RU2177376C1 - Method and device for degassing articles - Google Patents
Method and device for degassing articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2177376C1 RU2177376C1 RU2000127227A RU2000127227A RU2177376C1 RU 2177376 C1 RU2177376 C1 RU 2177376C1 RU 2000127227 A RU2000127227 A RU 2000127227A RU 2000127227 A RU2000127227 A RU 2000127227A RU 2177376 C1 RU2177376 C1 RU 2177376C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- degassing
- temperature
- product
- heaters
- Prior art date
Links
- 238000007872 degassing Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 20
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 5
- 238000011109 contamination Methods 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 3
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 2
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010943 off-gassing Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Furnace Details (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к испытательной технике, в частности, к испытаниям изделий на обезгаживание и может найти применение в тех областях техники, где предъявляются повышенные требования к чистоте изделий. The invention relates to testing equipment, in particular, to testing products for degassing and can find application in those areas of technology where high demands are placed on the purity of products.
В процессе эксплуатации изделий, например, космических аппаратов, из материалов их конструкций в космическом пространстве происходит выделение летучих веществ, часть которых может конденсироваться на поверхностях, например, оптических приборов, солнечных батареях и ухудшать их работоспособность. Для уменьшения загрязняющего воздействия продуктами газовыделения материалов конструкций поверхностей изделий проводят обезгаживание материалов в наземных условиях при имитации условий эксплуатации изделий. During the operation of products, for example, spacecraft, from the materials of their structures in outer space, volatiles are released, some of which can condense on surfaces, for example, optical devices, solar panels and impair their performance. To reduce the polluting effect of gas evolution products of surface materials of products, the products are degassed under ground conditions while simulating the operating conditions of the products.
Известен способ обезгаживания изделий, заключающийся в том, что помещают изделие в вакуумную камеру, вакуумируют камеру, изделие нагревают и выдерживают его в вакуумной камере в течение заданного времени [1, стр. 187-188]. A known method of degassing products, which consists in placing the product in a vacuum chamber, vacuuming the chamber, the product is heated and kept in a vacuum chamber for a predetermined time [1, p. 187-188].
Способ реализуется с помощью устройства обезгаживания изделий, содержащим вакуумную камеру и нагреватели [1, стр. 187-188]. The method is implemented using a device for degassing products containing a vacuum chamber and heaters [1, p. 187-188].
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является способ обезгаживания изделий, заключающийся в том, что помещают изделие в вакуумную камеру, производят предварительный нагрев изделия до температуры, не превышающей температуру обезгаживания, вакуумируют камеру и поддерживают температуру на изделии, после вакуумирования стенки камеры охлаждают, а на изделии поддерживают температуру обезгаживания в течение времени выхода процесса обезгаживания на квазистационарный режим, прекращают вакуумирование и доводят давление в вакуумной камере до атмосферного, поддерживая перепад температуры изделие - стенки камеры, равным этому перепаду в момент перед вакуумированием камеры [2]. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is the method of degassing products, which consists in placing the product in a vacuum chamber, preheating the product to a temperature not exceeding the temperature of degassing, vacuuming the chamber and maintaining the temperature on the product after evacuation of the chamber wall it is cooled, and the product is maintained at a degassing temperature during the time that the degassing process enters a quasi-stationary mode, and vacuums are stopped ment and adjusted pressure in the vacuum chamber to atmospheric pressure, maintaining the product temperature drop - chamber wall equal to the drop in the moment before the evacuation chamber [2].
Этот способ реализуется с помощью устройства обезгаживания изделий, содержащим вакуумную камеру, нагреватели, элемент охлаждения [2]. This method is implemented using a device for degassing products containing a vacuum chamber, heaters, cooling element [2].
Данный способ обезгаживания изделий и устройство его реализации приняты заявителем за прототип. This method of degassing products and the device for its implementation are accepted by the applicant as a prototype.
