真空阀门的特性及发展前途

 真空技术在我国国民经济中已近获得广泛的应用，无论是重工业还是轻工业，科学还是一些普通工业部门都离不开它。因此，作为真空技术执行元件的真空阀门也得到了相应的发展。

“真空”是指在空间内低于环境大气压力的气体状态，也就是该空间内气体分子数密度低于该地 区大气压的气体分子数密度。不同的真空状态，就意味着该空间具有不同的分子数密度。在标准状态 （STP：即0°C，10135Pa）下，气体的分子数密度为 2. 6870X1025m—3，而在真空度为1X 10_4Pa时，气体的分子数密度只有2. 65X1016m_3。

22.1.1真空度及测量单位

在真空技术中常用真空度来度量真空状态下空间气体的稀薄程度。通常真空度用气体的压力值来表示。压力值越高，真空度越低；压力值越低，真空度越高。

22.1.2真空区域的划分

为使用上便利起见，人们常把真空度粗划为几个区段，按照GB/T 3163—2007，真空区域大致划分如下：

低真空105〜102Pa 中真空 102〜10_1Pa 高真空10—1〜10_5Pa 超高真空<10-5 Pa

22.1.3真空阀门的特性

主要是指真空阀门外壳对大气的真空密封性，衡 量真空密封性的性能主要有两个技术指标，即真空阀门的流导和真空阀门的阀座漏气率（简称漏率）。

①真空阀门的流导在阀门打开状态下的气体流动的流导。需要指出的是，在样本中，真空阀门的流导通常以“当量管长度”列出，这里设管的公称尺寸与阀门的公称尺寸相同。

②真空阀门的阀座漏气率在关闭状态下由阀座漏入的气体流率。它取决于气体种类、压力、温度和阀门进、出口的压差。

22.1.4真空阀门的定义和作用_

真空阀门是在真空系统中用来隔离（切断）气 流、调节气流流量、分配气流的真空元件。种类繁多的真空装置（亦称真空工程设备）都离不开真空系统。真空阀门不论在简单或复杂的真空系统中都占有重要的地位。通常在真空系统设计时，要根据真空装 置的要求和真空系统的特点来选择不同类型的真空阀门。例如，真空放气阀，是用来给真空系统放入大气用的。真空装置完成真空作业后，若要更换工件或取出样品，必须将大气放入真空室，使真空室大门两侧没有压差，才能打开大门进行工件更换。而针阀是向 真空系统中充气，并能调节气体流量的真空阀门。它常用于真空泵抽速测量、真空镀膜、离子束刻蚀、受控热核反应装置等真空系统上，提供调节的气体流量，用以获得稳定的工艺要求的真空度；高真空挡板阀、高真空插板阀，常用于主抽气泵的进气口上， 用来隔离真空泵，使之不暴露于大气之中。高真空蝶阀可装于真空室，真空管道与真空泵之间，用以接通和隔离（截止）气流。阀门设计不应当漏气、发生机械、电气故障等。

需要纠正一下国内电站阀门存在的错误叫法，在电站阀门中，通常将填料部分带水封装置的阀门前面冠以“真空”，如真空闸阀、真空截止阀等。而事实上，这些阀门的介质压力都很高，有的阀门压力高达10MPa,这是一种错误的叫法，应当予以纠正。

22.1. 5真空阀门发展

（1）国外真空阀门发展,

世界上真空阀门技术*国家主要有俄罗斯、 美国、法国、英国、德国、日本等，从20世纪初到现在，这些国家的真空阀门品种和规格都得到较快的发展。世界主要真空设备厂家，例如，巴尔蔡斯公司 （Balgers）、雷宝德-海拉斯公司（Legbold-Heraeus）

和西欧核子中心（CERN）、德国电子同步加速器研究所（DESY）等，都有真空阀门的专业生产厂，能 按标准研制各种真空阀门。生产的真空阀门规格品种齐全，大多数真空阀门结构简单，性能可靠。瑞士 VAT是一家专门为科研工业部门研制、生产真空 阀门的产业工厂。VAT厂zui主要的产品有手动、气动真空插板阀系列，金属密封气动真空插板阀系列， 手动、气动真空摆动阀系列，快速关闭真空阀系列， 手动、气动真空挡板阀系列，手动超高真空挡板阀系 列等十多种真空阀门产品。这些产品在CERN和 DESY加速器及其他真空装置上得到广泛应用，并享有较高的信誉。

国外真空阀门按阀门的动作特点分为插板式、挡 板式、翻板式及微调式等阀门；按驱动形式分为气动、磁动、电动及手动等阀门；按密封材料分为橡胶密封、铟银合金不诱钢密封、钛合金镀银和镀金不锈钢密封、无氧铜不锈钢密封的阀门。其中典型的真空 阀门有氟橡胶密封气动真空插板阀、铟密封气动真空插板阀和金属密封气动真空阀。

①氟橡胶密封气动真空插板阀该阀的阀板密封处漏气速率（简称漏率）不超过lXl（r9mbar. L/s、气源压力为0.4〜0.6MPa，氟橡胶密封材料的 烘烤温度为150°C。该阀的特点是传动增力机构简单轻便，在行程小的情况下，能全开或全关，通导能力zui大，外形尺寸小，维护保养方便，性能可靠。在国外很多真空系统中得到广泛应用。

