真空非永久密封-弹性密封垫圈与非弹性密封垫圈

　　非永久密封要求简单操作就能达到封止真空的目的。法兰密封是代表性的非永久密封方式，本节先介绍几种密封垫圈。

1、弹性密封垫圈

　　弹性体是指像橡胶一样，有外压会变形，解除外压后就复原的物体。以弹性材料作为密封垫圈时，利用其复原力，在法兰的密封面产生面压而封止真空。密封垫圈通常使用合成O形橡胶圈。密封垫圈被挤压时有一定的变形，变形程度根据法兰构造而定(图1)。

图1　弹性密封垫圈的结构

　　也有全金属弹性密封垫圈，主要有铝制C形圆环(中间有弹簧)和不锈钢制的中空圆环等。

2、非弹性密封垫圈

　　使用刀口法兰(CF法兰)和软金属(无氧铜或银)垫圈密封是全金属可烘烤的超高真空密封方式，这种密封方式和使用的法兰成为国际上超高真空密封的标准。

　　超高真空法兰将于本站后面章节做详细介绍，其密封最为常用的是CF系列无氧铜密封垫圈。无氧铜密封垫圈材质中铜的质量分数大于99.97%，硬度为60～80HV。

图2　CF法兰和无氧铜垫圈的密封

　　使用CF系列无氧铜垫圈密封超高真空法兰时，垫圈受3个方向的力，它们分别是两边法兰刀口的切入和外周的挤压(图2(b))。无氧铜没有弹性，因此，合格的无氧铜垫圈在使用后通常不会自行脱落，出现粘在法兰上的现象，这正是外周挤压的结果。用过一次的无氧铜垫圈上会有刀口法兰压痕，不鼓励重复使用，因为如果出现漏气则会浪费很多时间。

　　除了CF系列无氧铜垫圈之外，还有一种IPD系列无氧铜垫圈用于密封CF法兰。IPD垫圈的内径稍大于CF法兰的刀口直径，因此不被CF法兰的刀口切入。IPD垫圈内壁和CF法兰的刀口外斜面紧密接触，来实现真空密封(图2(c))，特别适合刀口有伤的CF法兰密封。CF和IPD垫圈的尺寸参照表1。更多的尺寸可以参考真空技术标准-GB/T 6070-2007 真空技术 法兰尺寸。

表1 无氧铜密封垫圈的代表尺寸