Недостатком аналогов и прототипов является то, что они не защищают в достаточной степени изделия от загрязнений, в частности, возникающих в результате десорбции летучих веществ с поверхности стенок вакуумной камеры. Особенно это сказывается при обезгаживании крупногабаритных изделий сложной конфигурации, изготовленных из разных материалов, в вакуумных камерах большого объема, поверхность стенок которых составляет несколько сотен квадратных метров, и хорошо очистить эту поверхность очень трудно, а в процессе нагрева с теплой поверхности стенок камеры происходит испарение загрязняющих веществ, которые попадают на изделие в процессе обезгаживания. The disadvantage of analogues and prototypes is that they do not adequately protect the product from contamination, in particular, resulting from the desorption of volatile substances from the surface of the walls of the vacuum chamber. This is especially true for the degassing of large-sized products of complex configuration made of different materials in large-volume vacuum chambers, the wall surface of which is several hundred square meters, and it is very difficult to clean this surface well, and during the heating process, the contaminants evaporate from the warm surface of the chamber walls substances that enter the product during the degassing process.
Так как обезгаживаемые изделия, особенно в космической технике, имеют сложную конфигурацию, то часть теплового потока при нагреве изделия попадает на стенки камеры и нагревает их до значительных температур, при этом начинается десорбция летучих веществ со стенок камеры и последние попадают на изделие, подвергаемое обезгаживанию, что ухудшает и замедляет процесс обезгаживания. Since the products to be degassed, especially in space technology, have a complex configuration, part of the heat flow when the product is heated falls on the chamber walls and heats them to significant temperatures, while volatiles are desorbed from the chamber walls and the latter fall on the product subjected to degassing, which worsens and slows down the process of degassing.
Задачей изобретения является повышение степени обезгаживания и, как следствие, снижение величины загрязнения от стенок камеры с одновременным сокращением времени обезгаживания. The objective of the invention is to increase the degree of degassing and, as a consequence, reduce the amount of contamination from the walls of the chamber while reducing the time of degassing.
Техническим результатом использования предлагаемого способа является повышение работоспособности испытываемых изделий в течение длительного времени при их эксплуатации. The technical result of using the proposed method is to increase the health of the tested products for a long time during their operation.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе обезгаживания изделий, заключающемся в том, что помещают изделие в вакуумную камеру, производят предварительный нагрев изделия до температуры, не превышающей температуру обезгаживания, вакуумируют камеру и поддерживают температуру на изделии, стенки камеры охлаждают, а после вакуумирования на изделии поддерживают температуру обезгаживания в течение времени выхода процесса обезгаживания на квазистационарный режим, прекращают вакуумирование и доводят давление в вакуумной камере до атмосферного, поддерживая перепад температуры изделие - стенки камеры, равным этому перепаду в момент перед вакуумированием камеры, согласно изобретению после помещения изделия в вакуумную камеру экранируют стенки камеры от теплового потока с помощью обезгаженного теплоизолирующего экрана, а стенки камеры охлаждают в процессе вакуумирования. The specified technical result is achieved by the fact that in the known method of product degassing, which consists in placing the product in a vacuum chamber, preheating the product to a temperature not exceeding the temperature of degassing, vacuuming the chamber and maintaining the temperature on the product, cooling the chamber walls, and then evacuation on the product maintain the degassing temperature during the time the degassing process enters quasi-stationary mode, stop the evacuation and bring the pressure vacuum chamber to atmospheric pressure, keeping the temperature drop product - chamber wall equal to the drop in the moment before evacuating the chamber, according to the invention after placing the article in a vacuum chamber shield the chamber wall by heat flux using a degassed heat insulating screen and the walls of the chamber is cooled during evacuation.
В известное устройство обезгаживания изделий, содержащее вакуумную камеру, нагреватели, элемент охлаждения, дополнительно введен обезгаженный теплоизолирующий экран, установленный между нагревателями и элементом охлаждения. In the known device degassing device containing a vacuum chamber, heaters, cooling element, an additional degassed heat-insulating screen installed between the heaters and the cooling element is additionally introduced.
