CN114682895A - 电子枪防粉尘装置 - Google Patents

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张建飞
朱国坤
唐辉
李震
黄国华
谢桂红
刘强
吴华涛
陈纪赞
张睿
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    • B23K15/00—Electron-beam welding or cutting
    • B23K15/0026—Auxiliary equipment

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Abstract

本发明公开一种电子枪防粉尘装置，主要由壳体、电子束道、射流腔、进气道、出气道和喷嘴组成。本发明在不改动原有电子枪结构的基础上只要加工出对应的接口就可以直接安装使用，结构简单，加工改造成本低，可以满足所有类型的电子枪使用。由于进入电子枪的辅助气体速度极高，所用辅助气体的密度非常低就足以抵御粉尘，以至于电子枪运行过程的真空波动和电子束的散射可以忽略，防粉尘装置产生的超音速的辅助气体动能有效的抑制粉尘进入电子枪的电子束发生装置，从而提高了电子枪运行的可靠性。

Description

电子枪防粉尘装置
技术领域
本发明涉及电子束加工设备技术领域，具体涉及一种电子枪防粉尘装置。
背景技术
电子束作为一种高能束加工技术，在工作过程中不可避免地会产生金属蒸汽及杂质粉尘。在分子扩散运动和电场的作用下，粉尘涌入电子枪，会产生以下两种危害：一是当涌入电子枪的粉尘飞入电子束发生装置时，会破坏其真空及高压电场的分布，诱发电子枪放电打火，造成焊接中断，严重影响设备运行的可靠性，甚至造成不可挽回的加工缺陷；二是涌入电子枪的粉尘会蒸镀到用于观察的光学玻璃上，造成光学观察系统模糊，使得加工过程中无法正常观察。目前主要采取气阻结构来削弱粉尘的影响，依靠缩小电子束通道直径和延长电子束通道长度增加气阻，难以真正消除粉尘对电子枪工作稳定性的影响。
发明内容
本发明所要解决的是电子束加工过程中产生的粉尘涌入电子枪导致电子枪放电和光学观察系统受污染的问题，提供一种电子枪防粉尘装置。
为解决上述问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
电子枪防粉尘装置，包括防粉尘装置本体主要由壳体、电子束道、射流腔、进气道、出气道和喷嘴组成。壳体的轴向开设有电子束道，该电子束道纵向贯通壳体，且电子束道与电子枪内部的电子束通道同轴对接；电子束道的一端为电子束入口端，电子束道的另一端为电子束出口端；壳体内部开设有轴对称的射流腔，且电子束道贯穿射流腔；进气道和出气道开设在壳体上，并分别位于射流腔的两侧；进气道的入口为辅助气体入口，进气道的出口连接喷嘴，喷嘴连接射流腔的一端，射流腔的另一端连接出气道的入口，出气道的出口为含粉尘气体出口。防粉尘装置本体沿着电子束飞行方向安装在电子枪的电子束发生装置之后，电子枪的电子束发生装置发出的电子束在穿越防粉尘装置本体的电子束道的过程中经历射流腔；当辅助气体由进气道经喷嘴进入到射流腔时，在射流腔内体积急剧膨胀形成超音速射流，由电子束道的电子束出口端进入到射流腔的粉尘将被超音速射流所带动，一起向出气道流动并被排出射流腔，以阻止粉尘继续向电子束道的电子束入口端扩散。
上述方案中，进气道上设有调节阀。
上述方案中，出气道的出口接回收泵，回收泵将出气道内的含粉尘气体排出带有电子枪的电子束加工设备；或出气道的出口与带有电子枪的电子束加工设备的真空工作室直接相连，出气道内的含粉尘气体直接排入带有电子枪的电子束加工设备的真空工作室。
上述方案中，射流腔的轴线与电子束道的轴线垂直相交，此时喷嘴设置在射流腔轴线上，喷嘴的喷气方向与电子束飞行方向垂直。
上述方案中，射流腔轴线与电子束道的轴线重合，此时进气道和喷嘴靠近壳体的电子束入口端，出气道靠近壳体的电子束出口端，喷嘴的喷气方向与电子束飞行方向一致。
上述方案中，辅助气体为空气、二氧化碳气、氮气、氩气或氦气。
与现有技术相比，本发明在不改动原有电子枪结构的基础上只要加工出对应的接口就可以直接安装使用，结构简单，加工改造成本低，可以满足各类型的电子枪使用。由于进入电子枪的辅助气体速度极高，所用辅助气体的密度非常低就足以抵御粉尘，以至于电子枪运行过程由辅助气体引起的真空波动和电子束的散射可以忽略，防粉尘装置产生的超音速的辅助气体动能有效的抑制粉尘进入电子枪的电子束发生装置，从而提高了电子枪运行的可靠性。
