真空系统设计计算

东北大学首期

《真空技术》

培训班系列教程之六工工点工果免设计主

讲

人

：

王

继

常东

北

大

学真空系统设计东业大学首期《真空技术》培训班系列教程

之工

其采终之试上话计>

1

.

真

空

系

统

的

组

成>

2

.

真

空

技

术

基

本

方

程>

3

.

真

空

系

统

的

设

计

计

算>

4

.

气体

流

动

状

态

的

判别>5.

流

导

的计算>6.抽气时间的计算>

7

.

真

空

密

封真空系统设计2东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之真

采

的

组

成◆

1.1

真空系统

的概念◆

1.2真空系统的组成元件◆

1.3真空系统示意图◆

1.4高真空系统◆1.5真空系统设计的基本内容真空系统设计3东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方1.1

真空系统的概念◆

什么是真空系统?用一句话来概括，真空系统就是用来获得有特

定要求的真空度的抽气系统。真空系统设计4东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之1.2真空系统的组成元件一个较完善的真空系统由下列元件组成：1.抽气设备：例如各种真空泵；2

.

真空阀

门；

3

.

连接管道；

4真空测量装置：例如真

空压力表、各种规管；

5.其它元件：例如捕

集器、除尘器、真空继电器规头、储气罐等。真空系统设计5东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方1

.

3真空系统示意图一个要进行真空处理的容器，用管道和阀门

将它与真空泵连接起来，同时在容器上设置真空

测量装置，这就构成了一个最简单的真空抽气系

统(如图1)。真空系统设计6东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方1.4高真空系统图1所示的最简单的真空系统只能获得低真空度，当需要获得高的真空度时，需要添加高

真空泵。当串联一个高真空泵之后，通常要在高

真空泵的入口和出口分别加上阀门，以便高真空

泵能单独

保

持

真

空。如

果

所串联的高

真空

泵

是

一个油扩散泵，为了防止大量的油蒸气返流进入

被抽容器，通常在油扩散泵的入口加一个捕集器

水冷障板(如图2所示)。根据要求，还可以在管路中加上除尘器、真空继电器规头、真空软连

接管道、真空泵入口放气阀等等，这样就构成了

一个较完善的高真空系统。真空系统设计7东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之真空系统设计8东北大学首期《真空技术》培训班系列教程之高真空油扩散泵机组真空系统设计9东北大学首期《真空技术》培训班系列教程之六1

.

5真空系统设计的基本内容◆

真

空

系

统

设

评的

理

在

商

备：

根

据

被

抽

容

器

对

真

空

度的要求，选择适当的真空系统设计方案，进行

选、配泵计算；确定导管、阀门、捕集器、真空

测量元件等，进行合理配置，最后划出真空系统

装配图和零部件图。真空系统设计10东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之2.

工

现

取

张

成

保

分

照◆2.1

真空系统的最主要性能参数：极限真空度和有效抽速◆

2.2流导的定义◆

2.3真空技术基本方程◆2.4真空技术基本方程在真空系统设计中

的意义真空系统设计11东北大学首期《真空技术》

培训班系列教程之方2.1

真空系统的最主要性能参数；测限真空度和有效描述真空系统的概限真室度是指在没有外加负荷的情况下，经过足够长时间的抽气后，系统所能达到的最低压力。真空系

统

对

容

器的有数辅速是指

在

容

器出

口处的压力下，单位时间内真空系统能够从被抽

容器中所抽除的气体体积。真空系统对容器的

有效抽速不仅取决于真空泵的抽速，也取决于真

空系统管路对气体的导通性能，即所说的流导。真空系统设计12东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方2.2流导的定义◆流导的定义是：在单位压差下，流经管路的气流

量的大小

。子来表示，即：式中

C—

/s;Q—

流经管路的气流量，Pa·m²/s;P1、P2—分别是管路的入口

压力和出口压力，Pa。真空系统设计13可以改写为：

(c)方程(a),(b),(c)

本质上是同一个方程，在真空系统

设计中是一个非常重要的方程，如果知道泵的抽

速Sp和管路的流导C,就可以计算出系统对容器

有效抽速，这个方程被称为真空技术基本方程。◆如果用Se来表示真空系统对容器的有效抽速，用Sp

表示真空泵的抽速，C表示真空容器出口到真空泵入口之间管路的流导，则有东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方2.3真空技术基本方程真空系统设计14东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方2.4真空技术基本方程在真空系统设计中

的

意

义◆从方程(2b)可以看出：如果管路的流导C

远大于泵的抽速Sp,则Sp/C

的值远小于1,此时真空系统

对容器的有效抽速Se≈Sp。

这就是说为了充分

发挥泵对容器的抽气作用，在设计真空系统管路

时，应使管路的流导尽可能大一些。因此真空管

路应该粗而短，切不可细而长。这是设计连接管

道时的一条重要原则。相反，如果管路的流导C远小于泵的抽速Sp,则C/Sp

的值远小于1,从方程

(2c)可以看出，此时真空系统对容器的有效抽速Se≈C,

这就是说，在这种情况下，选择多大的泵都

没有用，都不能提高泵对容器的有效抽速。真空系统设计15东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之马

真

见

点色白幼

中◆3.1主

泵◆3

.

2配泵◆3.3储气罐和维持泵◆

3.4

真空系统设计中应该注意的问题◆

3.5真空系统的典型形式◆3.6真空系统的结构设计◆

3.7真空系统操作规则真空系统设计16东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方3.1

选

主

泵选主泵要考虑两个方面，

一是避摇重乘的类型，二是确分定重密抽速的大

。3.1.1

主泵的类型硒和定

发西型的的的被温(1)根据被抽容器所要求达到的极限真空度和

工作真空度。

一般选取主泵的极限真空度稍高于被抽容器所要求的极限真空度(如高半个数量

级)。每一种泵都有其最佳工作压强范围，应保

证将被抽容器的工作真空度选在主泵的最佳抽

速压强范围内。各种真空泵的工作压强范围见

图11。真空系统设计17东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方101325

1333.22

13.331.33×1y²1.43×10³1.33×10³1.38×10’1.33×10°

1.33×101真空系统设计图11

各种真空泵的工作压强范围18东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(2)根据被抽气体的种类，每种气体所占的比例以及气体中所夹杂的灰尘情况。为此，应当对各种真空泵的性能及使用特点进行

了解。(3)根据初次投资和日常运转维护费用。当两种类型以上的泵都适合选用时，则要根据经

济指标来确定主泵。在比较经济指标时，要从整

套真空系统来考虑。如图12是油扩散泵、油增压泵、罗茨泵系统单

位抽气速率(L/s)的价格与入口压强间的关系曲

线。图13是单位抽气速率(L/s)的输入功率与入

口压强的关系曲线。真空系统设计19真空系统设计东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之1.