На чертеже представлена функциональная схема устройства обезгаживания изделий, где:
1 - изделие;
2 - вакуумная камера;
3 - теплоизолирующий экран;
4, 5 - нагреватели;
6 - элемент охлаждения.The drawing shows a functional diagram of a device for degassing products, where:
1 - product;
2 - a vacuum chamber;
3 - heat insulating screen;
4, 5 - heaters;
6 - cooling element.
Устройство обезгаживания изделий содержит вакуумную камеру 1 (в составе которой системы вакуумирования, измерения и управления), нагреватели 4-5, теплоизолирующий экран 3 и элемент охлаждения 6 (в составе которого система подачи хладагента и его дренажа). The product degassing device comprises a vacuum chamber 1 (which includes a vacuum, measurement and control system), heaters 4-5, a heat insulating screen 3 and a cooling element 6 (which includes a refrigerant supply and drainage system).
Способ обезгаживания изделия 1, размещенного внутри вакуумной камеры 2 осуществляется следующим образом. The method of degassing products 1, placed inside the vacuum chamber 2 is as follows.
Изделие 1 помещают в вакуумную камеру 2 и устанавливают обезгаженный теплоизолирующий экран 3 между нагревателями 4-5 и элементом охлаждения 6 таким образом, чтобы не допустить попадания прямого теплового потока от нагревателей 4-5 и отраженного потока от нагретого изделия 1 на стенки камеры 2. Нагревают изделие 1 до температуры, не превышающей температуру дегазации. Вакуумируют камеру с одновременным охлаждением стенок камеры с помощью элемента охлаждения 6 (охлаждение стенок камеры заметно повышает эффективность конденсирования на них загрязняющих веществ от изделия и оборудования камеры) и поддерживают температуру на изделии 1, а после вакуумирования поддерживают температуру изделия 1, равную температуре обезгаживания в течение времени выхода процесса обезгаживания на квазистационарный режим. Прекращают вакуумирование камеры 1 и доводят давление в вакуумной камере 1 до атмосферного, при этом поддерживают перепад температуры изделие - стенки камеры равным этому перепаду в момент перед вакуумированием камеры. The product 1 is placed in a vacuum chamber 2 and a degassed heat-insulating screen 3 is installed between the heaters 4-5 and the cooling element 6 in such a way as to prevent direct heat flow from the heaters 4-5 and the reflected flow from the heated product 1 to the walls of the chamber 2. Heated product 1 to a temperature not exceeding the degassing temperature. The chamber is evacuated while the walls of the chamber are cooled using the cooling element 6 (cooling the walls of the chamber significantly increases the condensation efficiency of pollutants on them from the product and camera equipment) and maintain the temperature on the product 1, and after evacuation maintain the temperature of the product 1 equal to the degassing temperature for the time of the outgassing process to quasi-stationary mode. Stop the evacuation of chamber 1 and bring the pressure in the vacuum chamber 1 to atmospheric, while maintaining the temperature difference between the product and the chamber walls equal to this difference at the moment before the chamber is evacuated.
При нагреве изделия сложной конфигурации и состоящего из различных конструкционных материалов неизбежно попадание теплового потока, частично прямого от нагревателей и отраженного от самого изделия, на стенки камеры и на элемент охлаждения. При этом стенки камеры нагреваются до значительных температур, начинается десорбция веществ со стенок камеры, появляется поток частиц, который загрязняет изделие, и замедляется процесс обезгаживания. Кроме того, элемент охлаждения, по которому проходит хладагент, например, жидкий азот, охлаждающий стенки камеры, тоже нагревается. Хладагент начинает интенсивно испаряться и его расход увеличивается, а также из-за разницы температур в элементе охлаждения появляются температурные нагрузки и он может деформироваться. Эти отрицательные эффекты позволяет избежать установка теплоизолирующего экрана, размер которого должен быть равен плоскости сечения прямого теплового потока от нагревателей. Кроме того, охлаждение стенок камеры одновременно с вакуумированием камеры позволяет избежать дополнительного попадания загрязняющих веществ со стенок камеры на изделие в процессе его предварительного нагрева до температуры, не превышающей температуру обезгаживания. When a product of complex configuration and consisting of various structural materials is heated, a heat flux, partially direct from heaters and reflected from the product itself, is inevitable on the walls of the chamber and on the cooling element. In this case, the walls of the chamber are heated to significant temperatures, desorption of substances from the walls of the chamber begins, a stream of particles appears that contaminates the product, and the process of degassing slows down. In addition, the cooling element through which the refrigerant passes, for example, liquid nitrogen cooling the chamber walls, is also heated. The refrigerant begins to evaporate intensively and its flow rate increases, and also due to the temperature difference in the cooling element, temperature loads appear and it can be deformed. These negative effects can be avoided by installing a heat-insulating screen, the size of which should be equal to the plane of the cross section of the direct heat flux from the heaters. In addition, the cooling of the walls of the chamber simultaneously with the evacuation of the chamber avoids the additional ingress of contaminants from the walls of the chamber onto the product during its preliminary heating to a temperature not exceeding the degassing temperature.
