ISO 5302-2003 Vacuum technology - Turbomolecular pumps - Measurement of performance characteristics《真空技术 涡轮分子泵 性能特征的测量》.pdf

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1、 Numro de rfrence ISO 5302:2003(F) ISO 2003NORME INTERNATIONALE ISO 5302 Premire dition 2003-07-15 Technique du vide Pompes turbomolculaires Mesurage des caractristiques fonctionnelles Vacuum technology Turbomolecular pumps Measurement of performance characteristics ISO 5302:2003(F) PDF Exonration d

2、e responsabilit Le prsent fichier PDF peut contenir des polices de caractres intgres. Conformment aux conditions de licence dAdobe, ce fichier peut tre imprim ou visualis, mais ne doit pas tre modifi moins que lordinateur employ cet effet ne bnficie dune licence autorisant lutilisation de ces police

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7、. + 41 22 749 09 47 E-mail copyrightiso.org Web www.iso.org Publi en Suisse ii ISO 2003 Tous droits rservsISO 5302:2003(F) ISO 2003 Tous droits rservs iiiSommaire Page Avant-propos. iv 1 Domaine dapplication 1 2 Rfrences normatives. 1 3 Termes et dfinitions 1 4 Symboles et termes abrgs . 3 5 Apparei

8、ls pour le mesurage du dbit-volume (vitesse de pompage) 4 5.1 Dme dessai pour la mthode de dbit: pression laspiration 10 4Pa (10 6mbar). 4 5.2 Dme dessai pour la mthode par conductance standard: pressions laspiration 10 4Pa (10 6mbar) . 4 5.3 Manomtres . 5 6 Procdures et mthodes dessai . 5 6.1 Princ

9、ipe 5 6.2 Mesure des pressions partielles . 5 6.3 Dimension de la pompe primaire 6 6.4 Dbit-volume (vitesse de pompage) . 6 6.5 Mthodes de mesurage du dbit-volume (vitesse de pompage) . 6 6.6 Procdure dessai . 7 6.7 Dbit maximum . 10 6.8 Pression critique de refoulement 10 6.9 Pression minimale de f

10、onctionnement.11 6.10 Taux de compression . 12 6.11 Vibrations. 13 7 Rapport dessai: paramtres supplmentaires 13 Annex A (informative) Relation entre les quations (1) et (2) 15 ISO 5302:2003(F) iv ISO 2003 Tous droits rservsAvant-propos LISO (Organisation internationale de normalisation) est une fdr

11、ation mondiale dorganismes nationaux de normalisation (comits membres de lISO). Llaboration des Normes internationales est en gnral confie aux comits techniques de lISO. Chaque comit membre intress par une tude a le droit de faire partie du comit technique cr cet effet. Les organisations internation

12、ales, gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec lISO participent galement aux travaux. LISO collabore troitement avec la Commission lectrotechnique internationale (CEI) en ce qui concerne la normalisation lectrotechnique. Les Normes internationales sont rdiges conformment aux rgles d

13、onnes dans les Directives ISO/CEI, Partie 2. La tche principale des comits techniques est dlaborer les Normes internationales. Les projets de Normes internationales adopts par les comits techniques sont soumis aux comits membres pour vote. Leur publication comme Normes internationales requiert lappr

14、obation de 75 % au moins des comits membres votants. Lattention est appele sur le fait que certains des lments du prsent document peuvent faire lobjet de droits de proprit intellectuelle ou de droits analogues. LISO ne saurait tre tenue pour responsable de ne pas avoir identifi de tels droits de pro

15、prit et averti de leur existence. LISO 5302 a t labore par le comit technique ISO/TC 112, Technique du vide, sous-comit SC 3, Pompe vide Caractristiques. NORME INTERNATIONALE ISO 5302:2003(F) ISO 2003 Tous droits rservs 1Technique du vide Pompes turbomolculaires Mesurage des caractristiques fonction

16、nelles 1 Domaine dapplication La prsente Norme internationale spcifie des mthodes pour le mesurage des caractristiques fonctionnelles des pompes turbomolculaires. Elle est applicable toutes les dimensions et tous les types de pompes turbomolculaires a) avec paliers mcaniques ou magntiques, et b) ave

17、c ou sans tage supplmentaire entranement mcanique. NOTE tant donn que les pompes turbomolculaires sont accouples des pompes primaires, leurs caractristiques ne peuvent pas tre compltement dfinies sans possder, en plus de la courbe de dbit-volume en fonction de la pression daspiration, les donnes sui

18、vantes: la courbe de dbit daspiration, la courbe de rapport de compression, et la courbe de variation de la pression dentre, sur toute la plage concerne et pour divers gaz. 2 Rfrences normatives Les documents de rfrence suivants sont indispensables pour lapplication du prsent document. Pour les rfre

