuân thủ các quy định về môi trường và phòng sạch.
• Giảm tiêu thụ năng lượng thông qua Lớp phủ và kết cấu có độ ma sát thấp.

12.6 Sản xuất bằng công nghệ in 3D các bộ phận làm kín

Sự ra đời của Sản xuất gia công (AM) Đang thay đổi cách thiết kế phụ kiện đóng kín:

• Các hình dạng mặt bích kim loại tùy chỉnh có thể được sản xuất với trọng lượng tối ưu và đặc tính giãn nở nhiệt.
• Tích hợp Kênh làm mát hoặc sưởi ấm Có thể được lắp đặt trực tiếp vào các flange để cải thiện khả năng kiểm soát nhiệt độ.
• AM cho phép Thiết kế mẫu nhanh Các giao diện đóng kín không tiêu chuẩn cho nghiên cứu và hàng không vũ trụ.

Mặc dù công nghệ AM vẫn đang ở giai đoạn đầu trong ứng dụng cho việc đóng gói chân không, tiềm năng của nó là rất lớn, đặc biệt là cho... Các công cụ nghiên cứu phức tạp, chỉ sử dụng một lần.

12.7 Vật liệu mới nổi

Nghiên cứu và phát triển thương mại đang thúc đẩy sự ra đời của các loại vật liệu đóng kín mới:

• Perfluoroelastomers có độ thấm cực thấp cho môi trường hóa chất khắc nghiệt và chân không cao.
• Vật liệu composite polymer chịu nhiệt cao đảm bảo tính toàn vẹn ở nhiệt độ trên 300 °C.
• Hợp kim kim loại tiên tiến và Đồng được xử lý bề mặt Để giảm thiểu hiện tượng trượt và nâng cao khả năng tái sử dụng.
• Lớp phủ graphene và nanocarbon cho ma sát cực thấp và khả năng chống hóa chất được cải thiện.

Những đổi mới này nhằm kết hợp Độ linh hoạt của các vật liệu đàn hồi, , Tính trơ của PTFE, và Độ bền của kim loại.

12.8 Tóm tắt

Công nghệ đóng kín hiện đại đang hướng tới Hiệu suất cao hơn, tuổi thọ dài hơn và hoạt động thông minh hơn.. Các xu hướng chính bao gồm:

• Công nghệ phủ bề mặt và kỹ thuật bề mặt tiên tiến Để giảm thiểu mài mòn và ô nhiễm.
• Phớt hybrid và phớt đa cấp các công nghệ kết hợp để tối ưu hóa hiệu suất.
• Hệ thống giám sát thông minh Cho phép bảo trì dự đoán.
• Bền vững và sản xuất gia công bằng công nghệ in 3D Mở ra những hướng đi thiết kế mới.
• Vật liệu mới nổi Đẩy giới hạn về nhiệt độ, hóa chất và chân không xa hơn so với trước đây.

13. Các trường hợp điển hình đã được thực hiện

Trong khi lý thuyết cung cấp khung khổ, Các trường hợp thực tế Thể hiện cách các công nghệ và chiến lược đóng kín khác nhau hoạt động trong điều kiện vận hành thực tế. Các ví dụ sau đây minh họa cách lựa chọn, lắp đặt và bảo trì đúng cách các bộ phận đóng kín có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất, độ tin cậy và chi phí sở hữu của hệ thống chân không.

Chúng ta sẽ xem xét ba tình huống điển hình:

1. Cải tạo cửa sổ hiển thị UHV — Nâng cấp từ phớt cao su sang phớt kim loại.
2. Seal trục quá trình ăn mòn — Kỹ thuật đóng kín động kết hợp với hệ thống xả khí.
3. Đóng gói vệ sinh — Lựa chọn vật liệu cho quá trình tiệt trùng bằng hơi nước tại chỗ.

13.1 Nghiên cứu trường hợp 1: Cải tạo cửa sổ hiển thị UHV

13.1.1 Bối cảnh

Một phòng thí nghiệm nghiên cứu đang hoạt động Hệ thống phân tích bề mặt (XPS) đang gặp phải:

• Sự thay đổi dần dần của áp suất cơ sở từ 1 × 10⁻⁹ Pa đến 1 × 10⁻⁷ Pa.
• Thời gian xả bơm kéo dài.
• Nồng độ heli nền tăng cao trong quá trình kiểm tra rò rỉ.

