Die Leistung der meistenVakuumsystemeändert sich im Laufe der Zeit, insbesondere bei Vakuumgeräten, die in der Produktion eingesetzt werden, wodurch fast zwangsläufig Probleme wie ein Rückgang des Vakuumgrads auftreten. Eine häufige Ursache für diese Probleme sind Leckagen.
Regelmäßige Lecksuche ist wichtig
Große Lecks sind normalerweise sehr offensichtlich: Der Druck in der Vakuumkammer sinkt nicht mit normaler Geschwindigkeit oder der maximale Druck ist deutlich höher als der Normalwert. Manchmal sind kleine Lecks jedoch schwer zu erkennen, da sie leichtVakuumpumpenkann mit durch Lecks verursachten Gasbelastungen umgehen. Selbst wenn der Messwert des Vakuummeters noch auf einem normalen Niveau liegt, können durch das Auftreten von Lecks dennoch unerwartete Gase (wie Sauerstoff) in die Vakuumkammer gelangen, was manchmal sehr schwerwiegende Auswirkungen auf den Prozess haben kann (wie bestimmte Beschichtungsprozesse). Unabhängig davon, ob es zu einem signifikanten Druckabfall im Vakuumsystem kommt, sollten daher regelmäßige Dichtheitsprüfungen durchgeführt werden.
Realleckage und virtuelle Leckage
Nicht alle verlängerten Pumpzeiten und extremen Druckabfälle sind auf Leckagen zurückzuführen. Bevor Sie ein Lecksuchgerät zur Lecksuche verwenden, müssen Sie wissen, wie Sie feststellen können, ob die Vakuumausrüstung tatsächlich leckt.
Die an der Innenwand oder Innenwand einer Vakuumkammer haftenden Schadstoffe geben unter Vakuum kontinuierlich Gas ab, und dieses Phänomen wird als Deflation bezeichnet. Wenn sich innerhalb der Vakuumkammer ein Totraum befindet und der Totraum durch einen schmalen Kanal mit dem Inneren der Kammer verbunden ist, wird das Gas im Totraum unter Vakuum langsam freigesetzt, wodurch ein Phänomen entsteht, das einer Deflation oder einem Leck ähnelt und normalerweise als virtuelles Leck bezeichnet wird.
Echte Lecks können durch Lecksuche gefunden werden, und Entlüftungsprobleme können auch durch Reinigen der Innenfläche der Vakuumkammer behoben werden. Sobald jedoch ein virtuelles Leck auftritt, ist es schwierig, es zu erkennen, und es ist notwendig, Strukturen oder Prozesse, die anfällig für virtuelle Lecks sind, während der Konstruktion und Herstellung so weit wie möglich zu vermeiden, wie z. B. Gewindeverbindungen (bei Bedarf können Hohlschrauben verwendet werden), lange Schlitze oder Kapillaren, vollständig verschweißte Kammern auf beiden Seiten (es wird empfohlen, dickere Schalen auf der Vakuumseite vollständig und auf der Atmosphärenseite intermittierend zu verschweißen) usw.
Um festzustellen, ob tatsächlich ein Leck im Unterdrucksystem vorliegt, können folgende zwei Methoden angewendet werden.
Analyse der Druckabfallkurve
Die historischen Daten von Vakuumsystemen sind eines der wertvollsten Werkzeuge zum Verständnis der Leistung großer Vakuumsysteme. Erfahrene Techniker bewahren historische Daten sorgfältig auf und ermitteln schnell die Ursache von Problemen, indem sie die aktuelle Druckabfallkurve mit dem vorherigen Zyklus vergleichen, als das System in gutem Zustand war. Mithilfe der in der folgenden Abbildung gezeigten Druckabfallkurve lässt sich beispielsweise feststellen, ob ein Leck vorliegt.
