Hiệu suất của hầu hếthệ thống chân khôngsẽ thay đổi theo thời gian, đặc biệt là đối với thiết bị chân không được sử dụng trong sản xuất, gần như không thể tránh khỏi việc gặp phải các vấn đề như giảm độ chân không. Một nguyên nhân phổ biến của những vấn đề này là rò rỉ.
Phát hiện rò rỉ thường xuyên là quan trọng
Rò rỉ lớn thường rất dễ nhận thấy: áp suất trong buồng chân không không giảm ở mức bình thường hoặc áp suất tối đa cao hơn đáng kể so với giá trị bình thường. Tuy nhiên, đôi khi rò rỉ nhỏ khó phát hiện do dễ dàngmáy bơm chân khôngcó thể xử lý tải khí do rò rỉ. Ngay cả khi chỉ số đo chân không vẫn ở mức bình thường, sự cố rò rỉ vẫn có thể mang theo các loại khí bất ngờ (như oxy) vào buồng chân không, đôi khi có thể gây ra tác động rất nghiêm trọng đến quy trình (như một số quy trình phủ). Vì vậy, bất kể áp suất trong hệ thống chân không có giảm đáng kể hay không, vẫn nên tiến hành kiểm tra rò rỉ thường xuyên.
Rò rỉ thực tế và rò rỉ ảo
Không phải tất cả thời gian bơm kéo dài và giảm áp suất cực độ đều là do rò rỉ. Trước khi sử dụng máy dò rò rỉ để phát hiện rò rỉ, cần phải hiểu cách xác định xem thiết bị chân không có thực sự bị rò rỉ hay không.
Các chất ô nhiễm bám vào thành trong hoặc thành trong của buồng chân không liên tục giải phóng khí dưới chân không, và hiện tượng này được gọi là xì hơi. Khi có một khoảng chết bên trong buồng chân không, và khoảng chết được kết nối với bên trong buồng thông qua một kênh hẹp, khí trong khoảng chết sẽ từ từ giải phóng dưới chân không, hình thành một hiện tượng tương tự như xì hơi hoặc rò rỉ, thường được gọi là rò rỉ ảo.
Có thể phát hiện rò rỉ thực tế thông qua phát hiện rò rỉ, và thông hơi cũng có thể được giải quyết bằng cách vệ sinh bề mặt bên trong của buồng chân không. Tuy nhiên, một khi rò rỉ ảo xảy ra, rất khó để phát hiện và cần tránh các cấu trúc hoặc quy trình dễ bị rò rỉ ảo trong quá trình thiết kế và sản xuất càng nhiều càng tốt, chẳng hạn như các kết nối ren (có thể sử dụng bu lông rỗng nếu cần), khe hở dài hoặc mao quản, buồng hàn hoàn toàn ở cả hai mặt (khuyến nghị hàn hoàn toàn vỏ dày hơn ở phía chân không và hàn không liên tục ở phía khí quyển), v.v.
Có thể sử dụng hai phương pháp sau đây để xác định xem hệ thống chân không có rò rỉ thực sự hay không.
Phân tích đường cong giảm áp suất
Dữ liệu lịch sử của hệ thống chân không là một trong những công cụ có giá trị nhất để hiểu hiệu suất của các hệ thống chân không lớn. Các kỹ thuật viên giàu kinh nghiệm sẽ cẩn thận lưu giữ dữ liệu lịch sử và nhanh chóng xác định nguyên nhân của các vấn đề bằng cách so sánh đường cong giảm áp suất hiện tại với chu kỳ trước khi hệ thống ở trong tình trạng tốt. Ví dụ, bằng cách sử dụng đường cong giảm áp suất được hiển thị trong hình sau, có thể xác định xem có rò rỉ hay không.
