真空閥門概述

真空技術(shù)在我國國民經(jīng)濟中已近獲得廣泛的應(yīng)用，無論是重工業(yè)還是輕工業(yè)，尖端科學還是一些普通工業(yè)部門都離不開它。因此，作為真空技術(shù)執(zhí)行元件的真空閥門也得到了相應(yīng)的發(fā)展。

“真空”是指在指定空間內(nèi)低于環(huán)境大氣壓力的氣體狀態(tài)，也就是該空間內(nèi)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)，就意味著該空間具有不同的分子數(shù)密度。在標準狀態(tài)（STP：即0℃，10135Pa）下，氣體的分子數(shù)密度為2.6870×
1025m-3，而在真空度為1×104Pa時，氣體的分子數(shù)密度只有2.65×1016m-322.1.1真空度及測量單位在真空技術(shù)中常用真空度來度量真空狀態(tài)下空間氣體的稀薄程度。通常真空度用氣體的壓力值來表示。壓力值越高，真空度越低：壓力值越低，真空度越高。

真空區(qū)域的劃分為使用上便利起見，人們常把真空度粗劃為幾個區(qū)段，按照GB/T3163-2007真空區(qū)域大致劃分如下：
低真空105~10^2Pa
中真空102~10^-1Pa
高真空10-1~10^-5Pa
超高真空<10^-5Pa

真空閥門的特性

主要是指真空閥門外殼對大氣的真空密封性，衡量真空密封性的性能主要有兩個技術(shù)指標即真空閥門的流導和真空閥門的閥座漏氣率（簡稱漏率）。

①真空閥門的流導在閥門打開狀態(tài)下的氣體流動的流導。需要指出的是，在樣本中，真空閥門的流導通常以“當量管長度”列出，這里設(shè)管的公稱尺寸與閥門的公稱尺寸相同。

②真空閥門的閥座漏氣率在關(guān)閉狀態(tài)下由閥座漏入的氣體流率。它取決于氣體種類、壓力、溫度和閥門進、出口的壓差。

真空閥門的定義和作用

真空閥門是在真空系統(tǒng)中用來隔離（切斷）氣流、調(diào)節(jié)氣流流量、分配氣流的真空元件。種類繁多的真空裝置（亦稱真空工程設(shè)備）都離不開真空系統(tǒng)。真空閥門不論在簡單或復雜的真空系統(tǒng)中都占有重要的地位。通常在真空系統(tǒng)設(shè)計時，要根據(jù)真空裝置的要求和真空系統(tǒng)的特點來選擇不同類型的真空閥門。例如，真空放氣閥，是用來給真空系統(tǒng)放入大氣用的。真空裝置完成真空作業(yè)后，若要更換工件或取出樣品，必須將大氣放入真空室，使真空室大門兩側(cè)沒有壓差，才能打開大門進行工件更換。而針閥是向真空系統(tǒng)中充氣，并能調(diào)節(jié)氣體流量的真空閥門。

它常用于真空泵抽速測量、真空鍍膜、離子束刻蝕、受控熱核反應(yīng)裝置等真空系統(tǒng)上，提供精確調(diào)節(jié)的氣體流量，用以獲得穩(wěn)定的工藝要求的真空度；高真空擋板閥、高真空插板閥，常用于主抽氣泵的進氣口上，用來隔離真空泵，使之不暴露于大氣之中。高真空蝶閥可裝于真空室，真空管道與真空泵之間，用以接通和隔離（截止）氣流。閥門設(shè)計不應(yīng)當漏氣、發(fā)生機械、電氣故障等。

需要糾正一下國內(nèi)電站閥門存在的錯誤叫法，在電站閥門中，通常將填料部分帶水封裝置的閥門前面冠以“真空”，如真空閘閥、真空截止閥等。而事實上，這些閥門的介質(zhì)壓力都很高，有的閥門壓力高達10MPa，這是一種錯誤的叫法，應(yīng)當予以糾正。

真空閥門發(fā)展

（1）國外真空閥門發(fā)展

世界上真空閥門技術(shù)先進的國家主要有俄羅斯、美國、法國、英國、德國、日本等，從20世紀初到現(xiàn)在這些國家的真空閥門品種和規(guī)格都得到較快的發(fā)展。世界主要真空設(shè)備廠家，例如，巴爾蔡斯公司（Balgers）、雷寶德-海拉斯公司（Legbold-Heraeus）和西歐核子中心（CERN）、德國電子同步加速器研究所（DESY）等，都有真空閥門的專業(yè)生產(chǎn)廠能按國際標準研制各種真空閥門。生產(chǎn)的真空閥門規(guī)格品種齊全，大多數(shù)真空閥門結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠。瑞士VAT是一家專門為科研工業(yè)部門研制、生產(chǎn)真空閥門的產(chǎn)業(yè)工廠。VAT廠最主要的產(chǎn)品有手動、氣動真空插板閥系列金屬密封氣動真空插板閥系列，手動、氣動真空擺動閥系列快速關(guān)閉真空閥系列手動、氣動真空擋板閥系列手動超高真空擋板閥系列等十多種真空閥門產(chǎn)品。這些產(chǎn)品在CERN和DESY加速器及其他真空裝置上得到廣泛應(yīng)用，并享有較高的信譽。

