Пневматичний затвор для подачі дроту

Реферат: Система пневматичного затвора пропускає дріт уздовж його шляху від джерела дроту в першій області високого тиску до місця призначення в другій області низького тиску. Система пневматичного затвора включає камеру пневматичного затвора. Перший дротопровід має внутрішню частину, розташовану для проходження дроту вздовж його шляху, та змонтований з можливістю обертання. Другий дротопровід має внутрішню частину, розташовану для проходження дроту з камери пневматичного затвора, і також змонтований з можливістю обертання. Двигун може приводити в обертовий рух перший дротопровід та другий дротопровід. Насоси можуть підтримувати тиск у камері пневматичного затвора нижчим, ніж тиск у першій області. UA 108355 C2 (12) UA 108355 C2 UA 108355 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 [0001] Винахід стосується подачі дроту. Зокрема, винахід стосується подачі дроту від одних атмосферних умов до інших. [0002] Системи подачі дроту використовуються у багатьох промислових процесах. Приклади процесів включають: зварювання; покриття; електровибухове порошкоутворення. У різних таких системах дріт подається від джерела (наприклад, котушки) за одних атмосферних умов до місця призначення за інших атмосферних умов. Наприклад, атмосферні умови можуть відрізнятися щодо тиску та/або складу. Наприклад, джерело може бути в переважно кімнатних атмосферних умовах, а місце призначення може бути при значно нижчому тискові, такому як вакуум або у дуже розрідженому інертному або хімічно активному газі. КОРОТКИЙ ОПИС ВИНАХОДУ. [0003] Один аспект винаходу включає систему пневматичного затвора для проходження дроту вздовж його шляху від джерела дроту в першій області високого тиску до місця призначення в другій області низького тиску. Система пневматичного затвора включає камеру пневматичного затвора. Перший дротопровід має внутрішню частину, розташовану для проходження дроту вздовж його шляху, та змонтований з можливістю обертання. Другий дротопровід має внутрішню частину, розташовану для проходження дроту з камери пневматичного затвора, і також змонтований з можливістю обертання. Присутні засоби, такі як двигун, для приведення в обертовий рух першого дротопроводу та другого дротопроводу. Присутні засоби, такі як помпа, для підтримування тиску в камері пневматичного затвору нижчим, ніж тиск у першій області. [0004] У різних варіантах реалізації перший дротопровід може включати корпус та вхідну кінцеву деталь, твердішу за корпус. Система може включати другу камеру пневматичного затвору та третій дротопровід, що має внутрішню частину, розташовану вздовж шляху дроту для його проходження від другого дротопроводу, і також змонтований з можливістю обертання. [0005] Подробиці одного або більше способів реалізації викладено на супровідних фігурах та наступному описі. Інші ознаки, об'єкти та переваги будуть очевидні з опису та фігур, а також з формули винаходу. [0006] ФІГ. 1 представляє частково схематичний вигляд системи покриття з системою пневматичного затвору подачі дроту. [0007] ФІГ. 2 представляє частковий збільшений вигляд впускної частини системи пневматичного затвору за ФІГ. 1. [0008] ФІГ. 3 представляє частковий збільшений вигляд випускної частини системи пневматичного затвору за ФІГ. 1. [0009] Подібні позначення та нумерація на різних кресленнях позначають подібні елементи. ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ. [0010] На ФІГ. 1 показано систему покриття 20 для нанесення покриттів на субстрати 22. Покриття утворюються принаймні частково з дроту 24. Наприклад, покриття утворюється за допомогою випаровування матеріалу з кінця 26 дроту в покривній камері 28 з внутрішнім простором 30. Дріт проходить уздовж його шляху 500 від джерела 32. Типове джерело являє собою котушку 34, яка утримує моток 36 дроту. Дріт проходить уздовж його шляху 500 у напрямку 504 від джерела всередину покривної камери. Типово, джерело дроту знаходиться в зовнішній області 40 з відносно високим тиском Р 1 (напр., кімнатні умови). Типово, внутрішній простір