Vakum Sisteminizde Ayrıntılara Odaklanma
İçindekiler
Detaylı sistem analizi başarılı bir tasarım veya tamamen başarısız olma arasındaki farkı belirleyen zorlu bir süreçtir. Bütün bunlar anlayış ile ilgilidir. Vakumlu sistemlerle ilgilenen kişiler vakum teknolojisinin zor ve hata kabul etmeyen bir alan olduğunu çok iyi bilirler. Bir tasarım sisteminde alınması gereken yüzlerce küçük karar olmasına rağmen, en iyi performansın elde edilmesi için bunların istisnasız her birinin doğru karar olması veya doğruya yakın olması gerekir. Aslında, mümkün olan en iyi performansın altında kalınması genellikle başarısızlık olarak görülür. Bir sistemin bir süreç için gerekli olan seviyede vakum oluşturmaması durumunda, sürecin işletilmesi mümkün olmayacaktır. Bu siyah beyaz bir dünyadır.
Kulağa göz korkutucu bir durum gibi gelmesine rağmen, belirli bir düşünce tarzı ve bu düşünce tarzının uygulanabilir bir teknik haline getirilmesi için gerekli becerinin geliştirilmesi oldukça yaygın görülen başarısızlık halinin en aza indirgenmesini sağlayabilir. Şeytan ayrıntılarda gizliyse, detaylara odaklanılması gerekir. Kabaca belirtmek gerekirse, bu tekniğe ayrıntılara odaklanma denir.
Düşünce Tarzı
Performansı etkileyecek olan muhtemel veya var olan sorunların bulunması için uygulanacak düşünce tarzı "burada yanlış giden şey ne?" tipi analizin uzantısı şeklinde gelişir. Bu tür bir genel bakış açısı kadar önemli olan bir diğer şey ise detayları arttırmak için sistem katmanlarının derinliklerine doğru ilerlemektir. Bir sistemdeki pompalama performansının aniden düştüğünü düşünün. Hava sızıntısı olması ihtimali oldukça yüksektir. Kabaca ve yüzeysel olarak yapılan sızıntı kontrolü bir sızıntı varsa da ortaya çıkarmayabilir ancak daha detaylı, dikkatli ve hassas bir şekilde yapılan sızıntı kontrolü birden fazla orta ölçekli sızıntı olduğunu ortaya çıkarabilir veya çok sayıda küçük sızıntılar olduğuna işaret edebilir. Her durumda, sızıntının miktarı sistemdeki toplam sızıntı oranının oldukça yüksek olmasına neden olur. Bu örnek mevcut sistemde sorun giderme için uygulanabilecek bir örnek olmasına rağmen, yeni tasarımda veya var olan sistemin iyileştirilmesine çalışıldığında uygulanabilir.
Sistemin Genel Durumunun Belirlenmesi
Genel tasarımın amaçlanan sürecin gereklerini tamamen karşılayacak düzeyde kabul edilebilir olması durumunda detaylı bir sistem analizi yapmaya çalışma zaman ve emek israfıdır. Bu genellikle sistemi makro analitik olarak ele alan ve temel bazı soruları cevaplandıran bir yayın olan, Phil Danielson'un A Journal of From Practican and Useful Vacuum Technology kılavuzuna göre gerçekleştirilir. Pompa hızı yeterli mi ve besleme ve pompalama hatları maksimum iletim sağlanacak şekilde tesis edilmiş mi? Tüm basınçölçerler basınç ölçümleri güvenilir olarak basınç ölçümleri yapılacak şekilde düzenlenmiş mi? Bu noktada sistem tasarımı üzerinde yapılan genel inceleme nispeten basittir ancak en azından detaylı analiz için katman inceleme yapmadan önce belirli bir tasarım uygulaması belirlenmesi gerekir.
Analitik Kriterler
Temel vakum ilişkisini: Q (gaz yükü) = S (pompalama hızı) x P (basınç) ilişkisini göz önüne aldığımızda, pompalama hızı belirlendiğinde, gaz yükününün uygulama kısıtları da göz önüne alınarak mümkün olduğu kadar düşük tutulması ile daha iyi bir basınç performansı elde edilebileceğini görürüz. Bu aşama sistem üzerindeki detaylı incelemenin başlangıç noktasıdır. Görüldüğü üzere, birinci adım olarak sistemdeki atmosferik sızıntıların ortadan kaldırılması gerekir ancak bu durumda kısmi gaz yükü olan diğer kaynakların da dikkate alınması gerekir.
İstenmeyen gaz yüklerinin en genel kaynağı sanal sızıntılardır. Sanal sızıntılar hapsolan gazın yavaşça vakum odasına tahliye olmasını sağlayacak içeride hapsolmuş gaz hacimleridir. Körlenmiş bir delikteki mililitrelerle ölçülen hacimler ile birbiri ile yakın temas halinde olan iki düzlemsel yüzey arasında kalan su buharı arasında değişebilir. En azından bir takım sanal sızıntılar olmadan çalışan bir sistem inşa edilmesi mümkün olmamasına rağmen, bunlardan mümkün olduğu kadar kaçınılması gerekir. Uygulanan en genel teknik dışarı pompalama yüzeyinin oluşturulmasıdır. Örneğin körlenmiş bir delikte bulunan sanal sızıntı vidanın dikey ekseni boyunda delinen bir delik ile engellenebilir. Büyük sanal sızıntılar halledildikten sonra, aynı şekilde küçük olanlarla ilgilenilmesi gerekir. Gerçek sızıntılarda olduğu gibi, çok sayıda küçük sanal sızıntı olması gaz yükünün artmasına neden olacaktır.
