Vákuumtechnika Vákuum-hibakeresés és javítás Csonka István Frigyes Dávid
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
1
Vákuumrendszer hibája Hiba:
• vákuum • egyéb
Nem mindig válik szét élesen. A hibakeresés nagyon hasonló mindkét esetben: • a hiba lokalizálása • a hibás részrendszer szét/összeszerelése Ha mi tervezünk… érdemes ezerszer végiggondolni (betekintőablak, sok mérő) Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
2
Mielőtt nekifognánk… gondolkozzunk Igen fontos!!! Amíg nem nyúltunk a berendezéshez, addig 1 max. 2 hiba van, ha már belepiszkáltunk… ki tudja. Ezért: csak azt akarjuk megjavítani, ami tényleg elromlott!!! Csak szórakozásból ne javítsunk/fejlesszünk. Értsük meg a hibát! Persze ha valami nagy zűrre (pl.váratlan mocsok) akadunk menet közben, menjünk utána!
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
3
Mielőtt nekifognánk… előkészületek z
z z
z z
sok hely, rend, tisztaság (letörölt asztalok, nagy ív szűrőpapírok, tiszta petricsészék) jegyzőkönyv!!!, rajzok (esetleg digitális fényképek is) bátran kérjünk segítséget (lehetőleg ne egyedül dolgozzunk) mindent gondoljunk meg jól (idő! - megtérül) péntek este ne kezdjük el
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
4
Hasznos eszközök z z z z z
z z
kesztyű műszer-dokumentáció kicsengető (kéziműszerekben van) kis kéziműszer (U, I (lakatfogó), R) jó szerszámok (fogók, csipeszek, jó kulcsok, csavarhúzók, reszelők) tükör (nagy, kézi), fogorvosi eszközök hangjelzéses nyomásmérő Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
5
Hibatípusok z z
z
szivattyúk z lyukak, virtuális lyukak, gázleadás vákuum-elemek, alkatrészek (tömítések, • levegő: mindig van (…) szelepek, átvezetések) • víz: mindig nagy zűrt okoz, nehéz megtalálni vákuum-mérők (pl. szilikon O-ring) (gauge), vezérlők, kontaktusok, kábelek z betáplálások (víz [T,p], elektromosság[U, ki,f, cosf]), gázok, foly. N2) Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
6
Szivattyú-hibák 1. rotációs z
z
z
nem indul
z
• be van dugva? :-) • biztosíték • kondenzátor • leégett a motor
“rossz” vákuum
•
mocskos olaj
• kondenzált víz• •
indul, de nem szív
• laza ékszíj • szakadt ékszíj (1/több) • lyuk
• •
gázballaszt oldószerek, gázok nézzük meg a szintjelzőt (szín? opálos?) eresszük le az egész olajat (fekete csík? ül.?) időnként csere!!! (95%)
“leállt a szivattyú” Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
7
Egyéb rotációs hibák z
z z z
laza ékszíj • rojtosodik: azonnal csere • több szíjnál egyszerre cserélni • direkt meghajtásnál ritkán van gond kilazult tömlők, szorítók, bilincsek (meleg, rázkódás) nyitott gázballaszt (3 műszak) diffúziós feltöltő/leeresztő csonk! O-ring csere
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
8
Rotációs megjegyzések z
z
Ha a szivattyú előszív egy diffúzióst, rendkívül rossz, ha hirtelen leáll. Automatikus védelem esetleg segíthet (tányérszelep azonnal le, diff. fűtés gyorshűtése be) A hiba lokalizálásához zárjunk le minden szelepet, és úgy mérjünk. Ha muszáj, használjuk a kamrát vagy külső mérőt.
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
9
Szivattyú-hibák 2. diffúziós z
Nem indul
• csatlakozó (ált. csoki), • •
z
mágneskapcsoló hőkapcsoló (nem véletlen!víz) fűtőtest (egy szálnál könnyű, többnél árammérés)
nyomásugrások
z
Kis teljesítmény
z
olajat köp magából (pl. betekintőablak)
• ellenőrzés: lakatfogó • elővákuum-hiba • túl gyors tányér-nyitás • atmoszféra-pofon • nem kielégítő vízhűtés
• kevés olaj • rossz o-ringek
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
10
További diffúziós hibák z
“rossz” nyomás
• folyadékszint
z
nagy elő-nyomás
z
nagy nagyv.-nyomás
• ellenőrző rúd (nem forrón, •
langyosan!) utántöltés
• folyadék állapota
• szín (sárga jó, barna rossz) • szag (ált. rotából jön)
• gyorshűtővíz (ehelyett •
inkább N2, sűr. levegő) elmocskolódott a rendszer
• feltöltő/leeresztő • lyukak • mocskos rotaolaj • lyukak • izoláció (kamra vagy •
szivattyú) ált. nem könnyű a pontos helyet megtalálni
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
11
Ionszivattyú-hibák z
Nem indul
z
• lyukkeresés • beesett mocsok (pl. molekulaszita) • működés közben atmoszférát kapott • közel a vég • szorpciós szivattyút regenerálni z • elővákuum-lyukak • lefuvató/fellevegőző szelep-hiba z
rövidzár
• szigetelők tisztítása • kábel ellenőrzése • vezető pikkelyek (pucolás)
vezérlő levág
• nagy lyuk • kábelív, rövidzár
szivárgási áram
• lehet téremisszió
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
12
Titánszublimációs szivattyú-hibák z
z
Nem javul a nyomás bekapcsolás után • túl magas az alapnyomás • túl gyakran jár a szivattyú Nyomásugrások • filament- vagy Ti-forráscsere kell
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
13
Krioszivattyú-hibák z
z
kompresszor nem indul
• táplálás (dugó) • He-töltés
kompresszor megy, de expander nem
• csatlakozás ok? • expander-motor leégett? • expandertáp ok?
z
nem hűl le
• rossz vákuum
• nem elég előnyomás • lyukak
• He-vezetékek jól • • •
zárnak? He-töltés túlmelegedés? túlmelegedésvédelem?