камери 30 створює другу область з тиском Р1, нижчим ніж перший тиск Р1. Вакуумна система 42 може відкачувати та підтримувати тиск Р1 всередині покривної камери. В залежності від обставин, технологічні гази можуть вводитись до покривної камери з одного або більше джерел газу (не показані). [0011] Дріт просувають з котушки вздовж його шляху за допомогою механізму подачі дроту (приводу) 50. Типовий механізм подачі дроту 50 включає пару розташованих одне навпроти іншого коліс або роликів 54А, 54В, що приводяться в рух першим двигуном 56, між якими прокладається дріт. Слідом за механізмом подачі дріт проходить крізь механізм 60 вирівнювання дроту. Після механізму вирівнювання дріт і його шлях 500 проходять переважно вздовж лінії або осі 502. Типовий механізм 60 вирівнювання дроту включає першу групу роликів 62А та другу групу роликів 62В, що охоплюють дріт з протилежних боків дроту та його шляху, та по його ходу чергуються один з одним. Типово, ролики монтуються вільно на тримачі 64 для обертання навколо відповідних осей. Тримач монтується з можливістю обертання навколо осі 502, яка переважно локально збігається зі шляхом дроту. Тримач 64 сполучено з двигуном 66 для приведення в рух двигуном навколо осі 502 (напр., електродвигуном через ланцюгову, пасову або зубчасту передачу). Вищеописані джерело, механізм подачі та механізм вирівнювання можуть являти собою відому систему або ту, що ще розробляється. 1 UA 108355 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [0012] Для того щоб полегшити підтримування різниці тиску між Р 1 і Р2 та/або запобігти або суттєво знизити проникнення атмосферних забруднень до покривної камери, система 20 включає ізоляційну систему (пневматичний затвор) 80. Як описується нижче, типова ізоляційна система включає дві проміжні камери 82 та 84 з внутрішнім простором 86 та 88 відповідно. Як описується далі, внутрішній простір 86 та 88 може під час роботи підтримуватись при тискові Р 3 та Р4, щонайменше нижчому, ніж перший тиск Р1. В окремій реалізації, Р2 нижчий ніж Р4, Р3 нижчий ніж P1, a P4 нижчий ніж Р3. Типові засоби підтримування тиску в одній або більше камерах пневматичного затвору нижче першого тиску Р1 включають принаймні один насос. В типовій реалізації, вони включають принаймні частково розділені насоси для камер 82 та 84. Як приклад системи, перша насосна система 90 пов'язана з камерою 82 і включає механічний насос 94. Насос 94 сполучений з патрубком 96 камери 82 через клапан 98 (напр., дросельну заслінку, таку як модель VBA100IE виробництва Varian Vacuum Products, підрозділу Agilent Technologies, Inc., Санта-Клара, Каліфорнія). Викид насоса 94 сполучений з масляним сепаратором 100 (напр., краплевловлювачем), який може мати зворотний маслопровід до будьякого пов'язаного насоса, і може мати викид в атмосферу. Типова друга насосна система 92 має більше насосних стадій, ніж перша насосна система 90, для утримування нижчого тиску Р4. Як приклад, друга стадія створюється механічним насосом 110 (напр., подібним до насоса 94), викид його сполучено паралельно з тим самим сепаратором 100, що й насос 94. Типово, кожен з насосів 94 та 110 (напр., багатостадійний високоефективний вакуумний насос моделі 1736 виробництва Stokes Vacuum, Inc. (тепер Edwards Limited, Тюксбері, Масачусетс)) включає два механічні насоси послідовно (напр., компресор 94А, 110А (напр., компресор моделі 612 виробництва Stokes Vacuum, Inc.), та поршневий насос 94В, 110В (напр., роторно-поршневий насос Microvac™ моделі 150 виробництва Stokes Vacuum, Inc.). [0013] Кожен з насосів 94 та 110 може додатково мати відповідний датчик тиску 99 та 111 (напр., вакуумметр Пірані) вздовж лінії їх всмоктувальних патрубків. Типова друга система 92 включає також насос другої стадії 112 (напр., дифузійний насос, такий як модель VHS-6 виробництва Varian Vacuum Products, підрозділу Agilent Technologies, Inc., Санта-Клара, Каліфорнія). Типово, насос 112 сполучено з насосом 110 через клапан 113 (напр., клапан SECUVAC™ моделі DN63 виробництва Oerlikon Leybold Vacuum GmbH, Кельн, Німеччина), який