Выберите ваш филиал:
ул. Иркутская, д.3 стр. 20
+7 (495) 788-11-33
пн-пт 9:30-18:30
сб 10:00-17:00
ул. Енисейская, 1
+7 (495) 788-93-33
пн-пт 9:30-18:00
ул Складочная, 1, стр. 31
+7 (495) 788-07-80
пн-пт 9:30-18:00
МО, п. Трехгорка,
ул. Трехгорная, дом 12
+7 (495) 788-15-16
пн-пт 9:30-18:00
МО, Подольск, пр-т Юных
Ленинцев, д.70, стр. 3
+7 (495) 788-04-80
пн-пт 9:30-18:00
Курвиметр - прибор, позволяющий точно измерить длину кривых линий, применяется для определения длины неоновых трубок [...]
ЗЕНОН - Рекламные Поставки
Статьи

"Особенности принципа работы
моего металлического манифольда"
Джон Де Армонд

Многие специалисты по неону используют стеклянные манифольды, потому что… потому что так сложилось. Так было всегда, мир неона не сильно подвержен изменениям.

При этом у стеклянных манифольдов множество недостатков:

  • они очень дорогие;
  • они создают протечки вокруг клапанов и вокруг стеклянных соединителей; они очень хрупкие;
  • конечно, Вы можете работать со стеклом "пирекс", которое относительно прочное, но, если оно разобъётся, вы не сможете возобновить работу, пока не замените его;
  • они не могут удерживать внутри частицы грязи и ртути из обрабатываемых неоновых ламп;
  • чистить стеклянные манифольды нужно, аккуратно их разобрав и используя специальную технику;
  • для большинства стеклянных манифольдов нужны длинные трубки небольшого диаметра (штенгели), чтобы прикреплять неоновые лампы;
  • обратный разряд при бомбардинге - нередкое явление, которое в некоторых случаях может оказаться для вас фатальным.

Теперь давайте рассмотрим преимущества умело сконструированных металлических манифольдов:

  • они недорогие;
  • их легко купить, они не требуют для сборки особых материалов и инструментов;
  • используя высококачественные материалы и технологии, вы можете быть уверены, что защищены от протечек;
  • их нелегко сломать;
  • они просты в использовании;
  • их краны не требуют ухода;
  • их легко чистить;
  • ртуть и грязь собираются и удерживаются в нескольких местах, и не попадают в вакуумный насос;
  • обратные разряды безвредны, так как металл заземлён;
  • для того, чтобы соединить деталь с манифольдом, не требуются дополнительные трубки;
  • детали можно разогреть, чтобы ускорить дегазацию после временного отключения системы.

Впрочем, у такого манифольда есть и один небольшой недостаток: поскольку он сделан из металла и имеет заземление, бомбардинг можно производить не более чем с одной трубкой за раз. Однако я выяснил, что скорость процесса такова, что я успеваю обработать последовательно две трубки на металлическом манифольде за то же время, за которое на стеклянном - две параллельно.

Для чего нужен манифольд.

Прежде чем собирать манифольд, давайте вспомним, для чего он вообще служит.

  • он должен легко и безопасно соединяться с неоновой лампой и обрабатывать её;
  • он должен без труда создавать вакуум в трубке;
  • точно измерять этот вакуум;
  • он должен очень быстро откачивать воздух из неоновой лампы во время бомбардинга, чтобы частицы грязи не успели остыть и снова осесть на её стенках;
  • он должен с максимальной лёгкостью и точностью учитывать количество газа;
  • а также точно измерять давление газа;
  • он должен удалять частицы грязи во время обработки трубки;
  • его должно быть легко чистить;
  • в случае неудачного запуска процесса он должен быстро откачать из трубки газ с наименьшими потерями;
  • он должен защищать от удара током во время бомбардинга;
  • он должен наполнять обрабатываемую лампу чистейшим газом без примесей;

Система, которой посвящена эта статья, способна выполнять все вышеперечисленные задачи.

Вместо вакуумных кранов за сотни долларов, я использовал недорогие вентили мембранного типа без уплотнения от холодильника. На рынке холодильных установок они очень распространены и не дороги. Сила, которая открывает и закрывает кран, проходит через мембрану из нержавеющей стали, которая исключает возможность протечки.

