CN117289727A - 一种用于rca制程的臭氧水流量控制系统及流体供应方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于RCA制程的臭氧水流量控制系统及流体供应方法,该系统包括主管路恒定流量模组和支管路流量调节模组,主管路恒定流量模组的主供液管道进口端连接臭氧水系统,出口端连接液气分离器,主供液管道上装设有压力传感器、三通阀和压力控制阀,压力控制阀出气口连接压力传感器感应端,主供液管道通过三通阀连接支管路流量调节模组,液气分离器上连接有液体检测传感器,液气分离器出气口处装设有压力传感器五,出气口通过管道连接三通型气动阀门,三通型气动阀门两个出口分别连接常压排气和真空抽气管道,液气分离器出液口连接排液管道;本发明可避免臭氧系统由于主管路流量的波动无法稳定其臭氧浓度以及支管路波动对主管路的影响。
Description
[技术领域]
本发明涉及半导体制成技术领域,具体地说是一种用于RCA制程的臭氧水流量控制系统及流体供应方法。
[背景技术]
目前,半导体制程领域使用臭氧的方式,通常是将臭氧气体溶解到超纯水内并通过管道系统输送到使用端,然而,由于高浓度臭氧具有较高的毒性,该方法在确保安全性的前提下,遇到了3个难以避免的问题:
第一,臭氧气体的水溶是一个相对缓慢的过程,因此,臭氧系统从获得开机信号到输出使用临界浓度到达20ppm臭氧水的时间通常需要几十秒甚至几分钟,对于系统响应来说,这个时间是不可接受的。
第二,由于臭氧系统开机响应的时间较长,虽然可以通过提前启动臭氧系统来补偿响应时间,但臭氧水属于挥发性溶液,通过管道循环方式将臭氧系统输出的臭氧水保持在待命状态时的臭氧浓度实际在不断的衰减,臭氧水浓度的衰减将导致氧化率的不稳定,不稳定的氧化率对制程来说也是不可接受的。
第三,臭氧系统根据系统出口管道上的臭氧浓度计将系统输出的臭氧水浓度稳定到一个较小的波动范围后,臭氧水的臭氧浓度将与臭氧水流量值高度相关。单台臭氧系统通常会供应多个臭氧使用点,各使用点的流量变化或者管道内脉动的压力变化等因素叠加会造成臭氧系统输出端的臭氧流量波动,臭氧浓度计将浓度波动反馈到臭氧系统后,臭氧系统会根据浓度波动情况调节输出浓度,而管道系统高频的流量波动和臭氧系统响应时间较慢的问题会造成这个波动被进一步放大,从而造成臭氧浓度在使用时无法稳定臭氧浓度,臭氧浓度的波动引起的氧化率的波动,如前述,对制程来说也是不可接受的。
传统湿法化学清洗(以下简称RCA)是过去20多年中半导体制程应用最多的一个清洗步骤。RCA制程依次由以下4个主要步骤组成:其分别为SPM(有机物去除),APM(颗粒物去除),HPM(金属去除),DHF(氧化层去除)。前三个制程,如SPM中的字母PM代表PeroxideMixture即:过氧化氢混合物,通常采用双氧水H2O2溶解的方式使化学液具有一定的氧化性。
经过长期的实验及研究表明,臭氧在常温状态时提供的氧化效应,对比RCA制程中APM/SPM之类高温制程的氧化物挥发要慢得多,提供的氧化率也更稳定。同时,使用臭氧/纯水的氧化制程对比SPM来说并不生成硫化物,从而更容易被后续的HF制程清除。且后续的HF制程中采用臭氧/纯水与HF交替进行的氧化层去除可以提供低表面粗糙度和更均匀的氧保护层。从而导致RCA制程中的氧化相关性较高的制程逐渐采用臭氧替换双氧水作为氧化源对原有RCA制程进行改良。
