真（zhēn）空閥門是真空係統的重要元（yuán）件。對於構（gòu）成管路（lù）一部分的閥門，其流導大小是（shì）一個重要的性能參數。對於主要用來起開關氣路作用的閥門（mén），閥（fá）板關閉的密封性能也是重要的性能參數之一。密封（fēng）性能是（shì）用其漏氣率來衡量的。對於主要用來調節（jiē）氣流（liú）大小的閥門，能（néng）夠調節氣流量的精度（dù）及範圍，則是（shì）一項重要（yào）的性能參數。對於全（quán）金屬超高真（zhēn）空閥門，每次關閉是否性能穩定?使用壽命是（shì）否長?是其主要的性（xìng）能指標。

(1)對（duì）真空閥門的一般要（yào）求

　　①閥門的密封性能要（yào）好，閥板密封處的漏（lòu）氣率要（yào）小;

　　②閥板開啟（qǐ）後應盡可能有較大的流（liú）導;

　　③閥門（mén）內所（suǒ）用材料應有較低的飽和（hé）蒸氣壓，高抗腐蝕性能和高化學穩定性、耐（nài）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（jiǎn）單，開關輕便省力，有標誌，傳動機（jī）構在（zài）高壓側（cè）;

　　⑤真空閥門的型（xíng）式、基本參數、連接尺寸和技術條件應按國家專業標準執行。

　　(2)閥板的密封結構和密封力計算

　　①膠墊密（mì）封結（jié）構及密封力的計算

　　橡膠墊圈密封是（shì）利用（yòng）閥板與閥座間壓緊橡膠墊（diàn）圈，依（yī）靠橡膠彈性（xìng）變形填塞表麵不平來實現的密封。目前真空閥門的膠（jiāo）墊密封歸納起來有（yǒu）6種，如圖18所示。前4種用於較大（dà）口徑的閥門，後2種用於較小口徑的閥門。a種是（shì）早期采用的結構，為了便於加工閥座（zuò）上的密封槽，必須把閥座與閥殼設計（jì）成可拆卸的，這就在（zài）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（de）密封結構時應注意以下幾點：a.盡可能減少閥（fá）板下高真空側的放氣因素，例如選用放氣（qì）率小（xiǎo）的密（mì）封墊材料等.b.關閥後密（mì）封圈截麵上有大的壓縮變形.c.結（jié）構力求簡單;d.製造方（fāng）便;e.密封元件便於拆卸和修理。

　　閥門關閉的密封性能好（hǎo）壞決（jué）定（dìng）於（yú）密封墊填塞閥座表麵不平的程度（dù）。影響這種填塞程度的因（yīn）素有二方麵（miàn）：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3.2/Δ，密封墊（diàn）的硬度都在邵氏硬度55～75之間。密封墊的（de）壓緊程度，根據試驗結果，當橡膠的硬度在（zài）邵（shào）氏硬度50以上，而表麵沒有任何（hé）擦傷時，橡膠墊的高度壓縮比在15%以上就能（néng）達到漏氣率小於1.33×10-7Pa·L/s·cFn。的密封（fēng）性能。如果考慮到製造（zào）精度（dù）上允許的偏差·把壓縮比適當提高一些是必要的。因（yīn）此建議真空閥門密封墊的相對壓縮比通常取為15%～25%。

　　膠墊密封悶板（bǎn）的密封（fēng）力計算，多數可按0形環在矩形槽中受壓縮的密封力進（jìn）行近似地計算

　　Fs=σBL =σxEBxπdDN (1)

　　式中σ-密封比（bǐ）壓力，N/cm2;B-密封寬（kuān）度，即密封圈與閥座的接觸寬度，cm;L-密封（fēng）圈平均周長（zhǎng），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（de）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（yòng），例如擴散泵（bèng）入口閥門，閥（fá）板隻需（xū）要封住擴散泵中的真空狀（zhuàng）態。這種（zhǒng）閥的設計，結構上允許閥板（bǎn）在壓力差作用下繼續（xù）被（bèi）壓（yā）緊。因此，閥板關閉時隻需（xū）要初始壓緊力就可以。我國1968年真空閥門聯合設計中（zhōng）提（tí）出，在上述（shù）情況下，密封的初始比壓力可以取為20N/cm。。實踐證明（míng），這種做法是可行的。故這種（zhǒng）閥門的初始（shǐ）密封力為

