Hoe lekwaarden de pomp- en materiaalkeuze kunnen … · Lektesten in theorie en praktijk Hoe...

Lektesten in theorie en praktijk

Hoe lekwaarden de pomp- en materiaalkeuze kunnen beïnvloeden !

High Tech Equipment Engineering 2011Ron van Vossen

Created with novaPDF Printer (www.novaPDF.com). Please register to remove this message.

http://www.novapdf.com

Presentation Title — 2 All rights reserved © 2011, Adixen

Introductie

Ron van Vossen

21 jaar werkzaam in de vacuümtechniek

AdixenOnderdeel van Pfeiffer VacuumLandzichtweg 604105 DP [email protected]. :0345-478403GSM :0653210801


mailto:[email protected]



Feiten vooraf

› Hoog- en Ultra hoog vacuüm• Vanaf 1 x 10e-7 mbar

› Pompweerstand speelt een belangrijke rol• Is de 30% overdimensionering-regel wel voldoende?

› Inzicht geven in problematiek• Theorie




Inhoud

1. Definitie van mBar.l/s

2. Permeabiliteit

3. Ontgassing

4. Virtuele lekken

5. Aanbevelingen




Definitie van mbar.l/s

Voorbeeld: Stel je hebt een drukverval van 20 mbar in 80 seconden in een volume van 1 liter.

Q = 20 mbar x 1 liter = 0.25 millibar * liter / seconde 80 seconden

Lek = “Q” voor lucht

Q = V * PT

Q = LekgasstroomV = VolumeP = DrukverschilT = Tijdverschil




Heliumlekzoeker

Waarom Helium?

He

N

O

F

Ne

Cl

Ar

Kr Xe

H• Lage achtergrond (5 ppm)• Inert• Veilig• Goedkoop• Licht• Hoog selectief




Een fietsband met een volume van 1 liter, die leeg loopt in 24 h,

heeft een lekwaarde van:

Internal volume of the tire : 1 literInitial Pressure : 3 bar relativeFinal pressure : 1 bar absoluteEllapsed time : 24x3600 seconds

with : Q leak rateP1 initial pressureP2 final pressureV gas volume t ellapsed time between P1 and P2

Q = (P1-P2) . V/t

3,5.10-2 mbar.l/sDat zijn circa

8 bubbles van 2 mm per seconde

Wat kan een Heliumlekzoeker detecteren?




Wat kan een Heliumlekzoeker detecteren?

Een wegwerpaansteker bevat 30 g gas en heeft een lek van

1.10-11 mbar.l/sHet verliest al het gas in ……. Jaar ?

5 miljoen jaar !!




Gasflow – lekwaarden in mbar l s-1

- 9

101103 10-1 10-3 10-5 10-1110-7 10-9

Detection limit vacuum techniques

Detection limit sniffing techniques

Water running1 mm

Water drops100 µm

Water tight30 µm

Bacteriatight10 µm

Virustight3 µm

„technically“tight0.1 µm

„gas“tight0.8 µm

Leak location

Accumulation

Local and integral vacuum tests

BombingPressure decay

Visual

Bubble test

Ultrasonic




Wat is een lek?

Theorie

Praktijk

Afkeurgrens factor 10 lager kiezen ?




Dichtheidscriteria per applicatie

1010--551010--44 1010--66 1010--77 1010--88 1010--99 1010--1010 1010--1111 1010--12121010--33

ResearchParticle acceleratorsNuclear fusion

ElectronicsThin film machinesIntegrated circuits

MedicalPacemakers

AerospaceMissiles

SpacePumpsGyroscopesElectricity

LampsCircuit breakers

AviationAirplane tanks

AutomobileAir bagsShock absorbersFiltersCompressors

Watches

FoodPackaging

Industrial applications

RefrigerationRefrigerationair-conditioning

Leak rate in mbar.l/s (helium)




Lekdichtheid

Conclusie: Denk eens aan de omgekeerde benadering !!

› Kijk eerst naar de toepassing

› Kijk vervolgens welke lekwaarde daarbij hoort

› Wat zijn daarvan de consequenties ………………… ??????




