МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

ГОСТ

32974.1-

2016

(ISO 21360-1:2012)

Вакуумная технология

СТАНДАРТНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ВАКУУМНЫХ НАСОСОВ

Ч а с т ь 1

Общие положения

(ISO 21360-1:2012, MOD)

Издание официальное

Москва

Стандартинформ

2017

Предисловие

Цепи, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установпены в ГОСТ 1.0-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Основные попожения» и ГОСТ 1.2-2015 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные. правипа и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правипа разработки, принятия. обновпения и отмены»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Акционерным обществом «Вакууммаш» (АО «Вакууммаш») на основе офици-апьного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2    ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 249 «Вакуумная техника»

3    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метропогии и сертификации (про-токол от 27 июля 2016г.№89-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны	Код страны	Сокращенное наименование национальною органа
no МК (ИСО 3166) 004—97	по МК (ИСО 3166) 004—97	по стандартизации
Армения	AM	Минэкономики Республики Армения
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Россия	RU	Росстандарт

4    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 6 июня 2017 г. № 494-ст межгосударственный стандарт ГОСТ 32974.1-2016 (ISO 21360-1:2012) введен в действие 8 качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2018 г.

5    Настоящий стандарт является модифицированным поотношению к международному стандарту ISO 21360-1:2012 «Вакуумная технология. Стандартные методы измерения характеристик вакуумных насосов. Часть 1. Общие положения» («Vacuum technology — Standard methods for measuring vacuum-pump performance — Part 1: General description», MOD).

При этом потребности национальных экономик стран, указанных выше, и/или особенности межгосударственной стандартизации учтены в дополнительном разделе 6. который выделен путем заключения в рамки из тонких линий, а информация с объяснением причин включения этих положений приведена в указанном пункте в виде примечания.

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6    ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе « Национальные стандарты», а текст изменений и поправок — в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе «Национальные стандарты». Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gosl.ru)

©Стандартинформ. 2017

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

ГОСТ 32974.1-2016

e)    D_n (номинальный диаметр измерительной камеры или переходника);

f)    тип и быстроту действия форвакуумного насоса (если такой используется);

д) тип используемых уплотнителей на входном фланце испытываемого насоса:

h)    тип маслоотражателей и ловушек, используемых при испытаниях, а также их температуру;

i)    температуру и расход охлаждающей воды;

j)    температуру окружающей среды и измерительной камеры;

k)    время и температуру прогрева измерительной камеры.

5.2 Определение быстроты действия методом двух манометров

5.2.1    Общие положения

Метод двух манометров применяется для высоковакуумных насосов. Измерительная камера должна соответствовать условиям молекулярного истечения газа. Этот метод рекомендуется для небольших потоков газа, где нельзя применить традиционные потокомеры. Диаметр отверстия разделительной диафрагмы измерительной камеры подбирается исходя из предполагаемой быстроты действия испытываемого насоса, при обеспечении молекулярного истечения газа, чтобы исключить ламинарное течение газа через отверстие в диафрагме.

5.2.2    Измерительная камера для метода двух манометров

Измерительная камера — цилиндрической формы, как показано на рисунке 3. Диафрагма с круглым отверстием разделяет измерительную камеру на две части. Камера должна быть оснащена устройством для обезгаживания. которое обеспечивает ее равномерное нагревание для достижения минимального рабочего давления.

Диаметр отверстия разделительной диафрагмы (tid < 0.1) выбирается в соответствии с предполагаемой быстротой действия, и должен быть таким, чтобы соотношение давленийр₍₁ир_в находилось между 3 и 30. Необходимо убедиться, что длина свободного пробега молекул газа / в отверстии была не меньше, чем дв^ диаметра отверстия, 2d.

Значения / приведены в приложении А.

Для испытываемых насосов с диаметром впускного фланца более О_ы = 100 мм номинальный диаметр камеры D_n должен быть равным фактическому диаметру впускного фланца.

