Устройство для испарения материала

Устройство для испарения материала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПА РЕНИЯ МАТЕРИАЛА, содержащее испаритель , питатепь испарителя жиакга рао плавом с тигпет, соединенным трубопроводом с испарителем, нагрёватепь, раоположенный с наружной части тигля, сиотему подачи инертного газа, соединенную с питателем, К-откачную систему, о т л и ча ю зд е е с я тем, что, с целью повышения щэбизводительности путем сокращения времени охлаждения нагревателя , питатепь выполнен в виде двух камер, ге1Ж1етично отделенных одна от другой и соединенных с откачной системой, причем в одной камере расположена внутренняя часть тигля, а в другой - его наружная часть. 2. Устройство поп. отпичаго щ е е с я тем, что внутренняя часть т.игпя сиа&кейа тепло1взолированной сво (Л бодно лежащей крышкой. СП со 4

„„SU„„1051134 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) С 23 С 13/12

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ .Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3465609/1 8-21 (22) 06.07.82 (46) 30.10.83. Бюп. М 40 (72) Э.В.Ядин, Т.А.Сипис, А.Г.Зеберин, Э.Н.Мармер, С.А.Копесннков и Л.Д.Раэумов

Р (71.) Снециапьное конструкторское бюро вакуумных покрытий при Госппане Латвийской ССР (53) 621;793 (088.8) (56) 1. Патент США N 3581766, кп. С 23 С 13/12, 1971.

2. Патент CllIA М 2664852, кп. С 23 С 13/12, 1963 (прототип). (54) (57) l, УСТРОЙСТВО ДЛЯ. ИСПА РЕНИЯ МАТЕРИАЛА, содержащее испаритепь, питатепь испаритепя жидким расппавом с тигпем, соединенным трубопроводом с испаритепем, нагреватепь, раопопоженный с наружной части тигпя, сиотему подачи инертного газа, соединенную с питатепем, и .откачную систему, о тп и ч.а ю щ е е с я тем, что, с цепью повышения производительности путем сокрашения времени охпаждения нагреватепя, питатепь выполнен в виде двух камер, герметично отдепенных одна от другой и соединенных с откачной системой, при чем в одной камере распопожена внут ренняя часть тигпя, а в другой — его наружная часть.

2. Устройство по и. 1, о т и и ч аю щ е е с я тем, что внутренняя часть тигпя снабжейа теппоизопированной свободно пежащей крышкой.

1 j Q "1 м Изобретение относится к нанесению покрытий и может быть испопьзовано дпя попучения покрытий ипи свободных конден

1 сатов "в виде фопы путем испарения и конденсации материапа в вакууме.

Физические свойс r&a ряда мета и по в таковы, что при давпении в вакуумной камере (1-10 Па), необходи, о;. дпя ведения процесса, у них отсутствует жид" кая фаза и испарение приходится вести из твердой фазы. К таким металлам относится, в частности, Mq. Это во многих спучаях ведет к засоренйю конденсата частицами неиспарившегс я | метаппа, окиснами с поверхности испаряемого ме таппа и ухудшению физико-механических свойств конденсата. Дпя попучения качест-: венных покрытий такой матернап расплавпяют под давпением, при -;.о-тором существует жидкая фаза метаппа„подают его в жидком виде, испаритепьному эпементу в вакуумном объеме и переводят в паровую фазу, попучая таким образом качественный конденсат с хорошими физико-механическими свойствами, Р E„

Известно устройство дпя испарения меметаппа в вакууме, содержащее испаритепь, трубопровод, питатепь расппавпенно-го метаппа, перекачивающий насос и раопопоженный на опредепенной высоте от вакуумной àìåðû допопнитепьн|й @ита-"тепь с постоянным уровнем расппава (1 ).

Недостатками указанного устройств явпяются наличие контакта расппавпенно=го метаппа и тигпя с атмосферным воз-духом и отсутствие воэможности интен:сивного охпаждения тигпя по окончании рабочего цикла.

