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TWI855636B - 調壓系統及使用其的失效管控方法 - Google Patents

調壓系統及使用其的失效管控方法 Download PDF

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TWI855636B
TWI855636B TW112113842A TW112113842A TWI855636B TW I855636 B TWI855636 B TW I855636B TW 112113842 A TW112113842 A TW 112113842A TW 112113842 A TW112113842 A TW 112113842A TW I855636 B TWI855636 B TW I855636B
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黃文達
陳啟祥
周宗熠
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力晶積成電子製造股份有限公司
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Abstract

一種調壓系統,包括調壓閥、氣體提供單元以及壓力偵測單元。調壓閥包括第一閥體與作動單元。第一閥體與作動單元構成第一內部空間。氣體提供單元連接調壓閥且被配置於提供保護氣體至第一內部空間中。第一內部空間延伸至氣體提供單元而構成第二內部空間,且保護氣體的水分含量大於等於0且小於等於0.01ppmV。壓力偵測單元設置於氣體提供單元上且被配置於偵測第二內部空間內的壓力。另提供一種使用調壓系統的失效管控方法。

Description

調壓系統及使用其的失效管控方法
本發明是有關於一種調壓系統及使用其的失效管控方法。
調壓閥是一種壓力調節裝置,它是藉由作動元件將高壓氣體調降成機台可以使用的低壓氣體,因此當作動元件失效時會對機台產生不良影響,舉例而言,當空氣中的水氣進入作動空間時,可能會因調壓時的吸熱反應產生內部結冰現象,進而使作動元件失效,如此一來,高壓氣體便會沒有經過調降而直接輸出至機台,造成機台故障。
本發明提供一種調壓系統及使用其的失效管控方法,可以有效地降低因調壓閥失效而造成機台故障的機率。
本發明的一種調壓系統,包括調壓閥、氣體提供單元以及壓力偵測單元。調壓閥包括第一閥體與作動單元。第一閥體與作動單元構成第一內部空間。氣體提供單元連接調壓閥且被配置於提供保護氣體至第一內部空間中。第一內部空間延伸至氣體提供單元而構成第二內部空間,且保護氣體的水分含量大於等於0且小於等於0.01ppmV。壓力偵測單元設置於氣體提供單元上且被配置於偵測第二內部空間內的壓力。
在本發明的一實施例中,上述的保護氣體為氮氣。
在本發明的一實施例中,上述的第二內部空間為封閉環境。
在本發明的一實施例中,上述的調壓系統更包括耦接於壓力偵測單元的監控單元。監控單元具有警報功能、控制功能或其組合。
在本發明的一實施例中,上述的壓力偵測單元為具有警報功能的電子式壓力計。
在本發明的一實施例中,上述的調壓閥更包括第二閥體,且第二閥體藉由作動單元中的膜片與保護氣體區隔開。
在本發明的一實施例中,上述的作動單元包括調壓蓋,且調壓蓋上具有刻度。
在本發明的一實施例中,上述的調壓系統更包括包覆第一閥體的外側壁的外部控溫單元。
本發明的一種使用如上述的調壓系統的失效管控方法至少包括以下步驟。將調壓閥連接至機台。使調壓閥開始作動,以將調降壓力後的氣體輸送至機台。藉由壓力偵測單元判斷第二內部空間內的壓力變化為異常時,調壓系統發出警報訊息並停止調壓閥的作動。
在本發明的一實施例中,上述的失效管控方法更包括提供備用調壓閥,其中停止調壓閥的作動後,連接備用調壓閥與機台並使備用調壓閥開始作動。
基於上述,本發明的調壓系統設計有氣體提供單元,因此可以於作動空間內導入確實控制水分含量的保護氣體,以減少因水氣凝結反應而發生的內部結冰現象,如此一來,可以有效地預防調壓閥的失效情況。此外,本發明的調壓系統還設計有可以偵測作動空間內壓力變化的壓力偵測單元,如此一來,可以即時掌握作動空間內的壓力,進而可以根據該些壓力數值有效地管控調壓閥的失效情況,因此可以有效地降低因調壓閥失效而造成機台故障的機率。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
在以下詳細描述中,為了說明而非限制,闡述揭示特定細節之示例性實施例以提供對本發明之各種原理之透徹理解。然而,本領域一般技術者將顯而易見的是,得益於本揭示案,可在脫離本文所揭示特定細節的其他實施例中實踐本發明。此外,可省略對熟知裝置、方法及材料之描述以免模糊對本發明之各種原理之描述。
