Högvakuumportventil: vad det är och den enda skillnaden som skiljer den från lågvakuum

Val av högvakuumportventil: Var ligger den "osynliga linjen" som kan kosta dig tiotusentals?

Har du någonsin stött på den här situationen när du väljer vakuumventiler: en leverantör klappar sig på bröstet och säger: "Den här ventilen är helt -fri för läckor", men efter installationen kommer systemtrycket helt enkelt inte att sjunka? Eller så kanske ventilen tätar, men den börjar fastna efter två månader, och när du tar isär den ser du att tätningen är deformerad.

 

Var är problemet? Det är inte så att ventilen är trasig; det är att du använde den på fel ställe-och tvingade in en lågvakuumventil i ett högvakuumsystem.

Den här artikeln täcker två saker: För det första, vad enhögvakuum slussventilfaktiskt används för. För det andra, den osynliga skiljelinjen mellan högt och lågt vakuum som kan kosta dig tiotusentals om du passerar.

 

Sammanfattning
Efter att ha läst den här artikeln kommer du att få svar på två frågor:

Hur en riktig högvakuum-slussventil står emot atmosfärstryck och garanterar inga läckor.

Vad förändras egentligen med ventilens tätningsmaterial, drivmekanism och ytfinish när trycket sjunker från 1 Torr till 10⁻⁷ Torr.

 

Användarfeedback
*"Vi brukade använda vanliga vakuumventiler från ett visst märke för isolering i vår PVD-utrustning, men de belagda filmerna blev alltid grumliga. Efter att ha bytt till COVALVEs högvakuumslussventil, med samma processparametrar, sjönk läckagehastigheten direkt från 10⁻⁷ till 10⁻¹⁰ materialet.*l problemet var sjön.
- Li Gong, processingenjör, Suzhou Vacuum Coating Equipment Factory

 

1. Vad är en högvakuumportventil?
Låt oss först förtydliga ett grundläggande koncept: kännetecknet för en slussventil är att ventilskivan rör sig vertikalt. När ventilen är helt öppen passerar mediet rakt igenom utan nästan inget flödesmotstånd. Detta är avgörande i vakuumsystem eftersom varje förträngning saktar ner pumphastigheten.

Det finns dock en grundläggande skillnad mellan vakuumventiler och vanliga industriventiler: vanliga ventiler bryr sig om "kan det blockera mediet", medan vakuumventiler bryr sig om "kan det blockera atmosfären."

 

Vid atmosfärstryck tillåter ett läckagehål på bara 1 mikron i diameter tillräckligt med gasmolekyler att läcka in i en vakuumkammare per sekund för att höja trycket i en 10-liters kammare från 10⁻⁹ mbar till 10⁻⁶ mbar. Därför måste en kvalificerad högvakuum-slussventil uppnå följande:

• Dynamisk tätning för ventilstammen:Den måste ha en bälgförseglad design, inte packboxpackningen som används i vanliga ventiler.
• Maximal ledningsförmåga när den är öppen:Ventilskivan får inte dras in i flödesbanan; det kräver en full hålkonstruktion.
• Extremt låg läckagefrekvens när den är stängd:Fabriksläckagehastigheten måste vara under 1×10⁻⁹ mbar·l/s.

 

2. Högt vakuum vs. lågt vakuum: Vad är den verkliga skillnaden?
Detta är den centrala delen av artikeln. Låt oss titta på det enligt tryckintervall:

• Lågt vakuum:760 ~ 1 Torr (ungefär atmosfär till 130 Pa)
• Mellanvakuum:1 ~ 10⁻³ Torr
• Högt vakuum:10⁻³ ~ 10⁻⁷ Torr
• Ultra-högt vakuum (UHV):< 10⁻⁷ Torr

 

När ditt systemtryck når intervallet under 10⁻⁴ Torr måste ventilen genomgå fyra kritiska förändringar:

(1) Förändringar av tätningsmaterial
Lågvakuumventiler kan använda vanligt NBR (Nitrilgummi) eller till och med FKM (Fluoroelastomer). Men i högvakuum, särskilt under 10⁻⁶ Torr, blir själva gummits utgasningshastighet en kontamineringskälla-gasen du pumpar ut är mindre än gasen som gummit släpper ut av sig självt.

