[发明专利]一种串联真空腔体内气流场的控制方法及控制系统

说明书

本发明公开了一种串联真空腔体内气流场的控制方法及系统，所述方法包括步骤：S01、预先将其中部分真空腔体的蝶阀设为主蝶阀，并设置为压力控制模式，其它真空腔体的蝶阀设为从蝶阀，并设置为位置控制模式；其中主蝶阀与从蝶阀相互对应；S02、获取主蝶阀对应的真空腔体内的压力，并根据压力调整所述主蝶阀的开度，进入压力控制模式；S03、获取所述主蝶阀的开度，根据所述主蝶阀的开度来实时调整对应各从蝶阀的开度，进入位置控制模式。本发明能够获得稳定均匀的气流场，而且操作简便且成本低。

技术领域

本发明主要涉及真空设备技术，具体涉及一种串联真空腔体内气流场的控制方法及控制系统。

背景技术

对于真空设备而言，通常是采用真空泵连接某个密封的腔体，并对该腔体进行抽气而获得真空。而真空工艺的过程，往往需要保持在特定的压力下进行。

通常通过以下两种方式实现：

1、选用转动频率可调的真空泵，通过实时改变真空泵的转速来改变抽气速度，从而达到稳定控压的目的；

2、在真空泵与密封腔体之间安装蝶阀，通过实时改变蝶阀的开度来改变抽气速度，从而达到稳定控压的目的。

方法1响应速度比较慢，所以大多数的设备还是采用方法2的蝶阀控压方式。其中蝶阀又叫翻板阀，是一种结构简单的调节阀。蝶阀是用圆盘式启闭件往复回转90°左右来开启、关闭或调节介质流量的一种阀门。在真空设备上，通常采用的是电动蝶阀，对应有两种控制模式：(1)位置控制模式，即设定蝶阀的目标开度(打开角度0°～90°对应开度0％～100％),阀板转动到指定位置固定不动；(2)压力控制模式，即设定好目标压力，蝶阀自身的控制系统会根据真空测量元器件反馈回来的实时压力，通过PID算法，实时调整蝶阀开度，改变真空系统的抽气速度，最终使真空系统达到目标压力。在实际应用中，绝大多数都是用的方法(2)中的压力控制模式。

对于有多个相邻真空腔体的真空设备，每个腔体都会配备一套蝶阀控压装置。在真空工艺的过程中，为了避免相邻腔体相互干扰，尤其是不同腔体之间工艺气体的混合，通常会在相邻腔体之间设置硬件隔断，即翻板阀、闸阀之类的硬件。这样虽然很好的保证了不同真空腔体之间工艺的独立性，但是从整体来看，硬件隔断导致了设备成本增加，同时还会增加工艺运行的节拍时间，导致产能下降。

因此，为了降低成本和提高产能，当相邻的真空腔体的工艺压力相同时，有些设备会选择取消硬件隔断。但是工艺过程中腔体内部的压力场和气流场是很复杂的，尤其是拥有独立控压系统的真空腔体相邻且相通时，如果抽速控制不当，会出现第一个腔体内的气体流动到相邻第二个腔体内的情况，从而对工艺效果产生较大的影响。

在多个真空腔体相连的情况下，目前主流的压力控制方式还是采用一对一的蝶阀自动控制压力的模式，但是这种方式对真空系统压力稳定性的要求较高，某个真空腔体内轻微的压力扰动就能很容易的影响到相邻的腔体，从而扰乱真空腔体内部的气流场。也有小部分的设备采用了固定蝶阀开度的压力控制模式，认为当一个真空系统进气量一定、抽气量也相对合适的情况下，内部的气流场和压力场也是相对稳定的，抗扰动性也比较好。但是这种方法的缺点是：真空工艺进行了一段时间后，随着真空泵性能的下降，抽速也会下降，这时就需要调整蝶阀的开度，以保证真空腔体内部压力稳定不变。

以两个相邻的真空腔体为例，如图1所示。真空设备通常采用真空泵1连接某个密封的腔体2，并对该腔体进行抽气而获得真空。为了获得特定的压力，通常是将蝶阀3和4设定为压力控制模式，设定目标压力，利用蝶阀自身的控制系统，根据真空测量元器件6反馈回来的实时压力，通过PID算法，实时调整蝶阀开度，改变真空系统的抽气速度，最终使真空系统达到目标压力。在工艺过程中，工艺气体从进气单元5进入真空腔，并在腔体内流动产生气流7。为了得到稳定均匀的气流场，通常会加装硬件隔断8。