Огляд вакуумної системи та основна роль клапанів
1. Визначення та класифікація вакуумної системи вакуумної системи полягає у зменшенні тиску повітря у обмеженому просторі до середовища нижче атмосферного тиску за допомогою вакуумних насосів та іншого обладнання. Він широко використовується в напівпровідникових виробництві, аерокосмічній, наукових дослідницьких експериментах, випаровуванні вакууму, упаковці харчових продуктів та інших галузей.
Згідно з рівнем вакууму, його можна розділити на:
Низький вакуум (1000 ~ 100 PA): зазвичай використовується у вакуумному упаковці та вакуумному очищенні обладнання.
Середній вакуум (100 ~ 0,1 ПА): застосовується до вакуумного покриття та вакуумної сушіння.
Високий вакуум (0,1 ~ 10⁻⁵ ПА): застосовний до виробництва напівпровідникових вафель та зварювання електронів.
Ультра-високий вакуум (<10⁻⁵ Pa): Used in cutting-edge fields such as space simulation cabins and particle accelerators.
2. Основна функція клапанів у вакуумних системах вакуумних клапанів є "контрольним центром" вакуумних систем.
Основні функції включають:
Ізоляція та відсічення: блокуйте повітряний потік під час обслуговування системи або перемикання процесів для запобігання вторгнення атмосфери.
Регулювання потоку: точно контролюйте потік газу, щоб відповідати вимогам процесу до вакууму градієнта.
Захист від безпеки: запобігти вакуумному насосному масляному мейсі, зняття тиску під час перевантаження та уникайте пошкодження обладнання.
Баланс тиску: повільно провітрюйте між вакуумною камерою та атмосферою, щоб запобігти кипінню або ударів.
Основні типи та характеристики вакуумних клапанів
1. Класифікація за структурою та принципом роботи
1.1 Клапан метелика
Принцип: відкриття та закриття шляхом обертання перегородки (диска), простої структури, сильної ємності потоку.
Особливості
Застосовуваний діапазон тиску: 10⁵ ~ 10⁻³ PA (середній і низький вакуум).
Метод герметизації: Кільце для герметизації гуми або металу, тип ущільнення металу може використовуватися для високого вакууму.
Переваги: невеликий розмір, легка вага, швидка швидкість реакції. Недоліки: гумові ущільнювачі схильні до старіння і не підходять для корозійних газів. Типові застосування: Попередні трубопроводи вакуумного покриття (наприклад, перегородки серії греблі Лейбольда, Німеччина). Вихлопні схеми вакуумних пакувальних машин.
1,2 клапан воріт
Принцип: Ворота ковзають перпендикулярно напрямку рідини, а опір потоку надзвичайно невеликий, коли повністю відкритий.
Особливості
Застосовуваний діапазон тиску: 10⁵ ~ 10⁻⁹ PA (від атмосферного тиску до надвисокого вакууму).
Метод герметизації: металевий сильфон + фтороруб, який може досягти нульового витоку.
Переваги: Відмінна герметика, придатна для відрізання високих вакуумних трубопроводів.
Недоліки: складна структура, тривалий інсульт та закриття та висока вартість. Типовим застосуванням є вакуумна ізоляція напівпровідникових літографічних машин (наприклад, клапан ПДВ серії 2000 року в США). Основний витяжний трубопровід вакуумної плавильної печі (наприклад, клапан ульвааку серії Gu).
1,3 Кульовий клапан
Принцип: на сфері є отвори потоку, які можна відкрити і закрити обертанням 90 градусів, а шлях потоку прямий.
Особливості
Застосовуваний діапазон тиску: 10⁵ ~ 10⁻⁴ PA (низький до середнього вакууму).
Метод герметизації: політетрафторетилен (PTFE) або металеве тверде ущільнення.
Переваги: невелика стійкість до потоку, сильна корозійна стійкість, придатна для зернистих середовищ.
Недоліки: Високі вимоги до точності обробки та висока вартість металевого твердого ущільнення.
Типові застосування: регулювання впуску повітря вакуумного сушильного обладнання (наприклад, кульові клапани серії GV з Едвардса, Великобританія). Розрядний трубопровід вакуумного реактора в хімічній промисловості.
1,4 Кутовий клапан
Принцип: корпус клапана-це права кутова структура, а ядро клапана рухається по осьовому напрямку, як з функціями різання, так і з диверсією.
Особливості
Застосовуваний діапазон тиску: 10⁵ ~ 10⁻⁸ PA (високий вакуум до надвисокого вакууму).
Метод герметизації: металевий сильфон + фтороруб, який може витримати високу температуру.
Переваги: канал плавного потоку, підходить для сценаріїв швидкого потоку газу.
Недоліки: Потрібна висока встановлення простору, вертикальна або горизонтальна установка.