　　Fs=20BLN (2)

　　式中（zhōng）B-與（yǔ）密封比壓（yā）力為20N/cm2相對（duì）應的膠墊密（mì）封寬度，cm;L-膠墊的長度，cm。

　　有（yǒu）些閥門需要雙向使用（yòng），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（shì）計算：

　　Fs=σBL+7.85×10-5D2PdN (3)

　　式中Pd是（shì）大氣壓強，Pa;其（qí）餘符號同前。

　　②金屬墊密封結構及密（mì）封力計算

　　給出金屬墊密封的幾種結（jié）構。其中有（yǒu）針閥的結構，還有都是用於超高真（zhēn）空係（xì）統中的金屬墊密封閥門。

　　一般來說，閥板（bǎn）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（xíng）。一種是用（yòng）低熔點的軟金屬（shǔ）及其合金（jīn）作為密封材料，而閥座也是用硬金屬不鏽鋼等製成。它們都是依靠（kào）軟金屬受壓（yā）產生塑性變形與閥座密合達到密封的（de）。為保證密封，每次閥板關閉時刀口的壓痕必須重合（hé）。為（wéi）此除了閥板的傳動上應有精（jīng）確的導向機構外，刀口（kǒu）尖還應倒圓。倒圓半徑一般有兩（liǎng）種：R0.1mm和R0.2mm，多數（shù）取為R0.1。圖(g)沒有刀口壓痕問題，密封墊的壽命較長。

　　刀口（kǒu）形狀對閥門性能也有一定影響。表2給出了一些實驗（yàn）數據，從表（biǎo）中（zhōng）實（shí）驗數據可知，直角形刀（dāo）口比夾角形刀（dāo）口所需螺旋壓緊轉矩大些。

　　為了提高閥板(或金屬（shǔ）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（shī）去了應有的密（mì）封性能時（shí），可通過微調（diào），使（shǐ）壓痕再（zài）稍（shāo）深（shēn）一些。這樣能（néng）保證密封性一能，也延長了閥（fá）板的使用壽（shòu）命。

　　目前有關金屬墊（diàn）密封閥門的密封力計算通常是（shì）基於實驗數據。設計者針對所設計的密封結構進行模擬試驗，確定出密封比壓力（lì），然後按照具體的密封（fēng）尺寸（cùn）進行計算。

　　根據表中的數據，金屬墊密封力可按下式（shì）計算：

　　Fs=Ls.fls=As.fsaN (4)

　　式中Ls-密封（fēng）口中心長度，mm;fls-單位長度的密封力，N/mm;As-密封麵積，mm2;fsa-單位麵積的密封力，N/mm2。

　　(3)閥板壓緊裝（zhuāng）置

　　精確地計算閥板的密封力是真空閥門設計的首要問題，而正確地設計閥板壓緊裝置則是達到密封力的基本保證。

　　①閥板壓緊裝置應達到的要求

　　a.在壓緊（jǐn）密封墊時，閥（fá）板不產生橫向運動。因為橫向運動會（huì）搓傷密封墊;

　　b.壓緊位置要有重合性，即每次關閉都（dōu）壓在同一位置上。隻有這樣才能（néng）保證閥門關閉性能（néng）穩定。金屬（shǔ）墊閥（fá）門對此要求（qiú）嚴格，膠墊的差些;

　　c.要均衡壓緊密封墊。因為（wéi）不均（jun1）衡壓緊密封墊就可能造成封閉不嚴密;

　　d.壓緊後必須能（néng）自鎖，否則要有（yǒu）動力來維（wéi）持壓緊狀態;

　　e.壓緊程度必須可調（diào），因為密封墊都有一定製造公差，必須通過調整才能壓緊。

　　②常用的幾種壓（yā）緊方（fāng）式（shì）

　　a.螺旋壓緊在真空閥門中應用廣，它的（de）結構簡單（dān），製造（zào）容易，壓（yā）緊時增力倍數較大，適於手動、電動（dòng）兩種閥（fá）門;其缺點是開關閥門時間較長、傳動（dòng）效率較低（dī）。