油扩散泵

2

.罗茨泵3

.

油增压泵图

1

2整套抽气系统每单位抽速(l/s)的价格与入口压力

的关系曲线20东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆由两个图中的曲线可见，在1.33×10-1~

13.3Pa的压强范围内，以油增压泵为主泵

的真空系统比较经济

，

所需要的功率小

。在压强低于1.33×10-1Pa

的范围内，油扩

散泵抽气系

统

比

较

经

济

。

在

压

强

高

于13.3Pa

的

范围内

，

罗

茨

泵

抽

气

系

统

比

较

经

济。所以

在

选泵

过

程中

应

立

足

于即

适

用

又经济

。真空系统设计21东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方3.

1.2主泵抽速大小的确定主泵抽速大小的确定主要根据被抽容器的

工作真空度和其最大排气流量，以及被抽容器的

容积和所要求的抽气时间。(1.)真空室内排气流量的计算Q=Q₈

+

Qn+

Qf+

Qi

P

a

m

S式中Q一真空室中产生的总的气流量；Q₈

一工艺过程中被熔炼或被处理的材料放出

的气流量，Pa-m3/s;Qn

一真空室内所用耐火保温材料的出气流

量，Pa-m3/s;3真空系统设计22东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之Q;一暴露于真空条件下的真空室内壁和所有

构件表面解析出来的气流量，

Pa-m3/s;Q₁一真空室外大气通过各密封连接处泄漏到真空室内的气流量，Pa-m3/s.以上各量在不同的真空应用设备中不一定

都存在，这要根据不同情况具体考虑。真空系统设计23式中q₁一被熔炼或被处理材料单位质量的含气量在标准状态下的体积，m

²/kg;G—

被熔炼或处理材料的总质量，kg;

Pa一标准大气压，101325Pa;b一排气程度，表示一次熔炼或处理所排出的气体占总含气量的百分比；东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之a.Q,

的计算真空系统设计P

a

m24S3表3材料放气的不均匀系数处理方法n

值电子束熔炼和自耗电极电弧熔炼电阻炉1.2真空感应炉感应加热和熔炼时感应精炼时2东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之n一材料在熔炼或处理时放气的不均匀系数，

见表3;t一材料被熔炼或处理的时间，s。真空系统设计25东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方当给出材料在熔炼或处理前后化学成分的变化

时用下式计算Q₈=U×10³(3.15C+1.35N+

18.91H)Pa·m3

S式中

v

一熔炼速度，kg/min;C

、N

、H一碳元素、氮无素和氢元素在熔

炼前后的减少量占原含量的百分比。真空系统设计26东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方b

.Qn

的

计

算某些真空设备的真空室内要求加热到较高

的温度。真空室内必须使用耐火保温材料，如碳

毡、碳布、硅酸铝纤维等材料，其放气量的计算

Qn

=90V,P₄式中，qn一耐火保温材料单位体积放气在标准状态

下的

体

积

，m³/m³;V,

一所用耐火材料的体积，m³;Pa一标准大气压，Pa;t

一耐火保温材料被加热的时间，s。如下式真空系统设计P

a

·

m

3

S27东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之c.Qr

的计算暴露于真空下各种构件材料表面的放气流

量用下式计算Qr=

乙

qiiAi式中

qii

一第1种材料单位表面积的出气速率，Pa-m³/(m².s);一般用抽空一小时的放气速率数据；A;一第i种材料暴露于真空条件下的表面积,m²。真空系统设计28东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方在利用式(38)计算真空室内的总排气流量时，对

于某一种确定的真空设备，要根据具体情况而定，如有的设备没有用耐火保温材料，则不必计算Qn

这一项。有些材料的放气量实验数据无处可查，

则可以采用与其相类似材料的放气量数据作为

代替。漏气流量Q₁

的计算用式(28)。真空系统设计29东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之(2.)被抽容器所要求的有效抽速的计算设被抽容器内的最大排气流量为Q

Pa·m³/s

所要求的工作真空度为pgPa

则被抽容器所要求

的有效抽速Sey为真空系统设计30东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(3)粗算主泵的抽速S由

于

在

选

定

主

泵

之

前，

真

空

室

出口

到

主

泵

入口之间的管路没有确定，因而这段管路的流导

C

是未知数。根据式(2)无法计算主泵的抽速S。

通

常

按

经

验公

式

粗

算

主

泵的

抽

速S=KsSey

m³/s式中Ks—

在真空室出口主泵的抽速损失系数，当

主泵入口到真空室出口之间的管路中不采用捕集器时，取Ks=1.3～1.4;

当采用捕集器时，取Ks=2～2.5。真空系统设计31东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方主泵抽速S粗算出来后，按S值在真空泵的产品系列中选出符合粗算值S的主泵，设粗选出

的主泵抽速为Sp。(4)验算主泵的抽速根据粗选出的主泵的入口尺寸，选择确定主

阀、捕集器和连接管道，划出主泵入口至真空室

出口之间管路草图。利用流导计算公式计算出被抽容器出口到主泵入口之间高真空管路的流

导C,再)计算粗选主泵对真空室出口的有效抽速

Se,若S。大于或等于被抽容器所要求的有效抽速

Sey,则认为粗选的主泵的大小合乎要求，否则应重新粗选主泵，再进行验算，直至合乎要求为止。真空系统设计32东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方3.2配泵◆主泵选定之后，重要的问题是如何选配合适的前

