Berechnung der Pumpzeit in verschiedenen Vakuumbereichen

Der Verwendungszweck des Vakuumsystems bestimmt den erforderlichen Vakuumgrad und die erforderliche Pumpzeit, und dann wird die geeignete Vakuumpumpe entsprechend ausgewählt. Dieses Papier beschreibt die Berechnung der Pumpzeit in verschiedenen Vakuumbereichen.

1. Berechnung der Pumpzeit im atmosphärischen Druck-niedrigen Vakuumbereich

Der Niedrigvakuumbereich bezieht sich auf einen Vakuumgrad im Bereich von 100 kPa bis 0,2 kPa. In der Verbindungszone zwischen der Vakuumkammer und der Pumpe im Niedrigvakuumbereich kann, wenn die Gasmoleküle viskos sind, die Pumpzeit durch den Anfangsdruck p1, den erreichten Druck P2, das Saugvermögen S und das Volumen V (einschließlich Rohrleitungen) berechnet werden ).

p1 - Anfangsdruck (Atmosphärendruck) [Pa]

P2 - erreichter Druck [Pa]

t - Pumpzeit [min]

V-Volumen [L]

Se-Ist-Pumpgeschwindigkeit [L / min]

Unter Berücksichtigung des Flaschenhalseffekts der Leitung und des Ventils kann die tatsächliche Pumpgeschwindigkeit grob auf 80% der theoretischen Pumpgeschwindigkeit geschätzt werden.

2. Berechnung der Pumpzeit im mittleren Vakuumbereich

Der Hochvakuum- und Ultrahochvakuumbereich bezieht sich auf ein Vakuum von 200 Pa bis 0,2 Pa. Die Gasmoleküle in den Kanälen im mittleren Vakuumbereich befinden sich in einem Zwischenzustand von viskosem Fluss und molekularem Fluss, das Saugvermögen kann nicht sein berechnet sich einfach als der im dritten Abschnitt beschriebene Niedrig- oder Hochvakuumbereich. Unter normalen Umständen wird die Pumpzeit auf zwei Arten getrennt berechnet, und dann wird das Ergebnis mit dem größeren berechneten Wert genommen.

Vakuumpumpenfaktoren zu beachten:

(1) Vakuum erreicht

(2) Pumpgeschwindigkeit

(3) Leitfähigkeit

(4) Tatsächliches Saugvermögen

(5) Gasemissionsrate

(6) Leckrate

Wenn die Vakuumkammer mit einer Vakuumpumpe evakuiert wird, nimmt der Druck in der Kammer schnell ab, aber nach einer gewissen Zeit nimmt der Druck allmählich ab und tendiert auf einen konstanten Wert. Der Hauptgrund für dieses Phänomen ist die Oberflächen-Deflation des Materials. Wie in Fig. 1 gezeigt, werden unterschiedliche Bereiche der Druckänderung jeweils als Raumpumpen und Oberflächenpumpen bezeichnet. Um den Vakuumgrad weiter zu erhöhen, sind die üblichen Gegenmaßnahmen wie folgt:

Abb.1 Beziehung zwischen Druck und Pumpzeit

(1) Wählen Sie Materialien, die weniger Gas auf der Oberfläche emittieren.

(2) Reduzieren der Oberfläche des Materials mittels Elektropolierens usw. und nachfolgend Reduzieren der Adsorption von Gasmolekülen.

(3) Der Hohlraum wird gebacken, um die Freisetzung von adsorbiertem Gas auf der Oberfläche zu fördern.

3. Berechnung der Pumpzeit im Hochvakuum- und Ultrahochvakuumbereich

Das Hochvakuum- und Ultrahochvakuumfeld bezieht sich hier auf einen Vakuumgrad unter 0,2 Pa. Für das Hochvakuumfeld muss die Gasentladung von der Gefäßwand und den Objekten im Gefäß vollständig berücksichtigt werden. Daher unterscheidet sich die Berechnung der Pumpzeit und der Pumpgeschwindigkeit von der eines niedrigen Vakuums.

p (t) -erreichter Druck

Se-aktuelle Pumpgeschwindigkeit

Q-Hohlraum-Leckage

Qg (t) - die Menge an Gas, die in der Kammer freigesetzt wird

P0-Anfangsdruck

Die freigesetzte Gasmenge Qg (t) nimmt mit der Zeit t ab. Zu Beginn der Berechnung, unter Annahme einer Pumpzeit, wird der Grad des erreichten Vakuums basierend auf der Menge an Zapfluft zu diesem Zeitpunkt erhalten. Wenn das Berechnungsergebnis p (t) nicht mit dem gewünschten Grad an Vakuum übereinstimmt, wird die Zeit erneut angenommen und die Menge an Gas, die gemäß der neuen hypothetischen Zeit freigesetzt wird, wird erneut berechnet. Wiederholt sei schließlich p (t) innerhalb des erforderlichen Vakuumbereichs.

Die Berechnung der Pumpzeit im Hochvakuumbereich ist wesentlich komplizierter als im Bereich des niedrigen Vakuums. Wenn die innere Oberfläche der Vakuumkammer einer Alkoholreinigung und einem Backen bei 150 bis 200ºC unterworfen wird, wird die Gasemission der letzteren um etwa 10% verringert. Daher ist der Vakuumgrad, der von der gleichen Pumpe erreicht wird, ebenfalls höher.

Die Form und das Material der Komponenten in der Vakuumkammer beeinflussen auch stark den Grad des erreichten Vakuums und die Pumpzeit. Wenn ein Material auf Harzbasis verwendet wird, ist der Grad des erreichten Vakuums zwei bis drei Größenordnungen schlechter als die bloße Entladung des Gases von der Metalloberfläche. Wenn innere Schrauben verwendet werden, wird das Restgas in dem Gewindeabschnitt langsam mit der Pumpzeit freigesetzt. Um den Gasaustritt des Gewindeteils zu beschleunigen, bohren Sie ein Loch in der Mitte der Schraube oder öffnen Sie eine Entlüftung an der Seite des Gewindes (Abb.2). Je komplexer die innere Struktur ist, desto mehr Faktoren beeinflussen daher das Vakuum.

Abb.2 Schematische Darstellung des Gewindepumpens.