Да ли употреба двоструког О-система заптивног прстена на монтажној прирубници елиминише цурење у ПФА грејачима за апликације са високим{1}}вакумом (0,01 мбар)?

Због продирања кроз еластомер и микро-пропуштања на контакту, један О-прстен заптивка на прирубници за уградњу ПФА грејача је понекад недовољан за апликације високог{2}}вакума којима су потребни притисци од 0,01 мбар (10⁻¹ бар). Стопе цурења могу да се смање са 10⁻³–10⁻² мбар·Л/с (једноструко заптивање) на 10⁻◦–10⁻² мбар·Л/с (прихватљиво за већину апликација са високим{10}}вакумом) са двоструким О-системом за заптивање са двоструким О-прстеном и међумедијалним заптивачем са дуплим заптивачем са „пупуумом“. Вакум пумпа уклања сав гас који продре поред првог О-прстена пре него што стигне до другог О-прстена, стварајући заштићену запремину. Метална{16}}заптивена прирубница (тип ЦонФлат) је неопходна за највише нивое вакуума (10⁻² мбар и испод). Систем са два О-прстена је значајно смањење, а не потпуна елиминација. За средњи до високи вакуум (10⁻³ до 10⁻◦ мбар), ради прилично добро. Додатна сложеност за ПФА грејаче је оправдана само када су стопе цурења мање од 10⁻² мбар·Л/с.

Путеви цурења и механизам двоструког заптивања
Три пута воде до цурења у једном О-прстену (Витон или ФФКМ): (1) пропуштање гаса кроз еластомер (10⁻³–10⁻³ мбар·Л/с по цм дужине заптивке); (2) микро-канале на интерфејсу О-прстена-прирубнице (10⁻◦–10⁻³ мбар·Л/с за прирубницу од 100 мм); и (3) сам ПФА{12}}метални интерфејс (плашт грејача који пролази кроз прирубницу). Обично, појединачна заптивка може постићи брзину цурења од 10⁻³–10⁻² мбар·Л/с, што је превисоко за високи вакуум.

Други О-прстен и вакуумски прикључак су додати у систем двоструких О-прстенова. Мала помоћна вакуум пумпа евакуише област између О-прстенова. Сваки гас који продре поред првог О-прстена се одмах испумпава и никада не стигне до другог. Производ (стопа цурења првог заптивача) × (стопа цурења другог заптивача) / (брзина пумпања) је ефективна стопа цурења. Стопе цурења између 10⁻² и 10⁻² мбар·Л/с су изводљиве у пракси.

Поређење стопа цурења за прирубнице грејача од 50 мм ПФА
Материјали, конфигурација заптивке, достижна стопа цурења (мбар·Л/с), одговарајући ниво вакуума и повећање цене (%)
Компресиони једноструки О-прстен ФКМ 10⁻³–10⁻¹ 1–10 мбар (груби вакуум) 0%
Један О-прстен (ФФКМ, Калрез) ФФКМ 10⁻◦–10⁻¹ 0,1–1 мбар +10%
ФКМ + маст 10⁻◦–10⁻◦ 0,01–0,1 мбар + 15% једноструки О- прстен са заптивачем за жлебове (вакумска маст)
Двоструки О-прстен без{0}}пумпања ФКМ + ФКМ 10⁻²–10⁻◦ 0,1–1 мбар + 20%
Двоструки О{0}}прстен (пумпана, груба пумпа) ФКМ + ФКМ 10⁻◦–10⁻¹ мбар +35%
Двоструки О{0}}прстен (пумпа, турбо пумпа) ФФКМ + ФФКМ 10⁻²–10⁻◦ мбар +50%
Метална заптивка (бакарна заптивка, ЦонФлат)Алуминијум или бакар<10⁻¹ +100% Extremely high vacuum
ПФА заварен на металну прирубницу<10⁻¹ (through PFA) Welded PFA-to-metal transition (hermetic)PFA permeation limit of +200%
Практично инсталирање ПФА грејача
Да бисте инсталирали двоструки О-прстен заптивање за високи-начин на вакуум на прирубници ПФА грејача:

Дизајн прирубнице: Страна резервоара ПФА прирубнице треба да има два концентрична жлеба за О-прстенове који су међусобно удаљени 15–25 мм. Постоји отвор (1/4 инча или 6 мм) у простору између О-прстенова који је повезан са вакуум пумпом (окретна лопатица, 10⁻² мбар).

-Материјал за прстенове: За хемијску компатибилност са непријатељским медијима, користите ФФКМ (Калрез, Цхемраз). За не-агресивне паре, ФКМ (Витон) је прикладан.

Обртни момент: Да бисте сабили О-прстенове за 20–25% њиховог пречника{3}}пречника, равномерно затегните прирубничке завртње у облику звезде.

Пумпање: Током читавог рада, запремина између{0}}заптивки треба да се непрекидно пумпа. Довољно је имати специјализовану малу вакуум пумпу (10 Л/мин).

Плашт грејача: Други могући пут цурења је излазна тачка ПФА-до-металне језгре на хладном крају. Користите заптивку са мехом од завареног метала или силиконски калуп (погледајте члан #87).

Пример на терену
ПФА грејач је био потребан да би се комора за истраживање полупроводника одржавала на 80 степени при високом вакууму (10⁻¹ мбар). Цурење око прирубнице грејача је изазвало скокове притиска (10⁻³ мбар) коришћењем једног О-прстена заптивке. Двоструки О-прстен са пумпом (два ФКМ О-прстена са средњим прикључком повезаним са малом мембранском пумпом) је инсталиран уместо претходног аранжмана. Током шест месеци, притисак у комори је остао константан на 2×10⁻◦ мбар. Неколико серија таложења је обављено са грејачем. Надоградња пумпе и прирубнице коштала је додатних 500 долара.

Ограничења ПФА у високом вакууму
Чак и уз беспрекорно заптивање, сам омотач од ПФА је гасо{0}}пропустљив и испушта гасове, ослобађајући апсорбовану воду и остатке растварача. Испуштање гаса из ПФА ће ограничити позадински притисак на притисцима испод 10⁻² мбар (обично 10⁻◦–10⁻² мбар). Без обзира на заптивање, ПФА се не може користити у ултра-високом вакууму (УХВ,<10⁻¹ mbar). PFA with a double O-ring seal is suitable for medium to high vacuum (10⁻³ to 10⁻◦ mbar).

У закључку, коришћење двоструког О-прстена и пумпања смањује цурење на 10⁻²–10⁻² мбар·Л/с.
Двоструки О-систем заптивног прстена на прирубници за монтажу ПФА грејача, са запремином међу-заптивке која је евакуисана помоћу пумпе, смањује стопе цурења са 10⁻³–10⁻² мбар·Л/с (једноструко заптивање) на 10⁻◦²–10⁻² мбар·Л/с (једнократно заптивање) на 10⁻◦²–10⁻² мбар·Л/с за 10⁻◦²–10⁻2 мбар·л/с за апликације са високим вакуумом{{1}л{10}м{6} до 0,01 мбар (10⁻¹ бар). За већину поступака средњег и високог{10}}вакума, ово је довољно. Иако је цурење смањено за два до четири реда величине, технологија га не елиминише у потпуности. Метално заптивање или херметички прелаз ПФА-у-метал треба узети у обзир за притиске мање од 10⁻◦ мбар. За вакумске пећи, коморе за облагање и системе за дегазацију, двострука заптивка је изводљива алтернатива. Претвара проблематичну прирубницу у поуздану баријеру. Скоро беспрекоран, али не сасвим. Довољно је за већину захтева за високим{20}}вакумом.