УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ В ВАКУУМЕ Советский патент 1995 года по МПК C23C14/50 

Изобретение относится к области нанесения тонких пленок вакуумным напылением и может быть использовано для вращения лопаток турбин в потоке конденсата в вакуумных установках.

Целью изобретения является повышение равномерности напыления поверхностей бандажных полок лопаток турбин путем сообщения держателям последних дополнительных степеней свободы, а также повышение производительности труда.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, первый вариант; на фиг.2 то же, с охлажденным валом, второй вариант; на фиг.3 разрез А-А на фиг.1.

Устройство состоит из приводного вала 1 привода вращения, смонтированного на нем эксцентрика 2, передающего вращение переходному элементу, выполненному в виде длинномерного вала 3, несущего планшайбы 4 и 5, жестко на него насаженные и разнесенные между собой так, что их равные количества отверстий 6 выполнены с относительным угловым смещением, а сами планшайбы 4 и 5 обращены друг к другу размещенными в отверстиях 6 держателями 7 со стороны концевых патронов 8, крепящих лопатки 9. С обратной стороны каждой планшайбы (4 и 5) на держателях 7 закреплены концевые упоры 10. Вал 3 снабжен буртом 11, со стороны которого он установлен в отверстии 12 эксцентрика 2, наклоненном своей осью под углом α к оси приводного вала 1. На выступающем конце вала 3 из эксцентрика 2 насажена заглушка 13. Держатели 7 размещены в отверстиях 6 с радиальным зазором а₁, так как их диаметр d₁ меньше по величине диаметра отверстия 6 d₂. Аксиально держатели 7 установлены с осевым зазором b₁, образуемым торцами втулок 14 и патронами 8 с одной стороны и концевыми упорами 10 с другой стороны. Вал 3 установлен в отверстии 12 эксцентрика 2 с радиальным зазором а₂, так как его диаметр d₃ меньше по величине диаметра отверстия 12 d₄. Осевой зазор d₂ образован торцами головки эксцентрика 2 с буртом 11 с одной стороны и с заглушкой 13 с другой. Во втором варианте вал выполнен в виде трубы 15, насаженной диаметром d₅ на стержень 16 с диаметром d₆, образующими радиальный зазор а₂, консольно выступающий из крепящего его эксцентрика 2. Осевой зазор b₂ образован торцами трубы 15 с одной стороны с буртом стержня 16, а с другой стороны с концевой шайбой 17 стержня 16. В последнем имеется глухое отверстие 18, в котором размещена впаянная в эксцентрик 2 трубка 19 с принудительной подачей охлаждающей жидкости.

Устройство работает следующим образом.

Вариант 1. Лопатки 9 закрепляются в патронах 8 держателей 7, после чего собранные узлы спутники вставляются со стороны концевых упоров 10 в отверстия 6 планшайб 4 и 5. При установке держатели 7 друг другу не мешают, так как отверстия 6 в планшайбах 4 и 5 расположены со взаимным угловым смещением, исключающем их соосность вдоль оси вала 3, который в свою очередь все время находится в отверстии 12 эксцентрика 2.

Включается привод вращения, приводной вал 1 поворачивает вместе с собой и эксцентрик 2, а следовательно и вал 3. Ось отверстия 12 при вращении будет являться боковой образующей конуса с вершиной в точке Б точке пересечения с осью вала 1, и углом при вершине 2 α. За счет того, что вал 3 имеет меньший диаметр в отверстии 12, то под действием гравитационных сил он будет перекашиваться в последнем (дополнительная погрешность к углу α, но ее в рассуждениях не учитываем). Радиальный зазор а₂ конструктивно выполняется из условия получения при отношении диаметров (d₄/d₃) иррационального числа, не кратного целому. Это вызвано тем, чтобы в оптимальной зоне потока конденсата лопатка 9 не повторяла каждый раз своего прежнего положения во избежание отсутствия покрытия на некоторых участках ее поверхности. Эти же условия определяют и величину радиального зазора а₁ держателей 7 в отверстиях 6 планшайб 4 и 5. Так лопатка 9 развернется d₂/d₁ число раз в нижнем отверстии планшайбы 4 и 5, максимально приближенном к плоскости зеркала расплава слитка в тигле. В то же время при повороте вала 1 на пол-оборота (180^о) вал 3 займет положение, показанное пунктиром на фиг.1, так как отверстие 12 эксцентрика 2 развернется вместе с валом 1 на 180^о. Однако за счет радиального зазора а₂ вал 3 повернется в нижнем (обозначенном пунктиром) положении d₄/d₃ число раз. Таким образом и оказывается, что один и тот же держатель 7 окажется дополнительное число раз (d₄/d₃) в нижнем, оптимальном положении относительно зеркала расплава. Однако положение бандажной полки лопатки 9 будет иным относительно факела распыла конденсата (см. пунктир), где напыляемому потоку уже будет открыта больше противоположная по отношению к первому положению поверхность бандажной полки. В то же время за счет осевого зазора b₂ в оптимальном положении относительно зоны факела распыла в первом случае (сплошные линии) будут находиться лопатки 9, закрепленные в патронах 8 держателей 7 планшайбы 4, а после разворота вала 1 на 180^о планшайбы 5. За счет осевого зазора b₁ лопатки 9 будут изменять расстояние поверхностей бандажных полок от плоскости симметрии факела распыла конденсата.

