Вакуумный клапан: принцип действия, применения, виды

Навигация:

1. Клапан вакуумной системы
2. Клапан для вакуумного насоса

Вакуумные клапаны необходимы для того, чтобы обеспечивать постоянную и, что немаловажно, безопасную работу всевозможных вакуумных систем, в том числе на промышленном производстве. Именно из-за использования вакуумных клапанов обеспечивается бесперебойная работа. Также они используются и для того, чтобы контролировать расходы вакуума, а также сжатого воздуха. Сегодня на рынке можно встретить огромное количество различных типов клапанов, в том числе и электромагнитных. Электромагнитные клапаны ещё называют соленоидными. Встречаются и обратные клапаны, предохранительные и не только. Соленоидные клапаны обычно используются для того, чтобы управлять каким-либо электрическими сигналами. Они бывают самыми разными: различные версии соленоидных клапанов имеют массу отличий друг от друга. Бывают версии:

1. С прямым управлением,

2. Пилотным,

3. Пневматическим.

Эти различия обусловлены конструкцией клапанов.

Также на рынке можно встретить и так называемые обратные клапаны. Они контролируются за счёт объёма потоков воздуха, которые и проходят прямо через них. Если же поток воздуха оказывается слишком объёмным, то обратные клапаны просто закрываются. Обратные клапаны способны поддерживать определённый уровень вакуума в той либо иной вакуумной системе изменно с помощью специальных присосок. Эти самые присоски бывают перекрыты лишь частично, однако это редко доставляет какие-либо неудобства операторам этих устройств.

Также существуют и электромагнитные клапаны, которые отлично подходят для того, чтобы использоваться для управления потоком самого вакуума и определённым количеством сжатого воздуха. Сами по себе эти клапаны обычно управляются лишь с применением электрических спецсигналов. Размеры этого вида клапанов могут быть самыми разными, что даёт широкие возможности по подбору такого клапана, который с лёгкостью может полностью соответствовать всем требованиям у заказчика этого устройства.

Купить вакуумный клапан сегодня не составит никакого труда, ведь выбор этих устройств просто поражает воображение.

Отдельно стоит сказать и про регулирующий вакуумный клапан, который часто используется на промышленных объектах. С его помощью можно достаточно точно отрегулировать объём воздух в той либо иной вакуумной системе. Это очень удобно, особенно, если устройство находится не в какой-либо лаборатории на предприятии, а на промышленном полигоне.

Ещё один тип клапанов — это контактные клапаны. Они обычно имеют в оснащении специальные пружинные плунжеры, помогающие определить уровень соприкосновения присоски с изделием. Если же соприкосновение действительно есть, то клапан начинается открываться и постепенно направлять весь объём вакуума прямо по направлению к присоске.

Также существуют и клапаны, имеющие ручной привод или же ручную активацию и даже деактивацию вакуума или же сжатого воздуха. Так называемые невозвратные клапаны могут быть использованы для того, чтобы обеспечить как можно лучшую безопасность в самой цепи вакуума, если произошёл какой-либо сбой во время подачи электроэнергии.

Вакуумные клапаны представляют собой полноценное семейство различных устройств, похожих друг на друга. Можно сказать, что клапаны — это группа типовых приборов практически любой вакуумной системы. Сам по себе вакуум — это очень сильно разряжённый газ, а те возможности, которые появляются с учётом его агрегатного состояния, достаточно широко применяются в промышленности и не только там.

Особенно широкое применение агрегатному состоянию газа нашли в специальных вакуумных системах с применением устройств, которые называются клапаны. Любой клапан, который функционирует в той либо иной вакуумной системе, представляет собой устройство, которое удовлетворяет целому ряду различных требований. Требования, предъявляемые клапану, намного выше требований, которые требуются от всей вакуумной системы в целом.

Подводя итог, можно сказать, что клапан — это один из главных элементов современной вакуумной системы, позволяющий произвести так называемую вакуумную откачку. Также с помощью клапана можно привести в действие какой-либо вакуумный захват или же использовать иные элементы, которые были предусмотрены тем либо иным производителем какой-то определённой вакуумной системы.

Кроме множества различных требований и норм, которые применяются для различных элементов вакуумной системы и в целом вакуумными технологиями, в определённой зависимости от сферы применения к отключающим устройствам (в качестве которых и выступают клапаны), к современным вакуумным системам также предъявляются особые требования. Эти требования также должны быть учтены на стадии проектирования той либо иной продукции.

Во время компоновки и выбора каких-либо вакуумных клапанов также следует учитывать и самые низкие показатели так называемого вытесняемого предельного давления и высокого сопротивления группы элементов в молекулярном диапазоне. Обычно для корпуса (как и для седла) клапана устанавливают определённые минимальные течи. Материалы с самой вакуумной установки, использующиеся для смазки и находящиеся на вакуумной стороне для подвижных составных частей в клапанах, должны совпадать с требуемым диапазоном давления.

