рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Вакуумные системы в технологическом оборудовании

Работа сделанна в 1994 году

Вакуумные системы в технологическом оборудовании - раздел Программирование, - 1994 год - Разработка САППР вакуумных систем на начальных этапах проектирования Вакуумные Системы В Технологическом Оборудовании. Использование Вакуум...

Вакуумные системы в технологическом оборудовании.

Использование вакуума как технологической среды находит широ- кое применение практически во всех отраслях промышленности.

Трудно сейчас указать на какие-либо отрасли современной науки и техники, где бы не использовались достижения вакуумной техники и техноло- гии, которые охватывают широкую номенклатуру различного по назна- чению оборудования, использующего вакуум в качестве технологичес- кой или рабочей среды см. рис. 1.1 . Основными элементами этого оборудования являются вакуумные средства откачки, коммутацион- но-регулирующая аппаратура, измерительная техника и ряд типовых функциональных устройств.

Наибольшее развитие вакуумное оборудование получило в техно- логическом, аналитическом и научном оборудовании производства электронной техники ЭТ , что определяется высокой сложностью, прецизионностью и уникальностью используемого оборудования.

Повышение производительности, надежности, а также ужесточаю- щиеся требования к качеству изделий и технологической среды обус- ловили эволюционное развитие вакуумного оборудования ЭТ в направ- лении от установок периодического действия, требующих напуска ат- мосферы и перезагрузки рабочей камеры каждый технологический цикл, к установкам полунепрерывного и непрерывного действия, обеспечива- ющих частичное или полное совмещение рабочих и вспомогательных операций основного технологического процесса 1,2 . Специфические особенности вакуумного оборудования позволяют обеспечить непрерыв- ность технологического процесса лишь с использованием шлюзовых 9 - Вакуумное технологическое и научное оборудование L T T Электронная техника 750 760 Химическая пром. L L Радио и связь 750 760 Металлургия L L Космическая техника 750 760 Авиация L L Материаловедение 750 760 Медицинская пром. L L Атомная техника 750 760 Пищевая промышлен.

L L Физика эл. частиц 750 760 Легкая промышлен.

L L Ядерная физика 750 760 Приборостроение L L Оборона 750 L 760 Транспорт L L Рис. 1.1. Основные отрасли науки и техники, использующие вакуумное технологическое и научное оборудование 10 - загрузочных систем 1 и дополнительных рабочих камер для проведе- ния вспомогательных операций, что влечет за собой существенное ус- ложнение структуры, а следовательно количественного и качественно- го состава элементной базы вакуумных систем ВС 1,3,4 . Таким образом, динамика развития вакуумного оборудования предполагает дальнейшее увеличение количества вакуумных рабочих камер, усложне- ния ВС и как следствие - переход от однокамерных к двух- и много- камерным ВС с различными системами шлюзования см. табл. 1.1 . Многокамерные установки, несмотря на высокую стоимость и сложность, обладают рядом существенных преимуществ, обуславливаю- щих их широкое и повсеместное внедрение в производство 5 . Основ- ными достоинствами являются - высокая воспроизводимость технологического процесса, дости- гаемая установившимися условиями вакуумной среды и предварительной обработкой изделий во вспомогательных рабочих камерах - высокая производительность процесса, обусловленная одновре- менным проведением различных технологических операций в отдельных камерах - возможность использования различных физико-химических воз- действий в вакуумно-изолированных камерах - увеличение выхода годных изделий за счет снижения влияния привносимой дефектности из-за отсутствия контакта с атмосферой при транспортировке изделий из одной рабочей камеры в другую - возможность автоматизации технологического процесса путем полного исключения ручных операций из технологического цикла обра- ботки изделий - стабильность и надежность работы аналитических приборов при отсутствии их контакта с технологической средой рабочей камеры.

Всесторонний анализ технологий и структурных схем различного 11 - Таблица 1.1. Структурная эволюция вакуумного технологического оборудования.

T T T Группы Структурная схема оборудования Тип T 1 0 1 0 750 760 Т К L 750-760 ШК 750-760 Т К L L 4 0 4 0 4 0 750-760 ШК410 750-760 Т К 750-760 ШК420 750-764 0 4 0 L L L 4 0 4 0 4 0 760 ШК410 760 Т К 760 ШК420 764 0 4 0 L L L 4 0 4 0 -760 ШК410 -760 ТК410 760 760 ТК4n0 -760 ШК420 760 L L L L 4 0 4 0 ТК410 ТК4l0 L-T T L-T T ШК410 ШК410 ШК4l0 ШК4l0 L-T L-T L-T L-T - Р К L-T T T T ШК4m0 ШК4m0 ШК4n0 ШК4n0 L-T L-T L-T L-T 4 0 ТК4m0 4 0 ТК4n0 L L L Условные обозначения ТК4i0 - технологическая камера ШК4i0, ШК4i0 - шлюзовые камеры РК - распреде- лительная вакуумная камера 12 - оборудования 6-21 выявил широкий спектр диапазонов рабочих дав- лений вакуумных процессов, что позволило выделить основные типы вакуумного оборудования и условно классифицировать его по ряду технологических признаков и назначению см. рис. 1.2 . Неотъемлемой частью вакуумного оборудования, во многом опре- деляющей присущие ему свойства, является вакуумная система, основ- ным функциональным назначением которой является обеспечение и под- держание на заданном уровне требуемых условий вакуумной среды.