以下將參考圖式來全面地描述本發明的例示性實施例,但本發明還可按照多種不同形式來實施,且不應解釋為限於本文所述的實施例。在圖式中,為了清楚起見,各區域、部位及層的大小與厚度可不按實際比例繪製。
除非另有定義,本文使用的所有術語(包括技術和科學術語)具有與本發明所屬領域的普通技術人員通常理解的相同的含義。
圖1是本發明一些實施例的調壓系統的示意圖。圖2是本發明一些實施例的調壓系統的失效管控方法的流程示意圖。圖3、圖4、圖5是本發明一些實施例的調壓系統的壓力偵測單元所偵測到的壓力對時間的示意圖。
請參照圖1,在本實施例中,調壓系統10包括調壓閥100、氣體提供單元130以及壓力偵測單元140,其中調壓閥100包括第一閥體110與作動單元120,氣體提供單元130連接調壓閥100,且壓力偵測單元140設置於氣體提供單元130上。此外,第一閥體110與作動單元120構成第一內部空間S1,且第一內部空間S1延伸至氣體提供單元130而構成第二內部空間S2。在此,第一內部空間S1可以視為作動空間,而由於第二內部空間S2連通作動空間,因此後續偵測第二內部空間S2的壓力等同於偵測作動空間的壓力。
進一步而言,氣體提供單元130被配置於提供保護氣體至第一內部空間S1中,且壓力偵測單元140被配置於偵測第二內部空間S2內的壓力,其中保護氣體的水分含量大於等於0且小於等於0.01ppmV(百萬分之一單位的體積)。據此,本實施例的調壓系統10設計有氣體提供單元130,因此可以於作動空間內導入確實控制水分含量的保護氣體,以減少因水氣凝結反應而發生的內部結冰現象,如此一來,可以有效地預防調壓閥100的失效情況。此外,本發明的調壓系統10還設計有可以偵測作動空間內的壓力變化的壓力偵測單元140,如此一來,可以即時掌握作動空間內的壓力,進而可以根據該些壓力數值有效地管控調壓閥100的失效情況,因此可以有效地降低因調壓閥100失效而造成機台故障的機率。
舉例而言,當保護氣體的水分含量為0.01ppmV時,露點為-100℃,亦即-100℃才會發生水氣凝結反應(冷凝反應)與結冰現象,而調壓系統10的操作溫度通常為-40℃至160℃,因此本實施例將水氣含量控制在小於等於0.01ppmV範圍內的保護氣體導入作動空間時,代表溫度至少要小於等於-100℃才會發生冷凝反應與結冰現象,如此一來,確實可以有效地改善內部結冰現象。
在一些實施例中,當調壓系統在酸性環境或鹼性環境下使用時,保護氣體可以為不與酸鹼發生反應的氮氣(N 2),以提升調壓系統10的穩定性,但本發明不限於此。
在一些實施例中,第二內部空間S2為封閉環境,因此可以有效隔絕外部空氣中的水氣進入作動空間內的機率,但本發明不限於此。
在一些實施例中,氣體提供單元130包括氣體鋼瓶,但本發明不限於此。
在一些實施例中,氣體提供單元130包括輸送管路以實體連接第一閥體110,但本發明不限於此。
在一些實施例中,調壓系統10更包括耦接(電性連接)於壓力偵測單元140的監控單元150,其中監控單元150具有警報功能、控制功能或其組合,因此監控單元150可以用於在調壓閥100被判斷為異常時發出警報訊息並控制調壓閥100停止調壓閥100的作動,但本發明不限於此。在此,監控單元150包括微處理器,但本發明不限於此。
在一些實施例中,壓力偵測單元140可以為具有警報功能的電子式壓力計,因此在調壓閥100被判斷為異常時可以直接由壓力偵測單元140發出警報訊息。應說明的是,當壓力偵測單元140為具有警報功能的電子式壓力計時亦可以同時配置有監控單元150,此時監控單元150可以僅具有控制功能而不另外發出警報訊息。
在一些實施例中,作動單元120包括彈性件121(例如是彈簧)、膜片122、與調壓蓋123,其中彈性件121位於調壓蓋123與膜片122之間。此外,調壓閥100更包括第二閥體160,且第二閥體160藉由膜片122與保護氣體區隔開。
在一些實施例中,調壓蓋123上具有刻度,而在調壓閥100異常時,常會有上推力產生體積空間變化造成調壓蓋123轉動,如此一來,就可以藉由調壓蓋123上刻度變化,進一步協助判斷調壓閥100是否已經發生異常,但本發明不限於此。
在一些實施例中,調壓系統可以更包括包覆第一閥體110的外側壁的外部控溫單元170,因此可以同時改善外部結冰現象,但本發明不限於此。在此,外部控溫單元170可以是加熱帶或吹氣裝置。
應說明的是,上方省略對彈性件121、膜片122、調壓蓋123、第二閥體170以及其他調壓閥100構件之間相應結構設計及材料之描述以免模糊對本發明之各種原理之描述,該些構件的相應結構設計及材料可以是所屬技術領域中具有通常知識者所知悉之內容,本發明不加以限制。此外,上述調壓系統的調壓之壓力範圍與調壓之氣體種類皆可以視實際設計上的需求而定。