19、nces dates, seule ldition cite sapplique. Pour les rfrences non dates, la dernire dition du document de rfrence sapplique (y compris les ventuels amendements). ISO 3529-2, Technique du vide Vocabulaire Partie 2: Pompes vide et termes associs 3 Termes et dfinitions Pour les besoins du prsent document

20、, les termes et dfinitions donns dans lISO 3529-2 ainsi que les suivants sappliquent. 3.1 pression de refoulement critique p cvaleur maximale de la pression de refoulement p 2pour laquelle la pompe conserve un taux de compression p 2 /p 1W 2 avec le dbit de gaz de purge ouvert NOTE p 1est la (haute)

21、 pression sous vide lentre. ISO 5302:2003(F) 2 ISO 2003 Tous droits rservs3.2 dbit daspiration maximum Q maxdbit daspiration maximum, en pascal litre par seconde (Pal/s) millibar litre par seconde (mbarl/s), qui peut tre pomp en continu sans endommager ni dtruire la pompe NOTE Le facteur limitatif d

22、pend de la conception de la pompe. Dans la plupart des cas il correspondra une temprature maximale un emplacement donn dans la pompe. La valeur de Q maxdpend du gaz pomp, de la pompe primaire utilise, des conditions de refroidissement, etc. 3.3 dbit-volume q Vdans des conditions idales, le dbit volu

23、me est le volume de gaz scoulant par unit de temps depuis le dme dessai travers lentre de la pompe NOTE 1 Toutefois, pour des considrations pratiques, le dbit-volume dune pompe donne et pour un gaz donn est, par convention, considr comme le quotient du dbit de ce gaz par la pression dquilibre en un

24、point dtermin. Les units adoptes pour le dbit-volume sont le mtre cube par heure (m 3 /h) ou le litre par seconde (l/s). NOTE 2 Le terme vitesse de pompage et le symbole S sont quelquefois utiliss la place de dbit-volume. 3.4 pression limite valeur vers laquelle tend asymptotiquement la pression dan

25、s le dme dessai NOTE 1 Cest la pression la plus basse que lon peut obtenir avec la pompe. NOTE 2 Il est recommand de ne pas donner les valeurs de pression limite dans les spcifications du fabricant. En consquence, il nest pas donn dans ce document de procdure pour mesurer la pression limite. Toutefo

26、is, si le fabricant indique une pression limite, il convient que les conditions opratoires dans lesquelles le mesurage est ralis soient indiques. 3.5 pression minimale de fonctionnement p 0 pression obtenue dans le dme 48 h aprs la procdure dtuvage 3.6 taux de compression K effrapport de la pression

27、 de refoulement p 2par la pression laspiration p 1dune pompe turbomolculaire K eff= p 2 /p 1NOTE Pour obtenir le taux de compression dbit zro, K 0 , pour un gaz donn, il convient que la pression partielle de ce gaz dans le conduit de refoulement soit dau moins 90 % de p 2 . 3.7 pression maximale de

28、travail p 1maxpression la plus leve du ct de laspiration que la pompe turbomolculaire et le dispositif dentranement peuvent supporter sans tre endommag ISO 5302:2003(F) ISO 2003 Tous droits rservs 34 Symboles et termes abrgs Symbole Dsignation Unit C conductance m 3 /s (= 10 3l/s) d diamtre de lorif

29、ice m D diamtre nominal du dme dessai m K efftaux de compression dune pompe vide K eff, a , K eff, bvaleurs spciales du taux de compression K 0taux de compression dbit nul L paisseur de la paroi dorifice m M masse molculaire dun gaz kg/mol p 0pression minimale de fonctionnement laspiration Pa (ou mb

30、ar) p 1pression sous vide (haute) laspiration Pa (ou mbar) p 1maxpression maximale de travail laspiration Pa (ou mbar) p 2pression sous vide au refoulement Pa (ou mbar) p a , p bvaleurs spciales de la pression Pa (ou mbar) p cpression critique de refoulement Pa (ou mbar) Q dbit de la pompe vide Pal/

31、s (ou mbarl/s) Q 0dbit de fuite Pal/s (ou mbarl/s) Q Tdbit dessai Pal/s (ou mbarl/s) Q maxdbit maximum Pal/s (ou mbarl/s) Q 1 , Q 2valeurs spciales de dbit Pal/s (ou mbarl/s) R constante des gaz parfaits Nm/molK q Vdbit-volume l/s q V0dbit-volume K eff= 1 l/s q VBdbit-volume au refoulement de la pom

32、pe primaire l/s q Vxdbit-volume maximal attendu (voir 6.3) l/s T temprature absolue K ISO 5302:2003(F) 4 ISO 2003 Tous droits rservs5 Appareils pour le mesurage du dbit-volume (vitesse de pompage) 5.1 Dme dessai pour la mthode de dbit: pressions laspiration 10 4Pa (10 6mbar) Pour le mesurage, il fau

33、t utiliser un dme dessai conforme la Figure 1, dont le diamtre nominal D est le mme que celui de lentre de la pompe. La surface du dme oppose la bride daspiration peut tre plate, conique ou lgrement incurve avec la mme hauteur moyenne au-dessus du plan de la bride que la surface plane. Le dme dessai

34、 doit tre quip avec un dispositif dtuvage assurant que le dme est chauff uniformment pour obtenir la pression minimale de fonctionnement. Pour les pompes ayant un diamtre de bride laspiration infrieur au diamtre nominal DN 100, le diamtre du dme doit tre DN 100. La transition vers la bride daspirati

35、on de la pompe doit se faire laide dun adaptateur conique 45, aussi court que possible, conformment la Figure 1. Dimensions en millimtres Lgende 1 aspiration du gaz 2 raccord pour le manomtre vide Figure 1 Dme dessai pour la mthode de dbit 5.2 Dme dessai pour la mthode par conductance standard: pres

36、sions laspiration 10 4Pa (10 6mbar) Le dme dessai doit tre cylindrique et conforme la Figure 2. Le dme dessai doit tre quip avec un dispositif dtuvage assurant que le dme est chauff uniformment pour obtenir la pression minimale de fonctionnement. Il faut choisir le diamtre de lorifice de la paroi mi

37、nce en fonction du dbit-volume attendu et quil soit tel que le rapport des pressions mesures p aet p best compris entre 3 et 50. Il faut prendre des dispositions pour sassurer qu la pression daspiration p 1 , le libre parcours moyen des molcules de gaz nest pas plus petit que le diamtre d de lorific

38、e. Pour les pompes ayant un diamtre de bride laspiration infrieur au diamtre nominal DN 100, le diamtre du dme doit tre DN 100. La transition vers la bride daspiration de la pompe doit se faire laide dun adaptateur conique 45, aussi court que possible, conformment la Figure 1. Pour les pompes ayant

39、un diamtre de bride laspiration suprieur DN 100, il faut que le diamtre nominal D du dme soit gal au diamtre rel de la bride daspiration. ISO 5302:2003(F) ISO 2003 Tous droits rservs 5Figure 2 Dme dessai pour la mthode par conductance standard 5.3 Manomtres Il faut que les mesurages de la pression t

40、otale soient raliss en utilisant des manomtres talonns avec une prcision de 5 % pour des pressions suprieures 10 4Pa (10 6mbar) ou de 10 % pour des pressions infrieures cette valeur. Aprs ralisation des essais, il convient que ltalonnage du (des) manomtre(s) vide soit vrifi, par exemple sur place av

41、ec un manomtre talon. Avec le dme dessai (5.2), on peut sassurer de lacceptabilit du manomtre en fixant en B une canalisation dadmission des gaz dirige vers lorifice de la pompe dans la partie infrieure du dme (Figure 2). Il faut que la vanne de rglage pour ladmission du gaz dans cette ligne de cana

42、lisation soit ouverte afin dobtenir approximativement la pression dsire. Aprs stabilisation, il faut que les manomtres aux points p aet p bdonnent les mmes indications. Dans le cas contraire, la correction requise peut tre dduite de ces rsultats. 6 Procdures et mthodes dessai 6.1 Principe Les mesura

43、ges sont raliss avec du gaz pour essais de puret 99,9 % (en masse): azote, hydrogne, hlium et argon. 6.2 Mesure des pressions partielles Pour la mesure de la pression de refoulement, on peut utiliser un manomtre complt par un pige. Pour la mesure de la pression laspiration un analyseur de gaz pressi

44、on partielle complt par un manomtre pression totale peuvent tre employs. Il faut que les analyseurs de gaz pression partielle utiliss laspiration de la pompe aient un pouvoir de sparation suffisant dans une plage de masses de 1 100. ISO 5302:2003(F) 6 ISO 2003 Tous droits rservs6.3 Dimension de la p

45、ompe primaire Le dbit-volume effectif, q V , dune pompe turbomolculaire dpend du dbit-volume q V0, une diffrence de pression nulle (p 1= p 2 ) du taux de compression K 0 dbit zro (Q = 0) et du dbit-volume q VBde la pompe primaire selon la relation 0B 0 0 1 VV VV Kqq qq K = (1) qui peut tre rsolue po

46、ur donner () 0 000B 11 / / V V VV q q KqKq = + (2) Voir lAnnexe A pour la relation entre ces quations. Pour les petites valeurs de K 0(par exemple hydrogne: K 0 1 000) le dbit-volume dune pompe turbomolculaire est influenc par la taille de la pompe primaire. Cette influence peut tre considre comme m

47、inime si la pompe primaire est utilise avec un dbit-volume q VBdduit de x 0 B 0, 05 V V q K q (3) pour lensemble de la plage de pression, o q Vxest le dbit-volume maximum attendu de la pompe turbomolculaire. partir de lquation (3), le choix dune pompe primaire approprie peut tre fait pour un gaz avec une valeur connue de K 0issue des spcifications de la