Kiểm tra ban đầu cho thấy rằng O-ring bằng elastomer được sử dụng để bịt kín một số cửa sổ quan sát. Theo thời gian, các vật liệu đàn hồi đã:

• Được làm cứng do các chu kỳ nung.
• Các vết nứt vi mô đã hình thành.
• Cho phép sự thẩm thấu heli ở tốc độ có thể đo lường được.

13.1.2 Giải pháp nâng cấp

Phòng thí nghiệm đã nâng cấp các cụm cửa sổ quan sát bằng cách sử dụng:

• Các mặt bích CF có gioăng đồng OFHC (sử dụng một lần).
• Bề mặt sealing dạng lưỡi dao Được gia công với độ chính xác UHV.
• Siết chặt theo mô-men xoắn do nhà sản xuất khuyến nghị theo thứ tự xoay chéo.

Kiểm tra rò rỉ heli sau khi lắp đặt cho thấy tỷ lệ rò rỉ dưới 1 × 10⁻¹¹ Pa·m³/s.

13.1.3 Kết quả

13.1.4 Bài học kinh nghiệm

• Thay thế các vật liệu đàn hồi bằng gioăng kim loại có thể làm giảm đáng kể Giảm thiểu sự thẩm thấu và thoát khí Trong các ứng dụng UHV.
• Momen xoắn đúng và chuẩn bị bề mặt là yếu tố quan trọng để đạt được tỷ lệ rò rỉ trong khoảng 10⁻¹¹ Pa·m³/s.
• Mặc dù các phớt kim loại có chi phí ban đầu cao hơn, Khoảng thời gian bảo dưỡng dài hơn Giảm tổng chi phí sở hữu.

13.2 Nghiên cứu trường hợp 2: Kỹ thuật bịt kín trục trong quá trình ăn mòn

13.2.1 Bối cảnh

Một nhà máy hóa chất đang hoạt động Thiết bị chưng cất chân không với Hơi dung môi ăn mòn có kinh nghiệm:

• Thường xuyên Sự cố của phớt cơ khí trên trục quay.
• Sự ăn mòn trục gần giao diện phớt.
• Sự xâm nhập của chất gây ô nhiễm vào hệ thống chân không.

Phân tích nguyên nhân gốc rễ đã xác định:

• Các loại cao su không tương thích bị tấn công bởi hơi hóa chất.
• Áp suất khí rào cản không đủ trong hệ thống niêm phong khí khô.

13.2.2 Giải pháp nâng cấp

Một giải pháp đóng kín lai đã được triển khai:

• SiC so với mặt phớt cơ khí bằng graphite để tăng cường khả năng chống hóa chất.
• Phớt phụ FFKM Để xử lý hơi dung môi có tính ăn mòn cao.
• Khí rào cản nitơ khô Với kiểm soát áp suất, tạo ra môi trường kín khí.
• Vật liệu trục được nâng cấp lên Hastelloy® để tăng khả năng chống ăn mòn.

13.2.3 Kết quả

13.2.4 Bài học kinh nghiệm

• Thiết kế phớt hybrid Hệ thống khí rào cản có thể cải thiện đáng kể độ tin cậy trong môi trường ăn mòn.
• Các nâng cấp vật liệu (FFKM, SiC) mang lại cả Tính tương thích hóa học và tuổi thọ dài hơn.
• Hệ thống xả phải được kiểm soát cẩn thận để duy trì chênh lệch áp suất ổn định.

13.3 Nghiên cứu trường hợp 3: Kỹ thuật đóng kín đường ống vệ sinh trong ngành dược phẩm sinh học

13.3.1 Bối cảnh

Một cơ sở sản xuất dược phẩm sinh học được sử dụng Miếng đệm EPDM trong Kết nối vệ sinh Tri-Clamp Trong suốt quá trình sấy đông khô. Sau các chu kỳ SIP (sử dụng hơi nước tại chỗ) lặp đi lặp lại:

• Các gioăng trở nên giòn và nứt vỡ.
• Các rò rỉ nhỏ đã được phát hiện trong quá trình kiểm tra tính toàn vẹn.
• Thời gian ngừng hoạt động tăng do việc thay thế gioăng thường xuyên.

