NORGREN電磁閥設計時的注意事項及結構計算方法

    NORGREN電磁閥設計時的注意事項及結構計算方法

    NORGREN電磁閥是真空係統的重要元件。對於(yu) 構成管路一部分的閥門，其流導大小是一個(ge) 重要的性能參數。對於(yu) 主要用來起開關(guan) 氣路作用的閥門，閥板關(guan) 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。對於(yu) 主要用來調節氣流大小的閥門，能夠調節氣流量的精度及範圍，則是一項重要的性能參數。對於(yu) 全金屬超高真空閥門，每次關(guan) 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

    ①NORGREN電磁閥的密封性能要好，閥板密封處的漏氣率要小;

    ②閥板開啟後應盡可能有較大的流導;

    ③閥門內(nei) 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(guan) 輕便省力，有標誌，傳(chuan) 動機構在高壓側(ce) ;

    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標準執行。

    (2)閥板的密封結構和密封力計算

    ①NORGREN電磁閥膠墊密封結構及密封力的計算

    NORGREN電磁閥密封是利用閥板與(yu) 閥座間壓緊橡膠墊圈，依靠橡膠彈性變形填塞表麵不平來實現的密封。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種用於(yu) 較大口徑的閥門，後2種用於(yu) 較小口徑的閥門。a種是早期采用的結構，為(wei) 了便於(yu) 加工閥座上的密封槽，必須把閥座與(yu) 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(ce) 的放氣因素，例如選用放氣率小的密封墊材料等.b.關(guan) 閥後密封圈截麵上有大的壓縮變形.c.結構力求簡單;d.製造方便;e.密封元件便於(yu) 拆卸和修理。

    閥門關(guan) 閉的密封壞決(jue) 定於(yu) 密封墊填塞閥座表麵不平的程度。影響這種填塞程度的因素有二方麵：a.密封墊材料的硬度和壓緊程度;b.閥座表麵的粗糙度。通常閥座表麵的粗度都高於(yu) 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，而表麵沒有任何擦傷(shang) 時，橡膠墊的高度壓縮比在15%以上就能達到漏氣率小於(yu) 1.33×10-7Pa·L/s·cFn。的密封性能。如果考慮到製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(wei) 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(yu) 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。

    有些閥門隻需要單向使用，例如擴散泵入口閥門，閥板隻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(guan) 閉時隻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(wei) 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(wei)

    Fs=20BLN (2)

    式中B-與(yu) 密封比壓力為(wei) 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;其餘(yu) 符號同前。

    ②NORGREN電磁閥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，還有都是用於(yu) 超高真空係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、鎳和鉛等製成，銅、鋁、鎳要預先經過退火處理。閥座用硬金屬不鏽鋼等製成刀口形。一種是用低熔點的軟金屬及其合金作為(wei) 密封材料，而閥座也是用硬金屬不鏽鋼等製成。它們(men) 都是依靠軟金屬受壓產(chan) 生塑性變形與(yu) 閥座密合達到密封的。為(wei) 密封，每次閥板關(guan) 閉時刀口的壓痕必須重合。為(wei) 此除了閥板的傳(chuan) 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(liang) 種：R0.1mm和R0.2mm，多數取為(wei) R0.1。圖(g)沒有刀口壓痕問題，密封墊的壽命較長。

    NORGREN電磁閥閥門性能也有一定影響。表2給出了一些實驗數據，從(cong) 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(wei) 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。這樣能密封性一能，也延長了閥板的使用壽命。