СМОТРОВОЕ ОКНО ДЛЯ ВАКУУМНОЙ КАМЕРЫ Российский патент 1994 года по МПК C23C14/52 

Изобретение относится к машиностроению и может найти применение в вакуумных камерах для дегазации и покрытия изделий, а также для сварки изделий.

Известно устройство, содержащее наружный тубус смотрового окна, прифланцованного к стенке вакуумной камеры и выступающего за ее внутреннюю стенку, обеспечивая обзор рабочей зоны. Для защиты крайней линзы от запыления предусмотрен вращающийся экран с концентрическим выступом, огибающим выступ тубуса, на выступе которого выполнен вертикальный вырез, равный диаметру линзы. Экран вращается с частотой, обеспечивающей отсутствие мигания.

Недостатком данного изобретения является то, что линза частично открыта для паров среды, а также то, что при загрязнении стекол устройства требуется разборка соединения, то есть развакуумирование камеры.

Известно также смотровое окно, состоящее из корпуса со смотровым отверстием, сообщающимся с вакуумной камерой и смотровым окном, расположенным против смотрового отверстия вакуумного отверстия, перекрывающего смотровое отверстие и расположенного между смотровым окном и смотровым отверстием; привода перемещения и закрытия затвора с уплотнением. Наличие затвора дает возможность заменять стекло без разгерметизации рабочей камеры.

Недостатком данного устройства является то, что данная конструкция не обеспечивает защиты стекла от брызг и копоти при рабочем процессе, кроме того низка производительность при манипуляциях с затвором для его открытия и закрытия.

Известно также смотровое окно, содержащее герметичную камеру со смотровым стеклом, штуцером для подачи защитного газа и диафрагмой, обращенной к смотровому стеклу, а также оптическую систему, расположенную за смотровым стеклом. Смотровое окно снабжено также дополнительной диафрагмой, установленной за основной диафрагмой вне герметичной камеры, причем диафрагмы выполнены в виде коаксиально вложенных с зазором один в другой конусов с отверстиями при вершинах, обращенных к смотровому стеклу, а поверхности конусов, обращенных к зазору, образуют замкнутую кольцевую полость, соединенную автономным вакуум-проводом с системой откачки.

Недостатком данного устройства является то, что конус, расширяющийся в сторону вакуумной камеры недостаточно эффективно защищает стекло от попадания брызг процесса, а также то, что в данной конструкции исключена замена стекла без разгерметизации камеры.

Наиболее близким по технической сущности и по достигаемому эффекту является смотровое окно, состоящее из корпуса со смотровым отверстием, сообщающимся с вакуумной камерой, неподвижного смотрового окна с уплотнением, установленного внутри корпуса и уплотненного по оси вращения, на котором расположены защитные стекла, одно из которых расположено между смотровым отверстием и смотровым окном.

Недостатком данного устройства является то, что при загрязнении всех стекол, их замену можно произвести только разобрав устройство, то есть развакуумировав камеру, а это нежелательно при серийном производстве изделий в вакуумной камере.

Целью изобретения является снижение трудоемкости при замене стекол, защита стекол от загрязнений, а также обеспечение замены стекол без разгерметизации камеры.

Указанная цель достигается тем, что в смотровом окне для вакуумной камеры, состоящем из неподвижного корпуса со смотровым отверстием, сообщающимся с вакуумной камерой, прижаты к нему поворотным диском с равнорасположенными относительно оси его вращения смотровыми стеклами, одно из которых расположено против смотрового отверстия, согласно предлагаемому изобретению, в смотровом отверстии между вакуумной камерой и неподвижным корпусом установлен охлаждаемый защитный конус с малым отверстием, с подводом в его внутреннюю полость газа, а на неподвижном корпусе и поворотном диске выполнены канавки охранного вакуума, направленные навстречу друг другу, причем канавка на неподвижном корпусе выполнена соосно оси смотрового отверстия, а канавка на поворотном диске - соосно оси его вращения, при этом в зоне смотрового отверстия часть окружности канавки на неподвижном корпусе пересечена в месте контакта окружностью канавки поворотного диска, установленного так, что нерабочая его часть расположена вне зоны вакуума, а в неподвижном корпусе, вне зоны вакуума, напротив канавки в поворотном диске, выполнено отверстие, соединенное с вакуум-проводом.