13.3.2 Giải pháp nâng cấp

Công ty đã đánh giá các vật liệu thay thế và đã áp dụng:

• Phớt PTFE cho các khu vực tiếp xúc với hơi nước.
• Silicone được xử lý bằng bạch kim Phớt dùng cho điều kiện nhiệt độ thấp.
• Các quy trình kiểm tra mô-men xoắn nghiêm ngặt và kiểm tra bằng mắt thường giữa các chu kỳ SIP.
• Khoảng thời gian thay thế định kỳ dựa trên kiểm tra xác thực thay vì sự cố xảy ra.

13.3.3 Kết quả

13.3.4 Bài học kinh nghiệm

• Các ngành công nghiệp chịu sự điều chỉnh của quy định Hưởng lợi từ việc lựa chọn vật liệu chủ động và đã được kiểm chứng.
• PTFE và silicone có thể cung cấp tuổi thọ dài hơn trong môi trường tiệt trùng bằng hơi nước.
• Kiểm soát mô-men xoắn đúng cách và các quy trình kiểm tra giúp giảm thiểu bảo trì không mong muốn.

13.4 Nhận thức xuyên suốt các trường hợp

Trong các nghiên cứu trường hợp này, có một số nguyên tắc chung xuất hiện:

• Lựa chọn vật liệu phù hợp với Môi trường ứng dụng (ví dụ: đồng cho UHV, FFKM cho khả năng chống hóa chất, PTFE cho tiệt trùng).
• Thiết kế phớt lai và cải tiến Kéo dài đáng kể tuổi thọ sử dụng.
• Kiểm soát mô-men xoắn, căn chỉnh và vệ sinh cũng quan trọng không kém loại niêm phong.
• Theo dõi và bảo trì định kỳ Chuyển các biện pháp khắc phục sự cố phản ứng thành các hoạt động có thể dự đoán được.
• Tổng chi phí sở hữu thường có lợi cho Phớt có hiệu suất cao so với các lựa chọn rẻ hơn nhưng có tuổi thọ ngắn.

13.5 Tóm tắt

Các ví dụ này minh họa cách Các chiến lược đóng gói tùy chỉnh Cung cấp các cải thiện hiệu suất có thể đo lường được trong các ứng dụng chân không đa dạng.

14. Công cụ thực tiễn

Quá trình đóng gói chân không liên quan đến nhiều yếu tố — từ lớp chân không và tương thích vật liệu đến kiểm soát mô-men xoắn và lịch bảo trì. Để hỗ trợ các kỹ sư áp dụng các khái niệm được trình bày trong hướng dẫn này, chương này cung cấp Các công cụ kỹ thuật thực tiễn bao gồm cây quyết định, Bảng tương thích, và danh sách kiểm tra tiêu chuẩn.

Các công cụ này được thiết kế để hỗ trợ Các thực hành kỹ thuật nhất quán, có thể lặp lại và hiệu quả., cho dù là thiết kế hệ thống, lắp đặt, vận hành hay bảo trì.

14.1 Quy trình ra quyết định lựa chọn con dấu

Một cấu trúc cây quyết định Giúp đơn giản hóa quy trình lựa chọn loại phớt phù hợp cho bất kỳ ứng dụng chân không nào.

1. Xác định loại giao diện: ├── Static (chuyển đến 2) └── Dynamic (chuyển đến 5) 2. Xác định mức chân không yêu cầu: ├── Rough / High (chuyển đến 3) └── UHV / Extreme (chuyển đến 4)

3. Lựa chọn vật liệu cho phớt tĩnh: ├── Tương thích hóa học trung bình → O-ring FKM / EPDM ├── Tương thích hóa học mạnh → PTFE hoặc FFKM └── Yêu cầu nung cao → Phớt kim loại (CF) 4. Phớt UHV: ├── Nung  400 °C hoặc vĩnh viễn → Kết nối hàn hoặc hàn chì 5. Phốt động: ├── Tốc độ thấp → Phốt, phốt cơ khí, phốt môi ├── Tốc độ cao / Quy trình sạch → Phốt khí khô, phốt ferrofluidic └── Chỉ chân không thô → Phốt môi có thể chấp nhận

