cámara atmosférica

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El sistema en su configuración habitual tiene unas dimensiones para la CA de 600mm de altura y 500mm de diámetro. El cuerpo principal lo forman dos cilindros de 300mm de altura, unidos con bridas LF.

El cilindro inferior, es soportado directamente sobre la mesa, lo que hace que esta parte sea fija en el sistema. Este cilindro cuenta con un anillo interior de refrigeración de nitrógeno líquido, así como multitud de bridas para favorecer la instalación de instrumentos (pasamuros).

El siguiente componente es otro cilindro (cuerpo móvil). Este cilindro está ajustado sobre el cilindro fijo o inferior. En este anillo se sitúan seis bridas en DN40CF, que simulan la posición del Sol respecto a la superficie de Marte en un trópico del planeta, a distintas horas del día, además de contar con otro intercambiador de calor (anillo) interior por nitrógeno líquido. Este diseño, tiene por objetivo ayudar en la pruebas de los fotodiodos que componen el sensor UV de REMS, para la misión MSL de la NASA.

La tapa inferior de la cámara de vacío, tiene un sistema mecánico de apertura en vertical y deslizamiento en horizontal, para facilitar la colocación de muestras. Sobre esta tapa se sitúa el portamuestras, que permite modificar la temperatura en la superficie. Además en la tapa inferior se sitúan los pasamuros para la refrigeración, control y monitorización del portamuestras.

En la tapa superior, se conecta una válvula electro-neumática, que une la CA con la CP. Además en la tapa superior, se integra la cámara de video, la fuente UV y el dispositivo de temperatura y humedad ambiental.

  tapa inferior
referencia descripción
1 Tapa inferior de acero inoxidable 304. Brida de vacío tipo LF.
2 Huecos del soporte mecánico del portamuestras.
3 Pasamuros de la resistencia eléctrica del portamuestras.
4 Pasamuros eléctricos, para control de la instrumentación situada en el portamuestras y para la monitorización de temperaturas a través de RTD, tipo Pt100.
5 Pasamuros criogénico para entrada/salida de nitrógeno líquido del portamuestras.
6 Pasamuros tipo K, para el control y monitorización de la temperatura del portamuestras.
7 Barra mecánica de accionamiento del husillo en vertical.
8 Barra guía del movimiento en vertical  de la tapa inferior.

 

La tapa inferior de MARTE, constituye el soporte móvil del portamuestras. Está formado por una plancha de acero inoxidable 304 de 500mm de diámetro en el que se han insertado 4 bridas DN40CF para el control de todos los parámetros (temperatura) a través de pasamuros específicos (corriente, criogénicos, termopar). Esta tapa está soportada mediante un husillo con un movimiento horizontal de 300mm de recorrido lo que permite introducir en su interior de manera sencilla distinta instrumentación a estudio hasta ese tamaño en longitud. Además de contar con este sistema de traslación vertical, la tapa puede desplazarse horizontalmente hasta una distancia de 600mm, de modo que queda completamente libre el espacio formado por su vertical. Estos dos movimientos se realizan de manera manual.

La tapa posee cuatro huecos cilíndricos donde encajan los tornillos de métrica 12 que permiten elevar el portamuestras. Entre estos tornillos y la tapa inferior se encuentra un anillo del mismo diámetro y 1mm de espesor de alúmina con el objetivo de servir de aislante térmico entre el portamuestras y la tapa inferior.

  cuerpo fijo
referencia descripción
1 Válvula automática de flujo para la entrada de gas, montada sobre un adaptador DN40CF a KF16.
2 DN100CF
3 Medidor combinado Pirani-Penning.
4 Válvula de fugas para el venteo rápido de la cámara MARTE.
5 Válvula de codo montada sobre un adaptador DN40CF a KF25. Se utiliza como bypass del sistema de monitorización de gas mediante un RGA en condiciones de alta presión. Medidas desde presión atmosférica.
6 DN40CF
7 DN40CF, ventana y pasamuros.
8 DN40CF, ventana o balanza de cuarzo para medidas de outgassing y deposición del polvo.
9 DN100CF, Ventana o pasamuros eléctrico tipo Subd-50.
10 Válvula de guillotina neumática en KF25, para el control grueso de la aspiración de la bomba de vacío rotativa
11 Válvula de aguja manual en ¼” adaptada a conectores en KF16, para control fino de la aspiración de la bomba de vacío rotativa
12 Medidor de vacío capacitivo con temperatura compensada montada en vertical sobre una válvula de codo en KF16
13 Adaptador DN40CF a KF16 con filtro de polvo para conexión de la válvula de codo del medidor capacitivo
14 Filtro de polvo del sistema de aspiración de la bomba de vacío rotativa.
15 Medidor de vacío Pirani montado sobre brida DN16CF.
16 Pasamuros criogénico del anillo de refrigeración interior de nitrógeno líquido
17 Soportes (escuadras) del anillo del cuerpo fijo con la estructura de MARTE