此外,随着半导体行业的发展带来的硅片尺寸逐渐增加,比槽式制程更适合处理大尺寸硅片的单片式制程开始逐渐在12寸及以上尺寸硅片的领域普及。由于槽式RCA制程通常是在高温下依次浸入不同类型的高纯化学品,这样的清洗方式通常会产生较多高浓度化学气体,而单片式设备比槽式设备更容易采用臭氧系统替换掉其中的传统RCA涉及高温的SPM和DHF制程,基于氧化制程和单片制程设备较少高温排气两个因素的叠加,一个能够用于臭氧改良型RCA制程的臭氧系统管路系统及流体供应方法对于臭氧系统在改良型RCA制程中的应用显得至关重要。
[发明内容]
本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种用于RCA制程的臭氧水流量控制系统,能够避免臭氧系统由于主管路流量的波动无法稳定主管路的臭氧浓度,以及支管路波动对主管路的影响,同时避免管道的压力积累而导致的背压波动问题以及超压造成的管道破裂和具有危险性气体泄露的问题。
为实现上述目的设计一种用于RCA制程的臭氧水流量控制系统,包括主管路恒定流量模组和支管路流量调节模组,其中:
所述主管路恒定流量模组包括主供液管道1和液气分离器2,所述主供液管道1的进口端连接臭氧水系统3,所述主供液管道1的出口端连接液气分离器2,所述主供液管道1上依次装设有压力传感器4、三通阀和压力控制阀5,所述压力控制阀5的出气口通过管道连接压力传感器4的感应端,所述主供液管道1通过三通阀连接支管路流量调节模组,所述液气分离器2上连接有液体检测传感器6,所述液气分离器2的出气口处装设有压力传感器五7,所述液气分离器2的出气口通过管道连接三通型气动阀门8,所述三通型气动阀门8的两个出口分别连接常压排气管道和真空抽气管道,所述液气分离器2的出液口连接单向阀的进液端,单向阀的出液端连接排液管道;
支管路流量调节模组包括支管路管道9,所述支管路管道9的进口端通过三通阀连接主供液管道1,所述支管路管道9的出口端分别连接压力控制阀一10和三通型气动阀门二11,所述压力控制阀一10与三通型气动阀门二11并联布置,且出口端均连接至液体分离器二12,所述压力控制阀一10的出气口通过管道连接压力传感器一13的感应端,所述三通型气动阀门二11的进口端的管道上装设有电动针阀一14和流量传感器一15,所述支管路流量调节模组通过电动针阀一14和流量传感器一15进行远程流量调节,所述三通型气动阀门二11的另一出口端为使用端出口;所述液体分离器二12上连接有液体检测传感器二16,所述液体分离器二12的出气口处装设有压力传感器二17,所述液体分离器二12的出气口通过管道连接三通型气动阀门四18,所述三通型气动阀门四18的两个出口分别连接常压排气管道和真空抽气管道,所述液体分离器二12的出液口连接单向阀二的进液端,所述单向阀二的出液端连接排液管道。
进一步地,所述主管路恒定流量模组的压力控制阀5根据主供液管道1进口端的压力传感器4获得初始压力状态,并根据液气分离器2处压力传感器五7反馈的压力状态调节末端的管道背压,进而将进口端的管道压力稳定在一定范围内,确保管道初始流体状态始终不变。
进一步地,所述液气分离器2从上方接入排液管道,所述液气分离器2的出气口设于顶部,所述液气分离器2分离的气体从顶部的出气口排出,所述顶部排气口通过连接压力传感器五7以进行气压监控,所述顶部排气口末端连接三通型气动阀门8,所述三通型气动阀门8的出口分别通过常压排气管道和真空抽气管道连接大气和真空抽气口,并根据压力传感器五7的反馈,平衡液气分离器2内部压力。
进一步地,所述支管路流量调节模组的末端连接流量传感器一15的进口端,所述流量传感器一15的出口端连接电动针阀一14的进口端,所述电动针阀一14的出口端采用最短距离设计,且该电动针阀一14的出口与三通型气动阀门二11的进口直接连接,所述支管路流量调节模组通过电动针阀一14之前的流量传感器一15反馈调节所需的出口流量。