國外真空閥門按閥門的動作特點分為插板式、擋板式、翻板式及微調(diào)式等閥門按驅(qū)動形式分為氣動、磁動、電動及手動等閥門：按密封材料分為橡膠密封、鋼銀合金不銹鋼密封、鈦合金鍍銀和鍍金不銹鋼密封、無氧銅不銹鋼密封的閥門。其中典型的真空閥門有氟橡膠密封氣動真空插板閥、鋼密封氣動真空插板閥和金屬密封氣動真空閥。

①氟橡膠密封氣動真空插板閥該閥的閥板密封處漏氣速率（簡稱漏率）不超過1x10-9mbar·L/s、氣源壓力為0.4~0.6MPa氟橡膠密封材料的烘烤溫度為150℃℃。該閥的特點是傳動增力機構(gòu)簡單輕便，在行程小的情況下，能全開或全關(guān)通導能力最大，外形尺寸小維護保養(yǎng)方便性能可靠。在國外很多真空系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

2鋼密封氣動真空插板閥這種閥主要應(yīng)用于在高能加速器中具有強輻射場合的真空系統(tǒng)中。與其他金屬密封結(jié)構(gòu)的插板閥最大的區(qū)別是所需要的密封比壓較小。鋼密封結(jié)構(gòu)和壓緊機構(gòu)設(shè)計合理使用壽命可以超過500次。閥門的漏氣速率小于1×10-9mbar·L/s。不足之處是維護保養(yǎng)較復雜，外形尺寸大，造價昂貴。若沒有特殊的冷卻結(jié)構(gòu)不能承受烘烤。

③金屬密封氣動真空閥在需要烘烤溫度較高的真空系統(tǒng)中，當選用氟橡膠之類的閥門滿足不了需要時，則將金屬作為密封材料用到超高真空閥中。如CERN研究所研制的全金屬氣動超高真空擋板閥，漏氣速率小于1×10-8Pa·L/s烘烤溫度為300℃，氣源壓力為2.5MPa，閥板選用TiA6V4合金表面鍍50um的銀。美國Varian公司生產(chǎn)的全金屬氣動超高真空擺動閥，其漏氣速率不超過1×10-7Pa·L/S.閥門開啟時烘烤溫度200℃閥體用不銹鋼材料，閥板用鈦合金表面鍍金的材料。

但這類閥門需要的密封力較大結(jié)構(gòu)復雜外形尺寸相應(yīng)較大，對使用的真空要求嚴格，閥門的使用壽命短，維護保養(yǎng)復雜，造價昂貴。

當前，在國外的各類真空系統(tǒng)中，由于真空插板閥通導能力最大，結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠所以應(yīng)用最廣泛。由于全金屬密封的插板閥的結(jié)構(gòu)較復雜，壽命較短，性能可靠性較差，應(yīng)用范圍受到限制。所以除非用全金屬閥門才能保證整個真空系統(tǒng)性能要求的場合外一般都采用氟橡膠密封的插板閥。如真空鍍膜機、離子注入機、各種表面物理試驗儀器及大型加速器等都把氟橡膠密封的插板閥作為主要閥門。此外，國外應(yīng)用真空閥門的另一個特點是主要的驅(qū)動形式為手動、氣動及電動，其氣動形式的應(yīng)用最為廣泛。

（2）國內(nèi)真空閥門發(fā)展

國內(nèi)真空閥門生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的真空閥門有真空電磁閥、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、超高真空插板閥、超高真空擋板閥共9個大系列、42個品種、150多個規(guī)格的產(chǎn)品，尤其是生產(chǎn)的DN1200大型氣動高真空蝶閥，DN900的氣動高真空插板閥，具有相當高的技術(shù)水平。生產(chǎn)的GDD-J系列手電兩用真空擋板閥，適用于10-5～105Pa的壓力范圍，該系列閥門公稱尺寸為DN150~1200.漏氣速率小于1.3×10-5Pa·L/s。流導1200~70000L/s，啟閉時間15~60s，此外，閥門還配置了離合器和開關(guān)，具有安全性高、密封可靠、流量大及可實現(xiàn)手控、電氣自動控制。生產(chǎn)的GDD-J型高真空氣動擋板閥和GDD-JB型（扁閥）共兩大系列。

公稱尺寸DN80~1200，漏氣速率小于1.3×10-5Pa·L/s：啟閥時間小于5～20s氣源壓力0.4~0.8MPa廣泛用于大、中型高真空系統(tǒng)中。

當前，我國真空閥門種類繁多規(guī)格齊全。

歸納起來，可分為七大系類，依次為：高真空插板閥系列、高真空擋板閥系列、高真空蝶閥系列、高真空電磁閥系列、真空電磁帶充氣閥系列、電磁壓差充氣閥系列、真空球閥系列。在電子、半導體、集成電路、真空測量、檢漏、離子束、電子束、激光、可控熱核反應(yīng)及航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。