DIN 28429-2014 Vacuum technology - Acceptance specifications for ion getter pumps《真空技术 离子吸气泵的验收规范》.pdf

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1、Mai 2014DEUTSCHE NORM Normenausschuss Maschinenbau (NAM) im DINPreisgruppe 9DIN Deutsches Institut fr Normung e. V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e. V., Berlin, gestattet.ICS 23.160!%,kS“2097248www.din.deDDIN 28429Vakuumtec

2、hnik Abnahmeregeln fr IonengetterpumpenVacuum technology Acceptance specifications for ion getter pumpsTechnique du vide Conditions de rception pour ioniques sorbeurAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 BerlinErsatz frDIN 28429:2003-04www.beuth.deGesamtumfang 13 SeitenDIN 28429:201

3、4-05 2 Inhalt Seite Vorwort 3 1 Anwendungsbereich .4 2 Normative Verweisungen 4 3 Begriffe .4 4 Symbole und Abkrzungen 5 5 Bestimmung des Enddruckes 6 5.1 Messbedingungen .6 5.1.1 Prfgase 6 5.1.2 Dichtheit 6 5.1.3 Vakuumpumpen .6 5.2 Messgerte .6 5.2.1 Vakuummeter .6 5.2.2 Messdom 1 und Messdom 2 .6

4、 5.2.3 Messbedingungen fr die Anwendung8 5.3 Ausheizen und Messverfahren .8 6 Bestimmung des Saugvermgens .9 6.1 Messgerte .9 6.1.1 Heikathoden-Ionisations-Vakuummeter 9 6.1.2 Messdom 9 6.1.3 Gasdurchflussmessgert 9 6.2 Messverfahren fr den pV-Durchfluss .9 6.3 Durchfhrung 10 7 Messunsicherheiten .

5、11 8 berprfung des Startdruckes 11 9 berprfung des magnetischen Streufeldes . 12 10 berprfung der Leistungsaufnahme 12 11 Prfprotokoll . 13 DIN 28429:2014-05 3 Vorwort Dieses Dokument wurde vom Arbeitsausschuss NA 060-07-01 AA Vakuumpumpen“ im Fachbereich Vakuumtechnik“ des Normenausschusses Maschin

6、enbau (NAM) im DIN erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Elemente dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN und/oder die DKE sind nicht dafr verantwortlich, einige oder alle diesbezglichen Patentrechte zu identifizieren. Das Pneurop, Europisches Komitee der Herst

7、eller von Verdichtern, Vakuumpumpen und Druckluftwerkzeugen, hat Abnahmeregeln fr Ionengetterpumpen entworfen und ihren Inhalt mit den wichtigsten europischen Herstellern solcher Pumpen abgestimmt. Der Normenausschuss Maschinenbau NAM (Fachbereich Vakuumtechnik) im DIN hat diese Abnahmeregeln als De

8、utsche Norm herausgegeben. Die Abnahmeregeln gelten fr die in DIN 28400-2 aufgefhrten Ionengetterpumpen, Ionenverdampferpumpen und Ionenzerstuberpumpen. Sie enthalten Empfehlungen fr die Messung des Enddruckes, des Saugvermgens, des Startdruckes sowie einiger anderer fr die Pumpe charakteristischer

9、Kennwerte. nderungen Gegenber DIN 28429:2003-04 wurden folgende nderungen vorgenommen: a) Anwendungsbereich wurde przisiert; b) Messverfahren wurden przisiert; c) redaktionell berarbeitet. Frhere Ausgaben DIN 28429: 1979-06, 1985-08, 2003-04 DIN 28429:2014-05 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm gilt fr

10、 lonengetterpumpen1)(im Folgenden kurz Pumpen genannt) mit einem Nennsaugvermgen grer als 10 I s1. Der Druckbereich fr die Bestimmung des Saugvermgens liegt zwischen 1 105mbar und 1 109mbar. Diese Norm soll sicherstellen, dass die Bestimmung der charakteristischen Daten von Ionengetterpumpen so weit

11、 wie mglich nach einheitlichen Verfahren und unter einheitlichen Bedingungen durchgefhrt wird. Hierdurch soll erreicht werden, dass die Messungen, die von verschiedenen Herstellern oder von verschiedenen Laboratorien durchgefhrt werden und die Informationen, die in den Katalogen der Hersteller angeg

12、eben werden, grundstzlich vergleichbar sind. ANMERKUNG Es ist zu erwarten, dass sich die Leistung neuer Pumpen mit der Zeit verschlechtert, weil sie whrend ihrer Betriebszeit unbekannten Gasbelastungen ausgesetzt werden, die irreversible nderungen in der Leistung mit sich bringen. Im Falle von gebra