级泵和预抽泵。通常前级泵直接影响主泵的抽气性能，影响真空系统的抽气时间和经济效益。◆

前级率用时交方要面成画而心点则(1)前级泵应保证能及时排出主泵所排出的气体

流量。(2)前级泵在主泵(如扩散泵、油增压泵、分子泵和罗茨泵)出口处造成的压强应低于主泵的最

大排气压强。(3)兼作预抽泵的前级泵应满足预抽时间的要求。真空系统设计33东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方所

配

前

级

泵

确

定

之

后，

即

可

按

前

级

泵

的

入口

尺寸选择前级管道阀和预抽管道阀，确定各部分

连接管道的尺寸。根据以上的确定，可绘制出真

空系统设计图。真空系统设计34东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆

几种典型主泵的配泵(1)油蒸气流泵作为非深当选用油蒸气流泵作为主泵时，配前级泵的

方法可以按经验标准所推荐的前级泵的大小来

确定，见表4。表

4油蒸汽流泵荐用前级泵抽速油扩散泵抽速，m³/s0,020.0750.180.280,81,43,45,4142235100荐用前级泵抽速，m³/s0.00050.0010,00250.0040.00950,0150,0450.060,150,240.35油增压泵抽速，m³/s0,51248142540荐用前级泵抽速，m³/s0.030.030.060.150.30.61.23真空系统设计35东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(2)幼于乘作为主泵分子泵作为主泵时，其抽气能力与前级泵的

抽气能力有密切关系。分子泵的前级侧需要保

持分子流状态，它才能稳定工作。为了保证分子

泵前级侧处于分子流状态，通常按下式选取前级

泵的抽速S₂=(2%~10%)S₁S₁一分子泵的抽速，m³/s;S₂一前级

泵的

抽

速

，m³/s。真空系统设计式中3mS36东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(3)罗羰系作为主家罗茨泵作为主泵时，通常可用油封机械泵或水环泵作为罗茨泵的前级泵，前级泵的抽速可根

据

经

验

公

式

选

取

。式中

S₁

一罗茨泵的抽速；S₂一油封机械泵作为前级泵的抽速；Ss

一水环泵作前级泵的抽速。37真空系统设计东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之3.3储气罐和维持泵(1)作用：在前级泵停止工作时，保证能排出主泵内的

气体。(2)使用场合：a.储气罐：储气罐不能作得很大，它只能用在以扩散泵为

主泵的小型系统上，或是某些较小应用设备，

在其工艺过程中不允许有振动，即在工艺进行

时必须停止前级泵的工作。b.储气罐：储气罐可用在大型主泵的系统上。真空系统设计38东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方3.4

真空系统设计中应该注意的问题(1)真空元件相互联接时，应尽量作到抽气管路短，

管道流导大，导管直径一般不小于泵口直径，这

是系统设计的一条重要原则。但同时要考虑到

安装和检修方便。有时为了防振和减少噪音，允

许机械泵设置在靠近真空室的泵房内。(2)机械泵(包括罗茨泵)有振动，要防止振动波及整个系统，通常用软管减振。软管有金属和非金属

的两种，不论采用那种软管要保证在大气压力作

用下不被压瘪。(3)真空系统建成后，应便于测量和检漏。为了迅

速找到漏孔，要进行分段检漏，因此每

一

个用阀

门封闭的区间，至少要有一个测量点。真空系统设计39东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(4)真空系统中配置的阀门和管道，应使系统抽气

时间短，使用方便，安全可靠。

一般在有一个蒸

气流泵作为主泵(扩散泵或油增压泵);和一个机

械泵作为前级泵的系统上，除了有前级管道(蒸

气流泵串联机械泵的管道)外，还应有一个预真

空管道(真空室直通机械泵的管道)。其次是在

真空室和主泵之间设有高真空阀门(也称主阀),

在前级管道上设有前级管道阀(也叫低真空阀);

在预真空管道上设置预真空管道阀(称低真空

阀)。机械泵入口管道上，应设一个放气阀门，防止机械泵停泵时返油。真空室上也要设置放气

阀门，给装料和取料时用。真空系统设计40东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之(5)真空系统的设计应保证排气稳定可靠，安装拆

卸维修容易，操作方便，各元件间的连接有互换

性

。(6)真空系统设计中要采用新技术，做到自动控制

和联锁保护

。(7)真空系统设计中要求做到节省能源，降低成本，

使用方便可靠。真空系统设计413.5

真空

系

统

的

典

型

形

式3.5.1静器系绕和物蕊系统静

综

真

定

系

统系统中没有气体流动，系统

内各部分的压强相等，而且长时间不变化。凡是

真空室或管道内没有放气或漏气的系统均属静

态真空系统。实际上，绝对的没有放气和漏气的

情况是不存在的。但是在漏气和放气流量都非

常小的情况下，系统中几乎没有气流就可以认为

是静态真空系统。动态真空素统：系统中有气体流动，系统中

各处压强不等，系统的各截面有压强降落。凡是

真空室或系统某处有放气或漏气的真空系统均

属

此

类

。东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方真空系统设计42东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方3.5.2

真空系统分类(1)按真室系统工作真室度的高低可分为低真空系

统、中真空系统、高真空系统和超高真空系统。(2)按真室系统工作的清溃程度可分为有油真空系

统(真空室有油蒸气污染的)和无油真空系统(真空室无油蒸气污染的)。(3)按真鉴素统的铝构描料可分为玻璃真空系统

(除了机械真空泵以外全由玻璃制成)和金属真

空系统。在实际应用中，人们往往把上述不同的分类加以综合，称为“大型动态金属高真空系统”、“无油超高真空系统”、“玻璃高真空系统”

等等。真空系统设计433

.

5

.