6. Xem xét cuối cùng: ├── Khoảng thời gian bảo trì ngắn → Phớt cao su hoặc phớt mềm có thể chấp nhận ├── Khoảng thời gian bảo trì dài → Phớt kim loại hoặc phớt không tiếp xúc tiên tiến ├── Dễ bị ô nhiễm → Ưu tiên phớt không tiếp xúc hoặc phớt kim loại

Cây này cung cấp một Lựa chọn lần đầu, để được hoàn thiện thông qua quá trình đánh giá kỹ thuật chi tiết.

14.2 Bảng tương thích vật liệu nhanh

14.3 Danh sách kiểm tra lắp đặt (Phớt tĩnh)

14.4 Danh sách kiểm tra lắp đặt (Phớt động)

14.5 Tiêu chí chấp nhận kiểm tra rò rỉ

Lưu ý: Giới hạn chấp nhận có thể được siết chặt dựa trên độ nhạy cảm với ô nhiễm của quá trình, ví dụ như trong các ứng dụng bán dẫn hoặc không gian.

14.6 Bảng tham khảo khoảng thời gian bảo dưỡng

14.7 Hướng dẫn về mô-men xoắn (thông thường)

Các giá trị này chỉ mang tính chất tham khảo; luôn xác nhận với thông số kỹ thuật của nhà sản xuất cho từng loại flange và gioăng cụ thể.

14.8 Mẫu Biên bản Bảo dưỡng và Kiểm tra

Định dạng chuẩn hóa này cho phép Theo dõi xu hướng, Phát hiện sớm các bất thường, và Chuyển giao dễ dàng giữa các đội bảo trì.

14.9 Danh sách kiểm tra kiểm soát quy trình

Giai đoạn tiền khởi nghiệp

• Kiểm tra rò rỉ đã qua kiểm tra và đáp ứng yêu cầu kỹ thuật.
• Tất cả các giá trị mô-men xoắn đã được ghi lại.
• Áp suất cung cấp khí rào cản đã được xác minh.
• Các cảm biến nhiệt độ đang hoạt động.
• Đã xác nhận sự căn chỉnh và độ sạch của mặt bích.

Hoạt động thường xuyên

• Áp suất cơ bản nằm trong phạm vi mục tiêu.
• Thời gian xả bơm ổn định.
• Nhiệt độ ổn định.
• Không có rung động hoặc tiếng ồn bất thường.
• Tốc độ rò rỉ heli đang trong xu hướng bình thường.

Tắt máy

• Kiểm tra các con dấu bằng mắt thường.
• Ghi lại dữ liệu mô-men xoắn và rò rỉ.
• Vệ sinh bề mặt kín nếu hệ thống sẽ không hoạt động.
• Che chắn các mặt bích mở để ngăn ngừa ô nhiễm.

14.10 Tóm tắt

Các công cụ thực tiễn như sơ đồ quyết định, danh sách kiểm tra và bảng tương thích giúp:

• Tiêu chuẩn hóa quy trình làm việc kỹ thuật.
• Giảm thiểu lỗi trong quá trình cài đặt và bảo trì.
• Hỗ trợ các chương trình bảo trì dự đoán.
• Đảm bảo hiệu suất đóng kín nhất quán trên các hệ thống khác nhau.

Với những công cụ này trong tay, hiệu suất đóng kín trở nên tốt hơn. có thể lặp lại, có thể truy xuất nguồn gốc, và hiệu quả.

15. Từ điển thuật ngữ & Đổi đơn vị

Sự hiểu biết rõ ràng về các thuật ngữ kỹ thuật và quy ước đơn vị là điều cần thiết để truyền đạt và áp dụng kiến thức về đóng gói chân không một cách hiệu quả. Chương này cung cấp một Từ điển thuật ngữ chính và một Bảng tham khảo chuyển đổi đơn vị Thường được sử dụng trong công nghệ chân không và kỹ thuật đóng kín.

