कैसे रोटर स्पिनिंग गेज के लिए एक वैक्यूम स्प्रिंग-परिवहन पैकेज बनाने के लिए
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
कताई रोटर गेज (एसआरजी) एक उच्च वैक्यूम अक्सर 1.0 पा के लिए 1.0 x 10 -4 Pa की रेंज में वैक्यूम दबाव के लिए एक उच्च माध्यमिक या हस्तांतरण मानक के रूप में इस्तेमाल किया गेज है। इस आवेदन में, SRGs अक्सर के लिए प्रयोगशालाओं के लिए ले जाया जाता है अंशांकन। घटनाक्रम के परिवहन कि रोटर सतह शर्तों को बदलने के दौरान हो सकता है, इस प्रकार अंशांकन कारक बदल रहा है। अंशांकन स्थिरता को आश्वस्त करने के लिए, एक वसंत परिवहन व्यवस्था अक्सर रोटर स्थिर और वैक्यूम के अंतर्गत यह परिवहन के दौरान रखने के लिए प्रयोग किया जाता है। यह भी शिपिंग के दौरान नुकसान के जोखिम को कम करने के लिए डिजाइन पैकेजिंग का उपयोग वसंत-परिवहन तंत्र के परिवहन के लिए महत्वपूर्ण है। इस पांडुलिपि में, एक विस्तृत वर्णन है कि कैसे एक मजबूत वसंत-परिवहन तंत्र और शिपिंग कंटेनर बनाने के लिए पर दिया जाता है। एक साथ इन एक वसंत परिवहन पैकेज के रूप में। वसंत-परिवहन पैकेज डिजाइन ड्रॉप-परीक्षण का उपयोग कर परीक्षण किया गया था और प्रदर्शन उत्कृष्ट होना पाया गया। वर्तमान वसंत-transport तंत्र डिजाइन, जबकि शिपिंग कंटेनर भरोसा दिलाते हैं कि तंत्र झटके आम के दौरान लगभग 100 ग्राम से अधिक का अनुभव नहीं होगा रोटर जब कई सौ जी के झटके का सामना स्थिर रहता है (छ = 9.8 मीटर / सेकंड 2 और गुरुत्वाकर्षण के कारण त्वरण है), शिपिंग दुर्घटनाओं (के रूप में उद्योग के मानकों के द्वारा परिभाषित)।
Introduction
कताई रोटर गेज (एसआरजी) एक उच्च वैक्यूम 1.0 x 10 -4 1.0 Pa की रेंज में वैक्यूम दबावों का निर्धारण किया जाता है गेज Pa। यह मौलिक एक घूर्णन इस्पात गेंद है कि दो स्थायी चुंबक के बीच निलंबित कर दिया जाता है। इलेक्ट्रो-चुंबक बारी बारी से करने के लिए या "स्पिन अप", गेंद कुछ आवृत्ति (आमतौर पर 410 हर्ट्ज) करने के लिए इस्तेमाल कर रहे हैं; गेंद तो स्वतंत्र रूप से बारी बारी से करने के लिए अनुमति दी है, लेकिन रोटेशन दर क्योंकि गेंद की सतह के साथ वैक्यूम सिस्टम में गैस के अणुओं की टक्कर का समय के साथ कम हो जाएगा। वैक्यूम दबाव इस प्रकार इस्पात गेंद या रोटर की मंदी दर से संबंधित है चित्रा 1 से पता चलता एसआरजी के आवश्यक तत्वों:। रोटर, नोक, केबल को जोड़ने के साथ सिर, और इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रक। रोटर, या गेंद, आपरेशन के दौरान नोक के भीतर निहित है और सामान्य रूप से संभाला नहीं है और न ही एसआरजी उपयोगकर्ता के लिए दिख रहा है। नोक निर्वात प्रणाली से जुड़ा है। एसआरजी को संचालित करने के लिए, सिर नोक पर फिसल गया है।सिर दो स्थायी मैग्नेट और तार क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर स्थिरीकरण के लिए इस्तेमाल किया कॉयल के कई सेट होता है, रोटर ड्राइविंग, और रोटेशन संवेदन। इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रक संवेदन का तार इतना है कि एक दबाव माप बनाया जा सकता से संकेत व्याख्या। आदर्श सतह शर्तों के साथ एक रोटर के लिए, मंदी दर मूलभूत भौतिक विज्ञान द्वारा वैक्यूम दबाव से संबंधित है। एक एसआरजी, एक अंशांकन कारक, प्रभावी आवास गुणांक के रूप में जाना जाता है का उपयोग कर निरपेक्ष दबाव मापन करने के लिए निर्धारित किया जाना चाहिए। प्रभावी आवास गुणांक रोटर के वास्तविक सतह की स्थिति, ऐसे खुरदरापन, adsorbed गैसों, और खरोंच के रूप में पर निर्भर करता है। इन कारकों में इसके उपयोग के पाठ्यक्रम पर स्थिर हो जाता है। SRGs के अतिरिक्त विवरण अन्य संदर्भ में पाया जा सकता है 1 – 3।