进一步地,还包括支管路流量调节模组二,所述支管路流量调节模组二包括支管路管道9二,所述支管路管道9二的进口端通过三通阀连接主供液管道1,所述支管路管道9二的出口端分别连接压力控制阀三和三通型气动阀门三,所述压力控制阀三与三通型气动阀门三并联布置,且出口端均连接至液体分离器三,所述压力控制阀三的出气口通过管道连接压力传感器三的感应端,所述三通型气动阀门三的进口端的管道上装设有电动针阀三和流量传感器三,所述支管路流量调节模组二通过电动针阀三和流量传感器三进行远程流量调节,所述三通型气动阀门三的另一出口端为使用端出口;所述液体分离器三上连接有液体检测传感器三,所述液体分离器三的出气口处装设有压力传感器四,所述液体分离器三的出气口通过管道连接三通型气动阀门五,所述三通型气动阀门五的两个出口分别连接常压排气管道和真空抽气管道,所述液体分离器三的出液口连接单向阀三的进液端,所述单向阀三的出液端连接排液管道。
进一步地,所述支管路流量调节模组的支管路管道9以及支管路流量调节模组二的支管路管道9二,均安装于单片式制程摆臂顶部靠近喷口位置,所述支管路管道9、支管路管道9二均穿过中空的摆臂结构,所述摆臂结构为三段轴式结构,所述三段轴式结构的中间段转轴为插入中空直驱电机的中空轴,所述三段轴式结构的前后两段轴的内部直径均大于中间轴,且中间轴的直径不大于中空直驱轴电机的直径。
本发明还提供了一种用于RCA制程的臭氧水流量控制系统的流体供应方法,包括以下步骤:
1)开机启动阶段,即主管路待机阶段,三通型气动阀门二11、三通型气动阀门三启动使用端旁通路线打开,随后启动臭氧水系统3,臭氧溶液进入旁通路线,此时压力控制阀5根据压力传感器4数据联动,将主管路流量稳定在一个确定的范围;
2)使用流量调节阶段,即支管路待机阶段,电动针阀一14、电动针阀三分别根据流量传感器一15、流量传感器三的反馈,将流量降低至工况数值,此时压力控制阀一10、压力控制阀三分别根据压力传感器一13、压力传感器三的反馈数据,将支管路进口压力稳定在一个确定的范围;
3)使用阶段,即使用端切换阶段,待机状态压力/流量稳定后,三通型气动阀门二11、三通型气动阀门三切换到使用端出口,臭氧溶液通过使用端出口开始使用。
进一步地,步骤1)中,三通型气动阀门二11、三通型气动阀门三均使用换向型三通阀;电动针阀一14、电动针阀三处于最大开度状态,压力传感器4监控到流量传感器一15、流量传感器三的出口流量到达使用需求时压力特征,使用压力控制阀5将主管道压力波动消除,确保进入压力传感器一13、压力传感器三的压力稳定。
本发明同现有技术相比,具有如下优点:
(1)本发明通过支管路末端的bypass旁通管路补偿臭氧系统启动响应时间无法满足满足的情况,并通过主管路恒定流量模组,将旁通管路启动时臭氧的standby待机状态的臭氧水流量稳定在一个恒定的范围内,从而避免臭氧系统由于主管路流量的波动无法稳定主管路的臭氧浓度。
(2)本发明通过支管路流量调节模组,可在流量调节范围内任意变化需要的喷口流量,并获得一个稳定,高精度的流量值;并通过支管路进口的稳压联动阀组将支管路臭氧水流量稳定在一个恒定的范围内,从而避免支管路波动对主管路的影响。
(3)本发明支路管道对称的出口配管结构结合五倍以上管道直径距离的流量监控距离以及最距离安装的高精度电控换向阀可能实现高精度的流量控制效果。
(4)本发明包含在主管路模组和支管路模组中的液体分离结构能将臭氧分解的气体排除出管道内,从而避免管道的压力积累而导致的背压波动问题。
