Фланцы KF, ISO-K, ISO-F, CF, COF: как не ошибиться при выборе

KF (быстросъёмные фланцы)

KF — самый распространённый вариант в лабораторной вакуумной технике: KF 10, 16, 25, 40, 50 — цифра здесь означает размер в миллиметрах. Собирается соединение зажимом-хомутом и резиновым кольцом, без всякого инструмента, поэтому систему можно разобрать и снова собрать за пару минут.

Плата за эту простоту — предел по глубине вакуума: около 10⁻⁷ мбар, а при более глубоком разрежении резиновое кольцо начинает выделять газ. Практический диапазон KF — форвакуум и высокий вакуум до 10⁻⁷ мбар, дальше нужны другие стандарты.

ISO-K (промышленные фланцы)

ISO-K, или ISO Knife-edge, рассчитан на промышленные вакуумные системы. Герметичность здесь обеспечивает острая кромка фланца, врезающаяся в мягкую прокладку. Типоразмеры — ISO-K 40, 63, 100, 160, 250.

За счёт такой конструкции достижим вакуум 10⁻⁹ мбар и глубже, соединение получается надёжным и долговечным. Но собирать и разбирать его без специального инструмента не получится, стоит ISO-K дороже KF, а при разборке прокладка повреждается и требует замены.

ISO-F (плоские фланцы)

ISO-F занимает промежуточное положение между KF и ISO-K: плоское уплотнение, стягивание болтами, а диаметры те же, что у ISO-K. Если использовать сменные прокладки, разбирать соединение можно многократно без потери герметичности — неплохой баланс между простотой и надёжностью.

Минус — сборка требует равномерного затягивания болтов и в целом сложнее, чем у KF. Диапазон применения — высокий вакуум, 10⁻⁶–10⁻⁸ мбар.

CF (металлические фланцы)

CF, или Conflat, — американский стандарт с металлическим уплотнением, как правило медным. Именно он даёт самую высокую герметичность из перечисленных вариантов и позволяет работать вплоть до 10⁻¹⁰ мбар и глубже. Типоразмеры — CF 1.33, 2.75, 4.5, 8, 16.

Медную шайбу можно использовать повторно, соединение служит долго, но за это приходится платить: стоимость высокая, сборка требует специального инструмента и опыта, а поверхности должны быть очень чистыми — даже микротрещина здесь оборачивается утечкой. CF применяют в научных установках, где нужен экстремальный вакуум.

COF (центральный фланец)

COF — гибрид, использующий резиновое кольцо для герметизации, как у KF, но с большей площадью контакта, что позволяет достичь 10⁻⁸–10⁻⁹ мбар. Получается вариант проще ISO-K и герметичнее KF, но встречается он реже, поэтому выбор совместимых компонентов ограничен.

Выбор по параметрам системы

Для форвакуума, 1–10 мбар, подходят KF, ISO-F и ISO-K. Для высокого вакуума, 10⁻³–10⁻⁶ мбар, к ним добавляется CF. Глубокий вакуум, 10⁻⁶–10⁻⁹ мбар, — это уже зона ISO-K, CF и COF. А для экстремального вакуума, глубже 10⁻⁹ мбар, остаётся только CF.

Смешивание стандартов

Разные стандарты в одной системе можно соединить переходниками, но каждый такой переходник — это ещё одно потенциальное место утечки. Поэтому там, где возможно, лучше держаться одного стандарта на всю систему.

Типичное решение для лаборатории: KF по всей магистрали, а для критичных участков высокого вакуума — ISO-K или CF.

Материалы и совместимость

KF и ISO-F герметизируются резиновыми кольцами, чаще из витона, и эти кольца нужно периодически менять. ISO-K и CF используют металлические уплотнения — медь, индий, — они служат дольше и лучше держат химическую нагрузку. При работе с агрессивными газами, хлором или фтором, материал фланца стоит проверять на совместимость отдельно.

Стоимость

Соединение KF 25 стоит 200–500 руб, ISO-K 63 — 500–1500 руб, CF 2.75 — 1000–3000 руб. Закономерность простая: чем глубже вакуум, тем быстрее растёт цена.

Проверка герметичности

После сборки систему проверяют гелиевым течеискателем или методом обдува спиртом. Для высоковакуумных систем утечка должна оставаться ниже 10⁻⁵ мбар·л/с.

Итог

Выбор стандарта фланца определяется требуемой глубиной вакуума, и универсального ответа здесь нет. Для лабораторной системы обычно достаточно экономичного и удобного KF, для производства чаще нужны более надёжные ISO-K или CF. Точный выбор под задачу — это и есть гарантия того, что система останется герметичной и надёжной на годы вперёд.