真空熱處理 活套氣動(dòng)真空球閥

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（一）閥體

材料選擇

閥體是氣動(dòng)真空球閥的基礎部件，需承受真空環(huán)境下的壓力差以及介質(zhì)的沖刷。因此，通常選用具有高強度、良好密封性和低出氣率的材料，如不銹鋼（304、316L 等）。不銹鋼材料不僅能在真空環(huán)境中長(cháng)期穩定工作，防止閥體因腐蝕或變形而影響性能，還具備良好的加工性能，便于制造出高精度的閥體結構。

結構設計

閥體結構設計緊密?chē)@真空應用需求。其內部流道光滑且簡(jiǎn)潔，盡可能減少流道中的阻礙和死角，以降低流體在閥體內的流動(dòng)阻力，確保在真空狀態(tài)下介質(zhì)能夠順暢通過(guò)。同時(shí)，閥體的密封性能至關(guān)重要，通過(guò)特殊的密封結構設計，如采用焊接密封或高精度的密封面加工，保證閥體在真空環(huán)境下無(wú)泄漏，維持系統的高真空度。

（二）球體

球體材料

球體作為控制介質(zhì)流通的核心部件，對材料的要求極為苛刻。除了具備與閥體相似的高強度和低出氣率特性外，還需具備良好的耐磨性和密封性。常見(jiàn)的球體材料有不銹鋼表面鍍硬鉻或采用陶瓷材料。不銹鋼鍍硬鉻球體在保證強度的同時(shí)，鍍鉻層提高了球體表面的硬度和耐磨性，使其能更好地應對介質(zhì)的沖刷；陶瓷球體則具有更高的硬度、化學(xué)穩定性和極低的出氣率，特別適用于對真空度和介質(zhì)純度要求場(chǎng)合，如半導體制造中的高純度氣體輸送。

球體結構

球體通常設計為實(shí)心結構，以確保在真空環(huán)境下承受壓力時(shí)不會(huì )發(fā)生變形。球體表面經(jīng)過(guò)高精度加工，達到光潔度，與閥座配合時(shí)能形成良好的密封副。球體上開(kāi)有與管道內徑相同的通孔，當球體旋轉至通孔與管道軸線(xiàn)重合時(shí)，閥門(mén)開(kāi)啟，介質(zhì)可在真空系統中自由流動(dòng)；當球體旋轉 90°，通孔與管道軸線(xiàn)垂直時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉，阻斷介質(zhì)流通。

（三）閥座

密封材料

閥座的密封性能直接決定了氣動(dòng)真空球閥的整體性能。在真空環(huán)境下，密封材料需具備極低的出氣率、良好的彈性和耐磨損性能。常用的密封材料有氟橡膠、聚四氟乙烯（PTFE）及其改性材料等。氟橡膠密封材料具有良好的彈性和耐老化性能，能在一定溫度范圍內保持穩定的密封效果；PTFE 及其改性材料則具有極低的摩擦系數和出色的化學(xué)穩定性，可有效防止介質(zhì)泄漏，且能適應不同的介質(zhì)特性。

閥座結構

閥座結構設計為浮動(dòng)式或固定式。浮動(dòng)式閥座在真空系統壓力差的作用下，能自動(dòng)向球體方向移動(dòng)，實(shí)現更好的密封效果。當閥門(mén)關(guān)閉時(shí)，真空系統內的壓力差將閥座緊緊壓向球體，使閥座與球體緊密貼合，形成可靠的密封面，阻止介質(zhì)泄漏。固定式閥座則通過(guò)機械固定的方式安裝在閥體上，結構相對簡(jiǎn)單，適用于一些對密封性能要求相對較低、工作壓力穩定的真空場(chǎng)合。

（四）氣動(dòng)執行機構

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氣動(dòng)執行機構是氣動(dòng)真空球閥實(shí)現自動(dòng)化控制的關(guān)鍵部分。它以壓縮空氣為動(dòng)力源，通過(guò)控制壓縮空氣的進(jìn)出，推動(dòng)活塞或膜片運動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)閥桿旋轉，實(shí)現球體的開(kāi)閉動(dòng)作。例如，當向氣動(dòng)執行機構的進(jìn)氣口通入壓縮空氣時(shí)，活塞或膜片在氣壓作用下產(chǎn)生位移，通過(guò)連桿機構將力傳遞給閥桿，閥桿帶動(dòng)球體旋轉，使閥門(mén)開(kāi)啟；當切斷進(jìn)氣并排出執行機構內的壓縮空氣時(shí)，活塞或膜片在復位彈簧的作用下回到初始位置，帶動(dòng)球體反向旋轉，使閥門(mén)關(guān)閉。