Наибопее бпизким к предпагаемому по технической сущности явпяется устройст-:

ii Q во дпя испарения материапа, содержащее испаритепь, питатепь испаритепя жидким расппавом с тигпем, соединенн м трубо=проводом с испаритепем, нагревате n=, распопоженный с наружной части тигпя,, систему подачи инертного газа, соэди=

45 ненную с питатепем, и откачную систе,. му ГЛ1

Недостатком устройства явпяется. низкая производитепьность, из- a отсутст-. вия возможности интенсивного охчаждения резервуара с рапппавпенным металпом поспе окончания рабочего цыпа и об== единения в onном Откачиваемом объеме испаритепьного устройства и устройства питания испаритепя расппавпенным ме=таплом. Это удпиняет межцикповый пери=

on и эначитепьно снижает производитепь= ность устройства. Извес-í.îå устройство

1 3-!. 2 требует хорошей герметизации внутреннего объема устройства питания с тем, чтобы подаваемый в него газ не проникап в вакуумный объем устройства. При загрузке устройства новой порцией метаппа

) ерметлзация каждый раа нарушается, (роме того,, уплотнение работает при . температуре расплавпенного метаппа. Тахого рода герметизация трудоемка в экс-.:пуатации и спожна в иэготовпении. Раз;-р етизация и герметизация устройства между рабочими цикпами требует увеличения межцикпового времени и приводит к дальнейшему снижению производитепьности ус тройства.

Uenb изобретения — повышение произво;;нтепьности путем сокращения времени о;ла кде ния нагреватепя.

Поставпэнная uem достигается тем, что в устройстве дпя испарения материапа. Содержащем испаритель, питатепь исг:.аритепя жидким расппавом с тигпем, соединенным трубопроводом с испаритепем, нагреватепь, распопоженным с наружной ,;ас н: тигпя, систему подачи инертного газа, соединенную с питатепем, откачную

oöñreMó,. витатепь выпоннен в виде двух к -.мер, герметично отдепенных одна от другой., и "оединенных с откачной сист

:,;ой„причем в одной камере распопожена .»н,, среннял часть тигпя, а в другой — его недужная .асть, Внутренняя часть тигпя снабжена теп« иоязопированной свободно пежащей крышкои

Яыпопнение питатепя в виде двух камер, гермети но отдепенных одна от другой, поэвопяет раздепить пространство вокруг тигпя на две зоны, изопировачны одна от другой и от вакуумной камеры. При этом в камере наружной .асти тнгпя размещается нагреватепь и

;при рабочем цикле здесь поддерживается вакуум, что создает хорошие усповия работе нагреватепя и тигпя и обеспечивает эффективное испопьзование экранновакуумной. тепловой изопяции от водоохпаждаемых стенок камеры. В режиме хпаждения в эту зону подаетси инертный газ - аргон,. что создает воэможность . нтенсивного конвективного охпаждения тиггы, эначитепьно сокращая межпикповый период ооспуживания устройства, что увепичиьает лроиэводитепьность устройства, При обычном обспуживании устройства ," загрузке летаппа, нагреве, рабочем цикпе. охпаждении) камера в внешней стороной тигпя изопировайа от воздуха.

Отсутствие контакта с кислородом значи3 10511 тельно увеличивает долговечность нагревательных элементов и тигля, упрощает обслуживание устройства. В камере с внутренней стороны тигля давление инертного газа (аргона) поддерживаетсы постоянно таким же„что и в тигле. Это позволяет испольэовать свободно лежащую на тигле теплоизолированную крышку, которая обеспечивает достаточную теплоизоляцию верхней крышки камеры от тиг- 1О ля и ограничивает проникновение паров металла в камеру. Пары металла, например магния, проникающие через щель между теплоиэолированной крышкой и верхним фланцем, конденсируются на внутренней поверхности водоохлаждаемой крышки камеры, откуда конденсат легко удаляется при обслуживании устройства.

При загрузке тигля новой порцией металла крышка тигля легко снимается, не требуется частотой смены уплотняющих элементов, что значительно облегчает и упрощает обслуживание устройства, ведет к повышению производительности

На чертеже изображено устройство, поперечный разрез.

Устройство содержит испаритель 1, расположенный в вакуумной камере 2 и соединенный прогреваемым трубопроводом

3 подачи жидкого металла 4 с воронкообразным тиглем 5, размещенным в питателе 6. Тигель размещается на диафрагме 7, установленной вакуумплотно вокруг него и опирающейся на фланец питателя. Сверху тигель закрыт теплоизолированной свобоцно лежащей крышкой 8.

Диафрагма делит питатель на две герме-. тичные камеры 9 и 10, которые соединены через патрубки 11 и 1 2 с вакуумными насосами откач юй системы (не показаны), С системой (не показана) подачи инертного газа (аргона) камеры соединены через патрубки 13 и 14. Водоохлажцаемая крышка 15 питателя опирается на фланец диафрагМы. В камере с внешней стороны тигля расположен сво:. бодно висящий на воцоохлаждаемых опорах - токоподвоцах 16 нагреватель 17, охватывающий кругом тигель. Нагревательные элементы в виде планок 18, изготовленные иэ материала типа композит .углерод-углерод, соединены в нижней части в кольцо 19 и собраны по схеме звезда. В предлагаемой конструкции нагревател» переменный подвод мощности