Также требуется совпадение с диапазоном температуры. Ещё можно порекомендовать вообще не использовать их (если это допустимо) во время работы со слишком высокими (сверхвысокими) температурными показателями.

Самые небольшие «мёртвые» объёмы и высочайший уровень проводимости являются важными показателем, особенно в том случае, если речь идёт о диапазоне молекулярного потока.

Клапан вакуумной системы

Для того, чтобы понять суть этого устройства, следует разобраться в том, что представляет собой вакуумная система целиком. Типичная вакуумная система — это фактически совокупность различных устройств, которые взаимосвязаны друг с другом.

Что же это за устройства? Обычно такими устройствами в стандартной вакуумной системе являются приборы для каких-либо вакуумных измерений, создания, увеличения и даже поддержания вакуума. Также среди таких приборов можно назвать и откачиваемые сосуды, и различные трубопроводы (вакуумные), которые связывают сосуды друг с другом.

Вакуумный клапан же представляет собой прибор, который позволяет максимально эффективно отрегулировать или же даже практически полностью перекрыть саму возможность поступления газа в вакуумной системе. Как уже было сказано выше, вакуумные клапаны бывают самых разных типов. Тип клапана определяется технологией, по которой он был изготовлен и его техническими характеристиками.

Клапан для вакуумного насоса

Вакуумный насос является отличным средством не только для промышленного применения, но и даже в быту он также имеет свою нишу. С помощью вакуумного насоса можно очень эффективно выкачивать различные газообразные вещества. Также вакуумный насос отлично подойдёт для того, чтобы выкачивать различные вещества в парообразном состоянии. Принцип работы этих устройств достаточно прост. Работа вакуумных насосов основана на создании так называемого внутреннего вакуума. Клапан в вакуумном насосе обычно находится прямо между шлангом и насосом. Клапан — это неотъемлемая часть любого вакуумного насоса, поэтому без этого ключевого элемента просто невозможно представить нормальный режим функционирования этого агрегата.

Стоит добавить, что вакуумные насосы сегодня используются практически везде, если речь идёт о секторе промышленности.

Также существует множество других видов клапанов. Один из самых интересных — это клапаны вакуумные с электромагнитным приводом. Они, как понятно из названия, самые высокотехнологичные и современные. Профиль использования подобных клапанов действительно очень широк и позволяет найти им применение не только в промышленности, но и в многочисленных медицинских системах.

характеристики, принцип действия. Работа и отличия вакуумных клапанов

Клапаны значительно различаются по способу приведения в действие, по средству передачи движения, приводящего их в действие, виду корпуса и используемым материалам уплотнения. После того, как выбран тип клапана, следует изучить эти моменты.

Уплотнение приводного механизма

Уплотнение для передачи движения от привода обычно представляет собой либо уплотнительное кольцо, либо металлический сильфон. В диафрагменных клапанах диафрагма служит в качестве уплотнения между внутренней частью клапана и приводным механизмом. Когда для герметизации линейного движения используется уплотнительное кольцо, шток перемещается через уплотнительное кольцо при открытии или закрытии клапана. Хотя идея скользящих уплотнений проста, надежные скользящие уплотнения изготовить или обеспечить достаточно трудно, и они не подходят для эксплуатации при давлениях ниже 10^-6 мм рт. ст. Уплотнительные кольца, используемые для поворотного движения, являются более эффективными, чем уплотнительные кольца для линейного движения. И в том и в другом случае уплотнительное кольцо будет повреждаться очень быстро, если шток или вращающийся вал не имеет полированной поверхности либо отсутствует смазка штока. Консистентная смазка в смазанном скользящем уплотнении может стать загрязняющим веществом; она по меньшей мере будет «впускать» газ каждый раз при закрытии клапана. Также первоначальное перемещение штока или вала может вызывать мгновенную утечку через уплотнительное кольцо, создавая выброс газа. В уплотнениях из эластомера, которые минимизируют эти проблемы, используются два или три уплотнительных кольца, соединенных последовательно, возможно, с откачкой области между уплотнительными кольцами. Кроме того, обеспечивается резервуар для поддержания смазки.

В приводных механизмах, в которых решены проблемы скользящего уплотнительного кольца, используется металлический сильфон, как показано на рис. 1. Один конец сильфона прикреплен к корпусу клапана, а второй присоединен к штоку. Клапаны с уплотнениями- сильфонами могут иметь более высокую первоначальную цену, но их вакуумная эффективность лучше. Многие подходят для использования в режиме сверхвысокого вакуума. После значительного использования сильфон может ломаться, но имеются клапаны с ресурсом свыше 500 000 циклов.