②铟密封气动真空插板阀这种阀主要应用于在高能加速器中具有强辐射场合的真空系统中。与其他金属密封结构的插板阀zui大的区别是所需要的密封比压较小。铟密封结构和压紧机构设计合理，使用寿命可以超过500次。阀门的漏气速率小于IX10-9 mbar • L/s。不足之处是维护保养较复杂，外形尺寸大，造价昂贵。若没有特殊的冷却结构不能承受烘烤。

③金属密封气动真空阀在需要烘烤温度较高的真空系统中，当选用氟橡胶之类的阀门满足不了需要时，则将金属作为密封材料用到超高真空阀中。如 CERN研究所研制的全金属气动超高真空挡板阀，漏气速率小于lX10_8Pa • L/s,烘烤温度为300°C， 气源压力为2. 5MPa,阀板选用TiA6V4合金表面镀 50^m的银。美国Varian公司生产的全金属气动超高真空摆动阀，其漏气速率不超过IX 10-7 Pa • L/s, 阀门开启时烘烤温度200°C，阀体用不诱钢材料，阀板用钛合金表面镀金的材料。但这类阀门需要的密封力较大，结构复杂，外形尺寸相应较大，对使用的真空要求严格，阀门的使用寿命短，维护保养复杂，造价昂贵。

当前，在国外的各类真空系统中，由于真空插板阀通导能力zui大，结构简单，性能可靠，所以应用zui广泛。由于全金属密封的插板阀的结构较复杂，寿命较短，性能可靠性较差，应用范围受到限制。所以除非用全金属阀门才能保证整个真空系统性能要求的场 合外，一般都采用氟橡胶密封的插板阀。如真空镀膜机、离子注入机、各种表面物理试验仪器及大型加速器等都把氟橡胶密封的插板阀作为主要阀门。此外， 国外应用真空阀门的另一个特点是主要的驱动形式为手动、气动及电动，其气动形式的应用。

（2）国内真空阀门发展

国内真空阀门生产厂家生产的真空阀门有真空电磁阀、真空蝶阀、真空隔膜阀、真空挡板阀、真空球阀、真空微调阀、真空调节阀、超高真空插板阀、超 高真空挡板阀共9个大系列、42个品种、150多个规 格的产品，尤其是生产的DJV1200大型气动高真空蝶 阀，DN900的气动高真空插板阀，具有相当高的技术水平。生产的GDI>J系列手电两用真空挡板阀， 适用于10-5〜105 Pa的压力范围，该系列阀门公称尺寸为DN150〜1200，漏气速率小于1.3 X 10-5 Pa • L/s。流导 1200〜70000L/s，启闭时间 15〜60s， 此外，阀门还配置了离合器和开关，具有安全性高、 密封可靠、流量大及可实现手控、电气自动控制。生 产的GDCKJ型高真空气动挡板阀和GDEKJB型（扁阀）共两大系列。公称尺寸DiV80〜1200，漏气速率小于1.3X10-5Pa • L/s;启阀时间小于5〜20s，气源压力0.4〜0.8MPa，广泛用于大、中型高真空系统中。

当前，我国真空阀门种类繁多，规格齐全。归纳起来，可分为七大系类，依次为：高真空插板阀系列、高真空挡板阀系列、高真空蝶阀系列、高真空电磁阀系列、真空电磁带充气阀系列、电磁压差充气阀系列、真空球阀系列。在电子、半导体、集成电路、 真空测量、检漏、离子束、电子束、激光、可控热核反应等领域得到广泛应用。20世纪70年代，我国高科技的北京高能所电子对撞机，兰州重粒子加速器，西南核工业受控聚变研究装置等都配置着数种上百个高真空阀门产品。这些阀门性能*，工 作稳定可靠，保证了这些装置的正常运转，标志着我国真空阀门具有相当高的技术水平。

（3）发展前景

今后发展真空阀门应重视如下问题。

①更新换代要重视真空阀门的更新换代问题， 早期的真空阀门若发现结构复杂，操作不便，给真空装置运行带来不便的话，希望能用同类规格的真空阀门更换。如早期手动的真空阀门可以用电动、气动真空阀门更换，以实现真空系统的自动化操作。

②节能要加强节能型阀门的研制和开发。用新型的密封材料、电磁相结合的驱动原理，研制新的节能型真空阀门。

③大型手、电两用高超高真空加强大型手、 电两用高超高真空插板阀的研制和开发。当前，我国 生产的这类阀门有CC型（手动）、CCD型（电动）、 GC型等几种，但口径在DJV500以上的阀门是薄弱环节。电动阀门是实现真空系统自动控制的重要元件。应利用光电技术改进现行电动机构行程限位开关结构，以保证阀门幵启、关闭的可靠性。

④超高真空阀门要加强超高真空阀门的研制和开发。要从阀门的传动原理、密封材料、结构形式等入手，吸取国外同类超高真空阀门优点的基础上， 开发新产品。如超高真空微调阀，国内产品不多，满足不了超高真空装置气流流量调节需要，要改进加工工艺，提高这类阀门的使用寿命。

⑤标准化和通用化要加强真空阀门标准化、 通用化工作。要在吸取国外同类阀门*技术的基础上，改进阀门设计，使我国各类真空阀门，从性能到结构、外观能达到国外同类阀门的*水平。除满足我国真空装置的需要外，力争将我国的真空阀门打入 市场。