解析ASCO電磁閥裝及維護保養
ASCO電磁閥對于構成管路一部分的閥門,其流導大小是一個重要的性能參數。對于主要用來起開關氣路作用的閥門,閥板關閉的密封性能也是重要的性能參數之一。密封性能是用其漏氣率來衡量的。對于主要用來調節氣流大小的閥門,能夠調節氣流量的精度及范圍,則是一項重要的性能參數。對于全金屬高真空閥門,每次關閉是否性能穩定?使用壽命是否長?是其主要的性能指標。
(1)對真空閥門的一般要求
①閥門的密封性能要好,閥板密封處的漏氣率要小;
②閥板開啟后應盡可能有較大的流導;
③閥門內所用材料應有較的飽和蒸氣壓,高抗腐蝕性能和高化學穩定性、耐磨損、壽命長,高真空閥門應能耐烘烤(400~450℃);
④閥門結構要簡單,開關輕便省力,有標志,傳動機構在高壓側;
⑤真空閥門的型式、基本參數、連接尺寸和技術條件應按國家標準執行。
(2)閥板的密封結構和密封力計算
①膠墊密封結構及密封力的計算
橡膠墊圈密封是利用閥板與閥座間壓緊橡膠墊圈,依靠橡膠彈性變形填塞表面不平來實現的密封。目前真空閥門的膠墊密封歸納起來有6種,如圖18所示。前4種用于較大口徑的閥門,后2種用于較小口徑的閥門。a種是早期采用的結構,為了便于加工閥座上的密封槽,必須把閥座與閥殼設計成可拆卸的,這就在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。
選擇真空閥門的密封結構時應注意以下幾點:a.盡可能減少閥板下高真空側的放氣因素,例如選用放氣率小的密封墊材料等.b.關閥后密封圈截面上有的壓縮變形.c.結構力求簡單;d.制造方便;e.密封元件便于拆卸和修理。
ASCO電磁閥關閉的密封xn好壞決定于密封墊填塞閥座表面不平的程度。影響這種填塞程度的因素有二方面:a.密封墊材料的硬度和壓緊程度;b.閥座表面的粗糙度。通常閥座表面的粗度都高于3.2/Δ,密封墊的硬度都在邵氏硬度55~75之間。密封墊的壓緊程度,根據試驗結果,當橡膠的硬度在邵氏硬度50以上,而表面沒有任何擦傷時,橡膠墊的高度壓縮比在15%以上就能達到漏氣率小于1.33×10-7Pa·L/s·cFn。的密封性能。如果考慮到制造精度上允許的偏差·把壓縮比適當提高一些是必要的。因此建議真空閥門密封墊的相對壓縮比通常取為15%~25%。
膠墊密封悶板的密封力計算,多數可按0形環在矩形槽中受壓縮的密封力進行近似地計算
Fs=σBL =σxEBxπdDN (1)
式中σ-密封比壓力,N/cm2;B-密封寬度,即密封圈與閥座的接觸寬度,cm;L-密封圈平均周長,cm;σx-相對比壓力;E-密封圈材料的相氏模量,N/cm2;Bx-密封圈的相對寬度,d-密封圈的線徑,cm;D-密封槽的中徑,cm。
有些閥門只需要單向使用,例如擴散泵入口閥門,閥板只需要封住擴散泵中的真空狀態。這種閥的設計,結構上允許閥板在壓力差作用下繼續被壓緊。因此,閥板關閉時只需要初始壓緊力就可以。我國1968年真空閥門聯合設計中提出,在上述情況下,密封的初始比壓力可以取為20N/cm。。實踐證明,這種做法是可行的。故這種閥門的初始密封力為
Fs=20BLN (2)
式中B-與密封比壓力為20N/cm2相對應的膠墊密封寬度,cm;L-膠墊的長度,cm。
有些閥門需要雙向使用,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計算:
ASCO電磁閥②金屬墊密封結構及密封力計算
給出金屬墊密封的幾種結構。其中有針閥的結構,還有都是用于高真空系統中的金屬墊密封閥門。
一般來說,閥板用軟金屬紫銅、無氧銅、鋁、鎳和鉛等制成,銅、鋁、鎳要預先經過退火處理。閥座用硬金屬不銹鋼等制成刀口形。一種是用熔點的軟金屬及其合金作為密封材料,而閥座也是用硬金屬不銹鋼等制成。它們都是依靠軟金屬受壓產生塑性變形與閥座密合達到密封的。為密封,每次閥板關閉時刀口的壓痕必須重合。為此除了閥板的傳動上應有的導向機構外,刀口尖還應倒圓。倒圓半徑一般有兩種:R0.1mm和R0.2mm,多數取為R0.1。圖(g)沒有刀口壓痕問題,密封墊的壽命較長。
刀口形狀對閥門性能也有一定影響。表2給出了一些實驗數據,從表中實驗數據可知,直角形刀口比夾角形刀口所需螺旋壓緊轉矩大些。
為了提高閥板(或金屬墊)的壽命,閥板的壓下量還可以設計成可微調的。一旦原有壓痕失去了應有的密封性能時,可通過微調,使壓痕再稍深一些。這樣能密封性一能,也延長了閥板的使用壽命。
目前有關金屬墊密封閥門的密封力計算通常是基于實驗數據。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,然后按照具體的密封尺寸進行計算。
根據表中的數據,金屬墊密封力可按下式計算:
Fs=Ls.fls=As.fsaN (4)
式中Ls-密封口中心長度,mm;fls-單位長度的密封力,N/mm;As-密封面積,mm2;fsa-單位面積的密封力,N/mm2。
(3)閥板壓緊裝置
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。
①閥板壓緊裝置應達到的要求
a.在壓緊密封墊時,閥板不產生橫向運動。因為橫向運動會搓傷密封墊;
b.壓緊位置要有重合性,即每次關閉都壓在同一位置上。只有這樣才能閥門關閉性能穩定。金屬墊閥門對此要求嚴格,膠墊的差些;
c.要均衡壓緊密封墊。因為不均衡壓緊密封墊就可能造成封閉不嚴密;
d.壓緊后必須能自鎖,否則要有動力來維持壓緊狀態;
e.壓緊程度必須可調,因為密封墊都有一定制造公差,必須通過調整才能壓緊。
②常用的幾種壓緊方式
a.螺旋壓緊在真空閥門中應用廣,它的結構簡單,制造容易,壓緊時增力倍數較大,適于手動、電動兩種閥門;其缺點是開關閥門時間較長、傳動效率較。
現以高真空閥門的具體結構來說明螺旋壓緊。1帶刀口的閥座,2是可更換的閥板,它由帶導向槽的螺桿3帶動。螺母4擰在螺桿3上,其軸向由止推軸承限定,只能轉動。當螺母轉動時,螺桿3因導向鍵5的限制,只能作上下移動,從而帶動閥板上下移動,或打開閥門或關閉閥門。
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