CN101545092B - 用于高温部件的润滑剂涂覆装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于高温部件的润滑剂涂覆装置，该装置采用溅射方法在高温部件的表面上形成润滑层。该润滑剂涂覆装置包括腔室，该腔室具有固定部件和门，所述固定部件用于将所述高温部件固定于其中，所述门用于界定所述高温部件的溅射空间。旋转驱动部件旋转并驱动所述高温部件。真空泵在所述溅射空间内产生真空。惰性气体供应部件为所述溅射空间提供惰性气体状态。多个靶安装在所述门的上表面、前表面和后表面上。多个溅射枪以与所述靶相对应的方式安装在所述门的上表面、前表面和后表面，并从所述靶释放原子，并将所述原子沉积到所述高温部件上。控制部件控制所述旋转驱动部件、真空泵、惰性气体供应部件和溅射枪。

Description

用于高温部件的润滑剂涂覆装置
技术领域
本发明涉及一种用于高温部件的润滑剂涂覆装置，该装置采用溅射法在高温部件的表面形成润滑层，从而防止在发电厂或类似场合中使用的高温部件由于磨损或擦伤而损坏。 
背景技术
热电发电厂的锅炉管或燃气轮机、原子核反应堆的柱头螺栓和其它部件是在高温下使用的部件。高温部件可能会受到磨损或擦伤等损坏，例如因接合处的高负载和高温、接触表面的硬颗粒以及停滞时间(stagnation time)的增加而导致的磨损或擦伤。 
为了减轻因磨损或擦伤而导致的损坏，通常使用在高温部件的表面应用防卡复合物(anti-seize compound)的方法。防卡复合物是高金属含量和高固体润滑剂含量的铜基胶。但是，应用防卡复合物并不能很好地防止对高温部件的损坏。 
发明内容
因此，本发明着眼于现有技术中的上述问题，本发明的目的在于提供一种用于高温部件的润滑剂涂覆装置，该涂覆装置能够有效地防止对在诸如发电厂等高温条件下使用的部件的损坏，即，防止磨损和擦伤。 
为了实现该目的，本发明提供了一种用于高温部件的润滑剂涂覆装置，该装置包括：腔室，该腔室具有固定部件和门，所述固定部件用于将所述高温部件固定于其中，所述门用于界定所述高温部件的溅射空间；旋转驱动部件，该旋转驱动部件用于旋转并驱动固定在所述固定部件内的所述高温部 件；真空泵，该真空泵用于在所述腔室的所述溅射空间内产生真空；惰性气体供应部件，该惰性气体供应部件用于为所述腔室的所述溅射空间提供惰性气体状态；多个靶，所述靶以面向所述高温部件的方式安装在所述门的上表面、前表面和后表面；多个溅射枪，所述溅射枪以与所述靶相对应的方式安装在所述门的上表面、前表面和后表面，并从所述靶释放原子，并将所述原子沉积到所述高温部件上；以及控制部件，该控制部件用于控制所述旋转驱动部件、真空泵、惰性气体供应部件和溅射枪。 
附图说明
通过以下结合附图进行的详细说明，可以更清楚地理解本发明的以上和其它目的、特征和优点，在附图中： 
图1是说明根据本发明的优选实施方式的润滑剂涂覆装置的外观的透视图； 
图2是说明图1的润滑剂涂覆装置在门开启的状态的透视图； 
图3是说明高温部件设置在图2的润滑剂涂覆装置中的状态的透视图； 
图4是说明用于图2的润滑剂涂覆装置中所安装的大型部件的固定部件和旋转驱动部件的俯视图； 
图5是说明用于图2的润滑剂涂覆装置中所安装的小型部件的固定部件和旋转驱动部件的透视图； 
图6是说明用于将高温部件送入图1的润滑剂涂覆装置中的升降机的透视图； 
图7a是说明高温部件被图6的升降机提升的状态的视图； 
图7b是说明设置在图6的升降机上的操作夹的放大视图；以及 
图8是说明高温部件被图6的升降机设置在润滑剂涂覆装置中的状态的视图。
具体实施方式
以下将参考附图对本发明的优选实施方式进行详细说明。应该理解的是，以下实施方式是示例性的而不是限制性的，是为了使本领域的技术人员完全理解本发明，并且可以进行各种改变和变化。 
