Вакуумный затвор — обязательный компонент производственной системы, которая работает при разрежении. Арматура создает условия для откачки воздуха из рабочей зоны, поддерживает заданный уровень и по команде открывает проход. Как функционируют разные типы затворов, рассказывают разработчики и производители термовакуумного оборудования — “НПО “ГКМП”.
Вакуумный затвор — техническое устройство для обеспечения и регулировки уровня разрежения атмосферы в камере оборудования. Основные преимущества изделия: надежность, высокая точность и пропускная способность.
Механизм устанавливают в любой части производственной системы, где для обработки заготовок используют низкий, высокий и сверхвысокий вакуум. Положение заслонки («Открыто» или «Закрыто») регулирует оператор, блок управления или пневматика.
Установка обеспечивает заданную степень герметичности рабочей камеры (в том числе, при высокой скорости откачки), автоматически срабатывает при аварийных ситуациях, препятствует попаданию внутрь посторонних веществ: влаги, пыли, смазки. Исполнение арматуры рассчитано на эксплуатацию в умеренном и холодном климате (УХЛ).
Изделие экономит ресурсы (сокращает процент брака), предотвращает влияние внешних факторов на технологический процесс (лазерную резку, отпуск металла, спекание порошка в печи), просто и быстро устанавливается (за фланец). Большинство стандартных конструкций компактные, мало весят, не нуждаются в регулярной смазке.
Применение вакуумных затворов
Назначение арматуры определяется особенностями конкретного технологического процесса и масштабом бизнеса. Скорость движения заслонки вакуумного затвора определяет производительность оборудования: насосов, печей, плазморезов.
Максимально эффективно устройства работают с агрегатами, где используются технологии турбулентного и молекулярного течения газов. Примеры установок: криогенные, ионно-геттерные и турбомолекулярные насосы. Молекулярное оборудование обеспечивает высокий и сверхвысокий уровень вакуума.
Запирающую арматуру применяют в промышленном производстве и при проведении научных исследований, связанных с нанотехнологиями и физикой элементарных частиц: термоядерным синтезом, нанесением тонких пленок.
Потребители технических изделий — предприятия:
- металлургической отрасли;
- приборостроения и машиностроения;
- медицинской и химической промышленности.
Арматуру используют на производствах с повышенными требованиями к чистоте протекания процесса (отсутствии посторонних частиц в камере) и точности измерений, например, на участках с CVD-оборудованием.
Без вакуумных запорных устройств невозможно представить работу плазменных агрегатов, шлюзовых установок травления и другого высокотехнологичного оборудования. Арматуру используют производители полупроводниковой продукции и микроэлектроники.
Классификация вакуумных затворов
В прайс-листах разных представлено большое количество модификаций устройств универсального и специального назначения, с разными способами управления и конструкционными отличиями: уплотнением «металл-металл» или эластомером.
При выборе вакуумного затвора сначала узнают о назначении и типе привода. Производители выпускают технические устройства большого и малого диаметра для «чистых» процессов и «грязных» производств, последний, — с подпружиненной блокировкой и продувкой.
В категорию стандартных изделий входят встраиваемые конструкции с DIN фланцем, сильфонным уплотнением штока, для агрессивных сред, другие. Узкоспециализированная продукция предназначена для резонансных циклических ускорителей, управляющих и полупроводниковых систем.
Привод арматуры запускается в движение ручным или автоматическим способом: с помощью электромагнитных, электромеханических или электропневматических устройств.
Основные критерии выбора заслонки
При покупке вакуумного затвора в первую очередь учитывают технологические параметры: уровень вакуума (нормальный, высокий, сверхвысокий), условный диаметр отверстия, типоразмер фланца. В некоторых процессах обязательно соизмеряют скорость реагирования арматуры (время срабатывания заслонки) и аналогичный параметр подключаемого оборудования.
В описании технического устройства приведены дополнительные характеристики: максимальная температура прогрева при открытом и закрытом затворе, норма герметичности (величина натекания по гелию), допускаемая разность давления для открытия заслонки.
При выборе вакуумного затвора учитывают среду. Заслонки используют в технологических процессах обработки изделий в вакууме и инертных газах, не вызывающих коррозии металлов. Варианты рабочей среды: однокомпонентный газ или смесь.
Крупные предприятия покупают автоматизированные средства контроля и управления технологическим процессом. При эксплуатации автоматического вакуумного затвора оператор наблюдает за работой оборудования издалека. Блок управления получает соответствующие сигналы от датчиков и отправляет команды исполнительному органу (приводу, штоку).
Для производственных лабораторий и выполнения исследовательских работ, например, участков, подходит ручная запорная арматура. Специалист НИИ находится рядом с оборудованием.
Устройство вакуумного затвора
Основные элементы конструкции: корпус, привод и затвор. Внутри расположена вакуумная герметичная камера с приводом и штоком. По каналу перемещается (скользит) подвижная заслонка («тарелка» или «тарель»).
Проход закрыт, когда шток под влиянием силы тяжести (электричества или напора сжатого воздуха) шток опускается вниз, Когда стержень устремляется вверх, отверстие для потока газа открывается. Датчик на штоке контролирует положение задвижки. Размер тарели соответствует диаметру проходного канала. В технических руководствах используют термин апертура, то есть, отверстие.
