娱乐

真空系统设计(真空阀门密封结构与密封力计算)

字号+作者:admin 来源:联系我们 2022年01月03日

2.1.4.1胶垫密封结构及密封力的计算 橡胶垫圈密封是利用阀板与阀座间压紧橡胶垫圈,依靠橡胶弹性变形填塞表面不平来实现密封。目前真空阀门的胶垫密封形式归纳起来有6种,如图2-29所...


2.1.4.1胶垫密封结构及密封力的计算
橡胶垫圈密封是利用阀板与阀座间压紧橡胶垫圈,依靠橡胶弹性变形填塞表面不平来实现密封。目前真空阀门的胶垫密封形式归纳起来有6种,如图2-29所示。图2-29(a)~(d)所示结构用于较大口径的阀门,图2-29(e)、(f)用于较小口径的阀门。图2-29(a)是早期采用的结构,为了便于加工阀座上的密封槽,必须把阀座与阀壳设计成可拆卸的,这就在结构上增加了一道真空密封。现在绝大多数阀门都采用阀板上带密封圈的结构,如图2-29(b)、(c)、(d)所示。
选择真空阀门的密封结构时应注意以下几点:(1)尽可能减少阀板下高真空侧的放气因素,例如选用放气率小的密封垫材料等;(2)关阀后密封圈截面上应有最大的压缩变形;(3)结构力求简单;(4)制造方便;(5)密封元件便于拆卸和修理。

图2-29真空阀门中橡胶圈密封的几种结构形式
1—阀板(或阀塞);2一压板;3—橡胶圈(或膜);4—阀座
阀门关闭的密封性能取决于密封垫填塞阀座表面不平的程度。影响这种填塞程度的因素有两个方面:(1)密封垫材料的硬度和压紧程度;(2)阀座表面的粗糙度。通常阀座表面的粗糙度都高于3.2,密封垫的硬度在邵氏硬度55~75之间。根据试验结果,当橡胶的硬度在邵氏硬度50以上,而表面没有任何擦伤时,橡胶垫的高度压缩比在15%以上就能达到漏气率小于1.33×10-8Pa·L/(s·m2)的密封性能。如果考虑到制造精度允许的偏差,把压缩比适当提高是必要的。因此建议真空阀门密封垫的相对压缩比通常取为15%~25%。胶垫密封阀板的密封力,多数可按O形环在矩形槽中受压缩的密封力进行近似计算。

(2-1)式中,o为密封比压力,Pa;B为密封宽度,即密封圈与阀座的接触宽度,cm;L为密封圈平均周长,cm;x为相对比压力;E为密封圈材料的杨氏模量,Pa;B为密封圈的相对宽度;d为密封圈的线径,cm;D为密封槽的中径,cm。
有些阀门只需要单向使用,例如扩散泵入口的阀门,阀板只需要封住扩散泵中的真空状态。这种阀的设计,在结构上允许阀板在压力差作用下继续被压紧,因此,阀板关闭时只需要初始压紧力就可以。在上述情况下,密封的初始比压力可以取为20×104Pa。实践证明,这种做法是可行的,故这种阀门的初始密封力为:

(2-2)式中,B为与密封比压力为20×104Pa相对应的胶垫密封宽度,cm;L为胶垫的长度,cm。
有些阀门需要双向使用,即不但需要封住阀板上方的大气压,有时还得封住阀板下方的大气压。这种阀门的阀板密封力应用下式计算:

(2-3)式中,p为大气压力,Pa;其余符号意义同前式。
2.1.4.2金属垫密封结构及密封力计算
图2-30所示为金属垫密封的几种结构,其中图2-30(a)为针阀的结构,图2-30(b)~(e)都是用于超高真空系统中的金属垫密封阀门。一般来说,阀板用软金属紫铜、无氧铜、铝、镍和铅等制成,铜、铝、镍要预先经过退火处理;阀座用硬金属不锈钢等制成刀口形。图2-30(f)-(h)是用低熔点的软金属及其合金作为密封材料,而阀座用硬金属不锈钢等制成,它们都是依靠软金属受压产生塑性变形与阀座密合达到密封的。为保证密封,每次阀板关闭时刀口的压痕必须重合。为此除了阀板的传动应有精确的导向机构外,刀口尖还应倒圆,如图2-31所示。倒圆半径一般有两种:和,多数取为。图2-30(g)所示结构没有刀口压痕问题,所以密封垫的寿命较长。

图2-30金属垫密封的几种结构形式
1—阀板;2—阀座;3一铟银或铟铅合金;4一钢
刀口形状对阀门性能也有一定影响。表2-14给出了一些实验数据,从表中实验数据可知,直角型刀口比夹角型刀口所需的螺旋压紧转矩稍大。

图2-31金属垫密封的几种阀座形式

表2-14直角型和夹角型密封刀口的实验数据
注:直角型如图2-30(b)所示,夹角型如图2-30(c)所示。漏气率测量,因受仪器灵敏度的限制,测得数值是上限,而不是实际的具体数值。
为了提高阀板(或金属垫)的寿命,阀板的压下量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,可通过微调,使压痕再稍深一些。这样能保证密封性能,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2-15。根据表中的数据,金属垫密封力可按下式计算:

(2-4)式中,L为密封口中心长度,mm;f为单位长度的密封力,N/mm;As为密封面积,mm2;fsa为单位面积的密封力,N/mm2。

表2-15金属垫圈密封的比压力

续表2-15

1.【锦欣自吸泵工业厂】遵循行业规范,任何转载的稿件都会明确标注作者和来源;2,锦欣自吸泵工业厂的原创文章,请转载时务必注明文章作者和"来源:锦欣自吸泵工业厂",不尊重原创的行为【锦欣自吸泵工业厂】或将追究责任;3.作者投稿可能会经锦欣自吸泵工业厂编辑修改或补充。

编辑推荐
代生孩子2020联系电话深圳价格便宜的助孕浙江专业供卵价格表武汉借腹怀胎深圳服务好的助孕深圳比较大的助孕机构武汉合法供卵的有哪些国家杭州供卵中介深圳最靠谱的助孕机构深圳借腹生子怎么操作深圳借腹生子怎么做重庆世纪助孕包性别香港代孕论坛辽宁供卵助孕深圳供卵多少钱一个广州代怀孕费用