Конструкция и принцип действия вакуумных дисковых клапанов

Общие сведения

Вследствие простой конструкции и низкой стоимости дисковые клапаны / затворы являются бюджетной альтернативой тарельчатым клапанам и шиберным затворам большого диаметра для систем с низким, средним и высоким вакуумом. Однако для сверхвысоковакуумных систем практически не применяются из-за компрессионного уплотнения штока привода кольцом (или несколькими кольцами) из эластомерного материала.

Для дисковых клапанов с пневматическим приводом существуют 3-х позиционные исполнения - в промежуточном фиксированном положении (как правило это положение может быть предварительно настроено) клапан может быть использован для дросселирования газового потока. Дисковые клапаны с электромеханическим приводом на основе шагового двигателя используются для создания систем автоматического поддержания давления в вакуумном объеме. Существуют и готовые решения - в этом случае в комплект поставки клапана входит контроллер, управляющий шаговым двигателем по сигналу с активного датчика остаточного давления.

Вакуумные дисковые клапаны / затворы (Butterfly valves)

	1 - Маховик (рукоятка) клапана 2 - Внешнее уплотнение (кольцевые уплотнения из эластомерного материала) 3 - Шток привода 4 - Запорный элемент (поворотный диск) 5 - Внутреннее уплотнение в проточке запорного элемента 6 - Корпус клапана
Устройство запорного дискового клапана / затвора с ручным приводом Конструкция дисковых клапанов различных производителей могут иметь некоторые отличия от конструкции, приведенной на рисунке, рисунок приведен для демонстрации принципа действия.

Поворотный диск клапана 4, по диаметру немного меньший, чем внутренний диаметр корпуса клапана 6, является запорным элементом. Диск 4 может поворачиваться на 90° (1/4 оборота) вокруг своей оси, проходящей также через диаметр корпуса. На внутренней поверхности корпуса клапана или на боковой поверхности поворотного диска в проточке зафиксировано уплотнение 5 из эластомерного материала (внутреннее уплотнение, в вакуумной технике используются EPDM, FKM, NBR). Таким образом, диск может или перекрывать поток газа за счет этого уплотнения (плоскость диска перпендикулярна направлению потока), или полностью открывать проход газовой среде при повороте на 90°. Уплотнение штока привода 3 осуществляется кольцами круглого сечения (o'ring) 2 из эластомерного материала.

В дисковых клапанах с пневмоуправлением используются исполнительные пневматические цилиндры, обеспечивающие преобразование поступательного движения поршня во вращательное.

Клапаны, рабочий ход которых составляет 90°, иногда называют четвертьоборотными (quarter-turn valves). За счет компактной и менее материалоемкой конструкции они дешевле шиберных затворов и тарельчатых клапанов больших диаметров.

К достоинствам дисковых клапанов (затворов) относятся:

• высокая проводимость,
• полное запирание достигается при повороте на четверть оборота – короткий ход.
• Давление, действующее на поворотный диск, в сумме равно нулю – дисковый клапан откроется при любом перепаде давлений
• Компактность по сравнению с тарельчатыми клапанами и затворами / клапанами шиберного типа
• Невысокая стоимость по сравнению с тарельчатыми клапанами и шиберными затворам большого диаметра.

Дисковые клапаны / затворы имеют и недостатки:

• уплотнение штока привода кольцевым уплотнением (уплотнениями) не позволяет использовать дисковые клапаны такой конструкции в вакуумных системах с остаточным давлением ниже 1×10^-8 - 1×10^-9 Торр).
• для управления приводом необходим достаточно высокий крутящий момент.
• выше износ уплотнений – меньше ресурс до их замены

Дисковые клапаны с ручным приводом

Дисковые клапаны с пневматическим приводом

Дисковые клапаны с электро- механическим приводом