　　現以超高真空閥門（mén）的具體（tǐ）結構來說（shuō）明螺旋壓緊（jǐn）。1帶刀口的閥座（zuò），2是可更換的閥板，它由帶導向槽的螺杆3帶動（dòng）。螺母（mǔ）4擰在螺杆3上，其（qí）軸向由止推（tuī）軸承限定，隻能轉動。當螺（luó）母轉動時，螺杆3因導向鍵5的限（xiàn）製，隻能作上下移動，從而帶動閥板上下移動，或打開閥門或關閉閥（fá）門。這（zhè）種閥的關鍵是閥板關（guān）閉要有重合性。經驗證明，利用閥板凸出的圓周麵和閥腔的內（nèi）圓柱麵精加工配合，可以達到閥板粗定（dìng）位（wèi）。該種結構還利用製動圈（quān）6來解決螺母退扣問題，效果很好。

　　螺旋壓緊的螺母阻力矩的計（jì）算（suàn）可（kě）參（cān）照機械設計中有（yǒu）關（guān）的計（jì）算。壓緊（jǐn）後的自鎖條（tiáo）件（jiàn）是　λ=arctanf(5)

　　式中 λ——螺旋升角;f——螺杆與螺母材（cái）料的摩擦係數

　　b.斜麵壓緊

　　如圖6所示，閥板上的斜麵（miàn）沿著墊塊上的（de）斜麵向左滑動、閥板與墊塊被撐開（kāi）而將膠圈壓緊密封。和（hé）螺旋（xuán）壓緊類似，若斜麵升角小於兩者材料的摩擦（cā）角，壓緊後就能實現自鎖。然而對於普通鋼材，摩擦角為5°43’，若（ruò）要保證自鎖，需斜麵升角入<5°43'。假設膠圈壓（yā）下量為1.5mm，則（zé）在極（jí）限情況下，上述（shù）閥板需相對於斜塊（kuài）向左移動15mm才（cái）行。即閥板接觸到膠圈後，還要相對於膠圈橫向移動15mm，顯然這是不能允許的。所以這種（zhǒng）結構要利用傳動連板5轉至死點來保證自鎖。

　　為產生所（suǒ）需密封力Fs，見圖22，傳（chuán）動連板給閥板的推力Ft，應為

　　Ft=Fs.tan(λ+ρ) +fFs(6)

　　式中ρ——斜麵間材料的摩擦角;f——膠圈與閥板的摩擦係數（shù）

　　為了消除壓緊密封圈（quān）時（shí），閥板與密封圈間（jiān）的摩擦（cā）力，目前（qián）國（guó）內外都采用圖（tú）23所示的壓緊密封原理。此時（shí）

　　Fs/Ft=1/[tan(λ+ρ) +f1] (7)

　　式中f1——滾輪與導軌之間（jiān）的摩擦係數;其餘符號的意（yì）義同上。

　　c.鏈板壓緊（jǐn）

　　鏈板（bǎn）壓緊（jǐn）機構如圖7所示。圖（tú）24是典型的鏈板壓緊力圖。如果不考慮鉸鏈的摩擦力，作用在鏈板上有（yǒu）4個力：密封力Fs、閥板受到（dào）的止（zhǐ）推力Fz、導軌槽通過滾輪(或滑塊)給出（chū）的反力Ff(Ff=Fs)和推（tuī）杆傳來的推力F`t。因為鏈板是壓力杆（gǎn），所以（yǐ）合力在其中（zhōng）心（xīn）線上。推力（lì）Ft還需克（kè）服滾（gǔn）輪與導軌槽的摩擦力fFf=fFs，根據力（lì）的平衡條件可得

