Четыре типа клапана для электронного специального газопровода 

В современную эпоху быстрого развития науки и техники многие отрасли предъявляют все более жесткие требования к чистоте производственной среды и высокой чистоте транспортировки жидкости. Наличие чистых трубопроводных фитингов обеспечивает подачу высококачественных материалов в различные технологические звенья. Чтобы гарантировать, что в процессе транспортировки не возникают помех и загрязнения, чистота трубопроводных фитингов особенно важна. В системе транспортировки электронных специальных газов клапан должен удовлетворять основным требованиям сверхвысокой чистоты (класс ppb или даже класс ppt), нулевой утечки (защита от диффузии высокотоксичных/легковоспламеняющихся/коррозионных газов), низкого образования частиц (отсутствие выпадения внутри), легкой продувки (отсутствие остаточных мертвых зон) и т.д. Ниже классифицируется и сортируется шаровой клапан, игольчатый клапан, мембранный клапан и гофрированный клапан, обычно используемый в электронном специальном газопроводе, фокусируется на их адаптации к сценарию специального газа и основных характеристиках:

шаровой клапан

Электронный клапан специального воздушного шара является основным клапаном для управления отключением и отключением главной дороги в системе, он должен учитывать низкое сопротивление потоку, высокую герметичность и стойкость к частицам, широко адаптироваться к массовым газам (Bulk Gases) и большинству специальных газов (Specialty Gases).

Материал Корпус клапана и шарик изготовлены из нержавеющей стали 316L, внутренняя стенка механически полирована, шероховатость Ra≤0,4мкм (уменьшает удержание газа и адсорбцию частиц);

Конструкция уплотнения

Сценарий низкого давления (≤6бар): Используйте седло клапана PTFE или PFA (превосходная химическая стойкость, отсутствие выпадения частиц);

Высокое давление/коррозионные сценарии (6-30 бар): с металлическим уплотнением (например, седло клапана Inconel 625, жесткое уплотнение со сферой 316L, устойчивость к коррозионным газам, таким как Cl₂ и HF);

Оптимизированная конструкция полного диаметра канала потока (диаметр канала потока совпадает с трубопроводами), без уменьшения диаметра, зазор между шариком и корпусом клапана ≤0,1мм (уменьшение мертвого объема, удобство остатка продувки азотом);

Режим работы в основном ручной (с блокирующим устройством для предотвращения неправильной работы) или пневматический (с взрывозащищенным исполнительным механизмом, время отклика ≤ 0,5 с).

Применимый тип специального газа

Массовые газы: N₂, O₂, Ar, He (чистота ≥99,999%);

Специальные газы со средней и низкой коррозией: SiH₄ (силан), PH₃ (фосфин), BCl₃ (трихлорид бора) и т. Д.;

Сценарий высокого давления: выпускной выход коллектора баллона и главная дорога VMB (клапанная коллекторная коробка) отрезаны.

Основные преимущества

Коэффициент сопротивления потоку ≤0,1 (близок к сопротивлению трубопровода при полном открытии), подходит для транспортировки специального газа с большим потоком (например, главный путь впуска технологической камеры);

Противочастиц свойства: нет свободных частей внутри (таких как пружины, прокладки), чтобы избежать выпадения частиц и загрязнения газа;

Возможность продувки: канал потока гладкий без мертвых углов, остаток продувки ≤0,1 мл (соответствует требованиям замены газа сверхвысокой чистоты).

игольчатый клапан

Игольковый клапан является ключевым клапаном для точной регулировки малого и среднего расхода в электронной специальной газовой системе, особенно подходит для сценария тонкой регулировки расхода на выходе баллона, ответвления и контроля давления, подчеркивает точность регулировки и контроль микроутечки.