控制方式

氣動(dòng)執行機構的控制方式多樣，可根據實(shí)際應用需求進(jìn)行選擇。常見(jiàn)的控制方式有二位五通電磁閥控制、氣動(dòng)控制回路控制等。二位五通電磁閥控制通過(guò)控制電磁閥的通斷電，實(shí)現壓縮空氣的換向，從而控制氣動(dòng)執行機構的動(dòng)作，操作簡(jiǎn)單、響應迅速，適用于對閥門(mén)開(kāi)閉速度要求較高的場(chǎng)合。氣動(dòng)控制回路控制則通過(guò)各種氣動(dòng)元件組成復雜的控制回路，可實(shí)現對閥門(mén)的精確控制，如調節閥門(mén)的開(kāi)啟度、實(shí)現遠程控制等，適用于對閥門(mén)控制精度要求較高的工業(yè)生產(chǎn)和科研實(shí)驗場(chǎng)景。

（五）閥桿

閥桿材料

閥桿負責傳遞氣動(dòng)執行機構的驅動(dòng)力，驅動(dòng)球體旋轉，因此需要具備良好的強度、韌性和抗扭性能。在真空環(huán)境下，閥桿材料通常選用與閥體相同或相似的不銹鋼材料，經(jīng)過(guò)特殊的熱處理工藝，提高其綜合性能，確保在長(cháng)期的真空環(huán)境和頻繁的開(kāi)關(guān)操作下，閥桿不會(huì )發(fā)生變形或斷裂，保證閥門(mén)的正常運行。

密封結構

閥桿與閥體之間的密封是防止真空系統泄漏的重要環(huán)節。常見(jiàn)的閥桿密封結構有填料密封和波紋管密封。填料密封一般采用聚四氟乙烯、柔性石墨等低出氣率的材料制成的填料，通過(guò)壓緊填料對閥桿形成徑向壓力，實(shí)現密封。波紋管密封則利用波紋管的彈性變形來(lái)補償閥桿的運動(dòng)，同時(shí)阻止介質(zhì)泄漏。波紋管密封具有密封性能可靠、無(wú)泄漏、出氣率極低等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于對真空度要求場(chǎng)合，如半導體制造、真空鍍膜等行業(yè)。

三、氣動(dòng)真空球閥的工作原理

（一）開(kāi)啟過(guò)程

當需要開(kāi)啟氣動(dòng)真空球閥時(shí)，控制系統發(fā)出信號，使二位五通電磁閥通電換向（以二位五通電磁閥控制為例）。壓縮空氣通過(guò)電磁閥進(jìn)入氣動(dòng)執行機構的進(jìn)氣腔，推動(dòng)活塞或膜片克服復位彈簧的阻力向外運動(dòng)?；钊蚰て倪\動(dòng)通過(guò)連桿機構傳遞給閥桿，使閥桿開(kāi)始旋轉。由于閥桿與球體通過(guò)鍵或其他連接方式緊密相連，球體隨之同步旋轉。隨著(zhù)球體的旋轉，球體上的通孔逐漸與管道軸線(xiàn)重合。當球體旋轉至通孔與管道軸線(xiàn)一致時(shí)，閥門(mén)達到全開(kāi)狀態(tài)，此時(shí)真空系統內的介質(zhì)可在管道內自由流動(dòng)，阻力最小。在開(kāi)啟過(guò)程中，閥座與球體之間的密封副逐漸分離，密封力減小，直至脫離接觸，介質(zhì)開(kāi)始流通。

（二）關(guān)閉過(guò)程

關(guān)閉氣動(dòng)真空球閥時(shí)，控制系統再次發(fā)出信號，使二位五通電磁閥斷電復位。此時(shí)，氣動(dòng)執行機構進(jìn)氣腔內的壓縮空氣通過(guò)電磁閥的排氣口排出，活塞或膜片在復位彈簧的作用下向內運動(dòng)，帶動(dòng)閥桿反向旋轉。隨著(zhù)球體的轉動(dòng)，球體上的通孔逐漸偏離管道軸線(xiàn)，真空系統內介質(zhì)的流通通道逐漸減小。當球體旋轉 90°，通孔與管道軸線(xiàn)垂直時(shí)，閥門(mén)關(guān)閉，介質(zhì)被阻斷。在關(guān)閉過(guò)程中，閥座與球體之間的密封副逐漸接觸并壓緊，密封力逐漸增大。對于浮動(dòng)式閥座結構，真空系統內的壓力差會(huì )進(jìn)一步將閥座推向球體，增強密封效果，確保閥門(mén)在關(guān)閉狀態(tài)下無(wú)泄漏，維持真空系統的高真空度。