Технологический процесс, структура и состав вакуумного оборудова- ния определяют основные потребительские свойства требования, предъявляемые к ВС в целом и отдельным технологическим камерам в частности.

Желаемое целевое состояние проектируемой ВС задается в виде требований технического задания ТЗ на разработку.

Пра- вильность и степень оптимальности принимаемых проектных решений во многом зависят от полноты и непротиворечивости исходного ТЗ на проектирование ВС. Именно на этапе формирования ТЗ на разработку 22,23 закладывается качество будущих проектных решений - только правильное, корректное, обоснование требуемых выходных параметров ВС по основным целевым критериям позволит обеспечить эффективное и надежное функционирование системы.

В связи с этим ТЗ на проектиро- вание ВС, включая в себя целый комплекс функциональных, эксплуата- ционных, производственных и конструктивных требований, обязательно должно содержать 24,25 - назначение, принцип работы и основные количественные харак- теристики реализуемого на ВС технологического процесса - режим работы, временные характеристики подготовительных и рабочих циклов - требуемое давление остаточного газа и его парциальный сос- тав - диапазон возможных вариаций парциальных давлений компонен 13 - 7 0Давление Па 105-110 1 0-1 0-1 -TT 0-1 -TT 0-1 0-1 0-1 -TT 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 -TT 1 105-100 1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 1 105-90 1 0 - 1 0-1 -TT 0-1 0-1 0 -1 0-1 0-1 -TT TT TT 1 105-80 1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 0-1 -TT TT TT 1 105-70 -1 0 - 1 0 1 0- 1 0-1 TT 0- 1 1 0 1 0 1 0 1 105-60 1-TT 0 1 0 - 1 0-1 TT - 1 0 105-50 1 0 1 0-1 TT 1 0 1 0 105-40 1 TT TT TT 1 0 1 0 4 0 1 0 4 0 1 0 105-30 1TT 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 105-20 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 4 0 1 0 105-10 1 - 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 10500 1 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 4 0 10510 1 1 0 1 0 10520 1 Тип оборудования 10530 T T T T T T T T T T T T T T T T T T T 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 Рис. 1.2. Диапазоны рабочих давлений основных типов ваку- умного технологического оборудования.

Тип оборудования технологического процес- са 1 - сушка изоляционной бумаги 2 - изготов- ление газоразрядных приборов 3 - сублимационная сушка 4 - исследование материалов 5 - обезгажи- вание расплавленного метала 6 - молекулярная дистилляция 7 - исследования в области низких температур 8 - отжиг и прокаливание металла 9 - электроннолучевая плавка 10 - зонная плавка и выращивание кристаллов 11 - термоядерные реак- ции 12 - вакуумные спектрографы 13 - изготовле- ние электровакуумных приборов 14 - электронные микроскопы 15 - масс-спектрометры 16 - напыле- ние тонких пленок 17 - аппаратура по молекуляр- ным пучкам 18 - имитация космоса 19 - ускорите- ли частиц 14 - тов остаточных газов - источники, величина, парциальный состав и кинетика газового потока в камере, требуемого для реализации технологического про- цесса - возможные конструктивные материалы камеры, внутрикамерных устройств и элементной базы ВС - характеристики тепловых и электромагнитных процессов - интенсивность и пространственно-временное распределение по- токов корпускулярного и электромагнитного излучений - способы измерения и управления ВС - требования автоматизации технологического процесса - условия эксплуатации климат, температура прогрева, ориен- тация в пространстве, вибрации, механические нагрузки - стоимость, эксплуатационные расходы - параметры надежности - ограничения на отдельные типы элементной базы ВС - допустимые массо-габаритные характеристики - особые требования мягкая откачка и т.п Анализируя состав требований к ВС со стороны технологического процесса и значения свойств существующего парка вакуумного обору- дования можно выделить основные классификационные признаки разбие- ния ВС на типы 24,26 А. Необходимая степень разрежения - форвакуумные ВС предельное остаточное давление 0.1 Па - высоковакуумные ВС диапазон остаточных давлений 105-50 7 0 0.1 Па - сверхвысоковакуумные ВС остаточное давление 105-50 Па 15 - Б. Состав остаточной среды - ВС с масляной остаточной средой - ВС с безмасляной остаточной средой. В. Количество рабочих камер - однокамерные ВС - многокамерные ВС. Г. Тип газовой нагрузки - ВС с сосредоточенными параметрами по газовой нагрузке и средствам откачки - ВС с распределенными параметрами.

