FESTO過濾減壓閥的注意事項及結構計算方法

    FESTO過濾減壓閥的注意事項及結構計算方法

    FESTO過濾減壓閥對于構成管路一部分的閥門，其流導大小是一個重要的性能參數。對于主要用來起開關氣路作用的閥門，閥板關閉的密封性能也是重要的性能參數之一。密封性能是用其漏氣率來衡量的。對于主要用來調節氣流大小的閥門，能夠調節氣流量的精度及范圍，則是一項重要的性能參數。對于全金屬超高真空閥門，每次關閉是否性能穩定?使用壽命是否長?是其主要的性能指標。

    (1)對真空閥門的一般要求

    ①閥門的密封性能要好，閥板密封處的漏氣率要小;

    ②閥板開啟后應盡可能有較大的流導;

    ③閥門內所用材料應有較低的飽和蒸氣壓，高抗腐蝕性能和高化學穩定性、耐磨損、壽命長，超高真空閥門應能耐烘烤(400～450℃);

    ④閥門結構要簡單，開關輕便省力，有標志，傳動機構在高壓側;

    ⑤真空閥門的型式、基本參數、連接尺寸和技術條件應按國家專業標準執行。

    (2)閥板的密封結構和密封力計算

    ①膠墊密封結構及密封力的計算

    橡膠墊圈密封是利用閥板與閥座間壓緊橡膠墊圈，依靠橡膠彈性變形填塞表面不平來實現的密封。目前真空閥門的膠墊密封歸納起來有6種，如圖18所示。前4種用于較大口徑的閥門，后2種用于較小口徑的閥門。a種是早期采用的結構，為了便于加工閥座上的密封槽，必須把閥座與閥殼設計成可拆卸的，這就在結構上增加了一道真空密封。現在絕大多數閥門都采用閥板上帶密封圈的結構。

    選擇真空閥門的密封結構時應注意以下幾點：a.盡可能減少閥板下高真空側的放氣因素，例如選用放氣率小的密封墊材料等.b.關閥后密封圈截面上有大的壓縮變形.c.結構力求簡單;d.制造方便;e.密封元件便于拆卸和修理。

    FESTO過濾減壓閥閥門關閉的密封性能好壞決定于密封墊填塞閥座表面不平的程度。影響這種填塞程度的因素有二方面：a.密封墊材料的硬度和壓緊程度;b.閥座表面的粗糙度。通常閥座表面的粗度都高于3.2/Δ，密封墊的硬度都在邵氏硬度55～75之間。密封墊的壓緊程度，根據試驗結果，當橡膠的硬度在邵氏硬度50以上，而表面沒有任何擦傷時，橡膠墊的高度壓縮比在15%以上就能達到漏氣率小于1.33×10-7Pa·L/s·cFn。的密封性能。如果考慮到制造精度上允許的偏差·把壓縮比適當提高一些是必要的。因此建議真空閥門密封墊的相對壓縮比通常取為15%～25%。

    膠墊密封悶板的密封力計算，多數可按0形環在矩形槽中受壓縮的密封力進行近似地計算

    Fs=σBL =σxEBxπdDN (1)

    式中σ-密封比壓力，N/cm2;B-密封寬度，即密封圈與閥座的接觸寬度，cm;L-密封圈平均周長，cm;σx-相對比壓力;E-密封圈材料的相氏模量，N/cm2;Bx-密封圈的相對寬度，d-密封圈的線徑，cm;D-密封槽的中徑，cm。

    有些閥門只需要單向使用，例如擴散泵入口閥門，閥板只需要封住擴散泵中的真空狀態。這種閥的設計，結構上允許閥板在壓力差作用下繼續被壓緊。因此，閥板關閉時只需要初始壓緊力就可以。我國1968年真空閥門聯合設計中提出，在上述情況下，密封的初始比壓力可以取為20N/cm。。實踐證明，這種做法是可行的。故這種閥門的初始密封力為

    Fs=20BLN (2)

    式中B-與密封比壓力為20N/cm2相對應的膠墊密封寬度，cm;L-膠墊的長度，cm。

    有些閥門需要雙向使用，既不但需要封住閥板上方的大氣壓，有時還得封住閥板下方的大氣壓。這種閥門的閥板密封力應用下式計算：

    Fs=σBL+7.85×10-5D2PdN (3)

    式中Pd是大氣壓強，Pa;其余符號同前。

    ②金屬墊密封結構及密封力計算

    給出金屬墊密封的幾種結構。其中有針閥的結構，還有都是用于超高真空系統中的金屬墊密封閥門。

    一般來說，閥板用軟金屬紫銅、無氧銅、鋁、鎳和鉛等制成，銅、鋁、鎳要預先經過退火處理。閥座用硬金屬不銹鋼等制成刀口形。一種是用低熔點的軟金屬及其合金作為密封材料，而閥座也是用硬金屬不銹鋼等制成。它們都是依靠軟金屬受壓產生塑性變形與閥座密合達到密封的。為保證密封，每次閥板關閉時刀口的壓痕必須重合。為此除了閥板的傳動上應有的導向機構外，刀口尖還應倒圓。倒圓半徑一般有兩種：R0.1mm和R0.2mm，多數取為R0.1。圖(g)沒有刀口壓痕問題，密封墊的壽命較長。

    刀口形狀對閥門性能也有一定影響。表2給出了一些實驗數據，從表中實驗數據可知，直角形刀口比夾角形刀口所需螺旋壓緊轉矩大些。

    為了提高閥板(或金屬墊)的壽命，閥板的壓下量還可以設計成可微調的。一旦原有壓痕失去了應有的密封性能時，可通過微調，使壓痕再稍深一些。這樣能保證密封性一能，也延長了閥板的使用壽命。

    目前有關金屬墊密封閥門的密封力計算通常是基于實驗數據。設計者針對所設計的密封結構進行模擬試驗，確定出密封比壓力，然后按照具體的密封尺寸進行計算。

    根據表中的數據，金屬墊密封力可按下式計算：