Способ транспортировки длинномерных объектов через вакуумную камеру и устройство для его осуществления

Изобретение относится к вакуумной технике, в частности к технологии перекрытия рабочих проемов вакуумных устройств. Задача изобретения - расширение функциональных возможностей, повышение производительности и увеличения межремонтных сроков эксплуатации герметизирующих узлов. В способе, включающем ввод и вывод длинномерных объектов из камеры через герметизирующие узлы с использованием в них эластичного герметизирующего материала, в соответствии с изобретением герметизирующий материал подают по мере его износа во входные и выходные герметизирующие узлы под давлением, обеспечивающим герметичную транспортировку длинномерного объекта через вакуумную камеру, удаляя отработанный герметизирующий материал с поверхности длинномерного объекта, из вакуумной камеры и из полостей между герметизирующими узлами, при этом по мере расходования герметизирующий материал пополняют. Устройство, содержащее вводные и выводные герметизирующие узлы, в которых использован эластичный герметизирующий материал, а также средства транспортирования объектов в соответствии с изобретением снабжено механизмами подачи герметизирующего материала в герметизирующие узлы под давлением, обеспечивающим герметичное транспортирование длинномерного объекта, и устройством для удаления отработанного герметизирующего материала с поверхности длинномерного объекта, из вакуумной камеры и полостей между герметизирующими узлами. Механизм подачи герметизирующего материала выполнен с возможностью его пополнения по мере износа и расходования. Изобретение обеспечивает возможность транспортирования длинномерных объектов разной формы поперечного сечения и повышение ресурса работы оборудования. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Предлагаемый способ и устройство относятся к вакуумной технике, в частности к технологии перекрытия рабочих проемов вакуумных устройств, и могут быть использованы для герметизации при вводе в вакуумную камеру и извлечения из нее без нарушения вакуума длинномерных объектов.

Известны способы ввода объектов в вакуумную камеру и устройства для их осуществления (авт. св. СССР №№337447, 341877, 834244, 901356, 935141, 1113196, 1319391, 1482978, 1570863, 1695704, 1700843, 1749279; патенты РФ №№2023747, 2023748, 2034095, 2076293, 2084556, 2135315 150698; патенты США №№2983249, 3182176, 3959104; патенты Великобритании №№948554, 2237762, 2239200; патенты ФРГ №№1910952, 2214590, 2844434; патенты Франции №№2496523, 2675719, 2664510; патент Бельгии №753342; патенты Японии №№55-61318, 58-238848; Максимов Л.Ю., Кривонос Г.А. Экологически безопасная очистка металла в потоке. Тяжелое машиностроение, 1997, №5, с.35-36; Литвинов В.К., Морозов Л.П. Исследование электрических характеристик плазменно-дугового процесса зачистки металла круглого профиля. Известия Вузов "Черная металлургия", 1982, №4; Булат В.Е., Эстерлис М.Х. Очистка металлических изделий от окалины, окисной пленки и загрязнений электродуговым разрядом в вакууме. Физика и химия обработки материалов, 1987, №3, с.49-53 и др.).

Из известных способов и устройств наиболее близкими к предлагаемым являются "Способ вакуумно-дуговой очистки проволоки и устройство для его осуществления" (патент РФ №2181636, В 21 В 45/04, 2000), которые и выбраны в качестве ближайших аналогов.

По известному способу при очистке проволоки осуществляют ее размотку с бунта, сварку концов, последовательно подаваемых для очистки бунтов, пропуск проволоки через входной гермоввод (гермоузел) вакуумной камеры, через зону вакуумно-дугового разряда между электродным узлом и проволокой и герметичного вывода очищенной проволоки из камеры.

Все эти операции предназначены для очистки (обработки) катанки и проволоки от прокатной окалины и ржавчины. В последнее время разработана технология термообработки отжига или поверхностной закалки в вакууме.