Материал Корпус клапана и сердечник клапана (игольчатый тип) обычно из нержавеющей стали 316L, наконечник сердечника клапана точно шлифован (допуск ± 0,001 мм), чтобы обеспечить точность прилегания к седлу клапана (металл или PTFE);

Конструкция уплотнения

Регулируемое уплотнение: сердечник клапана (коническая форма) жестко сочетается с седлом клапана (форма раскладчика) (металл на металл), или сердечник клапана покрыт PTFE (мягкое уплотнение) для достижения «линейной регулировки» (линейная зависимость между открытием и расходом);

Уплотнение вала: используйте многоканальное уплотнительное кольцо (покрытие PFA) или вспомогательное уплотнение гофрированной трубы (для предотвращения утечки на штоке клапана);

Конструкция канала потока уменьшает канал потока (диаметр 0,5-3 мм), а ход сердечника клапана короткий (≤10 мм), что удобно для микрорегулировки;

Режим работы ручной (с циферблатом, точность регулировки ± 0,5%), некоторые модели высокого давления оснащены пневматическим приводом тонкой регулировки.

Применимый тип специального газа

Следы специальных газов: AsH₃ (арсенид водорода, высокотоксичный, требует точного контроля расхода до уровня мл/мин), SbH₃ (антимонид водорода);

Выход баллона высокого давления: например, NF₃ (трифторид азота, хранение высокого давления, требует тонкой настройки перед снижением давления);

Интерфейс аналитического прибора: ответвление для определения чистоты специального газа (например, регулировка отбора проб ICP-MS).

Основные преимущества

Высокая точность регулировки: диапазон регулировки расхода 1: 1000 (например, 0,1-100 мл/мин), чтобы удовлетворить требования к соотношению газа « промилле » в процессе производства;

Контроль микроутечки: коэффициент утечки в закрытом состоянии ≤1×10⁻¹Па・м³/с (подходит для высокотоксичных/дорогостоящих специальных газов);

Антивибрация: сердечник клапана жестко сочетается с седлом клапана и выдерживает вибрацию трубопровода (избегая колебаний потока).

Мембранный клапан

Мембранный клапан изолирует среду от приводных узлов с помощью эластичной мембраны, обеспечивает « нулевое контактное загрязнение», незаменим в сценарии сверхвысокой чистоты и сильной коррозионной специальной газа, особенно подходит для газов, чувствительных к ионам металлов.

Материал Корпус клапана обычно 316L или с высокими требованиями и двойной V после обработки, то есть нержавеющая сталь VIM-VAR (более высокая чистота, неметаллические включения ≤10ppm), диафрагма в основном из нержавеющей стали 316L или сплава Hastelloy (марка EP), каркас диафрагмы из нержавеющей стали 316L (повышает прочность, избегает разрыва);

Конструкция уплотнения

Диафрагма полностью прилегает к поверхности канала потока корпуса клапана (плоское уплотнение), при закрытии нет зазора (мертвый объем ≤ 0,05 мл), край диафрагмы покрыт металлическим нажимным кольцом (для предотвращения проникновения среды в приводную сторону);

Конструкция проточного канала прямого типа гладкого проточного канала (без прямых углов и ям), внутренняя стенка Ra ≤ 0,2 мкм (уменьшение адсорбции частиц, сверхвысокая чистота в соответствии со стандартом ISO 1127);

Режим работы в основном пневматический (с приводом чистого класса, чтобы избежать загрязнения смазкой), ручная модель должна иметь ручку «стерильного класса» (без мертвых углов).

Применимый тип специального газа

Сильно коррозионные специальные газы: HF (плавиководородная кислота, которая коррозирует металлы), HCl (хлористый водород), ClF₃ (трифторид хлора, сильно окисляющий);

Чувствительные к ионам металлов специальные газы B₂H₆ (диборан, легко разлагается при контакте с металлами), GeH₄ (герман);

Специальный газ сверхвысокой чистоты: сверхвысокая чистота Ar (чистота 99,99999%), сверхвысокая чистота O₂ (необходимо избежать загрязнения ионами металлов).

Основные преимущества

Чрезвычайно низкая утечка: ≤ 1×10⁻¹⁰ Па・м³/с для исполнения с металлическим уплотнением (значительно ниже 1×10⁻⁹, требуемого стандартом SEMI);

Изоляция среды: диафрагма полностью изолирует шток клапана от среды, чтобы избежать загрязнения специального газа приводными частями (такими как смазочное масло и металлические мусоры);

Отсутствие выделения частиц: диафрагма монолитно формована (без швов), сам материал PTFE/PFA не производит частиц (соответствует требованиям контроля частиц SEMI F-57);

Коррозионная стойкость: диафрагма устойчива к большинству электронных специальных газовых коррозий (включая фторид и ангидрид), срок службы ≥1000 раз открытия и закрытия (при комнатной температуре).