图1是说明根据本发明的优选实施方式的润滑剂涂覆装置的外观的透视图；图2是说明图1的润滑剂涂覆装置在门开启的状态的透视图；图3是说明高温部件设置在图2的润滑剂涂覆装置中的状态的透视图。 
如图1至图3所示，根据本发明的优选实施方式的用于高温部件的润滑剂涂覆装置包括腔室100、真空泵200、惰性气体供应部件300和安装在平台500上的控制部件400。在腔室100中对高温部件P进行溅射操作。真空泵200在腔室100的溅射空间中产生真空。惰性气体供应部件300在腔室100的溅射空间中产生惰性气体状态。控制部件400控制腔室100内的溅射操作。 
在这些部件中，在其中进行溅射操作的腔室100包括固定部件(settingunit)110和门120，要通过溅射操作来润滑和涂覆的高温部件P固定在该固定部件110内，门120界定了用于固定在固定部件110内的高温部件P的溅射空间。此外，旋转驱动部件600安装在腔室100内，并且使得高温部件P旋转并驱动，从而固定在固定部件110内的每个高温部件P的表面被均匀地润滑和涂覆。 
图4说明了固定部件110的详细结构。如图所示，固定部件110包括框架111、移动板112和夹具113。每个框架111设置为在高温部件P的纵向伸长。移动板112安装在每个框架111上，夹具113安装在每个框架111的左端和右端。根据本发明，在每个框架111上设置有多个移动板112。例如，在图中显示有三个移动板112。旋转驱动部件600安装在移动板112上。具体地，框架111上设置有前、后滑轨111a，从而移动板112在框架111上左右滑动。此外，每个移动板112上设置有左、右滑轨112a，从而旋转驱动部 件600前后滑动。此外，夹具113用于可旋转地支撑高温部件P的两端。这样，由于移动板112可以在框架111上左右移动，并且旋转驱动部件600可以在移动板112上前后移动，因此，通过根据由夹具113支撑的高温部件P的大小和形状来调节旋转驱动部件600的设置，可以使得高温部件P得以稳定地支撑和旋转。 
根据该实施方式，旋转驱动部件600包括驱动电机610、驱动辊620和导向辊630。由驱动电机610产生的旋转驱动力旋转并驱动驱动辊620，从而使得每个高温部件P旋转。导向辊630用于在高温部件P旋转时稳定地支撑每个高温部件P。如图4所示，设置在每个框架111的中部的移动板112上安装有一对驱动辊620，设置在每个框架111的左侧和右侧的每个左侧移动板112和右侧移动板112上安装有一对导向辊630。 
如图4所示，固定部件110具有适用于大型部件(例如原子核反应堆的柱头螺栓)的结构。同时，如图5所示的固定部件110′可以用于小型部件(例如蒸汽发生器的人孔柱头螺栓)。也就是说，图5的固定部件110’具有设置在安装于框架111’的移动板112’上的支撑件114’，用于支撑小型高温部件P’。驱动辊620’与驱动电极610’一起安装，驱动辊620’用于使由支撑件114’和设置在框架111’的相对端的夹具113’支撑的小型高温部件P’旋转。由于如图4和图5所示的固定部件110和110’中的每个都使用常规的固定装置(例如螺栓)固定到腔室10上，因此可以根据高温部件的大小和形状来选择适当的固定部件并将该固定部件安装到腔室100内。 
如图1至图3所示，腔室100的门120具有长方体的形状，并且封闭固定部件110的上部，从而形成溅射空间。门120围绕翻转铰链121旋转，以便开启或关闭。门120的开启或关闭操作由安装在平台500的左端和右端的常规液压和气动机构700(例如液压缸)来执行。液压和气动机构700的操作包括开启或关闭门120或者控制开启角度，该操作由控制部件400来控制。 
