진공 시스템의 개요 및 밸브의 핵심 역할
1. 진공 시스템 진공 시스템의 정의 및 분류는 진공 펌프 및 기타 장비를 통해 제한된 공간의 대기압 아래 환경으로 제한된 공간의 공기 압력을 줄이는 것입니다. 반도체 제조, 항공 우주, 과학 연구 실험, 진공 제련, 식품 포장 및 기타 분야에 널리 사용됩니다.
진공 수준에 따르면, 그것은 다음으로 나눌 수 있습니다.
낮은 진공 (1000 ~ 100 PA) : 일반적으로 진공 포장 및 진공 청소 장비에 사용됩니다.
중간 진공 (100 ~ 0.1 PA) : 진공 코팅 및 진공 건조 용광로에 적용.
높은 진공 (0.1 ~ 10 ℃) : 반도체 웨이퍼 제조 및 전자 빔 용접에 적용 가능.
초고록 진공 (<10⁻⁵ Pa): Used in cutting-edge fields such as space simulation cabins and particle accelerators.
2. 진공 시스템 진공 밸브에서 밸브의 핵심 기능은 진공 시스템의 "제어 허브"입니다.
주요 기능은 다음과 같습니다.
분리 및 컷오프 : 시스템 유지 보수 또는 공정 전환 중에 공기 흐름을 차단하여 대기 침입을 방지합니다.
흐름 조절 : 진공 구배에 대한 프로세스의 요구 사항을 충족시키기 위해 가스 흐름을 정확하게 제어합니다.
안전 보호 : 진공 펌프 오일 역 세척, 과부하 중 압력 완화를 방지하며 장비 손상을 피하십시오.
압력 균형 : 진공 챔버와 대기 사이에서 천천히 환기하여 끓으거나 충격을 방지합니다.
진공 밸브의 주요 유형 및 특성
1. 구조 및 작업 원리 별 분류
1.1 나비 밸브
원리 : 배플 (디스크), 간단한 구조, 강한 흐름 용량을 회전시켜 개방 및 닫는.
특징
적용 가능한 압력 범위 : 10 ~ 10 ³ PA (중간 및 낮은 진공).
밀봉 방법 : 고무 또는 금속 밀봉 링, 금속 밀봉 유형은 높은 진공에 사용될 수 있습니다.
장점 : 작은 크기, 가벼운 무게, 빠른 응답 속도. 단점 : 고무 씰은 노화가 발생하기 쉬우 며 부식성 가스에 적합하지 않습니다. 일반적인 응용 분야 : 진공 코팅 머신의 사전 에스 하우스 파이프 라인 (예 : 독일 Leybold의 Dam Series 배플 밸브 등). 식품 진공 포장 기계의 배기 회로.
1.2 게이트 밸브
원리 : 게이트는 유체의 방향에 수직으로 미끄러 져 나오며 흐름 저항은 완전히 열릴 때 매우 작습니다.
특징
적용 가능한 압력 범위 : 10 ~ 10⁻⁹ PA (대기압에서 초고속 진공까지).
밀봉 방법 : 금속 벨로우즈 + 플루오로 루버. 누출 제로를 달성 할 수 있습니다.
장점 : 높은 진공 파이프 라인을 차단하는 데 적합한 우수한 밀봉.
단점 : 복잡한 구조, 긴 개구부 및 마감재 및 높은 비용. 일반적인 응용 분야는 반도체 리소그래피 기계의 진공 챔버 분리 (예 : 미국 VAT의 2000 시리즈 게이트 밸브와 같은)입니다. 진공 용융 용광로의 주요 배기 파이프 라인 (예 : ULVAC의 GU 시리즈 게이트 밸브 등).
1.3 볼 밸브
원리 : 구에는 흐름 구멍이 있으며 90도 회전하여 개방 및 닫을 수 있으며 흐름 경로는 똑바로 있습니다.
특징
적용 가능한 압력 범위 : 10 ~ 10⁻⁴ PA (낮은 내지 중간 진공 청소기).
밀봉 방법 : 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 (PTFE) 또는 금속 하드 씰.
장점 : 작은 흐름 저항, 강한 부식 저항, 세분화 매체에 적합합니다.
단점 : 높은 처리 정밀 요구 사항 및 금속 하드 씰의 높은 비용.
일반적인 응용 분야 : 진공 건조 장비의 공기 흡입 조절 (예 : 영국 Edwards의 GV 시리즈 볼 밸브). 화학 산업에서 진공 반응기의 배출 파이프 라인.
1.4 각도 밸브
원리 : 밸브 본체는 직각 구조이며 밸브 코어는 절단 및 전환 기능이 모두 축 방향을 따라 움직입니다.
특징
적용 가능한 압력 범위 : 10 ~ 10⁻⁸ PA (높은 진공 청소기에서 매우 높은 진공 청소기).
밀봉 방법 : 고온 베이킹을 견딜 수있는 금속 벨로우즈 + 플루오로 루버.
장점 : 빠른 가스 흐름 시나리오에 적합한 부드러운 흐름 채널.