（三）江蘇有起閥門(mén) 江蘇半導體真空系統氣體 活套氣動(dòng)真空球閥 江蘇化工真空蒸餾系統專(zhuān)用氣動(dòng)球閥  江蘇化工真空干燥系統專(zhuān)用氣動(dòng)球閥 江蘇真空燃料輸送系統氣動(dòng)球閥 江蘇制藥系統真空濃縮系統專(zhuān)用氣動(dòng)球閥 江蘇制藥真空冷凍干燥系統專(zhuān)用氣動(dòng)球閥 密封原理

初始密封

在閥門(mén)安裝調試完成后，未通入介質(zhì)且處于真空環(huán)境時(shí)，閥座與球體之間通過(guò)預緊力實(shí)現初始密封。預緊力一般通過(guò)閥座的安裝結構或調整墊片等方式施加，使閥座與球體緊密貼合，形成初始的密封面，阻止空氣等外界介質(zhì)進(jìn)入真空系統。密封材料的彈性和自適應性使得初始密封更加可靠，能有效填充密封面之間的微小間隙，確保在真空環(huán)境下閥門(mén)的密封性。

工作密封

當真空系統運行時(shí)，在閥門(mén)開(kāi)啟狀態(tài)下，雖然閥座與球體分離，但由于真空系統內的壓力低于外界大氣壓，外界空氣不會(huì )進(jìn)入系統。在閥門(mén)關(guān)閉狀態(tài)下，真空系統內的壓力差全部作用在密封面上，形成強大的密封力。對于采用氟橡膠、PTFE 等密封材料的閥座，其良好的彈性和低滲透性使得密封面在接觸介質(zhì)時(shí)，不會(huì )發(fā)生泄漏，始終保持良好的密封性能。同時(shí)，球體和閥座表面的高精度加工以及緊密貼合，進(jìn)一步提高了密封效果，確保真空系統的穩定運行。

四、氣動(dòng)真空球閥的應用范圍

（一）真空鍍膜行業(yè)

鍍膜材料輸送控制

在真空鍍膜過(guò)程中，需要將各種鍍膜材料（如金屬、合金、氧化物等）以氣態(tài)或離子態(tài)的形式輸送到鍍膜腔室內，沉積在基片表面形成薄膜。氣動(dòng)真空球閥安裝在鍍膜材料輸送管道上，用于精確控制鍍膜材料的流量和輸送時(shí)間。例如，在磁控濺射鍍膜工藝中，需要將金屬靶材在高真空環(huán)境下離子化，并通過(guò)電場(chǎng)加速使其沉積在基片上。氣動(dòng)真空球閥可根據鍍膜工藝的要求，快速開(kāi)啟和關(guān)閉，控制金屬離子的輸送量，從而精確控制鍍膜的厚度和質(zhì)量。

真空系統壓力調節

真空鍍膜設備對真空度要求，通常需要達到 10?3 Pa 甚至更低的真空度。氣動(dòng)真空球閥在真空系統中用于調節壓力，通過(guò)控制閥門(mén)的開(kāi)啟度，可以精確控制真空系統內的氣體流量，實(shí)現對真空度的微調。例如，在蒸發(fā)鍍膜過(guò)程中，需要根據蒸發(fā)源的溫度和鍍膜速率，實(shí)時(shí)調節真空系統的壓力，以保證鍍膜質(zhì)量的穩定性。氣動(dòng)真空球閥能夠快速響應控制系統的指令，精確調節閥門(mén)開(kāi)度，確保真空系統壓力始終保持在工藝要求的范圍內。

（二）半導體制造行業(yè)

高純度氣體輸送

半導體制造過(guò)程中，需要使用大量的高純度氣體，如硅烷、氨氣、氫氣等，這些氣體的純度直接影響到半導體器件的性能和質(zhì)量。氣動(dòng)真空球閥用于高純度氣體的輸送管道，其特殊的結構設計和材料選擇，能夠確保在真空環(huán)境下氣體的純凈度不受污染。例如，在集成電路制造過(guò)程中，硅烷氣體用于生長(cháng)硅薄膜，氣動(dòng)真空球閥安裝在硅烷氣體輸送管道上，可精確控制氣體的流量和通斷，防止氣體泄漏和外界雜質(zhì)的混入，保證硅薄膜的生長(cháng)質(zhì)量。

真空工藝過(guò)程控制

半導體制造涉及多種真空工藝，如刻蝕、光刻、離子注入等。在這些工藝過(guò)程中，氣動(dòng)真空球閥用于控制真空系統的運行，確保工藝環(huán)境的穩定性。例如，在刻蝕工藝中，需要在高真空環(huán)境下將刻蝕氣體輸送到反應腔室，對硅片表面進(jìn)行刻蝕。氣動(dòng)真空球閥安裝在刻蝕氣體輸送管道和真空系統的各個(gè)關(guān)鍵部位，能夠快速準確地控制氣體的流量和壓力，以及反應腔室的真空度，保證刻蝕工藝的精度和一致性，提高半導體器件的生產(chǎn)良率。

