מערכות הינע וסרוו לסביבת וואקום

2015-03-07 16:44

 מערכות הינע וסרוו לסביבת וואקום 

מאת: קמי בן-שם פלדשוה


בתחילת שנות השמונים החלו להתפתח תעשיות משולבות רוויות טכנולוגיה, הדורשות תנאי סביבת וואקום כסביבת העבודה הטבעית שלהם, וזאת מתוך דרישות המוצר, ייצורו והפעלתו בתנאים אופטימאליים.

נציין ארבע תעשיות כאלו :
1. תעשיית חצאי המוליכים - NANO Mechanical, OPTO Mechanical, FAB, PDC IPC
2. תעשיית החיישנים - IR, VUV, Thermal Sensors
3. תעשיית החלל - Satellites, H.A. Missiles
4. מערכות מיקרו אלקטרו מכניות – MEMS

בהתאמה גדל הביקוש למערכות הינע ומערכות סרוו הפועלות בתנאי וואקום וכן הלכו וקטנו ממדי המערכות.
הגישה המקובלת להעברת תנועה והספק לתוך סביבת הוואקום הינה מבחוץ פנימה
ונעשית לרוב ע"י צימוד מגנטי או מכני. גישה זו אינה מאפשרת הקטנה משמעותית של המערכות , המערכות מסובכות ויקרות , ומעטפת הביצועים האפשריים מצומצמת ביותר .
רכיבי הינע רגילים לא יחזיקו מעמד בסביבת וואקום .

במערכות ההינע החדישות, כל רכיבי המערכת – מנוע , תמסורת , אנקודר, רזולבר, מצמד, בלם ומנגנון– כולם תואמי וואקום ופועלים בתוך סביבת הוואקום.
נתחיל את דיונינו בסיווג ארבע רמות הוואקום המקובלות . הסיווג אמנם שרירותי, אך מקובל ומומלץ ע"י אגודת הוואקום האמריקאית:

רמה ראשונה - וואקום סטנדרטי עד 10‾4 טור ( טור – קיצור של טוריצלי – יחידת וואקום ) .
רמה שניה - וואקום בינוני גבוה עד 10‾7 טור .
רמה שלישית - וואקום גבוה מאד עד 10‾9 טור .
רמה רביעית - וואקום אולטרא גבוה עד 10‾12 טור .

שלוש בעיות עיקריות קיימות בסביבת וואקום והם :
א. זיהום או אילוח - Contamination .
ב. נידוף או זליגה - Out Gassing .
ג. קרור – Cooling .
או בקצרה – C.O.C.

נתחיל בנידוף או זליגה - Out Gassing - שכן זוהי הבעיה הקריטית .
ההגדרה המקובלת לנידוף היא תופעת שחרור של בועות גז או אידי מים, הלכודים או חבויים בתוך המבנה הגבישי של החומר ו/או צמודים למעטפת החומר. הדגש כאן הינו על " לכודים או חבויים בתוך המבנה הגבישי " .נדיפות זו תגרום לכך שחומרי השימון – הן של המיסבים והן בתוך התמסורת – יתנדפו , ציפוי חוטי הליפוף יתנדף , ועד לציפוי ה – PVC בחוטי היציאה.
ברמת וואקום 3 , נידוף יפגע גם בציפוי המנוע , בין עם זה קדמיום , או ציפוי השחרה, או אנודייז, ואפילו בציפוי ניקל עד עובי של 80 מיקרון.
ברמה 4, מגנטים מסוימים – בעיקר כאלו שיוצרים סינטור אם הוואקום נמצא במתח של 12 וולט ומעלה – נוצרת הילה מוליכה – Corona – המביאה להרס מוחלט של המגנט .

בעיה שניה – גם היא קשורה בעקיפין לנידוף – הינה בעית זהום האוויר או האילוח. חומרי שימון מסוימים , בעיקר מבוססי נפט , מתנדפים במהירות רבה , ויוצרים ענן זיהומי המכסה את כל הנמצא בקרבתו , ואם המערכת הינה מערכת אופטרונית, הכוללת מראות CCD וחישני אור , זהום זה יכול להוביל לשלב הקריטי המכונה – Mission Critical Failure Level.
זהום זה גם קשור לממיסי אפוקסי , לנוזלי קרור , ועד לחומרי שימון מבוססי ליתיום.

הבעיה השלישית הינה בעית הקרור – Cooling .
במערכות הינע תעשיתיות רגילות הקרור מושג בחלקו הגדול ע"י זרימת חום – Convection - מגוף המנוע למערכת החיצונית, ובחלקו היותר קטן ע"י הולכת חום - Conduction - המושגת ע"י חיבורי מתכת שונים של המנוע לעומס .
בסביבת וואקום משתנה כל המשוואה הטרמית של המערכת ולכן בחירת החומרים קריטית וחשובה במיוחד לחומרים שעומדים בטמפרטורות עבודה גבוהות , מתוך הנחה שאין פיזור חום .

לסיכום :
ברור מכל האמור לעיל ששלב בחירת מערכת הינע לוואקום דורש יעוץ רב, רישום
מדוייק של מעטפת הביצועים , ותפריט הדרישות לסביבת העבודה.


קודם

חפש באתר

רחוב הרצל 75 בפסאז', רמת גן. טלפון: 03-6722003 , פקס: 03-6722077

Powered by Webnode

מגנטים לתעשיה | מגנטים ניאודימיום |מנועים קטנים |מנועי צעד |סולנואידים |מנוע זרם ישר |