15.1 Danh sách các thuật ngữ chính

A

• Áp suất tuyệt đối — Áp suất được đo so với chân không hoàn hảo (0 Pa). Trong công nghệ chân không, tất cả các giá trị áp suất thường được biểu thị dưới dạng áp suất tuyệt đối.
• Nắp đậy toàn kim loại — Một con dấu được chế tạo hoàn toàn bằng kim loại, chẳng hạn như đồng hoặc niken, được sử dụng chủ yếu trong các ứng dụng UHV để loại bỏ hiện tượng thấm và giảm thiểu hiện tượng thoát khí.
• Đầu nối flange theo tiêu chuẩn ANSI / ISO — Các hình dạng mặt bích tiêu chuẩn được sử dụng cho hệ thống ống chân không và kết nối buồng.

B

• Quá trình nướng chín — Quá trình gia nhiệt các thành phần chân không để giải hấp các phân tử bay hơi khỏi bề mặt và giảm hiện tượng thoát khí. Thường được thực hiện ở nhiệt độ 150–450 °C.
• Áp suất cơ bản — Áp suất thấp nhất mà hệ thống chân không có thể đạt được trong điều kiện được xác định, thường sau khi nung khô và ổn định.
• Khí rào cản — Khí sạch (thường là nitơ) được đưa vào giữa các giai đoạn đóng kín để bảo vệ các bộ phận đóng kín khỏi sự ô nhiễm từ quá trình sản xuất hoặc để giảm thiểu rò rỉ.

C

• CF Flange (ConFlat®) — Tiêu chuẩn flange UHV sử dụng cạnh dao và gioăng đồng để đạt được tỷ lệ rò rỉ cực thấp. Được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng khoa học và bán dẫn.
• Độ biến dạng nén — Sự biến dạng vĩnh viễn của một vật liệu đàn hồi sau khi bị nén trong thời gian dài, làm giảm khả năng duy trì độ kín của nó.
• Con dấu liên lạc — Công nghệ làm kín trong đó hai bề mặt tiếp xúc trực tiếp với nhau về mặt cơ học, chẳng hạn như bề mặt của phớt cơ khí hoặc giao diện của O-ring.

D

• Bơm chênh lệch — Kỹ thuật bơm một thể tích trung gian giữa các lớp niêm phong để duy trì tính toàn vẹn của chân không và giảm thiểu rò rỉ giữa các giai đoạn.
• Phớt khí khô — Một loại phớt cơ khí không tiếp xúc sử dụng bôi trơn bằng màng khí để giảm rò rỉ và mài mòn, thường được sử dụng trong các thiết bị quay tốc độ cao.

E

• Elastomer — Một loại vật liệu dẻo, có tính chất giống cao su, được sử dụng trong các vòng O-ring và gioăng mềm. Các ví dụ bao gồm NBR, EPDM, FKM và FFKM.
• Miếng đệm bao bì — Một miếng đệm có lớp ngoài bằng PTFE và lõi bằng elastomer, kết hợp khả năng chống hóa chất với lực se khít đàn hồi.

F

• Phớt từ tính — Một phớt quay không tiếp xúc sử dụng chất lỏng từ tính được giữ cố định bởi trường từ tính để chặn dòng khí, đạt được mức rò rỉ rất thấp trong môi trường chân không cực cao (UHV).
• Độ phẳng của mặt bích — Sự lệch khỏi mặt phẳng hoàn hảo của bề mặt làm kín của flange. Độ phẳng cao là yếu tố quan trọng đối với các phớt kim loại.

G

• Sự thẩm thấu khí — Quá trình mà các phân tử khí khuếch tán qua vật liệu cách nhiệt, một hạn chế quan trọng của các vật liệu đàn hồi trong môi trường chân không cao.
• Tuyến — Khe hoặc rãnh nơi lắp đặt vòng O-ring hoặc các loại phớt khác.

H

• Phát hiện rò rỉ heli — Phương pháp tiêu chuẩn để phát hiện rò rỉ trong hệ thống chân không bằng cách sử dụng khí heli làm chất chỉ thị và máy dò rò rỉ dựa trên phổ khối.
• Helicoflex® Phớt — Một vòng C kim loại có thể tái sử dụng hoặc phớt lò xo có tỷ lệ rò rỉ cực thấp, thường được sử dụng trong các hệ thống nhiệt độ cao hoặc hệ thống chân không cực cao (UHV).

