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Vacuum flanges

Bridas de vacío

Three things are needed to form leak-tight demountable joints for vacuum applications: a pair of flanges, a seal or gasket and a clamping mechanism. When the seal is placed between the flanges and the clamping system applies sufficient force, the material in the seal flows and fills irregularities in the surfaces of the harder sealing surfaces.
At first sight, it can appear that there are overwhelming number of different vacuum flange types and sizes available to the vacuum user, as every company seems to use their own naming system. The good news is that manufacturers use the same international standards; and, providing one understands the nomenclatures, it is straightforward to use standard seals or gaskets to join flanges from different suppliers.
In the United States, vacuum flanges are defined by their outside diameter, while the convention in Europe is to use a flange's nominal internal diameter in millimetres (DN), which is the method used here.
Para formar una unión desmontable y sin fugas para aplicaciones de vacío, se necesitan tres elementos: un par de bridas, una junta y un mecanismo de sujeción. Cuando la junta se sitúa entre las bridas y el sistema de sujeción proporciona suficiente fuerza, el material en las juntas fluye y rellena las irregularidades en las superficies de las bridas.
A primera vista puede parecer que hay un numero desmesurado de tipos y medidas de bridas disponibles para el usuario de vacío, ya que cada compañía parece usar su propio sistema identificativo. La buena noticia es que que los fabricantes sí usan los mismos estándares internacionales y una vez que uno se familiariza con con las nomenclaturas, es bastante sencillo usar juntas estándar para unir las bridas de diferentes proveedores.
En los Estados Unidos, las bridas de vacío se definen por su diámetro exterior, mientas que en Europa el método utilizado es el diámetro nominal interior en milímetros (DN)
IntroductionIntroducción
IntroductionIntroducción
Three things are needed to form leak-tight demountable joints for vacuum applications: a pair of flanges, a seal or gasket and a clamping mechanism. When the seal is placed between the flanges and the clamping system applies sufficient force, the material in the seal flows and fills irregularities in the surfaces of the harder sealing surfaces.
At first sight, it can appear that there are overwhelming number of different vacuum flange types and sizes available to the vacuum user, as every company seems to use their own naming system. The good news is that manufacturers use the same international standards; and, providing one understands the nomenclatures, it is straightforward to use standard seals or gaskets to join flanges from different suppliers.
In the United States, vacuum flanges are defined by their outside diameter, while the convention in Europe is to use a flange's nominal internal diameter in millimetres (DN), which is the method used here.
Para formar una unión desmontable y sin fugas para aplicaciones de vacío, se necesitan tres elementos: un par de bridas, una junta y un mecanismo de sujeción. Cuando la junta se sitúa entre las bridas y el sistema de sujeción proporciona suficiente fuerza, el material en las juntas fluye y rellena las irregularidades en las superficies de las bridas.
A primera vista puede parecer que hay un numero desmesurado de tipos y medidas de bridas disponibles para el usuario de vacío, ya que cada compañía parece usar su propio sistema identificativo. La buena noticia es que que los fabricantes sí usan los mismos estándares internacionales y una vez que uno se familiariza con con las nomenclaturas, es bastante sencillo usar juntas estándar para unir las bridas de diferentes proveedores.
En los Estados Unidos, las bridas de vacío se definen por su diámetro exterior, mientas que en Europa el método utilizado es el diámetro nominal interior en milímetros (DN)
Elastomer seals
Juntas de elastómeras
Elastomer-sealed flanges
Bridas con juntas de elastómeras
Seals made from elastomers are highly elastic at room temperature, which means they are both good at filling imperfections on flange surfaces and can be reused. However, because of permeation, outgassing and temperature limitations, they are not suitable for Ultra High Vacuum (UHV) conditions. Typically elastomer seals are used for applications down to pressures of 10-8 mbar with a maximum continuous temperature of up to 150ºC.
The seal normally consists of an elastomer o-ring attached to a metal centring ring. The o-ring is usually made from fluropolymer elastomer (known as FPM in Europe and FKM in the United States) as it gives an excellent seal for most conditions. The most commonly used FPM is Viton®, which is a trade name of DuPont. Under some circumstances, such as for temperatures below -20ºC, other seals should be used. Contact Avactec for advise if you have concerns about the compatibility of the sealing material due to the temperature range, presence of solvents or ionising radiation found in your system.
Juntas hechas de elastómera son altamente elásticas a temperatura ambiente, lo que significa que además de rellenar imperfecciones en la superficie de las bridas, pueden ser reutilizados. Pero debido a la permeacíon, la desgasifacacíon y las limitaciones en temperatura, no son adecuadas para condiciones de ultra alto vacío (UHV). Normalmente, juntas de elastómeras se usan para aplicaciones de presiones hasta 10-8mbar con temperatura máxima continúa hasta 150ºC.
La junta normalmente consiste en un junta tórica de elastómera unido a un anillo central. El junta tórica está normalmente hecho de elastómero fluoropolímero (conocido como FPM en Europa y como FKM en EE.UU) y proporciona un cierre excelente en la mayoría de las condiciones. El FPM más usado es Viton®, una marca registrada de DuPont. En ciertas circunstancias, como temperatura bajo -20 C se deberían usar otros materiales. Puede consultar con Avactec las compatibilidades de los materiales de juntas con variación de temperaturas, presencia de solventes o radiación ionizada presente en el sistema.
KF vacuum flanges
Bridas de vacío KF
KF vacuum flanges
Bridas de vacío KF
For nominal internal diameters between 10 mm and 50 mm, the international standard for elastomer-sealed flanges is ISO 1609 and the flange type is known as Klein Flange (KF) and sometimes as Quick Flange (QF). The most commonly found sizes are DN10, DN16, DN25, DN40 and DN50, though DN20 and DN32 can be found on older equipment.
Flanges are sealed together using an elastomer o-ring attached to a metal centering ring, which fit into sealing grooves machined into the flange surfaces. The flanges are clamped externally, typically using a hinged clamp with a wing-nut. This clamping force compresses the o-ring which flows elastically to make the seal.
Para diámetros interiores nominales de entre 10 mm y 50 mm, el estándar internacional para bridas con juntas de elastómero es ISO 1609 y el tipo de brida se llama Klein Flange (KF) y en algunos casos Quick Flange (QF). Las medidas más comunes son DN10, DN16, DN25, DN40 y DN50, aunque DN20 y DN32 pueden aparecer en equipos más antiguos.
Las bridas se unen usando un junta de elastómero unido a un anillo metálico central que encaja dentro de las muescas de las juntas en las superficies de las bridas. Las bridas se sujetan firmemente de manera externa, usando una abrazadera de bisagra con una tuerca mariposa. Esta fuerza de sujeción comprime la junta que fluye de manera elástica para crear el sello en la junta.
Brida KF con tubuladura de cuello corto

