Что такое вакуумное уплотнение?
Вакуумное уплотнение — это уплотнительное устройство, которое использует свойства жидкости, называемой магнитной жидкостью, которая притягивается магнитом.
Магнитная жидкость притягивается к магниту, как железный песок, удерживая жидкость. Магниты в вакуумном уплотнении удерживают магнитную жидкость, герметизируя зазор между устройством и соединением. Это предотвращает попадание воздуха, газов и частиц в герметичный объект, тем самым поддерживая вакуумную среду.
Удерживающая сила магнитной жидкости определяется силой магнита (магнитной силой), поэтому чем сильнее магнитная сила, тем больше сопротивление давлению кольца магнитной жидкости.
Использование вакуумных уплотнений
Вакуумные уплотнения используются для поддержания качества при производстве продукции, в которой строго запрещены примеси, воздух или влага. Благодаря своей высокой эффективности в блокировании магнетизма жидкости они часто используются в производственных отраслях с высоким вакуумом, таких как производство полупроводников, солнечных батарей или OLED-панелей для смартфонов.
В этих производственных условиях вакуумные уплотнения имеют очень широкий спектр применения, поскольку они необходимы для экономии энергии и повышения компактности производственного оборудования.
1. Полупроводники
В производстве полупроводников вакуумные уплотнения используются в оборудовании для распыления, химического осаждения из газовой фазы и ионной имплантации. Для них требуется высоковакуумная среда с вакуумными уплотнениями для формирования однородных тонких пленок и управления электрическими свойствами полупроводников посредством ионной имплантации.
2. Солнечные элементы
Они также используются в монокристаллическом вытягивающем оборудовании для производства кремниевых слитков, которые необходимы для производства солнечных элементов. Кремниевые слитки вакуумируются для предотвращения загрязнения пылью и грязью, а также окисления воздухом в процессе производства. Вакуумные уплотнения используются для поддержания вакуумной среды внутри оборудования.
3. Органическая электролюминесцентная лампа
В OLED вакуумные уплотнения требуются для вакуумного осаждения для формирования тонких пленок OLED-элементов. В последние годы спрос на вакуумные уплотнения увеличился, поскольку спрос на OLED вырос из LCD.
Принцип вакуумных уплотнений
Вакуумные уплотнения используют жидкость, называемую магнитной жидкостью. Магнитная жидкость состоит из трех компонентов: магнитных наноразмерных частиц (магнитных частиц), поверхностно-активного вещества и базовой жидкости, такой как вода или масло.
Магнитные частицы обычно агломерируют друг с другом, как магниты (явление всплеска), и поверхностно-активные вещества обычно используются для предотвращения этого. Поскольку поверхностно-активные вещества имеют полярность, одна и та же полярность отталкивает друг друга. В результате можно создать стабильную магнитную жидкость в виде коллоидного раствора без агломерации.
В дополнение к магнитной жидкости, вакуумное уплотнение использует постоянный магнит и вращающийся вал. Вакуумное уплотнение имеет механизм, который герметизирует при вращении на высокой скорости, но предотвращает контакт между вращающимся валом и материалом магнитного полюса или постоянным магнитом. Поскольку твердые тела не контактируют друг с другом, как масляные листы, нет необходимости беспокоиться о трении.
Структура вакуумных уплотнений
Изготавливается широкий спектр форм валов уплотнений, от небольших изделий размером в несколько миллиметров до крупных изделий размером в несколько метров. Вакуумные уплотнения состоят из вращающегося вала и полюсного наконечника с сильным магнетизмом, а в зазоре между двумя материалами создается магнитное поле.
Направляя магнитную жидкость через зазор в этом магнитном поле, магнитная жидкость образует уплотнительное кольцо и плотно прилегает к полюсному наконечнику, предотвращая проникновение извне.
Особенности вакуумного уплотнения
Благодаря контакту между вращающимся валом и жидкостью вращающийся вал может вращаться по желанию без истирания. Кроме того, поскольку магнитная жидкость герметизирует зазор вдоль магнитных силовых линий, она не вытекает из-за разницы давления, что позволяет поддерживать вакуумную среду.
Чем больше магнитная сила, тем выше сопротивление давлению кольца, образованного магнитной жидкостью. Формируя кольцо в несколько этапов, получается устойчивое к давлению вакуумное уплотнение, которое может выдерживать более высокие давления.
Инертная природа магнитной жидкости и ее низкое давление паров также влияют на срок службы вакуумного уплотнения. Преимущество использования магнитной жидкости, которая не реагирует легко, заключается в том, что она устойчива к износу и может использоваться в течение длительного периода.