（三）科研領(lǐng)域

真空實(shí)驗設備

在科研實(shí)驗中，許多實(shí)驗需要在真空環(huán)境下進(jìn)行，如材料科學(xué)研究中的真空熱壓實(shí)驗、物理實(shí)驗中的粒子加速器實(shí)驗等。氣動(dòng)真空球閥廣泛應用于各類(lèi)真空實(shí)驗設備中，用于控制實(shí)驗系統的真空度和介質(zhì)流通。例如，在真空熱壓實(shí)驗中，需要將樣品在高溫、高真空環(huán)境下進(jìn)行加壓處理，以研究材料的性能變化。氣動(dòng)真空球閥安裝在真空系統的進(jìn)氣、排氣和樣品腔室的管道上，能夠精確控制真空度的變化和氣體的進(jìn)出，為實(shí)驗提供穩定的真空環(huán)境，確保實(shí)驗結果的準確性和可靠性。

真空模擬裝置

為了模擬太空、深海等環(huán)境，科研人員需要建造真空模擬裝置。氣動(dòng)真空球閥在真空模擬裝置中起著(zhù)關(guān)鍵作用，用于控制模擬裝置內的真空度和氣體成分。例如，在模擬太空環(huán)境的真空艙中，需要通過(guò)氣動(dòng)真空球閥精確控制氮氣、氧氣等氣體的注入量和排出量，模擬不同的氣壓和氣體環(huán)境，為航天器的研發(fā)和測試提供實(shí)驗條件。同時(shí)，氣動(dòng)真空球閥的快速響應和高精度控制性能，能夠滿(mǎn)足實(shí)驗過(guò)程中對環(huán)境參數快速調整的需求。

（四）電子束加工行業(yè)

電子束設備真空系統

電子束加工是一種高精度的加工技術(shù)，廣泛應用于航空航天、電子制造等領(lǐng)域。電子束設備需要在高真空環(huán)境下工作，以保證電子束的穩定性和加工精度。氣動(dòng)真空球閥安裝在電子束設備的真空系統中，用于控制真空系統的抽氣和充氣過(guò)程。例如，在電子束焊接過(guò)程中，需要先將焊接腔室抽至高真空狀態(tài)，然后再充入適量的保護氣體。氣動(dòng)真空球閥能夠快速準確地控制抽氣和充氣的速度和流量，確保焊接腔室在短時(shí)間內達到所需的真空度和氣體環(huán)境，提高電子束焊接的效率和質(zhì)量。

電子束蒸發(fā)過(guò)程控制

在電子束蒸發(fā)鍍膜工藝中，需要將蒸發(fā)材料在電子束的轟擊下蒸發(fā)，并沉積在基片表面形成薄膜。氣動(dòng)真空球閥用于控制蒸發(fā)材料的輸送和蒸發(fā)腔室的真空度。例如，在制備光學(xué)薄膜時(shí)，需要精確控制蒸發(fā)材料的蒸發(fā)速率和真空度，以保證薄膜的光學(xué)性能。氣動(dòng)真空球閥通過(guò)精確控制蒸發(fā)材料的輸送管道和真空系統的閥門(mén)開(kāi)度，實(shí)現對蒸發(fā)過(guò)程的精確控制，確保光學(xué)薄膜的質(zhì)量和性能符合要求。

（五）其他領(lǐng)域

真空冷凍干燥行業(yè)

在真空冷凍干燥過(guò)程中，需要將物料在低溫、高真空環(huán)境下進(jìn)行干燥處理，以保留物料的營(yíng)養成分和活性。氣動(dòng)真空球閥用于控制真空冷凍干燥設備的真空系統，調節真空度和水蒸氣的排出量。例如，在藥品冷凍干燥過(guò)程中，需要根據藥品的特性和干燥工藝的要求，精確控制真空度和干燥時(shí)間。氣動(dòng)真空球閥安裝在真空系統的管道上，能夠快速響應控制系統的指令，調節閥門(mén)開(kāi)度，確保藥品在真空環(huán)境下進(jìn)行干燥，保證藥品的質(zhì)量和穩定性。

真空包裝行業(yè)

真空包裝廣泛應用于食品、藥品、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域，以延長(cháng)產(chǎn)品的保質(zhì)期和保護產(chǎn)品不受污染。氣動(dòng)真空球閥在真空包裝設備中用于控制真空系統的抽氣和充氣過(guò)程。例如，在食品真空包裝過(guò)程中，需要先將包裝腔內的空氣抽出，然后再充入氮氣等保護氣體。氣動(dòng)真空球閥能夠快速準確地控制抽氣和充氣的時(shí)間和流量，確保包裝腔內達到所需的真空度和氣體環(huán)境，提高真空包裝的效率和質(zhì)量，保證食品的新鮮度和安全性。