以下藉由圖式說明使用上述調壓系統的失效管控方法,其中上述各種實施態樣其類似者皆可以使用於下述的失效管控方法。請參照圖2、圖3、圖4與圖5,首先,將調壓閥連接至機台(步驟S100),接著,使調壓閥開始作動,以將調降壓力後的氣體輸送至機台(步驟S200),然後,藉由壓力偵測單元判斷第二內部空間的壓力變化為異常時,調壓系統發出警報訊息並停止調壓閥的作動(步驟S300),如此一來,可以在調壓閥初始發生異常時就收到警報訊息並即時地停止異常調壓閥的作動,因此使用調壓系統的失效管控方法可以根據所偵測到的壓力變化有效地管控調壓閥的失效情況,進而可以有效地降低因調壓閥失效而造成機台故障的機率。在此,機台可以是任何適宜的欲使用低壓氣體的設備,本發明不加以限制。
舉例而言,在圖1的實施例中,上述步驟S300可以是將壓力偵測單元140所偵測到的壓力傳送至監控單元150,因此監控單元150可以對應呈現出圖3、圖4、圖5的壓力對時間的壓力變化曲線,且由於監控單元150具有警報功能、控制功能,因此可以於監控單元150內設定條件,如當壓力變化曲線偏離正常曲線時即發出警報訊息並控制調壓閥停止作動,其中圖3、圖4、圖5的壓力對時間的壓力變化曲線中包括調壓閥100初始作動時所形成的正常曲線L1(由於作動單元120正常壓縮作動,因此第二內部空間S2壓力呈現規律變化)以及調壓閥100發生異常時所形成的異常曲線L2、L3、L4,但本發明不限於此,上述步驟S300也可以是使用具有警報功能的壓力偵測單元140,並於壓力偵測單元140設定作動區間,可以經由運算定義出如圖3、圖4與圖5所示的作動區間R(包括上限值HV與下限值LV),當偵測到的壓力超出作動區間時(高於上限值HV或低於下限值LV),前述壓力偵測單元140即發出警報訊息,而操作人員聽到警報訊息後便可以停止調壓閥100的作動,或者,藉由監控單元150控制調壓閥100停止作動。
進一步而言,圖3的異常曲線L2是當保護氣體中的水氣產生結冰現象時會對應形成的壓力變化趨勢,由於結冰的冰晶會占掉部分作動空間,因此會使作動空間中的壓力如圖3的異常曲線L2所示持續上升,而圖4的異常曲線L3是當膜片122老化變形時造成壓力快速下降會對應形成的壓力變化趨勢,圖5的異常曲線L4是當膜片122破裂造成下方高壓氣體洩漏至作動空間內時造成壓力快速上升會對應形成的壓力變化趨勢,但本發明不限於此。
應說明的是,異常曲線會依據不同失效情況可以具有不同態樣,而作動區間也會視實際處理氣體的不同而進行選擇,因此圖3、圖4、圖5僅是示例性的呈現變化趨勢並沒有標示數值。此外,於圖3初始階段的水平線B可以是作動前所設定的基準線(baseline)。
在一些實施例中,更包括提供備用調壓閥,其中停止調壓閥的作動後,連接備用調壓閥與機台並使備用調壓閥開始作動,如此一來,可以避免影響到機台的運作。在此,備用調壓閥上亦可以連接如上述各種實施態樣中所述的氣體提供單元、壓力偵測單元及/或監控單元,以進一步提升運作流暢性,但本發明不限於此。
在一些實施例中,提供的保護氣體可以使調壓閥開始作動以前小於0.003公斤/平方公分,以減少保護氣體影響彈性件121的作動的機率,但本發明不限於此。
綜上所述,本發明的調壓系統設計有氣體提供單元,因此可以於作動空間內導入確實控制水分含量的保護氣體,以減少因水氣凝結反應而發生的內部結冰現象,如此一來,可以有效地預防調壓閥的失效情況。此外,本發明的調壓系統還設計有可以偵測作動空間內壓力變化的壓力偵測單元,如此一來,可以即時掌握作動空間內的壓力,進而可以根據該些壓力數值有效地管控調壓閥的失效情況,因此可以有效地降低因調壓閥失效而造成機台故障的機率。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:調壓系統 100:調壓閥 110:第一閥體 120:作動單元 121:彈性件 122:膜片 123:調壓蓋 130:氣體提供單元 140:壓力偵測單元 150:監控單元 160:第二閥體 170:外部控溫單元 B:水平線 L1:正常曲線 L2、L3、L4:異常曲線 L2、L3、L4:異常曲線 LV:下限值 HV:上限值 S1:第一內部空間 S2:第二內部空間 S100、S200、S300:步驟 P1:高壓氣體 P2:低壓氣體 R:作動區間
圖1是本發明一些實施例的調壓系統的示意圖。 圖2是本發明一些實施例的調壓系統的失效管控方法的流程示意圖。 圖3、圖4、圖5是本發明一些實施例的調壓系統的壓力偵測單元所偵測到的壓力對時間的示意圖。 應說明的是,為了清楚說明,圖3、圖4、圖5僅示意出壓力偵測單元於部分時間區段內的所偵測到的壓力變化趨勢。
10:調壓系統
100:調壓閥
110:第一閥體
120:作動單元
121:彈性件
122:膜片
123:調壓蓋
130:氣體提供單元
140:壓力偵測單元
150:監控單元
160:第二閥體
170:外部控溫單元
S1:第一內部空間
S2:第二內部空間
P1:高壓氣體
P2:低壓氣體

