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无尘室电缆集尘问题研究

对于洁净室环境来说，电缆拖链中的电缆集尘是一个复杂的问题。为了尽量减少集

尘，需要尽可能地避免电缆以及套管之间的摩擦。尽管通过减少运动器件可以减少

集尘，但是自动生产线上电缆的运动不可避免。另外，用于分隔圆形电缆和套管的

分隔片和支架是产生集尘的另一个因素。如果不使用分隔片，或者分隔片没有正确

的安装，电缆以及套管之间的摩擦将导致这些部件的蠕变、移动或扭曲，这样就会

增加集尘。

为了获得能运行上千万次寿命的低集尘电缆系统，系统设计工程师应尽可能减少运

动器件的数量，以及这些零件之间的摩擦。电缆拖链制造商会提供详尽的正确安装

和使用电缆的指南，它决定了你的电缆系统洁净度。然而，用在洁净室环境的电缆

和电缆拖链应该经过测试确定电缆材料的集尘特性，以及电缆在整个系统的相互作

用问题。

测试设计

为了鉴别集尘是由电缆还是电缆拖链造成的，将相同的扁平电缆放在同一厂家生产

的两种不同的电缆拖链中进行了测试。在测试中，选择了两种非金属电缆拖链：一

种是低振动，无噪音的清洁型电缆拖链（拖链A），一种是带有链环和销的传统拖

链（拖链B）。除了测试了Gore无拖链电缆（TK31540-01），还对三种电缆拖链

组合作了评估：

--电缆拖链A，安装2根戈尔高柔性扁平电缆，一根电缆叠放在另一根上面

--电缆拖链B，安装2根戈尔高柔性扁平电缆，一根电缆叠放在另一根上面

--电缆拖链A，安装2根圆形电缆，一根电缆放在另一根旁边，无分隔器。为了

对电缆的摩擦最小，设计了具有足够空间的拖链使这两条圆形电缆之间不会彼此接

触。

每个电缆拖链垂直放置，与洁净室的空气流动方向相对应，以确保产生的所有微粒

都被记录下来。先确定最有可能产生集尘的电缆拖链的关键地方，光学微粒记数器

放置在每根电缆的这些区域的三个位置（见图1）。每个记数器会记录0.1至5.0

微米大小的微粒。在每个测量点对产生的悬浮微粒作100分钟记录，每根电缆分

别在运行速度0.5米/秒、1.0米/秒、2.0米/秒作测试。

然后使用数学方法按微粒尺寸（0.1、0.2、0.3、0.5、1.0和5.0微米）计算每个测

量点的最大数，按照GuidelineVDI2083Part9.1标准确定集尘数量。为了能测定每

个电缆拖链系统的运行实效，弗劳恩霍夫研究所使用这些结果来确定最高集尘量的

测量点。运行实效被用来确定ISO洁净度认证的等级。

图1.光学微粒记数器放置在每根电缆最有可能产生集尘的三个位置

结果

光学微粒记数器记录了无拖链电缆（见表1）和装有高柔性扁平电缆的电缆拖链A

在每个测量点产生0个微粒（见表2）。按照VDIGuideline2083和ISO14644-1标

准的集尘可能性的计算方法，测定这些电缆在上述测试速度的集尘可能性低于

0.1%。

表2.装有高柔性扁平电缆的电缆拖链A在每个测量点产生0个微粒

安装圆形电缆的拖链A在不同运行速度都产生了不同数量的微粒（见表3）。按照

VDIGuideline2083和ISO14644-1标准，鉴定这种电缆拖链/电缆装置产生集尘的

可能性是3%。

安装高柔性扁平电缆的拖链B在不同运行速度下也产生了不同数量的微粒（见表

4）。按照VDIGuideline2083和ISO14644-1标准，鉴定这种电缆拖链装置产生集

尘的可能性是3%。

当运行行程不超过1.5米时，这些电缆不需要电缆拖链、分隔器和支架，所以这些

电缆能非常可靠地应用在1级洁净室。通过测试安装在两种不同电缆拖链的高柔性

扁平电缆表明，集尘是由电缆拖链造成的。高柔性扁平电缆在拖链往返弯折运动的

集尘量是最低的。除了不需要电缆拖链里的分隔器和支架外，电缆的扁平结构均匀

分布对电缆护套的作用力，这样就减少了对电缆护套的磨损，以及由于运动引起的

摩擦。通过将所有电缆、软管和光纤结构都放置在高柔性扁平电缆内，就可使用更

小更轻的电缆拖链。

在使用带拖链的圆形电缆系统时，为使集尘产生量最少，仅测试了使用无分隔器和

支架、低振动的清洁型电缆拖链。由于集尘量取决于运行速度，这种电缆系统能应

用于ISO14644-1标准的4级洁净室。然而，这种设计不能准确反映实际使用中的

电缆拖链的集尘情况，因为实际使用中电缆拖链内塞满了电缆、套管、分隔器和支

架，这就增加了摩擦和集尘量。