Planung und Inbetriebnahme eines Ofens zum Ausheizen von Ultrahochvakuumbauteilen Technische Hochschule Wildau Fachbereich Ingenieurwesen / Wirtschaftsingenieurwesen Studienrichtung Physikalische Technik Erarbeitet am DESY-Zeuthen Sebastian Philipp 27.09.2011

Gliederung Zielstellung und Anforderungen Sebastian Philipp 27.09.2011 Gliederung Zielstellung und Anforderungen Vakuumphysikalische Betrachtungen Grundlegender Aufbau Thermische Isolation Temperaturverteilung Druckanalyse

Zielstellung und Anforderungen Sebastian Philipp 27.09.2011 Zielstellung und Anforderungen Verringerung der Ausgaszeiten von Vakuumbauteilen Gleichmäßige Temperaturverteilung im Bauteil Evakuierung des Bauteils während des Ausheizens Eignung für typische Bauteilgrößen Flexibler Standort

Vakuumphysikalische Betrachtung Sebastian Philipp 27.09.2011 Vakuumphysikalische Betrachtung desorbiertes Gasteilchen Vakuum adsorbiertes Gasteilchen Bauteilwand Wandteilchen absorbiertes Gasteilchen

Grundlegender Aufbau Bauteil Ofen Vakuumpumpe Sebastian Philipp 27.09.2011 Grundlegender Aufbau Bauteil Ofen Vakuumpumpe

Thermische Isolation Senkung des Energieverbrauchs Sebastian Philipp 27.09.2011 Thermische Isolation Senkung des Energieverbrauchs Gewährleistung eines homogene Temperaturfeldes Arbeitsschutz

Thermische Isolation Arten des Wärmetransports Sebastian Philipp 27.09.2011 Thermische Isolation Arten des Wärmetransports Wärmeleitung Konvektion Wärmestrahlung 𝑅 𝑡ℎ = 𝛿 𝜆 𝐴

Thermische Isolation Aufbau des Ofens Sebastian Philipp 27.09.2011 Thermische Isolation Aufbau des Ofens

Thermische Isolation Aufbau des Ofens Sebastian Philipp 27.09.2011 Thermische Isolation Aufbau des Ofens R1 Edelstahlblech (400°C) δ=1mm λ=21W/(m K) R5 R2 Aluminiumblech (100°C) δ=1mm λ=146W/(m K) Promalight 1000 (400°C) δ=30mm λ=0,026W/(m K) R3 Aluminiumblech (100°C) δ=1,5mm λ=146W/(m K) R4 Luft (100°C) δ=23,5mm λ=0,032W/(m K)

Thermische Isolation Aufbau des Ofens Sebastian Philipp 27.09.2011 Thermische Isolation Aufbau des Ofens R9 Strebe (200°C) A=125mm² δ=200mm λ=18W/(m K) R6 Abstandshülse (400°C) A=59,7mm² δ=33mm λ=21W/(m K) R7 Strebe (200°C) A=125mm² δ=142,5mm λ=18W/(m K) R10 R8 Abstandsstück (100°C) A=54,8mm² δ=18,5mm λ=16W/(m K) Anschlagstück (100°C) A=450mm² δ=27,5mm λ=119W/(m K)

Thermische Isolation Aufbau des Ofens Sebastian Philipp 27.09.2011 Thermische Isolation Aufbau des Ofens R11 R13 Edelstahlblech (400°C) A=0,84m² δ=1,5mm λ=21W/(m K) Abstandshülse (400°C) A=59,7mm² δ=30mm λ=21W/(m K) R12 R14 Promalight 1000 (400°C) A=0,84m² δ=30mm λ=0,026W/(m K) Grundplatte (100°C) A=0,84m² δ=20mm λ=146W/(m K)

Thermische Isolation Testergebnisse Sebastian Philipp 27.09.2011 Thermische Isolation Testergebnisse Position berechnet gemessen Seitenwand 50,5°C 61°C Oberseite 52°C 55,5°C Unterseite 81°C 80°C

Temperaturverteilung Messergebnisse an einem Bauteil Sebastian Philipp 27.09.2011 Temperaturverteilung Messergebnisse an einem Bauteil

Sebastian Philipp 27.09.2011 Druckanalyse

Sebastian Philipp 27.09.2011 Druckanalyse

Sebastian Philipp 27.09.2011

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Sebastian Philipp 27.09.2011

Thermische Isolation Testergebnisse Sebastian Philipp 27.09.2011 Thermische Isolation Testergebnisse Position berechnet gemessen Seitenwand 67,5°C 94,5°C Oberseite 70,5°C 72,5°C Unterseite 138°C ≈110°C

Thermische Isolation Aufbau des Ofens Sebastian Philipp 27.09.2011 Thermische Isolation Aufbau des Ofens Seitenwände Oberseite Unterseite

Temperaturverteilung Regelungsbeschreibung Sebastian Philipp 27.09.2011 Temperaturverteilung Regelungsbeschreibung w(t) – Führungsgröße e(t) – Regelabweichung y(t) – Stellgröße z(t) – Störgröße x(t) - Regelgröße

Temperaturverteilung Messergebnisse an einem Bauteil Sebastian Philipp 27.09.2011 Temperaturverteilung Messergebnisse an einem Bauteil