Сравнение фланцей KF, ISO, CF и ASA

Выбор правильного вакуумного фланца крайне важен для достижения необходимого диапазона давления, скорости установки, герметичности и пригодности вакуумной системы. К наиболее распространённым системам соединения относятся фланец KF, фланец ISO, фланец CF и фланец ASA. Хотя все четыре используются для соединения вакуумных компонентов, они существенно различаются способом герметизации, размерным диапазоном, температурной возможностью, способностью сборки и пригодностью для работы в условиях высокого или ультравысокого вакуума.

Правильный выбор зависит от конкретного применения, а не от того, что одна фланцевая система универсально «лучше». KF или QF соединение идеально подходит, когда приоритетом являются компактные размеры и быстрая разборка. Фланцы ISO распространяют ту же концепцию эластомерной герметизации на более крупные вакуумные линии. Муковисцидоз, также известный как ConFlat, предпочтительно подходит при критически важных условиях ультравысокого вакуума, выпечки и низкого выделения газов. ASA-фланцы — это старые болтовые вакуумные соединения, которые до сих пор распространены на устаревшем оборудовании и некоторых крупных вакуумных насосах.

KF, ISO, CF против ASA: основные отличия

Самый быстрый способ понять эти системы — сравнить, как они создают уплотнение. KF и ISO обычно используют эластомерное O-кольцо, поддерживаемое центрирующим кольцом. CF использует лезвия спарочных ножей, которые сжимают мягкую металлическую прокладку, обычно медную. Вакуумные фланцы ASA используют болтовое соединение с уплотнительным кольцом, при этом одна сторона фланца обычно с канавками и гладкой гранью соединения. Эти различные принципы герметизации напрямую влияют на достижимый вакуум, температурную способность, время установки и обслуживание.

Что такое KF фланец?

KF-фланец — это быстро соединяемый вакуумный фланец, широко используемый на малых и средних вакуумных линиях. KF обычно ассоциируется с «фланцем Кляйна», и то же семейство соединений также может называться QF-фланцем, быстрым фланцом или NW фланцем. Две одинаковые грани KF фланцев соединены центрирующим кольцом, на котором находится O-образное кольцо, а шарнирный зажим сжимает соединение.

Главное преимущество вакуумного фланца KF — скорость. Для рутинной сборки не требуется выравнивание схемы болта, и не требуется последовательность многоболтового крутящего момента. Это делает KF-соединения особенно полезными на лабораторных вакуумных системах, передних линиях, приборах, насосах, сифонах и оборудовании, которые часто отключаются.

Практические пределы вакуума и температуры обычно определяются материалом уплотнительного кольца, а не фланцем из нержавеющей стали. Поскольку эластомерное уплотнение способствует проникновению и выделению газов, KF обычно не является первым выбором, когда требуется настоящая ультра-высоковакуумная производительность или выпечка при высоких температурах.

Что такое ISO-фланец?

Фланец ISO использует ту же общую концепцию эластомерного кольца и центрального кольца, что и KF, но предназначен для более крупных вакуумных трубок. Вакуумные фланцы ISO часто встречаются на крупных насосах, камерах, коллекторах и линиях процесс-вакуум, где диапазон размеров KF становится непрактичным.

Две распространённые версии — это фланец ISO-K и фланец ISO-F. ISO-K использует клешевые зажимы или аналогичное внешнее зажимное оборудование и обеспечивает гибкое выравнивание вращения. ISO-F использует фиксированный болтовый фланец. Оба обычно герметизируются вокруг центрирующего кольца и эластомерного O-кольца.

ISO — отличный выбор, когда системе нужен больший диаметр, но не требуется полностью металлическая герметизация и возможность выпечки, как у КФ. Как и у KF, его конечная производительность сильно зависит от материала уплотнительного кольца, чистоты и газовой нагрузки в системе.

Что такое CF фланец?

CF фланец, также называемый ConFlat фланцем, представляет собой металлически герметичный вакуумный соединение, предназначенное для систем с высоким и ультравысоким вакуумом. Вместо эластомерного уплотнительного кольца фланцы имеют точные лезвия ножа, которые сжимают мягкую металлическую прокладку, чаще всего медную.

Металлическое уплотнение обеспечивает вакуумному фланцу CF очень низкую проницаемость, отличную способность к выпечке и низкий выброс газов. Поэтому CF часто встречается в исследовательских камерах, системах поверхностной науки, полупроводниковом оборудовании и других установках, где очень низкое базовое давление и чистота важнее быстрой разборки.