Trong cùng điều kiện quy trình và hoạt động bình thường của bơm chân không, nếu có rò rỉ thực sự, khí rò rỉ vào buồng từ bên ngoài sẽ khiến áp suất trong buồng giảm xuống vị trí cao hơn áp suất giới hạn bình thường, sau đó sẽ không giảm nữa hoặc giảm rất chậm. Đường cong giảm áp suất tương tự như đường cong trên cùng trong hình trên. Khi có hiện tượng xì hơi hoặc rò rỉ ảo, khí sẽ từ từ giải phóng và tốc độ xì hơi giảm. Hệ thống có thể đạt đến áp suất giới hạn ban đầu, nhưng thời gian để đạt đến áp suất giới hạn chậm lại đáng kể. Đường cong giảm áp suất tương tự như đường cong giữa trong hình trên.
Kiểm tra tăng áp suất
Kiểm tra tăng áp suất, còn được gọi là kiểm tra giữ áp suất hoặc kiểm tra giữ chân không. Đóng van giữa bơm chân không và buồng trong điều kiện chân không có thể gây ra sự gia tăng áp suất (phản hồi) trong buồng do xì hơi, rò rỉ ảo hoặc rò rỉ. Bằng cách chia mức tăng áp suất cho thời gian trôi qua, tốc độ tăng áp suất của hệ thống chân không có thể được tính toán và biểu diễn dưới dạng đường cong như trong hình sau. Tốc độ tăng và giảm áp suất thường được biểu thị bằng Pa/giờ. Đối với thiết bị chân không công nghiệp nói chung, tốc độ tăng áp suất vượt quá 1Pa/giờ trong quá trình kiểm tra giữ áp suất cần được điều tra và giải quyết. Một số thiết bị chân không cao yêu cầu tốc độ tăng áp suất là 0.5Pa/giờ hoặc thậm chí thấp hơn.
Các thử nghiệm giảm áp suất và tăng áp suất sẽ không xác định được vị trí rò rỉ, mà chỉ cho biết tác động tích lũy của tất cả các nguồn khí (rò rỉ thực tế và rò rỉ khí hoặc rò rỉ ảo). Nếu nghi ngờ có rò rỉ thực sự, bước tiếp theo thường là sử dụng máy dò rò rỉ heli để phát hiện rò rỉ.
Rò rỉ bên ngoài và rò rỉ bên trong
Rò rỉ mà chúng ta thường nhắc đến là rò rỉ bên ngoài, tức là rò rỉ từ bên ngoài vào bên trong buồng chân không hoặc đường ống; Rò rỉ bên trong là rò rỉ xảy ra giữa hai buồng chân không cần được cô lập, giữa hai đường ống chân không được cô lập bằng van hoặc giữa một buồng chân không và một đường ống.
Rò rỉ bên ngoài có thể dễ dàng phát hiện thông qua máy dò rò rỉ, trong khi rò rỉ bên trong chỉ có thể được đánh giá trước thông qua việc duy trì áp suất phân đoạn và các phương pháp khác. Sau đó, đường ống ở một bên của van đáng ngờ có thể được tháo ra và có thể tiến hành phát hiện rò rỉ (hoặc có thể kết nối máy dò rò rỉ với một bên của van đáng ngờ và có thể nạp khí heli vào đường ống ở phía bên kia để phát hiện rò rỉ).
Rò rỉ động
Trong các hệ thống chân không có truyền động, phớt động được sử dụng. Các cấu trúc phớt động này có khả năng bịt kín tốt trong điều kiện tĩnh nhưng rò rỉ trong quá trình chuyển động; Ví dụ, các van sử dụng phớt trục cao su để bịt kín động (giữa thân van và thân van) dễ xảy ra hiện tượng này hơn. Xác suất xảy ra hiện tượng này không cao, nhưng do thực tế là van thường ở trạng thái mở hoặc đóng trong quá trình phát hiện rò rỉ nên rò rỉ động này rất khó phát hiện.
Đối với các quy trình quan trọng, việc lựa chọn van được bịt kín bằng ống lượn sóng có thể làm giảm đáng kể khả năng rò rỉ động; Nếu van vẫn được bịt kín bằng phớt trục, trong quá trình phát hiện rò rỉ, việc phun heli vào vị trí thân van trong khi vận hành van có thể nhanh chóng xác định xem có rò rỉ động trong van hay không.
