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真空閥門的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求

真空閥門基本要求

真空閥門設(shè)計原則一般應(yīng)有以下幾點：
①閥門的密封性能要好，不但閥板封閉處漏氣速率要小，而且閥體的漏氣速率要小；
②閥門密封部件耐磨性要好，特別是閥座與閥板密封部件要能反復(fù)使用，壽命長；
③閥門的通導(dǎo)能力要大；
④閥門材料應(yīng)具有低飽和蒸汽壓、高耐蝕能力和高化學(xué)穩(wěn)定性；
⑤超高真空閥門應(yīng)耐烘烤，烘烤溫度一般不低于150℃，高450℃；
⑥閥門結(jié)構(gòu)要簡單，造型美觀大方，開關(guān)輕便、靈活，開關(guān)狀態(tài)應(yīng)有標識，大型閥門應(yīng)有起吊裝置，操作方便，維修容易；
⑦閥門零部件加工工藝性要好，表面處理工藝先進，閥門連接法蘭應(yīng)符合真空法蘭國家標準要求。

上圖為真空閥門膠圈密封結(jié)構(gòu)簡圖

真空閥門氣密性與漏氣速率

氣密性表征真空閥的密封狀態(tài)。漏氣越少氣密性越好。漏氣速率表示在單位時間內(nèi)，所有通過不同渠道漏入真空閥的氣體量，單位為Pa·L/s。當真空閥門的漏量小于規(guī)定的允許漏量時，氣密性達到要求，通常稱為沒有漏氣，實際上絕對不漏的閥門是不存在的。真空閥門各部位允許漏量視閥門對真空度的要求不同而不同。

真空閥門密封結(jié)構(gòu)

（1）磨砂玻璃表面密封

玻璃真空活塞是利用閥瓣和閥孔接觸表面緊密貼合實現(xiàn)密封，這就要求對接觸表面進行研磨，并涂敷真空油蠟。

玻璃真空活塞工作壓力在10-2Pa或更低一些，多用于真空校準系統(tǒng)及玻璃真空系統(tǒng)中。但由于玻璃的脆性及活塞磨口處涂有一層油脂，限制了它的使用范圍，一般尺寸較小。國產(chǎn)玻璃真空活塞系列產(chǎn)品公稱尺寸為DN2~20，有直角、二通和三路直角通等類型。

上圖為金屬密封墊的幾種形式

（2）橡膠密封圈密封

真空閥門的橡膠墊密封結(jié)構(gòu)有6種（圖1），圖1（a）~（d）所示的結(jié)構(gòu)用于較大口徑的真空閥。圖1（a）所示的結(jié)構(gòu)必須在閥座上加工密封槽。為便于加工此槽，必須把閥座和閥體分成兩部分，成為可拆卸的結(jié)構(gòu)，這樣在結(jié)構(gòu)上又增加了一道密封。所以絕大多數(shù)的閥門都是在閥瓣上開密封槽[圖1（b）、（c）、（d）]。圖1（b）所示的結(jié)構(gòu)需要加工燕尾，較麻煩，圖1（c）所示的結(jié)構(gòu)需加一個壓板。圖1（d）所示的結(jié)構(gòu)集中了圖1（b）和圖1（c）所示的結(jié)構(gòu)的缺點，不宜采用。圖1（e）所示結(jié)構(gòu)簡單，密封可靠，是一種較好的形式。

需要指出的是，在確定閥瓣結(jié)構(gòu)時，要注意兩點。一是密封圈要固定牢，長期啟閉不脫落；二是閥桿與閥瓣不要使用剛性連接，特別是口徑大的閥門，閥桿與閥瓣之間一定要采用活動連接，否則由于受力不均勻，保證不了閥口的氣密封性。

川滬閥門生產(chǎn)的電動真空球閥、氣動真空球閥、電動真空蝶閥、氣動真空蝶閥都配備了硅膠密封圈，在閥門和管道安裝的時候，放入專用的真空球閥和真空蝶閥溝槽中，然后和管道連接，保障了閥門的密封性，具備了更好的真空密閉的效果。如下圖上海川滬的真空球閥和真空蝶閥圖片。

上圖為電動真空球閥和氣動真空球閥圖片

川滬閥門真空閥門的金屬密封墊如圖2所示。圖2（a）所示是針閥，閥芯材料一般是淬火鋼，閥座用錫或銅等軟金屬制成。閥芯錐度為1：50或6°錐角。閥芯表面要經(jīng)過精細研磨，以使錐面緊密配合，針閥主要用來調(diào)節(jié)氣流量，針形閥桿能實現(xiàn)氣流量連續(xù)細微的調(diào)節(jié)。圖2（b）~（e）所示是超高真空密封結(jié)構(gòu)，一般閥瓣由無氧高異銅軟金屬制成，而閥座由不銹鋼等硬金屬制成刀口形。閥瓣被壓緊時，刀口嵌入閥瓣軟金屬，靠軟金屬塑性變形使密封面緊密貼合達到密封。

為了保證密封性，閥門每次關(guān)閉時，都必須使刀痕很好重合，刀尖倒角及定位裝置就是保證刀痕重合的措施之一，一般采用刀尖圓角半徑為0.1mm或0.2mm。

國外采用的金屬墊密封結(jié)構(gòu)形式有如圖3所示的四種。

上圖為國外真空閥門金屬密封結(jié)構(gòu)

圖3（a）所示是不銹鋼刀口與銅墊相結(jié)合，缺點是刀痕多次重復(fù)定位困難，同時墊圈受壓時容易向刀口兩側(cè)滑移，降低了界面壓力。圖3（b）所示是不銹鋼平座與凸起的鋁墊相結(jié)合，優(yōu)點是鋁墊壓在光滑的不銹鋼座上不會產(chǎn)生壓痕，因而壓緊位置不重合也沒有關(guān)系，同時凸起受壓后靠基體本身變形來閉鎖。缺點是不適于閥蓋本身關(guān)閉烘烤，因在高溫下墊圈本身會產(chǎn)生滑移。圖3（c）所示是不銹鋼平座與升角1.5°~2.5°的銅墊和鋁墊相結(jié)合，其優(yōu)點是對壓緊位置的重合性要求不高。缺點是不能壓得過緊，否則密封面積隨壓力急增。開啟烘烤溫度可達400℃。圖3（d）所示是采用不銹鋼平座與不銹鋼凸緣結(jié)合。凸緣表面鍍金或銀，就像在接觸表面之間加入一個薄的軟墊圈，鍍層厚度應(yīng)能阻止軟金屬從界面中擠出，因而能產(chǎn)生大大超過鍍層屈服極限的界面壓力。凸緣頂部圓角半徑很小，使密封面寬度限制在0.254~0.304mm之內(nèi)，可減小密封力和維持密封力恒定。在閥蓋開啟或關(guān)閉狀態(tài)下都可進行烘烤。但是這種密封配合表面精度要求較高，如果表面有了淺的凹痕，對位置重合要求就更高，否則會產(chǎn)生微漏。

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