Рис. 7. Клапан КЭП-80Г (нормально закрытый)

Автор: О.К. Курбатов, М.С. Галиев, П.Л. Толмачев (ОАО «НПФ «Аргонавт-Темп» при ФГУП НИИ вакуумной техники им. С.А. Векшинского»).

Опубликовано в журнале Химическая техника №8/2015

В настоящее время трудно найти области науки и промышленности, в которых не применялась бы вакуумная техника. Вакуум в качестве среды для проведения научных исследований и технологических процессов используется в широком спектре научного и технологического оборудования, начиная от относительного простого (упаковка пищевых продуктов и т.п.) и кончая сложнейшими сверхвысоковакуумными научными электрофизическими системами (например, гигантский адронный коллайдер в ЦЕРНе).

Современный российский рынок вакуумной продукции представляет широкий ассортимент изделий и оборудования (включая элементную базу), предназначенного для научных исследований и промышленного применения различного рода.

Значительная часть вакуумно-технологического оборудования, используемого в России, – это оборудование иностранных фирм. Такая ситуация объясняется несколькими причинами, главные из которых – это либо отсутствие необходимого отечественного оборудования, либо устаревший технической уровень отечественной техники. Это, безусловно, касается и вакуумной элементной базы, входящей в состав оборудования, и установок (вакуумные насосы, запорно-регулирующая арматура, вводы движения, вакуумметры, масс-спектрометры и другие элементы).

Угроза введения масштабных санкций со стороны стран Запада делает вопросы, связанные с развитием направлений, лежащих в основе обеспечения внутреннего рынка страны отечественными конкурентоспособными товарами, максимально актуальными.

Программа импортозамещения в сегодняшних условиях становится государственной и признана стать ключевым фактором повышения устойчивости страны к внешнему воздействию и защиты ее безопасности.

Согласно Плану первоочередных мероприятий по обеспечению устойчивого развития экономики и социальной стабильности в 2015 г., утвержденному распоряжением Правительства РФ №98-р от 27 января 2015 г, одним из ключевых направлений действий Правительства РФ должна стать поддержка импортозамещения по широкой номенклатуре несырьевых, в том числе высокотехнологичных, товаров.

Вакуумные клапаны

С целью замены хорошо известных, но морально устаревших, вакуумных клапанов с ручными приводами типа ВРП и клапанов с электромагнитными приводами типа КВУМ были разработаны новые, соответствующие международным стандартам ISO клапаны (рис. 1) следующих серий:

  • РКВ-ПФ – клапаны вакуумные ручные, прямопроходные с фланцевым присоединением;
  • РКВ-ПХ – клапаны вакуумные ручные, прямопроходные с «хомутовым» присоединением;
  • РКВ-УФ – клапаны вакуумные ручные, угловые с фланцевым присоединением;
  • РКВ-УХ – клапаны вакуумные ручные, угловые с «хомутовым» присоединением;
  • МКВ-ПФ – магнитные клапаны вакуумные, прямопроходные с фланцевым присоединением;
  • МКВ-ПХ – магнитные клапаны вакуумные, прямопроходные с «хомутовым» присоединением;
  • МКВ-УФ – магнитные клапаны вакуумные, угловые с фланцевым присоединением;
  • МКВ-УХ – магнитные клапаны вакуумные, угловые с «хомутовым» присоединением.

Электромагнитные клапаны серии МКВ являются нормально-закрытыми (н/з).

Основные технические характеристики вакуумных клапанов

Диаметр условного прохода DN, мм 16, 25, 40, 63
Тип Высоковакуумные

непрогреваемые

Диапазон рабочих давлений, 1×105…1×10–4/
Па/мм.рт.ст. 760…7,6×1–7
Допустимый суммарный поток натекания в вакуумную полость клапана в закрытом положении,
м3Па/с Не более 5×10–9
Материалы:
корпус Ст.20 и Ст. 12Х18Н10Т

(для МКВ-16УФ)