L

• Con dấu mê cung — Một loại phớt không tiếp xúc sử dụng đường dẫn gấp khúc để giảm rò rỉ, thường được sử dụng với khí đệm.
• Tỷ lệ rò rỉ — Lưu lượng thể tích của khí qua một lỗ rò, thường được biểu thị bằng Pa·m³/s hoặc mbar·L/s.

M

• Phớt cơ khí — Một loại phớt động sử dụng hai bề mặt tiếp xúc trượt để ngăn chặn rò rỉ dọc theo trục quay.
• Miếng đệm kim loại — Một miếng đệm làm bằng kim loại (ví dụ: đồng OFHC) được sử dụng cho việc bịt kín tĩnh trong các hệ thống chân không cực cao (UHV).

O

• O-Ring — Một phớt cao su đàn hồi hình tròn có tiết diện hình O, được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng tĩnh và chân không vừa phải.
• Phát khí — Sự giải phóng các khí và hơi bị hấp phụ hoặc bị giữ lại trong vật liệu dưới áp suất chân không, có thể làm giảm chất lượng chân không.

P

• Tem niêm phong — Phương pháp đóng kín truyền thống sử dụng vật liệu đệm nén trong hộp đệm, thường được sử dụng trong van và thiết bị quay tốc độ thấp.
• Sự thẩm thấu — Sự khuếch tán của khí qua một vật liệu. Trong quá trình đóng gói chân không, sự thẩm thấu qua các vật liệu đàn hồi thường là yếu tố chính gây ra tải khí.

R

• Máy phân tích khí dư (RGA) — Thiết bị dùng để theo dõi thành phần khí trong hệ thống chân không, thường được sử dụng để phát hiện rò rỉ hoặc ô nhiễm.
• Hút chân không thô — Phạm vi áp suất thường từ áp suất khí quyển xuống khoảng 100 Pa.

S

• Nén niêm phong — Sự biến dạng của một yếu tố làm kín để tạo ra áp lực tiếp xúc ngăn chặn rò rỉ.
• Miếng đệm mềm — Một miếng đệm làm từ vật liệu không kim loại có thể biến dạng như PTFE, graphite hoặc elastomer.
• Phớt rãnh xoắn ốc — Thiết kế phớt khí khô sử dụng các rãnh xoắn ốc để tạo ra một lớp màng khí giữa các bề mặt phớt.

T

• Mô hình mô-men xoắn — Thứ tự siết chặt các bu lông flange để đảm bảo áp lực nén đều trên phớt.
• Tổng chi phí sở hữu (TCO) — Tổng chi phí liên quan đến một con dấu trong suốt thời gian sử dụng của nó, bao gồm chi phí lắp đặt, bảo trì và thời gian ngừng hoạt động.

U

• Chân không cực cao (UHV) — Phạm vi áp suất dưới 1 × 10⁻⁷ Pa, nơi ngay cả những rò rỉ nhỏ nhất hoặc hiện tượng thoát khí cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất.
• Phớt tương thích với UHV — Công nghệ đóng kín duy trì mức rò rỉ cực thấp trong quá trình nung nóng và vận hành kéo dài, thường được làm bằng kim loại.

V

• Chất bôi trơn tương thích với chân không — Chất bôi trơn đặc biệt có áp suất hơi cực thấp, được sử dụng để ngăn chặn việc xoắn O-ring mà không làm ô nhiễm chân không.
• Rò rỉ ảo — Một thể tích bị kẹt từ từ giải phóng khí, mô phỏng một rò rỉ thực tế trong quá trình bơm xả.

15.2 Các phép chuyển đổi đơn vị thông dụng

15.2.1 Áp suất

15.2.2 Tỷ lệ rò rỉ

Tỷ lệ rò rỉ thường được biểu thị bằng Pa·m³/s hoặc mbar·l/s.