На фото - типичный кран производителя Johnstone Supply. Порядок цен колеблется от 25 до 50 долларов. Единственный недостаток таких кранов - то, что большинство их изготовлены с применением полимерных вставок. Полимеры поглощают воду и грязь, а при создании вакуума начинают их отдавать. Кранов нужно не очень много. Дегазацию можно произвести за ночь. Если, как большинство производителей неона, вы не выключаете вакуумную систему, то это не проблема. Впрочем, если вы выключите манифольд на ночь, но оставите его герметично закрытым, так что влага не проникнет внутрь, то проблемы тоже не возникнет.

На иллюстрации слева представлена схематичная диаграмма строения манифольда. Слева включается механический форвакуумный насос. Он соединён шлангом большого диаметра с металлическим диффузионным насосом . Входное отверстие диффузионного насоса соединяется с главным вакуумным краном. Справа от вакуумного крана отходит короткая медная или стальная трубка, к которой подключается вакуумметр с датчиком. Следующее ответвление - манометр абсолютного давления, калиброванный в Торрах, с запаянным концом. Дальше идёт дополнительный вакуумный кран. Если этот кран есть, то он позволяет системе сохранять вакуум во время отсоединения одной неоновой лампы и подсоединения другой.

От этого крана отходит гибкое соединение, которое является каналом прохождения газа. Обычно оно сделано из нержавеющей стали и идёт от системы подачи газа к подогревателю для воды или котлу. Обычный его размер - ¾ дюйма, с конусным штуцером на каждом конце. Назначение этой детали - сделать так, чтобы вакуумное соединение двигалось по направлению к неоновой трубке, а не наоборот. На другом конце гибкого соединения находится адаптер, изготовленный на заказ, к которому затем подсоединяется неоновая лампа.

Следующая иллюстрация показывает соединение манифольда и неоновой лампы более детально. Латунная муфта снимается, конец гибкого соединения обтачивается под резьбу и торец шлифуется. Латунная муфта накручивается на резьбу вместе с 2 или 3 кольцевыми резиновыми уплотнителями. При необходимости отверстие в зажимной гайке и в фитинге увеличивается и корректируется по диаметру штенгеля. Затем муфта закручивается вокруг стеклянного штенгеля.

Система подачи газа.

Возможно, самая важная инновация моего металлического манифольда - это как раз система подачи газа. На иллюстрациях вы увидите, что "капиллярная трубка" соединяется с системой подачи инертного газа. Это обычная трубка от холодильника, которую можно легко купить.

На фото показано, как эта трубка упакована. Здесь также видно, как можно соединить вместе два отрезка, спаяв их серебряным припоем. Трубка может быть разного диаметра.

"Капиллярную трубку" я использую по нескольким причинам. Первая - то, что маленький внутренний объём означает минимальную потерю газа при закачивании. Вторая, более важная, - то, что такая трубка обеспечивает гораздо большую чистоту газа.

Если вы снова посмотрите на нарисованную схему соединения манифольда и неоновой лампы, вы увидите, что капиллярная трубка вводится в вакуумную систему со стороны манифольда. Она идет по всей длине металлического гофрированного гибкого соединения.

Чтобы понять, чем же так выгодна капиллярная трубка, давайте рассмотрим обычный манифольд.

На иллюстрации чёрные точки обозначают воздух и частицы грязи. На красные точки пока внимания не обращайте. Такое происходит внутри, когда вы выключаете бомбардер, открываете главный вакуумный кран и создаёте максимальный вакуум, на который способен ваш манифольд. Если у вас хорошая система, вакуумметр покажет 0 микронов. Если чуть-чуть недотягивает, то показатель будет 1-2 микрона. На самом деле, в манифольде и трубе ещё остаются множество и множество посторонних молекул - воздух, водяной пар, испарения с поверхности электродов и т.п.

Теперь представьте, что вы открываете соответствующий кран, чтобы подать в трубку газ неон. На рисунке неон представлен красными точками. Чистый неон идёт от клапана в манифольд, где он тут же расширяется, чтобы заполнить манифольд, и чуть погодя -стеклянную неоновую трубку. Проблема в том, что при этом в трубку снова попадают частички грязи - те самые, которые вы только что ликвидировали с помощью насоса!