13、uchten Pumpen ermglichen die Messungen Leistungsvergleiche, vorausgesetzt, dass sie unter den Bedingungen, die im Folgenden beschrieben sind, durchgefhrt werden. 2 Normative Verweisungen Die folgenden Dokumente, die in diesem Dokument teilweise oder als Ganzes zitiert werden, sind fr die Anwendung d

14、ieses Dokumentes erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 28400-1, Vakuumtechnik Benennung und Definitionen Allgemeine Benennungen DIN

15、28400-2, Vakuumtechnik Benennungen und Definitionen Vakuumpumpen DIN EN ISO/IEC 17025, Allgemeine Anforderungen an die Kompetenz von Prf- und Kalibrierlaboratorien ISO 21360-1, Vacuum technology Standard methods for measuring vacuum-pump performance Part 1: General description 3 Begriffe Fr die Anwe

16、ndung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN 28400-1 und DIN 28400-2 und die folgenden Begriffe. 3.1 Enddruck pbDruck im Messdom nach der Konditionierung der Vakuumpumpe und des Messdoms und 48 h nach einem Ausheizvorgang Anmerkung 1 zum Begriff: Der Enddruck soll eine Eigenschaft der Pumpe c

17、harakterisieren, welche sich unter praktischen Bedingungen realisieren lsst. Diese praktischen Bedingungen werden durch den Messdom und die Konditionierungsprozedur charakterisiert. Gleichzeitig wird dieser Druck in der Regel als Basisdruck fr die Messungen verwendet. 1) Begriff siehe DIN 28400-2. D

18、IN 28429:2014-05 5 3.2 Saugvermgen qVGasvolumen, welches in der Zeiteinheit aus einem vorgeschriebenen Messdom durch den Ansaug-Querschnitt der Pumpe strmt Anmerkung 1 zum Begriff: Fr praktische Zwecke wird das Saugvermgen fr ein gegebenes Gas als der pV-Durchfluss qpVdieses Gases geteilt durch den

19、Gleichgewichtsdruck p, gemessen an einer festgelegten Stelle in einem gegebenen Messdom und unter festgelegten Betriebsbedingungen angenommen pqqpVV= (1) Anmerkung 2 zum Begriff: Es wird in I s1angegeben. 3.3 Nennsaugvermgen qVNHchstwert des gemessenen Saugvermgens der gesttigten Pumpe Anmerkung 1 z

20、um Begriff: Der Druck p*, bei dem dieses Nennsaugvermgen gemessen wurde, wird mit dem gemessenen Saugvermgen angegeben (siehe Bild 4). Anmerkung 2 zum Begriff: Das Nennsaugvermgen qVN, das zur Kennzeichnung der Pumpe verwendet wird, ist ein gerundeter Wert, welcher den gemessenen Wert um max. 10 % b

21、erschreiten kann. 3.4 Startdruck pstDruck, bei dem bei abgesperrter Vorvakuumpumpe die Pumpe nach dem Einschalten effektiv zu pumpen beginnt 4 Symbole und Abkrzungen Symbol Bezeichnung Einheit C Blendenleitwert m3/s (= 103l/s) D Nennweite des Messdomes m d Durchmesser der Blendenffnung m MMolare Mas

22、se kg/mol RAllgemeine Gaskonstante 8,314 Nm/(molK) TDTemperatur des Messdomes C pbEnddruck Pa (mbar) pdmaxMaximaler Druck am Gaseinlass Pa (mbar) pbd, pbeDruckanzeigen im oberen bzw. unteren Messdom unter Enddruckbedingungen Pa (mbar) pd, peDruckanzeigen im oberen bzw. unteren Messdom Pa (mbar) pstS

23、tartdruck Pa (mbar) qVSaugvermgen l/s (m3/h) qVNNennsaugvermgen l/s (m3/h) Dicke der Blende an der Blendenffnung m DIN 28429:2014-05 6 5 Bestimmung des Enddruckes 5.1 Messbedingungen 5.1.1 Prfgase Als Prfgase dienen in der Regel Stickstoff oder Argon, jedoch sind auch andere Gasarten (z. B. Wasserst

24、off und Helium) geeignet, um Prfungen durchzufhren. Die Prfgase mssen eine Reinheit von 99,999 % (bezglich Masse) aufweisen. Der Enddruck nach 5.3 ist als Stickstoffquivalentdruck anzugeben, alle anderen Drcke in quivalentdrcken der jeweiligen Prfgasart. 5.1.2 Dichtheit Die Leckrate der Messeinricht

25、ungen einschlielich der zu messenden Pumpe darf 1 109mbar I s1nicht berschreiten. 5.1.3 Vakuumpumpen Die zu prfende Pumpe wird nach den vom Hersteller vorgeschriebenen Bedingungen betrieben. Es sollte das Netzgert des Herstellers der Pumpe verwendet werden. Nach einem Wechsel bzw. Reparatur des Netz