Permeabiliteit


2. Permeabiliteit

3. Ontgassing

4. Virtuele lekken

5. Aanbevelingen




Permeabiliteit

Atmosfeer

Vacuüm(Thermische)

DesorptieRecombinatie

Opervlakte diffusie

Permeatie

Bulk DiffusieVerdampingAdsorptie




Permeabiliteit

› Elastomeren laten helium en waterstof relatief gemakkelijk door

• Kort helium sproeien• Goed ventileren• Alternatief: Regelmatig O-ringen vervangen bij het zoeken

naar uiterst kleine lekken

› Metaalafgedichte systemen hebben hier niet of nauwelijks last van




Permeabiliteitsconstante

Viton lijkt de beste keuze en wordt het

meest toegepast

maar……….

Is het voor uw toepassing goed

genoeg ?

< 200 Graden C.Niet zo elastisch




Ontgassing


2. Permeabiliteit

3. Ontgassing

4. Virtuele lekken

5. Aanbevelingen




Ontgassing

Atmosfeer

Vacuüm(Thermische)

DesorptieRecombinatie

Opervlakte diffusie

Permeatie

Bulk DiffusieVerdampingAdsorptie




Ontgassing




Ontgassing verschillende materialen




Ontgassing fysisch oppervlak

Fysisch opp. : Geometrisch opp. Ideaal is 1:1 oftewel 1

Verstoring door Roest, walshuiden, lassen

Bij goed gepolijste oppervlakken ligt de verhouding tussen 5 en 75

Bij corrosie soms wel 1000

Bewerkingsprocessen kunnen nadelig werken.- Anodiseren van aluminium: 900




Ontgassing – Uitstoken is een oplossing

Lastig bij Viton

Metaalgedicht

Elektronica




› Stel we hebben een vacuüm van circa 10-10 mBar• Aantal moleculen in de gasfase: 3.3x106/cm3 (bij 20 graden C.)

• Bij volume van 50 liter zijn er 1.7x1011 moleculen (gasfase)

• Op de wand: 1015 moleculen per cm2

• Een vingerafdruk bevat 1018 moleculen

• Tijdverlies van dagen

• Heliummoleculen hechten zich aan olie en vet

Schoon werkenGevolgen van een vingerafdruk




Virtuele lekken


2. Permeabiliteit

3. Ontgassing

4. Virtuele lekken

5. Aanbevelingen




Virtuele lekken

› Afgesloten ruimte in de vacuümkamer

› Lage einddruk niet meer haalbaar

› Hogere heliumachtergrond

› Niet, of heel moeilijk te vinden

› Tussenruimte afpompen› Permeatie verminderd

minimaal met factor 1000




Virtuele lekken

› Afgesloten ruimte in de vacuümkamer

› Lage einddruk niet meer haalbaar

› Hogere heliumachtergrond

› Niet, of heel moeilijk te vinden




Virtuele lekken

› Belangrijkste veroorzakers van virtuele lekken:

• Schroefverbinding in vacuüm

• Dubbele afdichting

• Verkeerd lassen

• Materiaalfouten




Aanbevelingen


2. Permeabiliteit

3. Ontgassing

4. Virtuele lekken

5. Aanbevelingen




› Laat u niet verleiden tot het afgeven van uitzonderlijke specificaties. Bijvoorbeeld lekwaarde < 1*10e-9 mbar.l/s

• Directe invloed op pompkeuze (olievrij) en materiaal (Viton of metaalafdichting)

› Werk schoon• Denk aan de vingerafdruk

› Gebruik bij voorkeur geen kunststof, kunsthars, brons, messing of andere permeabel materiaal

• Grote opslagcapaciteit voor helium, geeft hoge achtergrond

› Zorg voor een zo klein en zo glad mogelijk oppervlak• Reduceer desorptie en adsorptie

Aanbevelingen




› Cursus vacuümtechniek bij de NEVAC• Theorie

• Materialen• Verbindingen en lassen• Pompkeuze• Lekdetectie

› Of ……. nodig een leverancier uit, bijvoorbeeld:

Aanbevelingen



www.adixen.com

Bedankt voor uw aandacht


http://www.adixen.com


Hoe lekwaarden de pomp- en materiaalkeuze kunnen … · Lektesten in theorie en praktijk Hoe...

Documents

Transcript of Hoe lekwaarden de pomp- en materiaalkeuze kunnen … · Lektesten in theorie en praktijk Hoe...