Doğrudan basınçlı vakum ölçerler nasıl çalışır?

.......... üzerinden paylaş:

Gaz türünden bağımsız basınç okumasına sahip vakum ölçerler

Mekanik vakum ölçerler, termal hızları nedeniyle gazla dolu bir alandaki partiküllerin (moleküller ve atomlar) yüzeye uyguladığı kuvveti kaydederek basıncı doğrudan ölçer.

Bourdon vakum göstergeleri

Dairesel bir ark şeklinde bükülmüş bir tüpün iç kısmı (Bourdon tüpü olarak adlandırılır) (3) tahliye edilecek kap ile bağlantılıdır (Şekil 3,2). Harici hava basıncının etkisiyle, boşaltma sırasında tüpün ucu büyük veya küçük ölçüde bükülür ve takılı gösterge mekanizması (4) ve (2) çalıştırılır. Basınç okuması harici atmosferik basınca bağlı olduğundan, ortam atmosferik basıncındaki değişiklik düzeltilmediği sürece yalnızca yaklaşık 10 mbar'a kadar doğrudur.

Şekil 3,2 Bir Bourdon göstergesinin kesiti.

Bağlantı borusu bağlantı flanşına
Gösterge
Bourdon boru
Kumanda sistemi

Diyaframlı vakum göstergeleri

Kapsül vakum göstergeleri

Diyaframlı vakum ölçerin en bilinen tasarımı, ölçüm sistemi olarak aneroid kapsüllü bir barometredir. Bakır-berilyum alaşımından yapılmış hava geçirmez, vakumlu, ince duvarlı bir diyafram kapsülü içerir. Basınç düştüğünde kapsül diyaframı genişler. Bu hareket bir kol sistemi ile bir noktaya aktarılır. Bu prensibe göre tasarlanan kapsül vakum göstergesi, basıncı dış atmosferik basınçtan bağımsız olarak doğrusal bir ölçekte gösterir.

DIAVAC diyaframlı vakum göstergesi

50 mbar'ın altındaki seviyeler için mümkün olan en doğru basınç okuması sıklıkla gereklidir. Bu durumda farklı bir diyaframlı vakum ölçer daha uygundur, yani basınç ölçeği 1 ile 100 mbar arasında önemli ölçüde genişletilmiş olan DIAVAC. Gösterge kafasının kol sisteminin (2) bulunduğu iç kısım (bkz. Şekil 3,3) 10 ^-3 mbar'ın altında bir referans basınca tahliye edilir. Hazneye giden kapak, özel çelikten yapılmış oluklu bir diyafram (4) şeklindedir. Hazne boşaltılmadığı sürece bu diyafram duvara sıkıca bastırılır (1). Tahliye arttıkça, ölçülecek basınç px ile referans basınç arasındaki fark azalır. Diyafram başlangıçta sadece hafifçe bükülür, ancak daha sonra 100 mbar'ın altında daha fazla bükülür. DIAVAC ile diyafram sapması tekrar bir ibreye (9) aktarılır. Özellikle 1 ile 20 mbar arasındaki ölçüm aralığı, basıncın oldukça doğru bir şekilde okunabilmesi için (yaklaşık 0,3 mbar'a kadar) önemli ölçüde genişletilir. Bu cihazın titreşime duyarlılığı kapsül vakum ölçere göre biraz daha yüksektir.

Şekil 3,3 DIAVAC DV 1000 diyaframlı vakum göstergesinin kesiti.

Taban plakası
Kumanda sistemi
Bağlantı flanşı
Diyafram
Referans basınç
Sıkıştırma ucu
Ayna folyosu
Plexiglas plaka
Gösterge
Cam yatak
Destek plakası
Muhafaza

Kapsül vakum ölçerler basıncı 10 mbar'a kadar doğru şekilde ölçer (doğrusal ölçek nedeniyle, ölçeğin düşük basınç ucunda en az doğrudur). Sadece 30 mbar'ın altındaki basınçlar ölçülecekse, okuması (yukarıya bakın) çok daha doğru olduğu için DIAVAC önerilir. Son derece hassas ölçüm doğruluğu gereksinimleri için hassas diyaframlı vakum ölçerler kullanılmalıdır. Düşük basınçların doğru bir şekilde ölçülmesi gerekiyorsa ve bu nedenle örneğin 100 mbar'a kadar bir ölçüm aralığı seçilirse, bu göstergeler doğrusal bir ölçeğe sahip olduğundan daha yüksek basınçlar artık ölçülemez. Tüm mekanik vakum ölçerler bir dereceye kadar titreşime duyarlıdır. Bir destek pompasına doğrudan bağlantı durumunda meydana gelenler gibi küçük titreşimler genellikle zararlı değildir.

