如何建立一个真空Spring的运输包装为纺转子规
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
纺纱转子计（SRG）是高真空计通常用作1.0×10 -4 Pa的1.0帕的范围内为真空压力仲或传输标准。在本申请中，自力更生团体经常运送到实验室用于校准。运输该改变转子表面状态期间可发生的事件，从而改变校准因子。为了保证校准稳定性，弹簧输送机构通常用于固定转子和运输过程中保持在真空下。同样重要的是运输使用的包装设计在运输过程中，以减少损坏的风险弹簧传输机制。在这份手稿，详细描述了如何建立一个强大的弹簧传输机制和集装箱给出。这些一起形成一个弹簧传输包。弹簧运输包装设计，使用滴试验测试和性能被认为是优良的。本弹簧运输ORT机构设计使经历的几百克的冲击时固定在转子（G = 9.8Hz米/秒2，并且由于重力的加速度），而运输容器保证该机构将不会遇到冲击时常见大于约100 g以上航运事故（如行业标准定义）。
Introduction
纺纱转子计（SRG）是用于确定在1.0×10 -4 Pa至1.0的范围内的真空压力的高真空计帕，它本质上是一个旋转的钢球即两个永久磁铁之间暂停。电磁铁被用来旋转或“自旋向上”，球在一定频率（通常为410赫）;然后将球被允许自由旋转，但旋转速率会降低，因为在真空系统与球表面气体分子碰撞的随时间。真空压力因此相关于钢球或转子的减速率图1示出了开关磁阻发电机的基本要素：转子，顶针，头部与连接电缆和电子控制器。转子，或球，在操作过程中包含在该顶针和通常不被处理，也不是对SRG用户可见。顶针被连接到真空系统中。为了操作开关磁阻发电机，磁头滑过套管。该头包含两个永久磁铁和多套用于垂直和水平稳定导线线圈，驱动转子，并且感测的旋转。电子控制器解释从传感线圈，使得压力测量可以由该信号。对于理想的表面状态的转子，该减速度与由基本物理真空压力。使绝对压力测量值使用SRG，校准因子，称为有效调节系数，必须确定。有效住宿系数取决于转子的实际表面的条件，如粗糙度，吸附气体和划痕。这些因素趋向于在其使用过程中是稳定的。自力更生团体的更多细节可以在其他参考文献中找到1 – 3
SRG的是在需要绝对真空的测量应用中。例如，校准经常实验室使用自力更生团体作为绝对真空的标准。在这种情况下，高真空计是由他们的阅读比较的SRG的校准。反过来，SRG标准必须定期通过运送SRG到主校准实验室具有其住宿系数重新确定校准。主要校准实验室通常是国家计量研究所，如美国国家标准与技术研究院（NIST）。主实验室由其读数比较初级真空标准确定SRG住宿系数，然后将SRG返回到“辅助”校准实验室。 SRG的也用作用于校准实验室或国家计量研究所之间的标准比较的传输标准。在本申请中，SRG在各种实验室之间国内或国际运输4 – 8装运期间，事件可以发生改变的调节系数。成sh之前双模接收机设备中，转子必须解除暂停和头部被移除;转子然后搁置在顶针的内壁。在运输过程中，转子表面受到从转子和顶针之间的机械作用而发生变化的振动和冲击，或表面可以改变由于转子的暴露于大气气体和湿度。这些变化影响了调节系数的长期稳定性。理想的是，转子应保持在真空和运输过程中固定不动。
从历史上看，自力更生团体已被用作在国家计量机构，其中自力更生小组在国际上运送许多次的各种机构之间。9在早期键比较中真空标准的键比较传输标准，它被发现的长期稳定性SRG住宿系数可以通过利用弹簧的运输机制都固定在转子，并保持它在真空ð得到改善uring运输。1,10此后，弹簧输送机构已在国际关键比多次使用。最近对历史数据的研究表明，90％的这些比较具有稳定性优于0.75％和70％的0.5％的稳定性。9因此，使用弹簧输送机构将在大多数情况下，产生一个稳定的即以上足以满足大多数的应用程序。
到现在为止，很少有指导在文献中关于如何建立一个弹簧传输机制。这些装置的早期版本已经知道不能充分固定所述转子，由于被充分设计的鲁棒性的组合，并且在运输过程中被误操作。这些早期的经验教训表明，既要建立一个强大的弹簧传输机制，并妥善包装它在运输过程中减少震动的方式是很重要的。这后一点是至关重要的，但常常被忽视。在这里，我们将describE在除了正确构造运输包装一个强大的弹簧传输机制的建设。我们的设计是基于一些简单的，经测试，工程原理，使在运输过程中最小化失效的可能性持久弹簧传输包的结构。我们还描述了我们的设计的可靠性测试。的测试方法的其它细节可在Fedchak 等中找到。 （2015）。11
Protocol
Representative Results
Discussion
的目的是设计具有足够的保持力，使得转子将在运输期间保持固定的弹簧输送机构。设计一个健壮弹簧输送机构是不够的，以确保该转子将保持固定，因为，例如，从高大的高度机构落下到硬表面上能产生巨大的冲击。在转子上的力可通过在包装内包装弹簧传输机构，使得它轻轻地减速过的距离，从而降低了冲击大大降低。脉冲力由对象经历时被丢弃被称为休克，而由于重力，G加速度计通…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
笔者对此表示感谢NIST的中子成像仪器设施科学家丹尼尔·赫西医生的帮助，以协助我们中子射线照相。
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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