Därför måste en äkta högvakuum-slussventil använda FKM (Viton) för sina tätningar, och den måste genomgå vakuumbakningsbehandling för att avlägsna adsorberad fukt från materialet. För UHV-applikationer måste den ersättas med en helt-metalltätning, till exempel att använda syrefria-kopparpackningar. Samarbeta med kniveggslågor

 

(2) Kraven på läckagehastigheten skiljer sig med tre storleksordningar

Tillåten läckagehastighet för lågvakuumventiler: 1×10⁻⁶ mbar·l/s

Tillåten läckagehastighet för högvakuumventiler: Mindre än eller lika med 1×10⁻⁹ mbar·l/s

Tillåten läckagehastighet för UHV-ventiler: Mindre än eller lika med 1×10⁻¹⁰ mbar·l/s

Denna skillnad kan inte uppnås genom att "dra åt skruvarna hårdare". Den måste förlita sig på en metallbälg i kombination med en mycket precisions-förseglingsyta på ventilskivan.

 

(3) Drivmekanismer skiljer sig
Lågvakuumventiler kan använda direkt-verkande solenoider-de är billiga men fungerar hårt. Högvakuumventiler måste ta hänsyn till partikelgenerering-partiklar som genereras av friktion under skivrörelser, om de faller in i processkammaren, kan vara dödliga för halvledar- eller beläggningstillämpningar.

Därför använder avancerade-modeller friktions-fria drivmekanismer, som t.ex. skotsk-okmekanism eller kul-och-spårlåsning. Ventilskivan placeras först och komprimeras sedan vertikalt på tätningsytan, vilket säkerställer att ingen skrapning sker under hela processen.

 

(4) Ytfinish skiljer sig
För lågvakuumventilkroppar är invändig ytpolering till Ra 1,6 tillräcklig. Men för högvakuum-slussventiler, särskilt de som används i halvledarutrustning, måste de inre ytorna genomgå elektropolering för att minska ytjämnheten till under Ra 0,4.

Varför? Eftersom grova ytor adsorberar vattenånga och kolväten, blir osynliga källor till avgasning.

 

3. Tre frågor du måste ställa till leverantörer under urvalet
Om du är på väg att köpa en högvakuum-slussventil, kommer du att ställa dessa tre frågor hjälpa dig att undvika 80 % av fallgroparna:

• Första frågan: Kan jag se läckagerapporten?

Ansedda tillverkare tillhandahåller en heliumläckagetestrapport med varje ventil-låt data tala.

• Andra frågan: Är tätningsmaterialet FKM eller FFKM?

FKM är tillräckligt; FFKM är mer korrosionsbeständigt-men kostar två till tre gånger mer. Valet beror på ditt processmedium.

 

Tredje frågan: Vakuugbakades den innan den lämnade fabriken?
Om ventilen inte har gräddats måste du baka och pumpa systemet i två dagar efter installationen för att uppnå stabilitet.

 

4. En kritisk detalj under installationen
När man installerar en högvakuum-slussventil är det många som vidrör flänsytan eller ventilskivan med sina bara händer-detta är ett stort tabu. Olja och svett från dina händer kommer långsamt att förångas under vakuum, vilket förorenar systemet.

 

Rätt procedur: Bär pulverfria-handskar, rengör tätningsytan och O-ringsspåret med en luddfri- trasa indränkt i alkohol eller aceton, och se till att inga fiberrester finns kvar innan installationen. Bultar måste dras åt diagonalt i steg för att förhindra kroppsdeformation.

 

Slutsats
När du väljer en högvakuum-slussventil, titta inte bara på hålstorleken och flänstypen. Tätningsmaterial, läckagehastighet, ytfinish och drivmekanism-var och en av dessa fyra punkter avgör om ditt system faktiskt kan nå den önskade vakuumnivån.

Vilka fallgropar har du stött på under urvalet? Dela gärna i kommentarerna.