1. ระบบสุญญากาศและบทบาทของวาล์ว
ระบบสุญญากาศจะลดความดันในปริมาตรที่จำกัดใต้บรรยากาศโดยใช้ปั๊มสุญญากาศ และนำไปใช้ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ การทดสอบการบินและอวกาศ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์ โลหะวิทยาสุญญากาศ และบรรจุภัณฑ์อาหาร ระดับสุญญากาศจะถูกแบ่งตามอัตภาพ (ตามคำศัพท์เฉพาะทางเทคโนโลยีสุญญากาศ- เช่น ISO 3529) ออกเป็น:สูญญากาศต่ำ(1,000–100 Pa เช่น บรรจุภัณฑ์สุญญากาศ)สูญญากาศปานกลาง(100–0.1 Pa, การเคลือบสุญญากาศและเตาอบแห้ง)สูญญากาศสูง(0.1–10⁻⁵ Pa, การประมวลผลแผ่นเวเฟอร์เซมิคอนดักเตอร์ และการเชื่อมลำแสงอิเล็กตรอน-) และสุญญากาศสูงเป็นพิเศษ-(ต่ำกว่า 10⁻⁵ Pa, การจำลองอวกาศและเครื่องเร่งอนุภาค) วาล์วเป็นศูนย์กลางการควบคุมของระบบดังกล่าว โดยจะแยกห้องต่างๆ ในระหว่างการบำรุงรักษาหรือการสลับกระบวนการ ควบคุมการไหลของก๊าซสำหรับการไล่ระดับสุญญากาศ ป้องกันปั๊มจากการไหลย้อนกลับและการไหลย้อนกลับของน้ำมัน และปรับสมดุลความดันระหว่างการระบายอากาศเพื่อป้องกันการเดือดหรือไฟกระชาก
2. ประเภทวาล์วสุญญากาศหลักและคุณลักษณะ
| พิมพ์ | ช่วงการทำงาน | การปิดผนึก | จุดแข็ง | ข้อจำกัด |
|---|---|---|---|---|
| วาล์วปีกผีเสื้อ (ลูกนก) | 10⁵–10⁻³ Pa (สุญญากาศปานกลาง/ต่ำ) | แหวนยางหรือโลหะ โลหะ-ประเภทปิดผนึกจะมีสุญญากาศสูง | กะทัดรัด เบา ตอบสนองรวดเร็ว | อีลาสโตเมอร์จะผนึกอายุ จำกัดสำหรับก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน |
| วาล์วประตู | 10⁵–10⁻⁹ Pa (บรรยากาศถึง UHV) | ที่สูบลมโลหะ + ยางฟลูออโร ตัวเลือกการรั่วไหลเป็นศูนย์- | การแยกตัวที่ดีเยี่ยม ต้านทานการไหลต่ำเมื่อเปิด | ซับซ้อน ระยะชักยาว ต้นทุนสูงขึ้น |
| บอลวาล์ว | 10⁵–10⁻⁴ Pa (สุญญากาศต่ำ/ปานกลาง) | PTFE หรือซีลแข็งโลหะ | เส้นทางการไหลตรง จัดการกับสื่อแบบละเอียด | เวอร์ชันซีลแข็ง-ต้องใช้เครื่องจักรที่มีความแม่นยำสูง- |
| วาล์วมุม (มุมขวา-) | 10⁵–10⁻⁸ Pa (สูงถึง UHV) | ที่สูบลมโลหะ + ยางฟลูออโร อบได้ | ช่องไหลเรียบ ถ่ายเทแก๊สได้เร็ว | ต้องการพื้นที่ติดตั้งในแนวตั้ง/แนวนอน |
| วาล์วไดอะแฟรม | 10⁵–10⁻² Pa (สุญญากาศต่ำ) | ไดอะแฟรมยืดหยุ่นหรือโลหะไม่มีกล่องบรรจุ | ป้องกันการรั่วซึม ทำความสะอาดได้ -ทนทานต่อการกัดกร่อน | ไดอะแฟรมไลฟ์จำกัด; การเปลี่ยนเป็นระยะ |
