真空閥的特性與前景

真空技術(shù)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，無(wú)論是重工業(yè)、輕工業(yè)、科學(xué)還是普通工業(yè)部門(mén)都必不可少。 因此，作為真空技術(shù)驅(qū)動(dòng)器的真空閥也得到了發(fā)展。

&ldquo； 真空&rdquo； 指定空間內(nèi)低于環(huán)境大氣壓的氣體狀態(tài)，即該空間內(nèi)的氣體分子數(shù)密度低于該地區(qū)大氣壓的氣體分子數(shù)密度。 不同的真空狀態(tài)意味著該空間具有不同的分子數(shù)密度。 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)( stp:0°； c，10135Pa )，氣體分子數(shù)密度為2.6870x1025m； 3、真空度為1X 10_4Pa時(shí)，氣體的分子數(shù)密度只有2. 65X1016m_3。

22.1.1真空度和測(cè)量單位

真空技術(shù)中常用的真空度測(cè)量真空狀態(tài)下的空間氣體稀薄度。 通常的真空度用氣體的壓力值來(lái)表示。 壓力值越高真空度越低壓力值越低真空度越高。

22.1.2真空區(qū)域的劃分

為了便于使用，人們將真空度加寬到幾個(gè)區(qū)段，根據(jù)GB/t3163的2007，真空區(qū)域大致分為以下幾個(gè)區(qū)段

低真空105?102Pa中真空102?10_1Pa高真空10； 1?10_5Pa超高真空<； 10-5 Pa

22.1.3真空閥的特性

主要指真空閥殼對(duì)大氣的真空密封性，測(cè)量真空密封性的性能主要有兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)。 真空閥的電導(dǎo)和真空閥的閥座氣體泄漏率(簡(jiǎn)稱(chēng)泄漏率。

①真空閥的傳導(dǎo)閥打開(kāi)狀態(tài)下的氣流傳導(dǎo)。 另外，在樣品中，真空閥電導(dǎo)通常為&ldquo； 當(dāng)量管長(zhǎng)&rdquo； 此處記載的配管公稱(chēng)尺寸與閥的公稱(chēng)尺寸相同。

②真空閥閥座的氣體泄漏率關(guān)閉狀態(tài)下閥座泄漏的氣體流量。 這取決于氣體的種類(lèi)、壓力、溫度和閥門(mén)的進(jìn)入、出口的壓差。

22.1.4真空閥的定義和作用_

真空閥是用于在真空系統(tǒng)中隔離(遮斷)氣流、調(diào)節(jié)氣流流量、分配氣流的真空設(shè)備。 多種多樣的真空裝置(也稱(chēng)真空工程設(shè)備)離不開(kāi)真空系統(tǒng)。 真空閥在簡(jiǎn)單復(fù)雜的真空系統(tǒng)中也占有重要地位。 通常在設(shè)計(jì)真空系統(tǒng)時(shí)，根據(jù)真空裝置的要求和真空系統(tǒng)的特征，選擇不同類(lèi)型的真空閥。 例如，真空排氣閥用于將大氣注入真空系統(tǒng)。 真空裝置完成真空作業(yè)后，要更換工件或取出樣品，必須將大氣放入真空室，打開(kāi)門(mén)更換工件，以免真空室門(mén)的兩側(cè)產(chǎn)生壓差。 針閥是向真空系統(tǒng)供給空氣，可以調(diào)節(jié)氣體流量的真空閥。 它常用于真空泵的抽吸速度測(cè)量、真空鍍膜、離子束蝕刻、熱核反應(yīng)控制裝置等真空系統(tǒng)，提供經(jīng)過(guò)調(diào)節(jié)的氣體流量以達(dá)到穩(wěn)定的工藝要求的真空度的高真空擋板閥、高真空板閥常用于主抽吸泵的吸氣口，可隔離真空泵，不暴露于大氣中 高真空蝶閥設(shè)置在真空室、真空配管和真空泵之間，開(kāi)關(guān)氣流。 閥門(mén)的設(shè)計(jì)請(qǐng)勿發(fā)生漏氣、機(jī)械、電氣故障等。

必須糾正國(guó)內(nèi)電站閥門(mén)中存在的錯(cuò)誤稱(chēng)呼，在電站閥門(mén)中，通常在密封件部分帶有水封裝置的閥門(mén)前面&ldquo； 真空&rdquo； 真空閘閥、真空截止閥等。 實(shí)際上，這些閥的介質(zhì)壓力高，有些閥壓力高達(dá)10MPa。 這是錯(cuò)誤的稱(chēng)呼，必須修改。

22.1. 5真空閥的發(fā)展

(1)國(guó)外真空閥的發(fā)展

世界上真空閥技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家主要有俄羅斯、美國(guó)、法國(guó)、英國(guó)、德國(guó)、日本等，從20世紀(jì)初到現(xiàn)在，這些國(guó)家真空閥的品種和規(guī)格都在迅速發(fā)展。 世界主要的真空設(shè)備制造商，例如巴爾扎伊斯公司( Balgers )，Legbold-Heraeus公司( Legbold-Heraeus )

