Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Расчет и проектирование механизмов и систем технологического оборудования расчет и проектирование вакуумных систем. Курс лекций.pdf
Для осуществления указанных операций в вакуумную
систему включены три подсистемы: рабочая вакуумная камера,
модуль откачки и модуль напуска газов. Поскольку вакуумная
система используется для реализации определенных физикохимических и технологических процессов, то ее состав может быть
дополнен соответствующими модулями и устройствами, например:
деформирующим оборудованием, агрегатом зачистки, установкой
диффузионной сварки и др.
Вакуумная камера – откачиваемый сосуд, в котором
создается вакуум; она предназначена для размещения
технологического оборудования и его защиты от воздействия
окружающей среды.
На выходе данного узла показан достигаемый при этом
эффект – изолирование от атмосферы рабочего объема камеры
(см. рис. 2.6).
Модуль откачки или откачной пост – это вакуумная
установка, предназначенная для откачки воздуха или газов из
рабочего пространства.
На выходе показано, что откачной пост обеспечивает
получение вакуума требуемой глубины (см. рис. 2.6).
Модуль напуска газа необходим для подачи воздуха или газа
в вакуумную рабочую камеру. Результатом его действия является
создание контролируемой среды заданного состава.
В связи со сложностью процессов, протекающих в вакуумной
системе, все ее подсистемы снабжены контрольно-измерительными
приборами и устройствами.
Для эффективного проектирования вакуумной системы
разработана ее
объектно-ориентированная модель (ООМ),
представленная на рис. 2.7. Она включает в себя три основных
уровня: сборочные единицы, узлы и детали.
В качестве сборочной единицы принята вакуумная система в
целом, являющаяся самостоятельным модулем технологического
оборудования.
К основным узлам вакуумной системы относятся: рабочая
камера, вакуумно-откачной пост, контрольно-измерительная
аппаратура и система напуска газов. Каждый из узлов имеет
определенное количество подузлов.
60
Рис. 2.7. Объектно-ориентированная модель вакуумной системы
61
Из схемы ООМ видно,что рабочая камера содержит корпус,
днище, крышку и смотровое окно.
Вакуумно-откачной пост состоит из одного или нескольких
вакуумных насосов, вакуумной запорной арматуры (клапаны и
затворы), вакуумных трубопроводов и ловушек.
Система напуска газов имеет в своем составе камеру низкого
давления, натекатели, редуктор и газовый баллон. Контрольноизмерительная аппаратура снабжена манометрическими
преобразователями и манометрами.
На последнем уровне ООМ представлены основные детали,
входящие в состав конкретных узлов. Двойными линиями обозначены
унифицированные и стандартные детали: фланцы (откачные, измерительные, смотровые, присоединительные и др.), штуцеры, трубы,
патрубки и др. Следует отметить, что одни и те же детали могут
входить в различные узлы. Так, например, измерительный фланец, к
которому крепится присоединительный фланец измерительного прибора, может находиться как в корпусе вакуумной камеры, так и в вакуумном трубопроводе. Присоединительные фланцы являются неотъемлемым элементом любого вакуумного узла, присоединяемого к основной
системе или к другим элементам. На рисунке штриховыми линиями
показаны связи между деталями различных узлов вакуумной системы.
При проектировании вакуумных систем технологического
оборудования все стандартные и унифицированные детали и узлы
выбираются из соответствующих баз данных.
2.3. Проектирование вакуумных
систем технологического
оборудования с применением баз
данных
На основе объектно-ориентированной модели разработана
функциональная структура проектирования вакуумных систем
технологического оборудования (рис. 2.8). В нее входят три
основные подсистемы:
– подсистема специалиста;
– подсистема пользователя;
– интерактивная компьютерная подсистема.
62
Рис. 2.8. Функциональная структура проектирования
вакуумных систем
63
В подсистеме специалиста происходит накопление и обработка
информации, находящейся в распоряжении специалиста – от каталогов
до методик и результатов исследований (справочные сведения, методическое обеспечение, экспериментальные данные и др.). В процессе накопления и обработки информации формируется "банк знаний", располагающий системой баз данных и блоком методик проектирования и
расчета вакуумных систем. Данная подсистема, являясь закрытой для
пользователя в плане изменения ее внутренней структуры, доступна для
специалиста при необходимости внесения изменений и дополнений.
