Ülevaade vaakumisüsteemist ja ventiilide põhiroll
1. Vaakumisüsteemi definitsioon ja klassifitseerimine on vaakumissüsteemi vähendamine vaakumpumpade ja muude seadmete kaudu õhurõhu piiratud ruumis keskkonnas, mis on alla atmosfääri. Seda kasutatakse laialdaselt pooljuhtide tootmises, kosmosetes, teaduslikes uuringutes, vaakumsulamisel, toidupakenditel ja muudes põldudes.
Vaakumtaseme kohaselt võib selle jagada järgmisse:
Madal vaakum (1000 ~ 100 PA): tavaliselt kasutatakse vaakumpakendites ja vaakumpuhastusseadmetes.
Keskmine vaakum (100 ~ 0,1 PA): kantakse vaakumkatte ja vaakumi kuivatamisahju jaoks.
Kõrge vaakum (0,1 ~ 10⁻⁵ PA): rakendatav pooljuhtide vahvli tootmisel ja elektronkiirekeevitusel.
Ülikõrge vaakum (<10⁻⁵ Pa): Used in cutting-edge fields such as space simulation cabins and particle accelerators.
2. Ventiilide põhifunktsioon vaakumisüsteemide vaakumventiilides on vaakumisüsteemide "juhtimiskeskus".
Peamised funktsioonid hõlmavad järgmist:
Isoleerimine ja piirmäär: blokeerige õhuvoolu süsteemi hoolduse või protsesside lülitumise ajal, et vältida atmosfääri sissetungi.
Voolu reguleerimine: kontrollige täpselt gaasivoolu, et vastata protsessi nõuetele vaakumgradiendile.
Ohutuskaitse: vältige vaakumpumba õli tagapesu, rõhu leevendamist ülekoormuse ajal ja vältige seadmete kahjustusi.
Rõhubilanss: ventilatsiooni aeglaselt vaakumkambri ja atmosfääri vahel, et vältida keetmist või lööki.
Vaakumventiilide peamised tüübid ja omadused
1. klassifikatsioon struktuuri ja tööpõhimõtte järgi
1.1 liblikaventiil
Põhimõte: avamine ja sulgemine deflektori (ketta) pöörlemisega, lihtne struktuur, tugev vooluvõimsus.
Omadused
Kohaldatav rõhuvahemik: 10⁵ ~ 10⁻³ PA (keskmine ja madal vaakum).
Tihendusmeetod: kummi- või metalli tihendusrõngas, metalli tihendamise tüüpi saab kasutada kõrge vaakumiks.
Eelised: väike suurus, kerge, kiire reageerimiskiirus. Puudused: kummitihendid on vananemisele altid ega sobi söövitavate gaaside jaoks. Tüüpilised rakendused: vaakumkattemasinate (näiteks Leyboldi tammide seeria deflentiidi ventiilid, Saksamaa). Toidu vaakumpakendimasinate väljalaskeavad.
1.2 GATE klapp
Põhimõte: värav libiseb vedeliku suunaga risti ja voolutakistus on täielikult avatud, kui see on täielikult avatud.
Omadused
Kohaldatav rõhuvahemik: 10⁵ ~ 10⁻⁹ PA (atmosfäärirõhust ülikõrge vaakumini).
Tihendusmeetod: metalllõpud + fluorobber, mis võib saavutada nulllekke.
Eelised: suurepärane tihendamine, mis sobib kõrgete vaakumtorustikega.
Puudused: keeruline struktuur, pikk avamine ja sulgemine ning kõrged kulud. Tüüpilised rakendused on pooljuhtide litograafiamasinate vaakumkambri isoleerimine (näiteks 2000. aasta seeria väravaventiil käibemaksuga Ameerika Ühendriikides). Vaakum -sulatusahju peamine väljalasketorustik (näiteks ULVAC GU -seeria väravaventiil).
1,3 kuulventiil
Põhimõte: keral on vooluaugud, mida saab 90 kraadi pöörlemisega avada ja sulgeda ning voolutee on sirge.