擁有西歐核中心( CERN )、德國(guó)電子同步加速器研究所( DESY )等真空閥專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家，可根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)各種真空閥。 生產(chǎn)的真空閥規(guī)格豐富，大多數(shù)真空閥結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠。 瑞士的VAT是為科研工業(yè)部門(mén)開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)真空閥的產(chǎn)業(yè)工廠。 VAT廠zui的主要產(chǎn)品有手動(dòng)、氣動(dòng)真空板閥系列、金屬密封氣動(dòng)真空板閥系列、手動(dòng)、氣動(dòng)真空擺動(dòng)閥系列、迅速關(guān)閉真空閥系列、手動(dòng)、氣動(dòng)真空板閥系列、手動(dòng)超高真空板閥系列等十種真空閥產(chǎn)品 這些產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于CERN和DESY加速器及其他真空裝置，具有很高的信譽(yù)。

國(guó)外真空閥根據(jù)閥門(mén)的工作特點(diǎn)，分為插板式、擋板式、翻轉(zhuǎn)板式、微調(diào)式等閥門(mén)驅(qū)動(dòng)形式，分為氣壓、磁性、電動(dòng)、手動(dòng)等閥門(mén)，根據(jù)密封材料，分為橡膠密封件、銦銀合金不誘導(dǎo)鋼密封件、鈦合金鍍銀和鍍金不銹鋼密封件 其中典型的真空閥為氟橡膠密封空氣真空板閥、銦密封空氣真空板閥和金屬密封空氣真空閥。

①氟橡膠密封空氣板閥該閥閥板密封部的空氣泄漏速度(簡(jiǎn)稱(chēng)泄漏率)為lXl(r9mbar. L/s，氣源壓力為0.4?0.6MPa，氟橡膠密封材料的燒結(jié)溫度為150°； c。 該閥的特點(diǎn)是傳動(dòng)增力機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，重量輕，行程小時(shí)可全開(kāi)或全閉，導(dǎo)通能力zui大，外形尺寸小，易于維護(hù)，性能可靠。 廣泛應(yīng)用于國(guó)外許多真空系統(tǒng)。

②銦密封氣動(dòng)真空板閥門(mén)主要應(yīng)用于高能加速器具有強(qiáng)輻射的真空系統(tǒng)。 與其他金屬密封結(jié)構(gòu)的板閥zui的較大區(qū)別在于，所需的密封比壓較小。 銦封結(jié)構(gòu)和壓制機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，壽命可超過(guò)500次。 閥門(mén)的漏氣速度為小于IX10-9 mbar &bull的L/s。 不足之處是維護(hù)復(fù)雜，外形尺寸大，成本高。 沒(méi)有特別的冷卻結(jié)構(gòu)就不能烤。

③金屬密封真空真空閥在烘烤溫度高的真空系統(tǒng)中，即使選擇氟橡膠等閥也不能滿(mǎn)足需要時(shí)，將金屬作為密封材料用于超高真空閥。 正如CERN研究所開(kāi)發(fā)的全金屬氣體超高真空擋板閥，漏氣速度低于lX10_8Pa &bull，烘烤溫度為300°； c、氣源壓力為2. 5MPa，閥板在TiA6V4合金表面鍍銀50^m。 美國(guó)Varian公司生產(chǎn)的全金屬氣體超高真空擺動(dòng)閥，其氣體泄漏速度不超過(guò)IX 10-7 Pa &bull的L/s、閥打開(kāi)時(shí)烘烤溫度200°； c、閥體用不介鋼材料、閥板用鈦合金表面鍍金的材料。 但這種閥門(mén)密封力大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形尺寸大，使用真空要求嚴(yán)格，閥門(mén)壽命短，維護(hù)復(fù)雜，成本高。

目前，在國(guó)外各種真空系統(tǒng)中，由于真空閥導(dǎo)通能力zui大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠，zui得到廣泛應(yīng)用。 全金屬密封板閥結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壽命短，性能可靠性差，應(yīng)用范圍有限。 因此，除了全金屬閥不能保證真空系統(tǒng)整體的性能的情況以外，一般采用氟橡膠密封的板閥。 例如真空蒸鍍機(jī)、離子注入機(jī)、各種表面物理試驗(yàn)儀器、大型加速器等以氟橡膠密封的板閥為主要閥門(mén)。 國(guó)外使用真空閥的另一個(gè)特點(diǎn)是主要驅(qū)動(dòng)形式為手動(dòng)、氣壓、電動(dòng)，其氣壓形式的應(yīng)用zui廣泛。