3. ตัวชี้วัดทางเทคนิคที่เด็ดขาด
อัตราการรั่วไหล:การไหลของก๊าซผ่านวาล์วปิดต่อหน่วยเวลา มีหน่วยเป็น Pa·m³/s วาล์วสุญญากาศสูง-ควรมีปริมาณน้อยกว่าหรือเท่ากับ 10⁻⁹ Pa·m³/s วาล์วสุญญากาศสูง-สูง-เป็นพิเศษ น้อยกว่าหรือเท่ากับ 10⁻¹² Pa·m³/s ตรวจสอบโดยการทดสอบการรั่วไหลของมวลฮีเลียม-ของสเปกโตรมิเตอร์
ความสามารถในการอบ-:ระบบ UHV ได้รับการอบที่อุณหภูมิ 200–450 องศาเพื่อดูดซับน้ำออกจากพื้นผิว วาล์วต้องอยู่รอด-รอบการอบออกด้วยซีลโลหะหรืออีลาสโตเมอร์ที่กำหนดอุณหภูมิ-
สื่อกระแสไฟฟ้า:อัตราการไหลของก๊าซเมื่อเปิดเต็มที่ ซึ่งเกี่ยวข้องกับรูและรูปทรง - โดยทั่วไปแล้ว วาล์วประตูมีความนำไฟฟ้าสูงกว่าบอลวาล์วที่มีขนาดระบุเท่ากัน
ความต้านทานการกัดกร่อน:สำหรับก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อน (Cl₂, SF₆) ให้ระบุโลหะผสมสูง- (เช่น โลหะผสมนิกเกิลที่ทนต่อการกัดกร่อน- (คลาส UNS N10276)) พร้อมซีล PTFE
การปล่อยก๊าซและความสะอาด:สแตนเลส 316L พร้อมพื้นผิวภายในขัดด้วยไฟฟ้า (Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.2–0.8 µm ขึ้นอยู่กับคลาส) ช่วยลดการปล่อยก๊าซและการสร้างอนุภาคให้เหลือน้อยที่สุด
4. กระบวนการคัดเลือกและข้อควรระวัง
กำหนดระดับสุญญากาศ:สุญญากาศต่ำ - บัตเตอร์ฟลายหรือบอลวาล์ว; วาล์วประตูหรือวาล์วมุมสูง/พิเศษ-สุญญากาศสูง - พร้อมซีลสูบลม
วิเคราะห์สื่อ:อนุภาค-สื่อที่รับภาระจะตรง-ผ่านบอลวาล์ว ก๊าซที่มีฤทธิ์กัดกร่อนมักนิยมใช้วาล์วไดอะแฟรมหรือตัวถังที่เคลือบ/ขัดเงาด้วยไฟฟ้า
ข้อกำหนดการควบคุมการจับคู่:การแยกอย่างรวดเร็ว - การกระตุ้นด้วยลมด้วยเวลาตอบสนองต่ำกว่า 0.5 วินาที; วาล์วควบคุม - เข็มไฟฟ้าหรือละเอียด-ที่แม่นยำพร้อมการตอบสนองตำแหน่ง
ตรวจสอบอินเทอร์เฟซ:หน้าแปลนตามมาตรฐาน ISO 1609 (แบบสลักเกลียว) หรือ ISO 2861 (แบบแคลมป์-) ตามความเหมาะสม สำหรับงานด้านสุขอนามัย ให้ปฏิบัติตามข้อกำหนดพื้นผิวและวัสดุของ ASME BPE -
ตรวจสอบยูทิลิตี้การสั่งงาน:ทำความสะอาดอากาศแห้งที่ 0.4–0.6 MPa สำหรับนิวแมติก พิกัดแรงดันไฟฟ้าและหน้าที่ที่ถูกต้องสำหรับไดรฟ์ไฟฟ้า กำหนดตำแหน่งที่ปลอดภัย-กับวิศวกรกระบวนการ