Для насосов с диаметром впускного фланца менее D_N = 100 мм, диаметр камеры должен соответствовать 0_N = 100 мм. Переход к впускному фланцу насоса производится с помощью конического переходника на 45°. в соответствии с рисунком 1.

1 — трубопровод для впуска газа. 2 — трубопровод для впуска газа и точка измерения температуры TQ. 3 — подсоединение вакуумметра и масс-спек т роме тра О — внутренний диаметр измерительной камеры. 6 — толщина стенки диафрагмы. ра. рв — давления в измерительной камере для метода двух манометров Рисунок 3 — Измерительная камера

7

ГОСТ 32974.1-2016

Так как газ поступает напрямую к входу испытываемого насоса, фактические давпения (p_d - р^) и (р₀-Рь₀) допжны быть одинаковы при постоянном течении потока газа через клапан.

ВНИМАНИЕ! Используйте только сухие газы (99,9 %) для измерений, чтобы избежать процессов абсорбции и десорбции.

Давление р_е нужно измерять, как минимум, в трех точках в каждом десятичном диапазоне, начиная с двойной пороговой величины базового давления

Вычислите соотношение (p_d - PbdK(Pe ~ Рье) Л^ля каждой пары величин давления, которое должно быть равно 1. Если есть отклонения от 1, чувствительность одного измерительного прибора должна корректироваться фактором среднего отклонения для каждой декады.

После регулировки измерительная камера откачивается до базового давления, и можно начинать определение быстроты действия.

5.2.7    Определение быстроты действия

Газ напускается в измерительную камеру через клапан напуска газа 5. Измерения проводить с повышающимися давлениями, начиная с двойной пороговой величины базового давления р^. Когда требуемое давление будет достигнуто и останется стабильным в течение следующей минуты в пределах гЗ %, тогда данное измерение можно считать верным. Если давление нестабильно из-за переходного режима, то следует подождать его стабилизации.

Проводить измерения нужно, как минимум, в трех точках в каждом десятичном диапазоне до давления р_е = 1 10^-3 Па или до давления, при котором средняя длина свободного пробега молекул газа (2) в верхней части измерительной камеры станет меньше чем 2d, где d — диаметр отверстия (см. приложение А). Давления p_d. р_е и р₃ записываются при каждом измерении.

Быстроту действия q_v определяют по формуле (5).

Примечание — Быстрота действия может определяться по разным газам. При замене газа трубопроводы для впуска газа должны продуваться новым газом до начала измерения.

5.2.8    Погрешности измерения

Перепад давления должен измеряться с погрешностью не более 3 %, а диаметр отверстия — с погрешностью 0.5 %. Если давление в верхней части камеры повысится до значения, при котором длина свободного пробега молекул газа приближается к двойному диаметру отверстия, то проводимость возрастает на 3 % от значения молекулярного потока (2). Погрешность определения быстроты действия производить по расчету (см. приложение Б). Общая погрешность быстроты действия должна быть менее 10%.

5.2.9    Результаты измерения

Нанесите в полулогарифмических координатах (см. рисунок 5) график зависимости быстроты действия q_v испытываемого насоса, вычисленной по формуле (5). с учетом впускного давления. После этого нанесите кривую быстроты действия д^р форвакуумного насоса (если он используется), вычисленную по уравнению Q = p_eq_v = C(p_d -р₀), с учетом давления р₃. На оси абсциссы должен быть приведен весь диапазон давлений р_е и р₃. Следует указать базовые давления испытываемого и форвакуумного насосов.

Отчет об испытании должен содержать:

a)    тип. серийный номер, погрешность измерений и условия эксплуатации всех используемых вакуумных измерительных приборов;

b)    тип и серийный номер испытываемого насоса;

c)    частоту (скорость) вращения и/или условия работы испытываемого насоса;

d)    тип и количество жидкости, используемой в испытываемом насосе, и давление ее паров при 20 °С;

e)    D_n (номинальный диаметр измерительной камеры или переходника);

f)    тип и быстроту действия форвакуумного насоса (если такой используется):

д) тип используемых уплотнителей на входном фланце испытываемого насоса;

h)    тип маслоотражателей и ловушек, используемых при испытаниях, а также их температуру;

i)    температуру и расход охлаждающей воды;

j)    температуру окружающей среды и измерительной камеры;

k)    время и температуру прогрева измерительной камеры.