А теперь снова обратимся к иллюстрации строения соединения манифольда и неоновой лампы. Чистый неон по капиллярной трубке попадает прямиком в стеклянную трубку. В условиях вакуума, который существует в системе, путь, который проходят молекулы газа, прежде чем они начнут с чем-либо сталкиваться, довольно длинный. А когда газ неон выходит из капиллярной трубки, он идёт в подсоединённую лампу напрямую.

В то же время небольшая часть газа отделяется и возвращается обратно в манифольд, чтобы уравновесить давление во всех частях системы, как того требуют законы распределения газа. Вот ключевой момент! Частицы грязи никогда не попадут в стеклянную трубку, потому что их выносит оттуда потоком газа.

Ниже представлениа ещё одна иллюстрация, которая показывает разницу между традиционным методом закачки газа и моим "методом капиллярной трубки".

При наличии хорошей вакуумной системы газ в стеклянной неоновой лампе получается такой чистый, что она начинает светиться через доли секунды после подачи напряжения. Это кратковременное включение бомбардера делается затем, чтобы убедиться, что наполненная газом лампа работает. Обычно такого кратковременного включения хватает для того, чтобы трубка равномерно засветилась. На конце её зачастую остаётся небольшой бесцветный участок - это грязь, которая осталась в самой трубке, но была сметена к дальнему её краю. Через пару секунд исчезает и этот островок.

Но даже если в системе нет вторичного (диффузионного, турбомолекулярного и др.) насоса, а механический насос способен достигать вакуума в 8-10 микрон, лампа всё равно загорится в течение нескольких секунд. При этом я, конечно, не призываю отказаться от вторичного насоса, я просто привёл пример.

Такой способ закачки газа обычно используется в других индустриях, но, насколько я знаю по опыту, никогда не использовался в неоне или с другими осветительными трубками. Я широко его исследовал, даже хотел получить на него патент. Но, на самом деле, я не очень люблю патенты, поэтому данная статья делает мой метод достоянием общественности.

Общая картина.

Вы видите фото ранней версии моего манифольда. Оно не отражает тепершнее состояние моей системы, но иллюстрирует сам принцип. К сожалению, у меня нет фотографий того, как выгляит у меня манифольд сейчас.

Вы можете увидеть несколько приспособлений. Наверху находятся два 20-литровых одноразовых баллона чистого газа марки Spectra Gas. Эта компания идеальна в сотрудничестве, она работает в том числе и с частными производителями неона и продаёт по ценам вполовину меньше, чем "поставщики неона". Баллоны, которые выглядят как пропановые баллоны, идут в комплекте с коннектором CGA-580, но я убрал эту громоздкую неудобную деталь и подсоединил манифольд напрямую к соединительному клапану баллона.

Обычно они служат для меня "баками суточного расхода", и по мере расходования газа, я наполняю их из 200-литровых баллонов, которые тоже купил в Spectra. Так газ получается дешевле. Также важно то, что, если я по ошибке открою газовый кран, я потеряю только 20 литров газа, а не все 200. Не смейтесь, такое тоже случается.

Ниже вы видите более детальную фотографию установленных баллонов. Они оборудованы игольчатыми клапанами и коленчатыми трубами под углом 90 градусов, и фитингом CGA-580. Я просверлил коленчатые трубки и вставил туда маленькие датчики давления.

Ниже справа находится манометр с запаянным концом. Этот типа манометра НАМНОГО лучше, чем U-образный. Преимущество в том, что здесь не нужен кран, и при высоком давлении жидкость не может попасть в вакуумную систему, а малейшие колебания давления отражаются на шкале. На фотографии система находится в вакууме, и показания на нуле. Его лучше заполнять маслом для диффузионного насоса DC-704.
Обратите внимание на изображение шкалы манометра.

Манометр прикреплён к манифольду с помощью компрессионного фитинга аналогичного тому, который я описывал выше. Компрессионная муфта снимается, и вместо неё ставятся несколько кольцевых резиновых уплотнителей, покрытых вакуумной смазкой.

Большой диаметр латунных трубок замедляет скорость протечки масла в случае, если в стекле манометра образуется микротрещина в условиях вакуума.

В центре панели, в самом низу латунной трубы, находится короткое ответвление трубы с игольчатым клапаном, отводная трубка и охлаждающий сушитель. Это воздушный канал. Кран открывается, когда нужно создать в системе атмосферное давление, либо впустить внутрь воздух, например, при бомбардинге.