3地型们真形统形式(1)低真空系统这

种

系

统

应

用比

较

普

遍，

许

多

应

用

设

备

都

采

用

该

种系统。如自耗炉真空系统，感应炉真空系统和

一些热处理炉的真空系统等。低真空系统一般

是由两个以上的泵串联组成的。下面介绍几种系统：◆只用机械泵给真空室排气，系统比较简单，在低

真空范围内，真空度低于1.33×10-1Pa。东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方真空系统设计44东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆

增通(主泵)串联机械(前级泵)工作压强范围：1.33～1.33×101Pa。优点：抽气能力大，系统简单，振动小，工作稳定可靠，维修方便，成本低。缺点：预抽时间长(同罗茨泵系统比较),工作中需

要较贵重的增压泵油。下图为采用油增压泵(主泵)串联机械泵(前级泵)的

真空

感

应

熔

炼

炉

。真空系统设计45东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之真

空

感

应

熔

炼

炉真空系统设计46东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆

罗

炭

醉串

联

初工作压强范围：1.33～1333Pa。优点：预抽气时间短。缺点：工作时有振动，且噪音大；工作中随时间增

加，罗茨泵性能下降。图14为一实例，另外在图14后又给出了一罗茨

泵串联滑阀泵的机组。真空系统设计47真空系统设计1.渗碳室

2

.

除尘器3

.气动阀4

.罗茨泵

5.口径可调阀

6

,

放

气

阀

7.前

级

机

械

泵8.

小

机

械

泵图14

离子渗碳及淬火炉的真空系统东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之48东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之罗茨泵串联滑阀泵机组真空系统设计49东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之罗凝恋串联小型罗蒸乘(中间泵),再串联

照工作压强范围：0.133～1333Pa。优点：工作压强范围大，工作真空度高。下图为一实列真空系统设计50东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方罗茨泵串联小型罗茨泵(中间泵),再串联机械泵真空系统设计51东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆

以油增屈乘和罗蕊乘为主泵，两个泵出口串联罗

凝乘，再串联概械配工作压强范围：0.133～1333Pa。优点：具有罗茨泵系统和油增压泵系统的双重特

点

。图Ⅲ5为一

例真空系统设计521.熔

炼

室

2

.

真

空

气

动

阀

3

.

罗

茨

泵(

主

泵

)

4

.

气

动

管

道

阀5.

中

间

罗

茨

泵

6

.

放

气

阀

7

.前

级

机

械

泵

8

.

维

持

泵

9

.

油

增压泵(主泵)图

1

5

自耗电极电弧炉的真空系统东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方真空系统设计53东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆除了上述几种之外，还有油增质需罗袭寐，

两藏磨的真空系统，

以及罗器率用廉水

环察的真空系统，它适合于排出灰尘较多的应用

设备上。真空系统设计54东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(3)高真空系统◆这种系统应用也比较广泛。它的工作压强范围

在6.67×10-2～1.33×10-3Pa

。如镀膜机、电子

轰击炉和部分电阻炉等都采用高真空系统。几种典型高真空系统◆出疗一数

串

耳

联

韧应

用

范围：

一

般

用

在

工

作

时

放

气

量

较

小

的

应

用

设备上。优点：结构简单，工作可靠，成本低。缺点：系统起动慢，预抽气时间长。扩散泵油蒸

气容易返流到真空室中去。下图为扩散泵串联滑阀泵机组真空系统设计55东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之扩散泵串联滑阀泵真空系统设计56东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆扩数严串

联油增虚架，再串联架该系统起动慢，

由于有中间油增压泵存在，故预

抽气时间短些。◆

产散硬串联罗

乘，再串联柳系统起动慢，但预抽气时间短(因为中间有罗茨

泵)。商真堂素统实例(图16)和

一

个护散泵肆联罗

淡

泵

和

滑阀

乘

机

组真空系统设计571.

真

空

室

2

.

高

真

空

气

动

阀

3

.

扩

散

泵

4

.

管

道

阀

5

.

罗

茨泵

6

.放气阀

7.

前

级

机

械

泵

8

.维持泵图

1

6

采

用

扩

散

泵

的

高

真

空

系

统东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方真空系统设计58真空系统设计59东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(4)超高真空系统◆由于原子能工业和火箭技术的发展，超高真空技

术也得到迅速发展和应用。儿

种

地

以

超

需

工

空

无

统◆用崩散泵和钛霏并联为主泵，扩散泵单独串联前

级额减可以达到极限真空度为1.33×10-6Pa。图17所示为钠灯超高真空封接炉的系统真空系统设计60东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之真空系统设计1.封

接

室

2

.

超

高

真

空

阀

3

.

超

高

真

空

扩

散

泵

4

.

超

高

真

空阀

5

.

放

气

阀

6

.

机

械

泵

7

.

钛

升

华

泵

g.

前

级

管

道阀图

1

7

钠

灯

封

接

用

的

超

高

真

空

系

统61东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆产旋要串联(中间泵),再串联需该系统的特点是能获得超高真空，并能稳定工作。图18为一个超高真空系统和设备的结构图。

主泵是一个水银扩散泵，泵顶有冷却挡板和液氮

冷阱，中间泵也是水银扩散泵。在中间泵和前级

机械泵之间设有油蒸气捕集器。并设有各种单独的加热器，烘烤真空室和主泵顶部及捕集器真空系统设计62东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之真空系统设计图

18超

高

真

空

系

统63东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆

主泵为分于骠串联机械察由于机械泵有油存在，需要在机械泵入口管道上

设置捕集器冷凝油蒸气。如果分子泵串联分子

筛吸附泵(前级泵),则构成了无油超高真空系统，

该

系

统比

较

清

洁

。◆

和

发躺离行乘做为主泵，并联或串联筛

吸简

(做为预真空泵),或用钛泵联接预真空机械泵，在机械泵的入口管道上加油蒸气捕集

器。该系统为无油超高真空系统图19为一实例真空系统设计641.溅

射

离

子

泵

2

.

钛

升

华

器

3

.B-A规

接

口

4

.

超

高

真

空

阀5.中

真

空

规

接

口

6

,

放

气

阀

7

.

低

真

空

阀

8

.