एसआरजी जहां पूर्ण निर्वात माप की आवश्यकता होती है अनुप्रयोगों में प्रयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, अंशांकन प्रयोगशालाओं अक्सरएक पूर्ण निर्वात मानक के रूप में SRGs का उपयोग करें। इस मामले में, उच्च वैक्यूम गेज एसआरजी की है कि उनके पढ़ने की तुलना द्वारा calibrated हैं। बदले में, एसआरजी मानक समय समय पर एक प्राथमिक अंशांकन प्रयोगशाला में एसआरजी शिपिंग अपने आवास गुणांक फिर से निर्धारित किया जाना द्वारा calibrated किया जाना चाहिए। प्राथमिक अंशांकन प्रयोगशालाओं आमतौर पर इस तरह के राष्ट्रीय मानक संस्थान और प्रौद्योगिकी (NIST) के रूप में राष्ट्रीय मेट्रोलोजी संस्थानों रहे हैं। प्राथमिक प्रयोगशाला एक प्राथमिक वैक्यूम मानक के लिए अपनी पढ़ने की तुलना द्वारा एसआरजी आवास गुणांक निर्धारित करता है, और उसके बाद "माध्यमिक" अंशांकन प्रयोगशाला में एसआरजी रिटर्न। एसआरजी भी अंशांकन प्रयोगशालाओं या राष्ट्रीय मैट्रोलोजी संस्थानों के बीच मानकों की तुलना के लिए एक हस्तांतरण के मानक के रूप में प्रयोग किया जाता है। इस आवेदन में, एसआरजी विभिन्न प्रयोगशालाओं के बीच घरेलू या अंतरराष्ट्रीय स्तर ले जाया जाता है 4 -। लदान के दौरान 8, घटनाओं है कि परिवर्तन आवास गुणांक हो सकता है। श से पहलेipment, रोटर डे के निलंबित किया जाना चाहिए और सिर निकाल दिया जाता है; रोटर तो नोक के भीतरी दीवार पर टिकी हुई है। परिवहन के दौरान, रोटर सतह रोटर और नोक के बीच यांत्रिक कार्रवाई से कंपन और झटके के कारण परिवर्तन के अधीन है, या सतह वायुमंडलीय गैस और आर्द्रता के लिए रोटर के जोखिम के कारण बदल सकते हैं। इन परिवर्तनों के आवास गुणांक के दीर्घकालिक स्थिरता प्रभावित करते हैं। आदर्श रूप में, रोटर शून्य में रहते हैं और परिवहन के दौरान स्थिर करना चाहिए।
ऐतिहासिक, SRGs राष्ट्रीय मैट्रोलोजी संस्थानों, जहां SRGs अंतरराष्ट्रीय स्तर पर विभिन्न संस्थानों के बीच कई बार ले जाया जाता है। 9 एक प्रारंभिक कुंजी तुलना दौरान बीच वैक्यूम मानकों के प्रमुख तुलना में स्थानांतरण मानकों के रूप में इस्तेमाल किया गया है, यह पाया गया है कि दीर्घकालिक स्थिरता एसआरजी आवास गुणांक एक वसंत परिवहन व्यवस्था है जिसके दोनों रोटर स्थिर और वैक्यूम डी के तहत रखा उपयोग करके सुधार किया जा सकताuring परिवहन। 1,10 तब से वसंत-परिवहन तंत्र अंतरराष्ट्रीय कुंजी तुलना में कई बार इस्तेमाल किया गया है। ऐतिहासिक डेटा के हाल के एक अध्ययन में पता चला है कि इसलिए इन तुलना में 90% की तुलना में बेहतर stabilities 0.75% थी, और 70% 0.5% की stabilities था। 9 एक वसंत परिवहन तंत्र का उपयोग करते हुए, ज्यादातर मामलों में, एक स्थिरता है कि निकलेगा सबसे अनुप्रयोगों के लिए पर्याप्त से अधिक है।
अब तक, वहाँ कैसे एक वसंत परिवहन तंत्र बनाने पर साहित्य में छोटे से मार्गदर्शन किया गया है। इन उपकरणों के प्रारंभिक संस्करणों को पूरी तरह अपर्याप्त मजबूती के लिए तैयार किया जा रहा का एक संयोजन के कारण रोटर स्थिर करने के लिए, विफल करने के लिए जाने जाते हैं, और लदान के दौरान mishandled जा रहा है। ये जल्दी सबक पता चलता है कि यह महत्वपूर्ण है कि दोनों एक मजबूत वसंत-परिवहन व्यवस्था का निर्माण करने के लिए, और ठीक तरह से है कि परिवहन के दौरान कम से कम सदमे में यह पैकेज करने के लिए। यह बाद में एक बिंदु महत्वपूर्ण है लेकिन अक्सर नजरअंदाज कर दिया है। यहाँ हम describ होगाएक ठीक से निर्माण परिवहन पैकेज के अलावा एक मजबूत वसंत-परिवहन तंत्र का निर्माण ई। हमारे डिजाइन के लिए कुछ सरल, परीक्षण, इंजीनियरिंग के सिद्धांतों कि एक टिकाऊ वसंत परिवहन पैकेज है कि परिवहन के दौरान असफलता की संभावना को कम करता है के निर्माण के लिए सक्षम पर आधारित है। हम भी अपने डिजाइन की मजबूती के हमारे परीक्षण का वर्णन है। परीक्षण तरीकों के अतिरिक्त विवरण Fedchak एट अल में पाया जा सकता है। (2015)। 11
Protocol
Representative Results
Discussion
उद्देश्य के लिए एक पर्याप्त पकड़े बल ऐसी है कि रोटर परिवहन के दौरान स्थिर रहेगा साथ एक वसंत परिवहन तंत्र डिजाइन करने के लिए किया गया था। एक मजबूत वसंत-परिवहन व्यवस्था डिजाइनिंग का बीमा करने का रोटर स्थ…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों न्यूट्रॉन रेडियोग्राफ के साथ हमें सहायता के लिए NIST न्यूट्रॉन इमेजिंग सुविधा साधन वैज्ञानिक डॉ डैनियल हसी की मदद के लिए आभारी हैं।
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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