단점 : 높은 설치 공간 요구 사항, 수직 또는 수평 설치가 필요합니다.
전형적인 적용 : 진공 이온 임플란 터의 가스 주입 파이프 라인 (예 : Kurt J. Lesker, USA). 우주 시뮬레이션 캐빈의 주요 배기 밸브 (예 : 중국 과학 아카데미가 독립적으로 개발 한 초고 진공 각도 밸브 등).
1.5 다이어프램 밸브
원리 : 탄성 다이어프램 (고무 또는 금속)의 변형을 통해 공기 흐름을 차단하고, 스터핑 박스 디자인.
특징
적용 가능한 압력 범위 : 10 ~ 10 ℃ (낮은 진공).
밀봉 방법 : 다이어프램 재료는 매체와 직접 접촉하며 부식성입니다.
장점 : 누출 제로, 청소하기 쉬우 며 부식성 또는 고급 가스에 적합합니다.
단점 : 다이어프램은 수명이 제한되어 있으며 정기적으로 교체해야합니다. 일반적인 응용 분야 제약 산업에서 진공 증류 장비의 재료 제어 (예 : 스위스 GF 배관 시스템의 다이어프램 밸브). 리튬 배터리 생산 워크숍의 진공공 공기 공기 흡입 밸브.
진공 밸브의 주요 기술 지표 및 선택점
1 핵심 기술 지표
누출 속도
정의 : 단위 시간당 밸브 씰을 통과하는 가스 유량, pa ・ m³/s.
표준 : 높은 진공 밸브는 10 ° PA ・ m³/s보다 작거나 동일해야하며 초고는 진공 밸브가 10 ° ² Pa ・ m³/s보다 작거나 동일해야합니다.
적용 가능한 온도 범위
저온 시나리오 (예 : 액체 헬륨 냉각)에는 스테인레스 스틸 + 금속 씰이 필요하며, 고온 시나리오 (진공 어닐링 용광로)에는 베이킹 방지 설계 (200 ~ 450도)가 필요합니다.
컨덕턴스
정의 : 밸브가 완전히 열릴 때의 가스 유량은 구경 및 구조와 관련이 있습니다 (예 : 게이트 밸브 전도도는 볼 밸브보다 높습니다).
부식 저항
부식성 가스 (예 : CL₂, SF₆)를 처리 할 때 Hastelloy Valve Body + PTFE 씰이 필요합니다.
2 선택 과정 및 예방 조치
명확한 진공 수준
진공 청소기가 낮은 경우 플래퍼 밸브 또는 볼 밸브를 선택하고 높은 진공/초고속 진공 청소기의 경우 게이트 밸브 또는 앵글 밸브를 사용해야합니다.
미디어 특성 분석
중간을 함유 한 입자의 경우 볼 밸브 (직선 흐름 채널)를 선택하고 부식성 가스의 경우 다이어프램 밸브 또는 코팅 밸브 본체를 선택하십시오.
일치하는 제어 요구 사항
빠른 컷오프를 위해 공압 게이트 밸브 (응답 시간 <0.5 초)를 선택하고 정확한 조정을 위해 전기 바늘 밸브 (예 : 미국의 SS-4NV 시리즈)를 선택하십시오.
설치 공간 및 호환성
소형 장비의 경우 오른쪽 앵글 밸브 (공간 절약)를 선택하면 플랜지 인터페이스가 파이프 라인 표준 (예 : ISO, CF)과 일치해야합니다.
전형적인 산업에서 진공 밸브의 적용 사례
1. 반도체 제조 : 초고 진공 환경의 정밀 제어
사례 : 포토 리소그래피 공정의 진공 밸브 그룹
프로세스 요구 사항
포토 리소그래피 기계의 진공 챔버는 가스 분자가 빔 경로를 방해하는 것을 방지하기 위해 10 ° PA의 초고 진공을 유지해야합니다. 빈번한 웨이퍼 로딩/언 로딩에는 빠른 밸브 스위칭 속도가 필요합니다 (<1 second) and zero leakage.
해결책
주요 분리 밸브 : 공압 게이트 밸브 (예 : VAT 2000 시리즈), 금속 벨로우즈 씰, 누출 속도는 10 ¹² Pa ・ m³/s입니다.
가스 분사 밸브 : 전기 바늘 밸브 (정확도 ± 0.1 sccm), 퍼지 가스의 흐름 (N₂)을 제어합니다.
안전 보호 : 전자기 벤트 밸브 (응답 시간 <50ms)는 진공 펌프 고장시 압력의 균형을 빠르게 균형을 잡습니다.
주요 장점
밸브의 내부 벽은 입자 흡착을 줄이고 반도체 청결 요구 사항을 충족시키기 위해 전해질 적으로 연마 (0.2μm 이상)입니다.
원격 디지털 제어 (예 : RS-485 인터페이스), 리소그래피 기계 제어 시스템과의 원활한 연결을 지원합니다.
2. 항공 우주 : 진공 시뮬레이션 및 극한 환경 테스트
사례 : 우주선 열 진공 테스트 챔버
프로세스 요구 사항
우주선 구성 요소의 신뢰성을 테스트하기 위해 우주 진공 (10 ³ PA) 및 극한 온도 (-120 ~ +120 학위)를 시뮬레이션합니다.