Half nipple with KF flangeBrida KF con tubuladura de cuello corto

Sección transversal de tapa ciega KF

Cross section of blank KF flangeSección transversal de brida ciega KF

Anillos con juntas para bridas de tipo KF

Centering rings for KF flangesAnillos con juntas para bridas de tipo KF

Abrazderas para brides de tipo KF

Clamps for KF flangesAbrazderas para brides de tipo KF

The key dimensions in identifying a vacuum flange are the outside diameter of the flange and the outside diameter of the sealing groove where the centering ring is located. The standard sizes are shown below. Different flange manufacturers use slightly different naming systems; for the sake of consistency, the Allectra nomenclature is used here.
Flange Nominal ID Flange Name Flange OD Seal groove OD
DN10 10 KF 30 mm 12 mm
DN16 16 KF 30 mm 17 mm
DN25 25 KF 40 mm 26 mm
DN40 40 KF 55 mm 41 mm
DN50 50 KF 75 mm 52 mm
KF vacuum flange dimensions
Las medidas principales para identificar las bridas de vacío son el diámetro exterior de la brida y el diámetro del anillo central. Las medidas estándar se muestran en la tabla. Cada fabricante de bridas usa un sistema diferente de nomenclatura. Para mantener la unificación de medidas, en este cuadro aparece la nomenclatura de Allectra.
Diámetro interno nominal Nombre de brida Diámetro externo Diámetro del anillo central
DN10 10 KF 30 mm 12 mm
DN16 16 KF 30 mm 17 mm
DN25 25 KF 40 mm 26 mm
DN40 40 KF 55 mm 41 mm
DN50 50 KF 75 mm 52 mm
Dimensiones de brida de tipo KF
ISO vacuum flanges
Bridas de vacío ISO
ISO vacuum flanges
Bridas de vacío ISO
For nominal internal diameters greater than 50mm, the standard used is ISO 2861 and the flange type is normally known as ISO and sometimes as Large Flange (LF). Like KF flanges, ISO flanges are joined together using an elastomer o-ring attached to a centring ring and the flanges are clamped externally.
There are two variations, depending on how the mating flanges are clamped together. If the flanges are attached using bolts, it is type ISO-F - if they are clamped using claw-clamps, it is type ISO-K. The same design of centering rings are used for the two types of ISO flanges. The standard sizes for ISO flanges in Europe are DN63, DN100, DN160, DN200, DN 250, DN320, DN400, DN500 and DN630.
Para diámetros nominales internos mayores de 50 mm, el estándar utilizado es ISO 2861 y el tipo de brida es conocido como ISO y a veces como Large Flange (LF). Como bridas KF, las bridas ISO se unen usando un junta de elastómero unido a un anillo central y las bridas están sujetas en el exterior.
Hay dos variaciones dependiendo de como es la unión de estas bridas cuando se ajustan. Si las bridas se unen con tornillos, el tipo es ISO-F. Si están unidas usando garras, el tipo es ISO-K. El mismo diseño de anillos centrados se usa para los dos tipos de bridas ISO. Los tamaños estándar de bridas ISO en Europa son DN63, DN100, DN160, DN200, DN 250, DN320, DN400, DN500 y DN630.
Tubo con bridas de tipo ISO-K

