高真空閥門(mén)漏率和升壓率的區別

　　眾所周知,任何一種真空設備包括極高真空設備,都存在著(zhù)氣體通過(guò)器壁、微孔從高壓力區向低壓力區滲透即漏氣的現象,絕對不漏的真空設備是不存在的。所謂的“漏”,必須和設備的最大允許漏量相聯(lián)系。只要將漏氣控制在設備允許的范圍內,則認為是合理的、經(jīng)濟的。不同的真空設備對漏氣量的要求是不同的,因此最大允許漏量也不一樣。漏率和升壓率是用于檢測真空設備密封性的兩個(gè)重要參數。漏率是在規定條件下處于高壓力(或高濃度)下的氣體在單位時(shí)間內通過(guò)漏孔流向低壓力端(或低濃度端) 的氣體量,分為動(dòng)態(tài)漏率和靜態(tài)漏率。升壓率是通過(guò)被抽容器與真空泵隔離后測定隨時(shí)間的增加而升高的壓力值來(lái)確定的,是一個(gè)靜態(tài)的概念。

　　升壓率除了氣體通過(guò)焊縫、密封件、材料本體向設備內部滲透的漏率外,還包括設備內部各器件本身的吸附氣體的解吸和其它物質(zhì)(如油、脂) 的蒸汽壓。因此兩個(gè)概念是不同的,漏率包含于升壓率,其值只是升壓率的一部分。實(shí)際測量過(guò)程中,往往用升壓率來(lái)檢測,并把升壓率與被測容積相乘作為漏率。

　　在一定范圍這種轉化是允許的、可行的,但超過(guò)適用范圍,會(huì )發(fā)生數值嚴重背離的現象,即升壓率達到指標,但轉化后的漏率卻大得不可思議。

　　下面以我公司高真空氣動(dòng)擋板閥為例,通過(guò)計算結果來(lái)說(shuō)明漏率和升壓率的差異,指出主要影響因素,并推而廣之。

1、閥門(mén)參數

　　表1 給出了GDQ-J 系列閥門(mén)各參數的統計結果。為便于觀(guān)察各參數的變化趨勢,同時(shí)給出了變化趨勢圖(見(jiàn)圖1) 。從曲線(xiàn)可看出,閥門(mén)密封圈總長(cháng)和焊縫總長(cháng)的增幅遠小于閥門(mén)內表面積和容積的增長(cháng)。

表1 　閥門(mén)參數表

圖1 　閥門(mén)參數變化曲線(xiàn)

2、漏率計算

　　本文論及的漏率主要包括大氣通過(guò)密封圈和焊縫向真空側的漏氣量,沒(méi)有把氣體通過(guò)閥體材料滲入閥體內部的氣體計算在內。

2.1、密封圈的漏率計算

　　漏率計算以Roth 關(guān)于單橡膠密封圈的密封過(guò)程基本方程為準。

式中　C ———氣體從環(huán)形密封界面流過(guò)的總流導
F ———密封過(guò)程橡膠圈所受到的壓緊力
q ———漏率
T ———以絕對溫標表示的氣體溫度
M ———氣體分子的分子量
R0 ———環(huán)形密封界面的外徑
R1 ———環(huán)形密封界面的內徑
A ———密封表面等邊角錐的峰谷高度值
L ———環(huán)形界面的總長(cháng)度
w ———橡膠圈表面接觸寬度
R ———密封系數,與密封材料有關(guān)的常數
Cr ———橡膠圈的壓縮比
E ———橡膠材料的楊氏模量
ΔP ———密封界面兩側的壓力差

　　不失一般性,計算結果滿(mǎn)足下列前提:大氣為標態(tài)環(huán)境(壓力1. 013 ×105 Pa 、溫度293 K、相對濕度65 %) ;密封材料為丁腈的“O”形圈;密封圈內徑在10～300 mm , 壓縮比取0. 25 , 內徑在300 ～1200 mm ,壓縮比取0. 3 ;密封面粗糙度為Ra1. 6 ;計算值為密封圈對空氣的漏率。