Unter den gleichen Prozessbedingungen und dem normalen Betrieb der Vakuumpumpe führt das von außen in die Kammer eintretende Gas bei einem tatsächlichen Leck dazu, dass der Druck in der Kammer auf einen Wert fällt, der über dem normalen Grenzdruck liegt, und dann nicht mehr abnimmt oder nur sehr langsam abnimmt. Die Druckabfallkurve ähnelt der oberen Kurve in der obigen Abbildung. Bei Deflation oder virtuellem Leck wird das Gas langsam freigesetzt und die Deflationsrate nimmt ab. Das System kann den ursprünglichen Grenzdruck erreichen, aber die Zeit bis zum Erreichen des Grenzdrucks verlangsamt sich erheblich. Die Druckabfallkurve ähnelt der mittleren Kurve in der obigen Abbildung.
Druckanstiegsprüfung
Druckanstiegstest, auch bekannt als Druckhaltetest oder Vakuumhaltetest. Das Schließen des Ventils zwischen der Vakuumpumpe und der Kammer unter Vakuum kann aufgrund von Luftablass, virtuellem Leck oder Leckage einen Druckanstieg (Rückschlag) in der Kammer verursachen. Durch Teilen des Druckanstiegs durch die verstrichene Zeit kann die Druckanstiegsrate des Vakuumsystems berechnet und als Kurve dargestellt werden, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Die Geschwindigkeit des Druckanstiegs und -abfalls wird normalerweise in Pa/h angegeben. Bei allgemeinen industriellen Vakuumgeräten muss eine Druckanstiegsrate von über 1 Pa/h während des Druckhaltetests untersucht und behoben werden. Einige Hochvakuumgeräte erfordern eine Druckanstiegsrate von 0,5 Pa/h oder sogar weniger.
Die Druckabfall- und Druckanstiegstests lokalisieren keine Lecks, sondern zeigen nur die kumulative Wirkung aller Gasquellen (tatsächliche Lecks und Entlüftungs- bzw. virtuelle Lecks) an. Wenn der Verdacht auf ein echtes Leck besteht, besteht der nächste Schritt normalerweise darin, ein Helium-Lecksuchgerät zur Lecksuche einzusetzen.
Externe Leckage und interne Leckage
Mit der Leckage meinen wir im Allgemeinen eine externe Leckage, also eine Leckage von außen nach innen in der Vakuumkammer oder Rohrleitung. Unter einer internen Leckage versteht man eine Leckage, die zwischen zwei Vakuumkammern auftritt, die isoliert sein sollten, zwischen zwei durch Ventile isolierten Vakuumleitungen oder zwischen einer Vakuumkammer und einer Rohrleitung.
Externe Lecks können leicht durch Leckdetektoren erkannt werden, während interne Lecks nur durch segmentierte Druckhaltung und andere Methoden vorab beurteilt werden können. Anschließend kann die Rohrleitung auf einer Seite des verdächtigen Ventils entfernt und eine Lecksuche durchgeführt werden (oder ein Leckdetektor kann an einer Seite des verdächtigen Ventils angeschlossen und Heliumgas zur Lecksuche in die Rohrleitung auf der anderen Seite gefüllt werden).
Dynamische Leckage
In Vakuumsystemen mit Bewegungsübertragung werden dynamische Dichtungen verwendet. Diese dynamischen Dichtungsstrukturen dichten unter statischen Bedingungen wahrscheinlich gut ab, lecken jedoch bei Bewegung. Beispielsweise sind Ventile, die Gummiwellendichtungen zur dynamischen Abdichtung (zwischen Ventilschaft und Ventilkörper) verwenden, anfälliger für dieses Phänomen. Die Wahrscheinlichkeit, dass dieses Phänomen auftritt, ist nicht hoch, aber aufgrund der Tatsache, dass sich das Ventil während der Lecksuche normalerweise in einem offenen oder geschlossenen Zustand befindet, ist diese dynamische Leckage schwer zu erkennen.
Bei kritischen Prozessen kann die Wahl von mit Wellrohren abgedichteten Ventilen die Wahrscheinlichkeit einer dynamischen Leckage erheblich verringern. Wenn das Ventil noch mit einer Schaftdichtung abgedichtet ist, kann bei der Lecksuche durch Sprühen von Helium auf die Ventilschaftposition während des Betriebs des Ventils schnell festgestellt werden, ob eine dynamische Leckage im Ventil vorliegt.
