Вакуумные системы и устройства, эксплуатирующиеся на современных промышленных предприятиях, нуждаются в наличии специальной вакуумной арматуры. Независимо от вида арматуры, к ней предъявляются повышенные требования в вопросах герметичности и надежности, диктуемые особыми условиями использования.
Содержание:
- Запорная вакуумная арматура — что это такое
- Разновидности вакуумного оборудования
- Вакуумные затворы, сильфоны, фитинги, смотровые окна — область применения
- Уплотнения для вакуумных фланцев
- Вакуумная арматура стандарта KF
- Вакуумная арматура ISO
- Сравнение вакуумных вводов вращения
- Производители вакуумного оборудования
Запорная вакуумная арматура — что это такое
При эксплуатации любой вакуумной системы периодически возникает необходимость в перекрытии откачивания или закачивания обрабатываемых сред между двумя ее частями. Для решения задач подобного рода были разработаны запорные устройства различных конструкций.
Запорная вакуумная арматура — что это такое
Стандартные вакуумные затворы состоят из корпуса с запирающим компонентом. В них может быть реализован ручной или механический привод. Чтобы изолировать вакуумную полость от привода, применяется специальная уплотняющая манжета.
В большинстве случаев корпус имеет вид прямоугольника. В нем размещена тарелка-клапан, которая, двигаясь, открывает и закрывает систему. Активное применение нашли сильфоны обычные, с пневматическим приводом, дисковые, щелевые.
Для производства вакуумной арматуры запорного назначения чаще всего используется алюминий или нержавеющая сталь, которые весьма устойчивы к развитию коррозионных процессов и не боятся окисления.
Среди ключевых эксплуатационных характеристик запорного оборудования стоит отметить следующие:
- Степень герметичности (обуславливается потоком натекания среды через пару уплотнителей; в зависимости от требований варьируется в диапазоне от 10 в минус 7 степени до 10 минус одиннадцатой степени Па·м3/с);
- Проводимость в состоянии «открыто» (измеряется отношением количества обрабатываемой среды, проходящей через арматурное устройство, к разности давлений на входе и выходе из него);
- Быстродействие (обуславливается временным интервалом герметичного перекрытия потока среды);
- Ресурс (устанавливается числом циклов открытия/закрытия запорного устройства для обеспечения требуемого уровня герметичности).
Разновидности вакуумного оборудования
Каталог современного вакуумного оборудования чрезвычайно обширен. В него входят разнообразные вакуумные насосы, воздуходувки, компрессоры, вакуумные печи, а также вакуумметры, течеискатели и арматура.
Разновидности вакуумного оборудования
Вакуумная арматура – это все устройства и элементы, которое используются для сборки и организации работы любой вакуумной системы. В задачи арматуры входит обеспечение требуемого уровня герметичности и износостойкости системы. Ее компоненты подбирают с учетом типа планируемых работ и особенностей технологического процесса.
В зависимости от принципа работы различают два вида арматуры: регулировочную и ограничительную; соединительную. Первую группу составляют приборы или элементы, призванные ограничивать части обрабатываемого потока или отсекать полностью все рабочее пространство. В группу также входят устройства, ответственные за осуществление откачки газа в рабочую камеру. Выбирая арматуру данного типа, следует учитывать требуемую пропускную способность системы, возможность отсекания потока обрабатываемой среды, герметичность, наличие опции дистанционного управления и прочие аналогичные факторы.
Под арматурой второго вида понимают базисные компоненты любых вакуумных систем, при помощи которых можно подключать и присоединять разнообразные важные системные узлы или вспомогательную технику. Данная арматура должна отвечать действующим стандартам KF и ISO.
Вакуумные затворы, сильфоны, фитинги, смотровые окна — область применения
Среди всего разнообразия арматуры для вакуумных систем большое значение имеют затворы, которые регулируют поток газов посредством закрытия или открытия затворного механизма.
В конструкцию затвора входят три основных элементы:
- Привод (запускает затворный механизм);
- Затворный механизм (обеспечивает открытие и перекрытие портов затвора);
- Корпус (является герметичной вакуумной камерой, с помощью фланцев присоединен ко всей системе).
Важную роль играют и вакуумные сильфоны, призванные соединять элементы системы между собой. Кроме того, они позволяют получить осевую или боковую компенсацию. Выполнены элементы в виде металлических трубок с тонкими стенками и гофрированными боковыми поверхностями.
Вакуумные фитинги – еще одна деталь конфигурации систем для формирования разреженной среды. Их задача заключается в соединении частей и магистралей системы и обеспечение полной их герметичности.
И, наконец, смотровые окна позволяют наблюдать за технологическим процессом, проходящим в вакуумной камере лабораторной или промышленной установки. Представляют собой заглушку на фланец, в которой закреплено боросиликатное или кварцевое стекло.
Уплотнения для вакуумных фланцев
Для соединения частей вакуумных трубопроводов в системе используются специальные вакуумные фланцы, к герметичности которых выдвигаются особые требования. Поэтому они в обязательном порядке нуждаются в уплотнении.
Уплотнения для вакуумных фланцев
Вид применяемого уплотнителя зависит от степени требуемой герметичности. Наиболее распространены резиновые, фторопластовые, металлические уплотнители. Для систем низкого вакуума вполне подойдут уплотнители из обыкновенной резины. В системах с более высокими требованиями к герметичности, как правило, применяется особая резина, при изготовлении которой добавляются специальные вещества, призванные защитить ее от воздействия разреженного воздуха.