附图说明
图1为一种径向射流结构的电子枪防粉尘装置的剖视示意图。
图2为一种轴向射流结构的电子枪防粉尘装置的剖视示意图。
图3为另一种径向射流结构的电子枪防粉尘装置的剖视示意图。
图4为另一种轴向射流结构的电子枪防粉尘装置的剖视示意图。
图中标记：1壳体，2调节阀，3进气道，4喷嘴，5射流腔，6电子束道，7出气道，8电子束，9回收泵，10真空工作室。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实例，对本发明进一步详细说明。
参见图1，一种电子枪防粉尘装置主要由壳体1、电子束道6、射流腔5、进气道3、出气道7和喷嘴4组成。
壳体1的具体形状并不重要，其可以根据电子枪的外部结构进行确定。在本实施例中，壳体1为柱状实心体，壳体1的轴向两端设置连接法兰，以便与电子枪其他部件连接。如将防粉尘装置安装在轴对称结构的电子枪(如皮尔斯电子枪)中时，其可以安装在电子束8发生装置与聚焦装置之间，或者安装在聚焦装置与偏扫装置之间，或者安装在偏扫装置之后的电子枪的电子束8出口处均可。在本发明优选实施例中，防粉尘装置设置在电子枪的电子束8出口处，以达到最佳的防粉尘效果。
壳体1的轴向开设有电子束道6，该电子束道6纵向贯通壳体1，且电子束道6与电子枪内部的电子束8通道同轴对接。电子束道6的一端为电子束8入口端，电子束道6的另一端为电子束8出口端。壳体1内部开设有轴对称的射流腔5，且电子束道6贯穿射流腔5。进气道3和出气道7开设在壳体1上，并分别位于射流腔5的两侧。进气道3的入口为辅助气体入口，其中辅助气体为空气、二氧化碳气、氮气、氩气或氦气。进气道3的出口连接喷嘴4，喷嘴4连接射流腔5的一端，射流腔5的另一端连接出气道7的入口。出气道7的出口为含粉尘气体出口，其中含粉尘气体为携带有粉尘的辅助气体。为了能够调节辅助气体的进气量，进气道3上设有调节阀2。为了提高含粉尘气体出口的排出效果，防粉尘装置的出气道7的出口上还接有回收泵9，回收泵9将出气道7内的含粉尘气体排出带有电子枪的电子束8加工设备，如图1和3所示；或者将出气道7的出口与带有电子枪的电子束8加工设备的真空工作室10直接相连，出气道7内的含粉尘气体直接排入带有电子枪的电子束8加工设备的真空工作室10，如图2和4所示。
在本发明中，射流腔5分为径向射流结构和轴向射流结构两种：
所述径向射流结构如图1和2所示，其射流腔5在壳体1径向呈轴对称，其轴线与电子束道6的轴线垂直且相交，此时喷嘴4设置在射流腔5轴线上，喷嘴4的喷气方向与电子束8飞行方向垂直。在本发明优选实施例中，径向射流结构的射流腔5为喇叭形的腔体，电子束道6的中段垂直穿越射流腔5，喇叭形的腔体的小开口为射流入口，喇叭形的腔体的大开口为射流出口。
所述轴向射流结构如图3和4所示，其射流腔5在壳体1轴向呈轴对称，其轴线与电子束道6的轴线重合，此时进气道3和喷嘴4靠近壳体1的电子束8入口端，出气道7靠近壳体1的电子束8出口端，喷嘴4的喷气方向与电子束8飞行方向一致。在本发明优选实施例中，轴向射流结构的射流腔5为圆柱形腔体，电子束道6的中段与射流腔5重合，圆柱形腔体的上开口为射流入口，圆柱形腔体的下开口为射流出口。
防粉尘装置本体沿着电子束8飞行方向安装在电子枪的电子束8发生装置之后，电子枪的电子束8发生装置发出的电子束8在穿越防粉尘装置本体的电子束道6的过程中经历射流腔5。当辅助气体由进气道3经喷嘴4进入到射流腔5时，在射流腔5内体积急剧膨胀形成超音速射流，由电子束道6的电子束8出口端进入到射流腔5的粉尘将被超音速射流所带动，一起向出气道7流动并被排出射流腔5，以阻止粉尘继续向电子束道6的电子束8入口端扩散。这样防粉尘装置能够有效隔绝电子束8加工过程中所产生的粉尘，以避免其进入到电子束8发生装置所导致的破坏电子枪真空及高压电场的分布，诱发电子枪放电打火，造成焊接中断，严重影响设备运行的可靠性，甚至造成不可挽回的加工缺陷等问题，同时也能够避免其蒸镀到电子枪用于观察的光学玻璃上，造成光学观察系统模糊，使得加工过程中无法正常观察的问题。
需要说明的是，尽管以上本发明所述的实施例是说明性的，但这并非是对本发明的限制，因此本发明并不局限于上述具体实施方式中。在不脱离本发明原理的情况下，凡是本领域技术人员在本发明的启示下获得的其它实施方式，均视为在本发明的保护之内。

