Датчик для визначення наявності та місця розташування металевої плазми при нанесенні покриттів у вакуумі

Реферат: Датчик для визначення наявності та місця розташування металевої плазми при нанесенні покриттів у вакуумі містить корпус, металевий стрижень у вигляді електростатичного зонда, діелектричний ізолятор та кожух. Додатково містить чохол, на якому виконана поздовжня щілина. Крім того, на внутрішній торцевій частині чохла у кінцевій зоні електростатичного зонда встановлений додатковий діелектричний ізолятор. UA 82692 U (54) ДАТЧИК ДЛЯ ВИЗНАЧЕННЯ НАЯВНОСТІ ТА МІСЦЯ РОЗТАШУВАННЯ МЕТАЛЕВОЇ ПЛАЗМИ ПРИ НАНЕСЕННІ ПОКРИТТІВ У ВАКУУМІ UA 82692 U UA 82692 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до вакуумної техніки, а саме до датчика для визначення наявності та місця розташування металевої плазми при нанесенні покриттів у вакуумі електродуговим випарником металів та сплавів, і може бути використаним в процесах нанесення покриттів на вироби машинобудування та інших галузей. Відомий датчик для вимірювання похідної по часу від величини індукції магнітного поля електромагнітного імпульсу, який виконаний на основі магнітного зонда і включає в себе вимірюючий контур з омічним опором, диференціюючим елементом (Патент Російської Федерації № 2444021, м. кл. G01R 27/02, публ. 27.02.2012 [1]). Такий винахід є сучасним технічним рішенням, але воно призначено для дослідження динаміки розповсюдження електромагнітних імпульсів у диспергуючих неоднорідних середовищах, радіолокації. Найбільш близьким до запропонованого є датчик для визначення наявності та місця розташування металевої плазми при нанесенні покриттів у вакуумі електродуговим випарником металів та сплавів, який містить корпус, металевий стрижень у вигляді електростатичного зонда з діелектричним ізолятором (покриттям) електричний зонд Ленгмюра (http://fermo.com.ua/artikles/part_1/0999.html: Диагностика плазмы - Физическая энциклопедия: Электрические зонды (Ленгмюра) [2]). Такий датчик дозволяє визначити наявність металевої плазми, визначити поточне місце розташування металевої плазми, але він не дозволяє достатньо точно визначити положення плазми в реальних умовах одержання покриттів за допомогою електродугового випарника, в процесі експлуатації він швидко запилюється, стає непридатним - швидко виходить з ладу. В основу корисної моделі поставлено задачу створення датчика для визначення наявності та місця розташування металевої плазми при нанесенні покриттів у вакуумі, який би за рахунок нових конструктивних елементів, взаєморозташування, взаємозв'язку, співвідношення їх кількісних параметрів дозволив би забезпечити цілісність конструкції, підвищити чутливість, поліпшити умови його експлуатації - можливість кріплення датчика у необхідному місці вакуумної установки. Поставлена задача вирішується тим, що датчик для визначення наявності та місця розташування металевої плазми при нанесенні покриттів у вакуумі містить корпус, металевий стрижень у вигляді електростатичного зонда, діелектричний ізолятор та кожух. Новим у запропонованому датчику є те, що цей датчик додатково містить чохол, на якому виконана поздовжня щілина; поздовжня щілина виконана з кутом її розкриття від 30° до 75°; на внутрішній торцевій частині чохла у кінцевій зоні електростатичного зонда встановлений додатковий діелектричний ізолятор. Додатково запропонований датчик характеризується наступними уточнюючими новими ознаками. Поздовжня щілина на чохлі у її поперечному перерізі має трапецієвидну форму. Співвідношення довжини (L) поздовжньої щілини та її ширини (s) складає від 6,6:1 до 60:1. Промислова здатність запропонованого датчика описана нижче, а також ілюстрована на фіг. 1, фіг. 2, фіг. 3: Фіг. 1 - показано запропонований датчик (поздовжній розріз) для визначення наявності та місця розташування металевої плазми при нанесенні покриттів у вакуумі електродуговим випарником металів та сплавів. Фіг. 2 - чохол запропонованого датчика (поздовжній розріз). Фіг. 3 - чохол запропонованого датчика (поперечний переріз). Статичний стан запропонованого датчика: Датчик для визначення наявності та місця розташування металевої плазми при нанесенні покриттів у вакуумі (електродуговим випарником металів та сплавів) містить корпус 1, в якому встановлений металевий стрижень у вигляді електростатичного зонда 2. Металевий стрижень у вигляді електростатичного зонда 2 виконаний із циліндричного прутка (сталь 12 × 18Н10Т) діаметром 4 мм і довжиною 100 мм. На електростатичному зонді 2 закріплений діелектричний ізолятор 3 та чохол 4. Чохол 4 - деталь, яка виготовлена токарним методом. На внутрішній торцевій частині чохла 4 у кінцевій зоні електростатичного зонда 2 встановлений додатковий діелектричний ізолятор 5. Таким чином металевий стрижень у вигляді електростатичного зонда 2 ізольований від корпусу 1 та від чохла 4 діелектричним ізолятором 3 та додатковим діелектричним ізолятором 5. На чохлі 4 виконана поздовжня щілина 6 (паз). Поздовжня щілина 6 фрезерована, у поперечному перерізі вона має трапецієвидну форму. Поздовжня щілина 6 