सामान्य विफलता मोड और अल्ट्रा-निम्न तापमान कार्ट्रिज हीटर के साथ उनसे कैसे बचें
यह पैटर्न उद्योगों में दोहराया जाता है: क्रायोजेनिक प्रणालियों में स्थापित मानक कार्ट्रिज हीटर, तेजी से विफलता, तुलनीय इकाइयों के साथ प्रतिस्थापन, और निरंतर विफलताएं। इस चक्र को तोड़ने के लिए यह समझने की आवश्यकता है कि क्यों अनुचित रूप से निर्दिष्ट हीटिंग तत्व ठंड की स्थिति में विफल हो जाते हैं और कैसे उचित रूप से इंजीनियर किए गए समाधान इन विफलताओं को रोकते हैं।
थर्मल शॉक क्रैकिंगसबसे आम विफलता मोड के रूप में खड़ा है। जब एक हीटर कमरे के तापमान से -196 डिग्री तक चला जाता है, तो सामग्री तुरंत सिकुड़ जाती है। पारंपरिक सामग्रियों और प्रौद्योगिकियों से निर्मित मानक कार्ट्रिज हीटर इस आयामी बदलाव को संभाल नहीं सकते हैं। शीथ सामग्री में दरार आ जाती है, आंतरिक कनेक्शन टूट जाते हैं और इन्सुलेशन गुण ख़राब हो जाते हैं। विशिष्ट क्रायोजेनिक डिज़ाइन ऐसी सामग्रियों का उपयोग करते हैं जो कम तापमान पर लचीली बनी रहती हैं और गर्म होने पर अनुमानित रूप से विस्तारित होती हैं।
समाधान में इनकोनेल 600 या 625 जैसी शीथ सामग्री का चयन करना शामिल है जो संपूर्ण तापमान सीमा में लचीलापन बनाए रखता है। उच्च घनत्व संघनन तकनीक, 3.2 ग्राम प्रति घन सेंटीमीटर से अधिक घनत्व प्राप्त करते हुए, चरम तापमान रेंज में संरचनात्मक अखंडता बनाए रखती है। ये इंजीनियरिंग विकल्प मानक इकाइयों को नष्ट करने वाली दरार को रोकते हैं।
नमी का प्रवेश और जमने से क्षतिदूसरे सबसे आम विफलता मोड का प्रतिनिधित्व करें। जब गर्म हवा क्रायोजेनिक सतहों से संपर्क करती है, तो संक्षेपण तेजी से होता है। मानक हीटर समाप्ति नमी को प्रवेश करने की अनुमति देती है, जहां यह तुरंत जम जाती है, फैलती है और विद्युत कनेक्शन तोड़ देती है। क्रायोजेनिक -रेटेड कार्ट्रिज हीटर तापमान परिवर्तन के माध्यम से अखंडता बनाए रखने के लिए हेमेटिक सीलिंग सिस्टम और विशेष कनेक्शन हार्डवेयर का उपयोग करते हैं।
आंतरिक नमी प्राप्त करने वालों के साथ-साथ ग्लास से {{1} धातु या सिरेमिक संरचनाओं के साथ हेमेटिक सीलिंग, डिवाइस के अंदरूनी हिस्से को सूखा रखती है। 120 से 150 डिग्री पर बेक बनाने के बाद यह सुनिश्चित किया जाता है कि शिपमेंट से पहले सारी बची हुई नमी हटा दी जाए। ये उपाय मानक इकाइयों को नष्ट करने वाले विस्तार क्षति को रोकते हैं।
विद्युत इन्सुलेशन टूटनातीसरी विफलता का मार्ग बनाता है। मानक मैग्नीशियम ऑक्साइड संघनन सामान्य तापमान पर पर्याप्त रूप से काम करता है लेकिन क्रायोजेनिक स्तर पर परिवर्तन होता है। ढांकता हुआ ताकत और चालकता में परिवर्तन से शॉर्ट सर्किट या ग्राउंड दोष हो सकता है। अत्यंत कम तापमान वाले कार्ट्रिज हीटर इन्सुलेटिंग सामग्रियों का उपयोग करते हैं जिनका क्रायोजेनिक स्थितियों के लिए सावधानीपूर्वक उपचार और परीक्षण किया गया है।
विशेष संघनन के साथ उच्च {{0}शुद्धता वाला मैग्नीशियम ऑक्साइड, वैक्यूम भरने की प्रक्रिया के साथ संयुक्त, जो रिक्त स्थान को खत्म करता है, -196 डिग्री पर भी ढांकता हुआ ताकत बनाए रखता है। नियमित इन्सुलेशन प्रतिरोध परीक्षण वार्षिक के बजाय त्रैमासिक रूप से विनाशकारी शॉर्ट सर्किट विकसित होने से पहले नमी के प्रवेश की पहचान करता है।