15.2.3 Mô-men xoắn

15.2.4 Nhiệt độ

15.3 Các từ viết tắt thông dụng

15.4 Tỷ lệ rò rỉ tham chiếu

15.5 Tóm tắt

Bảng thuật ngữ và bảng chuyển đổi này cung cấp một Nguồn tài nguyên kỹ thuật nhanh chóng cho:

• Giải thích thuật ngữ chuyên ngành.
• Đảm bảo việc sử dụng đơn vị đo lường chính xác trong tài liệu thiết kế và bảo trì.
• Tạo điều kiện cho việc giao tiếp rõ ràng giữa các đội ngũ thiết kế, vận hành và bảo trì.
• Hỗ trợ tính toán chính xác trong kiểm tra rò rỉ, kiểm soát mô-men xoắn và thiết kế chân không.

16. Kết luận & Tóm tắt các thực hành tốt nhất

Hàn chân không không chỉ là một chi tiết kỹ thuật đơn thuần — nó là một Yếu tố then chốt quyết định hiệu suất của hệ thống chân không, ảnh hưởng trực tiếp đến áp suất có thể đạt được, mức độ ô nhiễm, tính ổn định của quá trình và chi phí bảo trì. Trong các chương trước, chúng ta đã tìm hiểu chủ đề này từ vật lý cơ bản đến công nghệ đóng kín tiên tiến. Chương kết luận này tóm tắt những bài học đó thành một Tổng quan chiến lược về các thực hành tốt nhất Các kỹ sư có thể áp dụng trong nhiều ngành công nghiệp và môi trường chân không khác nhau.

16.1 Vai trò chiến lược của việc bịt kín trong hệ thống chân không

Con dấu xác định:

• The độ chặt của ranh giới chân không.
• The sự sạch sẽ của môi trường quá trình.
• The hiệu quả Của quá trình xả bơm và sự ổn định áp suất cơ bản.
• The chi phí vòng đời Việc vận hành hệ thống.

Sự lựa chọn vật liệu cách nhiệt kém dẫn đến:

• Các sự cố rò rỉ và ô nhiễm không thể dự đoán trước.
• Tăng tải trọng bơm và tiêu thụ năng lượng.
• Các đợt ngừng hoạt động bảo trì thường xuyên.
• Vấn đề chất lượng sản phẩm trong các quy trình quan trọng.

Ngược lại, Các chiến lược đóng kín được thiết kế kỹ lưỡng Cho phép hệ thống hoạt động lâu hơn, sạch hơn và hiệu quả hơn với chi phí tổng thể thấp hơn.

16.2 Những điểm chính theo giai đoạn vòng đời

16.2.1 Thiết kế & Lựa chọn

• Bắt đầu với Định nghĩa chính xác về điều kiện hoạt động: Mức chân không, môi trường, nhiệt độ, chuyển động và chiến lược bảo trì.
• Chọn vật liệu có sự cân bằng Khả năng chống thấm, Tính tương thích hóa học, và Độ bền cơ học.
• Sử dụng các công cụ có cấu trúc như Cây quyết định và bảng tương thích Để tiêu chuẩn hóa quá trình lựa chọn.
• Thiết kế cho Khả năng vận hành — Xem xét các yếu tố như quyền truy cập, khoảng thời gian thay thế và quy trình kiểm tra từ sớm.

16.2.2 Lắp đặt & Vận hành thử

• Độ chính xác trong bề mặt hoàn thiện, độ chính xác trong việc căn chỉnh và ứng dụng mô-men xoắn là không thể thương lượng.
• Thực hiện kiểm tra rò rỉ heli và ghi lại dữ liệu cơ sở trong quá trình lắp đặt.
• Áp dụng các quy trình xả áp có kiểm soát để tránh gây áp lực lên các phớt.
• Sử dụng các quy trình lắp ráp sạch để giảm thiểu hiện tượng thoát khí.

16.2.3 Vận hành & Giám sát

• Theo dõi nhiệt độ, rung động và tỷ lệ rò rỉ theo thời gian.
• Phát hiện các dấu hiệu suy giảm sớm thông qua phân tích xu hướng, không chỉ dựa vào cảnh báo ngưỡng.
• Đăng ký Bảo trì dự đoán cho các phớt quan trọng.
• Giữ cho các bản ghi hoạt động rõ ràng và tiêu chuẩn hóa.

