無論是旋片式真空泵還是往復式真空泵, 氣閥都是非常重要的部件, 它對真空泵運轉的可靠性、經濟性有很大的影響。設計好的氣閥不但壽命長, 運轉可靠, 而且阻力損失小; 設計不好的氣閥, 其流動阻力損失可高達軸功率的15% 以上, 且壽命短, 運轉可靠性差。真空泵的氣閥和容積式壓縮機的氣閥很相似, 目前壓縮機的氣閥設計已比較成熟, 可把某些研究成果應用在真空泵的氣閥設計上。

1、氣閥閥片的運動規律

         以往復真空泵的進氣閥為例, 討論氣閥閥片的運動規律。當活塞運行到一定位置時, 氣閥閥片兩側的氣體壓力差超過氣閥彈簧力, 閥片開始啟動直到與升程限制器相撞, 此時閥片產生一個輕微反彈, 然后閥片在氣流頂推下, 再次改變方向, 回到升程限制器上, 并保持一段時間, 直到活塞接近止點位置時運動速度下降, 氣缸內外氣體壓力差下降, 閥彈簧力超過氣流對閥片的頂推力時, 閥片斷開始關閉, 直到最后落到閥座上關閉。如圖2 所示, 縱座標表示閥片位移h, 橫座標表示曲柄轉角H, 該圖為閥片的正常運動規律。

1、閥座 2、閥片 3、彈簧 4、升程限制器

　圖1　氣閥結構示意圖　　　　　圖2　氣閥正常運動規律

         如果設計時氣閥的主要參數選擇不合理, 或者運轉工況遠離了設計工況, 此時會出現閥彈簧力過大或過小現象。前者造成閥片顫振, 后者造成閥片延遲關閉, 如圖3 所示。這樣不僅影響真空泵的經濟性, 還會大大降低氣閥的壽命。

2、氣閥閥片運動規律的數學模型及其解

        為了設計出閥片運動規律合理的氣閥, 首先建立真空泵氣閥閥片運動規律的數學模型。實際的進排氣過程是相當復雜的, 為此先作適當的簡化。

2.1　進排氣過程時間很短, 可視為絕熱過程

2.2　氣體狀態一般小于常壓, 壓力較小, 可視為理想氣體, 比熱為定值

2.3　閥室內無壓力脈動

2.4　閥片只作單自由度的平動, 且多環時各環運動是同步的