Пристрій оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці

Реферат: Пристрій оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці містить нерухомо закріплений на кожусі установки корпус з оглядовим вікном з принаймні одним захисним склом, з зовнішнього боку якого встановлений оптичний прилад спостереження, діафрагму з оглядовим отвором та трубку для подачі газу у порожнину корпусу. Захисне скло оглядового вікна з внутрішнього боку обладнане вакуумним ущільненням, установленим по його периметру, біля якого по периметру в корпусі виконаний канал для подачі охолоджуваної рідини, при цьому діафрагма з оглядовим отвором встановлена у порожнині корпусу з внутрішнього боку захисного скла. UA 117138 U (12) UA 117138 U UA 117138 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до процесів переплавлення металів електричною дугою та пристроїв для спостереження за процесом плавлення за допомогою оптичних засобів, а саме до пристроїв оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці, і може бути використана у металургії в конструкціях електронно-променевих установках. При плавленні металу у електронно-променевих установках важливим питанням є забезпечення можливості спостереження за процесом плавлення протягом усього технологічного циклу. Спостереження за декількома операціями і/або процесами у вакуумній камері здійснюють за допомогою пристрою оптичного спостереження, оглядові вікна яких, як правило, прозорі у видимому діапазоні спектра. За умов тривалого проведення процесу плавлення при високій температурі і низькому тиску відбувається інтенсивне випаровування, що призводить до утворення конденсату на оглядових вікнах. Крім цього, оглядові вікна можуть втратити свою працездатність і через перегрівання. Відомий пристрій оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці, в якому захист від конденсату металічних парів забезпечується за допомогою обтюратора (Линчевский Б.В. Вакуумная металлургия стали и сплавов. – М.: Металлургия, 1970. - С. 194 [1]). Пристрій містить нерухомо закріплений на кожусі установки корпус, в якому встановлені: обертальний диск з оглядовим отвором, захисний обертальний скляний диск, оглядове вікно та оптичний прилад спостереження. Диск з оглядовим отвором обертається зі швидкістю 2500 об./хв., для чого застосовується мотор. Скляний диск обертається поволі, що забезпечує захист оглядового вікна. До оглядового вікна примикає оптичний прилад у вигляді монокулярного телескопа. Для спостереження за станом плавильного процесу використовується оглядовий отвір діаметром 5 мм. Недоліком відомого пристрій оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці є її складність та недостатня ефективність, оскільки працездатність оглядового вікна без очищення становить 150 годин роботи установки. Найбільш близьким є пристрій оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці, що містить нерухомо закріплений на кожусі установки корпус з оглядовим вікном з захисним склом, з зовнішнього боку якого встановлений оптичний прилад спостереження, діафрагму з оглядовим отвором та трубку для подачі газу у порожнину корпусу (RU, 2239664 C1, 10.11.2004). Крім захисного скла оглядового вікна, встановленого на зовнішній стінці корпусу, відомий пристрій обладнаний поворотним диском з захисними стеклами. Відомий пристрій дозволяє застосовувати малий діаметр оглядового отвору (0,5 мм), що різко обмежує попадання парів металу до порожнини корпусу. Крім цього, завдяки виходу потоку газу через оглядовий отвір, він не забивається конденсатом парів металу. Однак, в результаті тривалого високотемпературного процесу плавлення металу відбувається перегрів місця з'єднання захисного скла оглядового вікна і корпусу, що призводить до порушення герметичності вакуумної камери під час технологічного циклу. Задачею корисної моделі є удосконалення пристрою оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці, в якому завдяки запропонованих елементів та їх взаємного розташування забезпечується герметичність з'єднання захисного скла оглядового вікна і корпусу протягом усього технологічного циклу, та спрощується конструкція. В результаті підвищується надійність і ефективність пристрою. Поставлена задача вирішується запропонованим пристроєм оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці, що містить нерухомо закріплений на кожусі установки корпус з оглядовим вікном з принаймні одним захисним склом, з зовнішнього боку якого встановлений оптичний прилад спостереження, діафрагму з оглядовим отвором та трубку для подачі газу у порожнину корпусу, в якому захисне скло оглядового вікна з внутрішнього боку обладнане вакуумним ущільненням, установленим по його периметру. При цьому біля ущільнення по периметру в корпусі виконаний канал для подачі охолоджуваної рідини, а діафрагма з оглядовим отвором встановлена у порожнині корпусу з внутрішнього боку захисного скла. В кращому варіанті виконання пристрою оптичного спостереження канал для подачі охолоджуваної рідини розташований у площині, що знаходиться на відстані 5…7 мм від площини, в якій розташоване вакуумне ущільнення. В ще кращому варіанті виконання пристрою оптичного спостереження діафрагма з оглядовим отвором встановлена у площині, в якій знаходиться канал для подачі охолоджуваної рідини. Застосування вакуумного ущільнення з внутрішнього боку захисного скла оглядового вікна у комбінації