吸

附

泵图19

超高真空系统简图65东北大学首期《真空技术》培训班系列教程之真空系统设计东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆用低温泵做为主泵，串联或并联于筛吸附泵(预真空泵),构成无油超高真空系统。同样也可

以用柳械醒做为预真空泵，在机械泵入口管道上

设

置

油

蒸

气

捕

集

器

。真空系统设计66东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(5)真空机组a.真空机组是不带真空室的排气系统，其结构紧凑

占地面积小，

目前国产机组有油扩散泵机组，油

增压泵机组和罗茨泵机组。机组名称以主泵命名

。b.几种真空机组◆而意河真和业组工作真空度：6.67×10-2～1.33×10-3Pa

极限真空度：1.33×104Pa组成元件：油扩散泵、机械泵、高真空阀门、捕

集器

储气罐、低真空截止阀、放气

阀及管道，还有电气控制盘，水压继电

器等元件组成的，见图20所示。真空系统设计67.三通

阀4

.前

级

真

空

测

量

规

管

接

口7.储

气

罐

8

.

扩

散

泵

9

.

电

磁

阀

1

0

.扩散泵真空机组外型图东北大学首期《真空技术》培训班系列教程之方1.

蝶

阀

2

.

充

气

阀

35.橡胶管6

.

挡

油

器机械泵图

2

0真空系统设计O68东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆中制真空

增压要机细工作真空度：1.33～1.33×10-1Pa极限真空度：1

.

33×10-2Pa组成元件：油增压泵、真空阀门、捕集器、低真空截止阀、放气阀、管道，以及电气控制盘，水压继电器等元件组成。◆声真

签

罗工作真空度：1.33～1.33×103Pa极限真空度：1.33×10-1Pa组成元件：与油增压泵机组相同。真空系统设计69东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方3.6真空系统的结构设计◆

真

空

系

统

的

结

构

设

计

主

要

考

虑

密

封

可

靠

，

结

构

合

理，材料对真空度影响要小。◆该元户中严应应

意，面的间是(1)选择结构材料应尽量用国家标准中的无缝钢管

和板材，尽量减少焊接结构，有利于真空部件气密性质量。(2)保证焊接后焊缝不漏气。要求技术水平较高的

工人进行焊接，提高焊接质量，合理地设计焊接结

构

也

很

重

要

。(3)结构上要保证快速抽空。避免出现隔离孔穴(气袋),如图21所示。真空系统设计70东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之真空系统设计71东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(4)减少表面放气。处于真空内的构件和壳体内壁

表面粗糙度越高越好。最好进行电镀抛光，氧化

处

理

等

。(5)真空系统上各元件之间多用法兰连接。而法兰

与管子之间是焊接结构。由于焊接时易引起法

兰变形，故目前国内都采用焊接后再对法兰加工，

这样即可达到尽寸和粗糙度要求，又能保证两个

法兰连接时密封可靠。(6)对于某些必须处于较高温度下工作的真空橡胶

密封圈，由于橡胶耐温有限，可以专门采用水冷

结构加以保护。真空系统设计72东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(7)保证真空系统元件壳体和真空室壳体有足够强

度。实验表明真空容器采用圆形结构较好。端

盖采用凸形结构为好。壁厚已经有了标准尽寸，

当然也可以计算。(8)由外部进入真空室内的转动件或移动件，要保证可靠的动密封。除了选择好的密封结构外，其

中的轴或杆一定要满足粗糙度要求。更要防止在轴和杆上有轴向划痕，这种划痕会降低真空度，

而且不易发现。真空系统设计73东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(9)真空系统上测量规管座位置安排应遵循如下原

则：◆不能将测量规管放在密封面较多的地方。因为

每

一

个密封面都不可能保证绝对不漏气，密封面

集中之处，必然是容易漏气的地方，测量值可能

不准。◆规管内壁各处，必须保证真空卫生。否则会造成

测量不准。◆规管应尽量接在靠近被测量的地方，以减少测量

误差。真空系统设计74东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(10)真空室壳体上的水套结构，要保证水流畅通无

阻。更

不能出

现

死

水

造

成

局

部

过

热。因

此

进出

水管位置要一下一上，且设置流水隔层，使水沿

一定路线流动。真空系统设计75东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之课

程

结

束谢

谢真空系统设计76东业大学首期《真空技术》

培训班系列教程之4,气体流动状密的判别◆4.1气体流动状态对流导的影响◆4.2气体流动状态的分类◆4.3湍流、湍—粘滞流、粘滞流之间的判别

式◆

4.4粘滞流、

粘滞—分子流和分子流之间

的

判

别

式真空系统设计77东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方4.1

气体流动状态对流导的影响气体在管道中的流动状态不同，管道的流导也不一样，也就是说，管道对气体的流导不仅取决于管道的几何形状和尺寸，还与管道中流动的气

体种类和温度有关，在有的流动状态下还取决于

管道中气体的平均压力。所以在计算管道对气

体的流导时，首先必须判明管道中的气流是哪一

种

流

动

状

态

.真空系统设计78东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方4

.

2

气

体

流

动

状

态

的

分

类◆在真空状态下，气体通过管道的流动属于稀薄气

体流动。在真空系统管路中的气流有五种流动状态：

流必称需流，

荡

需

一元

金浓层他出

出

一流分子汤(必称自曲分市流，贡绕森流。湍—粘滞流是湍流和粘滞流之间的过渡状态。粘滞—分子流是粘滞流和分子流之间的过渡状态。真空系统设计79东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之4.3

湍流、湍

—

粘滞流、粘滞流之间的判别

式◆对于室温20℃空气、湍流、湍—粘滞流、粘滞

流之间的判别式是@E26GOD

物出范@1450D

物后浓指远5@D=O=2660D

为深带一宣

流式

中Q

—通过管道的气体流量，Pa-m²/s;

D—

管道的内径，m.真空系统设计80西骨至

而气水m0一月级

为形分干流6.65x10Ean≤DF≤0.665Fan

为

粘分子流式

中

D

—

管道的内径，m;P—

管道中气体的平均压

强

，Pa。东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方4.4

粘

滞

流

、

粘

滞

—分

子

流

和

分

子

流

之

间

的

判

别

式◆对于室温20℃空气，粘滞流、粘滞

—

分子流和分

子流之间的判别式是硒

溶

层

后

度

0真空系统设计为

液告流81东北大学首期《真空技术》培训班系列教程之3.流

子

的

计

算◆5.1

流导

和

流

导

几

率5

.

1

.

1流导5

.