Компромисс — это усилия по сборке. CF-соединения требуют постепенного и равномерного затягивания нескольких болтов. Медная прокладка обычно заменяется после открытия соединения, а края ножа должны быть защищены от царапин или повреждений ударами.

Что такое ASA-фланец?

Фланец ASA — это старая система с болтовыми фланцами, адаптированная из практики работы с трубопроводами под давлением для использования в высоком вакууме. Название происходит от бывшей Американской ассоциации стандартов; позже организация стала ANSI, поэтому терминология ASA и ASA/ANSI могут встречаться вместе в старой вакуумной документации.

В вакуумной эксплуатации ASA-соединения обычно используют одну канавчатую поверхность фланца с уплотнительным кольцом и одну гладкую соединительную фланцу. Через болты, гайки и шайбы обеспечивают силу зажима. Система механически прочна, но физически больше, чем современные системы KF, ISO или CF для аналогичного размера лампы.

Вакуумные фланцы ASA сейчас встречаются преимущественно в устаревших системах, диффузионных насосах, воздуходувках Roots, крионасосах, роторно-поршневых насосах и старых вакуумных камерах. Новые системы обычно используют KF, ISO или CF, если для совместимости не требуется интерфейс ASA.

Уровень вакуума и температура: какой фланец работает лучше всего?

Вакуумная эффективность не должна сводиться к одному гарантированному числу давления, поскольку вся система определяет достижимое базовое давление. Скорость откачки, материал камеры, чистота поверхности, материал уплотнения, выпечка, виртуальные утечки и газовая нагрузка — всё это влияет на ситуацию. Однако метод герметизации фланцев накладывает практические ограничения на то, насколько далеко можно продвигать систему.

KF и ISO могут обеспечивать отличные высоковакуумные характеристики в чистых системах, но эластомерное уплотнительное кольцо вносит проникновение и выделение газов, которые становятся всё более важными при низких давлениях. ASA имеет похожее ограничение, так как также зависит от эластомерного уплотнения. CF избегает этой проблемы с металлической прокладкой, поэтому является стандартным выбором, когда инженерам нужен ультра-высокий вакуум, агрессивный выпечка или очень низкий уровень углеводородов.

Размеры фланцев KF, размеры ISO и различия в названиях

Название вакуумных фланцов может быть запутанным, поскольку число не всегда описывает одну и ту же физическую размерность. Например, фланец KF16 называется по номинальному размеру трубки, а не по внешнему диаметру фланца. ISO и CF используют свои размерные конвенции, в то время как старая терминология ASA может обозначить фланец по внешнему диаметру, тогда как терминология ANSI для соответствующего узора может относиться к номинальному размеру трубки.

По этой причине «одинаковый номинальный размер» не означает, что компоненты KF, ISO, CF и ASA связаны напрямую. Диаметры фланцев, геометрия герметизации и фурнитура отличаются. При преобразовании существующей системы используйте специально разработанный вакуумный адаптер, а не пытайтесь сцепить, отличающийся от стандартов.

Адаптеры KF в CF, KF в ISO и ASA

Системы с смешанными фланцами распространены при добавлении нового оборудования к существующей вакуумной линии. Камера может использовать CF-порты, а шерновой насос — KF, или большой насос может иметь вход ISO или ASA, а для приборов — меньшие KF-фитинги. В таких случаях производители предлагают сварные или обработанные адаптеры, которые обеспечивают правильную геометрию герметизации на каждом конце.

Адаптер не улучшает всю систему до производительности лучшего фланца. Добавление адаптера KF-to-CF не делает часть KF подходящей для тех же условий выпечки UHV, что и CF-сторона. Предел системы определяется наименее подходящим уплотнением, материалом, компонентом и источником загрязнения на полном вакуумном пути.

Как выбрать правильный фланец для вакуума

Начните с целевого диапазона вакуума и рабочей температуры. Если система является универсальной высоковакуумной линией и требует частой сборки, KF-фланец обычно наиболее удобным решением в меньших размерах. Для больших насосных линий, где допустимо эластомерное уплотнение, ISO обычно более практично, чем масштабирование KF вверх.

Если система должна достигать UHV, проходить выпекание при высокой температуре или минимизировать проникновение и выделение газов, муковисцидоз обычно является предпочтительным выбором. ASA следует выбирать прежде всего, когда проект должен подключиться к существующему вакуумному оборудованию ASA или поддерживать совместимость с устаревшей системой.