Типове застосування: трубопровід впорскування газу вакуумного іонного імплантера (наприклад, пневматичний кут -клапан Курта Дж. Лескера, США). Основний випускний клапан салону космічного моделювання (наприклад, ультра-високий вакуумний кутовий клапан незалежно розроблений китайською академією наук).
1,5 клапан діафрагми
Принцип: Блокування повітряного потоку через деформацію еластичної діафрагми (гума або метал), не конструкція коробки для начинки.
Особливості
Застосовуваний діапазон тиску: 10⁵ ~ 10⁻² PA (низький вакуум).
Метод герметизації: матеріал діафрагми безпосередньо контактує з середовищем і стійкий до корозії.
Переваги: нульовий витік, простий у чистці, придатний для корозійних або високих чистотних газів.
Недоліки: Діафрагма має обмежене життя і її потрібно регулярно замінювати. Типове застосування Матеріал контролю за вакуумним обладнанням для дистиляції у фармацевтичній промисловості (наприклад, діафрагм -клапан швейцарських трубопроводів GF). Вакуумний повітряний клапан повітряного впуску в майстерні з виробництва літієвих акумуляторів.
Основні технічні показники та точки відбору вакуумних клапанів
1 основні технічні показники
Швидкість витоку
Визначення: Швидкість потоку газу, що проходить через ущільнення клапана за одиницю часу, в ПА ・ м³/с.
Стандарт: Високі вакуумні клапани повинні бути меншими або дорівнюють 10⁻⁹ ПА ・ м³/с, а надвисокі вакуумні клапани повинні бути меншими або рівними 10⁻² PA ・ M³/s.
Застосовуваний діапазон температури
Для сценаріїв з низькою температурою необхідні металеві ущільнювачі з нержавіючої сталі + металеві ущільнювачі (наприклад, конструкції з низькою температурою (такі як рідке гелієве охолодження) та стійкі до випічки (200 ~ 450 градусів) для високих температурних сценаріїв (наприклад, печі з відпалу вакууму).
Провідність
Визначення: Швидкість потоку газу, коли клапан повністю відкритий, що пов'язане з калібром та структурою (наприклад, провідність клапана воріт вище, ніж кульковий клапан).
Корозійна стійкість
Під час поводження з корозійними газами (наприклад, CL₂, SF₆) необхідний корпус клапана Hastelloy + PTFE.
2 Процес відбору та запобіжні заходи
Чіткий рівень вакууму
Для низького вакууму виберіть клапан клапана або кульовий клапан, а для високого вакууму/ультра-високого вакууму необхідно використовувати клапан або кутовий клапан.
Аналіз медіа -характеристик
Для частинок, що містять середовище, виберіть кульовий клапан (прямий канал проточного каналу), а для корозійних газів виберіть діафрагмський клапан або корпус клапана з покриттям.
Відповідні вимоги контролю
Для швидкого відключення виберіть пневматичний клапан воріт (час відповіді <0,5 секунди), а для точного регулювання виберіть електричний голковий клапан (наприклад, серія SwageLok SS-4NV у Сполучених Штатах).
Простір встановлення та сумісність
Для компактного обладнання виберіть клапан правого кута (економія простору), а інтерфейс фланця повинен відповідати стандарту трубопроводу (наприклад, ISO, CF).
Застосування випадків вакуумних клапанів у типових галузях
1. Виробництво напівпровідників: точний контроль над високим вакуумним середовищем
Випадок: група вакуумних клапана у процесі фотолітографії
Вимоги до обробки
Вакуумна камера фотолітографічної машини повинна підтримувати надвисокий вакуум 10⁻⁶ ПА, щоб запобігти молекулам газу перешкоджати шляху променя. Часте завантаження/вивантаження вафель потребує швидкої швидкості комутації клапана (<1 second) and zero leakage.
Розчин
Основний ізоляційний клапан: пневматичний клапан воріт (наприклад, серія VAT 2000), ущільнення металевих сильфонів, швидкість витоку менше або дорівнює 10⁻² PA ・ M³/S.
Клапан впорскування газу: електричний голковий клапан (точність ± 0,1 SCCM), контроль над потоком газу чистки (N₂).
Захист безпеки: електромагнітний вентиляційний клапан (час відгуку <50 мс) швидко врівноважує тиск у разі відмови вакууму.
Ключові переваги
Внутрішня стінка клапана є електролітично відшліфованою (РА менше або дорівнює 0,2 мкм) для зменшення адсорбції частинок і відповідає вимогам чистоти напівпровідника.
Підтримка віддаленого цифрового управління (наприклад, інтерфейс RS-485), безшовна зв'язок із системою управління літографією.
2. Аерокосмічна галузь: вакуумне моделювання та екстремальне тестування навколишнього середовища
Випадок: камера з термічною вакуумною випробуванням космічних кораблів
Вимоги до обробки
Імітуйте вакуум простору (10⁻³ pa) та екстремальна температура (-120 ~ +120 градус) для перевірки надійності компонентів космічних кораблів.
