Quali sono i diversi tipi di flange e guarnizioni per vuoto?

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In generale, i giunti smontabili nei componenti metallici per vuoto, nelle pompe, nelle valvole, nei tubi e così via sono dotati di flange. I componenti per vuoto basso, medio e alto di Leybold sono dotati dei seguenti sistemi a flangia standardizzati:

Flange piccole (KF) (collegamenti rapidi conformi a DIN 28 403) di dimensioni nominali 10, 16, 20, 25, 32, 40 e 50 mm. I valori 10, 16, 25 e 40 sono le dimensioni preferite in base alle raccomandazioni PNEUROP e alle raccomandazioni ISO del comitato tecnico ISO/TC 112. Per un collegamento completo di due flange identiche, sono necessari un anello di serraggio e un anello di centraggio.
Flange di serraggio (ISO-K) di dimensioni nominali 65, 100, 160, 250, 320, 400, 500 e 630 mm. Inoltre, queste flange corrispondono per dimensioni nominali e struttura alle raccomandazioni PNEUROP e ISO/TC 112. Le flange di serraggio sono unite tra loro da morsetti o anelli a collare. Per la tenuta sono necessari anelli di centraggio o guarnizioni.
Flange imbullonate (ISO-F) per le stesse dimensioni nominali di cui sopra (in conformità a PNEUROP e ISO/TC 112). In casi speciali, vengono utilizzate flange imbullonate con dimensioni nominali inferiori. Le flange di serraggio e le flange imbullonate sono conformi alla norma DIN 28 404.

La larghezza nominale è approssimativamente uguale al diametro interno libero della flangia in millimetri; variazioni maggiori sono eccezioni, pertanto la flangia di serraggio DN 63 ha un diametro interno di 70 mm. Vedere anche la Tabella XI).

Tabella XI Diametri interni nominali (DN) e diametri interni di tubi, tubi flessibili e aperture con sezione trasversale circolare (secondo PNEUROP).

I diametri interni nominali corrispondono approssimativamente ai diametri interni dei componenti della tubazione (DIN 2402 - Feb. 1976). Nella pratica, è preferibile serie di diametri nominali indicata nella colonna di sinistra.

Attacchi per vuoto e relativi materiali

I componenti per vuoto alto sono realizzati in alluminio o acciaio inox. L'acciaio inox è leggermente più costoso ma offre numerosi vantaggi: tasso di degasaggio ridotto, resistenza alla corrosione, può essere degasato a temperature fino a 200 °C (392 °F), sono possibili guarnizioni metalliche e l'acciaio inox è molto più resistente ai graffi rispetto all'alluminio.

I componenti per vuoto ultra alto sono realizzati in acciaio inox e sono dotati di flange CF resistenti a temperature elevate. Questi componenti, comprese le flange, sono realizzati in serie, a partire da una dimensione nominale di 16 fino a 250 mm. Le flange CF sono disponibili come flange fisse o anche come flange a collare rotanti. Possono essere collegate con flange CONFLAT di quasi tutti i fabbricanti. Per la tenuta, vengono utilizzate guarnizioni in rame.

Sostanzialmente, le flange non devono essere più piccole dei tubi di collegamento e dei componenti ad essi collegati. Quando vengono pompati gas e vapori non aggressivi e il sistema per vuoto non è esposto a una temperatura superiore a 80 °C (176 °F), la tenuta con O-ring flangiati NBR (Perbunan) o CR (Neoprene) è soddisfacente per l'impiego nelle regioni del vuoto basso, medio e alto. Questo accade spesso quando si verifica il funzionamento dei sistemi per vuoto prima dell'assemblaggio finale.

Tutte le flange in acciaio inox possono essere degasate a temperature fino a 200 °C (392 °F) senza deterioramento. Tuttavia, il materiale di tenuta Perbunan non è adatto come sigillante per flange. Al contrario, devono essere utilizzati anelli di tenuta VITILAN® (uno speciale FPM) e guarnizioni in alluminio, che consentono processi di riscaldamento fino a 150 °C (302 °F) e 200 °C (392 °F), rispettivamente. Dopo tale degasaggio, nei sistemi per vuoto è possibile raggiungere pressioni fino a 10^-8 mbar, ossia fino alla gamma UHV.

La generazione di pressioni inferiori a 10^-8 mbar richiede temperature di riscaldamento più elevate. Come spiegato nella pagina Tecniche per vuoto ultra alto, il lavoro nella gamma UHV richiede un approccio sostanzialmente diverso e l'uso di flange CF dotate di anelli di tenuta metallici.

Blocchi gas e raccordi a tenuta

In molti casi è auspicabile non solo essere in grado di sigillare serbatoi riempiti di gas o evacuati, ma anche di trovarsi nella posizione di poter controllare la pressione o il vuoto in questi serbatoi in un momento successivo e di eseguire successivamente l'evacuazione, l'integrazione o la sostituzione del gas contenuto.

Questa operazione può essere eseguita piuttosto facilmente con un raccordo a tenuta Leybold che viene azionato tramite un corrispondente blocco gas. Il collegamento flangiato piccolo del serbatoio sottovuoto o riempito di gas è sigillato ermeticamente all'interno del tubo mediante un piccolo elemento di chiusura che costituisce la valvola effettiva. Il blocco gas necessario per l'azionamento viene rimosso dopo l'evacuazione o il riempimento del gas. Pertanto, un blocco gas azionerà un numero qualsiasi di raccordi a tenuta. In Fig. 2.81 è mostrata una vista in sezione di tale configurazione. I dispositivi di bloccaggio del gas e i raccordi a tenuta sono realizzati da Leybold con dimensioni nominali DN 16 KF, DN 25 KF e DN 40 KF. Sono realizzati in acciaio inox. Il tasso di perdita dei raccordi a tenuta è inferiore a 1 · 10^-9 mbar l/s. Sono in grado di sostenere pressioni fino a 2,5 bar, resistono a temperature fino a 150 °C (302 °F) e possono essere protetti contro lo sporco da una flangia cieca standard.

Fig 2.81 Blocco gas con anello di centraggio e raccordo a tenuta, vista in sezione

Esempi di applicazioni tipiche sono serbatoi a doppia parete con vuoto isolante, come serbatoi Dewar, serbatoi di gas liquido (cisterne), condotti di energia per lunghe distanze e molti altri ancora. Vengono spesso utilizzati anche per l'evacuazione o la post-evacuazione di vuoto di riferimento e di supporto in raccordi a tenuta di strumenti scientifici dotati di dispositivi di blocco gas. In precedenza, era necessario che una pompa fosse collegata in modo permanente per eseguire la post-evacuazione secondo necessità. Grazie all'uso di blocchi gas con raccordi a tenuta, il serbatoio è dotato di una tenuta per vuoto e la pompa è necessaria di tanto in tanto solo per il controllo o la post-evacuazione.

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