з охолодженням місця з'єднання захисного скла оглядового вікна і корпусу, а також взаємне розташування діафрагми з оглядовим отвором, захисного скла оглядового вікна і 1 UA 117138 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 каналу для охолоджуваної рідини, дозволило забезпечити герметичність з'єднання захисного скла оглядового вікна і корпусу протягом усього технологічного циклу, спростити конструкцію шляхом виключення поворотного диска з захисними стеклами. Корисна модель пояснюється, але не обмежується ілюстраціями, на яких зображено: на фіг. 1 – пристрій оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці; на фіг. 2 – розріз A-A на фіг. 1. Пристрій оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці містить корпус 1, виконаний з оглядовим вікном 2, обладнаним принаймні одним захисним склом 3, діафрагму 4 з оглядовим отвором 5, оптичний прилад спостереження 6, систему лінз 7, трубку 8 для подачі газу у порожнину корпусу 1 та каналом 9 для подачі охолоджуваної рідини, обладнаний вхідним 10 і вихідним 11 патрубками. Діафрагма 4 з оглядовим отвором 5 встановлена у порожнині корпусу 1 з внутрішнього боку захисного скла 3. Захисне скло 3 оглядового вікна 2 з внутрішнього боку обладнане вакуумним ущільненням 12. Корпус 1 пристрою оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці нерухомо закріплений на кожусі вакуумної установки. Вакуумне ущільнення 12 установлене по периметру захисного скла 3. Канал 9 для подачі охолоджуваної рідини виконаний в корпусі 1, проходить біля вакуумного ущільнення 12 і знаходиться у площині, паралельній площині, в якій розташоване зазначене вакуумне ущільнення. Канал 9 для подачі охолоджуваної рідини може бути розташований, наприклад, у площині, що знаходиться на відстані 5…7 мм від площини, в якій розташоване вакуумне ущільнення 12. Діафрагма 4 з оглядовим отвором 5 може бути встановлена у площині, в якій знаходиться канал 9 для подачі охолоджуваної рідини. Пристрій працює таким чином. Під час роботи вакуумної установки у порожнину корпусу 1 через трубку 8 подається робочий або інертний газ, який створює надлишковий тиск у порожнині корпусу 1 по відношенню до порожнини вакуумної установки і захищає оглядовий отвір 5 від конденсату парів металу. До каналу 9 корпусу 1 подається охолоджувана рідина, що забезпечує рівномірне охолоджування вакуумного ущільнення 12. Спостереження за процесом плавлення металу здійснюється через оглядовий отвір 5 діафрагми 4, оглядове вікно 2 з захисним склом 3, систему лінз 7 за допомогою оптичного приладу спостереження 6. Параметри оптичного приладу спостереження 6, положення системи лінз 7 налаштовуються у залежності від вимог до поля зору, глибини різкості і його роздільної здатності. Запропонований пристрій оптичного спостереження був використаний для спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці: електронно-променевій установці серії ВМО, для переплавлення титану. Характеристика пристрою і умови проведення плавлення: діаметр оглядового отвору – 0,5 мм, тип ущільнення – гума вакуумна ТУ 38.105116-81; найменша відстань між ущільненням і каналом – 7 мм; робоча температура плавлення – 1933±20 К; тиск у вакуумній установці - 1,33…0,133 Па. Для охолодження вакуумного ущільнення застосовувалася технічна вода з такими характеристиками: 2 5 тиск води, Па/кг/см (3…4)×10 якість води: жорсткість, мг екв./л, в межах 3…4 кількість завислих частинок, мг/л, в межах 6…8 окисність, мг/л O2, в межах 10 вміст солей заліза, мг/л, не більше 0,3 активний хлор, мг/л, не більше 0,5 описаний діаметр завислих частинок, мг/л, не більше 0,5 температура, ° C, не більше 20 Статистичні результати показали, що запропонований пристрій оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці забезпечує високу якість зображення протягом усього технологічного циклу без очищення скла і втрати герметичності з'єднання захисного скла оглядового вікна і корпусу не менше 1000 годин. Запропонована конструкція пристрою є більш простою, забезпечує високу якість зображення протягом усього технологічного циклу без очищення скла і забезпечує герметичність з'єднання захисного скла оглядового вікна і корпусу протягом усього технологічного циклу. 50 2 UA 117138 U ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Пристрій оптичного спостереження за процесом плавлення у вакуумній установці, що містить нерухомо закріплений на кожусі установки корпус з оглядовим вікном з принаймні одним захисним склом, з зовнішнього боку якого встановлений оптичний прилад спостереження, діафрагму з оглядовим отвором та трубку для подачі газу у порожнину корпусу, який відрізняється тим, що захисне скло оглядового вікна з внутрішнього боку обладнане вакуумним ущільненням, установленим по його периметру, біля якого по периметру в корпусі виконаний канал для подачі охолоджуваної рідини, при цьому діафрагма з оглядовим отвором встановлена у порожнині корпусу з внутрішнього боку захисного скла. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що канал для подачі охолоджуваної рідини розташований у площині, що знаходиться на відстані 5…7 мм від площини, в якій розташоване вакуумне ущільнення. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що діафрагма з оглядовим отвором встановлена у площині, в якій знаходиться канал для подачі охолоджуваної рідини. 3 UA 117138 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4