Maßeinheiten in der Vakuumtechnik
Frage: Ich komme mit den Einheiten in der Vakuumtechnik nicht zurecht – können Sie mir weiter helfen?
Antwort: Seit dem Jahr 1960 gibt es ein international eingeführtes offizielles Einheitensystem, das SI-System. SI steht dabei für „Système International d'unités“. Es gibt sieben Grundeinheiten. Danach wird z. B. eine Länge in Metern, eine Zeit in Sekunden und eine Masse in kg angegeben. In der Vakuumtechnik ist der Druck wohl die wichtigste physikalische Größe, seine Einheit kann aus SI-Einheiten abgeleitet werden. Definitionsgemäß ist der Druck gleich Kraft (Einheit Newton = m · kg/s²) pro Fläche (Einheit Quadratmeter). Damit ist die Einheit für den Druck Newton pro Quadratmeter (N/m²). Diese zusammengesetzte Einheit hat den eigenen Namen Pascal.
Hintergrund: In Vakuumtechnik und Dichtheitsprüfung sind allerdings immer noch historisch gewachsene Einheiten gebräuchlich, die sich auch noch nach ihrer geografischen Herkunft unterscheiden. Die SI-Einheit Pascal (Pa) hat sich in Japan durchgesetzt, in den USA wird noch von Torr gesprochen und in Mitteleuropa ist bar oder millibar (milli = 1/1000) gebräuchlich. In der folgenden Tabelle werden Umrechnungseinheiten für einige gebräuchliche Druckeinheiten zusammengefasst.
Auch das Saugvermögen von Vakuumpumpen wird nicht einheitlich angegeben. Für Verdrängerpumpen im Grob- und Feinvakuum ist die Einheit m3/h gebräuchlich (im englischsprachigen Raum cfm = cubic feet per minute) und für Hochvakuumpumpen l/s.
Natürlich interessiert auch der Gasdurchsatz, den eine Pumpe in einem Vakuumprozess fördern kann. Auch eine Leckagerate ist ein Gasdurchsatz durch einen Leckkanal. Nachfolgend die wichtigsten Einheiten für den Gasdurchsatz.
"NTP" bedeutet dabei "Normal Temperature and Pressure". Vorsicht, "NTP" ist nicht gleich "STP"! Standard Temperature and Pressure (STP) oder auf deutsch "Norm(al)bedingungen" sind weltweit genormt. Nach DIN 1343 "Referenzzustand, Normzustand, Normvolumen; Begriffe, Werte" sind Standardbedingungen definiert bei einer absoluten Temperatur von 273,15 K (= 0°C) und einem Druck von 1013,25 mbar (= 101325 Pa). "NTP" sind aber NICHT eindeutig definiert. Hier gibt es regional und nach Branchen Unterschiede in Druck, Temperatur und möglicherweise auch noch Feuchtigkeit.
Stellen Sie bei der Diskussion einer Spezifikation sicher, dass Sie und Ihr Gesprächspartner von den gleichen "Normbedingungen" oder "Standardbedingungen" ausgehen. Der Fehler, den Sie dabei machen, ist normalerweise aber vernachlässigbar klein. Ein Beispiel: wenn Sie in die in den USA verwendete Einheit atm cm³/s umrechnen müssen, sind die Faktoren für Zeit (1 h = 60 min = 3600 s) und Volumen (1 m³= 1000 l = 1000000 cm³) eindeutig. Der Druck in "atm" kann aber eine "technische" Atmosphäre mit 1,02 x 105 Pascal oder eine "Standard"-Atmosphäre mit 0,987 x 105 Pascal bedeuten.
Noch ein Beispiel: in der Tabelle oben haben wir bei der Umrechnung von Pa · m³/ s in cm³ (NTP)/s mit dem "krummen" Druck von 1013,25 mbar gerechnet, bei der Umrechnung in sccm und slm mit der geraden Zahl von 1000 mbar. Der Fehler, den Sie dabei machen, liegt bei rund 1%. Seien Sie präzise bei der Umrechnung von Einheiten, erheben Sie das aber nicht zur Religion – die Fehler durch Messgeräte für Druck oder Gasfluss oder auch durch theoretische Annahmen und Vereinfachungen bei der Berechnung von Lecks sind deutlich größer!
So, das waren die wichtigsten Einheiten. Und wenn Ihnen jemand einen Gasdurchsatz oder eine Leckagerate in "LUSEC" spezifiziert, dann wissen Sie zwar, dass es sich dabei um 0,001 Torr · l/s handelt, aber bitten Sie ihn doch, eine gebräuchlichere Einheit zu verwenden.
Oder haben wir eine Einheit vergessen, die für Ihre tägliche Arbeit wichtig ist? Halten Sie einen Einheitenumrechner auf unserer web site für sinnvoll? Wenn ja, dann schreiben Sie uns.