26、gertes im Messbetrieb ist die komplette Prozedur zu wiederholen. Die Vorvakuumpumpe zum Vorevakuieren darf den Versuchsaufbau nicht mit Kohlenwasserstoffdmpfen verunreinigen. Sie muss mindestens den Startdruck der zu prfenden Pumpe erreichen, siehe Abschnitt 7. 5.2 Messgerte 5.2.1 Vakuummeter Fr die

27、 Saugvermgensmessung mit Messdom 2 sind Heikathoden-lonisations-Vakuummeter gleicher Bauart zu verwenden. Fr die Enddruckmessung darf die Messunsicherheit des verwendeten, kalibrierten Vakuummeters nicht grer als 20 % sein. 5.2.2 Messdom 1 und Messdom 2 Wenn ein geeignetes Gasdurchflussmessgert fr d

28、ie qpV-Messung zur Verfgung steht, wird ein Messdom verwendet, wie er in Bild 1 beschrieben ist. Er hat einen kreisfrmigen Querschnitt mit dem Durchmesser D, der dem inneren Durchmesser des Saugstutzens der zu prfenden Pumpe entspricht. Dieser wird im Folgenden als Messdom 1 bezeichnet. Am Messdom s

29、ind vier Rohre im Abstand von 0,5 D ber dem Anschlussflansch angebracht. Eines von diesen Rohren fhrt ber einen runden bzw. eckigen Rohrbogen zu der senkrecht oder waagerecht montierten Messzelle pd. Das zweite Rohr ist mit einem ausheizbaren Ventil verbunden und dient zum Anschluss der Vorvakuumpum

30、pe. Das dritte Rohr ist fr den Gaseinlass vorgesehen, wobei das Gaseinlassrohr auf den Deckel des zylindrischen Domes gerichtet ist. Das vierte kann fr den Einbau des Messsystems eines Restgasanalysators (RGA) verwendet werden. Dieses System darf jedoch nicht nach innen ber die Wand des Messdomes be

31、rstehen. Ionisationsvakuummeter und Restgasanalysator sind derart anzubringen, dass keine direkte geometrische Verbindung zwischen ihnen besteht. DIN 28429:2014-05 7 Legende 1 Gaseinlass und Temperaturmesspunkt TDD Innendurchmesser des Messdoms 2 Messpunkt pdBild 1 Messdom 1 Wenn kein geeignetes Gas

32、durchflussmessgert fr die qpV-Messung zur Verfgung steht, wird der Messdom 2 verwendet: Dieser Messdom hat einen kreisfrmigen Querschnitt vom Innendurchmesser D (siehe Bild 2). Dieser muss dem inneren Durchmesser der Ansaugffnung der Pumpe entsprechen. Legende 1 Gaseinlass D Innendurchmesser des Mes

33、sdoms 2 Gaseinlass und Temperaturmesspunkt TD Dicke der Blende 3 Anschlsse fr Messgerte und Massenspektrometer pd, peDrcke im Messdom Bild 2 Messdom 2 DIN 28429:2014-05 8 5.2.3 Messbedingungen fr die Anwendung Fr Pumpen, deren Ansaugffnung kleiner ist als 100 mm, kann der Innendurchmesser des Messdo

34、mes (1 oder 2) 100 mm ohne Rcksicht auf die Pumpengre betragen. Die Pumpe wird dann durch ein bergangsstck an den Messdom angeschlossen. Der Messdom ist mit einer Heizeinrichtung fr eine gleichmige Aufheizung auf eine Temperatur von 300 C zu versehen. Der Messdom enthlt in einer Hhe von 1,5 D ber de

35、m Anschlussflansch eine (austauschbare) dnne, ebene Blende der Dicke , die mit einer zentralen kreisfrmigen ffnung vom Durchmesser d (siehe Bild 2) versehen ist. Das Verhltnis /d sollte kleiner sein als 0,1. Der Durchmesser d sollte zwischen 0,05 D bis 0,1 D liegen. Er ist so zu whlen, dass in Gleic

36、hung (5) das Verhltnis der Drcke pdund peder beiden Messrhren im Bereich zwischen 5 und 50 liegt. Im oberen Teil des Messdomes befinden sich mindestens zwei Rohre. Das eine Rohr (Messrohr) fhrt ber einen runden bzw. eckigen Rohrbogen zu der senkrecht oder waagerecht montierten Messzelle pd. Das ande

37、re Rohr ist fr den Gaseinlass vorgesehen und hat an seinem Eintritt ein ausheizbares Dosierventil bei Gaseinlass (1). Am unteren Teil des Messdomes sind vier Rohre im Abstand von 0,5 D ber dem Anschlussflansch angebracht. Eines fhrt ber einen runden bzw. eckigen Rohrbogen zu der senkrecht oder waage

