Задвижка высокого вакуума: что это такое и одно отличие, которое отличает его от низкого вакуума

Выбор высоковакуумной задвижки: где лежит «невидимая линия», которая может стоить вам десятки тысяч?

Сталкивались ли вы когда-нибудь с такой ситуацией при выборе вакуумных клапанов: поставщик похлопывает себя по груди и говорит: «Этот клапан абсолютно-герметичен», но после установки давление в системе просто не падает? А может клапан и герметичен, но через два месяца начинает заедать, а когда разбираешь, то видишь, что уплотнитель деформирован.

 

В чем проблема? Дело не в том, что клапан сломан; дело в том, что вы использовали его не в том месте,-подключая клапан низкого вакуума к системе высокого вакуума.

В этой статье рассматриваются две вещи: во-первых, что зазадвижка высокого вакуумана самом деле используется для. Во-вторых, это невидимая разделительная линия между высоким и низким вакуумом, пересечение которой может стоить вам десятки тысяч долларов.

 

Краткое содержание
Прочитав эту статью, вы получите ответы на два вопроса:

Как настоящая высоковакуумная задвижка выдерживает атмосферное давление и гарантирует отсутствие утечек.

Что на самом деле меняется с уплотнительными материалами клапана, приводным механизмом и качеством поверхности, когда давление падает с 1 Торр до 10⁻⁷ Торр.

 

Отзывы пользователей
*"Раньше мы использовали обычные вакуумные клапаны определенной марки для изоляции в нашем PVD-оборудовании, но пленки с покрытием всегда получались мутными. После перехода на высоковакуумную задвижку COVALVE с теми же технологическими параметрами скорость утечки упала сразу с 10⁻⁷ до 10⁻¹⁰ мбар·л/с. Проблема заключалась в уплотнительном материале."*
- Ли Гонг, инженер-технолог, Сучжоуский завод оборудования для вакуумного нанесения покрытий

 

1. Что такое задвижка высокого вакуума?
Давайте сначала проясним основную концепцию: характеристикой задвижки является то, что диск клапана движется вертикально. Когда клапан полностью открыт, среда проходит прямо через него практически без сопротивления потоку. Это очень важно в вакуумных системах, поскольку любое сужение замедляет скорость откачки.

Однако существует фундаментальное различие между вакуумными клапанами и обычными промышленными клапанами: обычные клапаны заботятся о том, «могут ли они блокировать среду», а вакуумные клапаны заботятся о том, «могут ли они блокировать атмосферу».

 

При атмосферном давлении отверстие утечки диаметром всего 1 микрон позволяет за секунду просачиваться в вакуумную камеру достаточному количеству молекул газа, чтобы поднять давление в 10-литровой камере с 10⁻⁹ мбар до 10⁻⁶ мбар. Таким образом, квалифицированный высоковакуумный шиберный клапан должен обеспечивать следующее:

• Динамическое уплотнение штока клапана:В нем должна использоваться конструкция с сильфонным уплотнением, а не сальниковая набивка, используемая в обычных клапанах.
• Максимальная проводимость в открытом состоянии:Диск клапана не должен втягиваться в путь потока; требуется полнопроходная конструкция.
• Чрезвычайно низкая скорость утечки в закрытом состоянии:Заводская скорость утечки должна быть ниже 1×10⁻⁹ мбар·л/с.

 

2. Высокий вакуум и низкий вакуум: в чем реальная разница?
Это основная часть статьи. Давайте посмотрим на это по диапазонам давления:

• Низкий вакуум:760 ~ 1 Торр (приблизительно атмосфера до 130 Па)
• Средний вакуум:1 ~ 10⁻³ Торр
• Высокий вакуум:10⁻³ ~ 10⁻⁷ Торр
• Ультра-высокий вакуум (СВВ):< 10⁻⁷ Торр

 

Когда давление в вашей системе попадает в диапазон ниже 10⁻⁴ Торр, клапан должен претерпеть четыре критических изменения:

(1) Изменения в уплотнительном материале
В клапанах низкого вакуума может использоваться обычный NBR (нитриловый каучук) или даже FKM (фторэластомер). Но в высоком вакууме, особенно ниже 10⁻⁶ Торр, скорость газовыделения самой резины становится источником загрязнения-газ, который вы откачиваете, меньше, чем газ, который резина выделяет сама по себе.

