어떻게 로터 게이지를 회전하기위한 진공 봄 전송 패키지를 빌드하는 방법
Summary
Here we describe how to build a robust spring-transport mechanism for a spinning rotor gauge. This device securely immobilizes the rotor and keeps it under vacuum during transportation. We also describe packaging that minimizes the risk of damage during transport. Tests show our design works for typical shocks during transport.
Abstract
스피닝 로터 게이지 (SRG)는 종종 1.0 펜실바니아 1.0 × 10-4Pa로의 범위의 진공 압력의 보조 또는 전송 표준으로서 사용 고진공 게이지이다. 본 출원에서, SRGS 자주 위해 실험실로 이송되고 구경 측정. 이벤트 따라서 보정 계수를 변경 로터 표면 상태를 변경 운송 중에 발생할 수있다. 교정 안정성을 보장하기 위해, 스프링 반송기구들은 상기 로터를 고정하고 이송하는 동안 진공 하에서 보관하는 데 사용된다. 이 운송 중에 손상의 위험을 최소화하도록 설계된 장비를 사용하여 스프링 반송기구를 수송하는 것이 중요하다. 이 논문에서는, 상세한 설명은 강력한 스프링 반송기구 및 선적 컨테이너를 작성하는 방법에 대하여 설명한다. 함께 이러한 스프링 전송 패키지를 형성한다. 스프링 수송 패키지 디자인은 드롭 테스트를 사용하여 시험하고, 성능이 우수한 것으로 확인되었다. 본 스프링 TRANSP선적 컨테이너는 메커니즘이 일반적인 동안 약 100 g보다 충격이 더 발생하지 않습니다 것을 보장하면서 오트 메커니즘 디자인은 수백 g의 충격이 발생하는 경우 고정 된 로터 유지 (g = 9.8 m / sec의 2 중력에 의한 가속도) 해운 사고 (산업 표준에 의해 정의 됨).
Introduction
스피닝 로터 게이지 (SRG)는 1.0-1.0 × 10 -4 파의 범위로 진공 압력을 결정하는데 사용 고진공 게이지이다 아빠. 이것은 기본적으로 두 개의 영구 자석 사이에 현탁 회전 강구한다. 전기 자석 일부 주파수 (일반적으로 410 Hz에서)에 공을 회전하는 데 사용, 또는 "스핀 업 '된다 공이어서 자유롭게 회전 할 수 있지만, 회전 속도 때문에, 볼 표면에 진공 시스템에 가스 분자의 충돌 시간에 걸쳐 감소한다. 진공 압력은 스틸 볼 또는 회 전자의 감속에 따라서 관련되어 하나의 SRG의 필수적인 요소를 나타낸다 :. 로터 연결 케이블과 골무, 헤드, 전자 제어기. 로터, 또는 공, 운전 중 골무에 포함되어 정상적으로 처리되지 않으며 SRG 사용자에게 표시됩니다. 골무는 진공 시스템에 연결된다. SRG를 조작하려면, 머리는 골무를 통해 미끄러된다. 그만큼머리는 회 전자를 구동하고, 회전을 감지, 두 개의 영구 자석과 수직 및 수평 안정화에 사용되는 와이어 코일의 여러 세트가 포함되어 있습니다. 전자 제어 장치는 압력 측정이 수행 될 수 있도록 상기 감지 코일로부터의 신호를 해석한다. 적합한 표면 상태를 가진 로터를 들어, 감속 율은 기초 물리학에 의한 진공 압력에 관한 것이다. 유효 개사 계수로 알려진 SRG, 보정 계수를 이용하여 절대 압력 측정을 결정해야한다. 유효 숙박 계수는 거칠기, 흡착 가스, 긁힘 등의 회 전자의 실제 표면 상태에 따라 달라집니다. 이러한 요소의 사용에 걸쳐 안정되는 경향이있다. SRGS의 추가 세부 사항은 다른 참고 문헌에서 찾아 볼 수있다 (1) -. (3)
