第九讲:真空系统组成元件(12)

发布时间:2021-06-06

为了提高阀板(或金属垫)的寿命,阀板的压下量还可以设计成可微调的。一旦原有压痕失去了应有的密封性能时,可通过微调,使压痕再稍深一些。这样能保证密封性一能,也延长了阀板的使用寿命。

目前有关金属垫密封阀门的密封力计算通常是基于实验数据。设计者针对所设计的密封结构进行模拟试验,确定出密封比压力,然后按照具体的密封尺寸进行计算。根据国内外有关资料,设计者可参考表3。根据表中的数据,金属垫密封力可按下式计算:

Fs=Ls.fls=As.fsa N (4)

式中Ls-密封口中心长度,mm;fls-单位长度的密封力,N/mm;As-密封面积,mm;fsa-单位面积的密封力,N/mm。

(3)阀板压紧装置

精确地计算阀板的密封力是真空阀门设计的首要问题,而正确地设计阀板压紧装置则是达到密封力的基本保证。

①阀板压紧装置应达到的要求

a.在压紧密封垫时,阀板不产生横向运动。因为横向运动会搓伤密封垫;

b.压紧位置要有重合性,即每次关闭都压在同一位置上。只有这样才能保证阀门关闭性能稳定。金属垫阀门对此要求严格,胶垫的差些;

c.要均衡压紧密封垫。因为不均衡压紧密封垫就可能造成封闭不严密;

d.压紧后必须能自锁,否则要有动力来维持压紧状态;

e.压紧程度必须可调,因为密封垫都有一定制造公差,必须通过调整才能压紧。

②常用的几种压紧方式

a.螺旋压紧在真空阀门中应用最广,它的结构简单,制造容易,压紧时增力倍数较大,适于手动、电动两种阀门;其缺点是开关阀门时间较长、传动效率较低。

现以图21超高真空阀门的具体结构来说明螺旋压紧。图中1是带刀口的阀座,2是可更换的阀板,它由带导向槽的螺杆3带动。螺母4拧在螺杆3上,其轴向由止推轴承限定,只能转动。当螺母转动时,螺杆3因导向键5的限制,只能作上下移动,从而带动阀板上下移动,或打开阀门或关闭阀门。这种阀的关键是阀板关闭要有重合性。经验证明,利用阀板凸出的圆周面和阀腔的内圆柱面精加工配合,可以达到阀板粗定位。该种结构还利用制动圈6来解决螺母退扣问题,效果很好。

螺旋压紧的螺母阻力矩的计算可参照机械设计中有关的计算。压紧后的自锁条件是 λ=arctanf (5)

式中 λ——螺旋升角;f——螺杆与螺母材料的摩擦系数

b.斜面压紧

如图6所示,阀板上的斜面沿着垫块上的斜面向左滑动、阀板与垫块被撑开而将胶圈压紧密封。和螺旋压紧类似,若斜面升角小于两者材料的摩擦角,压紧后就能实现自锁。然而对于普通钢材,摩擦角为543’,若要保证自锁,需斜面升角入<543'。假设胶圈压下量为1.5mm,则在极限情况下,上述阀板需相对于斜块向左移动15mm才行。即阀板接触到胶圈后,还要相对于胶圈横向移动15mm,显然这是不能允许的。所以这种结构要利用传动连板5转至死点来保证自锁。

为产生所需密封力Fs,见图22,传动连板给阀板的推力Ft,应为

Ft=Fs.tan(λ+ρ) +fFs (6)

式中ρ——斜面间材料的摩擦角;f——胶圈与阀板的摩擦系数

为了消除图22所示的在压紧密封圈时,阀板与密封圈间的摩擦力,目前国内外都采用图23所示的压紧密封原理。此时 oo22

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