Герметичность соединения обеспечивают сильфонные, металлические или резиновые (из фторкаучуков типа Витон) штоковые уплотнители. Для тихого хода и идеального скольжения пар трения сопрягаемые части перед сборкой полируют электрохимическим способом. Уплотнители из эластомеров применяют при работе с высоким вакуумом. Медные прокладки обеспечивают сверхвысокий уровень разрежения среды в рабочей камере.
Чтобы соединить вакуумный затвор с магистралью, применяют фланцы типов: ISO-K/ISO-F (Large Flange), KF (Klein Flange), CF (ConFlat). Буквы указывают на размеры и конструктивные особенности соединительных элементов. Арматуру стандарта ISO используют для отверстий большого диаметра. Две буквы KF указывают на изделия с канавкой, которая обеспечивает герметичное прилегание уплотнителя, CF — с медной прокладкой.
Шток приводится в движение магнитным полем, электричеством (сервоприводом) или потоком сжатого воздуха (пневматической системой). В электрических моделях сбоку располагаются клеммы для подключения питания. Скорость перемещение запирающего устройства задают в настройках. Электрической запорной арматурой можно управлять удаленно.
Пропускная способность вакуумных затворов
Привод ручного типа используют при выполнении научно-исследовательских работ, когда в ходе эксперимента периодически фиксируют показатели. Если заданные параметры не соответствуют прогнозируемым результатам, давление регулируют. Чтобы ограничить движение газового потока в рабочей камере, тумблер переводят в режим «Закрыто» (давление возрастает). Когда затвор находится в положении «Открыто», происходит обратный процесс.
Частая ошибка неопытных людей — не видеть отличий между двумя типами вакуумной запорной арматуры: затвором и клапаном. Задача обоих механизмов — управлять потоком рабочей среды, принципиальная разница заключается в пропускной способности.
Специалисты компании “НПО “ГКМП” разъясняют: в первом устройстве тарельчатый механизм движется перпендикулярно потоку. В режиме «Открыто» устройство обеспечивает максимальную пропускную способность (газ не встречает препятствий),
Тарелка вакуумного клапана перемещается по оси газового потока (или седла). Если сравнить клапан и затвор одинакового размера, пропускная способность первого типа арматуры существенно ниже. В агрегатах, где проводимость потока газа имеет решающее значение, — например, турбомолекулярных установках, — применяют только вакуумные затворы.
Электрические и электропневматические устройства
В электропневматическом затворе движением заслонки управляет пневматическая система. Преимущество устройства: многофункциональность, универсальность, удобство, безопасность, повышенная точность и надежность, долгий срок эксплуатации.
Электромагнитные и электромеханические заслонки фиксируют на оборудовании вертикально, чтобы под действием силы тяжести затвор опускался и оставался в нижней точке. Когда система управления оборудованием направит соответствующий импульс, устройство освободит проход.
В отличие от других типов, эффективность электропневматической арматуры не зависит от пространственного расположения. Полезную работу выполняет сила давления, которую производит пневматическая система. Чтобы закрыть заслонку, внутрь нагнетают сжатый воздух или азот. Энергия давления преобразуется в возвратно-поступательное движение штока.
В настройках обозначены три способа управления: вручную, контроллером и удаленно, когда оператор в любой момент времени может определить положение заслонки: режим «Открыто» или «Закрыто».
Безопасность работы
В электропневматической арматуре предусмотрен режим автоматического реагирования на экстренные ситуации: развакуумирование системы или внезапно остановился насос. Если возникает опасность, пружина прижимает уплотнительное кольцо из искусственного каучука к заслонке. Когда ситуация нормализуется, включается штатный режим реагирования.
Производители выпускают электропневматические затворы с одно- и двухступенчатым передаточным приводом. В первом случае устройство совершает поступательное движение в одной плоскости.
Двухступенчатый механизм состоит из фиксатора положения и прижима (пружины). Привод совершает движение в двух направлениях. Вначале шток с заслонкой перемещается вертикально и достигает крайней нижней точки. Когда проход перекрыт, начинается горизонтальное движение: срабатывает пружина, уплотнитель прилегает к краям заслонки.
Особенности работы запорных устройств
Компоненты для вакуумных затворов изготавливают с минимальным допуском, места скольжения полируют. Арматура работает бесшумно, нет вибрации при открытии и закрытии скользящего затвора.
Электроприводная арматура ремонтопригодна. Ресурс работы до капитального ремонта зависит от сложности конструкции и движущей силы. Единица измерения — цикл включения и выключения. У электромагнитных и электромеханических — 50000, электропневматических затворов — 20000.
Обслуживание заключается в регулярном осмотре и периодической разборке конструкции. Со временем в полости скапливается металлическая пыль, которая мешает движению привода и других частей механизма.
Запорную вакуумную арматуру поставляют в упаковке. Потребитель получает ремкомплект, техническое описание и гарантию, где указан срок хранения и эксплуатации.
Компания “НПО “ГКМП” — предприятие полного рабочего цикла, организация специализируется на промышленном вакуумном оборудовании. В состав входит инженерный центр и мощная производственная база. При разработке проектов специалисты используют современные материалы и компоненты.
Компания принимает заказы на изготовление типового и узкопрофильного высокотехнологичного термовакуумного оборудования, в том числе, электромагнитных, электромеханических и электропневматических затворов. Узнайте подробности по телефону +7(495) 150-14-50.