SRG 절대 진공 상태 측정이 요구되는 용도에 사용된다. 자주 예를 들어, 교정 기관절대 진공 표준으로 SRGS를 사용합니다. 이 경우, 고진공 게이지는 SRG 그 자신의 판독과 비교하여 보정된다. 차례로, SRG 표준은 주기적으로 숙박 계수가 다시 결정해야하는 기본 교정 기관에 SRG을 발송하여 교정해야합니다. 차 교정 연구소는 국립 표준 기술 연구소 (NIST)로 보통 국립 계측 연구소입니다. 차 연구소는 차 진공 표준의 독서를 비교하여 SRG 숙박 시설의 계수를 결정하고, 다음 "보조"교정 실험실에 SRG를 반환합니다. SRG 또한 교정 기관 또는 기관 사이 국가 측정 기준의 비교를위한 전송 표준으로서 사용된다. 이 응용 프로그램에서, SRG는 다양한 실험실 사이에 국내 또는 국제적으로 이송되는 4 -. 8 선적하는 동안, 이벤트는 그 변화를 수용 계수를 발생할 수 있습니다. 쉬에 앞서ipment는 로터 탈 중단되어야하며, 헤드를 제거한다; 로터는 골무의 내부 벽에 달려있다. 수송하는 동안, 회 전자 표면에 의한 진동과 충격 로터와 골무의 기계적 작용 변경 될 경우, 또는 표면이 때문에, 분위기 가스와 습도 로터의 노출로 변할 수있다. 이러한 변화는 수용 계수의 장기 안정성에 영향을 미친다. 이상적으로, 회 전자를 진공으로 유지되며 운송 중에 고정화한다.
역사적 SRGS가 SRGS 국제적 여러 기관 중에서 여러 번 전송된다. (9) 초기 키 비교시에 국가 측정 기관 중에서 진공 표준 키 비교에서 전송 표준으로서 사용되어, 그것이 발견되었다는의 장기 안정성 SRG 숙박 시설의 계수는 모두 로터를 고정 진공 D 아래로 유지 스프링 전송 메커니즘을 이용하여 개선 될 수uring 반송. 그 이후, 10는 스프링 반송기구 국제 키 비교 여러 번 사용되었다. 기록 데이터에 대한 최근의 연구는 이러한 비교 90 %의 안정성을 더 이상 0.75 %이며, 70 %가 0.5 %의 안정성을 한 것으로 나타났다. (9) 따라서, 대부분의 경우에서, 안정성을 수득 할 스프링 반송기구를 사용하여 대부분의 응용 프로그램에 충분한보다.
지금까지 스프링 반송기구를 구축하는 방법에 대한 문헌에서 거의 안내되고있다. 이들 장치의 초기 버전이 완전히 인해 충분히 견고 설계되고 조합에 로터를 고정하지 못하는 것으로 알려져 있고, 운송 중에 걸린된다. 이러한 초기 학습은 모두 강력한 스프링 반송기구를 구축하고, 정상적으로 전송시 충격을 최소화하는 방식으로 포장에 중요하다는 것을 보여준다. 이것은 나중에는 중요하지만 종종 무시된다. 여기에서 우리는 describ합니다적절히 구성된 트랜스 패키지 외에 강력한 스프링이 반송기구의 구성을 전자. 우리의 설계는 전송시 오류의 가능성을 최소화 할 수있는 내구성이 스프링 수송 패키지의 구성을 가능하게 몇몇 간단한 테스트 공학 원리에 기초한다. 우리는 또한 우리의 디자인의 견고성 우리의 테스트를 설명합니다. 시험 방법의 자세한 내용은 Fedchak 등의 알에서 찾을 수 있습니다. (2015). (11)
Protocol
Representative Results
Discussion
목적은 로터가 운송 중에 고정화 남아있을되도록 충분한 유지력과 스프링 반송기구를 설계하는 것이었다. 강력한 스프링 반송기구를 설계하는 것은, 예를 들어 경질 표면 상에 높은 높이에서 낙하기구 것은 엄청난 충격을 생산할 수 있기 때문에, 로터가 고정 된 상태로된다 보장하기에 충분하지 않다. 로터에 힘을 크게하여 충격을 줄이고, 패키지 내의 거리에 그것을 부드럽게 감속되도록 스프?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 중성자 방사선으로 우리를 지원하기위한 NIST 중성자 영상 시설 장비 과학자 박사 다니엘 Hussey는의 도움에 감사합니다.