Прохід між вакуумною камерою та вакуумним насосом та джерелом калібрування газу потрібно часто перемикати.
Розчин
Основний випускний клапан: кутовий клапан великого діаметру (DN200), провідність потоку, що перевищує або дорівнює 5000 л/с, піджак з водяним охолодженням використовується для впорання з підвищенням температури випічки.
Клапан балансу тиску: пневматичний клапан клапана з буферним пристроєм, регульована витрата (0 ~ 1000 ПА/с) під час вентиляції, щоб запобігти впливу на обладнання в салоні.
Група калібрувального газового клапана: багатоканальний масив кулькових клапана для досягнення швидкого перемикання декількох газів, таких як O₂ та Co₂.
Ключові проблеми та відповіді
Температурні цикли викликають теплове розширення та скорочення ущільнювачів, а інварії сильфона використовуються для компенсації деформації.
Контроль швидкості вибуху матеріалу при високому вакуумі корпус клапана виготовляється з 316 л нержавіючої сталі + електролітичного полірування, а швидкість вибуху поверхні менше або дорівнює 10⁻ pa ・ m³/(s ・ см²).
3. Вакуумне виплавки: складне середовище високого температури, високого тиску та пари металу
Випадок: контроль плавлення вакуумної дугової печі
Вимоги до обробки
Під час процесу виплавки ступінь вакууму потрібно підтримувати при 10⁻² PA для запобігання окислення металу; У той же час для регулювання тиску в печі потрібно ввести інертний газ (AR).
Пара металу (наприклад, Ti, Zr) є дуже корозійною, і клапан повинен бути стійким до ерозії та адгезії.
Розчин
Вакуумний клапан: клапан водного охолодження, корпус клапана розпорошується покриттям карбіду з вольфрамом (WC), який стійкий до ерозії пари металу.
Надувний клапан: пневматичний кульковий клапан, поверхня ядра клапана, покрита сплавом нікель-фосфору (Ni-P), щоб запобігти наклеюванню металевих крапель.
ЗАПАСНИЙ КЛАПАН: КЛАПАНУВАННЯ ПРИНАЛЬНОГО ПРИВАННЯ, ВСТАНОВЛЕНО тиск 0,15 МПа, Автоматичний вихлоп, коли печі перекидається.
Ефект експлуатації
Тривалість клапана продовжується від 3 місяців звичайної нержавіючої сталі до більш ніж 1 рік, зменшуючи витрати на обслуговування простою.
Точність інфляції становить ± 5%, гарантуючи, що вміст кисню контролюється нижче 20 проміле під час процесу плавлення.
4. Їжа та медицина: Спеціальні вимоги до санітарних вакуумних систем
Випадок: асептичний контроль фармацевтичних сушарок заморожування
Вимоги до обробки
Осушування наркотиків необхідно здійснити у низькому вакуумному середовищі 10 ~ 1 ПА для запобігання денатурації компонентів наркотиків.
Система повинна відповідати стандартам GMP, внутрішня стінка клапана є гладкою і не має мертвих куточків, що зручно для онлайн -очищення (CIP).
Розчин
Основний клапан: санітарний клапан діафрагми (наприклад, 600 серії Gemü у Німеччині), корпус клапана виготовлений з нержавіючої сталі 316 л, а внутрішня поверхня відшліфована РА менше або дорівнює 0,8 мкм.
Паровий стерилізаційний клапан: пневматичний кутовий клапан, підтримує 134 градусів мокрого теплового стерилізації (SIP), герметичне кільце - перфтороруб (FFKM), хімічна корозійна стійкість.
Повітряний клапан: клапан клапана з бактеріальним фільтром, ефективність фільтрації, що перевищує або дорівнює 99,99% (частинки 0,22 мкм) при пропуску повітря.
Дотримання
Дизайн Advantage Valve відповідає стандартам ASME BPE, а також можуть бути надані сертифікати матеріалів та звіти про випробування шорсткості поверхні.
Пружинна структура без розриву, щоб уникнути росту мікробів, спричинених залишковою рідиною.
Технічне обслуговування та усунення несправностей вакуумних клапанів
Щоденні точки технічного обслуговування
Тест на ущільнювач
Регулярно скануйте з'єднання клапана за допомогою детектора витоку масового спектрометра гелію та замініть ущільнювальне кільце або відновлюйте сильфон, коли швидкість витоку перевищує стандарт.
Очищення поверхні
Високі вакуумні клапани потрібно витерти безводним етанолом або ацетоном, а очищувачі на основі жиру суворо заборонені (для запобігання забрудненню вакуумної системи).
Механізм приводу
Регулярно перевіряйте тиск джерела повітря (0,4 ~ 0,6 МПа) на наявність пневматичних клапанів і випробуйте опір ізоляції двигуна (більше або дорівнює 5 МОм) на електричні клапани.
