粒子に敏感なプロセスで使用される真空バルブの決定的な要因は、バルブプレートとバルブシートが金属同士の接触なしにシールされていることです。これは、バルブプレートとバルブシートの2つの金属面が、閉じたときにエラストマーシールによって分離されることを意味します（エラストマーシールのないオールメタルバルブは、ここでは別のケースです）。このシールと弁体の接触圧力は、シールがプロセス条件に最適なシーリングを提供し、同時に圧縮が高すぎないように設計されなければなりません。圧縮率が高すぎると、シールに特定の材料特性を超えたストレスがかかり、シールに構造的なストレスが発生して、摩耗や破損につながる危険性があります。つまり、真空中でシールシステムを設計する際には、プロセス条件、シールの寸法と形状、計画されたシールサイクル、プロセスガスやプロセス関連の堆積物との接触（該当する場合）など、いくつかの要因が重要になります。

真空下でO-リングシールを使用する場合、さらに機械的な条件を考慮しなければなりません。例えば、通常の差圧によってシールに引張力がかかり、従来のOリングの溝のデザインではOリングが引き抜かれてしまうことがあります。また、シールがバルブシートにわずかに「固着」することも、引き抜きの原因となります。この「固着」は、金属とエラストマーの接触面間の架橋を促進する真空中の特定のプロセス条件によって引き起こされます。

そのため、真空バルブのOリングの溝は特殊な設計になっています。これにより、差圧による負圧の流れでOリングが引き抜かれたり、バルブシートに付着したりするのを防ぐことができます。

Oリング溝の設計におけるもう1つの要素は、「バーチャルリーク」を避けることです。つまり、バルブが開いているときや閉じているときにOリングで完全に満たされず、環境に対して閉じている溝の領域です。これらの「動的」空間は、プロセス性能に悪影響を及ぼすことなく、O-リングの弾性力学に必要な空間を提供するように設計しなければなりません。このため、VAT製バルブでは、これらの領域が常に適切に通気されており、例えば、圧力変化がこれらのいわゆるデッドスペースにも作用して、意図せずにOリングが溝から浮き上がってしまうことがないようになっています。侵食性のあるプロセスの場合は、O-リングがプロセスに直接さらされないようにすることが目的です。ここでは、真空物理的な必要性と材料固有の保護メカニズムのバランスを機能的に見つけることが必要です。

O-リングをシールに使用する場合、シール溝を介した圧力などの予圧は、動的で繰り返し行われるシール機能中に機械的な過負荷が発生するほどO-リングに予圧をかけてはなりません。VAT社は、開発段階での広範なテスト体制と、様々なアプリケーション条件での何千ものバルブインサートから得られた経験により、この点を保証します。これらの知識を基に、弊社はこれらのパラメータを正確に指定できる計算モデルを開発しました。

また、O-リングシールの耐久性を長期間にわたって維持するためには、材料の選択も重要です。真空度、温度、使用するプロセスガスなどのプロセス条件に応じて、シールは機械的ストレスを受けるだけでなく、老化していきます。

そのため、真空中では、温度などの特定のパラメータに最適化された異なる材料が使用されます。これにより、試運転後のメンテナンス時に、プロセスに合わせてシールを最適化することができます。

O-リングシールに加えて、加硫やその他の接着プロセスによってバルブプレートに直接接着されたエラストマーシールも重要な役割を果たします。これらのシールは、シール溝を必要としないため、溝に関連する課題やデメリットを排除できるという特別な利点があります。さらに、シール形状の設計は、シール特性や減衰挙動に合わせてより最適化することができます。O-リングと比較した場合、エラストマーシールの欠点は、シールキャリアとしてのバルブプレートをシールと一緒に交換する必要があることです。しかし、このクラスのシールは、シール特性、ダンピング特性、パーティクル発生、長期安定性などの厳しい要求に対して、大幅に優れた性能特性を提供します。