Proċessi ta'-vakwu għoli (pressjoni < 0.01 bar assoluta) joħolqu differenzjali ta' pressjoni kbira madwar l-għata tal-PFA: pressjoni atmosferika esterna ta' 1 bar timbotta 'l ġewwa, b'vakwu qrib- ġewwa t-tank. Għal heater PFA standard, id-distakk annulari intern bejn il-qalba tal-metall u l-għata tal-PFA huwa fi pressjoni atmosferika (1 bar) minħabba li mhuwiex issiġillat mill-ambjent. Waqt it-tħaddim tal-vakwu, l-għant jesperjenza pressjoni netta 'l ġewwa ta' madwar 0.99 bar. L-istress taċ-ċrieki li jirriżulta huwa kompressiv, mhux tensili. Il-PFA huwa aktar b'saħħtu fil-kompressjoni milli fit-tensjoni, iżda l-modalità ta' ħsara primarja hija t-tidwir jew il-kollass tat-tubu b'ħitan-rqaq. Għal tubu PFA ta' 25 mm OD, ħajt ta' 2 mm, il-pressjoni esterna kritika għall-kollass hija bejn wieħed u ieħor 2-3 bar. Differenzjali ta '1 bar huwa taħt dan, għalhekk il-kollass ma jseħħx f'temperatura tal-kamra. Madankollu, f'temperaturi elevati (80-150 grad), il-modulu tal-PFA jinżel b'50-70%, u l-pressjoni tal-kollass kritika tista 'taqa' taħt 1 bar. Disinn ta' pressjoni-ikkumpensat-fejn id-distakk annulari intern jiġi pressjoni b'nitroġenu niexef biex jaqbel mal-vakwu estern- jipprevjeni l-kollass. Dan id-disinn huwa rakkomandat għal proċessi vakwu 'l fuq minn 80 grad.
Mekkaniżmu tal-Kollass u Pressjoni Kritika
Il-pressjoni esterna kritika għal tubu b'ħitan-rqiq hija mogħtija minn P_crit=(2 × E) / (1 - ν²) × (t / D)³, fejn E huwa l-modulu ta 'Young, ν huwa l-proporzjon ta' Poisson (0.45 għal PFA), t huwa ħxuna tal-ħajt, u D huwa dijametru medju. F'20 grad , E=600 MPa, t=2 mm, D=23 mm, P_crit=(2 × 600) / (1 - 0.2025) × (2/23)³=(1,200 / 0.7975) × (0.082 / 0.7975) × (0.087 / 0.7975) × (0.082 / 0.7975) × (0.082 / 0.7975) × (0.087 / 0.7975) × (0.087 / 0.7975) bar. F'20 grad , il-pressjoni kritika hija bejn wieħed u ieħor 1 bar-marġinali. Kwalunkwe imperfezzjoni tnaqqasha. F'100 grad, E tinżel għal 250 MPa. P_crit=(2 × 250 / 0.7975) × 0.000658=627 × 0.000658=0.41 bar. Tubu PFA standard f'100 grad jiġġarraf taħt vakwu ta 'differenzjali ta' 0.41 bar. Peress li d-differenza attwali hija ta '0.99 bar, il-kollass huwa ċert. Evidenza fuq il-post: Ħiters tal-PFA fi proċessi tal-vakwu fi 80–120 grad spiss juru għantijiet imġarrfa-il-PFA huwa ċċattjat mal-qalba tal-metall, xi drabi bi tikmix ċirkonferenzjali. Il-kollass ma jikkawżax immedjatament ħsara elettrika, iżda joħloq stress residwu għoli u jista 'jixxaqqaq il-PFA waqt iċ-ċikliżmu termali sussegwenti.
Pressjoni-Disinn Ikkumpensat
Ħiter tal-PFA ikkumpensat bi pressjoni-għandu spazju annulari issiġillat bejn il-qalba tal-metall u l-għata tal-PFA. Matul il-manifattura, id-distakk jiġi evakwat u jimtela b'nitroġenu niexef għal pressjoni ta '0.5-1.0 bar assoluta. Regolatur żgħir tal-pressjoni jew siġill ta' darba (eż., tubu tal-metall irbattut) iżomm il-pressjoni interna. Meta l-heater jitqiegħed f'kamra tal-vakwu (eż., 0.01 bar), il-pressjoni interna (jiġifieri 0.8 bar) toħloq differenzjali ta '0.79 bar biss 'il barra (minn ġewwa għal barra), mhux 'il ġewwa. L-għant PFA jesperjenza stress taċ-ċrieki tat-tensjoni, mhux kompressiv. L-istress tat-tensjoni ma jikkawżax kollass. Il-pressjoni esterna kritika għall-qsim hija ħafna ogħla (10-20 bar). Il-heater jibqa' stabbli.
Id-disinn ikkumpensat tal-pressjoni-għandu żewġ sfidi: (1) Is-siġill għandu jinżamm tul il-ħajja tal-heater, inkluż iċ-ċiklu termali. Is-siġilli tal--għall--PFA (fittings tal-kompressjoni) għandhom it-tendenza li jnixxu maż-żmien. Siġill tal-minfaħ tal-metall iwweldjat jew siġill tal-ħġieġ-ma-metall huwa aktar affidabbli. (2) Il-pressjoni interna tiżdied mat-temperatura (PV=nRT). Ħiter mimli f'0.8 bar f'20 grad se jilħaq 1.2 bar f'150 grad. Il-PFA għandu jiflaħ dan l-istress addizzjonali taċ-ċrieki. Għal ħajt ta '2 mm, 25 mm OD, pressjoni interna ta' 1.2 bar tagħti stress taċ-ċrieki=P × D / (2 × t)=0.12 × 25 / 4=0.75 MPa- negliġibbli.