Gerilim/Piezo diyaframlı göstergeler

Bir diyaframın sapması, "gerilim" veya kapasitedeki bir değişiklik olarak da elektriksel olarak ölçülebilir. Geçmişte, diyafram büküldüğünde, yani çekme yükü altında dirençlerini değiştiren dört gerilimölçer, köprü devresinde metal bir diyaframa monte edilmişti. Leybold'da bu tür cihazlara özel bir ad verilmiştir, yani MEMBRANOVAC. Daha sonra, doğrudan yüzeylerinde bu tür dört "gerilim direnci" içeren silikon diyaframlar kullanılmıştır. Elektrik düzeni yine bir köprü devresinden oluşuyordu ve diğer iki köşe noktasında basınçla orantılı doğrusal bir voltaj sinyali alınırken, karşılıklı iki köşe noktasında sabit bir akım beslendi. Şekil 3,4'te bu düzenlemenin prensibi gösterilmektedir. Bu tür cihazlar PIEZOVAC olarak adlandırıldı ve şu anda DI/DU2000 üniteleri olarak adlandırılıyor ve birçok durumda hala kullanılıyor.

Şekil 3,4 Piezoelektrik sensör (temel şema)

Kapasitans diyaframlı göstergeler

Bir köprü devresinin parçası olarak gerilimi ölçmek size yüksek düzeyde doğruluk sağlar ancak sınırlı bir aralığa sahiptir. Daha gelişmiş bir yöntem, diyaframın sapmasının bir plaka kapasitansının kapasitesindeki değişiklik olarak ölçülmesidir: bir elektrot sabittir, diğeri diyafram tarafından oluşturulur. Diyafram büküldüğünde, elektrotlar arasındaki mesafe ve dolayısıyla kondansatörün kapasitesi değişir. Şekil 3,5'te bu düzenlemenin prensibi gösterilmektedir. Bu, CEREVAC CTR serisinde kullanılır. Metalik ve seramik diyaframlı sensörler arasında ayrım yapılır. Kapasitif diyaframlı göstergeler, atmosferik basınçtan 1,10-4 mbar'a kadar kullanılır (10-4 mbar'ın altında ölçüm belirsizliği hızla artar). Bu kadar düşük basınçlarda diyaframların yeterince sapmasını sağlamak için, farklı basınç seviyeleri için farklı kalınlıklarda diyaframlar kullanılır. Her durumda basınç, sensörler ile onun 3 kuvveti doğruluğunda ölçülebilir:

1000 ila 1 Torr
100 ila 10 ^-1 Torr
10 ila 10 ^-2 Torr
1 ila 10 ^-3 Torr
10-1 ila 10 ^-4 Torr

Doğruluk seviyelerini daha da artırmak için kapasitif hücreyi de ısıtabilirsiniz. Bu durumda kapasitif hücre ortam sıcaklığına karşı ağır yalıtımlıdır ve küçük bir ısıtma filamanı hücreyi sabit bir sıcaklığa ısıtır. Bu, ortam sıcaklıklarındaki dalgalanmalardan kaynaklanan dalgalanmaları ortadan kaldırmaya yardımcı olur. Ayrıca, gazların gösterge içinde yoğuşmasını istemediğiniz, aksi takdirde sistemde soğuk bir nokta oluşturacak gazlarla çalışırken de kullanılır.

Şekil 3,5 Kapasitif sensör (temel şema)

Ölçülecek basınçlar bu aralık sınırlarını aşıyorsa, iki veya üç sensörlü bir çok kanallı ünite kullanılması önerilir.

Kapasitanslı diyaframlı ölçer, tüm pratik amaçlar için gaz türünden bağımsız olan ve 1 mbar'ın altındaki basınçlar için tasarlanmış tek mutlak basınç ölçüm cihazıdır. Günümüzde iki tip kapasitif sensör mevcuttur:

DI/DU 200
CTR100N/101N

Blog & Wiki Vacuum Fundamentals Vacuum measurement

Vakum Teknolojisinin Temelleri 

Vakum pompası temellerini ve proseslerini keşfetmek için "Vakum Teknolojisinin Temelleri" adlı e-Kitabımızı indirin. 

e-Kitabı görüntüle

Referanslar

Vakum sembolleri
Terimler Sözlüğü
Referanslar ve kaynaklar

Vakum sembolleri

Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü

Ayrıntıları göster

Terimler Sözlüğü

Vakum teknolojisinde kullanılan ölçüm birimlerine ve sembollerin ne anlama geldiğine ve tarihi birimlerin modern eşdeğerlerine genel bir bakış

Ayrıntıları göster

Referanslar ve kaynaklar

Vakum teknolojisinin temel bilgileriyle ilgili referanslar, kaynaklar ve daha fazla okuma

Ayrıntıları göster

Vakum sembolleri

Pompa tiplerinin ve pompalama sistemlerindeki parçaların görsel bir temsili olarak vakum teknolojisi şemalarında yaygın olarak kullanılan sembollerin sözlüğü

Ayrıntıları göster