Βαλβίδα πύλης υψηλού κενού: Τι είναι και η μοναδική διαφορά που τη διαχωρίζει από το χαμηλό κενό

Επιλογή βαλβίδας πύλης υψηλού κενού: Πού βρίσκεται η "αόρατη γραμμή" που μπορεί να σας κοστίσει δεκάδες χιλιάδες;

Έχετε συναντήσει ποτέ αυτήν την κατάσταση όταν επιλέγετε βαλβίδες κενού: ένας προμηθευτής χτυπά το στήθος του και λέει, "Αυτή η βαλβίδα είναι απολύτως δωρεάν{{0}" αλλά μετά την εγκατάσταση, η πίεση του συστήματος απλά δεν θα πέσει; Ή μπορεί η βαλβίδα να σφραγίζει, αλλά αρχίζει να κολλάει μετά από δύο μήνες, και όταν την αποσυναρμολογείτε, βλέπετε ότι η τσιμούχα έχει παραμορφωθεί.

 

Πού είναι το πρόβλημα; Δεν είναι ότι έχει σπάσει η βαλβίδα? είναι ότι το χρησιμοποιήσατε σε λάθος μέρος-αναγκάζοντας μια βαλβίδα χαμηλής υποπίεσης σε ένα σύστημα υψηλού κενού.

Αυτό το άρθρο καλύπτει δύο πράγματα: Πρώτον, τι αβαλβίδα πύλης υψηλού κενούχρησιμοποιείται στην πραγματικότητα για. Δεύτερον, η αόρατη διαχωριστική γραμμή μεταξύ υψηλού και χαμηλού κενού που μπορεί να σας κοστίσει δεκάδες χιλιάδες αν τη διασχίσετε.

 

Περίληψη
Αφού διαβάσετε αυτό το άρθρο, θα έχετε τις απαντήσεις σε δύο ερωτήσεις:

Πώς μια πραγματική βαλβίδα πύλης υψηλού κενού αντέχει την ατμοσφαιρική πίεση και εγγυάται ότι δεν υπάρχουν διαρροές.

Τι αλλάζει πραγματικά με τα υλικά στεγανοποίησης, τον μηχανισμό κίνησης και το φινίρισμα της επιφάνειας της βαλβίδας όταν η πίεση πέσει από 1 Torr σε 10-7 Torr.

 

Σχόλια χρήστη
*"Χρησιμοποιούσαμε συνηθισμένες βαλβίδες κενού από μια συγκεκριμένη μάρκα για απομόνωση στον εξοπλισμό μας PVD, αλλά οι επικαλυμμένες μεμβράνες ήταν πάντα μουντές. Μετά τη μετάβαση στη βαλβίδα πύλης υψηλής υποπίεσης της COVALVE, με τις ίδιες παραμέτρους διαδικασίας, ο ρυθμός διαρροής έπεσε απευθείας από 10-7 σε 10-mbar·l/s.
- Li Gong, Process Engineer, Suzhou Vacuum Coating Equipment Factory

 

1. Τι είναι μια βαλβίδα πύλης υψηλού κενού;
Ας διευκρινίσουμε πρώτα μια βασική έννοια: το χαρακτηριστικό μιας βαλβίδας πύλης είναι ότι ο δίσκος της βαλβίδας κινείται κατακόρυφα. Όταν η βαλβίδα είναι πλήρως ανοιχτή, τα μέσα διέρχονται κατευθείαν χωρίς σχεδόν καμία αντίσταση ροής. Αυτό είναι ζωτικής σημασίας στα συστήματα κενού επειδή οποιαδήποτε στένωση επιβραδύνει την ταχύτητα άντλησης.

Ωστόσο, υπάρχει μια θεμελιώδης διαφορά μεταξύ των βαλβίδων κενού και των συνηθισμένων βιομηχανικών βαλβίδων: οι συνηθισμένες βαλβίδες ενδιαφέρονται για το "μπορεί να μπλοκάρει το μέσο", ενώ οι βαλβίδες κενού νοιάζονται για το "μπορεί να μπλοκάρει την ατμόσφαιρα".

