Vákuumtechnika Vákuum-hibakeresés és javítás Csonka István Frigyes Dávid 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) 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! 3
Mielőtt nekifognánk előkészületek 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 4
Hasznos eszközök 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 5
Hibatípusok szivattyúk vákuum-elemek, alkatrészek (tömítések, szelepek, átvezetések) vákuum-mérők (gauge), vezérlők, kontaktusok, kábelek lyukak, virtuális lyukak, gázleadás levegő: mindig van ( ) víz: mindig nagy zűrt okoz, nehéz megtalálni (pl. szilikon O-ring) betáplálások (víz [T,p], elektromosság[u, ki,f, cosf]), gázok, foly. N 2 ) 6
Szivattyú-hibák 1. rotációs nem indul be van dugva? :-) biztosíték kondenzátor leégett a motor indul, de nem szív laza ékszíj szakadt ékszíj (1/több) lyuk leállt a szivattyú rossz vákuum mocskos olaj kondenzált vízgázballaszt oldószerek, gázok nézzük meg a szintjelzőt (szín? opálos?) eresszük le az egész olajat (fekete csík? ül.?) időnként csere!!! (95%) 7
Egyéb rotációs hibák 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 8
Rotációs megjegyzések 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. 9
Szivattyú-hibák 2. diffúziós Nem indul csatlakozó (ált. csoki), mágneskapcsoló hőkapcsoló (nem véletlen!- víz) fűtőtest (egy szálnál könnyű, többnél árammérés) nyomásugrások kevés olaj rossz o-ringek Kis teljesítmény ellenőrzés: lakatfogó olajat köp magából (pl. betekintőablak) elővákuum-hiba túl gyors tányér-nyitás atmoszféra-pofon nem kielégítő vízhűtés 10
További diffúziós hibák rossz nyomás folyadékszint ellenőrző rúd (nem forrón, langyosan!) utántöltés folyadék állapota szín (sárga jó, barna rossz) szag (ált. rotából jön) gyorshűtővíz (ehelyett inkább N 2, sűr. levegő) elmocskolódott a rendszer nagy elő-nyomás feltöltő/leeresztő lyukak mocskos rotaolaj nagy nagyv.-nyomás lyukak izoláció (kamra vagy szivattyú) ált. nem könnyű a pontos helyet megtalálni 11
Ionszivattyú-hibák Nem indul lyukkeresés beesett mocsok (pl. molekulaszita) működés közben atmoszférát kapott közel a vég szorpciós szivattyút regenerálni elővákuum-lyukak lefuvató/fellevegőző szelep-hiba rövidzár szigetelők tisztítása kábel ellenőrzése vezető pikkelyek (pucolás) vezérlő levág nagy lyuk kábelív, rövidzár szivárgási áram lehet téremisszió 12
Titánszublimációs szivattyú-hibák Nem javul a nyomás bekapcsolás után túl magas az alapnyomás túl gyakran jár a szivattyú Nyomásugrások filament- vagy Ti-forráscsere kell 13
Krioszivattyú-hibák kompresszor nem indul táplálás (dugó) He-töltés kompresszor megy, de expander nem csatlakozás ok? expander-motor leégett? expandertáp ok? nem hűl le rossz vákuum nem elég előnyomás lyukak He-vezetékek jól zárnak? He-töltés túlmelegedés? túlmelegedésvédelem? 14
Krió-hibák 2. Lassú szivattyúzás a szivattyú kapacitása tetején üzemel - regenerálás általános elszennyeződés aktív szén elhasználódott (szag?) az expander zajos valami gond van a segédfázist adó kondenzátorral elpiszkolódott a He (házilag nem javítható) 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!) 16
Hasznos tesztek nagyvákuumszelephez 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 17
Tisztítás: mivel? Fémalkatrészek enyhe szennyeződés esetén: oldószer (tiszta aceton v. kloroform+etanol) erősen szennyezett felület: polírozás (nem paszta, Al 2 O 3, SiC, mesh!, nedvesen!, üvegradír [glass eraser]) kerámia, teflon szigetelőtestek rotyogtatás cc HNO 3 -ban vagy mechanikai tisztítás elasztomerek (O-ringek) alapos pucolás alkohollal (nem aceton, kloroform) 18
Tisztítás: mire vigyázzunk? minden O-ringet visszatevés előtt alkoholos, a közeli fémalkatrészeket acetonos vagy kloroformos papírvattával alaposan törüljünk le (esetleg vákuumzsír- én nem ajánlom) ne maradjon polírpor 19
Tisztítás után 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) 20
Néhány hasznos tanács Minél kevesebbet legyen nyitva a rendszer (készítsünk elő jól mindent! - víz!!!) Száraz nitrogénnel levegőzzük fel Alkatrészeket is N 2 alatt tartsuk szereléskor cérnakesztyű N 2 (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(?) 21
Lyukkeresés - lyuktípusok FONTOS!!! Lyuk mindenütt van!!! Virtuális lyuk gázleadás bezárt térfogat (pl. csavar alatt rekedt levegő, kettős O-ring) permeáció (pl. O-ring) lyuk a hűtővízkörben Valódi lyuk levegő által átjárható (ált. mikroszkopikus) csatorna ált. anyag-anyag csatlakozásoknál (pl. ferde flansnik, hegesztések) vagy magában az anyagban 22
Mocsok, lyuk, virtuális lyuk elkülönítése 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 23
Leszívási görbe (normál eset) 24
Leszívási görbe (virtuális lyuk esetén) 25
Leszívási görbe (valódi lyuk esetén) 26
Nyomásemelkedési görbe Gázleadás Virt.+valódi lyuk 27
Lyukkeresési módszerek Tesla-trafó nagyfrekvenciás, nagyfeszültségű glimm-kisülés csak szigetelőn (pl. üveg) alkalmazható mutatja a szennyezőtis (szín) ártani tud az üvegnek robbanást okozhat Oldószeres (alkoholos) módszer a gyanús helyet megspricceljük alkohollal, közben nézzük a nyomásmérőt elővákuumban és nagyvákuumban is működik 28
Lyukkeresés2: a héliumos módszer A gyanús helyek környékét megfújjuk He-mal, tömegspektrometriásan detektáljuk 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 29
