研发背景

       随着真空炉实现无氧环境热处理给行业带来了里程碑式的进步，但更加苛刻的一些新材料的处理不仅局限无氧或者真空泵的自然平衡，而是要求更加狭窄、稳定、可控的压力范围（气氛场），结合真空炉本来有相对均匀的温度场，从而实现了材料的工艺要求以及多炉次之间的一致性。
       就目前工业应用的真空量级，10E-3到10E5跨越了8个数量级，气体状态也从分子流过渡到粘滞流，要想整个范围内控制在技术上难度很大，也没有必要。实际上工业生产更倾向于在中真空以下的控制。

• 在10E-2以上的量级，气体分子已经很少，微量的气体或者真空的节流都会造成很大的压力值的波动，一般用微小流量计、电磁比例调节阀、针型阀等在进气端（简称上游，下同）充气，配合真空规和控制系统保持平衡。
• 在1.33~133Pa这个量级，可控进气即可保持这个真空范围，且进气量一般较少，即便有进气量的波动一般不会对材料产生较大影响；排气端（简称下游）保持全通径状态。
• 在1KPa~10E5Pa这个量级,进入炉膛的气体量往往较大，要实现气流脱胶、分压烧结等功能。如果下游排气端依然全通径，则维持恒定压力需要上游进气量范围非常大，且气流量大小也需要从工艺要求、炉温影响和成本经济等考量，所以进行下游排气端的自动调节最行之有效。就1KPa以上的压力，实践中我们尝试过上游使用手动针型阀、玻璃转子流量计、质量流量控制器控制定量进气，下游使用圆孔球阀、V孔球阀做为调节阀，配合真空规、PLC闭环调节，出现以下的问题。
• 圆孔球阀的调节很不线性，尤其初期小角度开启，孔径随角度变化太大，流量难以控制，经常出现关闭-开启的调节，而不是孔径大小的调节，这样会造成压力的波动。
• V孔球阀改善了初期孔径变化太大情况，可以实现小孔径调节，但是，孔径随角度变化依旧不是定值，这就给控制调节带来难度。
• V孔球阀的有效孔径法兰公称通径要小，影响了调节范围。
• 球阀的共性，球孔从阀座上脱离的角度未知，且不同通径的阀门该角度不一致，编程者较难确认孔径的开关临界角度。
• 普通真空球阀的共性，转轴非耐久设计，难以承受长时间的调节转动。
• 转轴的压紧密封，导致球阀所需要的扭矩较大，执行器长时间调节转动功耗很大，也易损。
• 球阀的球孔边缘长时间处于半开合位置，会引起阀座受力不均，出现沟痕，影响寿命，尤其不能再兼做截止使用。

• 在10E-2以上的量级，气体分子已经很少，微量的气体或者真空的节流都会造成很大的压力值的波动，一般用微小流量计、电磁比例调节阀、针型阀等在进气端（简称上游，下同）充气，配合真空规和控制系统保持平衡。
• 在1.33~133Pa这个量级，可控进气即可保持这个真空范围，且进气量一般较少，即便有进气量的波动一般不会对材料产生较大影响；排气端（简称下游）保持全通径状态。
• 在1KPa~10E5Pa这个量级,进入炉膛的气体量往往较大，要实现气流脱胶、分压烧结等功能。如果下游排气端依然全通径，则维持恒定压力需要上游进气量范围非常大，且气流量大小也需要从工艺要求、炉温影响和成本经济等考量，所以进行下游排气端的自动调节最行之有效。就1KPa以上的压力，实践中我们尝试过上游使用手动针型阀、玻璃转子流量计、质量流量控制器控制定量进气，下游使用圆孔球阀、V孔球阀做为调节阀，配合真空规、PLC闭环调节，出现以下的问题。
• 圆孔球阀的调节很不线性，尤其初期小角度开启，孔径随角度变化太大，流量难以控制，经常出现关闭-开启的调节，而不是孔径大小的调节，这样会造成压力的波动。
• V孔球阀改善了初期孔径变化太大情况，可以实现小孔径调节，但是，孔径随角度变化依旧不是定值，这就给控制调节带来难度。
• V孔球阀的有效孔径法兰公称通径要小，影响了调节范围。
• 球阀的共性，球孔从阀座上脱离的角度未知，且不同通径的阀门该角度不一致，编程者较难确认孔径的开关临界角度。
• 普通真空球阀的共性，转轴非耐久设计，难以承受长时间的调节转动。
• 转轴的压紧密封，导致球阀所需要的扭矩较大，执行器长时间调节转动功耗很大，也易损。
• 球阀的球孔边缘长时间处于半开合位置，会引起阀座受力不均，出现沟痕，影响寿命，尤其不能再兼做截止使用。