Lektesten in theorie en praktijk

Lektesten in theorie en praktijk Hoe lekwaarden de pomp- en materiaalkeuze kunnen beïnvloeden !

High Tech Equipment Engineering 2011 Ron van Vossen

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

Introductie

Ron van Vossen 21 jaar werkzaam in de vacuümtechniek Adixen Onderdeel van Pfeiffer Vacuum Landzichtweg 60 4105 DP Culemborg [email protected] Tel. :0345-478403 GSM :0653210801

Presentation Title — 2


All rights reserved © 2011, Adixen

Feiten vooraf

›

Hoog- en Ultra hoog vacuüm •

›

Pompweerstand speelt een belangrijke rol •

›

Vanaf 1 x 10e-7 mbar

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 Presentation Title — 4



Definitie van mbar.l/s Lek = “Q” voor lucht Q = V * P T

 

Q V P T

= Lekgasstroom = Volume = Drukverschil = Tijdverschil

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 Presentation Title — 5



Heliumlekzoeker

Waarom Helium?

Ne

F

• • • • •

Lage achtergrond (5 ppm) Inert O Veilig Kr Goedkoop Licht

• Hoog selectief

H

Ar

Xe

He

Cl



N All rights reserved © 2011, Adixen

Wat kan een Heliumlekzoeker detecteren? Een fietsband met een volume van 1 liter, die leeg loopt in 24 h, heeft een lekwaarde van:

3,5.10-2 mbar.l/s Dat zijn circa

8 bubbles van 2 mm per seconde

Q = (P1-P2) . V/t with : Q leak rate P1 initial pressure P2 final pressure V gas volume t ellapsed time between P1 and P2

Internal volume of the tire Initial Pressure Final pressure Ellapsed time



: 1 liter : 3 bar relative : 1 bar absolute : 24x3600 seconds All rights reserved © 2011, Adixen

Wat kan een Heliumlekzoeker detecteren?

5 miljoen jaar !!

Een wegwerpaansteker bevat 30 g gas en heeft een lek van 1.10-11 mbar.l/s

Het verliest al het gas in ……. Jaar ? Presentation Title — 8



Gasflow – lekwaarden in mbar l s-1

Water

Water

Water

Bacteria

Virus

„gas“

„technically“

running

drops

tight

tight

tight

tight

tight

1 mm

100 µm

30 µm

10 µm

3 µm

0.8 µm

0.1 µm

103

101

Visual Bubble test Ultrasonic

10-1

10-3

10-5

10-7

10-9

10-11

Leak location Accumulation Local and integral vacuum tests

Pressure decay

Bombing Detection limit sniffing techniques Presentation Title — 9


Detection limit -9

vacuum techniques All rights reserved © 2011, Adixen

Wat is een lek?

Theorie

Praktijk Afkeurgrens factor 10 lager kiezen ? Presentation Title — 10



Dichtheidscriteria per applicatie Electronics Thin film machines Integrated circuits

Industrial applications

Automobile Air bags Shock absorbers Filters Compressors

Space Electricity

Pumps Gyroscopes

Lamps Circuit breakers

Medical Pacemakers

Refrigeration Refrigeration air-conditioning

Watches

Aviation Airplane tanks

Research Particle accelerators Nuclear fusion

Aerospace

Food Packaging 10-3

10-4

Missiles

10-5

10-9 10-6 10-7 10-8 Leak rate in mbar.l/s (helium) Presentation Title — 11


10-10

10-11

10-12


Lekdichtheid

Conclusie: Denk eens aan de omgekeerde benadering !!

› ›

Kijk eerst naar de toepassing

›

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

Kijk vervolgens welke lekwaarde daarbij hoort




Permeabiliteit




Permeabiliteit Vacuüm

(Thermische) Desorptie Bulk Diffusie

Adsorptie

Recombinatie

Verdamping Opervlakte diffusie

Atmosfeer

Permeatie




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 Presentation Title — 16



Ontgassing

1. Definitie van mBar.l/s 2. Permeabiliteit 3. Ontgassing 4. Virtuele lekken 5. Aanbevelingen




Ontgassing

Vacuüm

(Thermische) Desorptie Bulk Diffusie

Adsorptie

Recombinatie

Verdamping Opervlakte diffusie

Atmosfeer

Permeatie




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 Presentation Title — 21



Ontgassing – Uitstoken is een oplossing

Lastig bij Viton Metaalgedicht Elektronica




Schoon werken Gevolgen van een vingerafdruk

›

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




Virtuele lekken




Virtuele lekken

›

Afgesloten ruimte in de vacuümkamer

›

Lage einddruk niet meer haalbaar

› ›

Hogere heliumachtergrond

›

Tussenruimte afpompen

Niet, of heel moeilijk te vinden

›

Permeatie verminderd minimaal met factor 1000 Presentation Title — 25



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 Presentation Title — 27



Aanbevelingen

1. Definitie van mBar.l/s 2. Permeabiliteit 3. Ontgassing 4. Virtuele lekken 5. Aanbevelingen




Aanbevelingen

›

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

›

Werk schoon •

›

Denk aan de vingerafdruk

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

›

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

Grote opslagcapaciteit voor helium, geeft hoge achtergrond

Zorg voor een zo klein en zo glad mogelijk oppervlak •

Reduceer desorptie en adsorptie Presentation Title — 29



Aanbevelingen

›

›

Cursus vacuümtechniek bij de NEVAC •

Theorie

•

Materialen

•

Verbindingen en lassen

•

Pompkeuze

•

Lekdetectie

Of ……. nodig een leverancier uit, bijvoorbeeld:




Bedankt voor uw aandacht

www.adixen.com


Lektesten in theorie en praktijk

Recommend Documents