Аналогичные устройства служат для отсечения утечек и сохранения герметизации всех элементов, входящих в состав конструкции любой вакуумной системы. Такие клапаны считаются лучшими изделиями для стабилизации давления, несмотря на то, что в технике существует масса подобных устройств, а также альтернативных решений. Сегодня развитие технологических процессов производства позволило прекратить выпуск аналогичных изделий с фланцами, имеющих диметр более 160 мм. Здесь нужно объяснить, что такие клапана будут стоить в магазине дороже, чем затворы с аналогичными параметрами.
Содержание:
- Вакуумный клапан — назначение
- Вакуумный клапан — устройство и принцип работы
- Вакуумные клапаны — разновидности
Вакуумный клапан — назначение
Как известно из физики, вакуум — это состояние паров или газов при давлении ниже атмосферного, а роль клапанов в вакуумных системах действительно велика, потому что с их помощью такое оборудование может функционировать без перерыва и сколь угодно долго.
Вакуумный клапан — назначение
При отсутствии такого небольшого устройства вакуумные системы могут выйти из строя, а реанимировать их будет намного дороже, потому что замена основных деталей обойдется пользователю практически по цене новой установки такой же производительности.
Чтобы понять роль этого устройства в работе любой вакуумной системы, надо проанализировать все достоинства и недостатки вакуумного клапана, только в этом случае пользователям станет понятно — стоит ли переплачивать за агрегаты с уже установленным таким изделием или же это действительно бесполезные финансовые инвестиции.
Преимущества использования вакуумных клапанов:
- высокий уровень надежности, потому что нет негативных утечек из замкнутой системы;
- улучшенные показатели производительности вакуумных систем;
- осуществляется ускоренный запуск оборудования;
- абсолютная безопасность использования.
Негативные факторы применения клапанов выражаются в увеличении шумового и вибрационного воздействия на окружающую среду во время работы.
Убедительная победа со счетом 4:1, а для скептиков можно добавить, что применение шумопоглощающего кожуха и демпфирующих подушек под опоры несущей рамы уменьшает аналогичное воздействие до минимальных значений.
Вакуумный клапан — устройство и принцип работы
Эти устройства относятся к классу запорной арматуры, которая призвана отсекать или открывать проход рабочему потоку при его циркуляции внутри вакуумного оборудования. Такие изделия регулирующего типа способны поддерживать оптимальные значения давления, а обратные вакуумные клапаны предотвращают обратное движение в магистралях.
Вакуумный клапан — устройство и принцип работы
Привод такого устройства может осуществляться электрическим, электромагнитным или механическим способом, что зависит от модификации изделия. Третий вариант часто применяется совместно с электромагнитным и электрическим типом, обеспечивая функционирование клапана в ручном режиме.
Кроме этого, механический вариант привода используется в конструкции клапанов предохранительного класса для аналогичного оборудования, которое часто работает с большими перепадами давлений.
Главное отличие клапанов вакуумного типа заключается в простой их конфигурации, в сравнении с аналогичными затворами: внутри располагается тарелка, которая двигается в противоположном рабочему потоку газа направлении. Это движение происходит по оси седла и совпадает с осью движения газового потока, но в обратную сторону, поэтому можно при хорошей проводимости трубопровода использовать максимально короткое по длине изделие. Такая особенность снижает проводимость клапанов, если их приходится сравнивать с затворами аналогичного типового размера. Пространственное расположение входного и выходного фланца перпендикулярно, относительно друг друга, что негативно сказывается на пропускной способности.
Существуют три основных технических параметра любого аналогичного устройства вакуумного вида: тип и диаметр фланца, максимально допустимый уровень давления и показатель герметичности.
Клапана изготавливаются из металла или же эластичных полимеров, при этом первые изделия способны выдерживать довольно высокие температурные режимы, поэтому их используют в системах со сверхвысокими параметрами вакуума. Второй вариант предпочтительнее применять при давлениях до 10-8 мбар.
Отличительные нюансы клапанов для вакуумного оборудования:
- методы присоединения фланцев;
- диаметр внутреннего сечения;
- вариант изготовления — линейный или угловой;
- сильфонное или сальниковое уплотнения штока;
- медное уплотнение седла;
- материал изготовления.
Все аналогичные клапаны могут изготавливаться прямой или угловой конфигурации, но последний вариант намного дешевле, поэтому довольно часто пользователи устанавливают именно бюджетный аналог. В том случае, когда применяется линейная ориентация фланцев, то внутри конструкция устройства все равно выполняется угловым способом.