9

X — впускное давление; У — быстрота действия; q_v— быстрота действия испытываемого насоса; q^_p — быстрота действия

форвакуумного насоса

5.3 Определение быстроты действия методом постоянного объема

5.3.1    Общие положения

Метод постоянного объема используется для низковакуумных насосов. Быстрота действия определяется путем откачки измерительной камеры испытываемым насосом. Данный метод требует измерения давления в зависимости от времени и объема измерительной камеры. Преимущества метода 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;

-    откачка камеры сопровождается изменением давления в камере, результатом чего является охлаждение газа. Таким образом, наблюдаемое падение давления вызвано как откачкой газа насосом, так и охлаждением газа в камере.

Охлаждающий эффект меняется в процессе откачки, так как теплообмен между газом и стенками камеры зависит от давления. При атмосферном давлении процесс откачки газа близок к изоэнтропичес-кому (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 откачки, когда камера откачивается повторяющимися циклами д/, с промежуточными периодами ожидания д/₂ В начале цикла камера перекрывается (давление записывается как исходное давление) и откачивается в течение определенного времени f,. пока давление не понизится на несколько процентов. После этого процесс откачки прерывается. и второе значение давления регистрируется после интервала времени д/₂. обеспечивающего тепловую стабилизацию. Стабилизация достигается, когда давление приобретает стационарное значение. После этого цикл откачки повторяется.

Использование этого метода для насосов с высоким удельным обратным потоком паров рабочей жидкости из выпускаемого трубопровода на всасывающую сторону может увеличить быстроту действия этих 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 выпускном трубопроводе насоса. В начале нового интервала откачки этот остаточный газ усиливает откачку легкого газа (такого как водород). Следовательно, метод постоянного объема нельзя рекомендовать для случаев, когда подаются большие обратные потоки.

Все измерительные приборы должны быть откалиброваны либо:

a)    относительно начального вакуума или в соответствии с национальным стандартом.

b)    с помощью инструментов абсолютного измерения, которые соответствуют международной системе единиц, к которой могут быть отнесены неточности измерения.

Используемые откалиброванные измерительные приборы должны иметь сертификат калибровки в соответствии с ГОСТ ИСО/МЭК17025.

5.3.2    Измерительная камера и метод постоянного объема

Для определения быстроты действия методом постоянного объема необходимо использовать камеру с объемом не меньшим, чем предполагаемая быстрота действия, умноженная на 120 с. Размеры камеры в трех направлениях в пространстве не должны отличаться более чем в 10 раз. Все внутренние поверхности измерительной камеры и соединительного трубопровода с испытываемым насосом должны быть чистыми и сухими. Измерительная камера должна иметь одно всасывающее отверстие с номи-

ГОСТ 32974.1-2016

нальным диаметром, равным или большим, чем отверстие впускного фланца испытываемого насоса, дополнительные отверстия для клапана напуска газа и одно или более отверстий для подсоединения вакуумметров. Отверстия для вакуумметров не должны находиться близко к входу испытываемого насоса (см. рисунок 6).

1 — измерительная камера. 2— клапан напуска газа; 3— испытываемый насос: 4 — вакуумметр для измерения р_(1> р_й. р_й; 5 — быстродействующий клапан; V — обьсм измерительной каморы. V, — объем трубопровода между испытыиаомым насосом

и быстродействующим клапаном

Рисунок 6 — Схема оборудования для определения быстроты действия методом постоянного объема

5.3.3    Быстродействующий клапан

Быстродействующий клапан должен открываться или закрываться менее чем за 0,5 с. Интервал измерения л/, может быть больше этого времени (например. Af, >8 с), чтобы минимизировать его влияние на погрешность определения быстроты действия. Для точного измерения значения    время реаль

ного открывания быстродействующего клапана измеряется с достаточной точностью и включается в вычисления. Время открывания может отклоняться от времени запуска клапана в зависимости от его типа . Так как проводимость клапана уменьшает измеряемую быстроту действия испытываемого насоса, то нужно выбирать прямопроходный клапан с большим сечением прохода.

