Projeto e construção de protótipos de passadores de movimento eletromagnético em ambiente de alto vácuo

Abstract

As aplicações da tecnologia do vácuo são amplas e se estendem para diversos setores industriais, tais como: embalagem, processamento de alimentos, produção de vacina, fabricação de dispositivos eletrônicos, dentro outros diversos. Os processos e aplicações em vácuo acontecem em diferentes níveis de pressão, na engenharia e ciência o vácuo se estende por 15 ordens de grandeza, ou seja, da pressão atmosférica de aproximadamente 103 mbar até pressões da ordem de 10−12mbar. Os trabalhos que envolvem a tecnologia do vácuo estão cada vez mais sofisticados e exigentes, aumentando as dificuldades de projetos. O movimento e a manipulação de amostras em ambiente atmosférico reduzido pode ser uma tarefa desafiadora e que carece de soluções tecnológicas ímpares. A dificuldade dessa tarefa aumenta quando é necessário manipular ou mover uma amostra dentro de uma câmara de vácuo, onde é preciso realizar a manipulação sem que ocorra o contato humano com a amostra, ainda mais a quebra do vácuo. Este trabalho aqui demonstrado expõe o projeto e a construção de dois dispositivos mecânicos que possibilitam a demonstração de movimentos axiais e radias em seu interior (no vácuo), movimentos esses ocasionados por meio de um movimentador magnético externo (acoplamento de imãs). No interior dos dispositivos há subconjuntos de movimentação que são submetidos a um ambiente de vácuo, visando simular o trabalho de movimentação dentro de um sistema. O trabalho demonstra também a montagem desses dispositivos, sua avaliação e sua demonstração de funcionamento manual. A ferramenta de modelagem CAD utilizada foi o Autodesk Inventor 2020, este software foi escolhido devido a existência de uma versão educacional gratuita, que facilita a obtenção dos resultados e a aprendizagem do mesmo.

Vacuum technology is widely used and its applications can be extended through several industrial sectors such as: food packing and processing, vaccine production, electronic device manufacturing, among others. Those applications occurs at different pressure levels, in engineering and science the vacuum extends over 15 orders of magnitude, i.e., from atmospheric pressure of approximately 103 to pressures of around 10- 12 mbar. Jobs involving vacuum technology are getting more sophisticated and demanding which increase design complexity. The movement and manipulation of samples in an reduced atmospheric environment can be a challenging task that lacks unique technological solutions. The difficulty of these tasks increases when manipulating or moving a sample inside a vacuum chamber is needed, it is necessary to perform these manipulations without human contact with the sample or breaking the vacuum. This work shown here exposes the design and construction of two mechanical devices that enable the demonstration of axial and radial movements in its interior (in a vacuum), these movements caused by an external electromagnetic mover (magnet coupling). Inside the devices there are movement subsets that are subjected to a vacuum environment, in order to simulate the movement work within a system. The work also demonstrates the assembly of these devices, their evaluation and their demonstration of manual operation. The CAD modeling tool used was Autodesk Inventor 2020, this software was chosen due to the existence of a free educational version, which makes it easier to obtain and learn