Современные модели оснащаются с помощью пневматического, электромагнитного или ручного привода, а вот электромеханический вариант становится атавизмом и довольно редко. Из-за высокой ценовой политики мощных электрических магнитов и больших значений токов пуска, которые расходуют большое количество энергетических ресурсов, второй вариант привода вакуумных клапанов имеют значительные ограничения по размерам диаметра фланцев — не больше 40 мм.
Проводимость углового клапана напрямую зависит не только от давления в магистрали или вакуумной системе, но и от его индивидуальных габаритов.
Например:
1) диаметр входного отверстия — 32 мм;
2) осевая длина — 137-235;
3) проводимость при 1,33 бара — 500 л/с.
При максимальных значениях картина будет совершенно другая:
1) входной диаметр — 100 мм;
2) линейная длина — 235 мм;
3) проводимость при тех же параметрах давления возрастает в 40 раз — 20 тысяч л/с.
Крепление при помощи фланцев позволяет легко демонтировать вакуумные клапаны, чтобы проводить регламентные работы, сервисное обслуживание ремонт или модернизацию всей системы.
В некоторых случаях вакуумные клапаны монтируются на постоянной основе посредством сварочных работ или припаиваются к трубопроводу. В любом случае проводимость такого устройства и связанного с ним трубопровода всегда учитывается в общей проводимости вакуумного оборудования.
Вакуумные клапаны — разновидности
Для перекрытия потоков рабочего газа в вакуумных системах применяются затворы и клапаны, которые существенно отличаются конструктивно, а также по эксплуатационным признакам. По конструкции вакуумные клапаны условно подразделяются на угловые и линейные типы. При первом варианте рабочий поток газа встречает на пути уплотнительный клапан и меняет направление движения, растекаясь вдоль стенок корпуса. Во втором — не меняет направление протекания, потому что его движению ничего не препятствует.
Вакуумные клапаны — разновидности
Все варианты используются, как в научно-исследовательских лабораториях при различных НИИ для проведения научных изысканий и опытов, так и на производственных предприятиях при выполнении поставленных задач. В плане изготовления это надежные устройства, хоть и имеют бюджетную цену, они часто используются в оборудовании, которое создает сверхвысокие параметры искусственного вакуума.
По характеристикам привода клапаны делятся на три основных вида.
Электропневматические
Серия 3274 была специально спроектирована для применения в различных областях промышленности, например, в широком диапазоне изготовления оптимальных габаритов. Выдвигающийся или втягивающийся шток имеет стандартные ограничения по осевым усилиям, что непосредственно зависит от конкретной модели.
Параметры и индивидуальные нюансы:
- сигнал может стабильно передаваться на значительные расстояния;
- отлично функционируют при отрицательных температурах наружного воздуха;
- компактность конструкции;
- осуществляется постоянное воздействие в случае электрического варианта соединения.
Этот тип вакуумных клапанов считается высокоскоростным из-за функций пневматического привода, который регулирует рабочий поток газа.
Электромагнитные
У этого вида такие достоинства:
- уникально короткий период срабатывания — при закрытии <0,1 мс, а при открытии <0,2 мс;
- не используется сжатый воздух;
- нет блока управления.
Очень короткий период срабатывания позволяет использовать в аварийных устройствах, открытие происходит благодаря вытяжному реле, а закрытие — из-за действия пружины возврата.
Электромеханический
Третий вариант имеет еще большие преимущества над другими двумя, он более устойчив, надежен и полностью независим. Такой вариант удобен тем, что не влияет на расположение вакуумной коммутационной регулирующей аппаратуры в пространстве, поэтому можно вручную управлять аппаратурой, самостоятельно регулировать время ее срабатывания, а также настраивать силу прилегания уплотнений.
Выбор вариантов зависти от нескольких факторов:
- диаметр прохода;
- период срабатывания;
- необходимость ручного настраивания;
- возможность усиливать герметичность;
- вид используемой энергии.
Среди главных эксплуатационных параметров:
- Степень герметичности, определяющаяся потоком натекания газа через уплотнительную пару, она находится в пределах 10-10—10-13 мбар•м3/с в зависимости от требований, которые предъявляются к эксплуатации аппаратуры.
- Проводимость в открытом положении определяется отношением потока рабочего газа, проходящего через устройство, к разности давлений на входе и выходе.
- Быстродействие определяется временем герметического перекрытия.
- Ресурс, который определяется числом циклов перекрывания с обеспечением заданной степени герметичности.
Первостепенная задача вакуумных затворов и клапанов заключается в поддержании абсолютной герметичности перекрытия магистралей в определенном диапазоне давлений. Используются эти устройства и для подстраховки при демонтаже крупных узлов оборудования, когда требуется сохранить созданный внутри вакуум. А также клапаны применяются для изоляции какого-либо элемента вакуумной системы и в том оборудовании, где в процессе функционирования наблюдаются резкие скачки давления.
