Impianto di distribuzione e miscelazione gas
per Rivelatori Extreme Energy Events
Sommario
• Struttura interna rivelatori EEE
• Dispositivi: riduttore di pressione, sensori e attuatori per la distribuzione e miscelazione di un
gas
• Schema di principio distribuzione e miscelazione gas per EEE
• Test di tenuta e ricerca fughe
Vetro
gas
Vetro
7
Gap 300 µm
Riduttore di pressione
Schema di principio
P1: alta pressione
P2: bassa pressione
Pa: pressione atmosferica
F: forza della molla regolabile del
riduttore
f: forza della molla della valvola
S: sezione della membrana
s. sezione della sede della valvola
Filtri per gas
Si usano per filtrare eventuali presenze di polveri
nei gas o nei condotti ma producono una caduta
di pressione e quindi una riduzione dl flusso.
Filtro poroso sinterizzato*
in acciaio inossidabile
con pori di diam.:
0,5 - 2 - 7 - 15 micron.
* Processo termico e meccanico
mediante cui materiali in polvere,
soprattutto metalli, vengono ridotti a una
massa compatta e di forma determinata
Sensori di pressione piezoelettrici
In alcuni materiali uno stress meccanico
produce una polarizzazione elettrica e,
viceversa, l’applicazione di un campo elettrico
produce una deformazione meccanica, tale
effetto è detto PIEZOELETTRICO.
L’effetto piezoelettrico è comunemente
utilizzato per la conversione di segnali
meccanici in segnali elettrici (microfoni, pickup per giradischi, misuratori di rugosità, …).
I materiali piezoelettrici sono prevalentemente
caratterizzati da cristalli che non hanno un
centro di simmetria ed in cui gli atomi sono
legati da legami ionici.
Sostanze come GaAs, ZnO, GaP, CdS, Zn, Se,
sono piezoelettrici perché una deformazione
meccanica provoca un movimento relativo fra
i baricentri delle cariche positive e negative
che a riposo coincidono.
gas
Membrana
elastica
Materiale
Piezoelettrico
(quarzo)
Volt
Sensori di flusso
Se si interpone una strozzatura in un
tubo all'interno del quale passa un fluido,
si genera una perdita di carico
localizzata nella zona della strozzatura:
in altri termini, tra la sezione a monte ed
a valle della strozzatura si stabilisce una
differenza di pressione, che è
proporzionale al quadrato della velocità
nella strozzatura. Con riferimento alla
figura se in un tubo si interpone un
orifizio tarato R, le pressioni che si
misureranno in due tubi connessi a
monte ed a valle dell'orifizio stesso
saranno rispettivamente più alta e più
bassa. Misurando quindi la differenza di
pressione tra monte e valle, che sarà
proporzionale al quadrato della velocità
nell'orifizio, si può calcolare la portata.
Manometro
differenziale
Flussimetri a galleggiante
l/m
1,0
0,7
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Uscita
Galleggiante
Ingresso
Sul galleggiante si esercita
una pressione che dipende
dalla forma e dalla velocità
del fluido nella corona
circolare tra tubo e
galleggiante stesso. La
pressione decresce
all'aumentare della sezione
di corona circolare che
resta libera, e si raggiunge
un equilibrio che dipende
dalla velocità (e dalla
caratteristiche fisiche) del
fluido, dalla massa del
galleggiante e dalla sua
forma.
Flussimetro a galleggiante
Schema di principio di termoregolazione flusso gas
Gas
Vite di taratura
Gas
I
Valvola
termoregolata
Saldature
Sferetta di acciaio
Piastrina
metallica
Nastro coibente
Cilindro
ceramico
Vite di taratura
Gas
Vite di taratura
Gas
Gas
Corrente
elettrica
Ingresso
gas
Uscita
Flussimetro e valvola di chiusura
elettrocomandata
Valvole di sicurezza
La valvola di sicurezza è un dispositivo automatico dotato di un ingresso ed
una uscita, il cui scopo è quello di impedire che in un impianto, contenente o
liquidi o gas/vapori, si possa raggiungere una pressione pericolosa.
Vite di taratura
P < PT
Atmosfera
P > PT
Principio di funzionamento
Alcuni esempi di sensori e attuatori commerciali per gas
Esempi di combinazioni di sensori e attuatori
in un’unica linea di flusso
Schema a blocchi del controllo miscelazione gas
Valvola termoregolata
SF6
Ridutt.
Press.
Valvola
Trasdutt.
Press.
Setto Poroso
(2% di F Max)
Valvola
Camera
Miscelaz.
Lettura press.
Regolatore
C2H2F4
Valvola
Ridutt.
Press.
Trasdutt.
Press.
Setto Poroso
(98% di F Max)
Valvola termoregolata
Uscita
Miscela
2% SF6
98% C2
H2F4
Flusso totale
≈ 3 lt/h
Schema di principio di alimentazione gas
nei rivelatori EEE
Atmosfera
(esterno)
Olio
Miscelazione gas
Rivelatori
Test di tenuta e ricerca fughe
0,1 bar
Ridutt.
Press.
Uscita chiusa
200 bar
N2
Punti critici:
- Zona contatto pannelli sup. e inf.
- Passanti gas ed elettrici
-Tubazioni e raccordi dalla bombola
ai vari rivelatori