Claims (6)

1.电子枪防粉尘装置，包括防粉尘装置本体；其特征是，防粉尘装置本体主要由壳体(1)、电子束道(6)、射流腔(5)、进气道(3)、出气道(7)和喷嘴(4)组成；
壳体(1)的轴向开设有电子束道(6)，该电子束道(6)纵向贯通壳体(1)，且电子束道(6)与电子枪内部的电子束(8)通道同轴对接；电子束道(6)的一端为电子束(8)入口端，电子束道(6)的另一端为电子束(8)出口端；壳体(1)内部开设有轴对称的射流腔(5)，且电子束道(6)贯穿射流腔(5)；进气道(3)和出气道(7)开设在壳体(1)上，并分别位于射流腔(5)的两侧；进气道(3)的入口为辅助气体入口，进气道(3)的出口连接喷嘴(4)，喷嘴(4)连接射流腔(5)的一端，射流腔(5)的另一端连接出气道(7)的入口，出气道(7)的出口为含粉尘气体出口；
防粉尘装置本体沿着电子束(8)飞行方向安装在电子枪的电子束(8)发生装置之后，电子枪的电子束(8)发生装置发出的电子束(8)在穿越防粉尘装置本体的电子束道(6)的过程中经历射流腔(5)；当辅助气体由进气道(3)经喷嘴(4)进入到射流腔(5)时，在射流腔(5)内体积急剧膨胀形成超音速射流，由电子束道(6)的电子束(8)出口端进入到射流腔(5)的粉尘将被超音速射流所带动，一起向出气道(7)流动并被排出射流腔(5)，以阻止粉尘继续向电子束道(6)的电子束(8)入口端扩散。
2.根据权利要求1所述的电子枪防粉尘装置，其特征是，进气道(3)上设有调节阀(2)。
3.根据权利要求1所述的电子枪防粉尘装置，其特征是，出气道(7)的出口接回收泵(9)，回收泵(9)将出气道(7)内的含粉尘气体排出带有电子枪的电子束(8)加工设备；或出气道(7)的出口与带有电子枪的电子束(8)加工设备的真空工作室(10)直接相连，出气道(7)内的含粉尘气体直接排入带有电子枪的电子束(8)加工设备的真空工作室(10)。
4.根据权利要求1所述的电子枪防粉尘装置，其特征是，射流腔(5)的轴线与电子束道(6)的轴线垂直相交，此时喷嘴(4)设置在射流腔(5)轴线上，喷嘴(4)的喷气方向与电子束(8)飞行方向垂直。
5.根据权利要求1所述的电子枪防粉尘装置，其特征是，射流腔(5)轴线与电子束道(6)的轴线重合，此时进气道(3)和喷嘴(4)靠近壳体(1)的电子束(8)入口端，出气道(7)靠近壳体(1)的电子束(8)出口端，喷嘴(4)的喷气方向与电子束(8)飞行方向一致。
6.根据权利要求1所述的电子枪防粉尘装置，其特征是，辅助气体为空气、二氧化碳气、氮气、氩气或氦气。
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