门120的上表面、前表面和后表面上安装有多个靶(target)810、820和多个溅射枪910、920，以向固定在固定部件110中的每个高温部件P进行溅射操作。也就是说，如图1和图2所示，六个靶820成两行设置在门120的上表面上，在门120的前表面和后表面上各设置有三个靶810。每个靶810和820通过固定件(例如螺栓B)固定在门120上。在靶810和820中，位于上表面、前表面和后表面的中部的靶可以根据每个高温部件P的长度而改变其位置。也就是说，拆下螺栓B后，每个中部靶的框架旋转180度。在这种状态中，再使用螺栓B将调节好的靶固定到门120上。溅射枪910、920设置在门120的上表面、前表面和后表面上，以与靶810、820的位置和数量相对应，该溅射枪910、920从靶810、820释放原子，并将原子沉积到高温部件P上。 
靶810、820分为粘接层靶810和润滑层靶820。具体地说，润滑层靶820的材料具有低粘接力，从而难以将润滑层直接连接到每个高温部件P的表面上。因此，为了克服该问题，设置粘接层靶810，以在高温部件P的表面上形成薄的粘接层。粘接层靶810由具有优异的粘接力的镍(Ni)制成，而润滑层靶820由摩擦系数较低的银钯(AgPd)合金制成。在对高温部件P的溅射过程中，润滑层在粘接层之后形成。在控制部件400的控制下形成粘接层时，切断用于润滑层靶820的溅射枪920的电源。相反，当形成润滑层时，切断用于粘接层靶810的溅射枪910的电源。 
同时，真空泵200可以包括旋转泵或涡轮泵，并且抽真空至1×10-6托，从而在腔室100的溅射空间内保持真空。此外，惰性气体供应部件300向产生真空的腔室100供应纯度为99.999％的惰性气体，例如氩(Ar)、氪(Kr)或氙(Xe)。惰性气体形成辉光放电，阳离子碰撞阴极偏压靶810、820，从而靶810、820的原子沉积在每个高温部件P的表面上。 
高温部件P进行润滑和涂覆时，如上所述地构造的旋转驱动部件600、 真空泵200、惰性气体供应部件300和溅射枪910、920的操作由控制部件400来控制。下面将说明使用该实施方式的润滑剂涂覆装置进行的溅射操作。 
首先，如图6和图7a所示，根据本发明，准备好升降机H，以将待溅射的高温部件P送入并加载至如上文所述地构造的润滑剂涂覆装置。此外，为了从每个高温部件P的表面去除油渍或灰尘并且通过溅射在每个高温部件P的表面上适当地形成粘接层，对高温部件P进行预处理，以使得均方根(RMS)粗糙度约为600nm。 
升降机H设置有夹子C，以同时抓取并加载要固定到固定部件110中的多个高温部件P。如图7B显示了常规的操作夹，该操作夹由工作人员手动操作以夹住高温部件P。通过设置在升降机H上的绞盘W将由夹子C夹持住的高温部件P升高到预定高度，并送入润滑剂涂覆装置的腔室100内。 
随后，当腔室100的门120开启时，如图8所示，将高温部件P加载到设置在固定部件110上的旋转驱动部件600上。然后，将门120关闭。在这种状态中，在控制部件400的控制下启动真空泵200，从而将所有空气从腔室100的溅射空间排出。惰性气体(例如氩)从惰性气体供应部件300供应至该溅射空间，从而产生进行溅射操作的环境。 
在惰性气体供应至腔室100的状态下，溅射枪910进行其对粘接层靶810的操作。此时，原子从粘接层靶810释放并沉积到每个高温部件P的表面上，从而形成粘接层。此时，控制与润滑层靶820相对应的溅射枪920，使得该溅射枪920不操作。从而，仅释放粘接层靶810的原子。 
当粘接层靶810完成了形成粘接层的操作时，用于粘接层靶810的溅射枪910停止操作，并且用于润滑层靶820的溅射枪920开始操作。从而，释放润滑层靶820的原子，从而在每个高温部件P的表面上形成润滑层。 