Claims (10)

  1. 一種調壓系統,包括:調壓閥,包括第一閥體與作動單元,其中所述作動單元包括彈性件、膜片與調壓蓋,所述彈性件位於所述調壓蓋與所述膜片之間,且所述第一閥體與所述作動單元構成第一內部空間;氣體提供單元,連接所述調壓閥且被配置於提供保護氣體至所述第一內部空間中,其中所述第一內部空間連通至所述氣體提供單元而構成第二內部空間,使得所述第二內部空間的壓力等同於所述第一內部空間的壓力,且所述保護氣體的水分含量大於等於0且小於等於0.01ppmV;以及壓力偵測單元,設置於所述氣體提供單元上且被配置於偵測所述第二內部空間內的壓力。
  2. 如請求項1所述的調壓系統,其中所述保護氣體為氮氣。
  3. 如請求項1所述的調壓系統,其中所述第二內部空間為封閉環境。
  4. 如請求項1所述的調壓系統,更包括監控單元,耦接於所述壓力偵測單元,其中所述監控單元具有警報功能、控制功能或其組合。
  5. 如請求項1所述的調壓系統,其中所述壓力偵測單元為具有警報功能的電子式壓力計。
  6. 如請求項1所述的調壓系統,其中所述調壓閥更包括第二閥體,且所述第二閥體藉由所述作動單元中的膜片與所述保護氣體區隔開。
  7. 如請求項1所述的調壓系統,其中所述作動單元包括調壓蓋,且所述調壓蓋上具有刻度。
  8. 如請求項1所述的調壓系統,更包括外部控溫單元,包覆所述第一閥體的外側壁。
  9. 一種使用如請求項1至請求項8中任一項所述的調壓系統的失效管控方法,包括:將所述調壓閥連接至機台;使所述調壓閥開始作動,以將調降壓力後的氣體輸送至所述機台;以及藉由所述壓力偵測單元判斷第二內部空間內的壓力變化為異常時,所述調壓系統發出警報訊息並停止所述調壓閥的作動。
  10. 如請求項9所述的失效管控方法,更包括提供備用調壓閥,其中停止所述調壓閥的作動後,連接所述備用調壓閥與所述機台並使所述備用調壓閥開始作動。
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