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真空角阀 | 如何避免选型错误?看这一篇就够了

时间:2025-2-28阅读:252
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真空角阀 | 如何避免选型错误?看这一篇就够了


真空角阀是真空系统中用于控制气体流向以及隔离气体的关键部件,常用于抽气系统和排气管路之间的连接,其直角结构设计可优化管道布局并节省空间,广泛应用于薄膜沉积、光学镀膜、干法刻蚀、离子注入、电子束焊接、真空模拟、真空包装等多种工艺流程和设备之中。这要求角阀需在高真空、腐蚀性环境或jiduan温度下保持可靠密封和稳定运行。关于角阀的选型需结合工况需求、介质特性及环境条件,以实现性能、寿命与成本的最佳平衡。

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日扬科技-高真空二段式角阀


角阀选型决策步骤

PROCESS

真空角阀 | 如何避免选型错误?看这一篇就够了

明确工况需求与参数

选择外观、尺寸与接口类型

考虑成本与后期维护



工况需求与核心参数


明确真空度、洁净度与漏率

角阀选型时首先考虑的是明确自己的工况需求和核心参数,包括真空度、洁净度以及漏率要求,这是基本要求不可忽视。应用场景举例:

半导体光刻(EUV):需超高真空(UHV)+ ISO3级洁净度 + 漏率<10⁻¹⁰ Pa·m³/s 。

真空包装机 :仅需粗真空 + ISO8级洁净度 + 漏率<10⁻⁴ Pa·m³/s 。

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从粗真空到jigao真空,压力跨度为 10^5Pa∼<10^−10Pa,需根据工艺压力范围选型。

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从ISO9级到ISO1级,颗粒控制逐级严格,半导体/生物领域部分制程要求最高(ISO4级以上)。在阀门选型时也可以要求阀门在规定等级的无尘室内生产,以符合自己制程洁净度的要求。

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从常规密封到jiduan密封,可选择从O-ring橡胶圈到全金属无氧铜垫片,漏率越低,阀门加工精度和密封技术越复杂。

明确三大“压差"

角阀选型时建议明确工作环境中阀门需要面临的三大“压差"范围,切忌将普通角阀当做破气阀使用,由于不同角阀内部波纹管焊接工艺不同,密封方式不一样(橡胶圈或无氧铜等),不同压差的环境下阀门材料形变和工艺稳定性会受到严重影响。

1.开启方向压差 :

指阀门开启瞬间需要克服的压差方向,通常为介质压力推动阀瓣打开的方向,驱动机构克服密封力使阀门开始动作的最小压差。在真空系统中,若开启压差过高可能导致系统抽气效率下降。

2.关闭方向压差 :
指阀门关闭状态时密封面所承受的压差 ,即介质压力试图顶开阀瓣的方向。

3.开启前最大允许压差

指阀门在未开启状态时允许承受的最大压差 ,超过此值可能导致:波纹管失稳、密封失效或者阀杆卡死。考虑到jiduan工况一般建议最大允许压差需远大于实际工作压差范围。

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考虑制程介质

角阀选型时,需要明确在真空系统中制程反应的主要介质是什么,是否涉及腐蚀性、毒害性、易燃易爆性气体以及是否有反应副产物析出,制程介质的不同,直接影响阀门材料、涂层、漏率、密封方式、表面处理工艺以及特殊设计的选择。例如比较典型的抗腐蚀特氟龙涂层以及带电解抛光的阀门。

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了解工作温度范围


真空角阀由阀体、阀板、阀盖、法兰、密封件(波纹管)、橡胶圈、外壳、气缸\手轮、传动轴、弹簧等结构件组成,不同部件采用的材料不尽相同,在考虑到阀门耐温情况时,大致来说,我们至少需要考虑阀体(O-ring、金属圈)、手动/气动执行器以及选配配件(电磁阀、限位开关等)的耐温程度,一般来说,全金属角阀比普通角阀更耐高温,特殊温度下,还会要求阀门自带烘烤/水冷设计。


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确定驱动方式和循环寿命

真空阀门的驱动方式一般分为手动、气动和电动,角阀由于属于挡板阀,大多是采用手动和气动方式驱动,这需要综合预算、是否高频次操作、是否需要高精度/远程控制、是否需要耐高低温等等因素去考虑。

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阀门的循环寿命也是在角阀选型时需要考虑的一点,低循环寿命的阀门会导致维修保养周期缩短,影响产线稼动率,从而影响生产效益,所以在预算允许的情况下,选择高寿命的阀门是zuiyou解。

        手动驱动                     气动驱动               电气驱动

其他特殊需求

启闭时间:需要阀门快速开启/关闭。

一体成型:相较于焊接,一体成型有更好的密封性。

特殊涂层:实现抗腐蚀、抗沉积等性能。

限位开关:以便了解阀门处于何种工作状态。

电磁阀选配:作为气路开关元件使用实现快速切断。

低振动:要求阀门运行时产生较小的振动幅度。

材料与外观


材料与表面处理

关于真空角阀的材料选择,一般有304/316L不锈钢(经济且耐腐蚀)、铝合金(不耐腐蚀但更经济)、钛合金(成本高但适用jiduan环境)等等,其中不锈钢适用绝大多数真空环境。阀门的表面处理工艺也需要纳入考虑范围之内,一般采用的有电解抛光、阳极氧化以及特殊涂层处理,针对不同制程有不同的方案。

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Y形阀+不锈钢抛光        铝合金+阳极氧化       不锈钢+铝合金


形状、尺寸与接口类型

角阀形状有直角、Y型和Z型阀,可依据设备或管路连接的需求进行合理选择。面对特殊形状(非标准件)则要额外承担定制成本。

阀门的接口尺寸一般考虑对接的目标管路管径尺寸,接口类型一般分为CF、KF和ISO,对应同类型的法兰进行管路连接。

KF:快速拆装,低成本,密封圈密封、适合普通真空系统。

CF:超高真空专用,金属刀口密封、密封性zuiqiang,常用于半导体与物理实验室。

ISO :覆盖中到大口径,平衡性能和成本,如真空炉管道。

        ISO法兰                    CF法兰                    KF法兰


成本与预算


前期成本

在真空角阀选型时,需要权衡不同配置的成本效益。即在项目预算范围内寻找合适的方案。例如预算有限且应用场景不严苛的话,选择铝合金材料、手动驱动、KF接口;如果制程环境要求高,可能需要考虑不锈钢、气动或电动驱动、CF法兰、无尘车间生产、特殊涂层等等。

后期维护

除此之外,阀门的日常保养和维护也至关重要,主要涉及到清洁、调试、更换零件等运维成本。例如制程环境较脏的情况,要求阀门有可快速拆卸的设计。一些重要制程例如半导体薄膜沉积需要预防设备意外停机,给阀门加装传感器监测阀门状态就很有必要,半导体阀门前期选型时关注电解抛光处理、无尘室出产带来的额外成本支出,可将颗粒污染降低多个数量级,减少后期巨额维护成本。




总结

选型错误会促使阀门损坏、泄露,轻则造成设备宕机、工件污染、产品成批次报废,重则导致毒害气体泄漏、燃爆事故以及威胁设备与人员安全。

注:有更详细的选型需求请咨询日扬科技工程师,我们免费提供技术咨询。





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