УСТРОЙСТВО ВСКРЫТИЯ ЭЛЕКТРОВАКУУМНЫХ ПРИБОРОВ Российский патент 2001 года по МПК G01N1/22 

Изобретение относится к области вакуумной технологии, в частности к технике вскрытия электровакуумных приборов (ЭВП).

Известно приспособление для вскрытия ампулы в условиях вакуума, содержащее трубку-переходник, в которую помещен оттянутый конец ампулы, трубка-переходник снабжена отростком, соединенным при помощи стержня с оттянутым концом ампулы. Прогревом места впая стержня с отростком добиваются размягчения стекла, при этом одновременно производят нажатие на стержень внутрь трубки-переходника. Благодаря незначительному перемещению стержня, вызывающего обламывание конца ампулы, ее содержимое защищается от загрязнения, (см., например, авт.св. СССР N 236849, кл. B 01 L 3/16, 1969)
Необходимость локального нагрева с помощью узкого пламени горелки, стеклянного впая стержня с технологическим стеклянным отростком не может не вызвать повышенного газоотделения с поверхности данного участка и следовательно не может окончательно устранить загрязнение содержимого, находящегося в полости реципиента.

К числу известных аналогов, близких по совокупности сходных признаков к рассматриваемому в заявке решению, относится приспособление для вскрытия транспортных сосудов в испарителе анализатора, имеющего иглу клиновидной формы с плоскими поверхностями, поперечное сечение которой осесимметрично и образовано из противоположно расположенных дуг, соединенных между собой преимущественно прямыми отрезками; в теле иглы имеется осевой канал (см., например, авт.св. СССР N 596857, кл. G 01 N 1/22, 1975).

Основной отличительной особенностью заявляемого устройства по сравнению с указанным выше приспособлением является наличие осесимметричных скосов, образующих острую кромку иглы, выполненных по криволинейному гладкому профилю.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предложенному устройству является механизм вскрытия, входящий в состав системы для анализа остаточных газов в металлокерамических вакуумных приборах, (см. , например, Grady B.I, Jr. U.H.V. opening technique for analyzing metal ceramic vacuum tubes. "J. Vac. Sci. and Technol.", 1973, 10, N 1, 208-211)
Известное устройство состоит из ходового винта, сильфона, пробойника, направляющих, фланца для присоединения к вакуумной системе, опорной плиты. Вакуумно-плотное соединение между механизмом вскрытия и прибором (полюсная пластина магнетрона) обеспечивается с помощью прокладки из золотой проволоки. С перемещением ходового винта пробойник с сильфонным уплотнением по направляющим приводится в движение, входя при этом в контакт с разрушаемой тонкой металлической перегородкой, образуемой после предварительной механической обработки некоторой ограниченной поверхности полюсной пластины, в результате чего осуществляется вскрытие магнетрона.

Непосредственное размещение полюсной пластины с выходной клеммой магнетрона на стороне вакуума, что равнозначно увеличению как геометрической, так и физической площади внутренней поверхности вакуумной системы, крайне нежелательно. Предусмотренные прогрев, а также дополнительное обезгаживание наряду с общим уменьшением газоотделения могут спровоцировать на поверхности пластины наличие значительных сорбционных процессов (особенно при малом содержании исследуемого газа), что в конечном итоге отрицательно скажется на результатах количественных измерений.

Таким образом, актуальным остается снижение уровня загрязнения остаточной газовой среды, заключенной в вакуумной полости прибора.

В предлагаемом устройстве это достигается путем минимизации площади поверхности, размещаемой в вакууме.

Для чего в устройстве вскрытия электровакуумных приборов (ЭВП), состоящем из ходовой части, сильфона, иглы-пробойника, пропущенной через направляющее отверстие, и фланца для присоединения к вакуумной системе, с учетом технологических особенностей конструкции прибора зажим изготовлен из двух частей, являющихся зеркальным отображением друг друга, с проточкой под установку колец фиксации и осевым отверстием под наружный диаметр ножки штенгеля исследуемого ЭВП, зажим установлен на оправке с буртиком, на которой размещена нажимная гайка с проставочным кольцом, являющаяся ответной частью резьбовой пары совместно с накидной гайкой, предназначенной для передачи усилия стягивания на зажим; на венце оправки выполнена фаска, в коническую образующую которой упирается кромка цилиндрического буртика медного штенгеля, именно благодаря которому осуществляется вакуумно-плотное соединение между устройством вскрытия и исследуемым прибором, в оправке выполнено соосное с осью штенгеля сквозное отверстие под иглу-пробойник с возможностью возвратно-поступательных перемещений, при этом клиновидная форма иглы образована осесимметричными скосами, выполненными по криволинейному гладкому профилю.