Вентиль вакуумный сильфонный и ильфоны, используемые в клапанах, производят либо формованного типа, либо так называемого сварного и вложенного типов. Сварные сильфоны производятся поочередным свариванием вместе тонких колец по их внутреннему и внешнему диаметру. Витки в формованном сильфоне изготавливаются посредством методов прокатки и других методов формовки на отрезках тонкостенной металлической трубы. Сварные сильфоны являются более дорогими по сравнению с формованными. Также в сжатом сварном сильфоне имеется очень небольшое пространство между смежными витками. В случае формованного сильфона пространство остается между смежными витками в сжатом состоянии. Это представляет собой преимущество в системах, где образуются частицы, поскольку формованные сильфоны характеризуются меньшей вероятностью быть поврежденными. Клапаны со сварными сильфонами часто являются более компактными, поскольку сварные сильфоны для данного хода короче формованных сильфонов для того же хода.

Виды приводов

Клапаны могут открываться и закрываться вручную, с помощью пневматического цилиндра или электромагнитного двигателя. Тип привода не зависит от используемого уплотнения штока. Ручной привод обычно является самым простым и наименее дорогим. Часто используется винтовая схема для создания линейного движения штока клапана. В другой форме ручного привода, встречающейся на более маленьких клапанах, используется рычаг коленчаторычажного механизма и тяга, соединенная со штоком.

Ручной привод является нецелесообразным для клапанов, выполняющих частые циклы, или для клапанов, управляемых дистанционно; в этих случаях используется пневматический или электромагнитный привод. В случае пневматического привода пневматический цилиндр встроен в клапан, при этом поршень подсоединяется напрямую к штоку. Силы, обеспечиваемые пневматическим механизмом, определяют, при каком давлении клапан может создать надежную герметизацию. Цилиндр может быть двойного действия, когда клапан и открывается, и закрывается посредством давления воздуха в зависимости от того, с какой стороны находится поршень. Также используются цилиндры одностороннего действия, когда сжатый воздух либо открывает, либо закрывает клапан. Затем для перемещения клапана в противоположном направлении используется пружина. Клапаны с сочетанием пневматики/пружины обладают преимуществом, заключающимся в том, что в случае отказа питания или сжатого воздуха клапан переходит в известное состояние. Открытое или закрытое состояние зависит от конструкции.

Соленоидный контрольный клапан используется для регулировки воздуха, идущего в пневматический цилиндр исполнительного механизма. В некоторых вариантах установок каждый клапан может иметь свой собственный соленоид, в то время как в других несколько клапанов могут управляться от одного и того же соленоида. Для критических видов применения в чистых вакуумных камерах соленоид или пневматический цилиндр вентилируется в «грязную» зону для минимизации загрязнения. Когда пользователь обеспечивает пневматическое управление, необходимо, чтобы спецификации соленоидного контрольного клапана соответствовали требованиям источника воздуха вакуумного клапана, в противном случае это будет отрицательно отражаться на эксплуатации.

В случае клапанов с металлической герметизацией ручной привод имеет преимущества. Пневматические приводные механизмы имеют тенденцию быть большими и дорогими из-за необходимости в более высоких уплотняющих усилиях. В случае использования многих клапанов с металлическим уплотнением иногда необходимо повторно формовать уплотнение. Это делается путем прижимания друг к другу мягкого и твердого элементов уплотнения посредством усилия, превышающего ранее использованное усилие уплотнения. Эта методика выполняется легче в случае ручного исполнительного механизма, в особенности когда на исполнительном механизме клапана используется динамометрический ключ.

Когда используются клапаны вакуумные с электромагнитным приводом с помощью двигателя, винт или рейка преобразуют вращательное движение двигателя в линейное. В случае клапанов-бабочек редукторный двигатель может связываться напрямую с несущим лопасть валом. Преимуществом управления с помощью двигателя является то, что на клапан необходимо подавать только электрическое питание. Недостатком может быть то, что в случае отключения питания клапан не будет переходить в нужное состояние.

Дистанционно приводимые в действие контрольные клапаны часто имеют привод от шагового двигателя. Вместе с контроллером клапана редукторные шаговые двигатели могут перемещать механизм клапана на очень небольшие и прецизионно регулируемые значения. Некоторые клапаны с ручным приводом могут использоваться для управления, однако простота контроля в значительной мере зависит от конструкции клапана. На большинстве дистанционно управляемых клапанов имеются конечные выключатели. Эти выключатели обеспечивают индикацию того, что шток клапана находится на одном или другом пределе своего хода, а также могут использоваться для того, чтобы сообщить о выполнении клапаном команды открытия или закрытия.