　　Ft=Fs(tanα+f) (8)

　　式中（zhōng）α——鏈板中心線與閥板密封麵法線的夾角;f——滾輪與導軌槽的摩擦係數

　　壓緊裝置的自鎖條件是

　　λ＜tan-1f (9)
 

　　對於真空中的幹摩擦，鋼與（yǔ）鋼之間的滑動摩擦係（xì）數為0.15，滾動摩擦係數（shù）為0.05，代入上式可（kě）得：對於滑塊摩擦，a<8°30’，鏈板自鎖;對於滾輪摩擦，a<2°50’，鏈板自鎖（suǒ）。

　　d.彈簧壓緊

　　閥板6由彈簧5壓緊密封。當電（diàn）磁（cí）線圈2通電時，銜鐵4被吸（xī）上，閥板被提起打開閥門。

　　e.彈性墊圈自身壓緊

　　閥塞被碗形密封圈箍緊密封（fēng）。這就象往（wǎng）複運動的動密封（fēng）一樣，不過由於閥（fá）塞（sāi）進出密封（fēng）圈，需要閥塞的兩（liǎng）頭有（yǒu）光滑的（de）倒角，以免擦傷密封（fēng）圈。

　　f.動力壓緊

　　動（dòng）力壓緊有氣壓（yā）的、液壓的和電磁力的壓緊。凡是密封力大的（de）閥門都用液壓壓緊。閥門是（shì）靠薄壁銅筒在油壓作用下產生彈性變（biàn）形，與閥體內筒的光滑表麵緊密貼合來密（mì）封的。當撤去油壓（yā）時，薄壁銅筒恢複原形，閥塞就可以（yǐ）拉上去打開閥門。

　　為了解決金屬墊密封閥門所需的大壓緊力，國外采用了高壓氣（qì）動壓緊。當閥板推至閥口（kǒu）後，往波紋管中通以高壓空氣(21個大氣壓或（huò）35個大氣壓)對閥板壓緊密封。

　　由於電磁力較小(大磁力線包可能很大)，銜鐵行程有限，因此（cǐ）電磁力壓緊（jǐn）多用於小口徑閥門。

　　③壓（yā）緊裝（zhuāng）置中的均壓、續壓和調壓措施

　　為了保證閥門的密封性能，要（yào）求閥板（bǎn）壓（yā）緊密封圈時能（néng）自動均壓;當大氣壓壓到（dào）閥板上時能允許進一步壓緊;又因為（wéi）密封圈和其它傳動（dòng）件的加工製造差不可避免，所以閥板壓緊程度必須可調。這就是壓緊裝置的均壓、續壓和調壓問題。在圖（tú）11所示（shì）的真空閥門中，通過錐麵閥座和與之配合的錐麵閥板及鉸銷壓緊來自動調均對膠墊的壓力;利用壓杆頭(兼（jiān）作導向（xiàng）杆8)與閥板螺紋聯接來達到壓緊程度可調;利用初壓後活塞達不到氣缸底來實現大氣壓壓到（dào）閥板時，閥（fá）板（bǎn）繼續壓緊密封圈（quān）。

　　上述的均壓措施在鉸銷軸方向（xiàng）不能（néng）自（zì）動均壓，需要在裝配中人工調好。對於口（kǒu）徑較小的閥門，由於（yú）誤（wù）差（chà）量較小，在裝配中容易調好，但對於口徑較（jiào）大的閥門，就（jiù）困（kùn）難得多。因此對於大口徑閥（fá）門應采用完全自動均（jun1）壓的措（cuò）施。例如圖28所示的結構，采（cǎi）用球而壓頭就能完全自動均壓。

　　(4)閥板的傳動機構

　　閥板的傳動機構有（yǒu）兩（liǎng）個職能：一是使（shǐ）閥板壓緊密封圈，保證閥門的密封性能;二是使閥板開啟後（hòu），閥門有較大的流（liú）導。承擔第一個職能的機構零件，由於受力較大、有強度、剛度和穩定性問題，設（shè）計中需要考（kǎo）慮。這些機件是傳動機構（gòu）中的主要構（gòu）件，承（chéng）擔第二個職能的機件主（zhǔ）要使閥板按所需要的位置開啟，因（yīn）此受力不大，零（líng）件的強（qiáng）度等問題是次要的。

