3.6 阀

除了作为真空技术中典型的阻断元件和在设计产品中必须考 虑的一般技术要求外，真空系统中的阀还受到特殊要求的约 束。

在配置和选择真空阀时，必须考虑最小的压差和分子流范围 内部件的高流阻。此外，阀体和阀座要求最小的泄漏率。阀 中移动部件真空侧的润滑剂必须适合于所需的压力和温度范 围，或者尽可能避免整体暴露在高或超高真空中。最小的有 害（死）空间和大流导很重要，特别是在分子流范围内。

机械驱动元件导入必须以满足有关气密性以及压力和温度范 围要求的方式设计。根据质量要求，弹性体密封件（如轴 封）可用于压力范围高于 1 · 10^-4 hPa 的较低真空要求； 而薄膜或弹簧波纹管用于小于 1 · 10^-4 hPa 的压力范围。此 外，如果适当设计的话，用金属波纹管密封的阀可以烘烤。 带有弹性密封件的壳体、阀板或法兰的阀可用于高达 1 · 10^-8 hPa 的压力。安装位置通常是在阀门关闭时大气压正好作用 于阀板之上，从而增加闭合力。

全金属阀，其中所有密封件由金属制成，适合于 UHV 应用和 较高的烘烤温度，但是它们经常需要较高的闭合力以进行密 封。软金属（铜或特殊合金）用作密封材料。除闭合力较高 外，还必须考虑到密封件的使用寿命较短。

在真空技术领域中有各种不同类型的阀用于不同的应用；这 些阀以其设计或功能命名。

3.6.1 阀门控制器

阀门驱动方式各种各样。较小公称通径的阀可通过电磁铁和 线圈进行电磁开启。它们一般用弹簧力关闭。对于较大的 阀，所需线圈非常大并产生大量的热。在线圈通电流后，保 持电流可通过内部电子控制装置减少，以防止驱动器过热。 尽管如此，尺寸大于 DN 40 的阀极少通过电磁供电。

用气动操作阀，使用空气压力进行驱动。所需控制压力通常 在范围 0.4 至 0.8 MPa。气动气缸将其运动传输到阀板。如 果一个方向通过压缩空气操作，相反方向用弹簧复位，这种 驱动器被称为“单作用气动”。如果两个方向都需要压缩空气， 则被称为“双作用气动”。如果气动驱动器磁头上直接有压缩空 气入口和出口的电磁控制阀，则为电控气动驱动器。这里， 空气压力必须施加且必须通过开关具有控制电压（通常为 24 V DC）的控制阀来控制。对于常规的气动驱动器，电磁阀一 般也用于控制压缩空气。但是，举例而言，它是位于机柜 内，或者如果连接了很多阀，它位于容纳控制阀的所谓阀终 端上。如果控制失效，具有复位弹簧的阀会恢复到设定的阀 位置，这通常是有益的。“常闭”和“常开”设计之间是有区别 的，其中标准是常闭位置。除此之外，可通过电动机对阀进 行操作。如果设计许可，阀板停留在中间位置也是可以的。。

大多数阀都具有“开/关”光学位置指示器，它指示阀的位置。 对于自动化过程，获取实际的阀位置反馈信息是有用的或者 甚至是必要的，这与开关状态无关。为此，阀配备了直接指 示阀板位置的阀位置指示器。它指示故障，如压缩空气故障 或控制阀故障。

3.6.2 角阀

角阀的特点是高气密性、坚固耐脏，适合于工业应用。入口 和出口法兰在铝或不锈钢壳体上正交相对。图 3.21 显示了波 纹管密封角阀的设计。梯形或 O 型圈形状的弹性体密封件位 于阀板上。阀板压合在阀座上，以关闭阀。由于机械驱动元 件位于真空范围之外，可以毫无问题地对其进行润滑。角阀 可与所有常见的法兰类型一起使用，可分为手动、气动、电 控气动和电磁驱动设计。。

对于 UHV 应用，有 FKM 或铜（全金属设计）制成的严实密 封阀体和阀座密封件。

3.6.3 直通阀和隔膜阀

直通阀的设计基本上与上述角阀相同。除了它们的入口和出 口是位于同一轴线内。由于其设计，直通阀的流阻通常高于 类似的角阀。
隔膜阀用作较小公称通径的阀门。隔膜对阀座内外实现了密 封。

3.6.4 闸阀

上述阀只能开通一部分公称横截面，而闸阀在开放的位置提 供自由通道。兼之安装高度低，具有大流导，从而在使用真 空泵过程中损失最小。

阀板，通常是双向设计，来回移动，以对这些阀进行开关。 在关闭位置，两个元件被迫分开并通过球装置压合在密封面 上。根据阀门移动的方向区分止回阀、梭阀和旋片式阀。而 大多数闸阀因其特殊设计可针对 0.1 MPa 的压差密封在阀板 上，它们只能在阀板上存在低压差时打开

3.6.5 蝶阀和球阀

蝶阀的密封件安装在阀板的圆周上。阀板围绕轴旋转，其横 向通过圆形阀体运行。阀板保留在阀开启的位置。该阀是短 设计、具有低流阻，因为门几乎开放了整个横截面。

球阀是非常坚固的阀门，具有自由通道，真空度可达约 1 · 10^-5 hPa。中间有孔的球通过万向球形接头（通常由 PTFE 制成）在两侧进行旋转支撑和密封，球形接头中间也 有孔。当孔在气流的方向上，整个横截面被开通。应注意， 球阀在关闭时含有一个封闭的空间

在 3 向设计中，球孔是“L”或“T”形状的。由于孔的尺寸，三个 孔口在切换时可能重叠。

3.6.6 气体计量阀和气体控制阀

气体计量阀用于精确控制气体进入真空的入口流量，例如， 维持或设置一定的压力。它们通常按照针型阀原理工作。通 过转动主轴，间隙被释放，且该开口和长度提供流导。气体 流量取决于主轴旋转并以特性曲线表示。阀位置可从刻度上 读取并可重复设置。

气体控制阀为电动可控计量或比例阀，其中阀开口尺度随施 加的线圈电流的增加而不断增大，直到达到最大开口。与线 圈电流有关的体积流量在特性曲线上显示。控制阀通过控制 单元进行操作或直接通过外部控制器进行操作。它们用于压 力或流量控制的自动化过程。

对于 UHV 条件下的低流量，例如，用于质谱仪应用，有可烘 烤的全金属气体计量和气体控制阀，它们用陶瓷板密封在金 属座上。