Вариант 2. Здесь планшайбы 4 и 5 закреплены на концах трубы 15, образующей со стержнем 16 радиальный зазор а₂. Для обеспечения аналогичного первому варианту числа оборотов трубы в оптимальном относительно плоскости зеркала расплава положении необходимо увеличить скорость вращения приводного вала 1, т.е. и стержня 16. Это вызвано тем, что в данном случае диаметр трубы d₅ больше по величине диаметра стержня 16 d₆. Эффект от разворота лопаток 9 в отверстиях 6 под действием гравитационных сил остается тем же, что и в первом варианте устройства. Преимуществом второго варианта выполнения конструкции по отношению к первому является возможность охлаждения трубы 15 за счет подвода охлаждаемой трубы 19 в выполненное в стержне 16 отверстие 18. Это позволит исключить прогиб стержня 16 под воздействием высоких температур (1100-1200^оС) в случае, когда идет напыление тугоплавким материалом. При этом равномерность напыления примерно вдвое выше, чем в прототипе, и в два с половиной раза выше и производительность.

Изобретение может быть использовано для вращения лопаток турбин в потоке конденсата в вакуумных установках. Цель изобретения повышение равномерности напыления поверхностей бандажных полок лопаток турбин. Лопатки (Л) 9 закрепляются в патронах 8 держателей 7 и собранный узел вставляется в отверстия 6 планшайб 4 и 5. Отверстия 6 выполнены с взаимным угловым смещением, исключающим их соосность вдоль оси вала 3, который в свою очередь находится в отверстиях 12 эксцентрика 2. Вал 3 имеет меньший диаметр, чем диаметр отверстия 12. Радиальный зазор а выполняется из условия получения при отношения этих диаметров иррационального числа, не кратного целому. Это вызвано тем, что в оптимальнойзоне потока конденсата Л 9 не повторяла каждый раз своего прежнего положения во избежание отсутствия покрытия на некторых участках ее поверхности. Эти же условия определяют и величину радиального зазора a₁ Так Л 9 развернется d₂/d₁ число раз в нижнем отверстии планшайб 4 и 5, максимально приближенном к плоскости зеркала расплава в тигле. За счет радиального зазора a₁ вал 3 повернется в нижнем положении d₄/d₃ число раз. Таким образом на держатель 7 окажется дополнительное число раз d₄/d₃ поворотов нижнем, оптимальном положении относительно тигля. За счет осевого зазора b₂ в оптимальном положении относительно тигля будут находится Л 9, а после разворота вала 1 на 180° планшайбы 5. За счет осевого зазора b₁ Л 9 будут изменять расстояние поверхностей бандажных полок от плоскости симметрии факела расплава конденсата. Устройство позволяет в два раза повысить равномерность напыления покрытия и в два с половиной раза повысить производительность. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАНЕСЕНИЯ ПОКРЫТИЙ В ВАКУУМЕ, преимущественно на лопатки турбин, содержащее планшайбу с отверстиями, в которых установлены с радиальным и осевым зазором держатели с патронами для закрепления подложек, и концевыми упорами, переходное звено, кинематически соединенное с приводом вращения и планшайбой, отличающееся тем, что, с целью повышения равномерности покрытия, привод вращения снабжен эксцентриком с отверстием, а переходное звено выполнено в виде вала, расположенного под углом к оси привода, с осевым и радиальным зазором в отверстии эксцентрика, а планшайба жестко закреплена на валу. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что по оси вала выполнено отверстие для циркуляции хладагента. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что, с целью повышения производительности, устройство снабжено дополнительной планшайбой, закрепленной на валу напротив первой планшайбы.