　　一（yī）般的真空閥門，其（qí）閥板的壓緊機構就是其傳動機構，例如圖7、圖（tú）8、圖12、圖14等。這類傳動機構，隻要（yào）知道了閥板壓緊機構的壓緊力，就可以按照普通機械傳動進行設計了。

　　對於真空翻板閥，閥門開啟時閥板翻轉一個角度，對（duì）閥板運動（dòng）的特殊要求是：①閥板（bǎn）壓緊或鬆開密封墊圈時，需要直起直落;②開啟閥板時，需要翻轉較大的角度，好達（dá）到90°;③在閥板（bǎn）翻轉過程中，閥板不能與閥（fá）座相碰。目前國內主要采用三種（zhǒng）翻轉機構，即擋杆擋（dǎng）翻、四連杆機（jī）構和蚌線機構。

　　(5)真空閥門的動力（lì）選擇

　　真空閥門的（de）傳動動力主要有手動、磁動、氣動、電動和液動。選擇閥門動力主（zhǔ）要考慮①操作方便;②工作可靠。例如手動適合於小型的（de），自動（dòng）化程度要求不高的和試驗用的設備（bèi）上應用的閥門;而大型工業生產用的（de）自動化程度高的設備上的閥門，則必須用磁動、氣（qì）動、電動或液壓的。一般說來（lái），磁動閥門口徑都較小（xiǎo），動作較快，電磁電源也較方便;而氣動閥門突出的特點是動作快;兩者都適合於作保（bǎo）護性的閥門。電動(即電動機傳動的)和液壓的閥門，都是需要（yào）大動力的閥門，尤其是液壓傳動的閥門，動力小了不合適，它不（bú）象電（diàn）動的閥門，常常（cháng）因為電源（yuán）方（fāng）便而被采用。實際（jì）上，不管采用哪種動力，都必須保證閥門工作可靠。

　　(6)閥門開關的限位和（hé）指示

　　為了使閥門開關準（zhǔn）確可靠和操作方便，閥門的開啟和關閉需（xū）要有限位和指示。特別是金屬墊密封的閥（fá）門更須嚴格控製閥座刀口對金屬墊的楔入量（liàng），在保證（zhèng）密封性能的前（qián）提下，楔入量愈少，墊圈受（shòu）壓處冷硬現象愈輕（qīng），閥（fá）門使用壽（shòu）命愈長。對於機動閥門，限位有保護設（shè）備免遭機械損傷的（de）重要作用（yòng）。

　　電（diàn）動真空閥門中（zhōng）所用的開關限位和指示裝置。螺杆5被固定在閥板的傳動軸（zhóu）上，指針8固定在螺母6上，指針（zhēn）8和螺母6隻能沿著刻度尺滑動，當螺杆5隨閥板傳動軸轉動時，它們即是指（zhǐ）針又是（shì）限（xiàn）位（wèi）開關的動觸點。l是行（háng）程開關;4是刻度尺。當然這隻是限位和指示裝置中的一種。

　　(7)打開閥板的先導裝置

　　有的真空（kōng）閥門在開啟（qǐ）閥板之前（qián），需（xū）要先使閥板上（shàng）下的氣壓平衡，避免（miǎn）壓（yā）差過大使傳動裝置超負荷而受損害，這（zhè）就要用到先導裝置。先導裝置還可用來在閥板上下壓差較大的情況下，用較小的傳動力打開（kāi）閥板。在閥板上裝設個小閥門，讓傳動杆6先打開小閥的密封板3，使閥板上下壓差消失（shī）後再打開閥（fá）板（bǎn）8，這就是在壓差較大的情況下順利打開（kāi）閥門（mén）的一個可行措施。小閥（fá）起到了（le）先導作（zuò）用，故稱該小閥為先導裝置或先導閥。