працює як захисний клапан, що блокує доступ до дифузійного насоса у випадку протікання. Аналогічно клапану 98, клапан 114 (напр., подібний до 98) розташовується між насосом 112 та відповідним патрубком 116 другої камери. Камера 88 може бути подібна до камери 86. В типовій реалізації діаметр входу 116 може бути більшим, ніж у 96 через те, що вакуум у камері 84 більший, ніж у 86. Для подальшого вимірювання тиску до другої камери приєднано датчик тиску 120, який, подібно до вакуумметрів 99 та 111, може бути вакуумметром Пірані. Додатково, камера 84 включає також датчик з холодним катодом 122 для вимірювання тиску при низькому тиску. [0014] Типово, насос 110 з'єднується з камерою 88 двома шляхами: прямо через першу лінію/шлях 124 (з клапаном 126); та непрямо через другу лінію 128 через дифузійний насос 112. Під час роботи, спочатку клапан 126 та перша лінія відкриті, тоді як клапани 113 та 114 і друга лінія закриті, а насос 110 відкачує другу камеру 84 через клапан 126 та першу лінію. При закритті обох клапанів 113 та 114 дифузійний насос 112 ізолюється для його захисту. Потім (коли тиск у камері 84 падає нижче порогу близько 10" Па), клапани 113 та 114 відкриваються (з'єднуючи дифузійний насос 112 з камерою 84 та насосом 110), клапан 126 закривається, а насос 110 починає працювати послідовно з дифузійним насосом 112. [0015] Для того, щоб ізолювати кожну з камер 82, 84, 28 від суміжних попередніх та/або наступних умов за ходом дроту, для забезпечення утримування бажаних тисків пов'язаними насосами, дріт проходить на кожному з трьох стиків/поверхонь крізь щільно підігнані вузькі трубчасті дротопроводу. Наприклад, є перший стик 140 на впускній стінці 142 камери 86; другий стик 144 на стінці 146 між камерами 82 та 84; та третій стик 148 на випускній стінці 150 камери 84 між камерою 84 та камерою 28. Типові дротопроводи позначені як 160А, 160В та 160С. Як обговорюється нижче, під час роботи кожен з дротопроводів 160 може обертатись. Типово, обертання здійснюється навколо спільної осі як одного цілого. Після входу до камери 28, дріт може проходити крізь один або більше обертових або не обертових дротопроводів 166 або 168 (напр., дротопроводи для охолодження або простого спрямування, які не обертаються разом з дротопроводами 160). [0016] Кожен з типових дротопроводів монтується на відповідній стінці за допомогою системи 170 підшипника та ущільнювача. Кожна з типових систем 170 підшипника-ущільнювача включає головний корпус 172, що має монтажний фланець 174, закріплений на відповідній стінці. Головний корпус має підшипникове відділення, що несе пару збірок підшипників 176А та 2 UA 108355 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 176В (напр., кулькові підшипники), внутрішні кільця яких охоплюють головний корпус (напр., метал, такий як інструментальна сталь HRC-50) 180 дротопроводу (180А для впускного дротопроводу та 180В і 180С для двох наступних дротопроводів). Типовий корпус 172 має також ущільнююче відділення, що несе манжетне ущільнення 182 після підшипників. Типовий корпус має також кришку 184, що вкриває відділення (184А для впускного дротопроводу та 184В і 184С для двох наступних). [0017] Типовий корпус впускного дротопроводу 180А несе привідну шестірню 190, а кришка 184А має прокладку 192, яка зчіплюється з привідною шестірнею. Типова привідна шестірня захищена від обертання ключем 194, а на осі гайкою 196 на нарізній частині головного корпусу дротопроводу. Типовий матеріал корпусу дротопроводу -нержавіюча сталь з полірованим внутрішнім діаметром для зменшення тертя. На вхідному кінці кожного дротопроводу головний корпус має тверду протизносну втулку 200 (напр., з металокераміки, такої як ВК6 (колишнє радянське позначення для порошкового композиту: 94W2C+6Co (мас. %), HRA>=87,5) або колишня радянська ТК15). Корпуси другого та третього дротопроводів несуть цю втулку безпосередньо у впускному відділенні (напр., через різьбове зчеплення). Перший дротопровід несе цю втулку через аналогічне зчеплення з фланцем 210, який накручений заднім кінцем на той самий