高真空阀门漏率和升压率的区别

　　众所周知,任何一种真空设备包括极高真空设备,都存在着气体通过器壁、微孔从高压力区向低压力区渗透即漏气的现象,绝对不漏的真空设备是不存在的。所谓的“漏”,必须和设备的最大允许漏量相联系。只要将漏气控制在设备允许的范围内,则认为是合理的、经济的。不同的真空设备对漏气量的要求是不同的,因此最大允许漏量也不一样。漏率和升压率是用于检测真空设备密封性的两个重要参数。漏率是在规定条件下处于高压力(或高浓度)下的气体在单位时间内通过漏孔流向低压力端(或低浓度端) 的气体量,分为动态漏率和静态漏率。升压率是通过被抽容器与真空泵隔离后测定随时间的增加而升高的压力值来确定的,是一个静态的概念。

　　升压率除了气体通过焊缝、密封件、材料本体向设备内部渗透的漏率外,还包括设备内部各器件本身的吸附气体的解吸和其它物质(如油、脂) 的蒸汽压。因此两个概念是不同的,漏率包含于升压率,其值只是升压率的一部分。实际测量过程中,往往用升压率来检测,并把升压率与被测容积相乘作为漏率。

　　在一定范围这种转化是允许的、可行的,但超过适用范围,会发生数值严重背离的现象,即升压率达到指标,但转化后的漏率却大得不可思议。

　　下面以我公司高真空气动挡板阀为例,通过计算结果来说明漏率和升压率的差异,指出主要影响因素,并推而广之。

1、阀门参数

　　表1 给出了GDQ-J 系列阀门各参数的统计结果。为便于观察各参数的变化趋势,同时给出了变化趋势图(见图1) 。从曲线可看出,阀门密封圈总长和焊缝总长的增幅远小于阀门内表面积和容积的增长。

表1 　阀门参数表

图1 　阀门参数变化曲线

2、漏率计算

　　本文论及的漏率主要包括大气通过密封圈和焊缝向真空侧的漏气量,没有把气体通过阀体材料渗入阀体内部的气体计算在内。

2.1、密封圈的漏率计算

　　漏率计算以Roth 关于单橡胶密封圈的密封过程基本方程为准。

式中　C ———气体从环形密封界面流过的总流导
F ———密封过程橡胶圈所受到的压紧力
q ———漏率
T ———以绝对温标表示的气体温度
M ———气体分子的分子量
R0 ———环形密封界面的外径
R1 ———环形密封界面的内径
A ———密封表面等边角锥的峰谷高度值
L ———环形界面的总长度
w ———橡胶圈表面接触宽度
R ———密封系数,与密封材料有关的常数
Cr ———橡胶圈的压缩比
E ———橡胶材料的杨氏模量
ΔP ———密封界面两侧的压力差

　　不失一般性,计算结果满足下列前提:大气为标态环境(压力1. 013 ×105 Pa 、温度293 K、相对湿度65 %) ;密封材料为丁腈的“O”形圈;密封圈内径在10～300 mm , 压缩比取0. 25 , 内径在300 ～1200 mm ,压缩比取0. 3 ;密封面粗糙度为Ra1. 6 ;计算值为密封圈对空气的漏率。