Вакуумная камера

Полезная модель относится к установкам для обработки изделий сваркой, пайкой, или наплавкой, а именно к вакуумным камерам. Полезная модель вакуумной камеры для электронно-лучевой обработки содержит полость рабочего пространства и изолирующую полость, отделяющую рабочее пространство от наружных стенок камеры. Полости соединены между собой каналом, на котором установлен кран управления. Изолирующая полость камеры выполнена объемом в соотношении не менее чем 1:6 к объему полости рабочего пространства. При этом отпадет необходимость в эжекторном насосе для предварительной откачки воздуха из рабочего пространства камеры, поскольку изолирующая полость вакуумной камеры может служить ресивером. Таким образом, использование полезной модели вакуумной камеры позволило повысить КПД системы откачки, снизить эксплуатационные расходы и себестоимость изготовления установки. Осн. п.ф.и. - 1, доп. - 1, фиг. - 1.

Полезная модель относится к установкам для обработки изделий сваркой, пайкой, или наплавкой, а именно к вакуумным камерам.

В вакуумных камерах с традиционными системами откачки (см. «Оборудование для электронно-лучевой сварки» издательство «Наукова думка» Киев-1973 г. стр.24...29.) для включения высокопроизводительных насосов (бустерные или роторные насосы), обеспечивающих вакуум в камере, необходимо предварительное разряжение в камере порядка 1·10^-1 мм ртутного столба (13,3 Па), которое достигается форвакуумными насосами. При работе последних не исключаются выбросы аэрозолей масла в вакуумную камеру, а так же значительные выхлопы паров масла в атмосферу. Кроме того КПД в известных системах откачки не превышает 15-20%.

Известна ЭЛС с вакуумной камерой и системой откачки (см. «Материалы XI всесоюзной научно-технической конференции по электронно-лучевой сварке» Л. Судостроение 1991 г. «Промышленные электронно-лучевые установки нового поколения с системами числового программного управления» стр.118...120. Данная система обеспечивает откачку, позволяющую исключить неблагоприятный режим работы механических масляных насосов, забросы аэрозолей масла в камеру и паров масла в атмосферу, но значительно увеличивает стоимость самой установки, а так же эксплуатационные расходы за счет использования значительных объемов сжатого воздуха.

Известна вакуумная камера для электронно-лучевой обработки, содержащая полость рабочего пространства и изолирующую полость, отделяющую рабочее пространство от наружных стенок камеры,

соединенные между собой каналом, (см. заявку 2006126193/02(028431) В23К 15/06, решение о выдаче от 20.11.07 г). Изолирующая полость в вакуумной камере предназначена для устранения воздействия атмосферного давления на стенки полости рабочего пространства при его вакуумировании.

Предложенное техническое решение отличается от известного тем, что изолирующая полость выполнена объемом в соотношении к объему полости рабочего пространства не менее чем 1:6, при этом на канале, соединяющем полость рабочего пространства с изолирующей полостью камеры, установлен кран управления.

Задачей полезной модели является достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности работы установки, повышении КПД откачной системы, исключении неблагоприятного режима работы механических насосов и снижении себестоимости установки в целом.

Технический результат достигается тем, что в вакуумной камере для электронно-лучевой обработки, содержащей соединенные между собой каналом полость рабочего пространства и отделяющую последнюю от стенок изолирующую полость, последняя выполнена объемом в соотношении к объему полости рабочего пространства не менее чем 1:6, при этом на канале установлен кран управления.

Полезная модель вакуумной камеры поясняется прилагаемой схемой.

Вакуумная камера для электронно-лучевой обработки изделий содержит наружную 1 и внутреннюю 2 вакуум-плотные оболочки, размещенные одна в другой с образованием герметичной изолирующей полости 3 между их стенками. Герметичная изолирующая полость 3 соединена с полостью рабочего пространства 4 камеры каналом 5, оснащенным электромеханическим краном управления 6. Вакуумная камера подключена к вакуумной системе откачки, включающей вакуумные насосы (не показаны на схеме), вакуумный вентиль 7, вакуумный затвор 8, клапан 9 наполнения атмосферным воздухом рабочего

пространства 4 и приборы 10 измерения давления в герметичной полости 3 и рабочем пространстве 4. С вакуумными насосами камера связана воздухопроводом 11.