Д. Газокинетический режим - статические ВС создание разряжения и отключе- ние ВС - динамические ВС непрерывная откачка Здесь также необходимо отметить некоторые структурные особен- ности, присущие ВС как системе.

Это, во-первых, динамичное измене- ние структуры ВС при функционировании результат коммутации ваку- умной арматуры и, во-вторых, дискретность свойств типового ряда основных структурных элементов ВС элементной базы. Основными элементами любой ВС, определяющими принадлежность ВС к тому или иному типу, являются вакуумные средства откачки, к которым со стороны ВС предъявляются следующие основные требования 6,25 быстрота действия по воздуху и газам диапазон рабочих давлений предельное остаточное и парциальные давления газов наи- большее давление запуска насоса длительность пускового периода содержание в остаточной среде углеводородов, паров воды, кислорода и других активных газов длительность работы без профилактики масса и габариты стоимость, простота и надежность в эксплуатации.

Выбор типа откачного средства является весьма сложным и от 16 - ветственным этапом процесса проектирования ВС. Практика свидетель- ствует, что зачастую этот выбор осуществляется конструктором на основе использования метода аналогии, что не всегда обоснованно, и обусловлено наличием узко очерченных рамок стереотипного мышления конкретного проектировщика.

Анализ показал 27 , что 90 вакуумных установок как отечественных, так и зарубежных содержат в качест- ве средств откачки диффузионный насос с высоковакуумной ловушкой и механический вращательный насос в форвакуумной магистрали. Лишь у 30 от общего числа установок предусмотрена возможность комплекта- ции турбомолекулярными, криогенными или ионно-сорбционными насоса- ми по индивидуальным заказам, а комбинация криогенного и цеолито- вого насосов используется лишь в небольшом числе вакуумных устано- вок. Широкое использование диффузионных насосов обусловлено их низкой стоимостью, небольшими массой и габаритами, простотой и на- дежностью работы, а также повышенной устойчивостью функционирова- ния при быстро меняющихся газовых нагрузках 16,20,28 . Однако, обеспечить полностью безмасляную вакуумную среду возможно лишь с использованием турбомолекулярных, криогенных и гетероионных насо- сов, обладающих более высокими стоимостью, избирательностью по га- зам и сложностью в эксплуатации.

Правильный выбор откачных средств предполагает также комбинирование насосов различных типов 29 . Анализ типовых структурных схем ВС 1,6,7,9,10,15,17,19,21, 26,27,30-34 показал, что существуют функционально обусловленные устойчивые сочетания различных типов откачных средств и элементной базы ВС например, диффузионный насос-ловушка спаренные цеолито- вые адсорбционные насосы высоковакуумный-форвакуумный насосы криогенный насос-защитные тепловые экраны и т.п Таким образом, структурный синтез ВС на качественном уровне может быть выполнен как комбинирование типовых последовательно-параллельных цепочек в - 17 - единую сетевую структуру ВС. Все выше сказанное позволяет сделать вывод о том, что слож- ность и многообразие возможных структур ВС, большое число жестких и порой противоречивых требований к ВС и ограничений, накладывае- мых технологическим процессом, возможность использования формаль- ных представлений там, где заканчивается интуитивное мышление, проведение детального анализа как можно большего числа аналогов и прототипов ВС, стремление к повышению эффективности разработок и росту производительности труда конструктора требуют перехода к ав- томатизированному проектированию ВС. 1.2.

– Конец работы –

Эта тема принадлежит разделу:

Разработка САППР вакуумных систем на начальных этапах проектирования

Широкое внедрение новых вакуумных технологий в различные от- расли промышленности предъявило к вакуумному оборудованию ВО разнообразный диапазон… Наряду с этим существенное повышение сложности ВО, значительный рост объемов… Эти противоречивые факторы заставляют применять новые методы и средства труда конструктора, позволяющие повысить не…

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Вакуумные системы в технологическом оборудовании

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Анализ работ по структурному синтезу
Анализ работ по структурному синтезу. Задача синтеза структуры технического объекта - наиболее от- ветственная и сложная для формализации процедура, качество реали- зации которой во многом о

КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВАКУУМНЫХ СИСТЕМ
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ВАКУУМНЫХ СИСТЕМ. Системная модель ВС. Проведение целенаправленного рационального синтеза ВС, являю- щейся сложной многоуровневой иерархической системой, требует сис- темного

Функции и структуры ВС
Функции и структуры ВС. Функции ВС. Основным компонентом, являющимся ядром системной модели ВС см. выражение 2.1 и характеризующим назначение технического объекта любого уровня иерархии, является в

Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • Популярное
  • Облако тегов
  • Здесь
  • Временно
  • Пусто
Теги