ОГЛАВЛЕНИЕ

РЕФЕРАТ 6

ВВЕДЕНИЕ 7

1.1 Литературный обзор 9

1.2 Анализ и сравнение применяемых защитных устройств 10

1.3 Устройства защиты смотровых окон при помощи газа 19

1.4 Выбор прототипа устройства защиты и предложения по его модификации 22

1.5 Выбор установки для размещения защитного устройства 24

2.1 Выбор материала наносимого покрытия и определение его давления насыщенного пара 26

2.2 Проектирование конструкции защитного устройства 28

2.2.1 Основные требования, предъявляемые к узлам и деталям устройства 28

2.2.2 Расчет геометрических размеров сопла 30

2.2.3 Расчет геометрических размеров устройства 38

2.2.4 Выбор материалов 43

2.2.5 Проработка конструктивных элементов и узлов устройства 46

2.2.6 Подача газа в устройство 49

2.2.7 Последовательность сборки устройства 51

2.3 Размещение устройства в вакуумной камере 53

2.4 Расчет суммарного газонатекания и газовыделения 54

3.1 Постановка задачи 59

3.2 Выбор элементов в системе управления 61

3.3 Описание работы схемы 66

4.1 Расчет себестоимости и отпускной цены вариантов конструкции 69

4.2 Расчет цены потребления вариантов конструкции 71

4.3 Расчет окупаемости и эффективности проекта 80

4.4 Оценка конкурентоспособности проектируемого устройства 81

5.1 Производственная санитария 86

5.1.1 Метеорологические условия 86

5.1.2 Вредные вещества в воздухе рабочей зоны 88

5.1.3 Отопление, вентиляция и кондиционирование 88

5.1.4 Освещение 89

5.1.5 Шум 89

5.1.6 Вибрация 90

5.1.7 Электромагнитное излучение 92

5.2 Техника безопасности 93

5.2.1 Электробезопасность 93

5.2.2 Аттестация рабочего персонала 94

5.3 Пожарная безопасность 95

Реферат

Дипломный проект: 83 с., 48 рис., 22 табл., 44 источника, 2 прил.

Ключевые слова: вакуум, конструкция, защитное устройство, смотровое окно.

Темой данного дипломного проекта является проектирование системы защиты смотровых окон вакуумных камер.

Целью дипломного проекта является проектирование эффективной системы защиты смотрового окна для научно-исследовательских установок.

В проекте проведен анализ известных конструкций защитных устройств смотровых окон вакуумных камер, на основании которого выбран прототип для проектирования новой системы защиты; спроектирована и рассчитана система сопел, которая обеспечивает создание равномерного потока газа, практически не влияющего проведению технологического процесса; разработана конструкция системы защиты смотровых окон; выполнена автоматизация спроектированного механизма вместе с вакуумной установкой; проведено технико-экономическое обоснование; освещены вопросы охраны труда.

Теоретическая значимость проекта заключается в объединении большинства известных конструкций защитных устройств, содержащихся в справочной литературе по вакуумной технике и патентах, в одном материале.

Практическая значимость проекта заключается в возможности использования спроектированной конструкции для защиты смотровых окон от образования осадка из испаряемого материала на поверхности стекла вакуумных камер на установках, предназначенных для ведения научно-исследовательской деятельности, например, в ГНУ ФТИ НАН Беларуси.

Приведенный в дипломном проекте теоретический материал является современным и объективным.

Введение

Одним из важных узлов установок высокого и сверхвысокого вакуума являются смотровые окна. Они используются как для пропускания излучений, в том числе и видимого света, из камеры в окружающее пространство без нарушения ее герметичности, так и из окружающего пространства в камеру. Их основное применение ‒ наблюдение и контроль за процессами или работой устройств в вакуумной камере.

В результате технологических процессов, производимых в вакуумной камере, на смотровых окнах могут образовываться осадки, которые значительно снижают прозрачность стекол и, тем самым, ограничивают срок службы смотровых окон. Это явление в значительной степени затрудняет ведение наблюдений за процессами, происходящими внутри вакуумной камеры.

Для решения данной проблемы приходится периодически демонтировать смотровое окно, чтобы заменить стекло или удалить с его поверхности осадок. Альтернативным путем ее решения является создание различных защитных устройств, которые условно можно разделить на две группы. Устройства первой группы служат для удаления уже образовавшегося осадка на поверхности стекла. Такие механизмы располагаются перед смотровым окном, а работают они, как правило, за счет механического перемещения защищающего материала. Устройства второй группы препятствуют оседанию частиц на поверхности стекла. Они также располагаются перед смотровым окном, но работают за счет механического, электрического или газового воздействия на летящие частицы.

Оба типа устройств используются как в производственных вакуумных камерах, так и в научно-исследовательских. При этом использование простых по конструкции и легких в обслуживании защитных устройств свойственно для производственных установок. Это связано с непродолжительными наблюдениями за процессами нанесения покрытий, простотой эксплуатации и заменой вышедших из строя элементов. Так, в большинстве случаев, на производстве обходятся установкой обыкновенной заслонки, которая в тоже время может оказывать негативное влияние на герметичность, так как создает дополнительное натекание воздуха в вакуумную камеру.

В вакуумных камерах научно-исследовательских установок, используемых для осаждения покрытий, применяют усложненные конструкции устройств защиты смотровых окон. Это связано с тем, что в ходе проведения эксперимента требуется особая внимательность, которую возможно соблюдать только при хорошей видимости. При этом в большинстве случаев требуется непрерывное наблюдение за процессами в камере, в результате которых происходит интенсивное загрязнение смотровых окон.

Таким образом, все это указывает на актуальность разработки защиты смотровых окон.

Целью дипломного проекта является проектирование эффективной системы защиты смотрового окна для научно-исследовательских установок. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• проанализировать имеющуюся литературу по данной теме;

• провести анализ и сравнение применяемых защитных устройств;

• выделить необычные конструкции;

• выбрать прототип устройства защиты и внести предложения по его модификации;

• выбрать установку для размещения защитного устройства;

• выбрать материал наносимого покрытия и определение его характеристики

• спроектировать конструкцию защитного устройства, в том числе определить его геометрические параметры, выбрать материалы, пояснить конструктивные особенности и отметить дополнительные элементы для функционирования устройства;

• привести схемы функционирования и последовательности сборки устройства;

• произвести расчет влияния работы устройства на суммарное газонатекание и газовыделение;

• автоматизировать устройство с выбором элементов системы управления и разработкой схемы;

• произвести экономический расчет;

• описать требования охраны труда при эксплуатации устройства.