Làm thế nào để thiết kế ULPA siêu mỏng khi không gian bị hạn chế?

Trong các dự án về thiết bị, không gian dành cho bộ lọc thường được xác định trong giai đoạn thiết kế cơ khí. Đôi khi nó chỉ hơn 100 mm, đôi khi thậm chí không đến 100 mm. Để nhét ULPA vào loại không gian này và đảm bảo lượng không khí, hiệu quả và độ kín, không đơn giản như 'chọn phần tử lọc mỏng hơn'.

Mâu thuẫn cốt lõi của thiết kế siêu mỏng là độ dày, diện tích lọc và điện trở hạn chế lẫn nhau. Nếu làm mỏng hơn thì diện tích lọc sẽ giảm đi, tốc độ gió tăng lên và lực cản tăng lên. Để duy trì thể tích không khí, có thể cần diện tích lớn hơn nhưng không gian không cho phép. Điểm cân bằng ở giữa cần được xác định trong giai đoạn lập kế hoạch, thay vì điều chỉnh sau khi lắp đặt nguyên mẫu. Để biết các đặc điểm cấu trúc cụ thể, vui lòng tham khảo các hướng dẫn liên quan cho cấu trúc không có vách ngăn.

Đầu tiên hãy xác nhận dung lượng còn trống là bao nhiêu

Nhiều dự án cho biết “không đủ không gian” nhưng không lượng hóa được các hạn chế. Trước khi thiết kế một giải pháp siêu mỏng, hãy đảm bảo một số điều rõ ràng.

Tổng giới hạn chiều cao. Chiều cao tối đa mà thiết bị cho phép của phần tử lọc là bao nhiêu? Giá trị này có phải là chiều cao của khung phần tử bộ lọc hay nó bao gồm khoảng trống lắp đặt và không gian bảo trì? Cả hai nên được xem xét riêng biệt.

Độ sâu và chiều rộng cài đặt. Ngoài các hạn chế về chiều cao, chiều dài và chiều rộng cũng phải được xác nhận. Mặc dù một số thiết bị có độ kín cao nhưng vẫn có lề theo hướng chiều dài. Bạn có thể cân nhắc việc tăng chiều dài, chiều rộng và giảm độ dày để bù lại diện tích.

Vị trí và hướng dẫn khí vào. Nơi không khí đi vào và nơi không khí đi ra sẽ ảnh hưởng đến thiết kế đường dẫn khí bên trong bộ phận lọc. Khi không gian bị hạn chế, đường dẫn luồng khí vào và ra có thể không thẳng, cần có sự hợp tác của cơ cấu dẫn hướng.

Đường tháo, lắp. Sau khi lắp xong phần tử lọc, có thể lấy nó ra được không? Có cánh tay robot, dây cáp hoặc bộ phận cấu trúc nào bên trong thiết bị chặn khả năng tiếp cận thay thế không? Một số giải pháp có thể được cài đặt nhưng không thể lấy ra. Vấn đề này không phải là hiếm trong các dự án phía thiết bị.

Không gian kết cấu kín. Miếng đệm hoặc bể chứa chất lỏng cần một lượng không gian nén nhất định. Nếu độ dày đã được tính toán rất chặt chẽ, có thể không có đủ khoảng trống trong kết cấu bịt kín, dẫn đến lực nén không đủ. Để biết các phương pháp bịt kín cụ thể, vui lòng tham khảo các hướng dẫn liên quan về bịt kín bể chứa chất lỏng.

Đối chiếu các phép đo này và lập danh sách các hạn chế về không gian. Danh sách này là cơ sở cho thiết kế tiếp theo.

Diện tích và điện trở thay đổi như thế nào sau khi nén độ dày?

Tác động trực tiếp nhất của việc giảm độ dày là giảm diện tích bộ lọc.

Đối với cùng kích thước bên ngoài, việc giảm độ dày có nghĩa là giảm chiều cao hoặc số lượng nếp gấp. Nếu các nếp gấp bị nén quá mức, chiều dài khi mở ra của một nếp gấp sẽ trở nên ngắn hơn; nếu số lượng nếp gấp giảm thì tổng diện tích khi mở ra sẽ giảm. Cả hai thay đổi sẽ làm giảm diện tích lọc hiệu quả.

Khi diện tích giảm, tốc độ gió đi qua tăng lên. Trong cùng một thể tích không khí, diện tích càng nhỏ thì luồng không khí đi qua vật liệu lọc trên một đơn vị diện tích càng nhiều và tốc độ gió đi qua càng cao. Điều này sẽ dẫn đến hai kết quả: điện trở tăng và bụi tích tụ có thể tăng nhanh.