5. การใช้งานข้ามอุตสาหกรรม
การผลิตเซมิคอนดักเตอร์:การแยก UHV สำหรับห้องประมวลผลเวเฟอร์- วาล์วประตูสูบลมโลหะที่มีอัตราการรั่วน้อยกว่าหรือเท่ากับ 10⁻¹² Pa·m³/s; รูเจาะขัดด้วยไฟฟ้า (Ra น้อยกว่าหรือเท่ากับ 0.2 µm) เพื่อจำกัดการยึดเกาะของอนุภาค อินเทอร์เฟซการควบคุมแบบดิจิทัลสำหรับการเชื่อมโยงกับเครื่องมือกระบวนการ
การทดสอบการบินและอวกาศ:ห้องสุญญากาศ-ความร้อนที่จำลองสภาพพื้นที่ (10⁻³ Pa และการหมุนของอุณหภูมิ) ใช้วาล์วแยกมุมหรือประตูขนาดใหญ่ -แจ็คเก็ตระบายความร้อนด้วยน้ำสำหรับการอบ-ออก และวาล์วระบายอากาศแบบควบคุมเพื่อจำกัดอัตราการเพิ่มขึ้นของแรงดัน-ในผลิตภัณฑ์ทดสอบ
โลหะวิทยาสุญญากาศ:เตาอาร์กสุญญากาศและเตาเหนี่ยวนำทำงานใกล้ 10⁻² Pa โดยมีก๊าซเฉื่อย-ทดแทน (Ar) วาล์วประตูระบายความร้อนด้วยน้ำ-พร้อมสารเคลือบ-ที่ทนต่อการกัดกร่อน จัดการกับไอของโลหะ รีลีฟวาล์วแบบมีสปริง-จะป้องกันแรงดันเกิน
อาหารและยา:เครื่องอบแห้งแบบแช่แข็งทำงานที่ 10–1 Pa ภายใต้กฎ GMP วาล์วไดอะแฟรมสุขาภิบาลที่มีตัวเครื่อง 316 ลิตร พื้นผิวภายในขัดเงา ความสามารถของ CIP/SIP (เช่น การฆ่าเชื้อด้วยไอน้ำระดับ. 134) และรูปทรงที่ปราศจากรอยแยก-ของสปริง-ป้องกันการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์
6. การบำรุงรักษาและการแก้ไขปัญหา
การตรวจสอบการปิดผนึก:สแกนการเชื่อมต่อวาล์วเป็นประจำด้วยเครื่องตรวจจับการรั่วไหลของมวลฮีเลียม- เปลี่ยนซีลหรือเบลลโลว์เมื่ออัตราการรั่วไหลเกินข้อกำหนด
การทำความสะอาดพื้นผิว:เช็ดภายใน UHV ด้วยเอทานอลหรืออะซิโตนปราศจากน้ำ ห้ามใช้น้ำยาทำความสะอาดที่มีจารบี-โดยเด็ดขาดเพราะจะทำให้สูญญากาศปนเปื้อน
การบำรุงรักษาไดรฟ์:ตรวจสอบแรงดันลมที่จ่ายลม (0.4–0.6 MPa) ตรวจสอบความต้านทานของฉนวนของมอเตอร์ไฟฟ้า ( มากกว่าหรือเท่ากับ 5 MΩ) และยืนยันขีดจำกัด-การตั้งค่าสวิตช์หลังจากการยกเครื่องทุกครั้ง
อบ-บันทึก:เข้าสู่ระบบอบ-อุณหภูมิและระยะเวลา; อัตราการรั่วไหลอย่างฉับพลัน-เพิ่มขึ้นหลังจากการอบ-มักจะบ่งบอกถึงการเสื่อมสภาพของอีลาสโตเมอร์หรือความล้าของตัวเป่าลม
คำถามที่พบบ่อย