Внутренние уплотнения клапанов

Клапаны, обеспечивающие отсечку газа, имеют либо металлическое, либо полимерное уплотнение между диском и корпусом. Полимеры стоят дешево, но могут повреждаться в результате процесса, обладают более высокими просачиваемостью и газовыделением, могут быть источником частиц и обычно не подходят для условий сверхвысокого вакуума. Пределы температуры термической обработки клапанов обычно определяются используемыми полимерами — либо в вакууме, либо для пневматических уплотнений исполнительного механизма. Клапаны с металлическим уплотнением часто имеют более высокие температуры термической обработки, но некоторые из этих клапанов не могут подвергаться термической обработке в закрытом положении.

Уплотнительные кольца, используемые в качестве уплотнений затворов или наконечников, должны быть соответствующим образом закреплены, в противном случае они могут выпасть из своей канавки во время эксплуатации. Соответствующие канавки уплотнительных колец имеют трапецеидальное сечение и вентилируются. Полимерные уплотнительные материалы могут также приклеиваться прямо к пластине клапана. Клапаны с металлическими уплотнениями затвора или наконечника являются более дорогими, поскольку механизм работы более сложный, и на уплотнительных поверхностях требуется лучшее качество обработки поверхности. Число закрытий, которое может быть получено с помощью металлических уплотнений пластины, зависит от вида применения и аккуратности ухода за клапаном во время его использования. Металлические уплотнения более подвержены повреждению частицами, чем полимерные уплотнения.

Многие клапаны имеют съемное уплотнение корпуса, которое часто называется уплотнением крышки, что позволяет снимать компоненты в вакууме для очистки и сервисного обслуживания. Уплотнение крышки может быть уплотнительным кольцом или другим фасонным эластомером либо металлическим уплотнением. На некоторых клапанах металлические и полимерные уплотнения могут использоваться взаимозаменяемо. Клапаны для сверхвысокого вакуума могут предусматривать устранение уплотнения корпуса в результате использования цельносварной конструкции для корпуса.

Во многих клапанах используется металлическое уплотнение в качестве уплотнения крышки и полимер в качестве уплотнения диска. Это обеспечивает преимущества металлического уплотнения для стабильного уплотнения корпуса без увеличения стоимости и сложности уплотнительного механизма для металлического уплотнения пластины. При такой схеме полимер погружен в вакуум. Как объясняется в подразделе 4.6, уплотнительное кольцо в вакууме гораздо в меньшей степени представляет собой источник газа, чем уплотнительное кольцо, находящееся под действием атмосферы.

Фланцы, трубчатые конструкции и проводимость клапана

Если клапан крепится с помощью фланцев, его можно снимать для сервисного обслуживания или модернизации системы. В некоторых случаях клапаны устанавливаются постоянно посредством сварки или пайки к трубопроводу системы. Проводимость клапана и любого связанного с ним трубопровода должна учитываться в конструкции системы. Формулы и всестороннее рассмотрение расчетов проводимости можно найти у Рота или Бермана. В литературе не содержится большого количества работ по проводимости клапанов. Проводимости клапанов-бабочек были рассчитаны и измерены Гуммером, Хальтером и Гресслем.

Таблица 2. Зависимость проводимости угловых клапанов от давления

Значения проводимости углового клапана часто принимаются «аналогичными проводимости колена того же номинального размера». Штайнберц привел несколько замеренных значений проводимости нескольких размеров угловых клапанов. Эти значения приведены в табл. 2. Эти данные показывают, как проводимость компонента зависит от режима давление- поток. Розанов, Щенев и Акимов рассчитали значения проводимости угловых клапанов с помощью методов Монте-Карло. Они также смоделировали эти клапаны в виде серии трубок отверстий и перегородок. Реальные клапаны затем были экспериментально испытаны, и была установлена хорошая согласованность двух моделей. Эта работа показала, что зазор вокруг сильфона имеет значение для высокой проводимости. В более позднее время Хабланиан, Нуцци и Пфланц измерили проводимость угловых клапанов, в которых размеры корпуса были оптимизированы для получения высокой проводимости. Они также установили, что зазор между корпусом и сильфоном оказывает большее воздействие на проводимость, чем отверстие клапана. В клапане, где наконечник не задевал боковое окно, проводимость не увеличивалась на протяжении последних 20% хода открытия клапана. Розанов и его коллеги также отметили, что после определенного открытия клапана проводимость значительно не увеличивалась. Преимущество конструкций с коротким ходом заключается в том, что значительно увеличивается срок службы сильфона. Хабланиан и его коллеги исследовали клапан без сильфона с электрическим приводом и пришли к выводу, что его проводимость составляет приблизительно 90% проводимости колена такого же номинального размера.