(5)本发明液气分离管路的采用高精度气压计并结合三通切换阀门,根据压力情况从气压平衡口快速切换到高真空口,快速降低管道内的气体压力并抽走管道内超压部分的气体,从而避免超压造成的管道破裂并避免具有危险性的氧气气体泄露。
(6)本发明三段轴式设计的制程摆臂模组能够实现管道在摆臂内的集成,并可在表现较为出色的小直径(通常小于25mm的)中空轴直驱电机中实现可靠的多管道布局,以避免本专利涉及的多管路由于配管问题需要额外采用定制的大直径中空直驱电机或改用其他中空零件结合平行轴形式的间接驱动结构。
综上,本发明可以针对性的解决当前臭氧系统在改进型RCA制程应用中遇到的以上问题点,从而以高速响应的恒定流量/浓度的臭氧输送效果在SPM/DHF制程中氧化率指标获得高精度高再现性的良好表现。
[附图说明]
图1是本发明开机启动阶段的流向结构示意图;
图2是本发明使用流量调节阶段的流向结构示意图;
图3是本发明使用阶段的流向结构示意图;
图4是本发明摆臂结构内腔集成液/气分离的结构示意图;
图5是图4的侧视图;
图6是图5中A-A剖视图;
图中:1、主供液管道 2、液气分离器 3、臭氧水系统 4、压力传感器5、压力控制阀6、液体检测传感器 7、压力传感器五 8、三通型气动阀门9、支管路管道 10、压力控制阀一11、三通型气动阀门二 12、液体分离器二13、压力传感器一 14、电动针阀一 15、流量传感器一 16、液体检测传感器二 17、压力传感器二 18、三通型气动阀门四 101、换向型三通阀102、电控换向阀 103、超声波流量计 104、压力计105a、底部从动法兰105b、中空电机三管接入。
[具体实施方式]
下面结合附图和具体实施例对本发明作以下进一步说明:
如附图1至附图3所示,本发明提供了一种用于RCA制程的臭氧水流量控制系统,包括主管路恒定流量模组和支管路流量调节模组;主管路恒定流量模组包括主供液管道1和液气分离器2,主供液管道1的进口端连接臭氧水系统3,主供液管道1的出口端连接液气分离器2,主供液管道1上依次装设有压力传感器4、三通阀和压力控制阀5,压力控制阀5的出气口通过管道连接压力传感器4的感应端,主供液管道1通过三通阀连接支管路流量调节模组,液气分离器2上连接有液体检测传感器6,液气分离器2的出气口处装设有压力传感器五7,液气分离器2的出气口通过管道连接三通型气动阀门8,三通型气动阀门8的两个出口分别连接常压排气管道和真空抽气管道,液气分离器2的出液口连接单向阀的进液端,单向阀的出液端连接排液管道;支管路流量调节模组包括支管路管道9,支管路管道9的进口端通过三通阀连接主供液管道1,支管路管道9的出口端分别连接压力控制阀一10和三通型气动阀门二11,压力控制阀一10与三通型气动阀门二11并联布置,且出口端均连接至液体分离器二12,压力控制阀一10的出气口通过管道连接压力传感器一13的感应端,三通型气动阀门二11的进口端的管道上装设有电动针阀一14和流量传感器一15,支管路流量调节模组通过电动针阀一14和流量传感器一15进行远程流量调节,三通型气动阀门二11的另一出口端为使用端出口;液体分离器二12上连接有液体检测传感器二16,液体分离器二12的出气口处装设有压力传感器二17,液体分离器二12的出气口通过管道连接三通型气动阀门四18,三通型气动阀门四18的两个出口分别连接常压排气管道和真空抽气管道,液体分离器二12的出液口连接单向阀二的进液端,单向阀二的出液端连接排液管道。