Сильфонный клапан

Клапан сильфона реализует « уплотнение вала с нулевой утечкой » на штоке клапана через металлический сильфон, является основным предохранительным клапаном для высокотоксичного, легковоспламеняющегося и специального газа высокого давления, особенно адаптирован для сценария, требующего абсолютной защиты от утечки.

Материал Корпус и сердечник клапана 316L или нержавеющая сталь с обработкой VIM-VAR (марка EP), гофрированная труба 316L (многослойная складчатая конструкция, толщина каждого слоя 0,1-0,2мм, стойкость к усталости ≥10000 раз), седло клапана 316L или нержавеющая сталь с обработкой VIM-VAR (марка EP) или другие коррозионные материалы, такие как Inconel 718 (стойкость к высокой температуре и давлению);

Конструкция уплотнения

Уплотнение вала: один конец сильфона сварен к сердечнику клапана, а другой конец сварен к корпусу клапана, полностью блокируя контакт между штоком клапана и средой (путь нулевой утечки);

Закрытие уплотнения: сердечник клапана (конический) и седло клапана (кольцевой) жесткие металлические уплотнения, уплотнительная поверхность шлифована (плоскостность ≤ 0,001 мм);

Конструкция канала потока с полупроходным или полным диаметром, плавный переход между внутренней стороной гофрированной трубы и каналом потока (без мертвых углов, удобная продувка);

Безопасная конструкция с «разрывным диском» или вспомогательным устройством «сброса избыточного давления» (для предотвращения утечки газа при разрыве сильфона).

Применимый тип специального газа

Высокотоксичный специальный газ: AsH₃ (LD50 всего 0,005 мг/кг), PH₃ (высокотоксичный, концентрация в воздухе ≥0,05 ppm требует сигнализации);

Легковоспламеняющийся специальный газ высокого давления: SiH₄ (самовозгорание, давление хранения ≥15bar), H₂ (предел взрыва 4%-75%);

Высокотемпературный сценарий: ветвь выброса выхлопных газов процесса (например, выхлопные газы NF₃ при 300℃).

Основные преимущества

Гарантия нулевой утечки: гофрированная труба сварена и герметична, коэффициент утечки ≤1×10⁻²Pam³/s (намного превышает стандарт безопасности, чтобы избежать риска отравления или взрыва людей);

Устойчивость к высокому давлению и высокой температуре: рабочее давление ≤40бар, температура -50℃~300℃ (адаптировано для хранения высокого давления баллона и высокотемпературного выхлопного газа процесса);

Длительный срок службы: гофрированная труба обладает превосходной устойчивостью к усталости и может быть стабильно использована в течение ≥5 лет при номинальных условиях эксплуатации (уменьшение частоты технического обслуживания и уменьшение риска воздействия специального газа).

Резюме: Общие справочные основания для выбора электронного специального газового клапана

Безопасный высокотоксичный/легковоспламеняющийся газ предпочтительно выбирает сильфонный клапан (нулевая утечка);

Требования к чистоте сверхвысокой чистоты/чувствительный к металлу специальный газ предпочтительно выбирает мембранный клапан (без контактного загрязнения);

Характеристики расхода: шаровой клапан для большого расхода на главной линии (низкое сопротивление потоку), игольчатый клапан для тонкой настройки ответвления (высокая точность);

Характеристики среды Сильно коррозионный специальный газовый диафрагмный клапан (диафрагма PTFE), специальный газовый высокого давления с металлическим уплотнением шаровой клапан или сильфонный клапан.

Каждый клапан имеет применимые условия эксплуатации, требует конкретной обработки, особенно следует учитывать соответствие размеров, коэффициента прохода, коррозионной стойкости материала, класса давления, совокупной себестоимости и т.д. в различных типах и спецификациях клапанов.