ฉันควรใช้วาล์วประเภทใดสำหรับสุญญากาศสูงพิเศษ-วาล์วประตูและวาล์วมุมที่มีซีลเบลโลว์โลหะคือตัวเลือก UHV มาตรฐาน: มีอัตราการรั่วที่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 10⁻¹² Pa·m³/s ทนการอบ-ที่อุณหภูมิสูงถึง 300–450 องศา และมีความนำไฟฟ้าสูง วาล์วปีกผีเสื้อที่มีซีลโลหะยังทำหน้าที่แยก UHV บางอย่างในพื้นที่จำกัดได้
อัตราการรั่วไหลเท่าใดที่ยอมรับได้สำหรับวาล์วสุญญากาศสูง-ตามหลักทั่วไป วาล์วสุญญากาศสูง-ควรแสดงอัตราการรั่วไหลของฮีเลียมน้อยกว่าหรือเท่ากับ 10⁻⁹ Pa·m³/s เมื่อปิด และวาล์ว UHV น้อยกว่าหรือเท่ากับ 10⁻¹² Pa·m³/s ค่าการยอมรับควรเขียนลงในข้อกำหนดเฉพาะในการซื้อและตรวจสอบโดยการทดสอบมวลฮีเลียม-ด้วยสเปกโตรมิเตอร์ด้วยรายงานผลการทดสอบที่บันทึกไว้
"bakeable" หมายถึงอะไรสำหรับวาล์วสุญญากาศระบบ UHV จะต้องได้รับความร้อนถึง 200–450 องศา เพื่อดูดซับไอน้ำและไฮโดรคาร์บอนจากพื้นผิวภายใน วาล์วแบบอบได้จะรักษาการรั่ว-ความแน่นหนาและการสั่งงานผ่านการอบซ้ำ-รอบออก - ซึ่งต้องใช้ซีลโลหะ อีลาสโตเมอร์ที่กำหนดอุณหภูมิ- และแอคชูเอเตอร์ที่กำหนดตามอุณหภูมิอบหรือออกแบบมาเพื่อให้ถอดออก
วาล์วอุตสาหกรรมมาตรฐานสามารถใช้งานในระบบสุญญากาศได้หรือไม่?ด้วยความระมัดระวังและสำหรับสุญญากาศระดับต่ำ/ปานกลางเท่านั้น วาล์วมาตรฐานรั่วไหลผ่านการบรรจุก้านและซีลตัวถังที่ออกแบบมาเพื่อแรงดันบวก ในสุญญากาศ ความดันบรรยากาศจะทำให้เกิดการรั่วไหลเข้าด้านใน สำหรับบริการสูงและ UHV ให้ใช้วาล์วสุญญากาศ-ที่สร้างขึ้นตามวัตถุประสงค์พร้อมซีลสูบลมและอัตราการรั่วไหลที่ผ่านการรับรอง
ฉันจะเลือกระหว่างวาล์วประตูและวาล์วปีกผีเสื้อสำหรับสุญญากาศได้อย่างไรใช้ช่วงการทำงานและหน้าที่: วาล์วปีกผีเสื้อเหมาะกับสุญญากาศปานกลาง/ต่ำ รอบเร็ว และการติดตั้ง-พื้นที่จำกัดพร้อมข้อกำหนดอัตราการรั่วไหล-เล็กน้อย วาล์วประตูเป็นที่ต้องการสำหรับการแยกสูง/UHV ค่าการนำไฟฟ้าสูงสุดและการรั่วไหลต่ำสุด ยอมรับช่วงชักที่ยาวขึ้น ความซับซ้อนมากขึ้น และต้นทุนที่สูงขึ้น
การบำรุงรักษาแบบใดที่ทำให้วาล์วสุญญากาศเชื่อถือได้การตรวจสอบการรั่วไหลของฮีเลียมเป็นประจำ การทำความสะอาดด้วยเอทานอลปราศจากน้ำหรืออะซิโตน (ไม่ใช้จาระบี-น้ำยาทำความสะอาดที่มีส่วนประกอบหลักเป็นส่วนประกอบหลัก) การตรวจสอบการจ่ายลมและฉนวนไฟฟ้า บันทึก-รอบการอบออก และการเปลี่ยนซีลยางหรือเบลโลว์ตามช่วงเวลาที่ผู้ผลิตแนะนำ หรือเมื่ออัตราการรั่วไหลเพิ่มขึ้น