Работа полезной модели вакуумной камеры осуществляется следующим образом:

Вначале форвакуумным насосом (на схеме не показан) при открытом кране управления 6 и вакуумном вентиле 7 откачивают воздух одновременно из изолирующей полости 3 и полости рабочего пространства 4 камеры. Давление в изолирующей полости 3 и полости рабочего пространства 4 камеры отслеживают по приборам 10. По достижении требуемого давления 10 Па в полости рабочего пространства и полости 3 вакуумной камеры закрывают вакуумный вентиль 7, включают насос вакуумной системы и открывают вакуумный затвор 8. Достигнув в вакуумной камере требуемого давления 1·10^-1 Па, включают высоковакуумный агрегат (на схеме не показан). Установка к работе будет готова, когда давление в вакуумной камере на приборе 10 достигнет отметки 5·10^-3 Па.

После завершения рабочей операции по обработке изделия в вакуумной камере электромеханическим краном управления 6 отключают изолирующую полость 3 от полости рабочего пространства 4 камеры. Затем открывают клапан 9 и наполняют атмосферным воздухом рабочее пространство 4. По достижении атмосферного давления вакуумной камере полость рабочего пространства 4 раскрывают, извлекают из него обработанное изделие и вводят взамен очередное. При этом герметичная изолирующая полость 3 между оболочками 1, 2 камеры всегда остается под вакуумом. Затем вакуумную камеру закрывают. На канале 5 открывают кран управления 6. При этом воздух из рабочего пространства 4 камеры поступает по каналу 5 в разряженную изолирующую полость 3 и выравнивает давление между ними.

Объем изолирующей полости 3 вакуумной камеры выполнен в зависимости от объема рабочего пространства 4 в соотношении 1:6. что позволяет при этом обеспечить давление в вакуумной камере 1·10^-1 Па. Такого давления достаточно для непосредственного включения высоковакуумных бустерных или роторных насосов. При этом отпадет необходимость использования форвакуумного эжекторного насоса для предварительной откачки воздуха из рабочего пространства 4 камеры. Следовательно, изолирующая полость 3 вакуумной камеры в таком случае может служить ресивером.

Пример расчета объема изолирующей полости вакуумной камеры. При объеме полости рабочего пространства - 6 м³, выполняем изолирующую полость объемом, - 1 м ³.

Тогда из уравнения: , где С₀ - средняя эффективная скорость откачки объема, л/сек; V - откачиваемый объем; Т_отк- время откачки; P₁- давление в мм ртутного столба в откачиваемом объеме; Р₂ - давление в мм ртутного столба, при котором отключают камеру.

Преобразовав уравнение (1) получаем: , где V₂ - объем откаченного воздуха, V ₂=C₀·t (3). В приводимом примере V₂=1 м³.

Подставив имеющиеся значения в уравнение (2) и найдя антилогарифм , определяем Р₂ - давление в рабочем пространстве вакуумной камеры. Оно будет равным 13,3 Па.

При этом давлении, как было сказано выше, отпадает необходимость в предварительной откачке воздуха из полости рабочего пространства форвакуумным насосом, и можно непосредственно включить для дальнейшей откачки воздуха из камеры роторный или бустерный насос.

Из вышеизложенного следует, что, выполнив объем изолирующей полости 3 в соотношении 1:6 к объему полости рабочего пространства 4 и установив в канале 5 кран управления 6, используют в качестве ресивера саму изолирующую полость 3. При этом отпала необходимость в использовании форвакуумного насоса или отдельного ресивера (форбалон).

Таким образом, использование предложенного технического решения позволило повысить КПД откачной системы вакуумной камеры, снизить эксплуатационные расходы и себестоимость установки.

1. Вакуумная камера для электронно-лучевой обработки, содержащая полость рабочего пространства и изолирующую полость, отделяющую рабочее пространство от наружных стенок камеры, соединенные между собой каналом, отличающаяся тем, что изолирующая полость выполнена объемом в соотношении не менее чем 1:6 к объему полости рабочего пространства.

2. Вакуумная камера для электронно-лучевой обработки по п.1, отличающаяся тем, что на канале, соединяющем полость рабочего пространства с изолирующей полостью, установлен кран управления.