Neue Techniken zur Erkennung und Messung von Lecks im Vakuumsystem

Stellen Sie sich vor, Sie bauen sorgfältig ein Vakuumsystem, das perfekt versiegelt sein sollte, aber immer wieder nicht das gewünschte Vakuumniveau erreicht.Wie ein sorgfältig entworfenes U-Boot, das in kritischen Momenten leckt., kommt dieses frustrierende Szenario oft auf einen Schuldigen zurück: Gaslecks.

In industriellen und wissenschaftlichen Anwendungen – von den Vakuumsystemen selbst bis hin zu Automobil- und Kühlkomponenten – ist die luftdichte Integrität von größter Bedeutung.Erfahrene Ingenieure verstehen, daß einfache Aussagen wie "keine erkennbaren Lecks" oder "Null Leckage Rate" als Annahmekriterien nicht ausreichenDie entsprechenden Spezifikationen müssen die zulässigen Leckraten unter bestimmten Bedingungen klar definieren, wobei die zulässigen Werte je nach Anwendung variieren.

Was genau ist ein Leck?

Ein Leck ist ein Bruch in einer materiellen Barriere, der unbeabsichtigten Durchgang von Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen ermöglicht.

Lecks manifestieren sich je nach Material und Verbindungstyp in verschiedenen Formen.

Die sieben häufigsten Lecktypen

• Abnehmbare Verbindungslecks:Es tritt an Flanschen, Bodenparflächen oder Abdeckungen auf, bei denen Dichtungen (Dichtungen, O-Ringe) aufgrund einer unsachgemäßen Installation, Materialzerstörung oder Oberflächenschäden versagen.
• Dauerhafte Leckagen der Gelenke:In Schweißschlägen, Schweißverbindungen oder Klebstoffbindungen gefunden, die durch schlechte Herstellung oder Alterung beeinträchtigt wurden.
• Porosität Lecks:Häufig in polykristallinen Materialien und Gussgegenständen nach mechanischer Belastung (Bogen) oder Wärmebehandlung, bei denen mikroskopische Hohlräume miteinander verbunden sind.
• Thermische Lecks:Sie entstehen bei extremen Temperaturen, da die Differenzthermische Expansion die Schweißgelenke belastet und die Lücken vergrößert.
• Virtuelle (sichtbare) Lecks:Nicht physikalische Durchbrüche, sondern Gas, das in Hohlräumen gefangen ist oder Flüssigkeiten verdunstet, die allmählich freigesetzt werden und echte Lecks imitieren.
• Indirekte Lecks:Entstehen durch eingeschränkte Versorgungsleitungen (Wasser, Druckluft), die Fremdstoffe in Vakuumsysteme einführen.
• Cascade-Lecks:Mehrere miteinander verbundene Lecks, wie Öldichtungen, die in Rotationspumpenspeichern versagen, was das Eindringen von Öl ermöglicht.

Außerdem:DurchdringungDie Diffusion von Gasen durch Materialien wie Gummischläuche ist technisch gesehen nicht undicht, beeinträchtigt aber die Vakuumleistung.

Quantifizierung von Lecks: Leckrate-Standard

Eine absolute hermetische Dichtung ist unpraktisch und unnötig. Der kritische Faktor ist die Aufrechterhaltung der Leckraten niedrig genug, um die Betriebsdruckanforderungen zu erhalten.:

Leckrate (q)_L) = 1 mbar·l/sbedeutet: In einem 1-Liter-versiegelten Behälter steigt/fällt der Druck um 1 mbar pro Sekunde.

Für Hochvakuumsysteme sind praktische Benchmarks:

• q_L(Luft) < 10^-6mbar·l/s → "Ausnahmsweise dicht"
• q_L(Luft) < 10^{- 5}mbar·l/s → "Ausreichend dicht"
• q_L(Luft) > 10^{- 4}Mbar·l/s → "Leaky"

Leckerkennung: Standort gegen Messung

Die Leckageprüfung dient zwei Hauptzwecken:

1. Auffindung von Lecksinnerhalb der Systeme
2. Messung der LeckratenGenau so.

Die Methoden unterscheiden sich je nach Druckbedingungen:

• Vakuummethode:Erkennt den Einfluss (externer Druck > internes Vakuum)
• Druckmethode:Identifiziert den Ausfluss (inneren Druck)

Die hohe Diffusionsgeschwindigkeit von Helium macht es ideal für die empfindliche Detektion von Lecks, wobei moderne Detektoren Lecks von nur 1 Å (10^{- 10}m) Durchmesser.

Wenn Vakuumsysteme unterdurchschnittlich funktionieren, gibt es zwei wahrscheinliche Ursachen: echte Lecks oder Ausgase von Oberflächen.mit Heliumleckage-Detektoren für eine schnelle Lokalisierung.