(2)國(guó)內(nèi)真空閥的發(fā)展

國(guó)內(nèi)真空閥制造商生產(chǎn)的真空閥有真空電磁閥、真空蝶閥、真空隔膜閥、真空擋板閥、真空球閥、真空微調(diào)閥、真空調(diào)節(jié)閥、超高真空板閥、超高真空板閥共9個(gè)系列，42個(gè)品種，150多種規(guī)格的產(chǎn)品，特別是生產(chǎn)的DJV1200大型氣壓高真空閥 生產(chǎn)的GDI>； j系列手電兩用真空緩沖閥適用于10-5?105 Pa的壓力范圍，該系列閥的公稱(chēng)尺寸為DN150?1200，漏氣速度小于1.3 X 10-5 Pa &bull的L/s。 電導(dǎo)1200?70000L/s、開(kāi)閉時(shí)間15?60s以及閥上配置有離合器和開(kāi)關(guān)，安全性高，密封可靠，流量大，可進(jìn)行手動(dòng)、電氣的自動(dòng)控制。 生產(chǎn)的GDCKJ型高真空氣門(mén)閥和GDEKJB型(平板閥) 2系列。 公稱(chēng)尺寸DiV80?1200、漏氣速度低于1.3x 10-5pa & bull l/s； 開(kāi)閥時(shí)間不足5?20s，氣源壓力為0.4?0.8MPa，廣泛應(yīng)用于大中型高真空系統(tǒng)。

目前我國(guó)真空閥種類(lèi)繁多，規(guī)格齊全。 總之，分為高真空板閥系列、高真空瓣閥系列、高真空蝶閥系列、高真空電磁閥系列、帶真空電磁閥的氣閥系列、電磁差壓氣閥系列、真空球閥系列7個(gè)系列。 廣泛應(yīng)用于電子、半導(dǎo)體、集成電路、真空測(cè)量、泄漏檢測(cè)、離子束、電子束、激光、可控?zé)岷朔磻?yīng)、航天等領(lǐng)域。 20世紀(jì)70年代，我國(guó)高新技術(shù)北京高能電子轟炸機(jī)、蘭州重粒子加速器、西南核工業(yè)控制集約研究裝置等配備了數(shù)百種高真空閥產(chǎn)品。 這些閥門(mén)性能先進(jìn)，工作穩(wěn)定，保證了這些裝置的正常運(yùn)行，表明我國(guó)真空閥門(mén)具有相當(dāng)高的技術(shù)水平。

(三)發(fā)展前景

今后發(fā)展真空閥門(mén)必須重視以下問(wèn)題。

①換型重視真空閥的換型問(wèn)題，初期真空閥的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不方便，對(duì)真空裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)有障礙時(shí)，請(qǐng)用同規(guī)格的真空閥進(jìn)行更換。 早期手動(dòng)真空閥可更換為電動(dòng)氣壓真空閥，實(shí)現(xiàn)真空系統(tǒng)的自動(dòng)操作。

②節(jié)能應(yīng)加強(qiáng)節(jié)能型閥門(mén)的開(kāi)發(fā)與開(kāi)發(fā)。 采用新型密封材料、電磁耦合驅(qū)動(dòng)原理，研制出新型節(jié)能型真空閥。

③大型機(jī)械手、電氣兩用高真空強(qiáng)化大型機(jī)械手、電氣兩用高真空板閥的開(kāi)發(fā)與開(kāi)發(fā)。 目前我國(guó)生產(chǎn)的這種閥門(mén)有CC型(手動(dòng))、CCD型(電動(dòng))、GC型等幾種，口徑在DJV500以上的閥門(mén)是弱點(diǎn)。 電動(dòng)閥是實(shí)現(xiàn)真空系統(tǒng)自動(dòng)控制的重要設(shè)備。 應(yīng)用光電技術(shù)改進(jìn)現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)構(gòu)行程限位開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)，保證閥門(mén)開(kāi)關(guān)的可靠性。

④超高真空閥應(yīng)加強(qiáng)超高真空閥的研制與開(kāi)發(fā)。 從閥門(mén)的傳動(dòng)原理、密封材料、結(jié)構(gòu)形式等入手，在吸收國(guó)外同類(lèi)超高真空閥的優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品。 像超高真空微調(diào)閥一樣，國(guó)內(nèi)產(chǎn)品少，不能滿(mǎn)足超高真空裝置氣流流量調(diào)節(jié)的需要，必須改進(jìn)加工技術(shù)，提高這種閥的壽命。

⑤標(biāo)準(zhǔn)化和通用化應(yīng)加強(qiáng)真空閥的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化。 在引進(jìn)國(guó)外同類(lèi)閥門(mén)先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，要改進(jìn)閥門(mén)設(shè)計(jì)，從我國(guó)各種真空閥的性能到結(jié)構(gòu)、外觀，達(dá)到國(guó)外同類(lèi)閥門(mén)先進(jìn)水平。 除了滿(mǎn)足我國(guó)真空裝置的需求外，還旨在使我國(guó)真空閥進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。

本文熱電偶高頻詞： 金屬  生產(chǎn) 

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