其中,主管路恒定流量模组的压力控制阀5根据主供液管道1进口端的压力传感器4获得初始压力状态,并根据液气分离器2处压力传感器五7反馈的压力状态调节末端的管道背压,进而将进口端的管道压力稳定在一定范围内,确保管道初始流体状态始终不变。液气分离器2从上方接入排液管道,液气分离器2的出气口设于顶部,液气分离器2分离的气体从顶部的出气口排出,顶部排气口通过连接压力传感器五7以进行气压监控,顶部排气口末端连接三通型气动阀门8,三通型气动阀门8的出口分别通过常压排气管道和真空抽气管道连接大气和真空抽气口,并根据压力传感器五7的反馈,平衡液气分离器2内部压力。支管路流量调节模组的末端连接流量传感器一15的进口端,流量传感器一15的出口端连接电动针阀一14的进口端,电动针阀一14的出口端采用最短距离设计,且该电动针阀一14的出口与三通型气动阀门二11的进口直接连接,支管路流量调节模组通过电动针阀一14之前的流量传感器一15反馈调节所需的出口流量。
本发明还包括支管路流量调节模组二,其结构与上述支管路流量调节模组同,支管路流量调节模组二包括支管路管道9二,支管路管道9二的进口端通过三通阀连接主供液管道1,支管路管道9二的出口端分别连接压力控制阀三和三通型气动阀门三,压力控制阀三与三通型气动阀门三并联布置,且出口端均连接至液体分离器三,压力控制阀三的出气口通过管道连接压力传感器三的感应端,三通型气动阀门三的进口端的管道上装设有电动针阀三和流量传感器三,支管路流量调节模组二通过电动针阀三和流量传感器三进行远程流量调节,三通型气动阀门三的另一出口端为使用端出口;液体分离器三上连接有液体检测传感器三,液体分离器三的出气口处装设有压力传感器四,液体分离器三的出气口通过管道连接三通型气动阀门五,三通型气动阀门五的两个出口分别连接常压排气管道和真空抽气管道,液体分离器三的出液口连接单向阀三的进液端,单向阀三的出液端连接排液管道。
支管路流量调节模组的支管路管道9以及支管路流量调节模组二的支管路管道9二,均安装于单片式制程摆臂顶部靠近喷口位置,支管路管道9、支管路管道9二均穿过中空的摆臂结构,摆臂结构为三段轴式结构,三段轴式结构的中间段转轴为插入中空直驱电机的中空轴,三段轴式结构的前后两段轴的内部直径均大于中间轴,且中间轴的直径不大于中空直驱轴电机的直径。
本发明还提供了一种用于RCA制程的臭氧水流量控制系统的流体供应方法,包括以下步骤:1)开机启动阶段,即主管路待机阶段,三通型气动阀门二11、三通型气动阀门三启动使用端旁通路线打开,随后启动臭氧水系统3,臭氧溶液进入旁通路线,此时压力控制阀5根据压力传感器4数据联动,将主管路流量稳定在一个确定的范围;三通型气动阀门二11、三通型气动阀门三均使用换向型三通阀;电动针阀一14、电动针阀三处于最大开度状态,压力传感器4监控到流量传感器一15、流量传感器三的出口流量到达使用需求时压力特征,使用压力控制阀5将主管道压力波动消除,确保进入压力传感器一13、压力传感器三的压力稳定;2)使用流量调节阶段,即支管路待机阶段,电动针阀一14、电动针阀三分别根据流量传感器一15、流量传感器三的反馈,将流量降低至工况数值,此时压力控制阀一10、压力控制阀三分别根据压力传感器一13、压力传感器三的反馈数据,将支管路进口压力稳定在一个确定的范围;3)使用阶段,即使用端切换阶段,待机状态压力/流量稳定后,三通型气动阀门二11、三通型气动阀门三切换到使用端出口,臭氧溶液通过使用端出口开始使用。
本发明中,主管路恒定流量模组,主要由一套液气分离器及稳压联动阀组构成;支管路流量调节模组,主要由一套液体分离器及流量压力联动阀组构成,其中,支管路流量调节模组的液体分离器与制程摆臂集成,支管路流量调节模组的管道走向为三段轴形式。
本发明所述臭氧水流量控制装置的流体供应主要动作原理如下:
