Vakuumtaugliche Schrauben

„Das ist in der Vakuumtechnik genauso wie im Radsport.“

Produktgruppenbild Schraubenformen und Beschichtungen vorschauWer schnell sein will verzichtet auf Standardnormteile. Zur Steigerung der Effizienz werden im Radsport Verbindungselemente mit einem möglichst geringen Gewicht verbaut. Bei Aufbauten in Vakuumanlagen verwendet man stattdessen vakuumtaugliche Verbindungselemente, welche für eine geringe Gasabgabe optimiert und entwickelt wurden.

Bei Schraubenverbindungen innerhalb einer Vakuumumgebung sind die Entstehung „virtueller Lecks“ sowie der Einsatz von Schmiermitteln oder Schutzwachsen zu vermeiden. Eingesetzte Verbindungselemente in Vakuumumgebungen sollten ein hohes Maß an Sauberkeit aufweisen und durch eine Entlüftung vor Gaseinschlüssen schützen.


Virtuelle Lecks in Schraubenverbindungen

„Durch virtuelle Lecks verlängert sich die Abpumpzeit der Vakuumkammer dramatisch.“

Gaseinschlüsse

Bei Aufbauten innerhalb einer Vakuumkammer sind Schrauben zur Herstellung wieder lösbarer Verbindungen unverzichtbar. Durch Oberflächenrauheit und Formabweichungen zwischen den Gewinden ergeben sich kleinste Spalte. Das unterhalb der Schrauben und im Schraubenkopf eingeschlossene Gas kann bei der Evakuierung nur schlecht entweichen.

Wegen der geringen Größe der Spalte im Verhältnis zur Größe der Hohlräume (Verhältnis 1:1000 … 1:100000) ergibt sich ein stetiger Gasstrom aus den Hohlräumen. Dieser Gaststrom erscheint dem Vakuumtechniker wie echtes Porenleck. „Diese „virtuelles Leck“ genannte Erscheinung hat zur Folge, dass der angestrebte Arbeitsdruck erst nach sehr langer Zeit oder überhaupt nicht erreicht wird.“

Vermeidung virtueller Lecks durch vakuumgerechte Gestaltung

Virtuelle Lecks in Schraubenverbindungen werden durch Öffnungen zwischen den entstehenden Hohlräumen und der Vakuumumgebung vermieden.

entlueftete schraube skizzeVakuumtaugliche Schrauben sind zur prozesssicheren Evakuierung mit einer zentrischen Entlüftungsbohrung oder einem seitlichen Längsschlitz entlang des Gewindeschafts und unterhalb des Schraubenkopfes versehen. Die zum Einsatz kommenden vakuumtauglichen Unterlegscheiben besitzen Entlüftungskerben auf der Kreisringfläche. Die Größe dieser Entlüftungsöffnungen ist so gewählt, dass sich zwischen der Öffnung und dem Hohlraum ein Verhältnis der Größenordnung 1:10 ergibt. Dadurch strömt das eingeschlossene Gas bereits während der Evakuierungsphase aus den Hohlräumen in die Vakuumkammer und wird mit abgepumpt. Die Performanz der Vakuumanlage bleibt erhalten.


Sauberkeitsanforderungen an vakuumtaugliche Schrauben

Wie im Radrennsport gilt auch in der Vakuumtechnik – sauber bleiben!

Schrauben unter UV LichtDie Anwesenheit bestimmter Stoffe in zu hohen Konzentrationen kann eine Menge Ärger nach sich ziehen. Die erforderliche Sauberkeit von Verbindungselementen wird durch eine geeignete Feinstreinigung erreicht. Im industriellen Maßstab haben sich ultraschallunterstützte Nassreinigungsprozesse mit tensidischem Reiniger und mehreren Spülstufen mit DI-Wasser etabliert. Damit werden die erforderlichen Sauberkeitsklassen prozesssicher und nachweisbar erreicht. In der Vakuumtechnik muss die oberflächenbezogene Ausgasrate der verwendeten Komponenten unterhalb 1*10-9 mbar*l/(s*cm²) liegen. Für UHV-Systeme sind Ausgasraten kleiner 1*10-12 mbar*l/(s*cm²) notwendig. In UCV-Anwendungen sind akkumulierte molekularen Kontaminationen mit Kohlenwasserstoffen von maximal 5*10-9 g/cm² erlaubt.

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