В подсистеме пользователя происходит выполнение
технического задания с привлечением информации, накопленной в
подсистеме специалиста: преобразование исходных данных;
разработка технического и рабочего проекта, являющегося
последним звеном перед производством.
Результатом работы пользователя является формирование
конструкторской и технической документации.
Интерактивная компьютерная подсистема осуществляет
взаимодействие систем пользователя и специалиста. При научном
конструировании вакуумных систем необходимым условием
является применение баз данных. Для проектирования вакуумных
систем технологического оборудования в МИСиС разработана база
данных «Вакуумные системы» с использованием конструктора баз
данных "Microsoft Access", который объединяет сведения из разных
источников в одну реляционную базу данных. Создаваемые формы,
запросы и отчеты позволяют быстро и эффективно обновлять
данные, получать ответы на вопросы, осуществлять поиск нужной
информации, анализировать данные, печатать отчеты, диаграммы.
Структура базы данных представляет собой набор таблиц,
содержащих всю основную информацию об отдельных элементах
вакуумных систем и список запросов, позволяющих совершить
последовательную выборку элементов, необходимых для создания
вакуумной системы. На рис. 2.9 представлен весь перечень таблиц
базы данных "Вакуумные системы", а на рис. 2.10 – перечень таблиц
запросов.
64
Рис. 2.9. Перечень таблиц базы данных "Вакуумные системы"
Рис. 2.10. Перечень таблиц запросов базы данных "Вакуумные системы"
65
В таблицах хранятся сведения по конкретному вопросу:
например, таблица "Вакуумные насосы" содержит данные о насосах
(рис. 2.11). Данные, представленные в таблице, организованы в
столбцы – "поля" и в строки – "записи".
Рис. 2.11. Фрагмент таблицы "Вакуумные насосы"
базы данных "Вакуумные системы"
В режиме "Таблицы" можно добавлять, редактировать или
просматривать табличные данные, а также печатать эти данные;
отфильтровывать и отсортировывать записи; изменять внешний вид
таблицы или структуру таблицы, добавляя или удаляя столбцы.
Для поиска и отбора данных, удовлетворяющих
определенным условиям, создается запрос. Запросы позволяют
обновлять или удалять одновременно несколько записей, выполнять
встроенные или специальные вычисления. Наиболее часто
используется запрос на выборку – при его выполнении данные,
удовлетворяющие условиям отбора, выбирают из одной или
нескольких таблиц и выводят в определенном порядке (рис. 2.12).
66
Рис. 2.12. Запрос на выбор насоса по глубине вакуума
Разработанная система баз данных была использована при
проектировании низковакуумного модуля для производства
композиционных материалов. Была рассчитана низковакуумная
система, которая имеет в своем составе вакуумную рабочую камеру,
соединенную через систему клапанов, трубопровод и ловушку с
форвакуумным насосом (рис. 2.13). Анализ вакуумной системы
показал, что она может быть выполнена из стандартных и
унифицированных деталей и узлов, которые имеются в
разработанной базе данных.
67
Рис. 2.13. Схема модуля с низковакуумной системой: 1 – рабочая
камера предварительного обжатия; 2 – вакуумный насос ВВН1-12;
3 – вакуумный клапан типа КПУ; 4 – преобразователь тепловой
ПМТ-4М; 5 – мановакууметр ОБМВ1-10; 6 – преобразователь
ионизационный ПМИ-27; 7 – ловушка азотная
Созданы запросы на последовательную выборку насосов по
глубине создаваемого ими вакуума, по типу конструкции насосов, по
их техническим характеристикам (быстродействию, предельному
давлению), с конечным выводом результатов выборки в виде
чертежа вакуумного насоса и его основных технических
характеристик. С использованием запросов и таблиц созданной базы
данных был также произведен выбор вакуумной камеры (рис. 2.14) и
клапанов (рис. 2.15).
68
Рис. 2.14. Фрагмент выбора вакуумной камеры
69