ВАКУУМНАЯ КАМЕРА

Полезная модель относится к установкам для обработки изделий сваркой, пайкой, или наплавкой, а именно к вакуумным камерам.
-1
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 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:
-1
-3
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 1·10Па, включают высоковакуумный агрегат (на схеме не показан). Установка к работе будет готова, когда давление в вакуумной камере на приборе 10 достигнет отметки 5·10 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.
-1
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 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.
3
3
Пример расчета объема изолирующей полости вакуумной камеры. При объеме полости рабочего пространства - 6 м, выполняем изолирующую полость объемом, - 1 м.
0
отк
1
2
,
-
-
-
Тогда из уравнения: , где С - средняя эффективная скорость откачки объема л/сек; V  откачиваемый объем; Т время откачки; P давление в мм ртутного столба в откачиваемом объеме; Р - давление в мм ртутного столба, при котором отключают камеру.
2
2
0
2
=
=
3
Преобразовав уравнение (1) получаем: , где V - объем откаченного воздуха, VC·t (3). В приводимом примере V1 м.
2
Подставив имеющиеся значения в уравнение (2) и найдя антилогарифм , определяем Р - 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.