Omadused
Kohaldatav rõhuvahemik: 10⁵ ~ 10⁻⁴ PA (madal ja keskmine vaakum).
Tihendusmeetod: polütetrafluoroetüleen (PTFE) või metalli kõvatihend.
Eelised: väike voolutakistus, tugev korrosioonikindlus, mis sobib granuleeritud söötme jaoks.
Puudused: kõrge töötlemise täppisnõuded ja kõrged kulud metalli kõva tihendi jaoks.
Tüüpilised rakendused: vaakumi kuivatamisseadmete õhu sisselaske reguleerimine (näiteks GV -seeria kuulventiilid Edwardsist, Suurbritannia). Vaakumreaktori tühjendusjuhe keemiatööstuses.
1.4 Nurgaklapp
Põhimõte: klapi korpus on parempoolse nurga struktuur ja klapi südamik liigub piki aksiaalset suunda, nii lõikamis- kui ka ümbersuunamisfunktsioonidega.
Omadused
Kohaldatav rõhuvahemik: 10⁵ ~ 10⁻⁸ PA (kõrge vaakum kuni ülikõrge vaakum).
Tihendusmeetod: metalllõpsed + fluorobber, mis talub kõrge temperatuuri küpsetamist.
Eelised: sile voolukanal, mis sobib kiirete gaasi voolu stsenaariumide jaoks.
Puudused: on vaja kõrge paigaldusruumi nõudeid, vertikaalset või horisontaalset paigaldamist.
Tüüpiline rakendus: vaakum -ioonide implanteri gaasi süstimise torustik (näiteks Kurt J. Lesker, USA pneumaatiline nurgaklapp). Kosmosesimulatsiooni kabiini peamine väljalaskeventiil (näiteks ülikõrge vaakumnurga klapp, mille on iseseisvalt välja töötanud Hiina Teaduste Akadeemia).
1,5 diafragmaventiil
Põhimõte: õhuvoolu blokeerimine läbi elastse diafragma (kumm või metall) deformatsiooni, täidise kasti disaini puudub.
Omadused
Kohaldatav rõhuvahemik: 10⁵ ~ 10⁻² PA (madal vaakum).
Tihendusmeetod: diafragmamaterjal võtab keskkonnaga ühendust ja on korrosioonikindlad.
Eelised: null leke, hõlpsasti puhastatav, sobib söövitavate või kõrge puhtusarja gaaside jaoks.
Puudused: diafragma eluiga on piiratud ja see tuleb regulaarselt välja vahetada. Tüüpilised rakendused farmaatsiatööstuses vaakum destilleerimisseadmete materiaalne kontroll (näiteks Šveitsi GF -torustikusüsteemide diafragmaklapp). Vaakumõõnsuse õhu sisselaskeventiil liitiumakute tootmise töökojas.
Vaakumventiilide peamised tehnilised näitajad ja valikupunktid
1 põhilised tehnilised näitajad
Lekkemäär
Definitsioon: gaasi voolukiirus, mis läbib klapi tihendi ajaühiku kohta, pa ・ m³/s.
Standard: kõrge vaakumventiilid peavad olema väiksemad või võrdsed 10⁻⁹ PA ・ m³/s ja ülikõrgete vaakumventiilid peavad olema väiksemad või võrdsed 10⁻² PA ・ m³/s.
Rakendatav temperatuurivahemik
Madala temperatuuriga stsenaariumide (näiteks vedela heeliumjahutuse) jaoks on vaja roostevabast terasest + metalli tihendid ja kõrge temperatuuriga stsenaariumide (näiteks vaakum lõõmutamisahjude) jaoks on vaja küpsetuskindlaid disainilahendusi (200 ~ 450 kraadi).
Juhtivus
Definitsioon: gaasi voolukiirus Kui klapp on täielikult avatud, mis on seotud kaliibriga ja struktuuriga (näiteks väravaklapi juhtivus on kõrgem kui kuulventiil).
Korrosioonikindlus
Söövitavate gaaside (näiteks CL₂, SF₆) käitlemisel on vaja Hastelloy klapi korpust + PTFE tihend.
2 Valimisprotsess ja ettevaatusabinõud
Selge vaakumtase
Madala vaakumi korral valige klapp või kuulventiil ning kõrge vaakumi/ülikõrge vaakumi jaoks tuleb kasutada väravaventiili või nurgaventiili.
Meediaomaduste analüüs
Valige keskmise osakeste jaoks kuuliklapp (sirgjooneline voolukanal) ja söövitavate gaaside jaoks valige diafragmaklapp või kaetud klapi korpus.
Juhtimisnõuded vastavad
Valige kiireks katkestamiseks pneumaatiline väravaventiil (reageerimise aeg <0,5 sekundit) ja täpseks reguleerimiseks valige elektriline nõelaklapp (näiteks Swageloki seeria SS-4NV Ameerika Ühendriikides).
Paigaldusruum ja ühilduvus
Kompaktsete seadmete jaoks valige parempoolse nurga ventiil (ruumi säästmine) ja ääriku liides peab vastama torujuhtmestandardile (näiteks ISO, CF).
Tüüpiliste tööstusharude vaakumventiilide rakendusjuhtumid
1. pooljuhtide tootmine: ülitugeva vaakumkeskkonna täpne kontroll
Juhtum: vaakumklapi rühm fotolitograafiaprotsessis
Protsessinõuded
Fotolitograafia masina vaakumkamber peab säilitama ülikõrge vaakumi 10 ° PA, et vältida gaasimolekulide segamist tala teed. Sagedane vahvli laadimine/mahalaadimine nõuab kiiret klapi lülituskiirust (<1 second) and zero leakage.
Lahendus
Peamine isoleerimisventiil: pneumaatiline väravaklapp (näiteks käibemaksu 2000 seeria), metallist lõhniti tihend, lekkekiirus, mis on väiksem või võrdne 10⁻² pa ・ m³/s.
Gaasi sissepritseventiil: elektriline nõelventiil (täpsus ± 0,1 SCCM), kontrollige puhastusgaasi (N₂) voolu.
Turvakaitse: elektromagnetiline õhutusventiil (reageerimisaeg <50 ms), tasakaalustage rõhk kiiresti vaakumpumba rikke korral.
Peamised eelised
Klapi sisesein on osakeste adsorptsiooni vähendamiseks ja pooljuhtide puhtuse nõuete vähendamiseks elektrolüütiliselt lihvitud (RA vähem või võrdne 0,2 μm).
Toetage kaugjuhtimist digitaalset juhtimist (näiteks RS-485 liides), sujuv side litograafia masina juhtimissüsteemiga.
2. kosmose: vaakumi simulatsioon ja keskkonna äärmuslik testimine
Juhtum: kosmoselaeva termiline vaakumkamber
Protsessinõuded
Simuleerige kosmosevagum (10⁻³ PA) ja äärmuslik temperatuur (-120 ~ +120 kraad), et testida kosmoselaevade komponentide usaldusväärsust.
Vaakumkambri ning vaakumpumba ja kalibreerimisgaasi allika vahelist lõiku tuleb sageli lülitada.
Lahendus
Peamine väljalaskeventiil: suure läbimõõduga nurgaklapp (DN200), voolujuhtimine, mis on suurem kui 5000 L/s, kasutatakse küpsetustemperatuuri tõusuga toimetulemiseks vesijahutusega jopet.
Rõhubilansi ventiil: puhverseade pneumaatiline klapp, reguleeritav voolukiirus (0 ~ 1000 Pa/s) ventilatsiooni ajal, et vältida salongi seadmete mõju.
Kalibreerimisgaasiklapi rühm: mitme kanaliga kuulventiili massiiv mitme gaaside, näiteks O₂ ja Co₂ kiire vahetamise saavutamiseks.
Peamised väljakutsed ja vastused
Temperatuuritsüklid põhjustavad soojuspaisumist ja tihendi kokkutõmbumist ning deformatsiooni kompenseerimiseks kasutatakse sissetungilisi lõhlvesi.
