ГОРН-3: установка для откачки и напуска рабочих газов в три изделия специального назначения

Заказчик: 

В 2013 году были проведены работы по проектированию и изготовлению установки для откачки и заполнения рабочими газами трех изделий специального назначения.

Исходными данными для выполнения работ явились следующие требования:

  • Вакуумная система установки должна:
    • обеспечивать сухой безмасляный вакуум;
    • иметь естественное охлаждение;
    • производить испытание от одного до трех изделий на вакуум не хуже Р = 10-4 Торр;
    • использовать баллоны V= 5 л и V = 10 л;
    • иметь систему защиты вакуумного поста от попадания избыточного давления в систему откачки;
    • иметь гнездо подсоединения к гелиевому течеискателю для проверки изделий на герметичность методами щупа (проверка избыточным давлением) и обдува гелием (откачка давления);
    • иметь вентили-дозаторы для напуска газа в изделия;
    • иметь азотную ловушку в вакуумной системе.
  • Газовая система установки должна:
    • заполнять изделия смесью газов избыточным давлением до 15 атм;
    • иметь минимальный объем трубопроводов системы напуска СВЧ газов;
    • быть выполнена из нержавеющей стали с чистотой обработки поверхностей трубопроводов пригодной для работы с СВЧ газами;
    • иметь газоанализатор для количества кислорода в подаваемых газах.
  • Прочие требования:
    • установка должна перемещаться на колесах;
    • габариты по ширине не должны превышать 1500 мм и по глубине 600 мм.

Установка получила наименование ГОРН-3.

Вакуумная схема установки ГОРН-3 представлена на рисунке 1.

Вакуумная схема установки ГОРН-3

Рисунок 1 - Вакуумная схема установки ГОРН-3

Вакуумная установки ГОРН-3 оснащена вакуумным откачным постом Edwards Pump station TSB4C100X nEXT240D/ISO100/XDS10/TAV (N1), затвором типа «бабочка» (VM1), азотной заливной ловушкой (BL1), широкодиапазонными вакуумметрами Edwards WRG-S (P1…P4), датчиками избыточного давления ЭЛЕМЕР АИР-10Н (P5…P9), 1 механического клапана Edwards Speedivalve (VП1) для линии течеискателя и 15 пневматических клапанов APTech (VE1…VE15).

Для каждого изделия предусмотрен свой разъем, два из которых имеют стандарт CF16 и СF40, а третий – VCR 1/2". Это позволяет производить работу с тремя изделиями одновременно.

Контроль содержания кислорода в газовой смеси, поступающей в объем подключенных изделий, осуществляется посредством газоанализатора ФЛЮОРИТ-Ц, установленного в корпусе установки.

Порядок работы с установкой следующий.

К установке подключаются от одного до трех изделий через фланцы стандартов VCR 1/2" (CV1), CF16 (CV2), CF40 (CV3). Для откачки запускается откачной пост (N1), затвор (VM1) и клапан (VE16) открываются в момент начала откачки. Группы клапанов (для CV1: VE7, VE10, VE11; для CV2: VE8, VE12, VE13; для CV3: VE9, VE14, VE15) в зависимости от подключенного изделия открываются и обеспечивают создание вакуума во всех трубопроводах, относящихся к определенному изделию и в самом изделии. Контроль остаточного давления в изделиях происходит с помощью датчиков (Р1), (Р2), (Р3), давление в откачной магистрали контролируется с помощью датчика (Р4).

Открытие при откачке клапанов (VE1…VE3) требуется только в том случае, если была произведена замена баллонов и в участке трубопровода присутствует воздух. В иных же случаях эти трубопроводы заполнены газом подключенных баллонов и не требуют своей откачки.

 Клапан (VП1) нормальной закрыт и используется только в моменты поиска течей с помощью подключаемого гелиевого течеискателя.

При достижении требуемого вакуума, соответствующие клапаны (VЕ10 и VЕ11; VЕ12 и VЕ13; VЕ14 и VЕ15) закрываются, что позволяет отсечь вакуумную часть установки от изделия.

Перед заполнением изделия необходимо создать определенный состав газовой смеси. Для этого закрываются клапаны (VE7), (VE8), (VE9) и открывается клапан (VE4). С помощтю газоанализотора (G) можно определить точный состав смеси. Редуктор (RD1) откалиброван на этапе монтажа установки и обеспечивает выходное давление, необходимое для работы газоанализатора. Давление газовой смеси контролируется датчиком (P9).

Для напуска газа в изделия открываются клапаны (VE7…VE9). Давление напуска контролируется манометром около каждого изделия датчиками (Р5…Р7).

Клапан (VE5) используется для сброса повышенного давления рабочего газа, заполняющего газовую систему установки.

Атмосфера в вакуумную часть установки напускается за счет клапана напуска, установленного на турбомолекулярном насосе.

Клапан (VE6) отсекает магистраль установки дополнительного оборудования. На эту магистраль может быть подключено любое устройство, имеющее разъем стандарта CF16.

В процессе работы датчик (P8) используется для контроля давления в вакуумной части установки. При росте давления происходит закрытие затвора VM1, что позволяет защитить турбомолекулярный насос от прорыва избыточного давления.

Оборудование размещается на сварной раме. Установка является передвижной за счет четырех поворотных полиуретановых колес. Справа относительно лицевой панели расположен отсек для размещения газовых баллонов объемами 5 л и 10 л. Установка может эксплуатироваться с тремя газовыми баллонами.

Управление установкой осуществляется вручную. Система управления осуществляет функции защиты узлов установки от неквалифицированных действий пользователя.

Внешний вид установки представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 - Внешний вид установки ГОРН-3

Установка оснащена системой управления на базе промышленного компьютера. Программное обеспечение является оригинальной разработкой, основанной на системе, позволяющей получить удаленный доступ к технологическому оборудованию.

Установка ГОРН-3 была представлена на выставке 9-й Международной специализированной выставке вакуумной техники, материалов и технологий «ВакуумТехЭкспо-2014» и была удостена награды в номинации за лучший инновационный продукт.