 

Σε ατμοσφαιρική πίεση, μια οπή διαρροής μόλις 1 micron σε διάμετρο επιτρέπει σε αρκετά μόρια αερίου να διαρρεύσουν σε ένα θάλαμο κενού ανά δευτερόλεπτο για να αυξήσουν την πίεση σε ένα θάλαμο 10 λίτρων από 10-4 mbar σε 10-6 mbar. Επομένως, μια ειδική βαλβίδα πύλης υψηλού κενού πρέπει να επιτυγχάνει τα ακόλουθα:

• Δυναμική σφράγιση για το στέλεχος βαλβίδας:Πρέπει να χρησιμοποιεί σχέδιο σφραγισμένο με φυσούνα, όχι το παρέμβυσμα κουτιού πλήρωσης που χρησιμοποιείται στις συνηθισμένες βαλβίδες.
• Μέγιστη αγωγιμότητα όταν είναι ανοιχτό:Ο δίσκος της βαλβίδας δεν πρέπει να συμπτύσσεται στη διαδρομή ροής. απαιτεί σχεδιασμό με πλήρη διάτρηση.
• Εξαιρετικά χαμηλός ρυθμός διαρροής όταν είναι κλειστό:Ο ρυθμός διαρροής στο εργοστάσιο πρέπει να είναι κάτω από 1×10-4 mbar·l/s.

 

2. Υψηλό κενό έναντι χαμηλού κενού: Ποια είναι η πραγματική διαφορά;
Αυτό είναι το βασικό μέρος του άρθρου. Ας το δούμε σύμφωνα με το εύρος πίεσης:

• Χαμηλό κενό:760 ~ 1 Torr (περίπου ατμόσφαιρα έως 130 Pa)
• Μεσαίο κενό:1 ~ 10⁻3 Torr
• Υψηλό κενό:10-3 ~ 10-7 Torr
• Εξαιρετικά-Υψηλό κενό (UHV):< 10⁻7 Torr

 

Όταν η πίεση του συστήματός σας εισέλθει στο εύρος κάτω από 10-4 Torr, η βαλβίδα πρέπει να υποστεί τέσσερις κρίσιμες αλλαγές:

(1) Αλλαγές υλικού σφράγισης
Οι βαλβίδες χαμηλού κενού μπορούν να χρησιμοποιούν συνηθισμένο NBR (καουτσούκ νιτριλίου) ή ακόμα και FKM (φθοροελαστομερές). Αλλά σε υψηλό κενό, ειδικά κάτω από 10-6 Torr, ο ρυθμός εξάτμισης του ίδιου του καουτσούκ γίνεται πηγή μόλυνσης-το αέριο που αντλείτε είναι μικρότερο από το αέριο που απελευθερώνει το καουτσούκ από μόνο του.

Επομένως, μια πραγματική βαλβίδα πύλης υψηλού κενού πρέπει να χρησιμοποιεί FKM (Viton) για τις στεγανοποιήσεις της και πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία ψησίματος κενού για την απομάκρυνση της προσροφημένης υγρασίας από το υλικό. Για εφαρμογές UHV, πρέπει να αντικατασταθεί με ένα εξ ολοκλήρου-μεταλλικό στεγανοποιητικό, όπως χρήση στεγανοποιητικών φλάντζας χωρίς οξυγόνο-Χάλκινα παρεμβύσματα Συνεργασία με φλόγες μαχαιριού

 

(2) Οι απαιτήσεις ρυθμού διαρροής διαφέρουν κατά τρεις τάξεις μεγέθους

Επιτρεπόμενος ρυθμός διαρροής για βαλβίδες χαμηλού κενού: 1×10-6 mbar·l/s

Επιτρεπόμενος ρυθμός διαρροής για βαλβίδες υψηλού κενού: Μικρότερο ή ίσο με 1×10-4 mbar·l/s

Επιτρεπόμενος ρυθμός διαρροής για βαλβίδες UHV: Μικρότερο ή ίσο με 1×10-10 mbar·l/s

Αυτή η διαφορά δεν μπορεί να επιτευχθεί με το «σφίξιμο των βιδών πιο δυνατά». Πρέπει να βασίζεται σε μεταλλικές φυσούνες σε συνδυασμό με μια-επιφάνεια στεγανοποίησης υψηλής ακρίβειας στο δίσκο της βαλβίδας.

 

(3) Οι μηχανισμοί κίνησης διαφέρουν
Οι βαλβίδες χαμηλής υποπίεσης μπορούν να χρησιμοποιούν-σωληνοειδείς απευθείας δράσης-είναι φθηνές αλλά λειτουργούν σκληρά. Οι βαλβίδες υψηλού κενού πρέπει να λαμβάνουν υπόψη τη δημιουργία σωματιδίων-τα σωματίδια που δημιουργούνται από την τριβή κατά την κίνηση του δίσκου, εάν πέσουν στον θάλαμο διεργασίας, μπορεί να είναι μοιραία για εφαρμογές ημιαγωγών ή επίστρωσης.