Предлагаемое техническое решение является устройством, обеспечивающим вакуумно-плотное герметичное соединение с ЭВП, относящимися к штенгельной группе, функцией которого является направленное разрушение поверхности штенгеля в вакууме в окрестности герметичного шва, образуемого холодной диффузионной сваркой.

Изобретение поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлено устройство вскрытия ЭВП, а на фиг. 2 показана в увеличенном масштабе верхняя часть устройства, где видны сопрягающиеся поверхности оправки и зажима.

Устройство вскрытия содержит (см. фиг.1) исследуемый электровакуумный прибор (ЭВП) 1, оправку 2, зажим 3, состоящий из двух частей, накидную гайку 4, нажимную гайку 5, кольцо фиксации 6, проставочное кольцо 7, колпак 8, иглу-пробойник 9, фланец 10, прокладки 11 и 12, шток 13, корпус 14 с приваренным фланцем 15, скобу 16, сильфон 17, ходовую гайку 18, проставочное кольцо 19 и элементы крепления 20, 21, 22, 23.

На фиг. 2 обозначены: оправка 2, зажим 3, ножка штенгеля 24, цилиндрический буртик 25, фаска 26, сопрягающиеся поверхности 27 и 28 оправки 2 и зажима 3 соответственно.

Зажим 3, состоящий из двух частей, являющихся зеркальным отображением друг друга, установлен на оправке 2, имеющей сквозное отверстие, выполненное соосно со штенгелем. Зажим 3 имеет проточку под установку двух фиксирующих колец 6 и осевое отверстие под наружный диаметр ножки штенгеля ЭВП. Нажимная гайка 5 с проставочным кольцом 7 и накидная гайка 4 предназначены для передачи усилия стягивания на зажим 3. На венце оправки 2 выполнена фаска, в коническую образующую которой упирается кромка цилиндрического буртика, по которому осуществляется вакуумно-плотное соединение между устройством вскрытия и исследуемым ЭВП. На венце оправки 2 имеется цилиндрическая направляющая, по которой зажим 3 вместе с ЭВП насаживается до упора. Прокладка 11 предназначена для герметизации стыка, образуемого оправкой и фланцем 14; прокладка 12 образует герметичное уплотнение между колпаком 8 и фланцем 14.

Игла-пробойник 9 размещена на штоке сильфона 17, приводимого в движение вращением ходовой гайки 18, упирающейся через кольцо 19 в неподвижно закрепленную скобу 16.

Криволинейный гладкий профиль осесимметричных скосов иглы-пробойника 9 обеспечивает эффективный разрез штенгеля, при котором возврат иглы-пробойника 9 в исходное состояние осуществляется беспрепятственно.

Элементы крепления 20-23 предназначены для фиксации скобы 16 относительно фланца 14 при сборке устройства.

Работоспособность устройства находится в прямой зависимости от уровня взаимозаменяемости его составных частей, а также от качества исполнения в технологической цепи сборочных операций, при котором обеспечивается наступление его работоспособного состояния.

Ниже приводится последовательность выполнения основных операций по сборке устройства вскрытия ЭВП и требования, которые необходимо соблюдать при сборке.

На ножке штенгеля контролируемого ЭВП 1 свести разрезные части зажима 3 таким образом, чтобы плоскости поверхностей А и Б (см. чертеж) находились в сопряженном состоянии, после чего зафиксировать положение зажима 3 относительно штенгеля с помощью колец фиксации 6. Прибор 1 вместе с зажимом 3 насадить на цилиндрическую направляющую венца оправки 2 до упора. При этом кромка хвостовика штенгеля должна находиться в плоскости, образуемой видимой линией раздела кромок зажима 3 с размещением, по возможности, перпендикулярно режущей кромке иглы-пробойника 9. Затем пропустить через отверстие накидной гайки 4 баллон прибора 1 и произвести свинчивание с нажимной гайкой 5, прослеживая, чтобы видимая линия раздела кромок сохраняла перпендикулярность по отношению к режущей кромке иглы 9.

Собранное устройство подстыковывается с помощью фланца 15 к системе измерения и анализа. Чтобы осуществить проведение контроля герметичности устройства в собранном состоянии, а именно, его разъемных высоковакуумных соединений, необходимо установить дополнительно четыре элемента крепления, например четыре шпильки 20, в резьбовые отверстия, расположенные в одной плоскости сварного фланца 14, и произвести установку колпака 8 для опрессовки гелием.

Герметичное соединение между устройством вскрытия и прибором 1 осуществляется по кромке цилиндрического буртика медного штенгеля, упирающегося в коническую образующую фаски, выполненной на венце оправки 2. От усилия стягивания, передаваемого через резьбовое соединение накидной гайки 4 и нажимной гайки 5, обеспечивающего пластическую деформацию, кромка буртика подвергается смятию, что приводит к росту пятна контакта и образованию вакуумно-плотного стыка.