Materials
| Spring, 3 N/m | Lee Spring (www.leespring.com) | LC 042C 18 S316 | Outside diameter 0.240 in, Wire Diameter 0.042 in, Rate 17.1 lb/in, Free Length 2.25 in, Number of Coils 29.3 |
| 8-32 threaded rod, 316 stainless steel | McMaster-Carr (www.mcmaster.com) | 90575A260 | Type 316 Stainless Steel Fully Threaded Stud 8-32 Thread, 3" Length. Cut to length specified in protocol |
| standoffs, 8-32 Screw Size | McMaster-Carr (www.mcmaster.com) | 91125A140 | 18-8 Stainless Steel Female Threaded Round Standoff, 1/4" OD, 1/4" Length, 8-32 Screw Size |
| nuts, 8-32 | McMaster-Carr (www.mcmaster.com) | 90205A309 | 316 SS Undersized Machine Screw Hex Nut 8-32 Thread Size, 1/4" Width, 3/32" Height |
| Split Lock-Washers, 316 Stainless Steel | McMaster-Carr (www.mcmaster.com) | 92147A425 | Type 316 Stainless Steel Split Lock Washer NO. 8 Screw Size, .3" OD, .04" min Thick |
| Steel Rotor | McMaster-Carr (www.mcmaster.com) | 9292K38 | Bearing-Quality E52100 Alloy Steel, Hardened Ball, 4.5 mm Diameter |
| Right-Angle Valve | VAT Valve (www.vatvalve.com) | 54132-GE02-0001 | Easy-close all-metal angle valve, DN 40 (1.5") |
| Shipping Container | Allcases, Reekstin & Associates (www.allcases.com) | REAL1616-1205 | Zinc Hardware w/Zinc Handles, Rotationally Molded, light-weight, high-impact, Polyethylene Case with protected recessed hardware. 15.75" X 15.88" X 16.45" |
| Ester Foam | Carry Cases Plus (www.carrycasesplus.com) | ES-PAD 3" Thick | 3" Thick, 2lb Charcoal Ester Foam Pad, 24" x 27". |
| Ester Foam | Carry Cases Plus (www.carrycasesplus.com) | ES-PAD 1" Thick | 1" Thick, 2lb Charcoal Ester Foam Pad, 24" x 27". |
| Egg-carton ester foam | Carry Cases Plus (www.carrycasesplus.com) | ES-CONV | ES-CONV, 2lb, 24" x 27" x 1 1/2". "egg-crate" ester foam. |
| Foam Cutout, PE foam | Willard Packaging Co. (www.willardpackaging.com) | Custom Foam Cutout. | |
| Spinning Rotor Gauge | MKS Instruments (www.mks.com) | SRG-3 | Controller, head, and thimble. Custom thimble must be used for the spring-transport mechanism |
| Custom thimble | MDC vacuum Inc. (www.mdcvacuum.com) | drawing must be submitted for custom part | |
| Detergent | Fisher Scientific Co (www.fischersci.com) | 04-320-4 | Sparkleen 1 Detergent |
| Acetone | Fisher Scientific Co (www.fischersci.com) | A18-S4 | Acetone (Certified ACS) |
| Ethanol | Warner-Graham Company (www.warnergraham.com) | 190 proof USP | 190 Proof USP ethyl alcohol |
| Bolt set for valve | Kurt J. Lesker (www.lesker.com) | TBS25028125P | B,N&W SET,12 POINT,(25)1/4-28X 1.25"FOR 2.75"THRU,SILVER PLAT |
| Silver-plated copper gaskets | Kurt J. Lesker (www.lesker.com) | GA-0275LBNSP | |
| Spring Assembly (welding) | Omley Industries, Inc. (www.omley.com) | N/A | The machine work and welding were done in NIST's shop. However, Omley industries was used as an alternative for welding the spring assembly. |
References
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