什么是 KF 系列真空接口? | What is a KF (Klein Flange) vacuum interface?

这种带快装卡箍的接口在实验室真空设备中如何应用?

在实验室真空设备中,带快装卡箍的 KF(Klein Flange,亦称 Quick Flange) 系列真空接口,因其卓越的密封性能和极高的拆装效率,被广泛应用于低真空(粗真空)到高真空( 1 \times 10^{-5}\ \text{Pa} 左右)的系统连接中。以下是其具体应用和工程物理原理的详细解析:

一、 KF 系列真空接口的设计与密封原理

KF 接口的设计高度标准化(常见规格包括 KF10、KF16、KF25、KF40、KF50 等),主要由以下四个核心部件协同工作实现真空密封:

  1. 对称法兰盘(Flange):两个法兰的接触面呈平面,外侧边缘带有 15^{\circ} 的斜角。
  2. 中心定位支架(Centering Ring):用于对齐两个法兰,防止其水平错位。
  3. 弹性 O 型圈(O-ring):通常为氟橡胶(Viton)等耐真空、低出气率的弹性体,套在中心定位支架外侧。
  4. 快装卡箍(Quick Clamp):卡箍内侧带有与法兰边缘吻合的斜面凹槽,通过手拧翼形螺母锁紧。

当卡箍锁紧时,卡箍内侧斜面在法兰的 15^{\circ} 斜面上产生轴向的分力,挤压两个法兰盘向中间靠拢,使 O 型圈发生弹性形变并紧贴法兰密封端面,从而阻断大气交界面,实现气密性连接。


二、 实验室真空设备中的典型应用场景

在物理、化学、材料及光学实验室中,带快装卡箍的 KF 接口通常应用于以下方面:

  1. 真空系统重构与频繁拆装
    在真空管式炉、气相沉积(CVD/PVD)系统、质谱仪、分子泵组或手套箱过渡舱中,实验往往需要频繁更换样品、清理反应残留、或者对管路进行重构。KF 接口无需使用任何扳手工具,仅靠手拧快装卡箍即可在数秒内完成拆装,大幅减少了实验系统调整的工时。

  2. 气路导入与真空泵组级联
    用于将前级机械泵(旋片泵、干泵)与主真空腔体或分子泵进气口相连接。由于机械泵在运行中存在微弱震动,弹性 O 型圈与金属波纹管的配合还能在一定程度上起到隔振作用。

  3. 信号原位导入(真空光纤馈通/穿透导通)
    在真空环境下对样品进行光学原位测量(如光纤光栅传感、真空光谱监测、激光导入等)时,必须将光纤引线穿过真空壁。此时,通过集成了光纤通道的 KF 快装真空密封法兰,可实现信号无损导入,同时维持腔体内部的高真空度。


三、 OFSCN® 官方产品:光纤真空密封法兰及技术指标

针对实验室真空系统中引入光信号或传感信号的需求,北京大成永盛科技有限公司提供专用的 OFSCN® Fiber Optic Vacuum Sealed Flange 。该产品可将光纤无损地引入真空环境,并具备极高的气密指标:

  • 核心参数指标
    • 接口规格:分为 KF 系列(快拆卡箍型,适合中高真空及快速维护)与 CF 系列(刀口金属密封型,适合超高真空及烘烤)。
    • 结构形式:支持定制母头、公头、单头或多头光纤通过形式。
    • 真空密封度:极限真空度优于 1 \times 10^{-5}\ \text{Pa}1 \times 10^{-7}\ \text{Pa}
    • 温度适应性:常温使用,可定制耐 250\ ^{\circ}\text{C} 高温的产品。
    • 更多接头及分路产品:可参考 官方分类链接

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