Вакуумные клапаны – типы и работа

Вакуумные клапаны являются важным компонентом любой вакуумной системы. Существует множество различных типов, которые можно разделить на три основные категории: рабочие клапаны, запорные клапаны и запорные клапаны (рис. 1). Выбор надлежащего типа клапана требует понимания применения процесса, чтобы можно было выбрать надлежащую конструкцию и/или функциональный клапан для данной работы вакуумной печи.

Рисунок 1 | Классификация вакуумных клапанов ¹

Говоря о вакуумных клапанах, большинство людей думают о тех, которые устанавливаются на линиях, соединяющих вакуумную камеру с вакуумным насосом: форвакуумный клапан (он же главный клапан, если не установлен диффузионный насосный агрегат), тарельчатый (он же главный клапан), форвакуумный клапан и запорный клапан. Путь эвакуации газа во время начальной откачки (т. н. черновой) отличается, когда газ движется по линии механического насоса (рис. 2а) с закрытым тарельчатым клапаном, в отличие от случая, когда диффузионный насос активирован, тарельчатый клапан открыт и поток осуществляется через диффузионные насосы (рис. 2b) для создания высокого вакуума.

Рисунок 2а | Значения для типичного насосного агрегата вакуумной печи (стадия черновой обработки)Рисунок 2b | Значения для типичного насосного агрегата вакуумной печи (ступень высокого вакуума)

Что такое вакуумный клапан?

Вакуумный клапан представляет собой устройство, размещаемое на подающей или вентиляционной линии вакуумной печи и предназначенное для изоляции вакуумной камеры или направления потока газа в вакуумный сосуд. Эти клапаны могут приводиться в действие вручную, пневматически, электропневматически, электрически или электромагнитно. Ряд реле давления также установлен на большинстве линий с вакуумными клапанами (кроме ручных клапанов) для управления потоком и изменения внутреннего давления в печи в соответствии с требованиями выполняемого процесса.

Из-за характера вакуума необходимо выбрать вакуумный клапан, способный работать в рабочем диапазоне вакуума печи. Знание конечного применения данного вакуумного клапана является ключом к выбору правильного вакуумного клапана для конкретного применения. Примеры проектных параметров:

• Размер
• Геометрия
• Материал
• Поверхность
• Диапазон вакуума
• Пропускная способность и условия
• Реакция отключения на утечку
• Температурные пределы
• Стоимость
• Способ активации
• Рабочая скорость
• Конфигурация порта
• Проводимость
• Пригодность, надежность и долговечность
• Срок службы
• Стойкость к реакции
• Устройство дистанционного управления или блокировки
• Установка
• Простота очистки, разборки и сборки
• Скорость утечки (включая виртуальную скорость утечки)
• Давление паров
• Дегазация

Общие типы вакуумных клапанов

Предварительные и предварительные выпускные клапаны ²

Предварительный клапан используется при вакуумировании камеры вакуумной печи от атмосферного давления до так называемого «грубого» вакуума (обычно в диапазоне от 10 ^-2 до 10 ^-3 Торр). В некоторых случаях этого уровня вакуума достаточно для запуска предполагаемого процесса (рис. 3). В других случаях к насосному агрегату добавляется диффузионный насос (рис. 4), а форвакуумный насос используется до подключения камеры к диффузионному насосу.

Вентиляционный клапан механического насоса служит для впуска атмосферы в форвакуумную линию, тем самым «нарушая вакуум» и позволяя механическому насосу вернуться к атмосферному давлению. Он используется при отключении насосной системы вакуумной печи или для обслуживания насосов или самой печи. Если он присутствует, сначала выключают диффузионный насос и дают ему остыть, а затем выключают механический насос. Доведение остановленного механического насоса до атмосферного давления предотвращает попадание масла механического насоса обратно в форвакуумную линию. Удерживающий клапан и клапан форвакуумной линии должны быть закрыты во время работы, чтобы диффузионный насос, холодная ловушка и перегородка находились под высоким вакуумом. Это гарантирует чистую систему при запуске в более поздние сроки.

Вентиляционный клапан механического насоса служит для подачи атмосферы в форвакуумную линию, тем самым приводя механический насос к атмосферному давлению. Используется при выключении системы; диффузионный насос выключают и дают ему остыть, а затем выключают механический насос. Доведение остановленного механического насоса до атмосферного давления предотвращает попадание масла механического насоса обратно в форвакуумную линию.