Yüzey alanı kolaylıkla gözden kaçırılan bir diğer önemli gaz kaynağıdır. Tüm yüzeylerde su buharı toplanması ve ayrılması söz konusu olacağından yüzey alanının azaltılması amacıyla sisteme ilişkin çalışmaların titizlikle planlanması gerekir. Bunun iyi örneklerinden bir tanesi de seramik boncuklar ile yalıtım yapılan esnek ve yalıtımlı elektrik iletkenleridir. Mümkünse, boncukların çıkartılması yüzey gaz yükünü büyük ölçüde azaltacaktır. Ayrıca, bükülü tel kullanımı yerine yekpare iletken kullanılması ciddi bir fark yaratacaktır. Bu detaylara dikkat edilmesi toplam gaz yükünü yavaşça azaltacaktır.
Vakuma maruz kalan malzemeler önemli bir gaz yükü kaynağı olacaktır. Genel olarak yapı malzemeleri bu kriterin göz önüne alınması konusunda önemli bir başlangıç noktasıdır. Örneğin şekillendirilebilir alüminyumdan yapılmış olması durumunda dökme alüminyuma oranla daha düşük bir gaz boşaltma oranı olacaktır. Toplam yüzey alanı ve gözeneklilik de öncelikli olarak dikkate alınması gereken hususlardır. Ayrıca, vakum odasında kullanılan malzemelerin de titizlikle incelenmesi gerekir. Pirinç gözeneklidir ve özellikle süreç esnasında ısınması halinde buharlaşabilecek olan çinko içerir. Kadmiyum veya çinko kaplamalı vidalardan da kaçınılması gerekir. Sülfür içeren 303 paslanmaz çelik gibi işlenmesi kolay metaller de yaygın olarak karşılaşılan bir diğer olumsuzluktur. Zaman zaman plastik uygulama yüzeyleri gibi organik malzemeler kullanılması gerekse dahi, diğer plastiklerin kullanımında kaçınılmalı veya sınırlandırılmalıdır. Sorun yaratan malzemeler listesi detaylı olarak açıklanamayacak kadar uzundur ancak tüm malzemelerin dikkatlice düşünülerek seçilmesi esastır. Malzeme kısıtları konusunda ne kadar titiz olunacağı süreç esnasında gerekli olan vakumun derecesine bağlıdır anca düşünce tarzı aynıdır: gaz yüklerinin mümkün olduğu kadar düşük tutulması.
Bu noktada çıkarılabilir vakum contalarının incelenmesi gerekir. Örneğin, elastomer O-ringler, hem gaz boşaltımı hem de geçirgenliği açısından ciddi bir gaz yükü kaynağı olabilir. Sızdırmazlık uygulamalarına ilişkin incelemeler sonucu elastomerler metal contalar ile değiştirilebilir. İkame için sıklıkla sökülmesi gerekmeyen her türlü conta iyi bir seçenek olacaktır. Isıl işlem görmemiş Viton O-ring'in bir cm'lik kısmındaki gaz giderme oranı paslanmaz çelik veya alüminyum yüzeyin 100 cm2'si ile aynı olacaktır. Bir metal conta ile ikame mümkün değilse, vakum altında ısıl işlem görmüş bir Viton O-ring'in lineer cm'si sadece 10 cm2'lik yüzeye denk bir gaz yükü ortaya koyacaktır.
| Detaylı Vakum Analizi Yapan Kişinin Genel Kontrol Listesi |
| • Pompalama hızı maksimum seviyeye çıkarıldı mı? |
| • Pompa/ vakum odası iletimi maksimum seviyeye çıkarıldı mı? |
| • Pompa boyutları doğru bir şekilde seçildi mi? |
| • Ölçme donanımları doğru ölçümler yapılacak şekilde yerleştirildi mi? |
| • Sanal sızıntılar? |
| • Temas yüzey alanı minimum seviyeye indirildi mi? |
| • Tüm malzeme kontrolleri minimum gaz boşaltma sağlıyor mu? |
| • Toplam gaz içeriği? |
| • Geçirgenlik? |
| • Gaz basıncına katkı sağlayanlar? |
| • Vakum contaları |
| • Minimum O-ring ve/veya vakum altında ısıl işlem görmüş conta |
Neyi Yanlış Yaptık?
Neyi yanlış yaptığınızı ancak detaylı, titizlikle yapılmış bir sistem analizi ile belirleyebilirsiniz. Bu soruyu cevaplandıramamanız durumunda, düşünce tarzınızı yeniden gözden geçirmelisiniz. Bir vakum sistemi tasarımında tüm sorunların başlangıçta dikkate alınmasını sağlayacak çok fazla detay vardır. Bu yapılamayacak bir şey değildir ancak dikkatli olunması gerekir. Önemli olmadığını düşündüğünü şeyler ciddi bir performans eksikliğine yol açabilir. Aslında detaylar gözden geçirildikten sonra sistemin genel tasarımı ile ilgili titiz bir inceleme yapılmasında fayda olacaktır. Sorunlar arasındaki etkileşim daha fazla azaltılamayan gaz yüklerinin karşılanması için pompa hızında değişiklik yapılması noktasına getirebilir. Bu noktada süreç analizinin meydana gelebilecek ek sorunlar ışığında yeniden dikkate alınması gerekir. Örneğin, süreçlerin çoğunda sistemin belirli bir kısmındaki sıcaklığın oda sıcaklığında yeterli bulunan malzemelerin yüksek seviyelerde gaz çıkışına neden olabilecek düzeyde ısı üretmesi söz konusu olacaktır.