1.开机启动阶段,如附图1所示,即:主管路standby待机阶段。AV-1B,AV-3B启动使用端旁通路线打开,随后臭氧O3系统启动,臭氧O3溶液进入旁通路线,此时PVC-0根据P0数据联动,将主管路流量稳定在一个确定的范围;此时P1.P3暂不启动,ENV1.ENV3处于最大开度状态。需注意的是,P0监控FM-1/-2出口流量到达使用需求时压力特征,使用PCV-0将主管道压力波动消除,确保进入P1,P2的压力稳定;ENV1,ENV2处于最大开度状态,确保O3系统不会由于末端使用点流量要求增加改变功率状态。
2.使用流量调节阶段,如附图2所示,即:支管路待机阶段。ENV-1.ENV-3分别根据FM-1,FM-3的反馈,将流量降低至工况数值,此时PVC-1根据P1反馈数据,将支路进口压力稳定在一个确定的范围。需注意的是,采用电动调节针阀进行支路流量控制,改变支路出口流量后,进口压力的变化被P1侦测到,PCV-1将介入调节支路进口的压力,使得支路压力稳定在一个相对固定的范围内。
3.使用阶段,如附图3所示,即:使用端切换阶段。待机状态压力/流量稳定后,AV-1,AV-3切换到B出口,臭氧O3通过使用端出口开始使用。需注意的是,此处不可使用双联三通阀,需要使用换向型三通阀,即A口关闭30%,B口打开70%;A口关闭100%,B口刚打开100%,从而A/B两口总流量不变。
本发明分别由两个主要部分组成:主管路恒定流量模组以及支管路流量调节模组,各模组中包含如下描述的特定模组。
主管路恒定流量调节系统,主要由臭氧水系统连接主供液管道,主管道上具有通向不同支管路的三通,以及末端的稳压联动阀门,稳压联动阀门根据管道进口端的压力机获得初始压力状态,并根据反馈的压力状态调节末端的管道背压,将进口初始的管道压力稳定在一定范围内,从而确保管道初始流体状态始终不变。用于末端稳压联动阀门末端连接排液,用于释放额外的臭氧水流量,需注意涉及臭氧水排液的位置均连接到专用液气分离模组。液气分离模组从上方接入排液管道,下方用于排液,分离的气体从顶部出口排出,顶部排气口连接高精度气压监控装置,排气口末端连接换向三通阀,该三通阀出口分别连接大气,以及真空抽气管道,可根据气压计反馈,平衡液气分离结构内部压力。
支管路模组的进口类似主管路模组的稳压联动阀结构和液气分离结构,此处不再赘述,支管路模组的末端连接着高精度电控流量调节阀,调节阀出口采用最短距离设计,将流量调节阀与出口的三通换向阀进口直接连接,并通过流量调节阀之前的高精度流量计反馈调节所需的出口流量。支管路的布局需要具备至少额外三个特点:(1)出口换向阀两个出口到出液端的配管结构完全对称从而获得相同的背压特征;(2)高精度流量计的检测所在管道为直管,前后无任何变径或者阀门结构,并至少具有五倍以上的管道直径长度,从而获得一个稳定流量监测环境;(3)稳压联动阀结构涉及的压力计和压力调节阀处于最短距离,从而获得高速的响应状态。
支管路安装于单片式制程摆臂顶部靠近喷口位置,管道将穿过中空的摆臂结构,摆臂结构为三段轴式结构,便于管道的安装维护之外,中间段的转轴为插入中空直驱电机的中空轴;由于管道两侧结构需要由较大的操作空间,三段轴前后两段轴的内部直径要大于中间轴,中间轴的直径不大于中空直驱轴电机的直径。
如附图4至附图6所示,为摆臂结构内腔集成液/气分离,并设置液位报警/单向阀防逆流的结构示意图,可实现排气监控/真空+大气平衡切换,该多管路走管结构中,换向型三通阀101设计为对称型出口配管,切换时流量恒定;高精度的电控换向阀102实现进口阀最短距配管,流量波动最小;超声波流量计103进口布置为五倍管道直径距离,可实现流量检测干扰排除;定压阀/压力计104可实现最短距,底部从动法兰105a和中空电机三管接入105b蛇形管足够空间,同时使得直驱马达使用可能。