Основные схемы вакуумных систем

Принципиальные схемы вакуумных систем, используемых в установках для электронно-лучевой сварки, показаны на рисунке 5.13.

Рассмотрим порядок работы высоковакуумной системы на примере работы электронно-лучевого комплекса, работающего по интегральной схеме (см. рис. 5.13, а).

Вакуумная система, представленная на рисунке 5.13, а, включает рабочую камеру 1 с натекателем 2 и установленными термоэлектрическим 3 и ионизационным 4 датчиками замера давления остаточных газов. Вакуумными трубопроводами рабочая камера соединена с механическим форвакуумным ротационным насосом 5 и основным высоко- вакуумным диффузионном насосом 6. Насосы соединены между собой трубопроводом с электромеханическим клапаном 7. Между камерой 1 и форвакуумным насосом 5 размещены клапан 8 с электромеханическим приводом и сильфонная развязка 9. Основной насос б соединен с камерой через ловушку 10 и электромеханический клапан 11. На патрубке насоса 6 установлены датчики давления 12 и 13 для контроля состояния насоса. В данной схеме форвакуумный насос 5 совмещает функции насоса предварительного разрежения рабочей камеры и вспомогательного насоса, подсоединенного к выпускному патрубку диффузионного насоса 6.

Вакуумная система работает следующим образом. В исходном состоянии клапаны 7, 8, 11 закрыты, а натекатель 2 открыт. Внутрика- мерное пространство в рабочей камере 1 находится под атмосферным давлением.

Перед началом работы открывают клапан 8У включают форвакуумный насос 5 и нагреватель диффузионного насоса 6. Разогрев масла в диффузионном насосе до рабочей температуры может длиться от 10 до 30 минут, что зависит от объема рабочего пространства диффузионного насоса и марки вакуумного масла. После такой подготовки открывают натекатель 2 и напускают воздух в рабочую камеру, т.е. разгерметизируют ее. Затем в камеру устанавливают свариваемые детали, герметизируют ее, закрывают клапан 2 и 7, отсоединяя таким образом форвакуумный насос от диффузионного. Загем от крываю! клапан 8 и производят пред-

Принципиальная схема вакуумной системы с паромасляным диффузионным насосом

Рис. 5.13. Принципиальная схема вакуумной системы с паромасляным диффузионным насосом (а) и турбомолекул яри мм вмсоковакуумным насосом (б) (электронно-лучевая пушка и обрабатываемые детали располагаются в обшей камере — интегральная схема):

система с паромасляным диффузионным насосам (а): 1 —рабочая камера ',

  • 2 — натекатель; 3термоэлектрический датчик замера давления остаточных газов; 4ионизационный датчик замера давления остаточных газов; 5форвакуумный ротационный насос; босновной высоковакуумный диффузионный насос; 7, 11электромеханический клапан, установленный на трубопроводе, соединяющем насосы; 8 — клапан с электромеханическим приводом; 9сильфонная развязка; 10ловушка; 12датчик давления;
  • 13 — датчик контроля состояния насоса; 14электронно-лучевая пушка;
  • 15 — специализированная технологическая оснастка; 16свариваемые детали;

система с турбомолекулярным высоковакуумным насосом (б):

  • 1 — турбамолекулярный насос; 2, 14клапан с электромеханическим приводом; 3,4датчики давления; 5вакуумная рабочая камера; 6натекатель;
  • 7,8 — датчики контроля давления работы турбомолекулярного насоса;
  • 9 — клапан; 10сильфон; 11, 13масляные фильтры; 12форвакуумный насос; 15электронно-лучевая пушка; 16специализированная технологическая оснастка; 17свариваемые детали

варительное разрежение в камере с помощью форвакуумного насоса. Отсоединение форвакуумного насоса от диффузионного на период предварительной откачки является обязательным ввиду необходимости предохранения нагретого масла диффузионного насоса от окисления воздухом, находящимся в рабочей камере.

Произведя предварительное разрежение в камере до давления 13,3 Па, закрывают клапан 8 и открывают клапан 7, соединяя основной и вспомогательный насосы. Через 30—60 с — время, необходимое для вывода диффузионного насоса на номинальный режим работы, — открывают клапан 11 и производят окончательную откачку воздуха из вакуумной камеры до заданного давления. После достижения требуемой глубины вакуума, производится сварку деталей.

После охлаждения сваренных деталей до требуемой температуры закрывают клапан 11, открывают натекатель 2 и напускают воздух в рабочую камеру.