5.3.4    Измерительная установка

Чистота вакуумного насоса, уплотнителей и других компонентов должна соответствовать предполагаемому базовому давлению. Все части установки собираются в соответствии с рисунком 6 в чистых условиях. Испытываемый насос подсоединяется через быстродействующий клапан к измерительной камере при помощи трубопровода с достаточным поперечным сечением (см. 5.3.7).

Клапан устанавливается близко к впускному фланцу испытываемого насоса, чтобы минимизировать объем У, трубопровода Трубопровод между клапаном и измерительной камерой 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 испытываемый насос должен быть меньше 1 % объема ^измерительной камеры, т. е. V, <0,01 V.

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

5.3.5    Определение быстроты действия

Быстрота действия дуислытываемого насоса в интервале д/, между давлениямир,, ир,₂(при изотермическом процессе откачки газа) вычисляется по формуле

= ^v щеп.

Д/l Pt2

Погрешность определения объема Vизмерительной камеры должна быть менее 0.5 %. Для измерения давлений р₍₁, р^, а также Af_1t быстродействующий клапан 5 между насосом и измерительной камерой должен быть открытым в течение фиксированного интервала времени д f,.

Разность давлений 4р=р_п -р^ выбирается при ^p^O.I.

Формула (9) применима только для изотермического процесса откачки газа.

После закрывания быстродействующего клапана давление р,₂ изменяется за счет охлаждающего эффекта изоэнтропического процесса расширения газа во время откачки. Следовательно, р,₂ нужно измерять после периода ожидания М₂, выравнивания температуры.

Метод определения быстроты действия с помощью формулы (7) имеет две систематические погрешности, которые можно скорректировать.

Первая погрешность — следует из определения величины объема Vj между испытываемым насосом и запорным органом быстродействующего клапана (см. рисунокб). Этот объем откачивается (почти) до базового давления насоса р_Ь1 в начале интервала измерения д f,. Когда клапан открывается, происходит быстрое движение газа из объема Vвнутри измерительной камеры в объем V_t и. таким образом, снижается реальное стартовое давление р_м при интервале откачки до p,_1w. Формула (8) корректирует падение давления р₍₁. вызванное движением газа

Вторая погрешность — возможная негерметичность и десорбция газа измерительной камеры, вызывающая дополнительную газовую нагрузку во время ожидания тепловой стабилизации. Чтобы определить воздействие этого эффекта, повышение давления (р,₃ - р_й) в третьем интервале времени д/₃, которое следует за тепловой стабилизацией, должно измеряться при давлении в пределах менее 100 Па. В этом случае влияние негерметичности и скорости десорбции газа на быстроту действия можно скорректировать заменой р,₂ в формуле (9) на виртуальное давление p_l2w.

Рисунок 7 показывает зависимость давления от времени цикла откачки для определения быстроты действия методом постоянного объема. В начале цикла откачки (1) исходное давлениер_п быстро падает ДО Ptiw ^из*^за открывания быстродействующего клапана. После этого давление понижается до 0,9 p_t1 (2) из-за откачки во время интервала Л1₁. После закрытия быстродействующего клапана давление повышается в интервале д*₂ ^{33 0461} тепловой стабилизации до значения р^ (3). Когда давление возрастает от p_Q до р_а (4), влияние негерметичности и скорости десорбции на определение быстроты действия можно скорректировать экстраполированием наклона кривой в интервале Д*₃ к моменту времени (2). Таким образом, скорректированное давление вычисляют по формуле (9)

_Г_,_Л--⁽Р*> -PttMAf, + At₂)    (9)

Af₃

ГОСТ 32974.1-2016

Содержание

1    Область применения...................................................1

2    Нормативные ссылки..................................................1

3    Термины и определения................................................2

4    Символы и обозначения.................................................3

5    Методы испытаний....................................................3

5.1    Определение быстроты действия методом постоянного потока.....................3