седло, заслонка, сильфон Ст. 12Х18Н10Т
уплотнители Резина вакуумная
Средняя наработка на отказ, циклов «открыто–закрыто» Не менее 5 000
Средний ресурс, циклов 250 000
Среднее время восстановления, ч Не более 2
Ввод движения клапанов с ручным приводом Сильфонный
Дополнительно для электромагнитных клапанов
Напряжение питания Переменное 220 В 50 Гц
Время открытия (закрытия), с Не более 0,5
Потребляемая мощность, ВА Не более 12
Рис. 1. Новые вакуумные клапаны, соответствующие стандартам ISO
Рис. 1. Новые вакуумные клапаны, соответствующие стандартам ISO

Электромагнитные клапаны серии МКВ в отличие от клапанов типа КВУМ и КВМ имеют унифицированные встроенные блоки питания и управления (ВБПУ), используемые в клапанах всех условных проходов

(DN = = 16; 25; 40; 63 мм).

ВБПУ разработан на основе микропроцессора. Вместе с электромагнитной катушкой ВБПУ представляют собой электромагнитный привод, при этом конструктивно привод является легкосъемным. Открытие клапана осуществляется подачей выпрямленного напряжения 200 В от ВБУП на катушку электромагнита. Затем клапан переходит в режим удержания (напряжение на катушке 18 В). Благодаря этому в открытом положении клапан может находиться длительное время без опасности перегрева, а температура наружных поверхностей не превышает 40°С.

Особенностью новых клапанов является наличие двух видов сигнализации об открытом состоянии: визуальной (имеется светодиод на кожухе ВБПУ) и дистанционной.

Вакуумные электропневматические клапаны КПУ-Л

Клапаны КПУ-25Л, КПУ-40Л, КПУ-6ЗЛ (рис. 2) предназначены для комплектования непрогреваемого вакуумного оборудования, работающего при давлении 105…10–5 Па.

Рис. 2. Вакуумные электропневматические клапаны КПУ-Л
Рис. 2. Вакуумные электропневматические клапаны КПУ-Л

Корпусы клапанов – литые из алюминиевого сплава АЛ-9, по конструкции аналогичны корпусам клапанов КВУМ.

Материал уплотнителей – резина 7889.

Технические характеристики клапанов КПУ-Л

Клапан

Диаметр условного

КПУ-25Л КПУ-40Л КПУ-63Л
прохода, мм 25 40 63
Проводимость, дм3/с 16 30 45
Время срабатывания, с 0,2 0,3 0,5
Габаритные размеры, мм 170×75×210 195×90×260 245×135×355
Масса, кг 2,2 3,6 7,6
Допустимый  поток натекания, м3Па/с 5×10–9 5×10–9 5×10–9
Потребляемая мощность, Вт 7,2 7,2 7,2
Средняя наработка на отказ, циклов  104  104  104
 Средний ресурс, циклов  105  105  105
Напряжение питания золотник, В  24  24  24
Давление воздуха в сети, МПа  0,4…0,6  0,4…0,6 0,4…0,6

Вакуумные плоские затворы шиберного типа серий ЗЭПШ и ЗППШ

Вакуумные затворы используются для перекрытия вакуумных коммуникаций (рис. 3). По сравнению с угловыми затворами плоские прямопролетные затворы обладают большей вакуумной проводимостью (в ~2 раза).

Рис. 3. Вакуумные плоские затворы шиберного типа серий ЗЭПШ и ЗППШ
Рис. 3. Вакуумные плоские затворы шиберного типа серий ЗЭПШ и ЗППШ

Диаметр условного прохода ЗЭПШ с электромеханическим приводом 160 и 250 мм; ЗППШ с электропневматическим приводом – 100; 160; 200 и 250 мм.

Технические характеристики затворов ЗЭПШ и ЗППШ

Затвор ЗЭПШ-160 ЗЭПШ-250 ЗЭПШ-160 ЗЭПШ-250
Диаметр условного прохода, мм  160  250  160 250
Проводимость, м3/с  4,0  16  2,6  16
Тип привода Эл./мех. Эл./мех. Эл./пневм.Эл./пневм.
Мощность электродвигателя, Вт (при напряжении сети 220/380 В и частоте 50 Гц) 40 60 –               –
Давление в пневмосети, МПа 0,4…0,6 0,4…0,6
Температура прогрева, °С  

300

 

70

 

300

 

300

Габаритные        
размеры, мм 440×250×245 575×300×210 445×255×215 575×360×205
Масса, кг 25 43 11 41

Дополнительно для затворов ЗЭПШ

Рабочее давление, Па                                         105…10–7

Поток натекания, м3Па/с                                      6×10–11

Время открытия или закрытия, с                             Менее 4

Средняя наработка на отказ, циклов                     104

Средний ресурс, циклов                                        5×105

Плоские затворы особенно удобны при компоновке вакуумного оборудования с ионно-лучевой технологией, в ускорительной технике, а также для осуществления автоматического шлюзования образцов при научных исследованиях и при производстве изделий электронной техники.

