Смотровое устройство для вакуумных печей Советский патент 1984 года по МПК F27D21/02 

Изобретение относится к вакуумной металлургии, в частности,, к смотровым устройствам для наблюдения за технологическим процессом в вакууме, сопровождающимся выделением паров конденсирующихся веществ. Известно смотровое устройство для вакуумных печей, содержащее смотровое стекло, камеру с защитным газом, сообщающуюся с полостью печи через длинную трубку, и устройство для напуска защитного газа в указанную камеру. Поток защитного газа, протекающий по трубке из камеры в печь, перехватывает пары обрабатываемого в печи вещества, за счет чего предотвращается запыление смотрового стекла 1. Недостатком данного устройства является малый угол обзора. Известно также смотровое устройство с больщим углом обзора для высоковакуумных печей, содержащее смотровое стекло, оптическую систему, камеру с защитным газом, сообщающуюся с полостью печи через несколько длинных трубок, расположенных под углом друг к другу, и средства для напуска защитного газа в указанную камеру 2. Использование «ескольких трубок в сочетании с оптической системой увеличивает угол обзора, .однако для него характерен значительный расход защитного газа, так как суммарное сечение всех трубок велико, что ухудщает вакуум в технологической камере печи и создает дополнительную газовую нагрузку на откачные устройства. Недостаток устройства состоит также в его низкой эффективности вследствие того, что скорость движения потока защитного газа по трубкам при реально возможных его расходах в сотни и тысячи раз меньще скорости движения молекул пара. Кроме того, устройство не уменьшает яркости изображения раскаленного объекта наблюдения, что вынуждает дополнительно применять светофильтры. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является смотровое устройство для вакуу.мных печей, содержащее герметичную камеру со смотровым стеклом, щтуцером для подачи защитного газа и диафрагмой, обращенной к смотровому стеклу, а также оптическую систему, расположенную за смотровым стеклом Смотровое стекло защищено от наныления испаряющимися парами поворотным прозрачным экраном, а необходимый угол обзора обеспечивается установкой за смотровым стеклом одной или более линз 3. Недостатком этого устройства является значительный расход защитного газа, попадающего через диафрагму в вакуумную технологическую камеру печи и создающего дополнительную газовую нагрузку на откачную систему печи. Цель изобретения - снижение газовой нагрузки откачной системы печи. Поставленная печь достигается тем, что смотровое устройство для вакуумных печей, , содержащее герметичную камеру со смотровым стеклом, щтуцером для подачи защитного газа и диафрагмой, обращенной к смотровому стеклу, а также оптическую систему, расположенную за смотровым стеклом, снабжено 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 верщинах, обращенных к смотровому стеклу, а поверхности конусов, обращенных к зазору, образуют замкнутую кольцевую полость, соединенную автономным вакуумпроводом с откачной системой. На чертеже показано смотровое устройство для вакуумных печей, продольное сечение. Устройство крепится к наружной стенке 1 вакуумной печи и уплотняется прокладкой 2. Смотровое стекло 3 расположено в тубусе 4 и уплотнено прокладкой 5. Со стороны печи к стеклу 3 примыкает камера б защитного газа, сообщающаяся через штуцер 7 и натекатель 8 с резервуаром защитного газа, например, неоном или аргоном. Расположенная напротив смотрового стекла 3 стенка камеры 6 выполнена в виде диафрагмы 9 с центральным отверстием, диаметр d которого плавно увеличивается по направлению к печи, образуя тем самым коническую поверхность. Диаметр d отверстия составляет 0,1-0,3 мм. Соосно с первой основной диафрагмой 9 расположена вторая дополнительная диафрагма 10, имеющая вид конической воронки (конуса) с отверстием. Она вставлена в первую диафрагму 9 так, что между ними остается зазор b 0,5-5 мм. По мере удаления от оси зазор увеличивается из-за небольщой разницы в углах конусов диафрагм, образуя кольцевую полость 11, соединенную вакуумпроБодом 12 с откачной системой, например с форвакуумной магист ралью печи. Со стороны атмосферы к смотровому стеклу 3 примыкает соосная с отверстиями в диафрагмах оптическая система, состоящая из собирающей линзы 13 и расположенного в ее фокальной плоскости экрана 14 из матового стекла. Вместо экрана 14 к тубусу может присоединяться окуляр, содержащий еще одну собирающую линзу, а также, если это необходимо, устройство, оборачивающее изображение. Работа смотрового устройства происходит следующим образом.

При подаче по штуцеру 7 защитного газа в камеру 6; поток газа через отверстие в диафрагме 9 устремляется в вакуумную печь. Расход газа регулируют натекателем 8 так, чтобы давление в камере 6 находилось примерно в пределах 10-100 мм рт. ст., Перепад давлений по обе стороны диафрагмы превышает два порядка, и скорость истечения газа через отверстия равна скорости звука, т. е. сравнима со скоростью молекул паров обрабатываемого материала. Это обеспечивает надежную заш,иту смотрового стекла.

Так как диаметр отверстия в диафрагме 9 0,1-0,3 мм, его пропускная способность при вязкостном режиме течения газа невелика и не превышает 0,001-0,01 л/с. Поэтому поток заш.итного газа не нагружает заметным образом откачную систему печи, рассчитанную на газовыделение технологического процесса. Кроме того, наличие второй диафрагмы 10 позволяет в 3-4 раза уменьшить поток заш,итного газа в объем печи, так как основная часть газа растекается по стенкам диафрагмы 9, попадает в кольцевую полость 11 и откачивается через вакуумпровод 12. Расстояние а между плоскостями, в которых лежат края отверстий между первой и второй диафрагмами, должно быть не менее диаметра отверстий. Если диаметры d отверстий в обеих диафрагмах одинаковы и равны расстоянию а, то

угол обзора устройства близок к 45°. При увеличении d/d натекание защитного газа в объем вакуумной печи уменьшается, но уменьшается и угол зрения.

Предложенное устройство благодаря малому диаметру отверстий в диафрагмах уменьшает яркость изображения рассматриваемого объекта настолько, что можно при наблюдении за плавкой не применять дополнительных светофильтров. Кроме того, глубина резкости изображения в таком устройстве такова, что все объекты в печи, расположенные на различном удалении от окна, видны одинаково четко. В качестве защитного газа можно применять воздух, но лучше неон или аргон, так как для них пропускная способность отверстия составляет лишь 0,58 и 0,82 соответственно от пропускной способности по воздуху. Кроме того, являясь инертными, эти газы не влияют на технологический процесс. Соосность отверстий в диафрагмах обеспечивается, если .они проделываются в уже собранном смотровом устройстве при помоши электроннолучевой или лазерной установки размерной обработки.

Экономический эффект от применения предложенного устройства обеспечивается снижением стоимости устройства и уменьшением расходов по обслуживанию и ремонту и составляет около 200 р. в год.

СМОТРОВОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВАКУУМНЫХ ПЕЧЕЙ, содержащее герметичную камеру со смотровым стеклом, штуцером для подачи защитного газа и диафрагмой, обращенной к смотровому стеклу, а также оптическую систему, расположенную за смагровым стеклом, отличающееся тем, что, с целью снижения газовой нагрузки откачкой системы печи, оно снабжено дополнительной диафрагмой, установленной за основной диафрагмой вне герметичной камеры, причем диафрагмы вы; полнень в виде коаксиально вложен1 ых с : зазором один в другой конусов с отверстия. ми при вершинах, обращенных к смотровому стеклу, а поверхности конусов, обра щенных к зазору, образуют замкнутую кольцевую полость, соединенную автономным вакуумпроводом с откачной системой.,