Nipple with ISO-K flangesTubo con bridas de tipo ISO-K

Sección transversal de brida ciega ISO-K

Cross-section of blank ISO-K flangeSección transversal de brida ciega ISO-K

Anillos con juntas para bridas de tipo ISO

Centering rings for ISO flangesAnillos con juntas para bridas de tipo ISO

Garras dobles para bridas de tipo ISO-K

Double claw clamps for ISO-K flangesGarras dobles para bridas de tipo ISO-K

The Allectra naming convention for ISO flanges is used in the tables below.
Flange Nominal ID Flange Name Flange OD Seal groove OD
DN63 63 ISO-K 95 mm 70 mm
DN100 100 ISO-K 130 mm 102 mm
DN160 160 ISO-K 180 mm 153 mm
DN200 200 ISO-K 240 mm 213 mm
DN250 250 ISO-K 290 mm 261 mm
DN320 320 ISO-K 370 mm 318 mm
DN400 400 ISO-K 450 mm 400 mm
DN500 500 ISO-K 550 mm 501 mm
DN630 630 ISO-K 690 mm 651 mm
ISO-K vacuum flange dimensions
Flange Nominal ID Flange Name Flange OD Seal groove OD
DN63 63 ISO-F 130 mm 70 mm
DN100 100 ISO-F 165 mm 102 mm
DN160 160 ISO-F 225 mm 153 mm
DN200 200 ISO-F 285 mm 213 mm
DN250 250 ISO-F 335 mm 261 mm
DN320 320 ISO-F 425 mm 318 mm
DN400 400 ISO-F 510 mm 400 mm
DN500 500 ISO-F 610 mm 501 mm
DN630 630 ISO-F 750 mm 651 mm
ISO-F vacuum flange dimensions
Para mantener la unificación de medidas, en este cuadro aparece la nomenclatura de Allectra.
Diámetro interno
nominal
Nombre de
brida
Diámetro
externo
Diámetro del
anillo central
DN63 63 ISO-K 95 mm 70 mm
DN100 100 ISO-K 130 mm 102 mm
DN160 160 ISO-K 180 mm 153 mm
DN200 200 ISO-K 240 mm 213 mm
DN250 250 ISO-K 290 mm 261 mm
DN320 320 ISO-K 370 mm 318 mm
DN400 400 ISO-K 450 mm 400 mm
DN500 500 ISO-K 550 mm 501 mm
DN630 630 ISO-K 690 mm 651 mm
Dimensiones de brida de tipo ISO-K
Diámetro interno
nominal
Nombre de
brida
Diámetro
externo
Diámetro del
anillo central
DN63 63 ISO-F 130 mm 70 mm
DN100 100 ISO-F 165 mm 102 mm
DN160 160 ISO-F 225 mm 153 mm
DN200 200 ISO-F 285 mm 213 mm
DN250 250 ISO-F 335 mm 261 mm
DN320 320 ISO-F 425 mm 318 mm
DN400 400 ISO-F 510 mm 400 mm
DN500 500 ISO-F 610 mm 501 mm
DN630 630 ISO-F 750 mm 651 mm
Dimensiones de brida de tipo ISO-F
CF flanges
Bridas de vacío CF
CF flanges
Bridas de vacío CF
Flanges sealed with metal seals or gaskets have better (lower) permeability as well as better thermal and outgassing properties than flanges sealed with elastomer o-rings. For this reason, they are the only type that should be used for a true UHV system.
The most common flange type that uses metal seals is often called ConFlat®, which is a registered trade mark of Varian Associates, though some manufactures use the initials CF, or FC for this flange design.
The seal is achieved using hardened knife-edges on the two flanges that cut into a soft gasket, which flows to fill any surface defects on the knife-edges.The gaskets are normally made from Oxygen Free High Conductivity (OFHC) copper, though sometimes they have a protective silver coating. These gaskets can only be used once as the knife-edges cut into it and they are not elastic. Care should be taken in bolting CF flanges together to make sure that an even force is applied to the gasket to prevent it becoming distorted. This is normally achieved by tightening the bolts using an alternating pattern and progressively increasing the torque applied to the bolts.
Bridas unidas con juntas metálicas tienen una permeabilidad más baja además de tener unas mejores propiedades termicas y de desgasificación que las bridas selladas con juntas tóricas de elastómero. Es por este motivo por el que son el tipo que debería se usados en un sistema de UHV auténtico.
El tipo de brida más común que usa juntas metálicas es habitualmente denominado ConFlat, que es una marca registrada de Varian Associates, aunque algunos fabricantes utilizan las iniciales CF o FC para este tipo de diseño de brida.
El sello se consigue utilizando borde de cuchillo endurecido en las dos bridas que cortan una junta blanda que rellena cualquier defecto en la superficie de los bordes de cuchillo. Las juntas están hechas normalmente de cobre de alta conductividad libre de oxígeno (OFHC), aunque a veces tienen una capa protectora de plata. Estas juntas solamente pueden ser usadas una vez ya que los bordes de cuchillo las cortan y no son elásticas. Hay que tener cuidado al atornillar las bridas CF y asegurarse de que la fuerza que se aplica es uniforme y así evitar que se distorsionen. Esto se consigue apretando los tornillos alternandolos e incrementando progresivamente el torque que se aplica a los tornillos.
Brida de tipo CF con tubuladura de cuello corto

