Устройства защиты смотровых окон при помощи газа
Среди приведенных конструкций защитных устройств смотрового окна наиболее необычными можно считать устройства, предотвращающие образование осадка на стекле с помощью обдува газом. С одной стороны, создается струя прозрачного инертного газа, омывающая смотровое стекло и рассеивающая поток загрязненных частиц, в результате чего уменьшается загрязнение. С другой стороны, струя газа может увеличить давление в системе, из-за чего нарушится технологический процесс.
Решением этой проблемы является создание устройств, содержащих промежуточный объем и имеющих небольшое отверстие, направленное в сторону вакуумной камеры. В данном дополнительном объеме создается область повышенной плотности газа непосредственно перед смотровым окном. Чем меньше диаметр отверстия, тем меньше расход инертного газа и тем меньше газа поступает в вакуумный объем. Чтобы создать еще большее сопротивление потоку газа и, тем самым, уменьшить его расход, устанавливают несколько промежуточных камер, но меньшего объема.
Примерами таких конструкций защиты могут служить устройства, приведенные в источниках [4] и [5]. Так как их конструкции весьма схожи, подробнее рассмотрим устройство из патента [5] (см. рисунок 1.14). В его состав входят следующие элементы: стекло 1, дополнительная камера 2 с отверстием 3, элемент автоматизации 4 и привод 5 с заслонкой 6. Привод сопряжен с клапаном подачи газа так, что при закрытом заслонкой отверстии подача газа прекращается. В качестве рабочего газа используется аргон.
Рисунок 1.14 – Защитное устройство с дополнительной камерой
В момент, когда возникнет необходимость проследить за процессами в камере, поворачивается заслонка и, благодаря элементу автоматизации, через штуцер в дополнительную камеру подается инертный газ, расход которого выбирается таким, чтобы он не влиял на степень вакуума внутри основной камеры. Газ, истекая из небольшого отверстия, препятствует проникновению летящих частиц к смотровому окну.
К сожалению, это устройство обладает промежуточной камерой, находящейся внутри основной, и имеет отверстие с небольшим диаметром, что сокращает рабочее пространство внутри вакуумной камеры и не обеспечивает большой угол зрения.
Конструкция устройства из патента [7] решает основные недостатки предыдущего механизма, обладая большим смотровым окном и системой откачки газа (см. рисунок 1.15).
Рисунок 1.15 – Защитное устройство с дополнительной откачкой газа
В конструкцию входят корпус 1 с кольцевой проточкой 2 и стекло 3. Кольцевая проточка разделена на камеры 4 и 5 при помощи прокладок. Причем камера 4 имеет нагнетающий патрубок, а камера 5 – откачной патрубок. Между корпусом и стеклом имеется узкая щель, выполняющая роль небольшого отверстия из предыдущей конструкции.
Газ подают по нагнетательному патрубку в камеру 4, из которой он поступает через верхнюю часть кольцевой проточки во внутреннюю полость корпуса 1, обдувая стекло 3. Затем газ через нижнюю половину проточки и камеру 5 перемещается по откачному патрубку.
Данное устройство обладает меньшей эффективностью защиты по сравнению с предыдущим, однако решает проблемы малого угла зрения и большого натекания газа в камеру.
Для сохранения эффективности защиты и невозможности размещения устройства внутри вакуумной камеры (например, механизм мешает работе техоснастки) можно использовать конструкцию устройства [8], представленную на рисунке 1.16. Она включает в себя следующие элементы: тубус 1 со смотровым окном 2 и штуцером 3 для подачи газа, стекла 4, установленного с помощью пористых прокладок 5 и 6. Прокладки 5 и 6 изготовлены из графита, пористых керамики или металла.
Инертный газ подают через штуцер 3 в пространство между окном 2 и стеклом 4. Газ через отверстие в прижимной втулке 7 поступает к пористой прокладке 6, а дальше, проходя через ее поры, между поверхностями стекла 4 и прокладку 5 в пространство вакуумной камеры, омывая поверхность стекла 4.
Рисунок 1.16 – Защита смотрового окна при помощи
нагнетания газа через поры
Данная защита имеет внушительную длину и не обладает большим углом зрения, но находится вне вакуумной камеры и имеет эффективность, сравнимую с первым устройством данного типа.
Достаточное количество конструкций защиты различных технологических аппаратов можно преобразовать для их использования в вакуумной камере. Одну из таких предлагается модифицировать в данной работе.