Điện trở tăng sẽ ảnh hưởng tới điểm làm việc của quạt. Nếu quạt ban đầu được chọn theo phần tử lọc độ dày thông thường, sau khi thay thế bằng phần tử lọc siêu mỏng, điện trở của hệ thống có thể tăng lên và thể tích không khí có thể giảm. Hỗ trợ bộ lọc quạt FFU hoặc Đối với hệ thống bộ lọc quạt ở đầu thiết bị EFU, điểm làm việc của quạt cần được kiểm tra lại.

Vì vậy, thiết kế siêu mỏng không chỉ đơn giản là “làm cho độ dày nhỏ hơn” mà là tìm ra sự kết hợp khả thi giữa độ dày, diện tích và khả năng chống chịu. Một số giải pháp cố gắng duy trì diện tích hiệu quả trong phạm vi độ dày giới hạn bằng cách chuyển sang vật liệu lọc có điện trở thấp hoặc điều chỉnh cấu trúc xếp nếp; một số giải pháp chấp nhận điện trở cao hơn và sử dụng quạt có áp suất tĩnh cao hơn để bù lại. Để biết các phương pháp lựa chọn cụ thể, vui lòng tham khảo các hướng dẫn liên quan đến đường cong điện trở.

Cách kết hợp vật liệu và cấu trúc bộ lọc

Khi độ dày bị hạn chế thì việc lựa chọn vật liệu và kết cấu lọc cũng sẽ bị thu hẹp.

Lựa chọn phương tiện lọc. Sợi thủy tinh và PTFE có đặc tính điện trở khác nhau ở cùng độ dày. Một số vật liệu lọc có điện trở suất thấp có thể duy trì các kênh luồng khí tương đối hợp lý với cấu trúc mỏng hơn. Tuy nhiên, việc lựa chọn vật liệu không chỉ nên xem xét khả năng chống chịu mà còn kiểm tra sự phù hợp với điều kiện làm việc. Để so sánh cụ thể, vui lòng tham khảo các hướng dẫn liên quan về việc lựa chọn sợi thủy tinh và PTFE.

Thiết kế xếp li. Khi độ dày giảm, khoảng cách nếp gấp và kiểu nếp gấp cần được thiết kế lại. Những nếp gấp quá dày đặc sẽ dễ bị xẹp xuống dưới một cấu trúc mỏng, trong khi những nếp gấp quá thưa sẽ không đủ diện tích. Các thông số nếp gấp phải được xác định cùng với đặc tính của vật liệu lọc và điều kiện luồng không khí.

Bố trí đường keo. Keo dán cạnh chiếm không gian và phần không gian này chiếm tỷ lệ lớn hơn trong các cấu trúc siêu mỏng. Nếu đường keo quá rộng hoặc phân bố không đều, nó có thể nén thêm kênh hiệu quả. Để lựa chọn chất keo cụ thể, vui lòng tham khảo các hướng dẫn liên quan về cách chọn chất bịt kín theo điều kiện làm việc.

Độ cứng của khung. Khung siêu mỏng có thể ít cứng hơn các sản phẩm thông thường. Cần phải đánh giá xem khung bên ngoài có bị biến dạng trong quá trình lắp đặt và nén hay không. Nếu sự biến dạng của khung bên ngoài ảnh hưởng đến bề mặt bịt kín, ngay cả khi lắp đặt độ dày, lớp niêm phong có thể không đạt tiêu chuẩn. Để lựa chọn vật liệu khung cụ thể, vui lòng tham khảo các hướng dẫn liên quan về so sánh giữa hợp kim nhôm và thép không gỉ.

cơ cấu chuyển hướng. Không gian hút gió và thoát khí của phần tử lọc siêu mỏng rất nhỏ gọn. Nếu đầu vào quá gần bộ phận lọc, sự phân bố luồng khí có thể không đồng đều; nếu phía thoát khí bị chặn, tốc độ gió cục bộ có thể cao. Nếu cần, nó cần được kết hợp với bộ làm lệch hướng hoặc cấu trúc chia sẻ luồng.

Không thể bỏ qua việc xác minh và bảo trì

Do hạn chế về không gian trong các giải pháp siêu mỏng nên việc xác minh và bảo trì có nhiều khả năng bị bỏ qua hơn.

Xác minh hiệu suất bộ lọc. Đo điện trở và hiệu suất ở thể tích không khí mục tiêu và xác nhận rằng chúng nằm trong phạm vi chấp nhận được. Nếu thể tích không khí tại chỗ và các điều kiện thử nghiệm phù hợp thì số đọc phải nằm trong phạm vi tương ứng với đường cong.

Cài đặt phát hiện rò rỉ. Bề mặt bịt kín của các phần tử lọc siêu mỏng có thể hẹp hơn và yêu cầu lắp đặt và nén cao hơn. Sau khi lắp đặt, thực hiện phát hiện rò rỉ tại chỗ theo kế hoạch dự án để xác nhận tính hiệu quả của con dấu. Liệu đường quét có thể truy cập được hay không cần phải được xác nhận trong giai đoạn lập kế hoạch.

