Apakah Penggunaan Sistem Penyegelan O-Ring Ganda pada Flensa Pemasangan Menghilangkan Kebocoran pada Pemanas PFA untuk Aplikasi Vakum-Tinggi (0,01 mbar)?
Tinggalkan pesan
Karena penetrasi melalui elastomer dan kebocoran-mikro pada kontak, satu segel cincin O-pada flensa pemasangan pemanas PFA terkadang tidak cukup untuk aplikasi-vakum tinggi yang memerlukan tekanan serendah 0,01 mbar (10⁻¹ bar). Tingkat kebocoran dapat diturunkan dari 10⁻³–10⁻² mbar·L/s (segel tunggal) menjadi 10⁻◦–10⁻² mbar·L/s (dapat diterima untuk sebagian besar aplikasi vakum tinggi) dengan sistem penyegelan cincin O ganda dengan port vakum perantara (segel ganda yang "dipompa"). Pompa vakum menghilangkan gas apa pun yang merembes melewati cincin O-pertama sebelum mencapai cincin O-kedua, sehingga menciptakan volume yang terlindungi. Flensa bersegel logam (tipe ConFlat) diperlukan untuk tingkat vakum tertinggi (10⁻² mbar dan di bawahnya). Sistem dua cincin O merupakan pengurangan yang signifikan, bukan penghapusan total. Untuk vakum sedang hingga tinggi (10⁻³ hingga 10⁻◦ mbar), ini berfungsi cukup baik. Kompleksitas ekstra untuk pemanas PFA hanya diperlukan bila tingkat kebocoran kurang dari 10⁻² mbar·L/s.
Jalur Kebocoran dan Mekanisme Segel Ganda
Ada tiga jalur yang menyebabkan kebocoran pada segel cincin O-tunggal (Viton atau FFKM): (1) perembesan gas melalui elastomer (10⁻³–10⁻³ mbar·L/s per cm panjang segel); (2) saluran-mikro pada antarmuka flensa O-cincin-(10⁻◦–10⁻³ mbar·L/s untuk flensa 100 mm); dan (3) antarmuka logam PFA-itu sendiri (selubung pemanas yang melewati flensa). Biasanya, satu segel dapat mencapai tingkat kebocoran 10⁻³–10⁻² mbar·L/s, yang terlalu tinggi untuk vakum tinggi.
Cincin O-kedua dan port vakum ditambahkan dalam sistem cincin O-kembar. Pompa vakum tambahan kecil mengevakuasi area di antara cincin O-. Gas apa pun yang merembes melewati cincin O-pertama akan langsung dipompa keluar dan tidak akan sampai ke cincin kedua. Hasil kali (laju kebocoran segel pertama) × (laju kebocoran segel kedua) / (kecepatan pemompaan) adalah laju kebocoran efektif. Laju kebocoran antara 10⁻² dan 10⁻² mbar·L/s dapat dilakukan dalam praktiknya.
Perbandingan Tingkat Kebocoran untuk Flensa Pemanas PFA 50 mm
Bahan, Konfigurasi Segel, Laju Kebocoran yang Dapat Dicapai (mbar·L/dtk), Tingkat Vakum yang Sesuai, dan Kenaikan Biaya (%)
Kompresi cincin O-tunggal FKM 10⁻³–10⁻¹ 1–10 mbar (vakum kasar) 0%
Cincin O-tunggal (FFKM, Kalrez) FFKM 10⁻◦–10⁻¹ 0,1–1 mbar +10%
FKM + gemuk 10⁻◦–10⁻◦ 0,01–0,1 mbar + 15% cincin O-tunggal dengan penutup alur (gemuk vakum)
FKM cincin O-ganda tanpa pompa + FKM 10⁻²–10⁻◦ 0,1–1 mbar + 20%
Cincin O-ganda (dipompa, pompa kasar) FKM + FKM 10⁻◦–10⁻¹ mbar +35%
Cincin O-ganda (dipompa, pompa turbo) FFKM + FFKM 10⁻²–10⁻◦ mbar +50%
Segel logam (gasket tembaga, ConFlat) Aluminium atau tembaga<10⁻¹ +100% Extremely high vacuum
PFA dilas ke flensa logam<10⁻¹ (through PFA) Welded PFA-to-metal transition (hermetic)PFA permeation limit of +200%
Memasang PFA Heater Secara Praktis
Untuk memasang segel cincin-O-ganda untuk tugas-vakum tinggi pada flensa pemanas PFA:
Desain flensa: Sisi tangki flensa PFA harus memiliki dua alur cincin O-konsentris yang berjarak 15–25 mm. Terdapat port (1/4 inci atau 6 mm) di ruang antara cincin O-yang terhubung ke pompa vakum (baling-baling putar, 10⁻² mbar).