Охлаждающий сушитель имеет принципиальное значение. Он снабжает систему сухим воздухом. Если не допускать попадания влаги в систему, то последовательная закачка будет идти в разы быстрее. Трубка внизу сушителя запаяна в основании. Конусная гайка только легко затянута, так чтобы она могла пропускать воздух. Внутри сушителя достаточно сухого воздуха, чтобы обеспечить им систему. Неплотно затянутая гайка позволяет свежему воздуху медленно просачиваться внутрь.

Время от времени сушитель необходимо обновлять, освобождать от влажного конденсата. Я просто затягиваю конусную гайку, полностью открываю вакуумный клапан и оставляю систему с включенным насосом на ночь. Ещё помогает сушить его феном. Сушитель можно считать обновлённым, когда его клапан туго затянут, а система достигает уровня вакуума в <10 микрон.

Два крана слева - краны-дозаторы неона и аргона. Я создаю в капиллярной трубке на участке между клапаном бака и измерительным клапаном давление в 10-15 фунтов на квадратный дюйм и открываю краны-дозаторы настолько, чтобы подать чистый газ в неоновую трубку.

Двигаясь вниз по панели, мы видим вакуумметр с датчиком - хромированный с чёрным объект, от которого отходит серый провод. Снизу слева - игольчатый клапан от Whitey, у которого нет определённого назначения. Единственное, для чего я его использую - это подача пропана в систему, когда я ремонтирую детали с ртутью. Наличие пропана в плазме для бомбардинга помогает превратить остатки ртути в металлическую ртуть.

Ещё ниже на панели - красная ручка - это основной вакуумный кран. Чёрный ящичек - цифровой дисплей вакуумметра, а серебристая трубка, конец которой повёрнут вправо, - гофрированная нержавеющая труба-переходник.

Изменения, сделанные со времён этого фото.

С тех пор, как было сделано это фото, многое изменилось. Манометр был перемещён ближе к основной горизонтальной трубе, а также была ликвидирована часть трубок. Также я убрал большую часть медных трубок в системе подачи газа и герметично запечатал все компрессионные фитинги и фитинги с резьбой.

Детали.

Установка "капиллярной трубки".

Мы рассмотри эту трубку в первую очередь, так как это самая важная деталь моего манифольда.

На фото показан первый шаг. Это правый конец медного манифольда. В расширяющемся адаптере размером ¾ дюйма было просверлено отверстие диаметром в 1/8 дюйма. Капиллярную трубку продели через отверстие насквозь. Обратите внимание на силиконовую вакуумную смазку на конце адаптора. Это позволяет добиться абсолютно герметичного соединения, тогда как гофрированную трубку можно будет легко снять

На следующем фото гофрированная трубка уже прикреплена к адаптеру. Капиллярную трубку нужно протолкнуть через нее и вытащить с противоположного конца. Потом мы её подрежем.

На 3-м фото показано, как на компрессионном адаптере 1/8 дюйма * 3/16 дюйма в месте соединения с капиллярной трубкой сделали резьбу, и на капиллярную трубку сверху надели медную трубку диаметром 3/16 дюйма, которую также вставили в фитинг. И резьба, и компрессионный обруч были герметично запечатаны эпоксидной смолой "Epoxi-Patch". Медная трубка нужна для того, чтобы защищать фитинг от нагревания в местах спайки.

На 4-м фото соединение замотано мокрым полотенцем для охлаждения. На конце медная трубка аккуратно обжата вокруг капиллярной трубки. Не настолько сильно, чтобы помять капиллярную трубку, но достаточно, чтобы она держалась на месте. Затем соединение спаивается серебряным припоем.

На последней иллюстрации соединение охлаждено, и место стыка капиллярной трубки и более широкой медной трубки замотано изоляционной лентой, чтобы облегчить нагрузку. Это упрочнит капиллярную трубку, и она сломается, если только согнуть её несколько раз в месте спайки.

Прежде чем промазывать смолой компрессионный обод фиттинга, фиттинг нужно отделить, зафиксировать конец с ободом и осторожно нагреть конструкцию. Смола заливается тоненькой струйкой и заполняет пространство между капиллярной трубкой и верхней медной трубкой диаметра 3/16 дюйма. После этого обод снова заливается большим количеством смолы, и гайка затягивается.

Капиллярная трубка в неоновой лампе.
Установка гофрированной трубы.

