决定真空阀能否用于颗粒敏感工艺的重要因素是阀板和阀座的密封是否有金属间的接触。这意味着关闭真空阀时,阀板和阀座的两个金属表面是被弹性体密封圈分开的(没有弹性体密封圈的全金属阀门是另一种情况)。密封圈和阀板的接触压力必须设计成为工艺条件提供最佳密封,同时压缩不太高。如果压力太高,就有可能使密封圈的压力超过其特定的材料特性。造成密封圈的结构应力,从而导致磨损甚至损坏。在设计真空中的密封系统时,有几个因素很重要:工艺条件,密封尺寸和几何形状,计划的密封寿命,以及与工艺气体或工艺相关的沉积物的接触(如果有)。
当在真空条件下使用O形圈密封时,必须考虑到额外的机械条件。例如,通常普遍存在的压差会在密封圈上产生拉力,这可能导致O型圈在常规的O型圈槽中很容易被拉出。而密封件与阀座的轻微 "粘连 "也会导致它被拉出。这种 "粘连 "是因真空中的某些工艺条件引起的,这些条件促使了金属和弹性体接触面之间的交联。
因此,真空阀上的O型圈槽使用一种特殊的设计。它们可以防止O型圈被压差下的负压流拉出或粘在阀座上。
O型圈槽设计的另一个要点是避免 "虚漏",即开关阀门时圈槽中部分封闭区域没有完全被O型圈填满的情况。这些 “动态” 空间必须和O型圈的弹性动态相匹配,而不会对工艺性能产生负面影响。正是由于这个原因,VAT阀门中总是能适时泄压。这样一来,即使出现压力变化的情况,压力也会作用在死角,而不会将O型圈从密封槽里拖出来。在使用侵蚀性工艺的情况下,能确保O型圈不直接暴露在工艺环境中。这里,有必要在真空物理需求和特定材料的保护机制之间找到一个有效的平衡。
当O型圈用于密封,如进行向密封槽加压预载时,在动态重复功能测试过程中,避免令O型圈出现机械过载的情况出现。VAT通过在开发过程中广泛的测试制度,以及在广泛的应用条件下,从数以千计的阀芯中获得的经验来确保这一点。基于这些知识,VAT开发了计算模型,可以准确地指定这些参数规格。
材料的选择对O型圈密封的长久耐用性起着决定性作用。还需要根据工艺条件,如真空水平、温度,气体介质,密封寿命以及承受机械应力等因素来确定。
因此,在真空中使用着不同的材料,每种材料都为特定的参数(如温度)进行了优化。在个别情况下,也可以使密封在调试后的维护过程中得到优化。 除了O型圈密封外,通过硫化或其他粘合工艺直接将密封体粘合在阀板上的弹性体密封也发挥了重要作用。这些密封形式具有特殊的优势,它们不需要密封槽,从而消除了与槽有关的挑战和缺点。此外,密封几何形状的设计可以根据密封性能以及压缩表现进行更紧密的优化。与O型圈解决方案相比,带弹性体密封阀板的缺点是需要经常更换作为密封载体的阀板和其密封件。然而,这种密封类别在密封行为、压缩特性、颗粒生成和长期稳定性方面为苛刻的要求明显地提供了更好的性能特征。