Кроме того, охлаждаемый защитный конус установлен своей расширяющейся частью в сторону смотрового стекла.

Новым в предлагаемом техническом решении является установка защитного конуса, расширяющегося в сторону смотрового отверстия, что улучшает защиту стекла от загрязнений, а также выполнение канавок охранного вакуума на неподвижном корпуса и поворотном диске пересекающимися в месте зоны смотрового окна, а также то, что нерабочая часть поворотного диска находится вне зоны вакуума, что позволяет менять смотровые стекла не останавливая технологического процесса. Указанные признаки отличают предложенное устройство от прототипа и соответствуют критерию "новизна".

Известно техническое решение, в котором диафрагмы выполнены в виде коаксиально вложенных с зазором один в другой конусов с отверстиями при вершинах, обращенных к смотровому стеклу, а поверхности конусов, обращенных к зазору, образуют замкнутую кольцевую полость, соединенную автономным вакуум-проводом с системой откачки.

В предлагаемом устройстве защитный конус установлен наоборот, то есть расширяющаяся часть обращена в сторону смотрового отверстия, что улучшает защиту смотрового окна.

Авторам из патентной и технической литературы не известно техническое решение, выраженное в установке защитного конуса, расширяющегося в сторону смотрового отверстия, и выполнении канавок охранного вакуума на неподвижном корпусе и поворотном диске пересекающимися между собой, а также в возможности замены стекол без остановки технологического процесса.

На основании изложенного можно сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

Данное устройство повышает производительность труда при замене стекол смотрового окна за счет того, что канавки охранного вакуума в неподвижном корпусе и поворотном диске выполнены пересекающимися в зоне смотрового отверстия, что позволяет нерабочей части поворотного диска располагаться вне зоны вакуума, что позволяет производить замену стекол технологического окна, не разгерметизируя вакуумную камеру. Установка охлаждаемого защитного конуса расширяющейся частью в сторону смотрового отверстия улучшает защиту стекла от загрязнений.

На основании вышеизложенного можно сделать вывод о соответствии критерию "положительный эффект".

На фиг. 1 показано смотровое окно, вертикальный разрез по оптической оси (разрез А-А на фиг. 2); на фиг. 2 - вид по стрелке В на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение В-В на фиг. 1 (по канавкам охранного вакуума); на фиг. 4 - сечение Г-Г на фиг. 1 (по трубопроводам охлаждения и натекателя).

Устройство состоит из вакуумной камеры 1, на верхней части которой установлена охлаждаемая подшипниковая опора 2, к которой на время процесса, например, сварки, прижимается обрабатываемое изделие 3 (например, колба термоса) сбоку камеры. Напротив места процесса установлен защитный конус 4, к которому подведены через уплотнения 5 и 6, трубки охлаждения 7 и 8, а в перегородку полости охлаждения вставлена трубка 9, для подвода защитного газа через уплотнения 10. К камере 1 прикреплен корпус 11, который также прижимает защитный конус 4. К вертикальной плоскости корпуса 11 прижат винтом 12 и пружинными шайбами 13 поворотный диск 14 с зубчатой нарезкой, на котором равномерно по окружности установлены технологические стекла 15, прижатые с помощью прижимных гаек 16. Одно из стекол расположено против смотрового отверстия. На корпусе 11 выполнена соосно оси смотрового отверстия кольцевая канавка 17 охранного вакуума, а на поворотном диске 14 соосно оси его поворота выполнена кольцевая канавка 18 охранного вакуума. Диаметры канавок подобраны таким образом, что в одной из точек в зоне смотрового отверстия наружный диаметр канавки 18 описывает наружный диаметр канавки 17, т.е. в одном месте полости канавок сообщаются при любом положении поворотного диска 14. На корпусе 11 выполнена кольцевая канавка 19 соосно оси смотрового отверстия и сообщающаяся с канавкой 17 с помощью отверстий. Вне вакуумной камеры, перед стеклами 15 установлен источник энергии 20, например, лазер, дающий энергию для рабочего процесса в вакуумной камере 1. На корпусе 11 установлен штуцер 21, сообщающийся с канавкой 18 и подсоединенный к вакуум-проводу. На корпусе 11 установлен фиксатор 22, фиксирующий одно из рабочих положений поворота диска 14, поворот которого осуществляется от шестерни 23 ключом за торец вала 24. Неподвижный корпус 11 охлаждается через стенку вакуумной камеры полостью 25 через штуцера 26 и 27.