Рисунок 3 | Типовой главный вакуумный форвакуумный клапан печи с диффузионным насосным агрегатомРисунок 4 | Типовой вакуумный насосный агрегат

Форвакуумный и удерживающий клапаны ²

Форвакуумный клапан и удерживающий клапан служат для изоляции диффузионного насоса, перегородки и охлаждающей ловушки от форвакуумной линии. Когда форвакуумирование завершено (приблизительно при 20 мторр), форвакуумный клапан закрывается до того, как откроются форвакуумный клапан и высоковакуумный клапан. Вентиляционный клапан коллектора впускает воздух в коллектор порта, чтобы «сломать» вакуум и сделать возможным удаление объектов после того, как они подверглись вакуумной обработке. Предварительный клапан и удерживающий клапан должны быть закрыты во время этой операции, если насосы вакуумной системы все еще работают. Удерживающий клапан и форвакуумная линия обычно закрыты во время работы, что позволяет поддерживать высокий вакуум в диффузионном насосе, охлаждаемой ловушке и перегородке. Это гарантирует чистую систему при запуске в более поздние сроки.

Тарельчатые клапаны

Тарельчатые клапаны входят в стандартную комплектацию большинства систем диффузионных насосов, работающих в диапазоне вакуума до 10 ^-7 Торр, при этом от 10 ^-4 до 10 ^-6 Торр является более типичным диапазоном для большинство процессов термической обработки.

Тарельчатый клапан (рис. 5) состоит из относительно большого корпуса клапана и внутренней тарелки, которая перемещается линейно при активации (обычно приводом с пневматическим приводом). Когда тарелка отрегулирована по направлению к верхней части клапана, полость корпуса открыта для системы и поток газа беспрепятственный, что обеспечивает максимальную проводимость газа. Когда привод перемещает тарелку к нижней части клапана, уплотнительное кольцо, прикрепленное к тарелке, прижимается к поверхности уплотнения, останавливая поток газа и создавая герметичное уплотнение.

Рисунок 5 | Типовой тарельчатый клапан (любезно предоставлен GNB Group)

Задвижки

Вакуумные задвижки предназначены для изоляции и герметизации вакуумной камеры. Задвижки делятся на три основные категории в зависимости от того, где уплотнен корпус клапана: клапаны отрицательного давления, где корпус клапана герметизирован со стороны вакуума (т. стороны клапана равны) и клапаны положительного давления, в которых корпус клапана герметизирован со стороны атмосферы (т. е. от высокого давления к низкому давлению).

Задвижка обеспечивает прямой и непрерывный поток при обычном большом диаметре. Они характеризуются низким сопротивлением потоку и компактными размерами и являются идеальным клапаном для печей, где требуется максимальный зазор и пропускная способность, но мало места. Обычно они имеют диапазон внутреннего диаметра около 25-300 мм (1-12 дюймов).

Привод в клапане может либо поднимать центральную заслонку внутри корпуса, обеспечивая непрерывный поток воздуха мимо клапана, либо опускать его, полностью останавливая поток. Задвижки обычно могут герметизироваться при перепаде давления в диапазоне 1,3–13,3 мбар (1–10 торр).

Таблица 1 | Типовые рабочие параметры задвижек ³

Поворотные или тарельчатые затворы

Поворотные затворы (также известные как тарельчатые затворы) часто используются для изоляции насосной системы вакуумной печи от основной камеры. Клапаны такого типа рассчитаны на многократное, циклическое срабатывание и отличаются высокой надежностью в эксплуатации. Их конструкция состоит из уплотнительной пластины, которая открывается с помощью рычага или наклоняется с помощью вращательного движения, при этом пластина клапана остается в отверстии клапана. Благодаря своей конструкции дисковые затворы часто используются для закрытия довольно больших проемов.

Шаровые краны

Шаровые краны менее чувствительны, чем другие вакуумные клапаны, к загрязнению твердыми частицами, что делает их идеальным решением для «грязных» вакуумных операций. Шар герметизируется внутри корпуса клапана торцевыми крышками, образуя герметичную центральную полость. Клапан открывается и закрывается поворотом штока на 90º. Шаровые краны имеют функцию «самоочистки», при которой уплотнительное седло для шара очищает шар, когда он открывается и закрывается.

Резюме

Существует множество типов вакуумных клапанов, некоторые из которых используются в узкоспециализированных приложениях. В этой статье представлены некоторые из наиболее распространенных типов промышленных печей для термообработки.

Ссылки

1. Акрам, Х. М., «Выбор подходящих регулирующих клапанов для вакуумных систем», Глобальный журнал инженерных исследований: машиностроение и механика, том 14, выпуск 4, версия 1. 0, 2014 г.
2. Калифорнийский университет в Беркли, «Описание базовой вакуумной системы», EECS 143 Технология микропроизводства. (http://www-inst.eecs.berkeley.edu/~ee143/fa10/lab/vacuum.pdf)
3. Книга вакуумных технологий, Pfeiffer Vacuum, 2008 г.