К сожалению, у меня нет хороших фотографий той части манифольда, которая присоединяется к неоновой лампе. Фотографии ниже - лучшее, что я смог найти.

На фото показан эксперимент, который я провёл, добавив электроды к старой CF-лампе, чтобы посмотреть, как себя ведёт фосфор при заполнении неоном. Собственно, почти так же, как и неоновые лампы. В любом случае, переходник виден хорошо, особенно на второй фотографии.

Моей целью было заставить эту конструкцию светить как можно ярче.


Удерживание ртути.

Один из самых неприятных моментов в бомбардинге - это когда лампа с ртутью прогорает насквозь или лопается во время бомбардинга. Немедленный резкий поток воздуха внутрь выносит ртуть из "ловушки", где она находится, обратно в манифольд. Если вы добросовестно относитесь к делу, вы остановите процесс, разберёте манифольд, вычистие всё и, надеюсь, поставите на место без осбых поломок и протечек. Если же нет...

Я разработал в своей системе защиту от этой проблемы. В ней есть две особенности.

Первая - то, что диаметр трубы из гофрированной стали достаточно велик для того, чтобы газ тёк мелденно даже при поломке, когда капли ртути быстро разлетаются. На самом деле капли ртути оседают и удерживаются в бороздах гофрировки.

Другая особенность состоит в том, что последняя пара дюймов гофрированной трубки, та часть, которая находится непосредственно рядом с неоновой лампой, наполнена медной проволокой, обработанной азотной кислотой. Ртуть и медь очень хорошо взаимодействуют друг с другом и всегда притягиваются друг к другу, особенно если поверхность меди перед этим прошла химическую очистку. Любые частички ртути, которые проходят через трубку, тут же попадают на медь и никуда не могут от неё деться.

Чистить манифольд после неприятностей с ртутью надо следующим образом:

  • Развинтить оба конца гофрированной трубки и вынуть капиллярную трубку
  • Потрясти гофрированную трубку над мусорной корзиной - над ёмкостью для хранения ртути
  • Вынуть медную проволоку
  • Подогреть конец капиллярной трубки сварочной горелкой, чтобы ртуть, которая могла собраться на концах, испарилась
  • Установить гофрированную трубку обратно в манифольд, убедившись, что фитинг как следует смазан вакуумной смазкой.
  • Протолкнуть немного медной проволоки в капиллярную трубку
  • Снова подсоединить переходник для неоновой трубки

Это дело 10-15 минут. На самом деле, когда у меня много свободного времени, я кладу гофрированную трубу в печь и пару часов держу её при темературе 450 градусов, чтобы убедиться, что из неё ушли последние остатки ртути. Я не уверен, что это необходимо, но мне так спокойнее.

Об эффективности моего метода я могу судить по тому, в каком состоянии находится манифольд внутри, когда я снимаю гофрированную трубу. Любые частицы ртути, которые попали бы сюда, непременно оставили бы тёмные пятна на сияющей поверхности меди. У меня - не единого пятнышка.

Прочие изменения и детали.

С тех пор, как были сделаны все эти фотографии, я перепаял все соединения с серебряным припоем. Оловянный припой имеет при комнатной температуре давление отличное от нуля. Честно говоря, воздействию вакуума подвергалось очень небольшое количество припоя, поэтому я не знаю, сильно ли это повлияло на систему в целом, но точно знаю, что не повредило.

После того, как была закончена работа с медными трубками и нержавеющей сталью, я поместил всю конструкцию в концентрированную щёлочь. Это помогло ликвидировать все следы органических соединений, как, например, промышленная смазка, грязь, отпечатки пальцев, сварочный флюс и т.п. Затем я подверг внутреннее пространство медного манифольда действию азотной кислоты - насчёт точной концентрации я не уверен - я разводил её на глаз. Эта процедура ликвидирует все окисления на меди, которые могут задерживать газы, а затем через некоторое время выпускать их, имитируя утечку (это то, что называется "фантомная утечка").

Я считаю, что щелочная чистка очень важна, насчёт азотной кислоты не уверен. Я думаю, это зависит от того, насколько сильно окислены были трубки. Мне попалась совсем тёмная, поэтому химическая обработка ей была необходима.

Перевод - Екатерина Калинина
(Компания "ЗЕНОН - Рекламные Поставки")

Оригинал статьи