° выполняется по высоте тигля. Максималь ная мощность подводится снизу. От водоохлажцаемого корпуса питателя нагреватель изолирован с помощью листов экран34 4 но-вакуумной изоляции 20. Устройство закреплено на вертикальной колонне 21 так, что крышка питателя с помощью механизма 22 может подниматься вверх и поворачиваться вокруг оси колонны, а нижняя часть питателя (днище) с помощью устройства 23 может опускаться вниз и также поворачиваться. вокруг оси колонны

Испаритель снабжен термопарой 24, измеряющей его температуру и включенной в систему регулирования расхода жидкого металла путем изменения давления аргона над расплавленным металлом в тигле.

Устройство работает следующим образом.

Через патрубки 11 и 12 производится вакуумирование камер 9 и 10. Через щели между тиглем 5 и свободно лежащей крышкой 8 при этом производится вакуумирование внутренней полости тигля 5.

Затем в камеру 9, а следовательно, и в тигель 5 подается через патрубок 13 аргон до давления 25 мм рт. ст. Включается нагреватель 1 7 и производится расплавление металла 4. Затем включается нагрев трубопровода 3 и испарителя 1. Когда все системы выведены на рабочий уровень температур, увеличивается давление аргона в камере 9 и тигле

5 и жидкий металл 4 подается в испари- тель 1. В дальнейшем расход металла

4. регулируется давлением аргона нац расплавленным металлом 4 так, чтобы при цостоинной мощности, подводимой к испарителю 1, обеспечить постоянство его температуры, которая измеряется термопарой 24. В течение ..всего времени разогрева металла 4 и рабочего цикла испарения в камере 10, где расположен нагреватель 17, поцдерживается вакуум.

В этих условиях экранно-вакуумная изоляция 20 хорошо изолирует тигель 5 и и нагреватель 17 от потерь тепла. После окончания цикла выключаегся нагрев испарителя l, трубопровод 3 н отключается нагреватель 17. После застывания металла 4 в трубопроводе 3 через патрубки

13 и 14 в камеры 9 и 10 лопается аргон под давлением, близким к атмосферному.

При таком давлении экранно-вакуумная изоляция 20 не работает и начинается интенсивный теплообмен охлаждаемым корпусом питателя 6 и тиглем 5 в результате конвективного движения аргона.

Легко может быть использовано также принудительная циркуляция аргона с по . мощью встраиваемого вентилятора. После охлажцения тигля 5 через патрубок 11

«051134

Составитель H. Серебря нникова

Редактор С. Юско Техред Ж.Кастелевич Корректор С. Черни

Заказ 8611/28 Тираж 956 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва„Д-»35, Раушская наб., д. 4/S

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 в камеру 9 подается атмосферный воздух, крышка 1 5 поднимается и раэворачивае ся на колонне 21 с помощью механизма

22. Снимается крышка 8 тигля 5 очищается от шлаков и заполняется новой порцией металла. Внутренняя полость крышки

15 камеры 6 очищается от металла, пар которого проник, через щели между, крышкой 8 и тиглем 5 в рабочем цикле и сконденсировал м на колодной поверхности крышки 15. В течение всего вре-. мени нормальной эксплуатации устройства в объем камеры 10 не попадает атмосферный воздух, что значительно увеличивает срок службы нагревательных 15 элементов 18 и 19. При ремонтных работах, замене нагревательных элементов и т.ц. корпус камеры 1,0 опускается с помощью устройства 23 и разворачивается.: вокруг оси колонны 21, обеспечивая 2О доступ к нагревателю 17, экранной июляции 20 и т.п. B случае выхода из строя тигля 5, его разрушения расплавленный металл 4 вытекает в вакуумный объем камеры 9, соприкасается с водоохлаждае- >> мым корпусом и застывает, Отсутствие контакта расплавленного металла 4, например магния, с атмосферным воздухом предотвращает возможность возникновения пожароопасной или другой ситуации, угрожающей безопасности людей.

Предлагаемое устройство позволяет повысить производительность на 25%, причем 20 4 повышения производительности достигается путем сокращения межциклового периода и 5% в результате уменьшения времени при ремонтных и профилактических работах.

Время охлаждения тигля в базовом объекте составляет 6 ч, а в предполагаемом устройстве сокращается в 5 раз, поскольку охлаждение тигля происходит в среде аргона при давлении,, близком к атмосферному, и оптимально созданных конвективных потоках.. Повышается срок . службы нагревательных элементов и на( дежность работы устройства. Предлагае« мое устройство позволяет применять графитовые нагреватели и повысить КПД устройства с 40 . до 70%.