ГОСТ Р 54807-2011 (ИСО 21360:2007) Вакуумная технология. Стандартные методы измерения характеристик вакуумных насосов

     5.3 Измерение быстроты действия методом постоянного объема

5.3.1 Общие положения

Метод постоянного объема используется для низковакуумных насосов. Скорость откачки достигается с помощью испытуемого насоса. Данный метод требует измерения давления в зависимости от времени и объема измерительной камеры. Его преимущества заключаются в отсутствии необходимости измерения потока газа и простоте автоматизации процесса.

Однако непрерывная откачка имеет следующие недостатки:

- измерение давления может быть нарушено временем отклика вакуумметров и системой накопления данных;

- происходит падение давления, вызванное как удалением газа насосом, так и его охлаждением в сосуде; охлаждающий эффект меняется в процессе откачки, так как теплообмен между газом и стенками сосуда зависит от давления (при атмосферном давлении процесс откачки близок к изоэнтропическому, который приводит к значительному охлаждению, но при высоком вакууме - к изотермическому, который способствует быстрому нагреванию газа до температуры окружающей среды).

Эти проблемы не возникают при прерывистом процессе, когда сосуд откачивается повторяющимися циклами с промежуточными периодами ожидания . В начале цикла сосуд перекрывается (давление записывается как исходное) и откачивается в течение определенного времени , пока давление не понизится на несколько процентов. Затем процесс откачки прерывается, и второе значение давления записывается после интервала , обеспечивающего тепловую стабилизацию, которая достигается, когда давление приобретает стационарное значение. После этого цикл откачки повторяется.

Примечание - Использование этого метода для насосов с высоким удельным обратным потоком паров рабочей жидкости из выпускного трубопровода на всасывающую сторону может увеличить быстроту действия насосов для легких газов из-за эффекта продувочного газа. В периоде ожидания тепловой стабилизации насос достигает базового давления с остаточным составом газа (таким как воздух) в выпускной трубе. В начале нового интервала откачки этот газ усиливает откачку легкого газа (такого как водород). Следовательно, метод откачки для этих газов не может быть рекомендован.

Все измерительные приборы должны быть калиброваны либо:

а) в соответствии со специальными стандартами по вакууму или с национальным стандартом;

б) с помощью приборов для абсолютных измерений в международной системе единиц.

Используемые откалиброванные измерительные приборы должны иметь сертификат калибровки согласно ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025.

5.3.2 Измерительная камера и метод постоянного объема

Для измерения быстроты действия методом постоянного объема необходимо использовать камеру с не меньшим объемом, чем ожидаемая быстрота действия, умноженная на 120 с. Размеры камеры в трех направлениях в пространстве не могут отличаться больше чем в 10 раз. Все внутренние поверхности измерительной камеры и соединительный трубопровод к насосу должны быть чистыми и сухими. Измерительная камера должна иметь одно всасывающее отверстие с номинальным диаметром, равным или большим, чем отверстие впускного фланца испытуемого насоса, дополнительные отверстия для клапана напуска газа и одно или более отверстий для вакуумметров, которые не должны находиться близко ко входу насоса (см. рисунок 6).

1 - измерительная камера; 2 - клапан напуска газа; 3 - испытуемый насос; 4 - вакуумметр для измерения , , ; 5 - быстродействующий клапан; - объем измерительной камеры; - объем соединительного трубопровода между испытуемым насосом и быстродействующим клапаном

Рисунок 6 - Схема установки для измерения быстроты действия методом постоянного объема

5.3.3 Быстродействующий клапан

Быстродействующий клапан должен открываться или закрываться менее чем за 0,5 с. Интервал измерения может быть больше этого времени (например, >8 с), чтобы минимизировать его влияние на погрешность измерения скорости откачки. Время реального открывания быстродействующего клапана измеряется с достаточной точностью и включается в вычисления (может отклоняться от времени запуска клапана в зависимости от его типа).

Так как проводимость клапана уменьшает измеряемую быстроту действия испытуемого насоса, нужно выбирать прямопроходный клапан с большим сечением прохода.

5.3.4 Экспериментальная установка

Чистота вакуумного насоса, уплотнителей и других компонентов должна соответствовать ожидаемому базовому давлению. Все части установки собираются в соответствии с рисунком 6 в чистых условиях. Вакуумный насос подсоединяется через быстродействующий клапан к измерительной камере при помощи короткого трубопровода с достаточным поперечным сечением (см. 5.3.7). Клапан устанавливается близко к впускному фланцу насоса, чтобы минимизировать объем этой части соединительного трубопровода клапана и измерительной камеры, который можно увеличить до большого поперечного сечения. Номинальный диаметр соединительных элементов должен быть равен впускному отверстию насоса или больше него. Объем трубопровода между быстродействующим клапаном и входом в вакуумный насос должен быть меньше 1% объема измерительной камеры, т.е. <0,01.

Давление измеряется вакуумметром для определения абсолютного давления. Длина трубопровода от измерительной камеры до вакуумметра не должна быть более 1 м, номинальный диаметр трубопровода - не более 16 мм.

5.3.5 Определение быстроты действия

Быстрота действия вакуумного насоса в интервале между давлениями и (при изотермическом процессе откачки газа) вычисляется базовой формулой

.                                                             (9)

Погрешность объема измерительной камеры должна быть менее 0,5%. Для определения давлений , и быстродействующий клапан (см. рисунок 6, позиция 5) между вакуумным насосом и измерительной камерой будет открыт в течение фиксированного времени, равного интервалу .

Разность давлений выбирается при <0,1.