Ως εκ τούτου, τα μοντέλα-υψηλών προδιαγραφών χρησιμοποιούν μηχανισμούς κίνησης χωρίς τριβή-, όπως ο μηχανισμός scotch-ζυγού ή το κλείδωμα με σφαίρα-και-αύλακα. Ο δίσκος της βαλβίδας τοποθετείται πρώτα και στη συνέχεια συμπιέζεται κατακόρυφα στην επιφάνεια σφράγισης, διασφαλίζοντας ότι δεν θα υπάρξει απόξεση σε όλη τη διαδικασία.

 

(4) Το φινίρισμα επιφάνειας διαφέρει
Για σώματα βαλβίδων χαμηλού κενού, αρκεί η εσωτερική στίλβωση της επιφάνειας σε Ra 1.6. Αλλά για βαλβίδες πύλης υψηλού κενού, ειδικά εκείνες που χρησιμοποιούνται σε εξοπλισμό ημιαγωγών, οι εσωτερικές επιφάνειες πρέπει να υποβληθούν σε ηλεκτροστίλβωση για να μειωθεί η τραχύτητα της επιφάνειας κάτω από το Ra 0,4.

Γιατί; Επειδή οι τραχιές επιφάνειες προσροφούν υδρατμούς και υδρογονάνθρακες, καθιστώντας αόρατες πηγές εξάτμισης.

 

3. Τρεις ερωτήσεις που πρέπει να κάνετε στους προμηθευτές κατά την επιλογή
Εάν πρόκειται να αγοράσετε μια βαλβίδα πύλης υψηλής υποπίεσης, η υποβολή αυτών των τριών ερωτήσεων θα σας βοηθήσει να αποφύγετε το 80% των παγίδων:

• Πρώτη ερώτηση: Μπορώ να δω την αναφορά ποσοστού διαρροής;

Οι αξιόπιστοι κατασκευαστές παρέχουν μια αναφορά δοκιμής διαρροής ηλίου με κάθε βαλβίδα-αφήστε τα δεδομένα να μιλήσουν.

• Δεύτερη ερώτηση: Το υλικό σφράγισης είναι FKM ή FFKM;

Το FKM είναι αρκετό. Το FFKM είναι πιο ανθεκτικό στη διάβρωση-αλλά κοστίζει δύο έως τρεις φορές περισσότερο. Η επιλογή εξαρτάται από τα μέσα διεργασίας σας.

 

Τρίτη ερώτηση: Ψήθηκε στο κενό πριν φύγει από το εργοστάσιο;
Εάν η βαλβίδα δεν έχει ψηθεί, θα χρειαστεί να ψήσετε και να αντλήσετε το σύστημά σας για δύο ημέρες μετά την εγκατάσταση για να επιτύχετε σταθερότητα.

 

4. Μια κρίσιμη λεπτομέρεια κατά την εγκατάσταση
Κατά την εγκατάσταση μιας βαλβίδας πύλης υψηλής υποπίεσης, πολλοί άνθρωποι συνήθως αγγίζουν την επιφάνεια της φλάντζας ή τον δίσκο της βαλβίδας με γυμνά χέρια-αυτό είναι ένα σημαντικό ταμπού. Το λάδι και ο ιδρώτας από τα χέρια σας θα εξατμιστούν αργά υπό κενό, μολύνοντας το σύστημα.

 

Η σωστή διαδικασία: Φοράτε-γάντια χωρίς πούδρα, καθαρίστε την επιφάνεια σφράγισης και το αυλάκι του δακτυλίου O-με ένα πανί χωρίς χνούδι-εμποτισμένο με οινόπνευμα ή ακετόνη και βεβαιωθείτε ότι δεν υπάρχουν υπολείμματα ινών πριν την εγκατάσταση. Τα μπουλόνια πρέπει να σφίγγονται διαγώνια σε βήματα για να αποφευχθεί η παραμόρφωση του αμαξώματος.

 

Σύναψη
Όταν επιλέγετε μια βαλβίδα πύλης υψηλής υποπίεσης, μην κοιτάτε μόνο το μέγεθος της οπής και τον τύπο της φλάντζας. Το υλικό στεγανοποίησης, ο ρυθμός διαρροής, το φινίρισμα της επιφάνειας και ο μηχανισμός κίνησης-καθένα από αυτά τα τέσσερα σημεία καθορίζει εάν το σύστημά σας μπορεί πραγματικά να φτάσει το απαιτούμενο επίπεδο κενού.

Ποιες παγίδες συναντήσατε κατά την επιλογή; Μη διστάσετε να μοιραστείτε στα σχόλια.