Bahan O-ring: Untuk kompatibilitas kimia dengan media yang tidak bersahabat, gunakan FFKM (Kalrez, Chemraz). Untuk uap yang tidak-agresif, FKM (Viton) cocok.
Torsi: Untuk menekan cincin O-sebesar 20–25% diameter penampangnya, kencangkan baut flensa secara merata dalam pola bintang.
Pemompaan: Sepanjang pengoperasian, volume antar-seal harus terus dipompa. Cukuplah memiliki pompa vakum kecil khusus (10 L/mnt).
Selubung pemanas: Kemungkinan jalur kebocoran lainnya adalah titik keluar PFA-ke-inti logam di ujung dingin. Gunakan segel bellow yang terbuat dari logam yang dilas atau cetakan silikon (lihat Pasal #87).
Contoh di Lapangan
Pemanas PFA diperlukan untuk menjaga ruang penelitian semikonduktor pada suhu 80 derajat pada vakum tinggi (10⁻¹ mbar). Kebocoran di sekitar flensa pemanas menghasilkan lonjakan tekanan (10⁻³ mbar) menggunakan segel cincin O-tunggal. Segel cincin O-ganda yang dipompa (dua cincin O-FKM dengan port perantara yang dihubungkan ke pompa diafragma kecil) dipasang sebagai pengganti pengaturan sebelumnya. Selama enam bulan, tekanan ruang tetap konstan pada 2×10⁻◦ mbar. Beberapa proses deposisi dilakukan dengan pemanas. Peningkatan pompa dan flensa dikenakan biaya tambahan sebesar $500.
Pembatasan PFA dalam Vakum Tinggi
Bahkan dengan penyegelan yang sempurna, selubung PFA itu sendiri tetap-dapat ditembus gas dan mengeluarkan gas, sehingga melepaskan air yang terserap dan sisa pelarut. Pelepasan gas dari PFA akan membatasi tekanan latar belakang pada tekanan di bawah 10⁻² mbar (biasanya 10⁻◦–10⁻² mbar). Terlepas dari penyegelannya, PFA tidak dapat digunakan pada kondisi vakum ultra-tinggi (UHV,<10⁻¹ mbar). PFA with a double O-ring seal is suitable for medium to high vacuum (10⁻³ to 10⁻◦ mbar).
Kesimpulannya, penggunaan cincin O-ganda dan pemompaan akan mengurangi kebocoran hingga 10⁻²–10⁻² mbar·L/s.
Sistem penyegelan cincin O-kembar pada flensa pemasangan pemanas PFA, dengan volume antar-seal yang dievakuasi oleh pompa, mengurangi tingkat kebocoran dari 10⁻³–10⁻² mbar·L/s (segel tunggal) menjadi 10⁻◦–10⁻² mbar·L/s untuk aplikasi vakum tinggi-hingga 0,01 mbar (10⁻¹ batang). Untuk sebagian besar prosedur vakum{10}tinggi dan menengah, ini sudah cukup. Meskipun kebocoran berkurang dua hingga empat kali lipat, kebocoran tidak sepenuhnya dihilangkan dengan teknologi. Penyegelan logam atau transisi PFA-ke-logam kedap udara harus dipertimbangkan untuk tekanan kurang dari 10⁻◦ mbar. Untuk oven vakum, ruang pelapisan, dan sistem degassing, segel ganda adalah alternatif yang bisa diterapkan. Ini mengubah flensa yang bermasalah menjadi penghalang yang dapat diandalkan. Hampir tanpa cela, tapi belum sepenuhnya. Ini cukup untuk sebagian besar-persyaratan vakum yang tinggi.
