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How do vacuum connections influence conductance?

In den Vacuum Science-Lehrbüchern, Schulungskursen, in den überlieferten Weisheiten usw. wird uns vermittelt, dass „alle Vakuumverbindungen möglichst kurz und breit sein sollten“. Aber was passiert, wenn dies nicht der Fall ist? Welche Folgen hat die Nichteinhaltung?

Was ist der Leitwert in der Vakuumtechnologie?

In der Vakuumterminologie ist der Leitwert C zwischen zwei Punkten definiert als der Gasdurchsatz Q (durch eine Komponente) geteilt durch den Druckabfall (ΔP), wobei Pup der Druck vor dem System und Pdown der Druck hinter dem System ist:

Conductance formula

Hier ist S das Saugvermögen an einem beliebigen Punkt im Vakuumsystem.

Gasströmungsmechanismen können in verschiedene Arten unterteilt werden: Kontinuumsströmung (wobei Kollisionen zwischen Molekülen das Verhalten dominieren), molekulare Strömung (wobei Kollisionen zwischen Molekülen und Wänden dominieren) und Übergangsströmung zwischen diesen beiden Arten.

Dies ist unten dargestellt (für Luft bei 293 K), wobei der Leitwert eines 1 m langen Rohrs für verschiedene Durchmesser dargestellt ist und der Leitwert für Druck bei langen Rohren um 1/Länge variiert.

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Leitwert für 1 m Rohrlänge

Bei molekularer Strömung ist der Leitwert druckunabhängig (hier < ca. 0,01 mbar), bei Kontinuumsströmung ist der Leitwert eine lineare Funktion des Drucks (hier > ca. 1 mbar) und der Übergangsströmung und eine „Beimischung“ der extremen Druckabhängigkeiten.

Was bedeutet das in der Praxis für meine Vakuumumgebung?

 Wir können dies anhand einiger Beispiele veranschaulichen.

1. Welche Auswirkung hat dies auf das Nettosaugvermögen einer XDS35i-Scrollpumpe mit einer 5 m langen NW40-Vorleitung mit 2 Biegungen?

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Für Luft bei 293 K

XDS35i

1. Pumpeneinlass 2. Einlass der Vorleitung

Wir können sehen, dass dies bei höheren Drücken (bei denen die Leitwerte der Rohre am höchsten sind) keine Auswirkungen auf das Nettosaugvermögen hat. Die prozentuale Differenz ist jedoch bei < 10 mbar (50 % Verlust) ausgeprägter und dann nur beim Enddruck des Systems vernachlässigbar (bei einem Nettosaugvermögen von null).

2. System mit Schieberventil

Erwägen Sie ein System mit einer Turbomolekularpumpe (TMP), die über ein ISO100-Schieberventil (das einen relativ hohen molekularen Leitwert von ca. 1.700 l/s aufweist) direkt mit einer Kammer verbunden ist. Das Diagramm unten zeigt die Netto-Systemgeschwindigkeit (SUp) mit einem Bereich von TMP-Drehzahlen (SDown) sowie einen kleinen Leitfähigkeitsverlust bei molekularen Strömungsbedingungen.

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BGV 20ISO 20 Group
Edwards nEXT300 Turbomolecular Pump