Este primer anillo o cuerpo fijo de la CA se encuentra soportado por tres escuadras que lo mantienen separado de la estructura 330mm en vertical (punto 17). En el primer anillo de 300mm de longitud y 500mm de diámetro, se encuentran dos bridas enfrentadas en DN100CF, seis bridas en DN40CF y una en DN16CF. También encontramos en este anillo, uno de los pasamuros para la refrigeración interna de la cámara mediante nitrógeno líquido. Este anillo de refrigeración es de acero inoxidable, al igual que toda la cámara de vacío, por lo que está unido mediante soldadura TIG utilizando unas escuadras con el cuerpo de la cámara principal.

El anillo tiene una anchura de 20mm y una profundidad de 50mm. La separación que hay entre el cuerpo interior de la CA y el anillo es de 5mm. Esta distancia es importante, ya que dependiendo del régimen de vacío en el que se encuentra la CA, podremos determinar si el intercambio de calor del anillo se efectúa no solo por radiación, sino también por convección.

En este anillo, contamos con un medidor de referencia capacitivo en temperatura compensada, protegido por una válvula para mantenerlo en vacío en las operaciones de apertura de la cámara. De un medidor combinado Pirani-Penning, de una válvula que hace de by-pass con el sistema de composición gaseosa RGA. También en este anillo se encuentra la entrada del sistema de gases, mediante una válvula automática de mariposa y la salida al sistema de bombeo, en el que se adapta un filtro de partículas, para evitar que entre polvo al sistema de vacío. Las bridas DN100CF se emplean como ventanas, así como pasamuros eléctricos de señales en conectores  subd-50 (sensor de presión del REMS), y como brida para una bomba turbo. La brida DN16CF se emplea para introducir un medidor Pirani.

Los puertos en DN40CF, los utilizamos como ventanas y como pasamuros de entrada y salida de señales eléctricas del  instrumental que se encuentra en el interior de la cámara, como es el caso de una balanza de cuarzo, para las medidas de outgassing y de deposición del polvo.

  cuerpo móvil
referencia descripción
1 Pasamuros criogénico del anillo de refrigeración interior de nitrógeno líquido.
2 DN63CF.
3 DN40CF, Ventana con adaptación de una lámpara halógena de 50W, a 220V.
4 LF500.
5 DN40CF, con brida de adaptación a KF16, para medidor de vacío tipo piezoresistivo.

 

El cuerpo móvil de la CA de MARTE puede ser una pieza intercambiable en función de las necesidades experimentales. En su configuración para MARTE, el anillo o cuerpo móvil, es un cilindro de 300mm de longitud y 500mm de diámetro, con bridas LF500, lo que facilita el cierre rápido y posibilita la colocación relativa del anillo móvil sobre el fijo en cualquier posición. En el anillo contamos con siete bridas DN40CF y tres DN63CF. Seis bridas en DN40CF, los empleamos como ventanas (se acoplan lámparas halógenas), ya que están orientadas para simular la posición del Sol a distintas horas del día marciano sobre la superficie de este planeta.

En esta parte de la cámara de vacío CA, se encuentra el otro anillo de refrigeración o intercambiador de calor por nitrógeno líquido.

  tapa superior
referencia descripción
1 Lámpara halógena de 50W a 220V a través de una ventana en DN40CF.
2 Válvula neumática de guillotina DN63CF.
3 Cámara de video.
4 Fuente UV de deuterio.
5 Válvula neumática de guillotina DN63CF.
6 Pasamuros en DN40CF del sensor de temperatura y humedad ambiental.
7 Sensor de temperatura y humedad ambiental (THD).
8 Tapa superior de acero, con brida ISO500LF
9 Válvula neumática de guillotina ISO150LF, de comunicación entre la CA y la CP de MARTE

 

La tapa superior constituye el cierre de la CA de MARTE, así como la comunicación con la CP (cámara del polvo). La tapa superior está formada por un cilindro de acero 304 de 500mm de diámetro, en el que se adapta una brida ISO500LF como elemento de cierre de vacío. En la tapa superior se encuentra una brida ISO150LF y cuatro DN63CF. La brida ISO150LF sirve para instalar la válvula neumática de guillotina y comunicar la CA con la cámara del polvo CP. Las bridas DN63CF sirven para acoplar a través de válvulas neumáticas una lámpara ultravioleta de deuterio, y una cámara de video, así como para introducir por medio de una ventana luz con una lámpara halógena. En el otro puerto DN63CF, se adapta a una brida DN40CF, para poder introducir el sensor de temperatura y humedad relativa (THD).

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sistema generador de polvo
© Jesús Manuel Sobrado Vallecillo (www.txus.es)