真空閥門概述

真空技術(shù)在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(xué)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(biāo)準(zhǔn)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(shí)，氣體的分子數(shù)密度只有2.65×1016m-322.1.1真空度及測(cè)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(gè)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(duì)大氣的真空密封性，衡量真空密封性的性能主要有兩個(gè)技術(shù)指標(biāo)即真空閥門的流導(dǎo)和真空閥門的閥座漏氣率（簡(jiǎn)稱漏率）。

①真空閥門的流導(dǎo)在閥門打開狀態(tài)下的氣體流動(dòng)的流導(dǎo)。需要指出的是，在樣本中，真空閥門的流導(dǎo)通常以“當(dāng)量管長(zhǎng)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(jìn)、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(jiǎn)單或復(fù)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(jì)時(shí)，要根據(jù)真空裝置的要求和真空系統(tǒng)的特點(diǎn)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(jìn)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(cè)量、真空鍍膜、離子束刻蝕、受控?zé)岷朔磻?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(jìn)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(jì)不應(yīng)當(dāng)漏氣、發(fā)生機(jī)械、電氣故障等。

需要糾正一下國(guó)內(nèi)電站閥門存在的錯(cuò)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(shí)上，這些閥門的介質(zhì)壓力都很高，有的閥門壓力高達(dá)10MPa，這是一種錯(cuò)誤的叫法，應(yīng)當(dāng)予以糾正。

真空閥門發(fā)展

（1）國(guó)外真空閥門發(fā)展

世界上真空閥門技術(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(guó)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(guó)際標(biāo)準(zhǔn)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(jiǎn)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(dòng)、氣動(dòng)真空插板閥系列金屬密封氣動(dòng)真空插板閥系列，手動(dòng)、氣動(dòng)真空擺動(dòng)閥系列快速關(guān)閉真空閥系列手動(dòng)、氣動(dòng)真空擋板閥系列手動(dòng)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(yù)。

國(guó)外真空閥門按閥門的動(dòng)作特點(diǎn)分為插板式、擋板式、翻板式及微調(diào)式等閥門按驅(qū)動(dòng)形式分為氣動(dòng)、磁動(dòng)、電動(dòng)及手動(dòng)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(dòng)真空插板閥、鋼密封氣動(dòng)真空插板閥和金屬密封氣動(dòng)真空閥。

①氟橡膠密封氣動(dòng)真空插板閥該閥的閥板密封處漏氣速率（簡(jiǎn)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(diǎn)是傳動(dòng)增力機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便，在行程小的情況下，能全開或全關(guān)通導(dǎo)能力最大，外形尺寸小維護(hù)保養(yǎng)方便性能可靠。在國(guó)外很多真空系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。

2鋼密封氣動(dòng)真空插板閥這種閥主要應(yīng)用于在高能加速器中具有強(qiáng)輻射場(chǎng)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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)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(hù)保養(yǎng)較復(fù)雜，外形尺寸大，造價(jià)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(dòng)真空閥在需要烘烤溫度較高的真空系統(tǒng)中，當(dāng)選用氟橡膠之類的閥門滿足不了需要時(shí)，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(dòng)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(guó)Varian公司生產(chǎn)的全金屬氣動(dòng)超高真空擺動(dòng)閥，其漏氣速率不超過1×10-7Pa·L/S.閥門開啟時(shí)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(fù)雜外形尺寸相應(yīng)較大，對(duì)使用的真空要求嚴(yán)格，閥門的使用壽命短，維護(hù)保養(yǎng)復(fù)雜，造價(jià)昂貴。

當(dāng)前，在國(guó)外的各類真空系統(tǒng)中，由于真空插板閥通導(dǎo)能力最大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(fù)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(gè)真空系統(tǒng)性能要求的場(chǎng)合外一般都采用氟橡膠密封的插板閥。如真空鍍膜機(jī)、離子注入機(jī)、各種表面物理試驗(yàn)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(guó)外應(yīng)用真空閥門的另一個(gè)特點(diǎn)是主要的驅(qū)動(dòng)形式為手動(dòng)、氣動(dòng)及電動(dòng)，其氣動(dòng)形式的應(yīng)用最為廣泛。

（2）國(guó)內(nèi)真空閥門發(fā)展

國(guó)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(gè)大系列、42個(gè)品種、150多個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品，尤其是生產(chǎn)的DN1200大型氣動(dòng)高真空蝶閥，DN900的氣動(dòng)高真空插板閥，具有相當(dāng)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(dǎo)1200~70000L/s，啟閉時(shí)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(shí)現(xiàn)手控、電氣自動(dòng)控制。生產(chǎn)的GDD-J型高真空氣動(dòng)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：?jiǎn)㈤y時(shí)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(dāng)前，我國(guó)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(dǎo)體、集成電路、真空測(cè)量、檢漏、離子束、電子束、激光、可控?zé)岷朔磻?yīng)及航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。