5.2    Определение быстроты действия    методом двух манометров.....................7

5.3    Определение быстроты действия    методом постоянного объема...................10

5.4    Измерение базового давления.........................................14

5.5    Определение степени сжатия и наибольшего выпускного давления.................14

6    Требования безопасности..............................................17

Приложение А (справочное) Произведение средней длины свободного пробега молекул и давления

некоторых газов............................................18

Приложение В (справочное) Погрешности измерения..............................19

Приложение ДА (справочное) Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов

(международных документов) межгосударственным стандартам.............21

Библиография........................................................22

III

Введение

Настоящий стандарт является базовым по определению методов измерений характеристик вакуумных насосов. Описанные методы хорошо известны по существующим национальным и международным стандартам. При разработке данного стандарта ставилась цель создать единый документ, содержащий метод измерения характеристик вакуумных насосов, и упростить в будущем разработку стандартов на конкретные типы вакуумных насосов.

Стандарты на конкретные типы вакуумных насосов должны содержать приемлемый выбор методов измерения, взятых на основании настоящей части, для определения характеристик, предельных значений, специфических условий работы и особенностей конкретного типа насоса. Если есть различия между настоящей частью стандарта и стандартом на конкретный тип насоса, тоосновным является стандарт на конкретный насос.

Пользователи настоящего стандарта должны учитывать, что помимо требований, предусмотренных настоящим стандартом, для индивидуальных случаев применения могут потребоваться дополнительные требования. Настоящий стандарт не запрещает поставщику/изготовителю предлагать, а пользователю/заказчику использовать альтернативное оборудование или инженерные решения. Это может в частности быть применимо к инновационным и разрабатываемым технологиям.

IV

ГОСТ 32974.1-2016 (ISO 21360-1:2012)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

Вакуумная технология

СТАНДАРТНЫЕ МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ХАРАКТЕРИСТИК ВАКУУМНЫХ НАСОСОВ

Часть 1 Общие положения

Vacuum technology. Standard methods (or measuring vacuum-pump performance. Part 1. General description

Дата введения —2018—01—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на вакуумные насосы и устанавливает три различных метода определения быстроты действия, степени сжатия, измерения базового и наибольшего выпускного давлений.

Метод постоянного потока — это определение быстроты действия при напуске в вакуумный насос постоянного потока газа, при котором измеряется впускное давление. На практике измерение потока газа с достаточной точностью может быть затруднено, по этой причине описаны два других метода, при которых прямое измерение потока газа не используется.

Метод двух манометров — это определение быстроты действия, который используется при небольшой величине потока и малых впускных давлениях (при высоком и сверхвысоком вакууме). Он основан на измерении перепада давлений на диафрагме с круглым отверстием, разделяющей измерительную камеру на две части, в каждой из которых установлен манометрический преобразователь или манометр абсолютного давления.

Метод постоянного объема — это определение быстроты действия подходит для автоматизированного измерения. Он базируется на известной зависимости времени вакуумирования объема от параметров процесса вакуумирования: отношения давлений в начале и конце интервала вакуумирования, величины объема, времени вакуумирования.

Различные воздействия, такие как натекание и десорбция, охлаждение газа почти до изоэнтропи-ческого расширения в интервале откачки и увеличение газокинетического сопротивления в линии соединения между измерительной камерой и насосом, вызванные изменением режимов течения газа в соединительных коммуникациях при низких давлениях, влияют на измерение давления и. в результате, на быстроту действия.