Вакуумные клапаны — Вакуумные клапаны НДС

Вакуумные клапаны НДС предназначены для всех уровней вакуума вплоть до условий высокого вакуума, сверхвысокого и сверхвысокого вакуума.

НДС Вакуумные клапаны производятся в условиях чистой комнаты и изготавливаются по индивидуальному заказу для соответствующего применения. В дополнение к высокой степени чистоты вакуумные клапаны VAT особенно убедительны благодаря своей высокоточной работе и долговечности даже в экстремальных условиях процесса.

Компания VAT предлагает широкий ассортимент вакуумных запорных и регулирующих клапанов, дозирующих клапанов, перепускных клапанов, вентиляционных и перепускных клапанов, а также быстрозапорных клапанов и предлагает оптимальное решение для всех областей применения.

Технология решает

Чтобы постоянно гарантировать оптимальную вакуумную изоляцию или функцию управления, вакуумные клапаны VAT используют различные технологии вакуумных клапанов, разработанные VAT. Эти запатентованные технологии обеспечивают, в дополнение к функции предотвращения попадания частиц, точную работу в течение большого количества циклов закрытия и контроля.

НДС Вакуумные задвижки, вакуумные угловые клапаны для широкого спектра применений, а также дроссельные вакуумные клапаны, маятниковые вакуумные клапаны или цельнометаллические вакуумные клапаны устанавливают стандарты решений для вакуумных клапанов во всех областях.

Бросьте нам вызов, мы будем рады предложить вам оптимальное решение.

В дополнение к стандартным решениям, представленным на нашем веб-сайте, мы также рады разработать решения, адаптированные к вашей вакуумной системе, просто свяжитесь с нами.

Для получения дополнительной информации выберите клапан из следующих категорий:  

Что такое вакуумный клапан?

Вакуумный клапан представляет собой устройство, устанавливаемое на подающем или выпускном трубопроводе вакуумной системы. Обычно он используется для изоляции областей вакуума, таких как технологические камеры, или для контроля входящего и исходящего объемов газа. Вакуумные клапаны могут управляться вручную, пневматически, электропневматически, электрически или электромагнитно. Вакуумные клапаны являются неотъемлемой частью любой вакуумной системы, а вакуумные системы используются в самых разных областях промышленного производства.

Что такое высокопроизводительные вакуумные клапаны?

Некоторые вакуумные процессы предъявляют особенно высокие требования к чистоте, а также к химической и физической стабильности технологической среды. Это относится, например, почти ко всем областям полупроводникового производства, а также ко многим исследовательским установкам, где используются вакуумные системы. В области элементарных исследований способность работать в экстремальных условиях, таких как очень высокие или низкие температуры, сильное излучение и сверхвысокий вакуум (XHV) с давлением до 10 ^-15 мбар – пределы того, что в настоящее время технически осуществимо и поддается измерению – часто добавляются к этим требованиям.

Вакуумные клапаны для этих применений отличаются от стандартных вакуумных клапанов в следующих отношениях:

1. Минимальный выброс частиц
   Высокопроизводительные вакуумные клапаны оптимизированы для того, чтобы не выпускать частицы через материалы корпуса, механику или уплотнения путем дегазации, а также через их открытие и закрытие или управление движениями трением. Это достигается специальным подбором и обработкой используемых материалов, а также некоторыми деталями конструкции, которые минимизируют, а в некоторых случаях полностью исключают выброс частиц.

    

2. Минимальные импульсы движения
   Каждый клапан генерирует импульсы движения при открывании и закрывании. В случае клапанов с автоматическим приводом они могут варьироваться от легкой вибрации до слышимых и ощутимых сильных ударов. Эти импульсы движения могут оказать негативное влияние на чувствительные производственные процессы, например, за счет дополнительного выброса частиц. В дополнение к конструктивным особенностям высокоэффективные вакуумные клапаны минимизируют эти импульсы, прежде всего, за счет управления движением в так называемых профилях движения. Подобно тому, как работают пассажирские лифты, скорость закрытия замедляется незадолго до достижения точки закрытия, чтобы предотвратить «удар». Эти профили движения обычно можно модифицировать, чтобы, например, их можно было адаптировать к желаемым условиям с точки зрения времени закрытия и частоты закрытия.
3. Нейтральное химическое и физическое поведение
   Вакуумные клапаны всегда изменяют однородность вакуумной технологической камеры в любой форме. Это происходит отчасти из-за их геометрии. Сужение или расширение пути потока может изменить сопротивление потоку и скорость потока, а мертвые зоны, такие как пространства для прохода пластины клапана, могут способствовать процессам осаждения. Это также происходит за счет движения открытия и закрытия, которое изменяет поведение потока, а также концентрацию, распределение, смешивание и температуру технологических газов. Высокопроизводительные вакуумные клапаны оптимизированы для компенсации таких влияний, где это возможно, или для того, чтобы сделать их управляемыми. С этой целью в конструкции включаются различные дополнительные методы, которые выходят далеко за рамки основных функций клапана, таких как открытие и закрытие или управление.
4. Точно воспроизводимое поведение
   Высокопроизводительные вакуумные клапаны отличаются от стандартных решений, прежде всего, высокой воспроизводимостью поведения. Это означает, что в то время как стандартные решения демонстрируют колебания при каждом отдельном открывающем и закрывающем движении и показывают отклонения от заданных значений производительности в течение периода использования, высокоэффективные вакуумные клапаны оптимизированы для того, чтобы всегда демонстрировать одно и то же поведение, определенное в очень узких пределах, в течение всего периода эксплуатации. большие интервалы использования. Это означает, что они стабилизируют вакуумные процессы и минимизируют сложность управления процессом.