Размер трубы, механическая нагрузка и практика обслуживания также имеют значение. Быстрые зажимы ценны там, где компоненты регулярно меняются, тогда как болтовые CF и ASA соединения открываются медленнее, но обеспечивают механически надёжные соединения. Инженерам также следует учитывать инвентаризацию прокладок, доступность зажимов, требования к выпечке и будущую совместимость оборудования.

Распространённые ошибки при выборе фланцев и установке

Одна из распространённых ошибок — выбирать только по номинальному диаметру. Два компонента могут быть описаны как 40 мм или 2 дюйма, но используют совершенно разные геометрии фланцев. Всегда определяйте фактическое семейство фланцев и размерный стандарт перед заказом клапана, насоса, манометра или адаптера.

Ещё одна ошибка — ожидать, что эластомерно герметичная система будет вести себя как полностью металлическая система CF при очень низком давлении или при высоких температурах выпечки. Если требования проекта требуют низкого выброса газов и UHV, выбор фланца следует делать при проектировании системы, а не после строительства камеры.

Сборка CF также может выйти из строя при неравномерном затянии болтов или повреждении лезвий ножей. Соединения KF и ISO могут протечать, если уплотнительные кольца загрязнены, скручены или химически несовместимы с процессом. Соединения ASA требуют правильных канавок и гладких граней соединения. Хорошая пылесосная практика включает осмотр и очистку каждой герметичной поверхности перед сборкой.

Часто задаваемые вопросы

В чём разница между фланцем KF и CF?

KF использует эластомерное O-ring и быстрый зажим, что делает его быстрым в сборке и удобным для обычных систем с высоким вакуумом. CF использует металлическую прокладку, сжатую лезвиями ножа и несколькими болтами, что делает его лучше подходящим для ультравысокого вакуума и выпечки при высоких температурах.

Фланцы KF, QF и NW одинаковы?

Обычно они относятся к одному и тому же семейство быстрозажимных вакуумных фланцев, хотя терминология варьируется в зависимости от производителя и региона. Всегда проверяйте фактические размеры фланца, прежде чем предполагать совместимость.

В чём разница между ISO-K и ISO-F?

Оба используют концепцию вакуумной герметизации ISO. ISO-K обычно использует внешние клещевые зажимы и не требует фиксированного вращательного выравнивания болтов, тогда как ISO-F использует болтовую фланец с фиксированным выравниванием через отверстие.

Можно ли использовать фланцы KF для ультравысокого вакуума?

KF может обеспечивать очень хорошую производительность при высоком вакууме, но его эластомерное уплотнение вызывает проникновение и выделение газов. Для требовательных систем UHV и выпечки при высоких температурах обычно предпочтительнее полностью металлическое CF-соединение.

Почему ASA-фланцы встречаются реже в новых вакуумных системах?

Вакуумные фланцы ASA физически большие и были адаптированы на основе технологии фланцев с давлением. KF, ISO и CF были разработаны специально с учётом требований вакуумных систем и обычно более удобны для новых установок. ASA остаётся важной там, где существующее оборудование уже использует этот интерфейс.

Могу ли я подключить фланец KF к CF-фланцу?

Да, но не напрямую. Используйте правильно спроектированный вакуумный адаптер KF-to-CF, который обеспечивает герметизационную поверхность KF с одного конца и фланец с лезвием CF с другого.

Заключение

Фланцы KF, ISO, CF и ASA имеют устоявшиеся роли в вакуумных технологиях, но их сильные стороны разные. Фланец KF обеспечивает самую быструю установку для компактной высоковакуумной сантехники. Фланец ISO обеспечивает аналогичное уплотнительное уплотнительное кольцо для больших диаметров. CF фланец обеспечивает металлическую герметичность, необходимую для выпечаемых систем с высоким и ультравысоким вакуумом. Фланец ASA остаётся ценным, когда система должна подключаться к устаревшему вакуумному оборудованию ASA/ANSI.

Лучший выбор должен основываться на целевом давлении, температуре, диаметре трубки, частоте обслуживания, пределах загрязнения и совместимости с существующим оборудованием. Выбор фланцевой системы в начале проектирования вакуумной системы помогает избежать ненужных адаптеров, ограничений герметизации и проблем с обслуживанием в будущем.