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分别先容MAC电磁阀设计时的注意事项及结构计算方法

发布时间:2020-12-30 阅读:144

    分别先容MAC电磁阀设计时的注意事项及结构计算方法
    MAC电磁阀对于构成管路一部分的阀门,其流导大小是一个重要的性能参数。对于主要用来起开关气路作用的阀门,阀板关闭的密封性能也是重要的性能参数之一。密封性能是用其漏气率来衡量的。对于主要用来调节气流大小的阀门,能够调节气流量的精度及范围,则是一项重要的性能参数。对于全金属超高真空阀门,每次关闭是否性能稳定?使用寿命是否长?是其主要的性能指标。
    (1)对真空阀门的一般要求
    ①阀门的密封性能要好,阀板密封处的漏气率要小;
    ②阀板开启后应尽可能有较大的流导;
    ③阀门内所用材料应有较低的饱和蒸气压,高抗腐蚀性能和高化学稳定性、耐磨损、寿命长,超高真空阀门应能耐烘烤(400~450℃);
    ④阀门结构要简单,开关轻便省力,有标志,传动机构在高压侧;
    ⑤真空阀门的型式、基本参数、连接尺寸和技术条件应按国家专业标准实行。
    (2)阀板的密封结构和密封力计算
    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的密封。目前真空阀门的胶垫密封归纳起来有6种,如图18所示。前4种用于较大口径的阀门,后2种用于较小口径的阀门。a种是早期采用的结构,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。
    选择真空阀门的密封结构时应注意以下几点:a.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.b.关阀后密封圈截面上有的压缩变形.c.结构力求简单;d.制造方便;e.密封元件便于拆卸和修理。
    阀门关闭的密封性能好坏决定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二方面:a.密封垫材料的硬度和压紧程度;b.阀座表面的粗糙度。通常阀座表面的粗度都高于3.2/Δ,密封垫的硬度都在邵氏硬度55~75之间。密封垫的压紧程度,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1.33×10-7Pa·L/s·cFn。的密封性能。如果考虑到制造精度上允许的偏差·把压缩比适当提高一些是必要的。因此建议真空阀门密封垫的相对压缩比通常取为15%~25%。
    胶垫密封闷板的密封力计算,多数可按0形环在矩形槽中受压缩的密封力进行近似地计算
    MAC电磁阀式中σ-密封比压力,N/cm2;B-密封宽度,即密封圈与阀座的接触宽度,cm;L-密封圈平均周长,cm;σx-相对比压力;E-密封圈材料的相氏模量,N/cm2;Bx-密封圈的相对宽度,d-密封圈的线径,cm;D-密封槽的中径,cm。
    有些MAC电磁阀只需要单向使用,例如扩散泵入口阀门,阀板只需要封住扩散泵中的真空状态。这种阀的设计,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。我国1968年真空阀门联合设计中提出,在上述情况下,密封的初始比压力可以取为20N/cm。。实践证明,这种做法是可行的。故这种阀门的初始密封力为
    Fs=20BLN (2)
    式中B-与密封比压力为20N/cm2相对应的胶垫密封宽度,cm;L-胶垫的长度,cm。
    有些阀门需要双向使用,既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:
    Fs=σBL+7.85×10-5D2PdN (3)
    式中Pd是大气压强,Pa;其余符号同前。
    ②金属垫密封结构及密封力计算
    给出金属垫密封的几种结构。其中有针阀的结构,还有都是用于超高真空系统中的金属垫密封阀门。
    MAC电磁阀一般来说,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。一种是用低熔点的软金属及其合金作为密封材料,而阀座也是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上应有的导向机构外,刀口尖还应倒圆。倒圆半径一般有两种:R0.1mm和R0.2mm,多数取为R0.1。图(g)没有刀口压痕问题,密封垫的寿命较长。
    刀MAC电磁阀性能也有一定影响。表2给出了一些实验数据,从表中实验数据可知,直角形刀口比夹角形刀口所需螺旋压紧转矩大些。
    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。
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