Tqabbil tal-Prevenzjoni tal-Kollass
| Disinn tal-Heater | Pressjoni Gap Interna (bar abs) | Vakwu Estern (bar abs) | Differenzjali nett (bar) | Direzzjoni | Kollass f'20 grad ? | Kollass f'100 grad ? | Adattat għall-Vakwu Għoli? |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Standard (ventilat) | 1.0 | 0.01 | 0.99 'l ġewwa | Kompressiv | Le (marġinali) | Iva (kollass) | Le ('il fuq minn 50 grad) |
| Standard (ventilat) b'ħajt oħxon (3 mm) | 1.0 | 0.01 | 0.99 'l ġewwa | Kompressiv | Nru | Le (P_crit=1.4 bar f'100 grad ) | Iva, iżda trasferiment tas-sħana tqil u fqir |
| Pressjoni-ikkumpensata (issiġillat, 0.5 bar mili) | 0.5 | 0.01 | 0.49 'il barra | Tensili | Nru | Nru | Iva (temperaturi kollha) |
| Pressjoni-ikkumpensata (issiġillat, 0.8 bar mili) | 0.8 | 0.01 | 0.79 'il barra | Tensili | Nru | Nru | Iva (disinn standard) |
| Pressjoni-ikkumpensata b'referenza tal-vakwu | 1.0 (irregolat biex taqbel estern) | 0.01 | 0 (bilanċjat) | Xejn | Nru | Nru | Ideali (kumpless) |
| -Ħajt doppju (PFA fuq il-qalba tal-metall, l-ebda vojt) | N/A (l-ebda vojt) | N/A | N/A | N/A | Nru | Nru | Iva (il-qalba tappoġġja PFA) |
Gwida għall-Applikazzjoni għall-Proċessi tal-Vakwu
Għal proċessi tal-vakwu taħt il-50 grad , heater PFA standard (ħajt ta '2 mm) huwa aċċettabbli minħabba li E jibqa' għoli (≈ 500 MPa) u P_crit ≈ 0.8 bar-għadu taħt id-differenzjali ta '0.99 bar? Attwalment 0.8 < 0.99, għalhekk il-kollass għadu possibbli. Il-marġni huwa żgħir. Għal affidabbiltà, uża pressjoni-ikkumpensata għal kwalunkwe vakwu taħt 0.1 bar.
Għal proċessi tal-vakwu 'l fuq minn 50 grad , heater ikkumpensat bil-pressjoni-hija meħtieġa. Mingħajr kumpens, il-kollass huwa ċert fi żmien sigħat jew jiem. Sintomi ta 'kollass: (1) Il-heater iħossu ċatt jew għandu t-tikmix; (2) Ir-reżistenza tal-insulazzjoni tonqos hekk kif il-PFA tinqasam; (3) Il-heater jiġbed kurrent ogħla (sezzjoni trasversali tal-qalba-imnaqqsa? Mhux probabbli). Ibdel il-ħiters imġarrfa immedjatament.
Għal proċessi ta' vakwu 'l fuq minn 150 grad , anki l-PFA ikkumpensat bil-pressjoni-ma jistax ikun biżżejjed minħabba t-tkaxkir. F'150 grad , E=150 MPa, il-PFA xorta jista 'jappoġġa l-pressjoni 'l barra, iżda t-tkaxkir maż-żmien jista' jikkawża li l-għata tixgħel. Uża disinn ta'-ħajt doppju fejn il-PFA huwa sostnut minn tubu tal-metall imtaqqab. It-tubu tal-metall iġorr it-tagħbija tal-pressjoni; il-PFA jipprovdi reżistenza kimika.
Eżempju tal-Qasam
Kamra tat-tnixxif bil-vakwu tas-semikondutturi mħaddma f'120 grad, 0.01 bar. Il-ħiters PFA standard waqgħu fi żmien xahrejn, u wrew għantijiet imkemmxin. L-impjant qaleb għal ħiters ikkumpensati bi pressjoni (0.8 bar nitroġenu intern, issiġillat). Il-ħiters ilhom joperaw għal 3 snin mingħajr kollass. L-ispiża addizzjonali (primjum ta' 30%) ġiet irkuprata fi żmien 6 xhur permezz ta' waqfien eliminat.
Konklużjoni: Il-Kumpens tal-Pressjoni Jipprevjeni l-Kollass fil--Vakwu Għoli
Il-ħiters PFA standard jikkollassaw taħt vakwu għoli f'temperaturi 'l fuq minn 50 grad minħabba li l-modulu tal-PFA jinżel, u jnaqqas il-pressjoni esterna kritika taħt id-differenzjali ta' 1 bar. Pressjoni-disinji kkumpensati-fejn id-distakk annulari intern huwa ssiġillat u pressurizzat b'nitroġenu niexef għal 0.5–0.8 bar-jipprevjenu l-kollass billi joħolqu differenzjali żgħir ta' pressjoni 'l barra (tensjoni taċ-ċrieki tat-tensjoni) minflok 'il ġewwa (kompressiv). Għal kwalunkwe proċess ta' vakwu taħt 0.1 bar assolut u 'l fuq minn 50 grad , speċifika ħiters PFA ikkumpensati bi pressjoni-. Għal temperaturi 'l fuq minn 150 grad, uża PFA sostnut-metall tal-ħajt doppju-. Tirriskjax kollass. Ħiter imġarraf huwa heater fallut. Ikkumpensa l-pressjoni, jew il-vakwu jikkrolla l-heater tiegħek. Agħżel kumpens.
