不銹鋼波紋管真空截止閥的結(jié)構(gòu)與工作原理
一、外壓式不銹鋼波紋管真空截止閥
外壓式是指波紋管內(nèi)腔壓力低于外腔壓力的閥門(mén)結(jié)構(gòu)類(lèi)型。這類(lèi)閥門(mén)根據(jù)波紋管組件的裝配情況可分為兩種。
1、波紋管組件不可拆卸的真空截止閥。波紋管上端與閥針相接,下端與閥體相接。由于真空度低,工作溫度也不高,通常可采用滾焊方式連接。閥門(mén)的啟閉是借助閥蓋與閥針的螺紋螺距差來(lái)完成的。
為了防止波紋管扭曲,在閥針與閥蓋之間裝有防扭螺釘,這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于省去了閥體與閥蓋之間的一道密封,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本低廉,但是波紋管組件的不可拆卸也給閥門(mén)的現(xiàn)場(chǎng)維修造成一定的困難,當(dāng)波紋管損壞時(shí),常常造成整個(gè)閥門(mén)報(bào)廢。
2、波紋管組件可拆卸真空截止閥。它與之前一種結(jié)構(gòu)相比,主要區(qū)別在閥體與閥蓋之間增加了一個(gè)閥蓋接頭,因而波紋管下端可以直接滾焊在接頭上,不再與閥體相焊接。當(dāng)波紋管或密封面損壞時(shí),就可進(jìn)行單件維修而不需要報(bào)廢整個(gè)閥門(mén)。但是,增加閥蓋接頭也帶來(lái)另一方面的問(wèn)題,即產(chǎn)生了閥蓋接頭與閥體之間的密封問(wèn)題。
上述兩種真空截止閥由于受到波紋管組件結(jié)構(gòu)性能的限制,都不能使用于高真空系列。實(shí)際上,如果波紋管組件設(shè)計(jì)得當(dāng),閥門(mén)的使用范圍就可擴(kuò)大。國(guó)內(nèi)外許多閥門(mén)廠家都在向這一方向努力,取得很好的研究成果并能滿(mǎn)足高真空的要求。
該組件中的波紋管上、下端都與上、下接頭相連,并用氬弧焊焊接。這既可提高閥門(mén)的使用溫度,也可提高閥的氣密性。該組件的特色在于它的下接頭,它是一只圓環(huán),能與外側(cè)的壓環(huán)相焊,組成多種用途的體蓋密封結(jié)構(gòu)。
二、內(nèi)壓式不銹鋼波紋管真空截止閥
1、內(nèi)壓式超高真空截止閥
以1Cr18Ni9Ti為主要材質(zhì),以金(Au)作為法蘭連接處的密封襯墊,主要用于1×10-10Torr(1Torr=133.322Pa)的超高真空系統(tǒng)中,并具有良好的耐腐蝕性能。閥門(mén)的總漏氣速率小于10-10Torr·L/s,關(guān)閉后,密封面任何一邊暴露于大氣時(shí),靜止漏率均可小于1×10-10Torr·L/s,在450℃的高溫烘烤溫度下,漏率仍不超過(guò)這個(gè)指標(biāo)。
該閥的閥桿波紋管組件如圖1所示,波紋管4兩端分別與內(nèi)、外襯環(huán)6和3采用氬弧焊焊接,上端的外襯環(huán)3與閥蓋1焊接,下端的內(nèi)襯環(huán)6與閥桿2焊接,波紋管的外表面暴露于真空系統(tǒng),內(nèi)表面與大氣相通,因而,波紋管組件承受內(nèi)壓作用。組件制成后,應(yīng)按對(duì)閥體的同樣要求,通過(guò)氦氣探漏。
圖1 內(nèi)壓式超高真空截止閥波紋管組件
1—閥蓋;2—閥桿;3—外襯環(huán);4—波紋管; 5—銷(xiāo)釘;6—內(nèi)襯環(huán)
該閥的閥瓣也以金制成,閥瓣與閥座采用刀口密封,并取不同的硬度值,因而,閥門(mén)不僅具有良好的氣密性,還可有效地防止冷焊現(xiàn)象的發(fā)生。
2、波紋管-填料雙密封式不銹鋼真空截止閥
波紋管是一種薄壁元件,單層壁厚通常不超過(guò)0.25mm,最薄的只有0.10mm,是整個(gè)閥門(mén)中最為薄弱的環(huán)節(jié)。波紋管密封雖然具有很好的密封性能,但是波紋管在成形過(guò)程中的壁厚不均勻性、蝕點(diǎn)以及在閥門(mén)制造過(guò)程中的微小焊接缺陷等一系列因素都有可能在運(yùn)行過(guò)程中使之產(chǎn)生破裂事故。
因此,在危險(xiǎn)性很大的應(yīng)用場(chǎng)合,往往采用波紋管-填料雙密封結(jié)構(gòu),即用波紋管作為第一道密封,填料作為第二道密封,以進(jìn)一步提高閥門(mén)密封的可靠程度。目前,這種結(jié)構(gòu)在核工業(yè)、化學(xué)工業(yè)等部門(mén)中已經(jīng)被廣泛采用。這種閥在結(jié)構(gòu)上的另一個(gè)特點(diǎn)是將閥桿傳動(dòng)螺紋置于填料密封的保護(hù)下,從而有效地改善了傳動(dòng)螺紋的工作條件,并給更換填料提供了方便。