通过Standy待命/Bypass旁通切换,压力恒定设计,流量可变设计,液气分离+脱泡结构排气,以及多管路走管结构,实现了管道内脉动抑制,使用端线性流量调节,二次侧总流量平衡,最终达到高速反应,臭氧浓度恒定以及流量恒定的效果。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术,其使用到的标准零件均可以从市场上购买,异形件根据说明书和附图的记载均可以进行订制,各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接等常规手段,机械、零件和设备均采用现有技术中常规的型号,电路连接采用现有技术中常规的连接方式,在此不再详述。
本发明并不受上述实施方式的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于RCA制程的臭氧水流量控制系统,其特征在于:包括主管路恒定流量模组和支管路流量调节模组,其中,
所述主管路恒定流量模组包括主供液管道(1)和液气分离器(2),所述主供液管道(1)的进口端连接臭氧水系统(3),所述主供液管道(1)的出口端连接液气分离器(2),所述主供液管道(1)上依次装设有压力传感器(4)、三通阀和压力控制阀(5),所述压力控制阀(5)的出气口通过管道连接压力传感器(4)的感应端,所述主供液管道(1)通过三通阀连接支管路流量调节模组,所述液气分离器(2)上连接有液体检测传感器(6),所述液气分离器(2)的出气口处装设有压力传感器五(7),所述液气分离器(2)的出气口通过管道连接三通型气动阀门(8),所述三通型气动阀门(8)的两个出口分别连接常压排气管道和真空抽气管道,所述液气分离器(2)的出液口连接单向阀的进液端,单向阀的出液端连接排液管道;
支管路流量调节模组包括支管路管道(9),所述支管路管道(9)的进口端通过三通阀连接主供液管道(1),所述支管路管道(9)的出口端分别连接压力控制阀一(10)和三通型气动阀门二(11),所述压力控制阀一(10)与三通型气动阀门二(11)并联布置,且出口端均连接至液体分离器二(12),所述压力控制阀一(10)的出气口通过管道连接压力传感器一(13)的感应端,所述三通型气动阀门二(11)的进口端的管道上装设有电动针阀一(14)和流量传感器一(15),所述支管路流量调节模组通过电动针阀一(14)和流量传感器一(15)进行远程流量调节,所述三通型气动阀门二(11)的另一出口端为使用端出口;所述液体分离器二(12)上连接有液体检测传感器二(16),所述液体分离器二(12)的出气口处装设有压力传感器二(17),所述液体分离器二(12)的出气口通过管道连接三通型气动阀门四(18),所述三通型气动阀门四(18)的两个出口分别连接常压排气管道和真空抽气管道,所述液体分离器二(12)的出液口连接单向阀二的进液端,所述单向阀二的出液端连接排液管道。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于:所述主管路恒定流量模组的压力控制阀(5)根据主供液管道(1)进口端的压力传感器(4)获得初始压力状态,并根据液气分离器(2)处压力传感器五(7)反馈的压力状态调节末端的管道背压,进而将进口端的管道压力稳定在一定范围内,确保管道初始流体状态始终不变。
3.如权利要求2所述的系统,其特征在于:所述液气分离器(2)从上方接入排液管道,所述液气分离器(2)的出气口设于顶部,所述液气分离器(2)分离的气体从顶部的出气口排出,所述顶部排气口通过连接压力传感器五(7)以进行气压监控,所述顶部排气口末端连接三通型气动阀门(8),所述三通型气动阀门(8)的出口分别通过常压排气管道和真空抽气管道连接大气和真空抽气口,并根据压力传感器五(7)的反馈,平衡液气分离器(2)内部压力。