Materjali väljavoolukiiruse juhtimine kõrge vaakumi korral on klapi korpus valmistatud 316L roostevabast terasest + elektrolüütilisest poleerimisest ja pinna väljalülituskiirus on väiksem või võrdne 10⁻ ⁻ PA ・ m³/(s ・ cm²).
3. vaakum sulatamine: keeruline keskkond kõrge temperatuuri, kõrgrõhu ja metalli auruga
Juhtum: vaakumkaare ahju sulamine
Protsessinõuded
Sulatamisprotsessi ajal tuleb metalli oksüdatsiooni vältimiseks säilitada vaakumkraadi kiirusel 10⁻² PA; Samal ajal tuleb ahju rõhu reguleerimiseks sisse viia inertgaasi (AR).
Metallist aur (näiteks Ti, Zr) on väga söövitav ning klapp peab olema erosiooni ja adhesiooni suhtes vastupidav.
Lahendus
Vaakumklapp: vesijahutusega väravaklapp, klapi korpust pihustatakse volframkarbiid (WC) kattega, mis on vastupidav metalli aurude erosioonile.
Täispuhutav klapp: pneumaatiline kuulventiil, klapi südamiku pind on plaaditud nikli-fosforisulamiga (Ni-P), et vältida metallist tilkade kleepumist.
Turvaklapp: vedruga koormatud rõhutase ventiil, seadke rõhk 0,15 MPa, automaatne heitgaas, kui ahju on üle rõhutatud.
Operatsiooniefekt
Klapi eluiga pikendatakse tavalise roostevabast terasest 3 -kuulisest enam kui ühe aastani, vähendades seisaku hoolduskulusid.
Inflatsiooni täpsus on ± 5%, tagades, et hapnikusisaldust kontrollitakse sulamisprotsessi ajal alla 20 ppm.
4. Toit ja ravim: sanitaarvaakumisüsteemide erinõuded
Juhtum: farmaatsiakülmutuskuivateid aseptiline kontroll
Protsessinõuded
Ravimite külmutamise kuivatamine tuleb läbi viia madala vaakumkeskkonnas 10 ~ 1 PA, et vältida ravimikomponentide denatureerimist.
Süsteem peab vastama GMP standarditele, klapi sisesein on sile ja sellel pole surnud nurki, mis on mugav veebipuhastuseks (CIP).
Lahendus
Põhiklapp: sanitaarmembraanklapp (näiteks 600 gemü seeria Saksamaal), klapi korpus on valmistatud 316L roostevabast terasest ja sisepind on lihvitud RA vähem kui 0,8 μm.
Auru steriliseerimisventiil: pneumaatiline nurgaklapp, toetab 134 -kraadise märja soojuse steriliseerimist (SIP), tihendusrõngas on perfluororubber (FFKM), keemiline korrosioonikindel.
Õhu purustav klapp: bakteriaalse filtriga klapp, filtreerimise efektiivsus suurem või võrdne 99,99% -ga (0,22 μm osakesed), kui õhk möödub.
Vastavus
Advantage klapi kujundus vastab ASME BPE standarditele ning võib esitada materjali sertifikaadid ja pinnakareduse testi aruanded.
Kevadivaba ja lõhevaba struktuur, et vältida jääkvedelikku põhjustatud mikroobide kasvu.
Vaakumventiilide hooldus ja tõrkeotsing
Igapäevased hoolduspunktid
Pitseerimiskatse
Skaneerige klapiühendus regulaarselt heeliumi massispektromeetri lekkeanduriga ja vahetage tihendusrõnga või parandage lõõtsad, kui lekkekiirus ületab standardi.
Pinna puhastamine
Kõrge vaakumventiilid tuleb pühkida veevaba etanooli või atsetooniga ning rasvapõhised puhastusvahendid on rangelt keelatud (vaakumisüsteemi saastumise vältimiseks).
Ajamimehhanismi hooldus
Kontrollige regulaarselt õhuallika rõhku (0,4 ~ 0,6 MPa) pneumaatiliste ventiilide suhtes ja testige elektriliste ventiilide mootori isolatsioonitakistust (suurem või võrdne 5 MΩ).