진공 챔버와 진공 펌프와 교정 가스 공급원 사이의 통과를 자주 전환해야합니다.
해결책
주요 배기 밸브 : 대형 직경 각도 밸브 (DN200), 5000 L/s 이상의 유량 전도도, 수냉식 재킷은 베이킹 온도 상승에 대처하는 데 사용됩니다.
압력 밸런스 밸브 : 버퍼 장치가있는 공압 플래퍼 밸브, 캐빈의 장비에 미치는 영향을 방지하기 위해 환기 중 조절 가능한 유량 (0 ~ 1000 PA/S).
교정 가스 밸브 그룹 : OT 및 CO₂와 같은 여러 가스의 빠른 스위칭을 달성하기위한 다 채널 볼 밸브 어레이.
주요 도전과 응답
온도 사이클은 열 팽창과 씰의 수축을 유발하며, 침범 벨로우는 변형을 보상하는 데 사용됩니다.
높은 진공 상태에서 재료 아웃가스 속도의 제어, 밸브 본체는 316L 스테인레스 스틸 + 전해질 연마로 이루어지며 표면 아웃가스 속도는 10 ¹⁰ pa ・ m³/(s ・ cm²)보다 작거나 같다.
3. 진공 제련 : 고온, 고압 및 금속 증기의 복잡한 환경
사례 : 진공 아크로의 용융 제어
프로세스 요구 사항
제련 공정 동안, 금속 산화를 방지하기 위해 진공 정도를 10 ² PA로 유지해야합니다. 동시에, 퍼니스의 압력을 조정하기 위해 불활성 가스 (AR)를 도입해야합니다.
금속 증기 (예 : Ti, Zr)는 부식성이 높으며 밸브는 침식 및 접착력에 저항력이 있어야합니다.
해결책
진공 밸브 : 수냉식 게이트 밸브, 밸브 본체에는 금속 증기 침식에 내성이있는 텅스텐 카바이드 (WC) 코팅이 뿌려집니다.
풍선 밸브 : 공압 볼 밸브, 밸브 코어 표면은 금속 방울이 붙어있는 것을 방지하기 위해 니켈-포스 포러스 합금 (NI-P)으로 도금됩니다.
안전 밸브 : 스프링로드 압력 릴리프 밸브, 가압 0.15 MPa, 용광로가과 압박을 가할 때 자동 배기 가스를 설정하십시오.
작동 효과
밸브 수명은 3 개월의 일반 스테인리스 스틸에서 1 년 이상으로 연장되어 다운 타임 유지 보수 비용이 줄어 듭니다.
인플레이션 정확도는 ± 5%로, 용융 과정에서 산소 함량이 20 ppm 미만으로 제어되도록합니다.
4. 식품 및 의학 : 위생 진공 시스템에 대한 특별 요구 사항
사례 : 제약 동결 건조기의 무균 제어
프로세스 요구 사항
약물 동결 건조는 약물 성분의 변성을 방지하기 위해 10 ~ 1 PA의 낮은 진공 환경에서 수행되어야합니다.
시스템은 GMP 표준을 준수해야하며 밸브의 내부 벽은 매끄럽고 데드 코너가 없으므로 온라인 청소 (CIP)에 편리합니다.
해결책
메인 밸브 : 위생 다이어프램 밸브 (독일의 600 개 시리즈와 같은), 밸브 본체는 316L 스테인레스 스틸로 만들어지며 내부 표면은 0.8μm보다 작거나 동일합니다.
증기 멸균 밸브 : 공압 각도 밸브, 134도 습식 열 멸균 (SIP)을지지하고 밀봉 링은 퍼플 루오로 루버 (FFKM), 화학적 부식성입니다.
공기 중단 밸브 : 박테리아 필터가있는 플래퍼 밸브, 공기가 통과 될 때 99.99% (0.22μm 입자)보다 큰 여과 효율.
규정 준수
Advantage Valve Design은 ASME BPE 표준을 준수하며 재료 인증서 및 표면 거칠기 테스트 보고서가 제공 될 수 있습니다.
잔류 액체로 인한 미생물 성장을 피하기위한 스프링 프리 및 간극 구조.
진공 밸브의 유지 보수 및 문제 해결
매일 유지 보수 지점
밀봉 테스트
헬륨 질량 분석기 누출 감지기로 밸브 연결을 정기적으로 스캔하고 누출 속도가 표준을 초과 할 때 밀봉 링을 교체하거나 벨로우즈를 수리하십시오.
표면 청소
높은 진공 밸브는 무수 에탄올 또는 아세톤으로 닦아야하며 그리스 기반 세정제는 엄격하게 금지됩니다 (진공 시스템의 오염을 방지하기 위해).
구동 메커니즘 유지 보수
공압 밸브의 공기 공급 압력 (0.4 ~ 0.6 MPa)을 정기적으로 점검하고 전기 밸브의 모터 절연 저항 (5 MΩ 이상)을 테스트하십시오.
