高真空閥門漏率和升壓率的區(qū)別

　　眾所周知,任何一種真空設備包括極高真空設備,都存在著氣體通過器壁、微孔從高壓力區(qū)向低壓力區(qū)滲透即漏氣的現(xiàn)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重要參數(shù)。漏率是在規(guī)定條件下處于高壓力(或高濃度)下的氣體在單位時間內通過漏孔流向低壓力端(或低濃度端) 的氣體量,分為動態(tài)漏率和靜態(tài)漏率。升壓率是通過被抽容器與真空泵隔離后測定隨時間的增加而升高的壓力值來確定的,是一個靜態(tài)的概念。

　　升壓率除了氣體通過焊縫、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(如油、脂) 的蒸汽壓。因此兩個概念是不同的,漏率包含于升壓率,其值只是升壓率的一部分。實際測量過程中,往往用升壓率來檢測,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,但超過適用范圍,會發(fā)生數(shù)值嚴重背離的現(xiàn)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擋板閥為例,通過計算結果來說明漏率和升壓率的差異,指出主要影響因素,并推而廣之。

1、閥門參數(shù)

　　表1 給出了GDQ-J 系列閥門各參數(shù)的統(tǒng)計結果。為便于觀察各參數(shù)的變化趨勢,同時給出了變化趨勢圖(見圖1) 。從曲線可看出,閥門密封圈總長和焊縫總長的增幅遠小于閥門內表面積和容積的增長。

表1 　閥門參數(shù)表

圖1 　閥門參數(shù)變化曲線

2、漏率計算

　　本文論及的漏率主要包括大氣通過密封圈和焊縫向真空側的漏氣量,沒有把氣體通過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 關于單橡膠密封圈的密封過程基本方程為準。

式中　C ———氣體從環(huán)形密封界面流過的總流導
F ———密封過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)形界面的總長度
w ———橡膠圈表面接觸寬度
R ———密封系數(shù),與密封材料有關的常數(shù)
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。