Проводились испытания по обезгаживанию элементов конструкции космического аппарата по способу, указанному в прототипе. Результаты обезгаживания следующие:
- контроль пробы с лицевой стороны элемента конструкции космического аппарата показал наличие масляной пленки (флюоресценции);
- температура стенки камеры в районе попадания на нее теплового потока достигла значения порядка 46oC, близкого к температуре обезгаживания изделия, заданной в диапазоне от 50 до 55oC, а из опыта известно, что прогрев стенок камеры до 30oC приводит к выделению загрязняющих веществ с поверхности камеры;
- массопоток от элементов конструкции, фиксируемый кварцевыми микровесами, стабилизировался после 72 часов от начала обезгаживания.Tests were carried out to degass the structural elements of the spacecraft according to the method specified in the prototype. The degassing results are as follows:
- control of the sample from the front side of the structural element of the spacecraft showed the presence of an oil film (fluorescence);
- the temperature of the chamber wall in the region where the heat flux reaches it reached a value of about 46 o C, close to the product degassing temperature, set in the range from 50 to 55 o C, and it is known from experience that heating the chamber walls to 30 o C leads to the release pollutants from the surface of the chamber;
- the mass flow from the structural elements, fixed by quartz microbalances, stabilized after 72 hours from the start of degassing.
При использовании предлагаемого способа обезгаживания изделий, то есть с использованием обезгаженных экранов и охлаждаемых стенок камеры, для аналогичного элемента конструкции были получены следующие результаты:
- наличие масляной пленки (флюоресценции) на лицевой стороне элемента конструкции не обнаружено;
- массопоток от элемента конструкции, фиксируемый кварцевыми микровесами, стабилизировался после 48 часов от начала обезгаживания;
- температура стенок камеры не превышала 10-15oC; стенки камеры охлаждались воздухом, подаваемым от сети высокого давления, а в качестве теплоизолирующих экранов использовались маты экранновакуумной теплоизоляции, прошедшие предварительное обезгаживание.When using the proposed method of degassing products, that is, using degassed screens and cooled chamber walls, for the same structural element, the following results were obtained:
- the presence of an oil film (fluorescence) on the front side of the structural element was not detected;
- the mass flow from the structural element, fixed by quartz microbalances, stabilized after 48 hours from the start of degassing;
- the temperature of the walls of the chamber did not exceed 10-15 o C; the walls of the chamber were cooled by air supplied from the high-pressure network, and mats of screen-vacuum thermal insulation that underwent preliminary degassing were used as heat-insulating screens.
По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет максимально снизить величину загрязнения изделия веществами, выделяемыми с поверхности стенок и оборудования камеры, что важно для изделий, эксплуатируемых на орбите более пяти лет и позволяет сократить время обезгаживания, в результате чего экономятся энергоресурсы. Compared with the prototype, the proposed method allows to minimize the amount of contamination of the product with substances released from the surface of the walls and equipment of the camera, which is important for products that have been operating in orbit for more than five years and can reduce the degassing time, as a result of which energy resources are saved.
Предлагаемый способ достаточно прост в эксплуатации и не требует разработки специального оборудования. The proposed method is quite simple to operate and does not require the development of special equipment.