При выборе метода определения необходимо учитывать специфику (вакуумного насоса) и технические характеристики: например, измерение наибольшего выпускного давления необходимо только для насоса, который работает с форвакуумным насосом. Измерения характеристик вакуумного насоса, не описанные в настоящей части стандарта (например, измерение потребляемой мощности), определяются стандартом на конкретный тип вакуумного насоса.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использована ссылка на следующий межгосударственный стандарт. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного документа, для недатированных ссылок применяют последнее издание ссылочного документа (включая все его изменения):

ГОСТ ИСО/МЭК17025—2009 (ISO/IEC 17025) General requirements for the competence of testing and calibration laboratories (Общие требования к компетентности испытательных и калибровочных лабораторий)

Иэданио официальное

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочного стандарта в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 быстрота действия q_v (volume flow rate): Скорость объемного потока газа, то есть скорость изменения объема газа в единицу времени

где V—объем;

(—время.

Примечания

1.    На практике быстрота действия данного насоса, для данного газа, условно равна отношению производительности насоса для данного газа к равновесному давлению в определенном месте. Единицы измерения, принятые для быстроты действия (м³Аг) или (л/с).

2.    Вместо «быстроты действия» часто используются термин «скорость откачки» и символ «S».

3.2    впускное давление p^.p# p_e (inlet pressure): Давление на входе насоса, измеряемое в определенном месте измерительной камеры.

3.3    базовое давление р_ь (base pressure): Давление, полученное в измерительной камере после создания соответствующих условий испытаний в измерительной камере, подсоединенной к вакуумному насосу (см. 5.4).

Примечание — Предельное остаточное давление — величина, к которой асимптотически стремится давление в измерительной камере, без впуска газа и при нормально работающем насосе: самое низкое давление, получаемое насосом; в настоящем стандарте методы измерения не приведены.

3.4    максимальное рабочее давление p_1max (maximum working pressure): Максимальное давление на входе в насос, которое может выдержать вакуумный насос при условии непрерывной безаварийной работы.

3.5    выпускноедавлениер₃(Ьасктдрге55иге):Давлениеввыходномсечениивакуумногонасоса.

3.6    наибольшее выпускное давление р_с (critical backing pressure): Величина наибольшего выпускного давления (приводится в эксплуатационной или нормативной документации на конкретный вакуумный насос).

3.7    степень сжатия /^(compression ratio): Отношение выпускного давления р₃к впускному давлению р, вакуумного насоса при нулевой производительности, выраженное отношением

Ко ~ Р^Р\ ■

3.8    измерительная камера (test dome): Специальная присоединенная к входу насоса и оборудованная средствами для измерения его характеристик вакуумная камера определенной формы и размеров. через которую измеряемый поток газа может поступать в насос.

3.9    производительность Q (throughput); Поток газа во входном сечении насоса, определяемый уравнением

~ Р\Я\/.

где р, — впускное давление (давление на входе насоса со стороны высокого вакуума); q_v — быстрота действия;

(—время;

V — объем измерительной камеры.

ГОСТ 32974.1-2016

3.10 стандартная быстрота действия (standard gas flow rate): Быстрота действия при стандартных условиях для газов (0 °Си 101 325 Па) (1).

4 Символы и обозначения

а — Внутренний диаметр соединительного трубопровода между испытываемым насосом и быстродействующим клапаном (позиции 3 и 5 на рисунке 6), м;

А — площадь поперечного сечения трубопровода между испытываемым насосом и быстродействующим клапаном (позиции Зи 5 на рисунке 6), м²;

С — проводимость. м¹/с (10¹ л/с); d — диаметр отверстия, м;

D — внутренний диаметр измерительной камеры, м;

О_ы — номинальный диаметр входа измерительной камеры или переходника, м;

К₀ — степень сжатия насоса при нулевой производительности;

/ — длина трубопровода между испытываемым насосом и быстродействующим клапаном (позиции 3 и 5 на рисунке 6). м;

/ — длина свободного пробега молекул газа, м;

М — молярная масса газа, кг/моль;

р₀ — 101 325 Па (I);

р, — впускное давление. Па;

Pimax — максимальное рабочее давление. Па;

Рз — выпускное давление в форвакуумной магистрали. Па;

р_и, Pt2. р, з — давления в измерительной камере для метода постоянного объема, измеряемые до и после интервалов времени Дf₁. М₂, Д/₃. Па;