нарізний зовні вхідний кінець головного корпусу, що й гайка 196. Прокладка 212 (напр., вакуумна гума або полімер, такий як PolyPak™ виробництва Parker Hannifin Corp, Клівленд, Огайо) може ущільнювати фланець та втулку відносно головного корпусу 180А. [0018] На їхніх випускних кінцях корпуси 180А та 180В можуть нести пристосування для зчеплення з наступним відповідним дротопроводом. Аналогічно, на впускних кінцях корпуси дротопроводів 180В та 180С можуть нести пристосування для зчеплення з попереднім дротопроводом. Зчеплення відбувається через відповідну пару каркасних структур 220, кожна з яких має передній диск або фланець 222 та задній диск або фланець 224. Фланці 222, 224 з'єднуються через ланки 226 (напр., цілісні частини цілого циліндричного рукава з вентиляційними отворами). Така структура 220 забезпечує взаємозв'язок між внутрішніми просторами суміжних дротопроводів та внутрішнім простором 86 або 88 камери 82 або 84, що оточує таку структуру 220. Типові пристосування для зчеплення на передньому та задньому кінцях структури 220 включають ключі 230, 232, що закріплюють структуру на корпусах суміжних дротопроводів та запобігають обертанню навколо осі 502. Таким чином, обертання корпуса першого дротопроводу 180А через привідну шестірню 190 приводить в рух всі три дротопроводи навколо осі 502 як одне ціле. Обертання дротопроводів служить для зменшення тертя між дротом та дротопроводами. Типова швидкість обертання становить 1-60 об/хв., переважно 10-20 об/хв. Кінцеві частини типового дротопроводу видаються в суміжну камеру або інший простір. ФІГ. 2 показує довжину висування L1 для другого дротопроводу перед задньою поверхнею фланця 224. Порівняно з розташуванням на одному рівні, цей виступ може заважати протіканню. Типово L1 більша, ніж D2 (напр., щонайменше вдвічі більша, ніж D2, і принаймні така ж, як D1). [0019] Як зазначено вище, типові засоби приведення дротопроводів у рух обертають дротопроводи як одне ціле. Типово, такі засобивключають обертовий привод 240, сполучений з дротопроводами через передачу. Типовий обертовий привод являє собою електродвигун. Типова передача включає пасовий або ланцюговий привод (який має, напр., ведучий шків або шестірню 242 на валу двигуна та ведений шків або шестірню (напр., 190), яка закріплена відносно дротопроводу та приводиться в дію через ремінь або ланцюг 244). [0020] Типово, загальна довжина кожного дротопроводу позначається як L (може відрізнятись від дротопроводу до дротопроводу). Типово, внутрішній діаметр дротопроводу позначається як D2. У типовій реалізації D2 постійний або переважно постійний (напр., не виявляє різниці в інтенсивності повітряного потоку) вздовж основної частини відповідної довжини L. Наприклад, D2 в типовій реалізації постійний уздовж області, в якій корпус дротопроводу безпосередньо стикається з дротом, і розширюється назад уздовж частини втулки. У типовій реалізації втулка має зрізану конічну поверхню 260, що має у низхідній частині діаметр D2 і переходить у висхідний/отвір з діаметром Di. Типовий половинний кут цієї частини показано як 0. Типовий діаметр (або інший найбільший поперечний розмір для некруглих перерізів) дроту показано як Dw. Типово Dw становить 0,5-3 мм, переважно 1-2 мм з окремим прикладом сталевого або титанового дроту 1,4-1,6 мм. Типово D2 становить 1-6 мм, переважно 1,5-3 мм, або 2 мм у прикладі. Типово L становить 50-250 мм, переважно 100-200 мм, або близько 130 мм у прикладі. У той час як більша довжина може забезпечувати кращу пневмоізоляцію, вона збільшує виробничі витрати (напр., полірування внутрішньої поверхні дротопроводу). Типове відношення D2 до Dw становить від 2:1,4 до 2:1,6, більш широко від 2:1,3 до 2:1,8. Зовнішній діаметр D3 корпуса дротопроводу може вибиратися задля механічної 3 UA 108355 C2 5 міцності дротопроводу з огляду на будь-які бажані D2, L, та швидкість обертання, і наявні підшипники та прокладки. [0021] Описано один або більше способів реалізації. Тим не менше, слід розуміти, що можуть бути зроблені різноманітні модифікації. Наприклад, при виконанні переробки наявної системи або в новій розробці конфігурації такої системи, деталі наявної системи або конфігурації можуть чинити вплив на деталі будь-якої окремої реалізації. Відповідно, інші реалізації знаходяться в межах наступних пунктів формули винаходу. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 1. Система пневматичного затвора для проходження дроту вздовж його шляху від джерела дроту в першій області високого тиску до місця призначення в другій області низького тиску, що включає: камеру пневматичного затвора; перший дротопровід, який має внутрішню частину, розташовану для проходження дроту вздовж його шляху; другий дротопровід, який має внутрішню частину, розташовану для проходження дроту від камери пневматичного затвора після першого дротопроводу; та засоби для підтримування тиску в камері пневматичного затвора нижчим, ніж тиск у першій області, яка відрізняється тим, що перший дротопровід виконаний з можливістю обертання, другий дротопровід виконаний з можливістю обертання, а також система включає засоби для приведення в обертовий рух першого дротопроводу та другого дротопроводу. 2. Система за п. 1, яка відрізняється тим, що перший дротопровід включає корпус та вхідну кінцеву деталь, твердішу за корпус. 3. Система за п. 1 або п. 2, яка відрізняється тим, що засоби для приведення в обертовий рух включають двигун, сполучений з дротопроводами для приведення у обертовий рух, причому засоби підтримування тиску включають принаймні один насос, сполучений з камерою пневматичного затвора. 4. Система за будь-яким із пп. 1-3, яка відрізняється тим, що додатково включає другу камеру пневматичного затвора та третій дротопровід, що має внутрішню частину, розташовану вздовж шляху дроту для його проходження від другого дротопроводу, та змонтований з можливістю обертання. 5. Система за п. 4, яка відрізняється тим, що другий дротопровід розташований для проходження дроту від камери пневматичного затвора до другої камери пневматичного затвора; причому перший дротопровід, другий дротопровід і третій дротопровід змонтовані з можливістю коаксіального обертання навколо єдиної осі. 6. Система за п. 4 або п. 5, яка відрізняється тим, що засоби для приведення в обертовий рух сполучені з першим дротопроводом, другим дротопроводом та третім дротопроводом для приведення їх у рух як єдиного цілого навколо єдиної осі. 7. Система за будь-яким із пп. 4-6, яка відрізняється тим, що додатково включає четвертий дротопровід, який іде за третім дротопроводом за ходом дроту, і утримується без можливості обертання з першим, другим та третім дротопроводами. 8. Система за п. 7, яка відрізняється тим, що додатково включає п'ятий дротопровід, який іде за четвертим дротопроводом, що являє собою останній дротопровід. 9. Система за будь-яким із пп. 1-8, яка відрізняється тим, що перша область високого тиску представляє кімнатні умови. 10. Спосіб пневмоізоляції системи подачі дроту для ізоляції джерела дроту в першій області високого тиску від місця призначення в другій області низького тиску, який включає підтримування тиску в камері пневматичного затвора нижчим, ніж тиск у першій області, який відрізняється тим, що додатково включає: проходження дроту крізь перший дротопровід, що обертається, до камери пневматичного затвора; та проходження дроту крізь другий дротопровід, що обертається, з камери пневматичного затвора. 11. Спосіб за п. 10, який відрізняється тим, що дріт проходить крізь другий дротопровід, що обертається, до другої камери пневматичного затвора, та спосіб додатково включає проходження дроту крізь третій дротопровід, що обертається, з другої камери пневматичного затвора. 12. Спосіб за п. 10 або п. 11, який відрізняється тим, що додатково включає підтримування тиску в другій камері пневматичного затвора нижчим, ніж тиск у камері пневматичного затвора. 4 UA 108355 C2 13. Спосіб за будь-яким із пп. 10-12, який відрізняється тим, що перший дротопровід, другий дротопровід та третій дротопровід обертаються як одне ціле. 5 UA 108355 C2 Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6