Новые методы выявления и измерения утечек вакуумных систем

Представьте себе, что вы тщательно строите вакуумную систему, которая должна быть идеально запечатана, но постоянно не достигает желаемого уровня вакуума.Как тщательно спроектированная подводная лодка, которая течет в критические моменты., этот разочаровывающий сценарий часто сводится к одному виновнику: утечкам газа.

В промышленных и научных применениях, от самих вакуумных систем до автомобильных и холодильных компонентов, герметичность имеет первостепенное значение.Опытные инженеры понимают, что таких простых утверждений, как "нет обнаруживаемых утечек" или "нулевой уровень утечки" недостаточно для принятияСоответствующие спецификации должны четко определять допустимые показатели утечки в определенных условиях, причем допустимые уровни варьируются в зависимости от применения.

Что такое утечка информации?

Утечка представляет собой прорыв в материальном барьере, позволяющем непреднамеренному прохождению твердых веществ, жидкостей или газов.

Утечки проявляются в различных формах в зависимости от материалов и типов соединений.

Семь распространенных типов утечек

• Удалённые утечки соединения:Происходят на фланцах, на поверхностях заземления или на покрытиях, где уплотнения (печати, O-кольца) выпадают из-за неправильной установки, деградации материала или повреждения поверхности.
• Постоянные утечки суставов:Находится в сварках, сварных соединениях или клейких связях, нарушенных плохой изготовлением или старением.
• Утечки пористости:Преобладает в поликристаллических материалах и литьях после механического напряжения (сгибания) или термической обработки, где микроскопические пустоты взаимосвязаны.
• Тепловые утечки:Появляются при экстремальных температурах, когда дифференциальное тепловое расширение напрягает сварные суставы, расширяя пробелы.
• Виртуальные утечки:Не физические прорывы, а застрявший газ в полости/слепых отверстиях или испаряющиеся жидкости, которые постепенно высвобождаются, имитируя настоящие утечки.
• Косвенные утечки:Возникает из-за нарушения линий электропередач (воды, сжатого воздуха), вводящих чужеродные вещества в вакуумные системы.
• Каскадные утечки:Многочисленные взаимосвязанные утечки, как неисправные масляные уплотнения в резервуарах вращающихся насосов, позволяющих проникновению масла.

Кроме того,проникновениеДиффузия газа через такие материалы, как резиновые шланги, технически не является утечкой, но влияет на вакуумную производительность.

Количественное определение утечек: стандарт показателя утечки

Абсолютное герметическое уплотнение является непрактичным и ненужным. Критическим фактором является поддержание уровня утечек достаточно низким, чтобы сохранить требования к рабочему давлению.:

Скорость утечки (q)_Л) = 1 mbar·l/sозначает: в 1-литровом герметизированном сосуде давление повышается/снижается на 1 мбар в секунду.

Для систем с высоким вакуумом практическими критериями являются:

• q_Л(воздух) < 10^-6mbar·l/s → "Особенно плотно"
• q_Л(воздух) < 10^-5mbar·l/s → "Достаточно плотно"
• q_Л(воздух) > 10^{- 4}mbar·l/s → "Утечка"

Выявление утечек: местоположение против измерения

Проверка утечки служит двум основным целям:

1. Поиск утечеквнутри систем
2. Измерение показателей утечкиТочно.

Методы различаются в зависимости от условий давления:

• Вакуумный метод:Определяет внутренний поток (внешнее давление > внутренний вакуум)
• Метод давления:Определяет внешний поток (внутренний под давлением)

Высокая скорость диффузии гелия делает его идеальным для обнаружения чувствительных утечек, причем современные детекторы способны выявлять утечки размером до 1 Å (10^{- 10}m) в диаметре.

Когда вакуумные системы плохо работают, существуют две вероятные причины: настоящие утечки или выбросы газов с поверхностей.с детекторами утечки гелия, обеспечивающими быструю локализацию.