在工業(yè)生產(chǎn)中,閥門的應(yīng)用數(shù)量龐大,閥門系統(tǒng)的設(shè)計、操作方式以及具體規(guī)格各有優(yōu)勢,確保每種應(yīng)用都配備了恰當(dāng)?shù)拈y門裝置滿足工廠需求,此外,在真空設(shè)備的構(gòu)建和運行中,閥門的流導(dǎo)和漏率等參數(shù)至關(guān)重要。
閥門的構(gòu)造
閥門的構(gòu)造必須確保不會降低抽速,在粗真空和中真空區(qū)域,當(dāng)閥門完全開啟時,其流導(dǎo)應(yīng)與相應(yīng)管路組件的流導(dǎo)相匹配。例如,角閥的流導(dǎo)應(yīng)等同于具有相同標(biāo)稱孔徑和角度的彎管,同樣,用于高真空和超高真空區(qū)域的分子流閥的流導(dǎo)應(yīng)非常高,以避免顯著的節(jié)流現(xiàn)象。
為了滿足嚴(yán)格的防漏氣要求,高質(zhì)量真空閥的設(shè)計確保了附著在閥軸表面的氣體分子在工作過程中不會從外部大氣轉(zhuǎn)移到真空中。這類閥門通常配備金屬波紋管,用于將閥軸與大氣隔離,或者完全封裝閥軸,即在大氣和真空之間僅存在靜態(tài)密封,漏率均低于10^-9mbar·l/s。
油封閥
油或潤滑脂密封的閥門可用于要求嚴(yán)苛的應(yīng)用,這些閥門的漏氣率也約為10^-9mbar·l/s。然而,擺動式插板閥是一個特例,其密封件上覆蓋著潤滑脂,真空和外部大氣之間的漏氣率實際上與波紋管密封的閥門相同。當(dāng)閥門運行時,軸只進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動,因此不會有氣體分子進(jìn)入真空。
根據(jù)壓力選擇閥門
當(dāng)工作壓力最低為10^-7mbar時,使用具有標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的閥門就足以滿足要求,因為其密封件和外殼材料可保證滲透率和釋氣不會對實際過程產(chǎn)生顯著影響。如果需要低至10^-9mbar的壓力,則通常要烘熱至392°F(200°C),這就需要采用耐熱的密封材料以及機械強度很高的材料,而且(內(nèi))表面要制備妥當(dāng)并保證較低的釋氣率,此類閥門通常采用不銹鋼制成,法蘭連接用鋁墊圈密封,避免了彈性體密封件存在的滲透問題。
在超高真空范圍內(nèi),這些問題尤為重要,因此必須主要使用一些金屬密封件,當(dāng)壓力低于10^-9mbar時,附著在材料表面上的氣體分子會產(chǎn)生非常大的影響,只能在合理的時間內(nèi)同時脫氣才能將其泵出。在超高真空系統(tǒng)中,脫氣溫度要高達(dá)932°F(500°C),這對密封材料以及整個密封幾何結(jié)構(gòu)提出了特殊要求,必須使用由金或銅制成的墊圈。
根據(jù)真空應(yīng)用選擇閥門
不同應(yīng)用需要搭配不同驅(qū)動的閥門,也就是手動閥、電動氣動或電磁閥,以及電機驅(qū)動的閥門,例如可變漏率閥。各種外殼設(shè)計則進(jìn)一步增加了閥門的多樣性。除了使用的各種材料外,還有角閥和直通閥之分。根據(jù)標(biāo)稱寬度和預(yù)期應(yīng)用,安裝在閥門上的法蘭可分為小型(KF)、卡箍型(ISO-K)、螺栓固定型(ISO-F)或超高真空型(CF)幾種。
除了僅執(zhí)行隔離功能(完全打開-完全關(guān)閉位置)的真空閥外,有些特殊功能還要使用一些專用閥。典型的是可變排氣閥,其涵蓋的排氣范圍介于10^-10cm3/s(NTP)至1.6·10^3cm3/s(NTP)之間。這些閥門通常由電機驅(qū)動,適合遠(yuǎn)程控制,當(dāng)連接到壓力表時,可以設(shè)置和保持過程壓力。
還有些專門閥門具有安全功能,例如在斷電時快速地自動切斷擴散泵或真空系統(tǒng),一旦發(fā)生斷電,它們會將真空系統(tǒng)與抽氣系統(tǒng)之間切斷,并對真空系統(tǒng)進(jìn)行破空。僅在恢復(fù)供電并達(dá)到一定的最小壓力(約200mbar)后,才會重新啟動真空系統(tǒng)。