Таким образом, в настоящей задвижке для высокого вакуума в качестве уплотнений должен использоваться FKM (Витон), а также он должен подвергаться вакуумной обработке для удаления адсорбированной влаги из материала. Для применений сверхвысокого напряжения его необходимо заменить цельно-металлическим уплотнением, например, с использованием прокладок из бескислородной-медной меди. Сотрудничать с пламенем с острым лезвием.

 

(2) Требования к скорости утечек различаются на три порядка.

Допустимая скорость утечки для низковакуумных клапанов: 1×10⁻⁶ мбар·л/с.

Допустимая скорость утечки для клапанов высокого вакуума: Меньше или равна 1×10⁻⁹ мбар·л/с.

Допустимая скорость утечки для клапанов сверхвысокого давления: Меньше или равна 1×10⁻¹⁰ мбар·л/с.

Этой разницы невозможно добиться «сильнее затягивая гайки». В его основе должны лежать металлические сильфоны в сочетании с высокоточной-притертой уплотнительной поверхностью на тарелке клапана.

 

(3) Приводные механизмы различаются.
В клапанах низкого вакуума могут использоваться соленоиды прямого-действия-, они дешевы, но работают жестко. Клапаны высокого вакуума должны учитывать образование частиц-частицы, образующиеся в результате трения во время движения диска, если они попадают в технологическую камеру, могут быть фатальными для полупроводников или покрытий.

Поэтому в моделях премиум-класса-используются приводные механизмы-без трения, такие как кулисный-хомутовый механизм или шаровой-и-запирающий механизм с канавками. Диск клапана позиционируется первым, а затем прижимается вертикально к уплотнительной поверхности, гарантируя отсутствие царапин на протяжении всего процесса.

 

(4) Отличается качество поверхности
Для корпусов клапанов низкого вакуума достаточно полировки внутренней поверхности до Ra 1,6. Но для высоковакуумных шиберных клапанов, особенно тех, которые используются в полупроводниковом оборудовании, внутренние поверхности должны подвергаться электрополировке, чтобы уменьшить шероховатость поверхности до уровня ниже Ra 0,4.

Почему? Потому что шероховатые поверхности адсорбируют водяной пар и углеводороды, становясь невидимыми источниками газовыделения.

 

3. Три вопроса, которые вы должны задать поставщикам во время отбора
Если вы собираетесь приобрести задвижку для высокого вакуума, задав эти три вопроса, вы сможете избежать 80% ошибок:

• Первый вопрос: Могу ли я увидеть отчет о скорости утечек?

Авторитетные производители предоставляют отчет об испытании на утечку гелием для каждого клапана.-Данные говорят сами за себя.

• Второй вопрос: материал уплотнения FKM или FFKM?

ФКМ достаточно; ФФКМ более устойчив к коррозии-, но стоит в два-три раза дороже. Выбор зависит от вашей технологической среды.

 

Третий вопрос: было ли оно запечено в вакууме перед отправкой с завода?
Если клапан не обожжен, вам придется прокачивать и прокачивать систему в течение двух дней после установки, чтобы добиться стабильности.

 

4. Важная деталь во время установки
При установке высоковакуумной задвижки многие люди обычно касаются поверхности фланца или диска клапана голыми руками-это серьезное табу. Масло и пот с ваших рук будут медленно испаряться под вакуумом, загрязняя систему.

 

Правильная процедура: наденьте перчатки-без пудры, очистите уплотнительную поверхность и канавку уплотнительного кольца -безворсовой-тряпкой, смоченной спиртом или ацетоном, и перед установкой убедитесь, что на ней не осталось остатков волокна. Болты необходимо затягивать по диагонали поэтапно, чтобы предотвратить деформацию кузова.

 

Заключение
При выборе задвижки для высокого вакуума не обращайте внимания только на размер отверстия и тип фланца. Материал уплотнения, скорость утечки, качество поверхности и механизм привода-каждый из этих четырех пунктов определяет, сможет ли ваша система действительно достичь необходимого уровня вакуума.

С какими подводными камнями вы столкнулись при выборе? Не стесняйтесь поделиться в комментариях.