Экспериментально установлено, что устранение натекания в процессе герметизации по штенгелю (величина течи находится за пределами чувствительности масс-спектрометра) при сжатии обеспечивается с крутящим моментом ≈ 15 Н·м.

Уплотнение одного и того же штенгеля может осуществляется до пяти раз.

Уплотнение выдерживает длительный нагрев в условиях обезгаживания (450÷500К), при этом используемые в работе упругие свойства сильфона 17 практически остаются неизменными.

Разрушение штенгеля производится иглой-пробойником 9 за счет поступательного перемещения штока сильфона 17, на котором она размещена, приводимого в движение вращением ходовой гайки 18, упирающейся своим торцем через фторопластовое кольцо 19 в неподвижно закрепленную скобу 16.

Вскрытие штенгеля ЭВП 1 обеспечивается с учетом выбранного холостого хода сильфона 17 (1,5-2 оборота) за четыре полных оборота ходовой гайки 18.

Криволинейный гладкий профиль осесимметричных скосов иглы-пробойника 9 обеспечивает эффективный разрез штенгеля, при котором возврат иглы 9 в исходное состояние осуществляется беспрепятственно.

Как показали результаты испытаний при создании усилий разрушения, прилагаемых к штенгелю, раскрытия уплотняющего стыка в устройстве не происходит.

Конструкция устройства обеспечивает подачу газа остаточной среды изделия в измерительную систему через вскрытый штенгель.

Таким образом, в устройстве реализованы решения, которые позволяют усилия уплотнения и реакции от этого усилия замыкать на буртике штенгеля. Такая локализация усилий и реакций освобождает другие участки штенгеля и оболочки исследуемого изделия от нагрузок, способных разрушать эти участки и образовывать течи. При этом поверхность штенгеля одновременно является и несущим элементом и элементом уплотнения, в чем прослеживается оригинальность данной разработки.

Посредством уплотнения по штенгелю достигается сведение к минимуму погрешности, обусловленной дополнительными газовыми потоками, от непосредственного размещения и разрушения баллона прибора в вакуумном объеме. Фактор присутствия дополнительной газовой нагрузки и ее количественная оценка, как показывает практика, сравнима, а в отдельных случаях значительно превышает величину количества газа, находящегося в объеме прибора. Причем исходная газовая среда прибора может быть искажена до неузнаваемости под влиянием десорбционных процессов, что неизбежно приведет к серьезным ошибкам в идентификации газового состава и в его количественной оценке.

Изобретение относится к технике вскрытия электровакуумных приборов (ЭВП). Устройство вскрытия ЭВП состоит из ходовой части, сильфона, иглы-пробойника, пропущенной через направляющее отверстие, фланца для присоединения к вакуумной системе и зажима. Зажим изготовлен из двух частей, являющихся зеркальным отображением друг друга, с проточкой под установку колец фиксации и осевым отверстием под наружный диаметр ножки штенгеля исследуемого ЭВП. Зажим установлен на оправке с буртиком, где размещена нажимная гайка с проставочным кольцом и накидная гайка. Накидная гайка предназначена для передачи усилия стягивания на зажим. На венце оправки выполнена фаска, в коническую образующую которой упирается кромка цилиндрического буртика. По буртику осуществляется вакуумно-плотное соединение между устройством вскрытия и исследуемым прибором. Направляющее отверстие под иглу-пробойник выполнено в оправке соосно с осью штенгеля с возможностью совершения иглой-пробойником возвратно-поступательных перемещений. Устройство обеспечивает вакуумно-плотное герметичное соединение с ЭВП. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Устройство вскрытия электровакуумных приборов (ЭВП), состоящее из ходовой части зажима, сильфона, иглы-пробойника, пропущенной через направляющее отверстие, и фланца для присоединения к вакуумной системе, отличающееся тем, что зажим изготовлен из двух частей, являющихся зеркальным отображением друг друга, с проточкой под установку колец фиксации и осевым отверстием под наружный диаметр ножки штенгеля исследуемого ЭВП, зажим установлен на оправке с буртиком, где также размещена нажимная гайка с проставочным кольцом и накидная гайка, предназначенная для передачи усилия стягивания на зажим, на венце оправки выполнена фаска, в коническую образующую которой упирается кромка цилиндрического буртика, по которому осуществляется вакуумно-плотное соединение между устройством вскрытия и исследуемым прибором, направляющее отверстие под иглу-пробойник выполнено в оправке соосно с осью штенгеля с возможностью совершения иглой-пробойником возвратно-поступательных перемещений. 2. Устройство вскрытия по п.1, отличающееся тем, что клиновидная форма иглы образована осесимметричными скосами, выполненными по криволинейному гладкому профилю.