1

.

2流导几率◆5.2流导的计算5.2.1

粘滞流时流导的计算5.2.2分子流时流导的计算真空系统设计82东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之5.2.3粘滞—分子流时，圆管对于室温空

气

的流导

的计算5.2.4管路元件串、并联时，流导的计算5.2.4.1

串联管路的流导5.2.4.2

并

联

管

路

的

流

导真空系统设计83东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方5.1

流导和流导几率5.1.1

流

导◆流导的定义：在单位压差下，流经管路元件气流

量的大小被称为流导。◆

流导的定义式：Q

一气流量，单位Pa-m3/s;P₁-P2

一管路压强差，单位Pa;C

一流导，单位m3/s。真空系统设计84东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆流导的意义：流导的大小说明在管路元件两端

的压强差P¹-P2

一定的条件下流经管路元件的

气流量的多少。当压差P1-P2一定时，流导C

的

值较大，那么流经管路元件的气流量Q的值就较

大；反之流导C

的值小，则流经元件的气流量Q

就小。所以作为真空系统管路元件，不管是导管、

还是阀门、捕集器、除尘器等，都希望它的流导值尽可能大一些，使气流能顺利地通过。因此，

流导

是

真空

系

统

管

路

元

件

的

一

个

重

要

参

数。

在

真空系统设计计算中，要计算管路元件以及某段

真空系统管路的流导。真空系统设计85东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方5.1.2

流导几率◆流导几率的定义：流导几率也称为传输几率，其物理意

义是气体分子从元件的入口入射进入元件能从管路元

件的出口逸出的概率。在分子流状态下，利用流导几率来表征真空系统管路元件对气体的导通性能更直观，更

本质。◆流导几率的定义式：

(a)则

C=Cm·p,

(b)式中pr—流导几率；

C—管路元件的流导；Ck—

管路元件入口孔的流导。真空系统设计86东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方5

.

2流导的计算在真空系统中，连接管道通常采用的是圆截

面管道，被抽气体又多为室温下的空气，因此这里只简要介绍圆孔和圆截面管道对室温空气的流导。5.2.1

粘滞流时流导的计算◆

5.2.1.1

薄壁孔粘滞流时气体流经薄壁孔，如图4所示，当P1>P2

时，气体从空间流向空间。试验发现：当

P1不变时，随P2下降，通过孔口的流速和流量都

增加，但当P下降到某一值时，它们都不再随P2下

降

而

增

加

。真空系统设计87ⅡIP2T>1东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之图4

粘滞流时气体流经薄壁孔真空系统设计88东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆对于室温空气，面积为Am?的薄壁孔的流导为：≥0.525时，C-766r*~*√

1-*,,m式中

r

为孔口两侧的压强比，r=P₂/P₁,

其中P₁>

P₂;A为薄壁孔的面积，m²。?<0525时，r<0.1

时

，

Cw

≈200A真空系统设计2

Sm

389O≥0525m,C-002

-=,r<0.式中，D

为圆形薄壁孔的直径，m。1217东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆对于室温空气，圆形薄壁孔的流导为：真空系统设计90东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆5.2.1.2不考虑管口影响时，圆管的流导当管道的长度比较长，管口对气流的影响。

在工程计算中，通常把管道的轴线长度L与管道

直径D

的比值

L/D≥20的管道视为“长管”,其

实质是可以不考虑管口的影响进行计算。设圆

管的轴线长度为Lm,

直径为Dm,

则其粘滞流条件下对于室温空气的流导为：C-134×10

m²/s式中p是管道中气体的平均压强，Pa。真空系统设计91◆5.2.1.2考虑管口影响时，圆管的流导在粘滞流条件下，气流从大容积进入管口，

在管口处受到影响，这种影响破坏了粘滞流的应

有秩序，使管道的流导减小，这种影响常称为管口效应。在工程计算中，

一般认为管道的长径比

L/D<20

时，管口效应的影响在进行计算中不能

忽略，这就是所说的“短管”对于室温空气，考虑管口影响时，管道的流

导用下式计算：Cw

=1.34×10²

L+2.96

⁴0P-2Q

m²/s式

中

L和D分别为管道的长度和直径，m;p

是

管道中气流的平均压强，Pa;Q是管道中的气流量Pa·m²/s

·东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方真空系统设计92东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之5.2.2分子流时流导的计算◆

5.2.2.1

薄壁孔分子流时，对于室温空气，面积为A

m2的薄

壁孔的流导用下式计算：Cm=116A对于直径为D

m的圆孔：Cm

=91D²真空系统设计m

3

S93式中，,是气体分子热运动平均速率；B

为管道横截面

周长；A

为管道横截面面积；L

为管道长度；K

为管道断面

形状修正系数，K

值的大小由实验确定。由式(15)导出的圆管的流导为

(16)式中

L和D分别为圆管的长度和直径，m。东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆5.2.2.2不考虑管口影响时，圆管的流导不考虑管口影响时，在分子流条件下，任意截面形状

管道的流道计算式可由克努森流导积分公式导出真空系统设计(15)94东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆5.2.2.3不考虑管口影响时，圆锥形管的流导式中D₁为锥管大端直径，m;D₂为小端直径，m;L

为

锥管轴线长度，m。对于图5所示的截

圆锥形管道，其分子流

流导的计算式为真空系统设计图5截圆锥形管道95东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆5.2.2.4考虑管口影响时，圆管的流导设圆管的长度为L,半径为R,直径为D=2R。

在分子流条件下，考虑管口影响时，圆管的流导几率p,如下：L/R≤1.5

时，20+8L/R>1.5

时，p,20+10分+台真空系统设计96L/R=13m

L/R>1.5时，Cμ=91D²

20+16分20*2

分·1]东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之因此，当考虑管口影响时，圆管对于室温空

气的流导计算式为：真空系统设计S9732东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆

5.2.2.5

真空阀门的分子流流导对于真空阀门的分子流流导计算可用下式：Cr=

Cfk·pr

m²/s式中Cm一阀门入口孔的分子流流导，m³/s;Pe一是阀门的流导几率。真空系统设计98东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆

5.2.2.6常用水冷障板的流导水冷障板的分子流流导的计算可用两种方法。一种是利用“比流导”的数值进行计算，“比流导”指的是捕集器入口单位面积上的

流导，利用“比流导”数据进行计算可用下式：式中Cs是捕集器的比流导，m²/m².s;其数值可

查有关资料；A

是捕集器的入口面积，m?。真空系统设计Cf=3mCs·AS99若冷凝剂用的是干冰(固体CO2),取1=1.2;若是液氮，则取1=1.7。第二种方法是用流导几率进行计算，对于很多种结构形式的捕集器，其流导几率值已有资料给出，

因而利用式(8)可方便地进行计算。东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方若捕集器不是用水冷却，而是用其它冷剂，则式

(20)要引入一个温度影响系数1。Cf=

Cs·A/真空系统设计3

mS100东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方5.2.3

粘滞—分子流时，圆管对于室温空气的

流

导

计

算◆粘滞—分子流时，圆管对于室温空气的流导计算

式是真空系统设计m³/s3S3m101S东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之在式(21)和(22)中，D

是管道直径，m;L

是管道长度，m;P

中气体平均压强，Pa;函数J=f(D

P)的数值1。道DP(Pa·m)0.010.020.030.040.050.10.20.30.40.50.6J0.981.071.171.281.391.953.084.215.356.487.61真空系统设计表1J=f(DF)数值表102东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方5.2.4管路元件串、并联时，流导的计算◆

5.2.4.1串联管路的流导图6所示的一段管路，是导管、阀门、捕集器三

个元件串联。若C1、C2、C₃分别是这三个元

件的流导，则它们串联之后的整段管路的流导为1.

导管

2.阀门

3

.捕集器图

6

串联管道示意图103真空系统设计式中C;是

第i个元件的流导。可见管路元

件串

联

之

后，

整

个管

路的

流

导

等

于

各

元

件

流导的倒数的代数和的倒数。东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆n个管道元件串联后整个管路的流导为真空系统设计104东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆

5.2.4.2并联管路的流导图7所示的整段管路是三条导管的并联，若

C₁

、C₂

、C₃

分别是这三条导管的流导，则并联

后组成的整段管路的流导C为C=

C₁+

C₂+C₃2C₃图7并联管道示意图真空系统设计105东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆如果有n条管路并联组成一段管路，则并联

之后整段管路的流导为nC=

C₁+C₂+.

+

Cn

=i

=式中C;是第1个管道的流导。可见并联管

路的

流导

等

于

各

并

联

元

件

流

导

的

代

数

和

。真空系统设计106东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之气

幼

七◆6.1

真空系统的抽气方程◆6.2低真空抽气时间的计算真空系统设计107东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方6.1

真空系统的抽气方程6.1.1

真空室内的气体来源(1)被抽容器内原有的空间大气。若容器的容

积为Vm²,

抽气初始压强为Po

Pa,则容器内原有

的大气量为VPoPa-m3;(2)被抽容器被抽空后各种材料的放气。单位时

间内的放气流量可以用QrPa·m²/s来示；实验表明，材料表面单位时间内单位表面积的放

气率q可以用下面的经验公式来计算9

=

q₁fß

十

qo

Pa·m³/(m²·s)真空系统设计108东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方式中

q₁

是抽空1h后放气速率，Pa-m²/(m².s);qo

是抽空时

间无限长之后材料表面的放气速率，Pa·m²/(m²·s);t是抽

空时间，h;β是与材料的种类及其预处理状况有关的放气时间指数。β值在0.5～2之间变化。真空室内暴露于真空下的构件表面，可能有多种材料，所以总的表面放气流量Qr为：Qf=

≥A,i

q1

fßi

十

Q₀

P

a

·

m

3

S式中，A;是第i种材料暴露在真空下的表面积，m²;q₁;是第1

种材料在抽空1h后的表面放气速率，Pa·m²/(m²·s);β;

是第

i种材料的放气时间指数；Qo是抽气时间无限长后总的放

气

流

量

，Pa-m²/s;t是

抽

空

时间

，h。真空系统设计109东业大学首期《真空技术》

培训班系列教程之(3)大气通过容器壁结构材料向真空室内渗透的气

体流量，以Q

、Pa-m²/s

表

示

。(4)液体或固体蒸发的气体流量Q,Pa-m²/s。(5)大气通过各种真空密封的连接处，通过各种漏

隙通道泄漏进入真空室的漏气流量QPa-m²/s真空系统设计110东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆

6.1.2真空系统的抽气方程当真空泵启动之后，真空系统即对被抽容器抽气。

此时，真空系统对容器的有效抽速若以Se表示，容器中的压力以P表示，则单位时间内系统所排

出

的气

体

流

量

即

是SeP。容

器

中

的

压

强

变

化

率为dP/dt,容器内的气体减少量即是VdP/dt。

根据动态平衡，可列出如下方程：v

d=-S*P

+

Qf+

Qs+

Q₂+这个方程称为真空系统抽气方程。真空系统设计111东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆式中V

是被抽容器的容积，由于随着抽气时间t的

增长，容器内的压力P降低，所以容器内的压强变

化率dP/dt是个负值。因而VdP/dt是个负值，这表

示容器内的气体减少量。放气流量Q,

渗透气流

量Q,,蒸发的气流量Q,和漏气流量Q₁都是使容器内气体量增多的气流量。S.P则是真空系统将容器内气体抽出的气流量，所以方程中记为-S₀P。真空系统设计112东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方6

.