Литература
1. Н. В. Черепнин. "Основы очистки, обезгаживания и откачки в вакуумной технике". Изд. "Советское радио", 1967 г.Literature
1. N.V. Cherepnin. "Fundamentals of cleaning, degassing and pumping in vacuum technology." Ed. Soviet Radio, 1967
2. Патент Российской Федерации N 2155106, заявка N 99112345 от 07.06.1999 г. 2. Patent of the Russian Federation N 2155106, application N 99112345 from 06/07/1999
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000127227A RU2177376C1 (en) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Method and device for degassing articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000127227A RU2177376C1 (en) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Method and device for degassing articles |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2177376C1 true RU2177376C1 (en) | 2001-12-27 |
Family
ID=20241551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000127227A RU2177376C1 (en) | 2000-10-30 | 2000-10-30 | Method and device for degassing articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2177376C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778479C1 (en) * | 2021-07-26 | 2022-08-22 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method for outgassing structural elements of spacecraft in ground conditions |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4141373A (en) * | 1977-09-28 | 1979-02-27 | Rjr Archer, Inc. | Method for deoiling metal scrap |
| RU2155106C1 (en) * | 1999-06-07 | 2000-08-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Method of degassing articles |
-
2000
- 2000-10-30 RU RU2000127227A patent/RU2177376C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4141373A (en) * | 1977-09-28 | 1979-02-27 | Rjr Archer, Inc. | Method for deoiling metal scrap |
| RU2155106C1 (en) * | 1999-06-07 | 2000-08-27 | Открытое акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" им. С.П. Королева" | Method of degassing articles |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| РОТТА. Вакуумные уплотнения. - М.: Энергия, 1971, с. 10, 26, 27. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2778479C1 (en) * | 2021-07-26 | 2022-08-22 | Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королева" | Method for outgassing structural elements of spacecraft in ground conditions |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5775098B2 (en) | Method for processing a transport support for transport and storage in the air of a semiconductor substrate, and a processing station for carrying out such a method | |
| EP0454873B1 (en) | Drying method and apparatus therefor | |
| US10391418B2 (en) | Apparatus for vacuum purification | |
| JPH0778775A (en) | Vacuuming and scavenging method of vacuum chamber for ultra-vacuum | |
| KR20190017699A (en) | Pressure reduction drying apparatus | |
| US6640462B1 (en) | Method of drying wood and a system therefor | |
| CN107878044B (en) | Decompression drying device | |
| RU2177376C1 (en) | Method and device for degassing articles | |
| RU2155106C1 (en) | Method of degassing articles | |
| FR2614089A1 (en) | Method intended to remove the steam coming from cooking in ovens, means for implementing this method and ovens provided with these means | |
| CN110268503A (en) | the cleaning method | |
| RU2213635C2 (en) | Method for degassing articles | |
| Pal et al. | Removal of water from unbaked vacuum system | |
| TWI399800B (en) | Device for degassing a disk-shaped substrate | |
| Arumugam et al. | RGA analysis and surface analysis of SST-1 graphite tiles in high temperature vacuum baking | |
| Guo et al. | Outgassing rates and compositions of the released gases from optical fiber panel and photocathode glass used for low-light-level image intensifiers | |
| JP2678777B2 (en) | Etching equipment | |
| US10478872B2 (en) | Method and station for treatment of a transport container made of plastic material for the atmospheric storage and conveyance of substrates | |
| CN113405773B (en) | Space optical load outgassing test device and test method | |
| Kondoh et al. | Measurements of trace gaseous ambient impurities on an atmospheric pressure rapid thermal processor | |
| JP2004234929A (en) | Ion implanter and its cleaning method | |
| US20140004025A1 (en) | Apparatus for purifying a controlled-pressure environment | |
| Nuss et al. | Contamination Effects During Bake-out Tests of Subsystem Level Space Hardware | |
| GB2088741A (en) | Producing and maintaining a pure residual-gas atmosphere | |
| Hirsch et al. | Emission and re-absorption of diffusion pump fluid breakdown products |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181031 |