Half nipple with CF flangeBrida de tipo CF con tubuladura de cuello corto

Sección transversal de brida ciega

Cross section of blank CF flangeSección transversal de brida ciega CF

Juntas de cobre para bridas de tipo CF

Copper gaskets for CF flangesJuntas de cobre para bridas de tipo CF

Tornillos para bridas de tipo CF

Bolt set for CF flangesTornillos para bridas de tipo CF

In Europe the flange is defined using the nominal internal diameter (DN); but, flanges manufactured in the US are defined by the flange outside diameter in inches. The international standard that applies to these flanges is ISO 3669, however care should be taken for flanges with a nominal internal diameter of more than 200mm as there is no agreed standard.
The table below shows the standard flange sizes with the flange outside diameter and bolt circle diameter (BCD). Please note that some manufacturers use slightly different numbers, for example what Allectra call a 40 CF flange is know by UHV Design as a CF38 flange. For the sake of consistency, the Allectra nomenclature is used here.
Bolt length for:
Flange Nominal ID Flange Name
(Europe)
Flange Name
(US)
Flange OD BCD Bolt size Number
of holes
through
holes
tapped
holes
double sided
flanges
DN16 16 CF CF 1-1/3" 34 mm 27 mm M4 6 20 mm 16 mm 30 mm
DN40 40 CF CF 2-3/4" 70 mm 59 mm M6 6 35 mm 25 mm 55 mm
DN63 63 CF CF 4-1/2" 114 mm 92 mm M8 8 50 mm 30 mm 65 mm
DN100 100 CF CF 6" 152 mm 130 mm M8 16 50 mm 35 mm 70 mm
DN160 160 CF CF 8" 203 mm 181 mm M8 20 55 mm 35 mm 80 mm
DN200 200 CF CF 10" 254 mm 232 mm M8 24 60 mm 50 mm 90 mm

CF vacuum flange dimensions

There are other technologies that use metal seals; these include wire seals and the Helicoflex ring. Contact Avactec if you would like more information.
En Europa la brida se define usando el diámetro nominal interno (DN); pero bridas fabricadas en USA se definen por el diámetro exterior de la brida en pulgadas. El estándar internacional que se aplica a estas bridas es ISO 3669, pero hay que tener cuidado con bridas con un diámetro nominal interno de más de 200mm porque no hay estándar establecido.
La siguiente tabla muestra los tamaños estándar de bridas con el diámetro exterior de la brida y diámetro del espacio para el tornillo (BCD). Hay que tener en cuenta que algunos fabricantes usan números algo diferentes, por ejemplo, lo que Allectra llama brida 40 CF se conoce en UHV Design como brida CF38. Para mantener la unificación de medidas, en este cuadro aparece la nomenclatura de Allectra.
Tornillos: Longitud de tornillo para:
Diámetro nominal Nombre (Europa) Nombre (EE.UU) Diámetro externo BCD métrica agujeros pasantes agujeros roscados bridas de dos caras
DN16 16 CF CF 1-1/3" 34mm 27mm M4 6 20mm 16mm 30mm
DN40 40 CF CF 2-3/4" 70mm 59mm M6 6 35mm 25mm 55mm
DN63 63 CF CF 4-1/2" 114mm 92mm M8 8 50mm 30mm 65mm
DN100 100 CF CF 6" 152mm 130mm M8 16 50mm 35mm 70mm
DN160 160 CF CF 8" 203mm 181mm M8 20 55mm 35mm 80mm
DN200 200 CF CF 10" 254mm 232mm M8 24 60mm 50mm 90mm

Dimensiones de brida de tipo CF

Hay otras tecnologías que usan uniones metálicas; estas incluyen cierres de hilo y el anillo Helicoflex. Póngase en contacto con Avactec si necesita más información.
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Radial telescopic transfer armRadial telescopic transfer arm
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KFKF
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