Duy trì xác minh kênh. Sau khi cài đặt phần tử bộ lọc, hãy xác nhận xem hoạt động tháo gỡ và lắp ráp có khả thi hay không. Khi không gian bên trong của thiết bị chật hẹp, có thể cần phải tháo rời các bộ phận khác trước khi thay thế phần tử lọc. Các bước vận hành này phải được xác nhận và ghi lại trước. Để biết trình tự chấp nhận cụ thể, vui lòng tham khảo các hướng dẫn liên quan về việc nên điều chỉnh lượng không khí trước hay kiểm tra rò rỉ trước.

Chạy theo dõi dữ liệu. Điện trở của phần tử lọc siêu mỏng có thể cao hơn so với các sản phẩm thông thường và tốc độ tích tụ bụi cũng có thể khác nhau. Trong quá trình vận hành, chênh lệch áp suất và thể tích không khí được ghi lại liên tục để xác định chu kỳ thay thế thực tế.

Ví dụ về đánh giá dự án

Một thiết bị bán dẫn nhất định cần lắp bộ lọc ULPA bên trong và khoảng trống dành riêng ở phía trên thiết bị chỉ là 85 mm. Độ dày của ULPA thông thường khoảng 100 mm trở lên và không thể lắp đặt trực tiếp.

Kế hoạch sơ bộ sử dụng ULPA siêu mỏng, có độ dày khoảng 70 mm, và không gian còn lại được sử dụng để bịt kín cấu trúc và dung sai lắp đặt. Tuy nhiên, thử nghiệm cho thấy điện trở của phần tử lọc ở thể tích không khí mục tiêu cao hơn khoảng 40% so với kế hoạch ban đầu và điểm vận hành của quạt gần với giới hạn trên.

Sau khi tính toán thêm, kế hoạch đã được điều chỉnh: chuyển sang cấu trúc siêu mỏng với diện tích hiệu dụng lớn hơn và độ dày tăng lên 75 mm. Tuy nhiên, bằng cách tối ưu hóa thiết kế nếp gấp, diện tích hiệu quả đã tăng khoảng 15% so với kế hoạch siêu mỏng ban đầu. Sau khi điều chỉnh, điện trở giảm xuống phạm vi chấp nhận được và điểm vận hành của quạt trở về phạm vi bình thường. Cấu trúc bên trong của thiết bị đã được điều chỉnh một chút để phù hợp với độ dày tăng thêm 5 mm.

Mấu chốt của trường hợp này là: thiết kế siêu mỏng không chỉ đơn giản là chọn mẫu máy mỏng nhất mà là tìm ra sự cân bằng giữa độ dày, diện tích, khả năng chống chịu và khả năng của hệ thống. liên quan đến Bộ lọc hiệu suất cực cao ULPA hoặc Việc lựa chọn bộ lọc hiệu suất cao HEPA cũng có logic tương tự.

Danh sách kiểm tra lựa chọn và chấp nhận

Giới thiệu về gói giải pháp siêu mỏng của Aili Industrial

Khó khăn trong việc thiết kế ULPA siêu mỏng nằm ở những hạn chế lẫn nhau về không gian, diện tích và điện trở. Nếu các ràng buộc có thể được định lượng trong giai đoạn lập kế hoạch, sau đó kết hợp với các vật liệu lọc và các phương án kết cấu để kiểm tra từng cái một thì xác suất tìm được sự kết hợp khả thi sẽ lớn hơn nhiều.

Aili Industry có khả năng sản xuất độc lập về bộ lọc, quạt, hệ thống điều khiển và gia công kim loại tấm và có thể cung cấp Bộ lọc hiệu suất cực cao ULPA、Bộ lọc hiệu suất cao HEPA và thiết bị cung cấp không khí hỗ trợ. Đối với các dự án có không gian hạn chế, có thể kết hợp cấu trúc bên trong của thiết bị, chiều cao sẵn có, thể tích không khí mục tiêu và đường lắp đặt để hỗ trợ kiểm tra độ dày của phần tử lọc, thiết kế nếp gấp và sơ đồ bịt kín. Khi bộ lọc được kết hợp với các thiết bị như FFU và EFU, điện trở của phần tử lọc siêu mỏng và điểm làm việc của quạt có thể được tính toán cùng nhau ở giai đoạn lập kế hoạch để giảm lượng không khí không đủ sau khi lắp đặt.

Khi yêu cầu, hãy cung cấp sơ đồ cấu trúc bên trong của thiết bị, kích thước không gian sẵn có, thể tích không khí mục tiêu và các yêu cầu bảo trì để giúp xác nhận giải pháp siêu mỏng phù hợp. Thiết kế cụ thể phải tuân theo các tài liệu kỹ thuật được dự án xác nhận và kết quả thử nghiệm mẫu.