2低真空抽气时间的计算低真空阶段抽气可分为近似常抽速和变抽速两

种

情

况

来

分

别

考

虑

。◆6.2.1近似常抽速时，抽气时间的计算油封机械泵在大气压到102Pa范围内抽速近似为常抽速。抽气方程为真空系统设计113东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆(1)不考虑管道影响和漏放气时抽气时间的计算

假定真空泵的入口直接连到容器出口上进行抽空，如图8所示，则可以不考虑管道影响和漏真空系统设计放气。114东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆则可得抽气时间计算的最基本的公式1-¥Im。V是容器的容积，m³;Sp是真空泵的抽速，m²/s;P₀

是抽气开始时容器内的压强，Pa;P是抽气终了时

容器内的压强，Pa;t是将容器内的压强从P₀降

低

到P的抽空时间，s。真空系统设计115东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆(2)不考虑管道影响而考虑漏放气时抽气时间

的计算t-¥imF式中P.是真空系统所能达到的极限真空度，Pa;

其余符号的意义同前。真空系统设计116东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之◆(3)考虑管道影响和漏放气时，抽气时间的计算式中S。是真空泵对容器的有效抽速，m²/s;其余符

号的意义同前。真空系统设计117东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆6.2.2变抽速时抽气时间的计算大多数真空泵的抽速都随其入口压强的变化而变化，尤

其是机械真空泵，当其入口压强低于10Pa时，泵的抽速随

其入口压强的变化更为显著。图9是某些真空泵的抽速

特性曲线示意图。P

作a)2X

一双级旋片泵H一滑阀泵γz

一余摆线真空泵

zPB—

水

蒸汽喷射泵(

5

级

)

ZJ一罗茨泵

z一油增压泵

k一扩散泵

s—

钛升华泵图

9各种泵的特性曲线示意图真空系统设计118东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(1)分段计算法在一般情况下，计算变抽速时的抽气时间需要首先

知道泵的抽速与其入口压强的关系。如图10所示。假

定需要求容器内的压力由Po降低到P的抽气时间，则可以

将P₀

到P这个压强区段分成n段。段数愈多，计算的抽气

时间愈接近变抽速的实际。设相应每段的抽气时间为

t₁,t₂,…t.…tn,取每段的平均抽速为S₁,S₂…S,,…Sm

用相应

的公式进行各个压力区段的抽气时间计算，然后求其代

数和即得总的抽气时间t。12·

·

·

+

tn=真空系统设计t=

t₁+

t₂+i=

1t;119东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方(2)经验系数计算法油封机械真空泵的实际抽速S随其入口压强的

降低而降低。研究其抽速特性曲线发现，其实际

抽速S与其名义抽速Sp的近似关系是：式中系数K在不同压力区间的取值如表2。表

2

系数

k

的值入口压力P[Pa]10⁵-10⁴10⁴-10³10³-10²10²-1010-1K11,251,524真空系统设计120东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之因此抽气时间的计算可用下式真空系统设计121东业大学首期

《真空技术》培训班系列教程之方算

密

时◆7.1

概述◆7.2静密封7.2.1

永久密封连接7

.

2

.

2

可

拆

密

封

连

接7.2.3

“O”形密封圈的密封力计算7

.

2

.

4

垫

圈

密

封

的

机

理◆

7.3

动密封7.3.1

接触密封连接7.3.2

非接触密封连接7.

3.3

软

件

变

形

密

封

连

接真空系统设计122东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方7.1

概述◆真空密封的意义真空系统是由真空泵、阀门、扑集器、导管等

各

种元

件

通

过

不同的

连

接

形

式

组

成的，

各

式

各

样的零件要用不同的密封方法连接在一起，这些密封方法既要保证零件的可靠连接又要防止通

过接头发生漏气，保证真空系统的密封质量。◆根据被连接件的相互关系，可以将真空密封分为两大类：静密封连接和动密封连接。密封种类的进一步划分见图1。真空系统设计123东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之真空密封连接橡胶软件密封连接隔板密封磁连接分子运动密封连接减压密封连接液体密封连接氣

塑

料

密

封

连

接橡胶圈密封连接观察窗密封连接电输入密封连接管接头密封连接法兰密封连接动密封连接非接触密封连接

软件变形密封连接静密封连接可拆密封连接焊接永久密封连接封接真空系统设计图1

真空密封连接的分类金属软件密封连接接触密封连接1247

.

2

静

密

封7.2.1

永

久

密

封

连

接◆永久密封连接用于不需经常拆卸的密封连接处，

用这种方法可以保证最好的密封和机械强度。7.2.1.1

玻璃与玻璃的封接◆玻璃封接需要注意的是被封接玻璃之间的热膨

胀系数要相近，线膨胀系数之差不大于7×10-7/℃。7.2.1.2玻璃与金属封接◆最常见到的玻璃与金属的封接是电极引线，以

及管道状的玻璃与金属的封接。东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之方真空系统设计125东北大学首期《真空技术》培训班系列教程之方◆必心摩建

准

封

和

必

健

密a.匹醒需割：匹配封接指的是膨胀系数相近的玻璃和金属之间的封接，封接处内应力

小；b.

匹密题：非匹配封接指的是膨胀系数相差较大的玻璃和金属之间的封接，封接处

内应力大，为了消除玻璃与金属膨胀

系数相差较大而产生的内应力，

一般

多采用延展性好的薄壁金属管与玻

璃封接，靠金属的塑性变形来消除内应力.真空系统设计126东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之非匹配封接分为外封接(玻璃仅熔接在金属管

壁外侧),内封接(玻璃仅熔接在金属管壁内侧)和双边封接(玻璃从内、外二侧包住金属管壁)三种。图2为双边密封。图2

金属管与玻璃管的非匹配封接(双边封接)真空系统设计金属管玻璃管127焊接方法无压焊接方法

加压焊接方法气焊

电弧焊

电子束焊

电阻焊

冷焊交流

直流

点焊

缝焊

对焊火花对煤镦焊

·摩接焊图

3用于真空密封的焊接方法东业大学首期《真空技术》培训班系列教程之7.2.1.3

金属与金属封接◆

焊接方法(图3)氩弧焊(氨弧焊)原子我焊

碳弧焊

合金焊条取代钨电极的氩弧焊真空系统设计128◆

真空技术对焊缝的要求：

a.设计焊缝结构时，接头必须焊透，应避免产生聚集污物的有害空间

。

真空技术中常见的焊

接结构如图4所示。不正

确正

确(a)(b)(c》A(d)(心

】真空系统设计东业大学首期《真空技术》

培训班系列教程之a—对焊5一叠焊c—丁字形焊接

d—

角焊

e-

边缘焊接A一大气

V一真空图

4

焊缝结构比较129东业大学首期《真空技术》培训班