16.2.4 Bảo trì và Quản lý vòng đời

• Thực hiện một Phòng ngừa kết hợp dự đoán Phương pháp bảo trì.
• Quản lý kho hàng tem nhãn bằng cách lưu trữ đúng cách và theo dõi thời hạn sử dụng.
• Thực hiện phân tích nguyên nhân gốc rễ đối với các sự cố để liên tục cải thiện độ tin cậy.
• Sử dụng chi phí sở hữu tổng thể (TCO) làm tiêu chí khi so sánh các công nghệ niêm phong.

16.3 Xu hướng công nghệ đáng chú ý

• Lớp phủ tiên tiến Các yếu tố như DLC đang giúp kéo dài tuổi thọ của các phớt động.
• Cấu trúc đóng kín lai và đa giai đoạn đang trở thành tiêu chuẩn trong các hệ thống hiệu suất cao.
• Cảm biến thông minh và thuật toán dự đoán đang chuyển đổi việc đóng kín từ một yếu tố thụ động thành một Thành phần được giám sát tích cực.
• Công nghệ đóng gói bền vững đang giảm thiểu chất thải, tiêu thụ năng lượng và tần suất bảo trì.
• Sản xuất gia công Cho phép các giải pháp đóng kín phức tạp và tích hợp hơn.

Những xu hướng này cho thấy một tương lai mà các hệ thống đóng gói chân không sẽ thông minh hơn, hiệu quả hơn và bền bỉ hơn.

16.4 Thích ứng của ngành

Mỗi ngành công nghiệp điều chỉnh chiến lược đóng gói theo ưu tiên của mình:

The Nguyên tắc là phổ quát., nhưng việc triển khai phụ thuộc vào ngữ cảnh cụ thể.

16.5 Danh sách kiểm tra các thực hành tốt nhất

Thiết kế

• Xác định tất cả các thông số môi trường và vận hành.
• Chọn loại phớt phù hợp với lớp chân không và khả năng chịu ô nhiễm.
• Hạn chế sử dụng các giải pháp đóng kín động ở mức tối đa có thể.
• Tích hợp khả năng bảo trì vào thiết kế.

Cài đặt

• Vệ sinh bề mặt một cách cẩn thận.
• Kiểm soát mô-men xoắn và căn chỉnh mặt bích.
• Kiểm tra vị trí và tình trạng của con dấu.
• Thực hiện kiểm tra rò rỉ heli và ghi lại kết quả.

Hoạt động

• Theo dõi xu hướng áp suất, nhiệt độ và rung động.
• Theo dõi hiệu suất của miếng đệm theo thời gian.
• Giữ cho hệ thống khí rào cản ổn định và sạch sẽ.
• Bảo đảm vệ sinh trong quá trình vận hành.

Bảo trì

• Lập lịch thay thế định kỳ cho các vật liệu đàn hồi.
• Áp dụng các kỹ thuật dự đoán cho các phớt quan trọng.
• Ghi chép các hoạt động bảo trì tài liệu và tỷ lệ rò rỉ.
• Thực hiện phân tích nguyên nhân hỏng hóc để nâng cao độ tin cậy trong tương lai.

16.6 Suy nghĩ cuối cùng

Đóng gói chân không có thể trông như một yếu tố phụ so với bơm, van hoặc buồng — nhưng trên thực tế, Đó là nền tảng mà trên đó tất cả các yếu tố khác phụ thuộc.. Một lớp niêm phong chân không tuyệt vời:

• Loại bỏ các sự cố gián đoạn quá trình không mong muốn.
• Hỗ trợ hiệu suất chân không cao hơn với ít nỗ lực bơm hơn.
• Giúp tăng thời gian hoạt động của hệ thống và giảm chi phí bảo trì.
• Nâng cao an toàn, chất lượng sản phẩm và tuân thủ quy định.

Bằng cách áp dụng các nguyên tắc và công cụ được trình bày chi tiết trong hướng dẫn này — từ Lựa chọn vật liệu để theo dõi dự đoán — bạn có thể đạt được Hiệu suất đóng gói chân không ổn định, hiệu quả và bền vững..