Особенность затворов – высокая степень унификации: затворы различаются только приводами, а корпусы и основные механизмы и узлы идентичны.

Сверхвысоковакуумные клапаны серии КРУТ

Цельнометаллические клапаны типа КРУТ (рис. 4) с ручным приводом (D N = 10 и 40 мм) предназначены для комплектования сверхвысоковакуумного оборудования, работающего при давлении 105…10–10 Па, в качестве запирающего элемента. Главная их особенность в том, что они являются прогреваемыми в закрытом положении до температуры 300°С.

Рис. 4. Сверхвысоковакуумные клапаны серии КРУТ
Рис. 4. Сверхвысоковакуумные клапаны серии КРУТ

Присоединительные размеры фланцев соответствуют ГОСТ 26526–85 и стандарту ISO-3669, за основу которого взяты соединения типа «Сonflat».

Технические характеристики клапанов КРУТ

 Клапан  КРУТ-10  КРУТ-40
 Диаметр условного прохода, мм  10 40
 Проводимость, дм3/с  6,3  40
 Габаритные размеры, мм  70x60x120  115x90x235
 Масса, кг  1,0  7,0
 Допустимый поток натекания, м3Па/с  5×10–11  5×10–11
 Средний ресурс, циклов  Не менее 1 000  Не менее 1 000
Наработка на отказ (с прогревом в закрытом состоянии при 300°С), циклов  150  150
 Рабочее положение  Любое  Любое

Газовые клапаны

Разработаны и серийно выпускаются прямопроходные электромагнитные клапаны со встроенными блоками питания и управления (ВБПУ) в двух исполнениях: нормально закрытые (н/з) серии КЭП-Г (рис. 5) и нормально открытые (н/о) серии КУМ-Г (рис. 6). Присоединение – муфтовое или фланцевое (для D N = 50 мм).

Рис. 5. Клапаны серии КЭП-Г (нормально закрытые) DN-50, 20, 10 мм
Рис. 5. Клапаны серии КЭП-Г (нормально закрытые) DN-50, 20, 10 мм
Рис. 6. Клапаны серии КУМ-Г (нормально открытые) DN-25, 10, 20 мм
Рис. 6. Клапаны серии КУМ-Г (нормально открытые) DN-25, 10, 20 мм

Технические характеристики газовых клапанов

Диаметр условного прохода, мм 10, 15, 20, 25, 50
Основной конструкционный материал:
корпус и детали Сталь 20, сталь 12Х18Н10Т
уплотнители Фторопласт Ф4, паронит, резина 9024;
Средняя наработка на отказ, циклов открыто–закрыт» 5 000
Средний ресурс, циклов 250 000
Рабочее давление, МПа До 0,6
Перепад давления, МПа 0,6
Степень герметичности «А» по ГОСТ 9544;
Время открытия/закрытия, с Менее 1
Пусковой ток, А
для DN =15; 20; 25; 50 мм 5,3
для DN =10 мм 4,0
Питание и управление от ВБПУ 220 В, 50 Гц
Положение на газопроводе приводом вниз Любое, кроме положения
Степень защиты IP 54
Вид климатического исполнения УХЛ4 по ГОСТ 15150

Клапаны – нормально закрытые с разгрузочным устройством и усилителем, бессальниковые. Принудительный подъем и удержание запорного органа осуществляются с помощью электромагнитного привода со встроенным электронным ВБПУ, аналогичным блокам питания и управления вакуумных клапанов.