Какие существуют типы вакуумных клапанов?

Вакуумные клапаны, как и другие клапаны, используют некоторые базовые механизмы, такие как задвижки, откидные диски или вращающиеся диски, для разделения или изоляции областей вакуума и для регулирования объемных потоков. Однако базовые условия использования этих механик совсем другие. Например, решающими свойствами являются высокая степень свободы от частиц, точный контроль очень малых объемных потоков, герметичность, минимальная вибрация и удары. В результате эта базовая механика обычно разработана по-разному для вакуумных клапанов. Например, закрывающие механизмы обычно рассчитаны на то, чтобы закрываться без трения и вызывать минимальную вибрацию и удары, если таковые имеются. Кроме того, управляющие движения могут быть очень точно дозированы, а уплотнения оптимизированы таким образом, что в идеале они не выделяют никаких частиц, а их статические или динамические свойства остаются стабильными в течение длительного периода использования.

Используются следующие основные типы вакуумных клапанов:

1. Вакуумные задвижки – обычно идеально подходят для изоляции или более простых задач управления. Очень малая глубина установки, максимальная проводимость (минимальное сопротивление потоку), но требуется место для прохода ворот. Они также могут иметь форму вакуумных щелевых клапанов, вакуумных перепускных клапанов или вакуумных дверей, через которые продукты вводятся в вакуумные технологические камеры.
2. Вакуумные угловые клапаны – Универсальные вакуумные клапаны общего назначения. Очень компактный размер, обычно очень модульный с точки зрения уплотнения, привода и датчика. Средняя проводимость, очень простое обслуживание. Очень хорошая и при необходимости очень точная управляемость.
3. Вакуумные дисковые затворы – В основном для управления. Очень малая глубина установки, хорошая проводимость, быстрая и точная управляемость.
4. Вакуумные маятниковые клапаны – Очень малая глубина установки и компактный размер в сочетании с очень точным управлением, очень хорошей изоляционной способностью и очень высокой проводимостью.
5. Вакуумные регулирующие клапаны с симметричным потоком – Специальный тип, оптимизированный для очень однородного потока от первого открытия до полного открытия клапана.
6. Клапаны дозирования газа или клапаны утечки – Специально для очень тонкого дозирования, например, технологических газов при малых объемных расходах.
7. Клапаны сброса давления или вентиляционные клапаны – Предохранительные клапаны, которые обеспечивают управляемую – обычно полную – вентиляцию вакуумных систем и предотвращают превышение определенных условий давления.
8. Вакуумные обратные клапаны – Пассивные клапаны, управляемые объемным расходом и перепадом давления. Обычно используется для защиты вакуумных систем от загрязнения обратным потоком. Используется, например, между вакуумными форвакуумными насосами и вакуумными системами.
9. Клапаны быстрого закрытия – Клапаны активной защиты, которые обычно защищают большие объемы вакуума или камеры от потери вакуума из-за утечки. Основная характеристика: очень быстрое закрытие при обнаружении падения давления. В приложениях UHV и XHV обычно дополнительно поддерживаются секторными вакуумными клапанами (обычно вакуумными задвижками) для обеспечения герметичной изоляции даже при очень высоких перепадах давления.
10. Вакуумные цельнометаллические клапаны – Специальная группа вакуумных клапанов, предназначенных для работы в условиях экстремального давления, температуры и радиации. Ключевая особенность: уплотнение «жесткий к твердому» (металл к металлу), а не к эластомерным уплотнениям, которые не выдерживают условий эксплуатации.
11. Вакуумные многоклапанные блоки – Специальный тип вакуумных клапанов, которые объединяют несколько функций вакуумного клапана в одном блоке.