Существующие сегодня способы герметизации ввода и вывода длинномерных объектов (изделий) в вакуумную камеру и из нее на практике работают плохо. Основным их недостатком является малый ресурс работы, так как очень быстро изнашивается герметизирующий материал, если его твердость ниже твердости оксидов и материала катанки или проволоки. Если твердость материала гермоузла выше, чем твердость оксидов и материала катанки и проволоки, то возникают задиры, что приводит к обрыву катанки или проволоки и остановке технологического процесса обработки проволоки. При этом на замену вышедших из строя уплотнений или ликвидацию обрыва требуется остановка всего процесса обработки проволоки или катанки, определенные временные и материальные затраты, что снижает производительность очистки проволоки и катанки.

Кроме того, известный способ применяется для обработки в вакуумной камере только проволоки и не обеспечивает возможности для ввода в вакуумную камеру и вывода из нее длинномерных объектов таких, как ленты и другого металлопроката.

Следует также отметить, что разработка герметизирующих узлов для ввода в вакуумную камеру и вывода из нее длинномерных объектов является сложной самостоятельной технической задачей, решение которой направлено на выбор высококачественных дорогих материалов и методов их сохранения при длительной эксплуатации.

Технической задачей изобретения является расширение функциональных возможностей способа путем ввода в вакуумную камеру и вывода из нее длинномерных объектов, повышение производительности их обработки и существенного увеличения межремонтных сроков эксплуатации герметизирующих узлов, основанных на этом способе обработки длинномерных изделий.

Поставленная задача решается тем, что в способе транспортирования длинномерных объектов через вакуумную камеру с размещенными в ней устройствами для обработки длинномерных объектов, включающем их ввод и вывод из камеры через герметизирующие узлы с использованием в них эластичного герметизирующего материала, в соответствии с изобретением, герметизирующий материал подают по мере его износа во входные и выходные герметизирующие узлы под давлением, обеспечивающим герметичную транспортировку длинномерного объекта через вакуумную камеру, удаляя отработанный герметизирующий материал с поверхности длинномерного объекта, из вакуумной камеры и из полостей между герметизирующими узлами, при этом по мере расходования герметизирующий материал пополняют.

Устройство для транспортирования длинномерных объектов через вакуумную камеру с размещенными в ней устройствами для обработки длинномерных объектов, содержащее вводные и выводные герметизирующие узлы, в которых использован эластичный герметизирующий материал, а также средства транспортирования объектов, в соответствии с изобретением снабжено механизмами подачи герметизирующего материала в герметизирующие узлы под давлением, обеспечивающим герметичное транспортирование длинномерного объекта, и устройством для удаления отработанного герметизирующего материала с поверхности длинномерного объекта, из вакуумной камеры и полостей между герметизирующими узлами, при этом механизм подачи герметизирующего материала выполнен с возможностью его пополнения по мере износа и расходования

Поставленная задача решается тем, что герметизирующий материал предварительно измельчают до размера, превышающего размер зазора между транспортируемыми через вакуумную камеру длинномерным объектом и корпусом герметизирующего узла. Перед подачей в корпусы герметизирующих узлов твердость герметизирующего материала повышают. На обрабатываемый длинномерный объект перед герметизирующими узлами наносят смазку.

Отработанный герметизирующий материал после восстановления может быть использован многократно.

В устройстве предусмотрены соответствующие этим приемам средства.

Для обеспечения высокой надежности и ресурса работы устройства для вакуумно-дуговой обработки длинномерных изделий на входе и выходе устанавливают несколько гермоузлов последовательно. При этом полости между герметизирующими узлами вакуумируются, а изношенный герметизирующий материал постоянно в ходе работы извлекается из полостей между герметизирующими узлами, удаляется с поверхности обрабатываемого изделия и из вакуумной камеры. В зависимости от его свойств он может использоваться многократно.

Эластичный герметизирующий материал может быть в виде шнура, пластины, блока и т.п.), в виде измельченных кусков, волокон или в вязком состоянии, но перед подачей в корпус герметизирующего узла его отвердевают (Физический энциклопедический словарь, М., Научное издательство "Большая Российская энциклопедия", 1995, с.506), т.е. повышают его твердость за счет охлаждения, полимеризации, вулканизации, добавления ингредиентов и т.п., это делается в устройстве для повышения твердости герметизирующего материала.

Структурные схемы устройств, реализующих предлагаемый способ ввода длинномерных объектов в вакуумную камеру, представлены на Фиг.1-3, где введены следующие обозначения:

1. Корпус герметизирующего узла.

2. Расходный герметизирующий материал.

3. Механизм подачи герметизирующего материала.

4. Устройство для повышения твердости герметизирующего материала.

5. Вакуумная камера.

6. Обрабатываемое изделие (проволока, лента и т.п.)

7. Устройство для сбора изношенного герметизирующего материала.

8. Отработанный герметизирующий материал.

9. Устройство удаления герметизирующего материала с обрабатываемого изделия.

10. Шлюз удаления отработанного герметизирующего материала из вакуумной камеры.

11. Заправочный бункер для измельченного герметизирующего материала.

12. Узел нанесения смазки на изделие.

13. Механизм измельчения герметизирующего материала:

I, II - Герметизирующие узлы

А. - Зазор между изделием и корпусом герметизирующего узла.

В. - Подача герметизирующего материала в вязком, жидком, газообразном состояниях.

На Фиг.1 представлена схема герметизирующего входного (выходной герметизирующий узел аналогичен, чтобы его представить нужно на Фиг.1-3 мысленно изменить направление перемещения обрабатываемого изделия на противоположное) узла в вакуумную камеру. Обрабатываемое изделие 6 подается в вакуумную камеру 5 через два (может быть один или больше) герметизирующих узла, состоящих из корпуса 1 герметизирующего узла ввода и герметизирующего материала 2. Герметизирующий материал 2 поступает в соприкосновение с изделием 6 с помощью механизма подачи 3. Герметизирующий материал 2, обладая упругостью и эластичностью, под давлением перекрывает зазор А между корпусом герметизирующего узла и поступающим (выходящим) в вакуумную камеру (из вакуумной камеры) обрабатываемым изделием 6, герметизируя зазор А, тем самым препятствует поступлению атмосферного воздуха в вакуумную камеру 5. В процессе работы герметизирующий материал 2 изнашивается и за счет движения изделия перемещается в устройство для сбора отработанного герметизирующего материала 7, а в вакуумной камере 5 отработанный герметизирующий материал удаляется с изделия 6 посредством устройства 9 и удаляется из вакуумной камеры через шлюз 10. Для уменьшения износа герметизирующего материала перед герметизирующим узлом установлен узел нанесения смазки 12. В выходном гермоузле узел нанесения смазки 12 установлен вместо устройства 9 удаления отработанного герметизирующего материала.

По мере износа герметизирующего материала 2 он подается в герметизирующий узел 1 механизмом 3. Если герметизирующий материал выполнен в виде пластин или шнуров, то по мере их износа к ним крепят новые куски герметизирующего материала. На Фиг.1 сечение Б-Б относится к герметизирующим узлам для лент, Б-Б к гермоузлам проволоки и прутков.

На Фиг.2 изображена схема герметизирующих узлов с измельченным герметизирующим материалом. По мере расхода эластичного герметизирующего материала его подают в заправочные бункеры 11 механизмов подачи 3. Размеры измельченного герметизирующего материала должны превышать размер зазора А.

На Фиг.3 изображена схема гермоузлов, в которые герметизирующий материал подается в пластическом вязком состоянии (В). Для того, чтобы он выполнил герметизирующие функции, его пропускают через устройство для повышения упругости и твердости герметизирующего вещества 4.

На экспериментальных установках АОЗТ «Кластер» (г.Санкт-Петербург) подтверждены возможность и эффективность предлагаемого способа транспортировки длинномерных объектов через вакуумную камеру и устройства для его осуществления.

Прошли испытания два устройства, одно из них предназначено для транспортировки через вакуумную камеру стальной катанки диаметром 6,5 мм, а другое для транспортировки через вакуумную камеру стальной ленты сечением 200×2,5 мм. Оба устройства выполнены по схеме, представленной на Фиг.1. В качестве герметизирующего материала использованы масло-бензостойкая резина в виде шнура диаметром 20 мм для катанки, пластинчатая масло-бензостойкая резина сечением 200×20 мм для стальной ленты. На входе в вакуумную камеру проволока и стальная лента перед гермоузлами смазывались вакуумным маслом ВМ-1, перед выходным гермоузлом катанка и стальная лента не смазывались. Испытания подтвердили высокую эффективность предложенного способа транспортировки длинномерных объектов через вакуумную камеру и устройства для его осуществления. В вакуумной камере поддерживался вакуум 5,0 Па в течение 8 часов при непрерывной работе откачных систем (вакуумный насос АВЗ-90 и бустерный насос 2НВБМ-250). При этом суммарный износ герметизирующего материала во входном и выходном гермоузлах составил не более 100 грамм. За это время были обработаны 3,3 тонны катанки и 4,9 тонны стальной ленты.

Таким образом, предлагаемый способ и устройство по сравнению с прототипами и другими техническими решениями аналогичного назначения обеспечивают расширение функциональных возможностей. Это достигается путем транспортировки через вакуумную камеру не только проволоки, но и других длинномерных объектов.

Кроме того, предлагаемые технические решения обеспечивают повышение производительности обработки длинномерных объектов и существенное увеличение межремонтных сроков эксплуатации герметизирующих узлов.

1. Способ транспортировки длинномерных объектов через вакуумную камеру с размещенными в ней устройствами для обработки длинномерных объектов, включающий их ввод и вывод из камеры через герметизирующие узлы с использованием в них эластичного герметизирующего материала, отличающийся тем, что герметизирующий материал подают по мере его износа во входные и выходные герметизирующие узлы под давлением, обеспечивающим герметичную транспортировку длинномерного объекта через вакуумную камеру, удаляя отработанный герметизирующий материал с поверхности длинномерного объекта, из вакуумной камеры и из полостей между герметизирующими узлами, при этом по мере расходования герметизирующий материал пополняют.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что герметизирующий материал предварительно измельчают до размера, превышающего размер зазора между транспортируемым длинномерным объектом и корпусом герметизирующего узла.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед подачей в герметизирующие узлы твердость герметизирующего материала повышают.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед герметизирующими узлами на обрабатываемый длинномерный объект наносят смазку.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что отработанный герметизирующий материал после восстановления используют многократно.

6. Устройство для транспортировки длинномерных объектов через вакуумную камеру с размещенными в ней устройствами для обработки длинномерных объектов, содержащее вводные и выводные герметизирующие узлы, в которых использован эластичный герметизирующий материал, а также средства транспортирования объектов, отличающееся тем, что оно снабжено механизмами подачи герметизирующего материала в герметизирующие узлы под давлением, обеспечивающим герметичное транспортирование длинномерного объекта, и устройством для удаления отработанного герметизирующего материала с поверхности длинномерного объекта, из вакуумной камеры и полостей между герметизирующими узлами, при этом механизм подачи герметизирующего материала выполнен с возможностью его пополнения по мере износа и расходования.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно снабжено механизмами измельчения герметизирующего материала, бункерами для его загрузки и механизмами подачи измельченного герметизирующего материала в герметизирующие узлы.

8. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно снабжено устройством для повышения твердости герметизирующего материала.

9. Устройство по п.6, отличающееся тем, что оно снабжено устройством для нанесения смазки на длинномерный объект перед герметизирующими узлами.