Проще говоря, вакуумный поворотный затвор Это модифицированная версия хорошо известного четвертьоборотного клапана, но специально разработанная для систем, работающих при низком давлении. Ее основное назначение — контролировать или полностью блокировать поток газа в условиях, где даже малейшая утечка может нарушить уровень вакуума.
Поэтому в конструкции особое внимание уделяется использованию чистых материалов, герметичности и компонентов, которые не будут выделять скопившиеся газы во время работы системы.
В отличие от обычных клапанов, которые просто удерживают воду или воздух, эти устройства предназначены для любых условий, от базовых условий грубого вакуума до высокопроизводительных установок, где поддержание чистоты и стабильности камеры имеет первостепенное значение. Они используются, потому что минимизируют загрязнение и поддерживают уровни давления, от которых зависят деликатные процессы.
Почему стандартные клапаны плохо работают в вакуумных системах
Большинство людей видели или использовали что-либо подобное. обычный поворотный затвор. Он дешев, прост в использовании и обычно справляется со своей задачей в обычных трубопроводных системах. Проблема возникает, когда вы пытаетесь установить тот же клапан в вакуумную линию. Начинается выделение газов, уплотнения отслаиваются, и клапан просто не может удерживать давление, необходимое для вакуумной системы.
Вот почему появились вакуумные затворы типа «бабочка». Они основаны на той же идее вращающегося диска, но детали модернизированы для работы в условиях низкого давления.
В вакууме даже малейший зазор становится путем утечки. Изоляция также должна происходить быстро, поэтому эти клапаны сконструированы таким образом, чтобы открываться и закрываться быстро. В полностью открытом состоянии диск практически не перекрывает поток, что означает, что насос может гораздо быстрее опустить камеру.
Различия, которые действительно имеют значение
Реальное различие между обычным клапаном и клапаном, предназначенным для вакуума, кроется в материалах и способе изготовления уплотнительных поверхностей.
Контроль газовыделения
В условиях вакуума некоторые виды пластмасс, смазки и обычная резина выделяют газы, которые находились внутри них. Это немедленно загрязняет камеру.
Поэтому производители используют нержавеющую сталь и специальные уплотнительные материалы, прошедшие испытания на чрезвычайно низкое газовыделение. В некоторых устройствах эластомеры вообще не используются, и вместо них применяются другие материалы. металлические уплотнения вместо.
Обеспечение герметичности соединения
Поддержание вакуума означает борьбу со всей атмосферой, которая давит внутрь. Для этого производители клапанов используют специальные уплотнения крышки, жесткие допуски при механической обработке, а иногда и конструкции с двойными уплотнительными кольцами. Цель проста: исключить проникновение газа, независимо от размера зазора.
Более подробный обзор высоковакуумного поворотного затвора
Не все вакуумные системы одинаковы. Простейшей упаковочной машине требуется гораздо меньшая точность, чем научному прибору.
Высоковакуумный поворотный затвор предназначен для работы в условиях глубокого вакуума, где давление может падать до крайне малых значений, иногда около 1 × 10⁻⁷ Торр. В этом случае шероховатость поверхности, материалы уплотнений и тип соединения имеют огромное значение.
На этих клапанах часто встречаются фланцы ISO, KF или CF, поскольку они обеспечивают герметичность в условиях глубокого вакуума. В частности, фланцы CF используют медные прокладки, которые деформируются, создавая очень прочное уплотнение «металл к металлу».
Где обычно используются эти клапаны
Многие высокотехнологичные процессы требуют стабильного вакуума, поэтому такие клапаны используются в различных отраслях промышленности:
- Производство полупроводников Они используются для предотвращения загрязнения технологических камер и контроля потока газа во время производства микросхем.
- Научно-исследовательские центры Они зависят от них в плане оборудования, такого как электронные микроскопы, масс-спектрометры и вакуумные печи. Для этих установок необходим стабильный уровень вакуума, иначе эксперименты просто не состоятся.
Почему многие инженеры предпочитают конструкцию «вакуумная бабочка»
Одна из причин, по которой инженеры часто выбирают именно такую конструкцию клапана, — это плавный, малотормозной путь, который он создает в полностью открытом состоянии. Высокая проводимость помогает насосу быстрее достичь необходимого уровня вакуума. Кроме того, такие клапаны занимают меньше места, чем, например, задвижки, которые могут быть громоздкими и сложными в установке в компактном оборудовании.
Еще одно преимущество — стоимость. Несмотря на специфическую конструкцию, вакуумный поворотный затвор обычно экономичнее, чем вакуумный задвижной клапан аналогичного размера. Единственное, на что следует обратить внимание, это то, что вращающийся диск всегда подвергается воздействию газа, циркулирующего в системе, поэтому, если среда коррозионная или загрязненная, выбор материала становится гораздо важнее.
Роль материалов в обеспечении долговременного качества
Стандартной является нержавеющая сталь, обычно марки 304 или 316, поскольку она устойчива к коррозии и обладает низким уровнем газовыделения. Для применений со средним уровнем вакуума часто используются уплотнения из высококачественного ФКМ (фторкаучука).
Когда система требует более глубокого проникновения влаги, эластомеров может быть недостаточно, особенно если оборудование необходимо нагревать во время цикла термической обработки. В таких ситуациях наиболее надежную работу обеспечивают цельнометаллические уплотнения.
Это одно из главных отличий конструкции клапанов для среднего и глубокого вакуума: чем глубже вакуум, тем больше внимания уделяется поведению каждого материала при низком давлении и высокой температуре.