Произведя замену деталей в рабочей камере, цикл повторяют.

После окончания рабочей смены вакуумную камеру герметизируют, закрывают натекатель 2 и клапан 7, открывают клапан 8 и откачивают воздух из камеры 1 форвакуумным насосом. Затем клапан 8 закрывают и открывают клапан 7, после чего отключают нагреватель диффузионного насоса. Охлаждение масла в диффузионном насосе происходит за примерно за 30 минут. В это время форвакуумный насос продолжает работать, создавая разрежение на выпускном патрубке основного насоса. После охлаждения масла клапан 7 закрывают и отключают форвакуумный насос.

Внутри камеры располагаются: электронно-лучевая пушка 14 и специализированная технологическая оснастка 15, на которую устанавливаются свариваемые детали 16.

На рисунке 5.13, б приведена схема вакуумной системы, в которой в качестве основного, высоковакуумного насоса, использован турбо- молекулярный насос 1. Данная система состоит из вакуумной рабочей камеры 5 с натекателем 6 и датчиками давления 3, 4. Предварительная откачка, а также откачка из выпускного клапана основного насоса проводится с помощью форвакуумного насоса 12, соединенного с камерой через сильфон 10 и клапан 9. Между форвакуумным и турбомолекуляр- ным насосами устанавливают электромеханический клапан 14 и масляный фильтр 13.

Поскольку турбомолекулярные насосы практически не загрязняют вакуумные рабочие камеры парами и продуктами крекинга масла, ловушку между таким насосом и камерой нс устанавливают. Это дает возможность снизить стоимость вакуумной системы и повысить ее проводимость.

Контроль работы турбомолекулярного насоса осуществляют с помощью датчиков давления 7 и 8. В целях предотвращения попадания масла из форвакуумного насоса в рабочую камеру и основной насос в вакуумной системе используют масляные фильтры 11 и 13.

Внутри камеры располагаются: электронно-лучевая пушка 15 и специализированная технологическая оснастка /6, на которую устанавливаются свариваемые детали 17.

Принцип действия данной вакуумной системы такой же, как и системы на базе диффузионного насоса. Вакуумные системы с паромасляными насосами позволяют получать давление остаточных газов в рабочей камере 1,3*10"3 Па (без ловушки) и 1,3*10"6 Па (с масляной ловушкой).

Для повышения надежности вакуумных систем и повышения производительности электронно-лучевых сварочных установок можно использовать вакуумную систему с двумя форвакуумными насосами. При этом один будет выполнять функции насоса предварительного разрежения вакуумной рабочей камеры, а другой — функции вспомогательного насоса, создающего разрежение на выпускном патрубке основного насоса. Принцип действия этой системы тот же, что и у высоковакуумных систем, приведенных выше. Однако при работе этой системы нет необходимости отключать форвакуумный вспомогательный насос от основного на период предварительного разрежения в рабочей камере сварочной установки.

С целью повышения надежности и параметрической долговечности электронно-лучевой пушки могут быть использованы вакуумные системы, работающие по дифференциальной схеме. Такая схема предназначена для отделения рабочего пространства электронно-лучевой пушки от рабочего пространства сварочной камеры (см. рис. 5.14). Перекрытие межкамерного отверстия, предназначенного для прохождения электронного луча из камеры электронно-лучевой пушки в рабочую камеру, осуществляется с помощью вакуумного затвора, оснащенного электромеханическим приводом.

В данной схеме свариваемые детали 7, установленные на технологической оснастке 2, располагаются в рабочей камере 3. Электроннолучевая пушка 4 находится в собственной камере 5, отделенной от рабочей камеры вакуумным затвором 6. При осуществлении сварки вакуумный затвор открывают, обеспечивая беспрепятственное прохождение потока электронов к обрабатываемым деталям. После окончания сварки проходное отверстие затвора закрывается, сохраняя вакуум в камерс пушки. Через натекатель 7 в рабочую камеру напускается воздух и производится перезагрузка свариваемых деталей.

Дифференциальная схема вакуумной системы электроннолучевого комплекса (изображение элементов вакуумной системы и их назначение аналогично рисунку 5.13)

Рис. 5.14. Дифференциальная схема вакуумной системы электроннолучевого комплекса (изображение элементов вакуумной системы и их назначение аналогично рисунку 5.13):

  • 1 — свариваемые детали; 2специализированная технологическая оснастка;
  • 3 — рабочая камера; 4электронно-лучевая пушка; 5камера электроннолучевой пушки; б — вакуумный затвор; 7натекатель
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >