Устройство для испарения материала

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 3(51) С 23 С ЕТЕНИЯВУ поп.1,отл что внутрення плоиэо лиро ванно шкой.а- ть ВО ДЛЯ. ИСПА- ержащее испаля жидкнм расГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБР Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21 ) 346560911 8-21(71) Специальное конструкторское бюровакуумных покрытий при Госплане Латвнйской ССР,80105113 плавом с тиглем; соединенным трубопроводом с нспарнтелем, нагреватель, расположенный с наружной части тигля, сиотему подачи инертного газа, соединенную с пнтателем, и.откачную систему, о тл и ч.а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности путем сокрашения времени охлаждения нагревателя, питатель выполнен в виде двух камер герметично отделенных одна от другой и соединенных с откачной системой, при чем в одной камере расположена внут ренняя часть тигля, а в другой - его наружная часть.2. Устройство и ч ющееся тем, я час т.игля снабжейа те й. свободно лежашей крыДЯ 1М Изобретение относится к нанесениюпокрытий и может быть испопьзовано дпяпопучения юкрытий ипи свободных конденсатов "в виде фопьг путем испарения иконденсации материапа в вакууме.Физические свойства ряда метапповтаковы, что при давпении в вакуумнойкамере (1-10 ф Па), Необхода,.ом дпяведения процесса, у них Отсутствует жид"кая фаза и испарение приходится вестииз твердой фазы, К таким металлам относится, в частности, Мр. Это во многихспучаях ведет к засоренйю конденсатачастицами неиспаривлеге -яметаппа,.окиснами с поверхности испаряемого метаппа и ухудшению физико-механическихсвойств конденсата. Дпя попучения качественных покрытий такой матернап расплавпяют под давпением, при котором существует жидкая фаза метаппаподаютего в жидком виде к испаритепьномуапементу в вакуумном объеме и переводятв гаровую фазу, попучая таким образомкачественный конденсат с хорошимифизико-механическими свойствами,РИзвестно устройство дпя испарения меметаппа в вакууме, содержащее испаритепь, трубопровод, питатепь расппавпенного метаппа, перекачивающий насос и расцопоженный ца опредепенной высоте отвакуумной камеры допопнитепьнй уита- тепь с постоянным уровнем расцпава 3. ,Недостатками указанного устройстваявпяются наличие контакта расппавпенно=- го метаппа и тигпя с атмосферным воз-духом и отсутствие воэможности интен;- сивного охпаждения тигпя по окончаниирабочего цикла.Наибопее бпизким к предпагаемому потехнической сущности явпяется устройст-:дбво дпя испарения материапа, содержащееиспаритепь, питатепь испаритепя жидкимрасппавом с тигпем, соединенным трубо=- проводом с испаритепем, нагреватепь,распопоженный с наружной части тигпясистему подачи инертного газа, соеди 45ненную с питатепем, и откачную систему 21Недостатком устройства явпяется низ.кая производитепьность, из-за отсутст"вия возможности интенсивного Охчаждениярезервуара с рацппавпенным металпом поспе окончания рабочего цыпа и Ооь= единения в Одном Откачиваемом Объеме испаритепьного устройства и устройства питания испаритепя расппавпенным ме таллом. Это удпиняет межцикповый церн= од и значитепьно снижает цроизводитепь" ность устройства. Известное устройство 3.3 с 2требует хорошей герметизации внутреннего Объема устройства питания с тем,чтобы подаваемый в него газ не проникапв вакуумный объем устройства, При загрузке устройства новой порцией метаппат"= рметнзация каждый раз нарушается.кроме того уплотнение работает при .температуре расплавпенного метаппа. Та:лго рода герметизация трудоемка в екс-цпуатации и спожна в иэготовпении. Разе рметнзация и герметизация устройствамежду рабочими цикпами требует увеличения межцикпового времени и приводитк дапьнейшему снижению производитепьности ус тройства.Цепь изобретения - повышение произвонтепьности путем сокращения времениО;лабуде ния нагреватепя.Поставпенная цепь достигается тем,1 то в устройстве дпя испарения матерюпа. Содержащем испаритель, питатепь ист;.арлтепя жидким расппавом с тигпем,соединенным трубопроводом с испаритепем,нагреватепь, распопоженным с наружнойчас н . тигпя, систему подачи инертногогаза, соединенную с питатепем, откачнуюсистему,. витатепь выполнен в виде двухкамер, герметично отдепенных одна отдругой., и "оединенных с откачной систмойцр:,гнем в одной камере распопоженанутреннял часть тигпя, а в другой - егонаружная ,асть,Внутренняя часть тигпя снабжена тепиОнзопироеанной свободно пежащей крышОИЯыпопнение питатепя в виде двухкамер, герметично отдепенных одна отдругой, позвопяет раздепить пространство вокруг тигпя на две зоны, изопировачные одна от другой и от вакуумнойкамеры, При этом вкамере наружной;асти тнгпя размещается нагреватепь и;.;, н рабочем цикле здесь поддерживаетсявакуум, что создает хорошие усповия работе нагреватепя и тигпя и обеспечиваетэффективное исцопьзование екранновакуумной.тепповой изоляции от водоохпаждаемых стенок камеры. В режимехпаждения в эту зону подаетси инертныйгазаргон,. что создает возможностьинтенсивного конвективного охпаждениятигпя, значитепьно сокращая межцикповыйпериод обспуживания устройства, что увепичиьает лроизводитепьность устройства,При обычном обспуживании устройства,загрузке летаппа, нагреве, рабочемцнкпе, охпаждении) камера в внешнейстороной 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 (оргона) поддерживаетсы постоянно таким жечто и в тигле. Это позволяет испольэовать свободно лежашую на тигле теплоизолированную крышку, которая обеспечивает достаточную тепло- изоляцию верхней крышки камеры от тиг О ля и ограничивает проникновение паров металла в камеру. Пары металла, например магния, проникающие через щель между теплоиэолированной крышкой и верхним фланцем, ко нденсируются 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 производительностиНа 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 свободно лежащей крышкой 8. Диафрагма делит питатель на две герметичные камеры 9 и 10, которые соединены через патрубки 11 и 1 2 с вакуумными насосами откочуй системы (не показаны), С системой (не показана) подачи инертного газа (аргона) камеры соединены через патрубки 13 и 14. Водоохлаждаемая крышка 15 питателя опирается на фланец диафрагМы. В камере с внешней стороны тигля расположен сво:. бодно висящий на водоохлаждаемых опорах - токоподводах 16 нагреватель 17, охватывающий кругом тигель. Нагревательные элементы в виде планок 18, изготовленные из материала типа композит 50 углерод-углерод, соединены в нижней части в кольцо 19 и собраны по схеме звезда. В предлагаемой конструкции нагреватеъ переменный подвод мощностивыполняется по высоте тигля. Максимал Б ная мощность подводится снизу. От водоохлажааемого корпуса питателя нагреватель изолирован с помощью листов экран 34 4но-вакуумной изоляции 20. Устройствозакреплено на вертикальной колонне 21так, что крышка питателя с помощью механизма 22 может подниматься вверх иповорачиваться вокруг оси колонны, анижняя часть питателя (днише) с помощьюустройства 23 может опускаться вниз итакже поворачиваться. вокруг оси колонныИспаритель снабжен термопарой 24, измеряющей его температуру и включеннойв систему регулирования расхода жидкогометалла путем изменения давления аргонанад 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 над расплавленным металлом 4 так, чтобы при цостоинной мощности, подводимойк 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, поддерживается вакуум. В этих условиях экранно-вокуумная изоляция 20 хорошо изолирует тигель 5 и и нагреватель 17 от потерь тепла. После окончания цикла выключается нагрев испарителя 1, трубопровод 3 и отключается нагреватель 17. После застывания металла 4 в трубопроводе 3 через патрубки 13 и 14 в камеры 9 и 10 подается 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 оргона. Легко может быть использовано также принудительная циркуляция аргона с по мошью встраиваемого вентилятора. После охлаждения тигля 5 через потрубок 11Заказ 8611/28 Тираж 956 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по депам изобретений и открытий 113035, МоскваД 35, Раушская наб., д, 4/3Фипиап ППП "Патент", г. Ужгород, уп. Проектная, 4 в камеру 9 подается атмосферный воздух,крышка 1 5 поднимается и разворачивается на копонне 21 с помощью механизма22. Сюмается крышка 8 тигля 5 очищается от шпаков и эапопняется новой порцией металла. Внутренняя попость крышки1 5 камеры 6 очищается от метаппа, паркоторого проник, через щепи между,крышкой 8 и тиглем 5 в рабочем циклеи сконденсировапе на колодной поверхности крышки 15. В течение всего времени нормапьной эксппуатации устройства в объем камеры 10 не попадаетатмосферный воздух, что значительноувепичивает срок спужбы иагреватепьных 15эпементов 18 и 19. При ремонтных работах, замене нагреватепьных эпементови т.н. корпус камеры 1 О опускается спомощью устройства 23 и разворачивается: вокруг оси копонны 21, обеспечивая 2 Одоступ к нагреватепю 17, экранной июляции 20 и т.п. В спучае выхода из строятигля 5, его разрушения расппавпенныйметап 4 вытекает в вакуумный объемкамеры 9, соприкасается с водоохлаждае мым корпусом и застывает, Отсутствиеконтакта расппавпенного метаппа 4, например магния, с атмосферным воздухомпредотвращает возможность возникновения пожароопасной или другой ситуации,угрожающей безопасности пюдей.Предпагаемое устройство поэвопяетповысить производитепьность на 25%,причем 20% повышения производитепьности достигается путем сокращения межцикпового периода и 5% в результатеуменьшения времени при ремонтных ипрофилактических работах,Время охпаждения тигпя в базовомобъекте составпяет 6 ч, а в предпопагаемом устройстве сокращается в 5 раз,поскопьку охпаждение тигпя происходитв среде аргона при давпении близком катмосферному, и оптимально созданныхконвективных потоках. Повышается срок .службы нагревательных эпементов и надежность работы устройства. Предпагаемое устройство позволяет применять графитовые нагреватепи и повысить КПДустройства с 40 . до 70%.