Wie misst man den Vakuumgrad einer Vakuumpumpe?

Wie misst man den Vakuumgrad einer Vakuumpumpe?

Als vertrauenswürdiger Lieferant von Vakuumpumpen weiß ich, wie wichtig es ist, den Vakuumgrad einer Vakuumpumpe genau zu messen. Diese Messung ist entscheidend für die Gewährleistung der optimalen Leistung, Effizienz und Zuverlässigkeit der Pumpe in verschiedenen industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen. In diesem Blogbeitrag werde ich einige Einblicke geben, wie man den Vakuumgrad einer Vakuumpumpe effektiv messen kann.

Vakuumgrad verstehen

Bevor wir uns mit den Messmethoden befassen, ist es wichtig zu verstehen, was ein Vakuum ist. Der Vakuumgrad bezieht sich auf das Druckniveau unterhalb des atmosphärischen Drucks in einem Vakuumsystem. Sie wird typischerweise in Einheiten wie Pascal (Pa), Torr oder Millibar (mbar) ausgedrückt. Je niedriger der Druck, desto höher der Vakuumgrad.

Es gibt verschiedene Vakuumbereiche, darunter Grobvakuum, Mittelvakuum, Hochvakuum und Ultrahochvakuum. Jeder Bereich erfordert spezifische Messtechniken und -instrumente.

Messmethoden

1. Mechanische Vakuummessgeräte

   • Bourdon-Röhrenmessgeräte: Diese Messgeräte basieren auf dem Prinzip, dass ein abgeflachtes Rohr (Bourdon-Rohr) dazu neigt, sich zu begradigen, wenn sich der Druck im Inneren ändert. Wenn der Druck im Vakuumsystem abnimmt, bewegt sich das Rohr und diese Bewegung wird in einen Messwert auf einem Zifferblatt umgewandelt. Bourdon-Röhrenmessgeräte sind relativ einfach und kostengünstig, eignen sich jedoch normalerweise zur Messung von Grobvakuum (von Atmosphärendruck bis hinunter zu etwa 1 mbar).
   • Membranmessgeräte: Membranmessgeräte verwenden eine flexible Membran, die sich unter dem Einfluss von Druckunterschieden verformt. Die Verformung wird gemessen und in einen Druckwert umgewandelt. Sie sind empfindlicher als Rohrfedermessgeräte und können Vakua im Bereich von einigen mbar bis mehreren hundert mbar messen.

2. Wärmeleitfähigkeits-Vakuummessgeräte

   • Pirani-Messgeräte: Pirani-Messgeräte basieren auf dem Prinzip, dass die Wärmeleitfähigkeit eines Gases mit abnehmendem Gasdruck abnimmt. Ein erhitzter Draht wird in das Vakuumsystem eingebracht, und wenn sich der Druck ändert, ändert sich auch die Wärmeverlustrate des Drahtes. Diese Änderung des Wärmeverlusts wird als Änderung des Drahtwiderstands gemessen und daraus der Druck bestimmt. Pirani-Manometer eignen sich zur Messung mittlerer Vakuumwerte, typischerweise im Bereich von 10⁻³ bis 10 mbar.

3. Ionisationsvakuummessgeräte

   • Heißkathoden-Ionisationsmessgeräte: In einem Heißkathoden-Ionisationsmessgerät emittiert ein erhitzter Glühfaden Elektronen. Diese Elektronen kollidieren mit Gasmolekülen im Vakuumsystem und ionisieren diese. Die entstehenden Ionen werden von einer Elektrode gesammelt und der Ionenstrom ist proportional zum Gasdruck. Heißkathoden-Ionisationsmessgeräte sind sehr empfindlich und können Hoch- und Ultrahochvakuum von etwa 10⁻⁷ bis 10⁻¹ mbar messen. Sie sind jedoch komplexer und teurer als andere Arten von Messgeräten und erfordern eine sorgfältige Handhabung, um Schäden zu vermeiden.
   • Kalt-Kathoden-Ionisationsmessgeräte: Kaltkathoden-Ionisationsmessgeräte verwenden eine Hochspannungsentladung, um Gasmoleküle ohne erhitzten Glühfaden zu ionisieren. Sie sind robuster als Heißkathodenmessgeräte und können in rauen Umgebungen eingesetzt werden. Sie eignen sich zur Messung von Hochvakuum im Bereich von 10⁻⁶ bis 10⁻² mbar.

4. Kapazitätsmanometer
   Kapazitätsmanometer messen den Druck, indem sie die Kapazitätsänderung einer Membran erfassen. Zwischen zwei Elektroden wird ein Diaphragma platziert. Wenn sich der Druck ändert, bewegt sich das Diaphragma und verändert so die Kapazität zwischen den Elektroden. Diese Kapazitätsänderung wird gemessen und in einen Druckwert umgewandelt. Kapazitätsmanometer sind äußerst genau und können einen weiten Druckbereich messen, von einigen Pa bis zu mehreren hundert mbar.

Faktoren, die die Vakuumgradmessung beeinflussen

1. Gaszusammensetzung: Verschiedene Gase haben unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten und Ionisationsquerschnitte. Dies bedeutet, dass dasselbe Vakuummeter für unterschiedliche Gase bei gleichem Druck unterschiedliche Messwerte liefern kann. Beispielsweise kann ein für Luft kalibriertes Pirani-Manometer bei der Messung des Drucks eines anderen Gases ungenaue Messwerte liefern.
2. Kontamination: Verunreinigungen im Vakuumsystem, wie z. B. Öldampf, Staub oder chemische Rückstände, können die Leistung von Vakuummessgeräten beeinträchtigen. Beispielsweise kann Öldampf die Oberflächen von Ionisationsmessgeräten bedecken und so deren Empfindlichkeit und Genauigkeit verringern.
3. Temperatur: Die Temperatur kann einen erheblichen Einfluss auf die Leistung von Vakuummessgeräten haben. Insbesondere Wärmeleitfähigkeitsmessgeräte reagieren empfindlich auf Temperaturänderungen. Es ist wichtig, sicherzustellen, dass das Messgerät innerhalb seines angegebenen Temperaturbereichs betrieben wird, und gegebenenfalls Temperaturkompensationstechniken einzusetzen.

Auswahl des richtigen Vakuummessgeräts für Ihre Vakuumpumpe

Bei der Auswahl eines Vakuummessgeräts für Ihre Vakuumpumpe müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden:

1. Vakuumbereich: Bestimmen Sie den Vakuumbereich, den Ihre Anwendung erfordert. Wie oben erläutert, eignen sich unterschiedliche Messgeräte für unterschiedliche Vakuumbereiche. Wenn Sie beispielsweise ein Grobvakuum messen müssen, kann ein mechanisches Messgerät wie ein Bourdon-Röhrenmessgerät ausreichend sein. Wenn Sie in einer Hochvakuumumgebung arbeiten, ist möglicherweise ein Ionisationsmessgerät erforderlich.
2. Genauigkeitsanforderungen: Berücksichtigen Sie den für Ihre Anwendung erforderlichen Genauigkeitsgrad. Einige Anwendungen, wie beispielsweise die Halbleiterfertigung, erfordern Messungen mit sehr hoher Genauigkeit, während andere möglicherweise eine geringere Genauigkeit tolerieren.
3. Kosten: Vakuummessgeräte variieren stark in den Kosten. Mechanische Messgeräte sind im Allgemeinen am kostengünstigsten, während Ionisationsmessgeräte und Kapazitätsmanometer teurer sind. Stimmen Sie Ihr Budget mit Ihren Genauigkeits- und Reichweitenanforderungen ab.

Unsere Vakuumpumpen und Vakuumgradmessung

In unserem Unternehmen bieten wir eine breite Palette hochwertiger Vakuumpumpen an, darunter dieEinstufige ölgedichtete Drehschieber-Vakuumpumpe SOGEVAC SV 300 B,Molekularpumpe zur Fettschmierung, UndVerbundmolekülpumpe. Wir bieten auch kompetente Beratung zur Vakuumgradmessung. Unser Expertenteam kann Ihnen bei der Auswahl des richtigen Vakuummessgeräts für Ihre spezielle Vakuumpumpe und Anwendung helfen und so genaue und zuverlässige Messungen gewährleisten.

Wenn Sie auf der Suche nach einer zuverlässigen Vakuumpumpe sind und Hilfe bei der Messung des Vakuumgrads benötigen, sind wir für Sie da. Wir können maßgeschneiderte Lösungen anbieten, um Ihren individuellen Anforderungen gerecht zu werden. Ganz gleich, ob Sie in der Forschung, Fertigung oder einer anderen Branche tätig sind, die Vakuumtechnologie benötigt, wir verfügen über die Produkte und das Fachwissen, um Sie zu unterstützen.

Kontaktieren Sie uns noch heute, um ein Gespräch über Ihre Anforderungen an Vakuumpumpen zu beginnen und mehr darüber zu erfahren, wie wir Ihnen dabei helfen können, den optimalen Vakuumgrad für Ihre Anwendungen zu erreichen. Unser Team steht Ihnen gerne bei der Produktauswahl, der Installation und dem After-Sales-Support zur Seite.

Referenzen

• O'Hanlon, JF (1989). Ein Benutzerhandbuch zur Vakuumtechnologie. John Wiley & Söhne.
• Lafferty, JM (Hrsg.). (1998). Grundlagen der Vakuumwissenschaft und -technologie. Wiley – Interscience.
• Dresner, L. (1972). Vakuumphysik und -technologie. Akademische Presse.