这样，形成粘接和润滑沉积层时，在从靶810、820释放并在腔室100内自由移动的原子中，入射在每个高温部件上的原子形成沉积层。具体地， 溅射的原子通过动量传递而具有相对较高的动能。从而，在每个高温部件的表面上形成沉积层时，原子表面分布至热力学稳定位置，从而获得致密的结构。以这种方式形成的粘接层或润滑层的厚度可以通过控制沉积时间来调节。 
同时，如图3所示，由于旋转驱动部件600使每个高温部件P旋转，因此粘接层和润滑层均匀地沉积到高温部件P的表面上。 
通常，当彼此接触的金属部件的两个表面由具有相同特性的金属材料制成时，这两个表面趋向于在高温高压下彼此粘接。然而，根据本发明，形成在每个高温部件P的表面上的润滑层完全防止部件P与具有相同特性的另一个部件直接接触，从而防止部件之间的粘接。 
当粘接层和润滑层已经沉积在每个高温部件P的表面上时，该高温部件P再次被升降机H夹住并送至所需位置。 
如上文所述，本发明提供了一种用于高温部件的润滑剂涂覆装置，该装置在与其它部件接触的高温部件的表面上形成润滑层，该润滑层的化学元素和机械性能与高温部件的化学元素和机械性能不同，从而防止对高温部件造成损坏，例如磨损或擦伤。因此，本发明降低了高温部件的维修和修复成本，延长了高温部件的使用寿命，并提高了装备的可靠性。 
此外，本发明提供了一种用于高温部件的润滑剂涂覆装置，该装置可以应用到核电站所安装的高温部件上，从而克服在高辐射区域工作的困难，并显著地减少辐射暴露的可能性。 
虽然以说明为目的公开了本发明的优选实施方式，但是本领域的技术人员会理解，在不脱离所附权利要求书中公开的本发明的范围和精神的情况下，可以实施各种修改、增加和替换。

Claims (7)

1.一种用于高温部件的润滑剂涂覆装置，该装置包括：
腔室，该腔室具有固定部件和门，所述固定部件用于将所述高温部件固定于其中，所述门用于界定所述高温部件的溅射空间；
旋转驱动部件，该旋转驱动部件用于旋转并驱动固定在所述固定部件内的所述高温部件；
真空泵，该真空泵用于在所述腔室的所述溅射空间内产生真空；
惰性气体供应部件，该惰性气体供应部件用于为所述腔室的所述溅射空间提供惰性气体状态；
多个靶，所述靶以面向所述高温部件的方式安装在所述门的上表面、前表面和后表面；
多个溅射枪，所述溅射枪以与所述靶相对应的方式安装在所述门的上表面、前表面和后表面，并从所述靶释放原子，并将所述原子沉积到所述高温部件上；以及
控制部件，该控制部件用于控制所述旋转驱动部件、真空泵、惰性气体供应部件和溅射枪；
所述固定部件包括：移动板，该移动板具有左滑轨和右滑轨，以使得所述旋转驱动部件前后滑动；框架，该框架具有前滑轨和后滑轨，以使得所述移动板左右滑动；夹具，该夹具设置在所述框架的左端和右端中的每个上，以可旋转地支撑所述高温部件。
2.根据权利要求1所述的润滑剂涂覆装置，其中，所述固定部件能够根据所述高温部件的大小和形状而替换。
3.根据权利要求1所述的润滑剂涂覆装置，该装置还包括：
液压气动机构，该液压气动机构在所述控制部件的控制下操作，并使得所述门旋转，以开启或关闭所述门。
4.根据权利要求1所述的润滑剂涂覆装置，其中，所述旋转驱动部件包括：
驱动电机，该驱动电机用于产生旋转驱动力；
驱动辊，该驱动辊设置在所述框架的中间，并通过所述驱动电机旋转；以及
导向辊，该导向辊位于所述驱动辊的左侧和右侧中的每一侧上。
5.根据权利要求1所述的润滑剂涂覆装置，其中，每个所述靶通过螺栓固定在所述门上，从而预定的靶在所述高温部件的轴向改变该靶的位置。
6.根据权利要求1所述的润滑剂涂覆装置，其中，一些所述靶为粘接层靶，其余靶为润滑层靶。
7.根据权利要求6所述的润滑剂涂覆装置，其中，每个所述粘接层靶由镍制成，每个所述润滑层靶由银钯合金制成。
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