Вакуумным уплотнениям из резины под силу выдержать практически любое число циклов разборки и сборки. Они отличаются повышенной надежностью. Однако им присущи и определенные недостатки, среди которых следует выделить сравнительно существенную газопроницаемость и газовыделение.
Фторопластовые уплотнения для фланцев не имеют таких изъянов. Но, с другой стороны, они менее упругие и требуют выполнения определенных правил их использования. В процессе установке таких уплотнителей обязательным условием является создание напряженного состояния всестороннего сжатия.
Для вакуумных систем с давлением, не превышающим 5·10 в минус 5 степени Па, функции уплотнителя могут выполнять прокладки из металла. Зачастую используются медные, иногда – алюминиевые изделия. При металлических уплотнителях наблюдается практически полное проникновение среды сквозь соединение. Величины их газовыделения на порядок ниже аналогичных показателей вакуумной резины.
Вакуумная арматура стандарта KF
Чтобы получить возможность быстро, эффективно и неоднократно соединять арматуру диаметром до 50 мм, рекомендуется использование вакуумных соединительных компонентов стандарта KF.
Вакуумная арматура стандарта KF
Элементы с фланцами этого стандарта способны благополучно функционировать при давлении, варьирующемся в интервале 1 атм-1х10-8 торр (мм. рт. ст.). Плюс ко всему, они не боятся нагрева до 150°С. Такие компоненты – оптимальный вариант для монтажа в вакуумных системах, которые в процессе эксплуатации нередко нужно разбирать, собирать.
Высокий уровень герметичности при соединении арматуры данного стандарта является следствием равномерного стягивания витонового уплотнения между парой фланцев, которое выполняется с использованием специального хомута.
Устанавливается витоновое уплотнение на центрирующее кольцо, сечение наружного края которого имеет округлую форму. На противоположном крае кольца реализовано ребро, размещаемое во фланцах для соединения. В процессе осуществляется автоматическое центрирование элементов, которые соединяются. При соединении фланцев стандарта KF, их поверхность упирается в наружный край кольца, что предотвращает излишнее передавливание и деформирование уплотнения.
Вакуумная арматура ISO
Соединительные элементы стандарта ISO представляют собой соответствующее продолжение соединений предыдущего стандарта KF только уже для фланцев с большими диаметрами (до 630 мм). Они обладают идентичной конструкцией и уплотняются сходным образом (при помощи витонового уплотнителя, установленного на центрирующем кольце из металла).
Вакуумная арматура ISO
Элементы с фланцами данного стандарта способны эффективно функционировать при давлении, варьирующемся в диапазоне до 10-8 мбар. Еще одной отличительной особенностью стандарта ISO является возможность изготовления на его базе элементов с диаметром, достигающим и 3000 мм. Допускается неоднократная сборка, разборка соединений.
В отличие от соединений KF, при уплотнении фланцеcв ISO по причине большого диаметра применяются не хомуты, а болты и особые зажимы. Для определения фланцев, соединяемых болтами, используется подтип ISO-F, а для определения фланцев, соединяемых зажимами, - подтип ISO-K.
Примечательно, что любой элемент ISO-K можно трансформировать в ISO-F при помощи кольца-переходника. Чтобы соединить пару фланцев ISO-F, нужно, чтобы хотя бы один из них вращался или, иными словами, был полученным в результате добавления переходного кольца к фланцу ISO-K.
Сравнение вакуумных вводов вращения
Немаловажным компонентом вакуумной системы является ввод вращения, в задачи которого входит передача вращательного движения в рабочее пространство камеры. Различают четыре основных вида данных элементов: с магнитно-жидкостным уплотнением, манжетные уплотнения и уплотнения-кольца, сильфон уплотнения гнутым валом, уплотнения с магнитным соединением.
Сравнение вакуумных вводов вращения
Ввод вращения с магнитно-жидкостным уплотнением обладает рядом бесспорных преимуществ:
- Обеспечение повышенной надежности;
- Отсутствие необходимости в техническом обслуживании за счет неподверженности жидкого уплотнительного элемента износу;
- Высокий крутящий момент и минимальный боковой зазор, обеспечиваемые непрерывностью валов от атмосферы к вакууму;
- Отсутствие необходимости во вспомогательных устройствах (дифференциальные насосные агрегаты, защитный вакуум);
- Ощутимое внутреннее сопротивление, обусловленное вязкостью магнитных жидкостей (важно при повышенной скорости или в приводных системах небольшой мощности).
Производители вакуумного оборудования
За много лет эксплуатации вакуумное оборудование зарекомендовало себя с самой положительной стороны. Оно позволяет увеличить скорость производства, повысить эффективность технологических процессов за счет осуществления их в разреженной среде, снизить расходы на сервисное обслуживание техники и затраты на энергопотребление, гарантировать более высокое качество продукции.
Производители вакуумного оборудования
Неудивительно, что большинство ведущих мировых производителей промышленного оборудования сосредоточили свою деятельность на разработке и выпуске разнообразных видов вакуумной техники и устройств. Среди них такие гиганты, как Atlas Copco, Edwards, VAT, Busch, Gamma Vacuum, ERSTEVAK, Instrutech, Becker и пр. Все они стремятся идти в ногу со временем и регулярно внедряют в производство инновационные технологические разработки.
Вакуумные системы в целом и вакуумное оборудование в частности не способны функционировать в нормальном рабочем режиме без специальной вакуумной арматуры, выбирать которую следует с учетом особенностей конструкции и специфики работы системы.