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
14
Krió-hibák 2. z
Lassú szivattyúzás
• a szivattyú kapacitása • •
tetején üzemel regenerálás általános elszennyeződés aktív szén elhasználódott (szag?)
z
az expander zajos
• valami gond van a •
segédfázist adó kondenzátorral elpiszkolódott a He (házilag nem javítható)
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
15
Vákuumrendszer-hibák
• Vezessünk részletes jegyzőkönyvet (dátummal) az alapvető teljesítmény-mutatókról!!! • nyomások (nagyvákuum/elővákuum) • hőmérsékletek • érzékenység (pl. MS) • leszívási/nyomásemelkedési görbék, (t(p1-->p2)) • háttér összetétele • ne csukjuk be a szemünket (betekintőablak) Ugrásszerű változásra odafigyelni, lassú változás időszakos karbantartás után kiált (ütemezés!) Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
16
Hasznos tesztek nagyvákuumszelephez z
z
Ha a recipiens és a NV-szivattyú közötti szelepet lezárjuk, a kamrát lassan fellevegőzzük, a nagyvákuum (ill. annak elővákuuma) meg se moccanhat! (ha mégis: sérült O-ring, beszorult mocsok) Ha a kamra 1 mbar körül van, zárt szelep esetén nem javulhat a vákuum
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
17
Tisztítás: mivel? z
z
z
Fémalkatrészek • enyhe szennyeződés esetén: oldószer (tiszta aceton v. kloroform+etanol) • erősen szennyezett felület: polírozás (nem paszta, Al2O3, SiC, mesh!, nedvesen!, üvegradír [glass eraser]) kerámia, teflon szigetelőtestek • rotyogtatás cc HNO3-ban vagy mechanikai tisztítás elasztomerek (O-ringek) • alapos pucolás alkohollal (nem aceton, kloroform) Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
18
Tisztítás: mire vigyázzunk? z
z
minden O-ringet visszatevés előtt alkoholos, a közeli fémalkatrészeket acetonos vagy kloroformos papírvattával alaposan törüljünk le (esetleg vákuumzsír- én nem ajánlom) ne maradjon polírpor
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
19
Tisztítás után z
A tisztítás utáni első evakuálás mindig lassabb, mint az általános, mert • adszorbeált víz van • oldószernyomok maradhattak • a leggondosabb munka során is kis mennyiségben az emberi bőrről zsírok rakódnak ki • a rendszerben lévő olajoknak (rota, diffúziós) is le kell adniuk az oldott gázokat • O-ringek sérülhettek (esetleg teflon: kimelegítés) Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
20
Néhány hasznos tanács z
z
z
z
Minél kevesebbet legyen nyitva a rendszer (készítsünk elő jól mindent! - víz!!!) Száraz nitrogénnel levegőzzük fel Alkatrészeket is N2 alatt tartsuk szereléskor cérnakesztyű
z
z
z
N2(l) csapdát tartsuk hidegen, kikapcsolás után szedjük ki, pucoljuk! ellenőrizzük a sűrített levegőt (szelepek - szűrjük, ha kell) ellenőrizzük a hűtővizet (nyomás, hőm., keménység), esetleg vízkőoldás - zárt kör(?)
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
21
Lyukkeresés - lyuktípusok z z
FONTOS!!! Lyuk mindenütt van!!!
Virtuális lyuk
• gázleadás • bezárt térfogat (pl. csavar • •
alatt rekedt levegő, kettős O-ring) permeáció (pl. O-ring) lyuk a hűtővízkörben
z
Valódi lyuk
• levegő által átjárható (ált. •
mikroszkopikus) csatorna ált. anyag-anyag csatlakozásoknál (pl. ferde flansnik, hegesztések) vagy magában az anyagban
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
22
Mocsok, lyuk, virtuális lyuk elkülönítése z
z
z
leszívási görbe: nyomás-idő log-log plot a rendszer leszívása közben - rendszeresen fel kellene venni (…), így van összehasonlítás nyomásemelkedési görbe: ugyanaz a nyomás emelkedése közben adott p1-től p2 elérésének ideje (akár lefelé akár felfelé) gyorsan egymás után. Luknál közel azonos időt fogunk mérni, virtuálisnál a második mérés sokkal (3x,5x) gyorsabb lesz Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
23
Leszívási görbe (normál eset)
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
24
Leszívási görbe (virtuális lyuk esetén)
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
25
Leszívási görbe (valódi lyuk esetén)
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
26
Nyomásemelkedési görbe Gázleadás
Virt.+valódi lyuk
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
27
Lyukkeresési módszerek z
Tesla-trafó
• nagyfrekvenciás, • • • •
z
nagyfeszültségű glimm-kisülés csak szigetelőn (pl. üveg) alkalmazható mutatja a szennyezőt is (szín) ártani tud az üvegnek robbanást okozhat
Oldószeres (alkoholos) módszer
• a gyanús helyet •
megspricceljük alkohollal, közben nézzük a nyomásmérőt elővákuumban és nagyvákuumban is működik
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
28
Lyukkeresés2: a héliumos módszer z
A gyanús helyek környékét megfújjuk He-mal, tömegspektrometriásan detektáljuk
z
Miért hélium?
• könnyű (minden lukba • • • •
belefér) kevés (~5ppm) van a levegőben (kicsi háttérérzékenység) m/z=4 sincs más nem bántja a rendszert nem bánt minket
Csonka István, Frigyes Dávid, ELTE (c) 2004-2009
29