4.如权利要求1所述的系统,其特征在于:所述支管路流量调节模组的末端连接流量传感器一(15)的进口端,所述流量传感器一(15)的出口端连接电动针阀一(14)的进口端,所述电动针阀一(14)的出口端采用最短距离设计,且该电动针阀一(14)的出口与三通型气动阀门二(11)的进口直接连接,所述支管路流量调节模组通过电动针阀一(14)之前的流量传感器一(15)反馈调节所需的出口流量。
5.如权利要求1所述的系统,其特征在于:还包括支管路流量调节模组二,所述支管路流量调节模组二包括支管路管道(9)二,所述支管路管道(9)二的进口端通过三通阀连接主供液管道(1),所述支管路管道(9)二的出口端分别连接压力控制阀三和三通型气动阀门三,所述压力控制阀三与三通型气动阀门三并联布置,且出口端均连接至液体分离器三,所述压力控制阀三的出气口通过管道连接压力传感器三的感应端,所述三通型气动阀门三的进口端的管道上装设有电动针阀三和流量传感器三,所述支管路流量调节模组二通过电动针阀三和流量传感器三进行远程流量调节,所述三通型气动阀门三的另一出口端为使用端出口;所述液体分离器三上连接有液体检测传感器三,所述液体分离器三的出气口处装设有压力传感器四,所述液体分离器三的出气口通过管道连接三通型气动阀门五,所述三通型气动阀门五的两个出口分别连接常压排气管道和真空抽气管道,所述液体分离器三的出液口连接单向阀三的进液端,所述单向阀三的出液端连接排液管道。
6.如权利要求5所述的系统,其特征在于:所述支管路流量调节模组的支管路管道(9)以及支管路流量调节模组二的支管路管道(9)二,均安装于单片式制程摆臂顶部靠近喷口位置,所述支管路管道(9)、支管路管道(9)二均穿过中空的摆臂结构,所述摆臂结构为三段轴式结构,所述三段轴式结构的中间段转轴为插入中空直驱电机的中空轴,所述三段轴式结构的前后两段轴的内部直径均大于中间轴,且中间轴的直径不大于中空直驱轴电机的直径。
7.一种用于RCA制程的臭氧水流量控制系统的流体供应方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)开机启动阶段,即主管路待机阶段,三通型气动阀门二(11)、三通型气动阀门三启动使用端旁通路线打开,随后启动臭氧水系统(3),臭氧溶液进入旁通路线,此时压力控制阀(5)根据压力传感器(4)数据联动,将主管路流量稳定在一个确定的范围;
2)使用流量调节阶段,即支管路待机阶段,电动针阀一(14)、电动针阀三分别根据流量传感器一(15)、流量传感器三的反馈,将流量降低至工况数值,此时压力控制阀一(10)、压力控制阀三分别根据压力传感器一(13)、压力传感器三的反馈数据,将支管路进口压力稳定在一个确定的范围;
3)使用阶段,即使用端切换阶段,待机状态压力/流量稳定后,三通型气动阀门二(11)、三通型气动阀门三切换到使用端出口,臭氧溶液通过使用端出口开始使用。
8.如权利要求7所述的流体供应方法,其特征在于:步骤1)中,三通型气动阀门二(11)、三通型气动阀门三均使用换向型三通阀;电动针阀一(14)、电动针阀三处于最大开度状态,压力传感器(4)监控到流量传感器一(15)、流量传感器三的出口流量到达使用需求时压力特征,使用压力控制阀(5)将主管道压力波动消除,确保进入压力传感器一(13)、压力传感器三的压力稳定。
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