виконана з кутом її розкриття α від 30° до 75° (кут розкриття α - кут, утворений двома площинами, які проходять через бокові поверхні щілини 6). Співвідношення довжини L поздовжньої щілини 6 та її ширини s складає від 6,6:1 до 60:1, наприклад 23,3:1. Кожух 7 призначений для нерухомого закріплення діелектричного ізолятора 3 у корпусі 1 і захисту 1 UA 82692 U 5 10 15 20 25 30 35 40 діелектричного ізолятора 3. Цілісність конструкції датчика забезпечують корпус 1, чохол 4 та кожух 7. Чохол 4 та кожух 7 накручені на різьбові кінці корпусу 1. Експлуатація (робота) запропонованого датчика: Запропонований датчик експлуатується у низькотемпературній плазмі або у периферійних зонах гарячої плазми - його застосування забезпечує визначення наявності та місця знаходження плазми. До елемента вакуумної установки у місці, визначеному вимогами технологічного процесу, кріплять запропонований датчик, наприклад, до кінця протяжного витрачуваного катода електродугового випарника, вихід датчика з'єднують зі входом відповідного комутатора. Датчик кріпиться за кожух 7 за допомогою кронштейна довільної конструкції та хомута, або клемного затиску. При експлуатації основною вимогою є встановлення датчика поздовжньою щілиною 6 до джерела плазми. Відстань до джерела плазми залежить від потужності останнього і вибирається практичним шляхом. Конструкція запропонованого датчика дозволяє не тільки підвищити чутливість, точність визначення місця знаходження плазми у реальних умовах одержання покриттів за допомогою електродугового випарника, але й поліпшити умови експлуатації завдяки можливості кріплення датчика у необхідному місці вакуумної установки, наявності чохла, що захищає електростатичний зонд від пилу і запобігає запиленню датчика, подовжуючи строк його експлуатації. Конструкція датчика забезпечує його цілісність. Через поздовжню щілину 6 невеликий потік (струм) плазми із її загального потоку (струму) попадає на електростатичний зонд 2. Співвідношення довжини та ширини поздовжньої щілини 6 запропоновано таким, щоб датчик встигав реагувати на згусток плазми, що переміщується уздовж датчика, таким чином визначаючи її місцезнаходження. Поздовжня щілина 6 виконана з оптимальним кутом розкриття α в межах від 30° до 75° - саме в цьому інтервалі значень забезпечується максимальна чутливість датчика у необхідному місці у вакуумній установці. Сукупність усіх ознак запропонованого датчика, в тому числі його нові ознаки дозволяють при застосуванні запропонованого датчика досягти технічного результату - забезпечити цілісність конструкції датчика, підвищити чутливість, поліпшити умови його експлуатації завдяки можливості кріплення датчика у необхідному місці вакуумної установки. Технічний результат при використанні запропонованого датчика досягається саме в межах кількісних характеристик величини кута розкриття щілини, співвідношення розмірів її довжини та ширини. Запропонований датчик виготовлений у промислових умовах, проведені широкі випробування його ефективності для визначення наявності та місця знаходження металевої плазми при нанесенні покриттів у вакуумі електродуговим випарником металів та сплавів. Цей датчик може бути використаний в процесах нанесення покриттів на вироби машинобудування та інших галузей, він є промислово здатним, високоефективним при використанні: випробувальне покриття деталей, виробів (1000 одиниць на один катод) з застосуванням такого датчика були здійснені з високою точністю регулювання процесу і з одержанням абсолютної рівномірності покриттів. Такий датчик дозволяє здійснювати зондові локальні вимірювання практично усіх основних параметрів плазми у широкому діапазоні, при цьому він є простим у виготовлені. Можливість виробництва запропонованого датчика поширює асортимент датчиків визначення наявності та місця знаходження металевої плазми при нанесенні покриттів у вакуумі електродуговим випарником металів та сплавів. 45 Джерела інформації: 1. Патент Російської Федерації на винахід № 2444021, м.кл. G01R27/02, публ. 27.02.2012. 2. http://fermo.com.ua/artikles/part_1/0999.html: Диагностика плазмы - Физическая энциклопедия: Электрические зонды (Ленгмюра) – найближчий аналог. 50 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 55 60 1. Датчик для визначення наявності та місця розташування металевої плазми при нанесенні покриттів у вакуумі, що містить корпус, металевий стрижень у вигляді електростатичного зонда, діелектричний ізолятор та кожух, який відрізняється тим, що додатково він містить чохол, на якому виконана поздовжня щілина з кутом її розкриття від 30° до 75°, крім того, на внутрішній торцевій частині чохла у кінцевій зоні електростатичного зонда встановлений додатковий діелектричний ізолятор. 2. Датчик за п. 1, який відрізняється тим, що поздовжня щілина у її поперечному перерізі має трапецієвидну форму. 2 UA 82692 U 3. Датчик за п. 1, який відрізняється тим, що співвідношення довжини поздовжньої щілини та її ширини складає від 6,6:1 до 60:1. 3 UA 82692 U Комп’ютерна верстка М. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4