38、recht montierten Messzelle pe. Das zweite Rohr ist mit einem ausheizbaren Ventil verbunden und dient zum Anschluss einer Vorvakuumpumpe. Das dritte Rohr (2) ist fr den Gaseinlass zur Sttigung der Pumpe sowie zum Abgleich der Messrhren vorgesehen. Das vierte kann fr den Einbau des Messsystems eines R

39、estgasanalysators (RGA) verwendet werden. Dieses System darf jedoch nicht nach innen ber die Wand des Messdomes berstehen. Ionisationsvakuummeter und Restgasanalysator sind derart anzubringen, dass keine direkte geometrische Verbindung zwischen ihnen besteht. Die Flche des Messdomes (1 oder 2) gegen

40、ber dem Anschlussflansch der Pumpe bzw. gegenber der Blende (Deckel des zylindrischen Domes) kann flach, konisch oder geringfgig gewlbt sein, mit einer gleichen durchschnittlichen Gesamthhe ber dem Anschlussflansch entsprechend einer ebenen Flche. 5.3 Ausheizen und Messverfahren Zunchst wird ein reg

41、enerierendes Ausheizen durchgefhrt: Die Pumpe, mit Messdom (siehe Bild 1 bzw. Bild 2) montiert auf dem Saugstutzen, wird mit einer geeigneten kohlenwasserstofffreien Vorvakuumpumpe auf einen Druck unterhalb des empfohlenen Startdruckes (siehe Abschnitt 7) evakuiert. Die Pumpe und der Messdom sind be

42、i laufender Vakuumpumpe 4 h bei einer Temperatur von 300 C auszuheizen. Wenn der Hersteller fr die Pumpe nur eine niedrigere Ausheiztemperatur zulsst, ist die Pumpe bei dieser Temperatur auszuheizen. Die Temperatur am Gaseinlass 1 (Messdom 1) bzw. am unteren Gaseinlass 2 (Messdom 2) und am oberen Te

43、il der Pumpe muss berwacht werden. Danach wird die zu prfende Pumpe eingeschaltet und die Vorvakuumpumpe durch Schlieen des ausheizbaren Ventils abgetrennt. Pumpe und Messdom werden ber eine zustzliche Zeit von 10 h bei den vorgenannten Temperaturen ausgeheizt. Die Elektroden der Ionisations-Vakuumm

44、eter werden entsprechend der Empfehlung des Herstellers des Messgertes entgast. Dieser Entgasungsvorgang wird zum Ende der Ausheizperiode vorgenommen. 48 h nach Abschluss des Ausheizvorganges wird bei eingeschalteter Pumpe der Enddruck an dem Ionisations-Vakuummeter bei pdbzw. bei pdund peregistrier

45、t. Zu dieser Zeit sollte die Temperatur des Messdomes und der Pumpe im Bereich zwischen 18 C und 25 C liegen. Zum Zeitpunkt der Messung darf der Druck keine steigende Tendenz haben. Beim Ablesen dieses Druckes sind die an die Pumpe angelegte Spannung und der Pumpenstrom zu registrieren. DIN 28429:20

46、14-05 9 6 Bestimmung des Saugvermgens 6.1 Messgerte 6.1.1 Heikathoden-Ionisations-Vakuummeter Fr Messdom 1: ein kalibriertes Heikathoden-lonisations-Vakuummeter wird bentigt. Fr Messdom 2: zwei Heikathoden-lonisations-Vakuummeter nach 5.2.1 werden bentigt. Magnetische Streufelder sind gegebenenfalls

47、 so abzuschirmen, dass der Messwert um nicht mehr als 3 % beeinflusst wird. 6.1.2 Messdom Nach 5.2.2. 6.1.3 Gasdurchflussmessgert Das Gasflussmessgert muss ein absolut messendes Gert sein, bei dem die Einflussgren rckfhrbar auf die SI-Einheiten sind, oder ein kalibriertes, auf ein nationales Normal

48、rckgefhrtes Gert, fr das ein Kalibrierschein nach DIN EN ISO/IEC 17025 existiert. Insbesondere muss jedem Wert fr qpVeine Unsicherheit zugewiesen werden knnen. 6.2 Messverfahren fr den pV-Durchfluss Mit Messdom 1 ist Gleichung (1) anzuwenden, wobei qpVmit einem Gasflussmessgert nach 6.1.3 bestimmt w

49、ird und p = pd pbd. Mit Messdom 2: Um sicherzustellen, dass fr C wirklich Molekular-Strmung gilt, sollte der Druck pd(in mbar) nicht grer als dp6maxd105= in mbar m sein. (2) Dabei ist d der Durchmesser der Blendenffnung, in m. Das Saugvermgen ergibt sich aus: = 1beebddppppCqV(3) Der Leitwert C der Blende wird nach fo