Рм-Рь2,Рьз ^— базовое давление. Па; р_с — наибольшее выпускное давление. Па;

p_d, р_е — давления в измерительной камере для метода двух манометров. Па;

О — производительность насоса. Па л/с:

О_г — поток газа для испытания. Па ■ л/с;

q_v — быстрота действия испытываемого насоса, л/с;

— быстрота действия форвакуумного насоса, л/с;

Qvsccm — быстрота действия при стандартных условиях для газов (0 ^вС и 101 325 Па), seem (или см¹/мин);

Qy_std — быстрота действия при стандартных условиях для газов (0 °С и 101 325 Па), л/с;

O_fnax — максимальная производительность. Па • л/с;

R — универсальная газовая постоянная. 8,314 Дж/(моль К);

Т — абсолютная (термодинамическая) температура, ^вС;

Т₀ — 273.15 K(1J;

Т₀ — температура измерительной камеры. °С;

Г, — температура расходомера. ^вС; и — погрешность измерения;

V — объем измерительной камеры л. м¹;

V, — объем трубопровода между испытываемым насосом и быстродействующим клапаном (позиции 3 и 5 на рисунке 6) л, м¹;

8— толщина стенки диафрагмы, м.

5 Методы испытаний

5.1    Определение быстроты действия методом постоянного потока

5.1.1    Общие положения

Метод постоянного потока для вакуумных насосов применяется для всех диапазонов давления и типоразмеров насосов, где быстрота действия определяется с достаточной точностью. Диапазон измерения производительности вакуумных насосов выбирается умножением ожидаемой быстроты действия на максимальное и минимальное рабочие давления испытываемого насоса.

Все измерительные приборы должны быть откалиброваны либо:

а) относительно начального вакуума или в соответствии с национальным стандартом.

Ь) с помощью инструментов абсолютного измерения, которые соответствуют международной системе единиц, к которой могут быть отнесены неточности измерения.

Используемые откалиброванные измерительные приборы должны иметь сертификат калибровки в соответствии с ГОСТ ИСО/МЭК17025.

5.1.2 Измерительная камера для метода постоянного потока

Для данных измерений следует использовать измерительную камеру в соответствии с рисунком 1. с номинальным диаметром 0_N, равным диаметру впускного отверстия испытываемого насоса. Верхняя часть камеры, противоположная впускному отверстию может быть плоской, конической, или немного выпуклой с такой же средней высотой над фланцем, как для плоской поверхности. Фланцы для подсоединения вакуумных измерительных приборов должны располагаться на высоте 0.5D над фланцем измерительной камеры для подсоединения к насосу или к переходнику. Желательно использовать три измерительных прибора Диаметр отверстий этих фланцев должен быть равен диаметру отверстий подсоединяемых манометрических преобразователей, и их присоединительные размеры должны быть указаны. Нельзя располагать измерительные приборы под углом (в радиусе) =45° рядом с трубопроводом для впуска газа. Соединительные каналы между фланцем и камерой не должны выходить за пределы стенки камеры с внутренней стороны, за исключением трубопровода для впуска газа.

Измерительная камера, если необходимо для испытываемого насоса, должна быть оснащена устройством для обезгаживания. которое обеспечивает ее равномерное нагревание для достижения базового давления.

Объем измерительной камеры зависит от типа испытываемого насоса (см. в стандарте на конкретный тип вакуумного насоса).

Для испытываемых насосов с диаметром впускного фланца менее номинального диаметра D_N = 100 мм. диаметр камеры должен соответствовать 0_N = 100 мм. Переход к впускному фланцу насоса производится с помощью конического переходника на 45°. в соответствии с рисунком 1.