ग़लत विद्युत घनत्व गणनाअनेक असफलताओं में योगदान करते हैं। क्रायोजेनिक तापमान पर, गर्मी हस्तांतरण गुण महत्वपूर्ण रूप से बदल जाते हैं। सामान्य तापमान पर जो काम करता है वह हीटर तत्वों पर अत्यधिक दबाव डाल सकता है या अपर्याप्त हीटिंग प्रदान कर सकता है। विश्वसनीय क्रायोजेनिक सेवा के लिए, अनुभवी एप्लिकेशन इंजीनियर आमतौर पर कम वाट घनत्व और वैकल्पिक वोल्टेज सेटिंग्स की सलाह देते हैं।
निरंतर क्रायोजेनिक सेवा के लिए 40 वाट प्रति वर्ग सेंटीमीटर से कम घनत्व बनाए रखना, बार-बार थर्मल साइक्लिंग के लिए और अधिक व्युत्पन्न के साथ, तत्वों को नष्ट करने वाली अति ताप को रोकता है। कम वोल्टेज पर शुरू होने वाले रैंप अप अनुक्रम परिचालन जीवनकाल को तीन या अधिक कारकों द्वारा बढ़ाते हैं।
समाप्ति विफलतातब होता है जब मानक कनेक्शन क्रायोजेनिक स्थितियों को संभाल नहीं सकते हैं। मानक क्रिंप कनेक्शन हीटर लीड की तुलना में अलग-अलग दरों पर सिकुड़ते हैं, जिससे उच्च {{1}प्रतिरोध जंक्शन बनते हैं जो स्थानीय हीटिंग उत्पन्न करते हैं। ऑक्सीजन से समृद्ध क्रायोजेनिक वातावरण में, यह संभावित ज्वलन खतरे को प्रस्तुत करता है। थर्मल शॉक प्रतिरोध के लिए रेट किए गए एपॉक्सी यौगिकों से सील किए गए सिल्वर - सोल्डर या ब्रेज़्ड कनेक्शन, चालकता अखंडता बनाए रखते हैं।
लीड तार इन्सुलेशन विफलता समान पैटर्न का अनुसरण करती है। मानक सिलिकॉन या फाइबरग्लास इन्सुलेशन क्रायोजेनिक तापमान पर भंगुर हो जाता है और टूट जाता है। विशेष क्रायोजेनिक केबलों पर पीटीएफई या पॉलीमाइड इन्सुलेशन लचीलापन और विद्युत अखंडता बनाए रखता है।
विशिष्ट अनुप्रयोग को समझनाकई विफलताओं को रोकता है. कार्ट्रिज हीटर [कारतूस हीटर] के विनिर्देश कंपन स्तर, थर्मल साइक्लिंग की आवृत्ति और क्रायोजेनिक तरल पदार्थ या वाष्प के संपर्क पर निर्भर करते हैं। औद्योगिक नाइट्रोजन जनरेटर की प्रयोगशाला क्रायोस्टैट या फार्मास्युटिकल फ़्रीज़ सुखाने वाले उपकरण की तुलना में अलग आवश्यकताएं होती हैं। एक सिंगल हेड इलेक्ट्रिक हीटिंग ट्यूब जो एक क्रायोजेनिक अनुप्रयोग में पूरी तरह से काम करती है, दूसरे में विफल हो सकती है।
शीत-वर्तमान उछाल शुरूएक विफलता तंत्र प्रस्तुत करता है जिसे अक्सर अनदेखा कर दिया जाता है। निकेल-क्रोमियम प्रतिरोध तार का प्रतिरोध परिवेशीय तापमान की तुलना में -196 डिग्री पर कम होता है। एक कार्ट्रिज हीटर [कार्ट्रिज हीटर] जो 20 डिग्री पर 10 एम्पियर खींचता है, तरल नाइट्रोजन में कोल्ड स्टार्ट के दौरान 11 से 12 एम्पियर खींच सकता है। इससे तार पर अतिरिक्त दबाव पड़ता है और इसका मतलब है कि नियंत्रण प्रणालियों को अस्थायी अधिभार को संभालने की आवश्यकता होती है।
समाधान में क्रायोजेनिक शीत{{0}शुरुआत स्थितियों के लिए डिज़ाइन की गई नियंत्रण प्रणालियाँ शामिल हैं। वोल्टेज और बिजली की गणना में कम तापमान पर कम प्रतिरोध को ध्यान में रखना चाहिए। सुरक्षा सीमित प्रणालियाँ, हार्डवेयर आधारित तापमान प्रतिबंध मुख्य नियंत्रण प्रणालियों से अलग होते हैं, ओवरहीटिंग और क्षति को रोकते हैं।
विश्वसनीय क्रायोजेनिक हीटिंग का मार्गइस धारणा से आगे बढ़ने की आवश्यकता है कि कोई भी कार्ट्रिज हीटर काम करेगा। मानक इकाइयाँ अनुमानित रूप से -196 डिग्री पर विफल हो जाती हैं। उचित सामग्री, निर्माण, स्थापना और रखरखाव के साथ उचित रूप से इंजीनियर किए गए अल्ट्रा-लो तापमान कार्ट्रिज हीटर, चरम तापमान रेंज में विश्वसनीय सेवा प्रदान करते हैं। विफलता और सफलता के बीच का अंतर क्रायोजेनिक अनुप्रयोगों की अनूठी मांगों को समझने और उन्हें पूरा करने के लिए डिज़ाइन किए गए उपकरणों को निर्दिष्ट करने में निहित है।
