Wie funktioniert die Lecksuche in Vakuumanlagen?
Die Leckagefreiheit bzw. Leckagearmheit (kein Bauteil ist absolut dicht) ist entscheidend für die leistungsfähigkeit einer Vakuumanlage. die Leckageprüfung ist somit zwingender Bestandteil der Qualitätssicherung eines jeden Vakuumbehälters.
Lecks können an verschiedenen Stellen einer Vakuumanlage auftreten, etwa an lösbaren Verbindungen wie Flanschen und Deckeln, an nicht lösbaren Verbindungen wie Schweißnähten oder sogar im Wandmaterial durch Materialfehler. Zudem gibt es sogenannte virtuelle Lecks, bei denen Gase aus Spalten oder inneren Hohlräumen freigesetzt werden, sowie Permeation durch Werkstoffe und Desorption von Molekülen aus der Behälterwand, die ebenfalls wie ein Leck wirken.
Anforderungen an Vakuumkammern
Die Dichtheitsanforderungen an eine Vakuumkammer werden durch die zulässige Leckrate spezifiziert, die in der Einheit [mbar * l / s] angegeben wird.
Eine Leckrate von 1 mbar * l / s bedeutet, dass der Druck in einem abgeschlossenen, evakuierten Behälter mit einem Volumen von 1 Liter in einer Sekunde um 1 mbar ansteigt.
Die Kombination aus der installierten effektiven Saugleistung der Pumpe und der zulässigen Leckrate muss den für die Anwendung erforderlichen Betriebsdruck sicherstellen. Während eine größere Saugleistung theoretisch jeden beliebigen Betriebsdruck erreichen könnte, stehen diesem Ansatz in der Praxis oft Platz- und Kostengründe entgegen.
Eine sorgfältige Lecksuche und die Minimierung der Leckrate sind daher entscheidend, um die Effizienz und Funktionsfähigkeit einer Vakuumanlage langfristig zu gewährleisten.
Vorgehensweise bei der Lecksuche
Wird der gewünschte Enddruck in einer Anlage nicht erreicht, müssen die Leckstellen lokalisiert und beseitigt werden.
Darüber hinaus kann auch die Quantifizierung der (gesamten) Leckrate notwendig sein.
Bei der lokalen Lecksuche in Vakuumkammern wird der Prüfling evakuiert. Mittels Sprühtechnik wird das Prüfgas (Helium) auf potenzielle Leckagestellen der Kammer aufgegeben und im Falle einer Leckage vom Helium-Lecksuchgerät detektiert. Die fehlerhafte Stelle muss analysiert und ausgebessert werden, solange, bis die Leckage beseitigt ist.
Druckanstiegsmethode
Um die Gasabgabe an Behälterwänden gegenüber einer strukturbedingten Undichtheit bestimmen zu können, wird die Druckanstiegsprüfung durchgeführt.
Bei der Druckanstiegsprüfung wird der Prüfling evakuiert, danach wird die Pumpeinheit per Ventil abgesperrt und während der Druckanstiegsprüfung nicht weiter abgepumpt. Jetzt wird über die Zeit der Druckanstieg im Behälter protokolliert. Die Tatsache, dass die Gasabgabe von Behälterwänden mit der Zeit abnimmt, der Leckstrom einer strukturbedingten Leckstelle jedoch nicht, kann hierbei genutzt werden, um die Leckrate der strukturbedingten Leckstelle zu bestimmen.
Integrale Lecksuche
Die integrale Lecksuche wird angewendet, um die gesamte Leckrate eines Prüflings unter Helium-Standard-Bedingungen zu ermitteln.
Bei der Vakuummethode wird dabei der gesamte Prüfling mit einer Hülle umgeben, die mit dem Prüfgas Helium gefüllt ist. Das durch die Leckage des Prüflings eintretende Helium wird detektiert und als entsprechende Integralleckrate ausgegeben.