1 — трубопровод для впуска газа и точка измерения температуры Т0. 2 — подсоединение вакуумметра и масс-спектрометра; D — внутренний диаметр измерительной камеры DN — номинальный диаметр переходника, равный впускному отверстию фланца испытываемого насоса

Рисунок 1 — Измерительная камера

5.1.3 Измерительная установка

Измерительная камера должна быть чистой и сухой. Чистота испытываемого насоса, уплотнителей и других компонентов должна соответствовать предполагаемому базовому давлению. Все компоненты собираются в чистых условиях в соответствии с рисунком 2. Расходомеры с разным диапазоном измерений следует подключать параллельно. Если поток превышает диапазон измерений, то можно ²

Примечание — Термоэлектрические массовые расходомеры определяют не производительность насоса, посредством измерении быстроты действия q_VM. при стандартных условиях для газов (1 ] (р₀ = 101 325 Па и Г₀ = 273,15 К). Чтобы получить производительность насоса. q_Vst<j умножается на коэффициент Т^>(/Т₀. Следовательно. Оубудет вычисляться по формуле

_п _ QvtuPolb    (3)

^Яу~ Тц(Р, -Ре)'

Единица измерения «seem» (см³/мин) часто используется для q^a- Тогда можно получить q_v{n/c), вставив [д^_и ⁼ (Qv»ccm^/SGCm) Ю^л/бО с). (р₀ = 101 325 Па] и [Г₀ = 273.15 К] в формулу (3). следующим образом

-(WmfcMV¹) 10 ^Зл 101325ПЗ т;₎г,_с    (4)

^qv~ 60С 273.15 К (Р-Рь)

5.1.5    Проведение измерений

Измерительная камера для проведения измерений представлена на рисунке 1. схема измерительного оборудования на рисунке 2. При закрытом клапане напуска газа, в измерительной камере должно установиться базовое давление (см. 5.4). После этого газ напускается в измерительную камеру через клапан напуска газа. Измерения выполняются при возрастающей величине давления, что позволяет правильно использовать расходомер. В течение этого времени температура окружающей среды должна быть постоянной и сохраняться в пределах г2 °С.

Когда необходимое давление р, достигнуто в пределах колебаний 3 % в минуту, измеряются давления р_у и р₃. температура окружающей среды, температура измерительной камеры 7^, а также производительность О насоса. Если производительность испытываемого насоса остается стабильной в пределах колебаний :3 %, измерение можно считать верным. Если производительность нестабильна из-за переходного состояния, то следует подождать, пока она не стабилизируется.

Если измерение производительности насоса длится более 60 с. давление р, в измерительной камере необходимо измерять каждую минуту. В этом случае давление представляет собой среднюю величину значений измерения. Если во время измерения давления производительность насоса колеблется более чем ;3 %, измерение следует повторить, пока данные не стабилизируются.

Измерение давления р, нужно проводить, как минимум, в трех точках в каждом десятичном диапазоне. Если производительность насоса увеличивается до максимально допустимого значения то достигается максимальное впускное давление, величина которого может быть ограничена производителем.

Примечание — Быстротадействияможегопределитьсяпоразмымгазам. При замене газа трубопроводы для впуска газа должны продуваться новым газом до начала измерения.

5.1.6    Погрешности измерения

Поток газа должен измеряться со стандартной погрешностью t2,5 %. а давление—с погрешностью менее гЗ %. Точные измерения необходимо выполнять в соответствии с приложением В. Общая погрешность определения быстроты действия должна быть менее 10 %.

5.1.7    Результаты измерения

Нанесите в полулогарифмических координатах (см. рисунок 5) график зависимости быстроты действия q_v испытываемого насоса, вычисленной по формуле (1). относительно впускного давления. После этого нанесите кривую быстроты действия q^p форвакуумного насоса (если он используется), вычисленную из значений O_sW и р₃ относительно р₃. Диапазон абсциссы покроет весь диапазон давлений Ру и р₃. Следует указать базовые давления вакуумного р_Ьу и форвакуумного р_ь2 насосов.

Отчет об испытании должен содержать:

a)    тип, серийный номер, погрешность измерений и условия эксплуатации всех используемых вакуумных измерительных приборов:

b)    тип и серийный номер испытываемого насоса;

c)    частоту (скорость) вращения и/или условия работы испытываемого насоса;

d)    тип и количество жидкости, используемой в испытываемом насосе, и давление ее паров при 20 °С;

6

1

2