Гидравлические клапаны

Рис. 7. Клапан КЭП-80Г (нормально закрытый)
Рис. 7. Клапан КЭП-80Г (нормально закрытый)

Для автоматизированных систем водяного охлаждения вакуумных насосов, дуговых, магнетронных и электронных испарителей и других узлов вакуумного оборудования разработаны и серийно выпускаются электромагнитные гидравлические клапаны типа КМ в нормально закрытом исполнении (рис. 8).

Технические характеристики гидравлических клапанов КМ

Диаметр условного прохода, мм 10; 15; 20; 25; 50
Основной конструкционный материал:
корпус и детали Коррозионно-стойкая или углеродистая сталь, чугун СЧ-20 (DN50)
уплотнители Фторопласт Ф4, паронит
Средняя наработка на отказ, циклов открыто–закрыто 5 000
Средний ресурс, циклов 80 000
Температура рабочей среды, °С:
для DN = 10, 15, 20, 25 мм До 70
для DN = 50 мм До 150
Рабочее давление МПа:
для DN = 10, 15, 20, 25 мм До 1
для DN = 50 мм До 1,6
Допустимая величина относительной  протечки в положении «закрыто», см3/мин Не более 0,3
Время открытия/закрытия, с Не более 1
Питание переменного тока 220 В, 50 Гц  Однофазная сеть
Потребляемая мощность, Вт (ВА) Не более 10 (70)
Установочное  положение

на трубопроводе

 Любое, кроме положения приводом вниз
 Пусковой ток, А  Не более 5,3
Степень защиты IP 54
ВБПУ Аналогичные блокам питания

и управления вакуумных клапанов

Рис. 8. Клапаны серии КМ (нормально закрытые) DN-15, 50, 25 мм
Рис. 8. Клапаны серии КМ
(нормально закрытые) DN-15, 50, 25 мм

Для применения при разработке проектов, а также при реконструкции и ремонте действующих РТС, КТС, ЦТП, ИТП, вентиляционных систем и тепловых сетей разработаны и серийно выпускаются запорно-регулирующие гидравлические клапаны серии КЗР-АРГОНАВТ (рис. 9). Эти клапаны применяются и в других отраслях для автоматического регулирования технологических процессов.

Рис. 9. Клапаны серии КЗР-АРГОНАВТ DN – 50, 15, 125 мм
Рис. 9. Клапаны серии КЗР-АРГОНАВТ DN – 50, 15, 125 мм

Конструктивно клапаны являются прямопроходными односедельными фланцевыми с диаметром условного прохода DN = 15…125 мм и пропускной способностью

Kvs = 0,1…320 м3/ч.

В клапанах серии КЗР-АРГОНАВТ сочетаются одновременно функции двух клапанов: регулирующего и запорного. Благодаря односедельной конструкции и надежному перекрытию рабочего потока в положении «закрыто» имеется возможность исключить применение на трубопроводе дополнительных запорных вентилей до и после клапана.

Технические характеристики клапанов серии КЗР-АРГОНАВТ

Диаметр условного прохода, мм 15; 25; 32; 50; 65; 80; 100; 125
Основной конструкционный материал:
корпус (проточная часть) Серый чугун СЧ 20

(для DN15 и DN32 – сталь 20)

затвор (седло и плунжер) Коррозионно-стойкая сталь 12Х18Н10Т
уплотнители плунжера и сальникового узла Фторопласт Ф4
Средняя наработка на отказ, ч 10 000
Средний ресурс, ч 80 000
Средний срок службы, лет 10
Датчик степени открытия клапана Резисторный (100 Ом, 1 кОм) или токовый (0…5 мА, 0…20 мА, 4…20 мА) по заказу
Давление, МПа:
рабочее 1,6
пробное 2,4
Пропускная  способность, 0,1…320 м3/ч
Допустимая величина относительной протечки в положении «закрыто» Менее 0,0001% Кvs
Пропускная характеристика Линейная (равнопроцентная – по заказу)
Установочное  положение на трубопроводе  Любое, кроме положения приводом вниз
Время полного открытия/закрытия, с  20…150 (в зависимости от DN и типа привода) может выбираться по требованию заказчика
 Температура рабочей среды, °С  До 150
 Напряжение питания  220 В, 50 Гц
 Степень защиты  IР 54 или IP65
 Коэффициент гидравлического сопротивления  4,2…6,6
Имеется ручной дублер и указатель положения.