Устройство работает следующим образом.

После прижатия изделия 3, например, колбы термоса, к опоре 2, включается привод вращения изделия (не показан). По трубопроводу 9 подается защитный газ в полость защитного конуса 4 (откачка охранного вакуума от штуцера 21 и подача-отвод охлаждения по трубкам 7 и 8 осуществляются непрерывно во все время работы вакуумной камеры). Включается источник энергии 20, например, луч лазера, на время, необходимое для процесса. Образующийся в рабочем процессе дым задерживается перед отверстием конуса 4 из-за зоны повышенного давления газа внутри конуса, а образующиеся брызги от процесса, задерживаются наружной поверхностью конуса 4. Возможно только случайное попадание брызг через отверстие в конусе 4 для источника энергии. В случае необходимости замены стекла 15, выключают источник энергии 20, прекращают подачу инертного газа по трубке 9, разблокируют фиксатор 22, и ключом за торец 24 поворачивают шестерню 23, а с ней поворотный диск 14 до совмещения следующего стекла 15 с зоной смотрового отверстия. Затем положение диска 14 блокируют фиксатором 22, и после включения натекания инертного газа по трубке 9, устройство готово к дальнейшей работе. Дефектное стекло, находящееся в верхней позиции поворотного диска, можно заменить не останавливая технологического процесса в вакуумной камере. Для этого достаточно отвернуть прижимную гайку 16, убрать прокладку, вынуть стекло 15, заменить его новым, наложить прокладку, завернуть прижимную гайку 16.

Преимущества предлагаемого устройства по сравнению с прототипом в том, что снижается трудоемкость при замене технологических стекол. Замену можно осуществить без разгерметизации вакуумной камеры, то есть не прекращая технологического процесса. Кроме того, улучшена за счет ввода конуса защита стекол от загрязнений.

Использование: машиностроение. Устройство состоит из вакуумной камеры, содержащей откачные средства с вакуумным трубопроводом, корпус со смотровым отверстием, и размещенным в нем полым охлаждаемым защитным приспособлением выполненным в виде усеченного конуса, направленного широкой стороной в сторону смотрового окна, и поворотного диска со сменными смотровыми стеклами. На корпусе и поворотном диске выполнены каналы, соединенные при совмещении рабочего смотрового стекла и смотрового отверстия между собой и вакуумпроводом откачной системы, обеспечивающие непрерывную откачку остаточных газов из вакуумного объема смотрового окна. Рабочий газ подается через трубку, введенную в полость защитного приспособления, которое обеспечивает также, ввиду малого входного отверстия при вершине конуса, защиту смотрового стекла от брызг. Подобная конструкция позволяет осуществить замену смотрового стекла без разгерметизации главной технологической камеры. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. СМОТРОВОЕ ОКНО ДЛЯ ВАКУУМНОЙ КАМЕРЫ, содержащее неподвижно закрепленный на вакуумной камере корпус со смотровым отверстием и поворотный диск со смотровыми стеклами, выполняющий последовательное совмещение каждого стекла и смотрового отверстия при обеспечении их осесимметричности, отличающееся тем, что оно снабжено охлаждаемым полым защитным приспособлением, изменяющим входное отверстие корпуса, и самостоятельной вакуумной системой, включающей откачные средства с вакуумным трубопроводом, трубку подачи рабочего газа в полость защитного приспособления и систему каналов, выполненных на корпусе и поворотном диске и сопрягаемых между собой и с вакуумным трубопроводом при совмещении каждого стекла и смотрового отверстия. 2. Окно по п.1 отличающееся тем, что защитное приспособление выполнено в виде усеченного конуса, размещенного в смотровом отверстии корпуса соосно с ним и направленного расширяющейся частью в сторону смотрового стекла.