本發(fā)明涉及全氬鈦合金焊接車間的真空獲得設(shè)備與系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
鈦合金具有良好的韌性和焊接性，在航空、船舶等行業(yè)具有廣泛應(yīng)用。鈦是一種活性金屬，在焊接過程中，易受到空氣中的氧氣、氮?dú)夂蜌錃獾入s質(zhì)氣體的玷污而出現(xiàn)脆化現(xiàn)象，影響焊接質(zhì)量。
為解決上述問題，在實(shí)際工程應(yīng)用中，對于小型的鈦合金零件加工，采用局部氣體保護(hù)或小型真空焊接箱等措施來保證其焊接加工質(zhì)量。而對于大型復(fù)雜的鈦合金零件，如船體、潛器大型構(gòu)件、飛行器大型構(gòu)件等進(jìn)行良好的氣體保護(hù)非常困難。通常將零件置于一個較大密閉艙中，對其進(jìn)行抽真空和充氬氣，實(shí)現(xiàn)艙內(nèi)氣體的置換，使艙內(nèi)充滿氬氣，實(shí)現(xiàn)焊接材料與有害雜質(zhì)氣體的隔離。
為實(shí)現(xiàn)密閉艙內(nèi)氣體的置換，現(xiàn)有技術(shù)主要采用兩種方案：
第一種是采用抽真空充氬的方法，利用真空泵對密閉艙進(jìn)行抽真空，當(dāng)壓力達(dá)到要求時(shí)，對車間進(jìn)行充氬氣。
第二種方法是采用加壓置換法進(jìn)行氣體置換處理，即首先向密封艙內(nèi)充氣適量氣體至一定壓力，保壓一定時(shí)間使氣體充分混合，然后將密封艙內(nèi)氣體抽至一定壓力，如此循環(huán)往復(fù)，直至艙內(nèi)氬氣成分含量達(dá)到預(yù)設(shè)要求。
針對大容積密閉艙，抽真空充氬方法對真空設(shè)備的極限壓力、流量都提出了較高要求，且無法解決因密封問題漏氣和焊接過程中產(chǎn)生的廢氣對艙內(nèi)氣體質(zhì)量的影響。加壓置換法可以采用更低參數(shù)的真空泵，通過多次“充氣—保壓—抽氣—保壓—充氣”的方式來提高車間內(nèi)氬氣濃度，然而卻導(dǎo)致了置換時(shí)間長、氬氣耗氣量大等問題。采用上述兩種方法，在密閉艙漏氣或焊接產(chǎn)生廢氣時(shí)，為避免焊接質(zhì)量下降，都必須停止焊接工作，重新進(jìn)行抽真空充氬或反復(fù)加壓抽氣，不僅耗費(fèi)大量氬氣，而且嚴(yán)重影響工作進(jìn)度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了在充氬前進(jìn)行抽真空，并解決密閉艙漏氣和焊接廢氣的影響，本發(fā)明提出了一種帶廢氣吸收裝置的全氬鈦合金焊接車間真空系統(tǒng)，在達(dá)到充氬前真空度要求的同時(shí)，將密封問題導(dǎo)致的漏氣及焊接時(shí)的廢氣進(jìn)行吸除，保證焊接質(zhì)量。
為了解決上述問題，本發(fā)明采用如下方案：
一種帶廢氣吸收裝置的全氬鈦合金焊接車間真空系統(tǒng)，包括真空泵系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、閥門管路系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
所述真空泵系統(tǒng)包括依次相連的羅茨真空泵a、羅茨真空泵b、氣冷羅茨泵，及液環(huán)泵、廢氣吸收裝置，所述羅茨真空泵a、羅茨真空泵b、氣冷羅茨泵及液環(huán)泵分別配置有羅茨真空泵馬達(dá)a、羅茨真空泵馬達(dá)b、氣冷羅茨泵馬達(dá)及液環(huán)泵馬達(dá)；
所述冷卻系統(tǒng)包括氣冷羅茨泵冷卻器、氣液分離器、工作液冷卻器；
所述閥門管路系統(tǒng)包括氣動碟閥a、氣動碟閥b、補(bǔ)水電動球閥a、球閥、法蘭、補(bǔ)水電動球閥b以及管路；
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括與控制柜連接的dcs數(shù)據(jù)采集站、壓力表、壓力變送器、溫度表、溫度變送器及磁翻板液位計(jì)，所述壓力表、壓力變送器安裝于羅茨真空泵a的進(jìn)氣管上，所述溫度表、溫度變送器安裝于液環(huán)泵與工作液冷卻器的連接管道上，所述磁翻板液位計(jì)用于檢測氣液分離器的液位；
所述氣冷羅茨泵冷卻器安裝于氣冷羅茨泵與液環(huán)泵之間，所述工作液冷卻器與羅茨真空泵a、羅茨真空泵b、氣冷羅茨泵連接，所述氣液分離器與液環(huán)泵及工作液冷卻器連接；
所述廢氣吸收裝置安裝于吸氣口處并安裝有所述啟動蝶閥b，所述吸氣口與羅茨真空泵a之間安裝有氣動碟閥a；補(bǔ)水電動閥a安裝于補(bǔ)水口與氣液分離器之間，球閥安裝于工作液冷卻器與羅茨真空泵a、羅茨真空泵b、氣冷羅茨泵之間的管道上。
本發(fā)明的技術(shù)效果在于：
本發(fā)明的大容積全氬鈦合金焊接車間真空系統(tǒng)，解決了鈦合金焊接車間所需的99.99％氬氣濃度如何實(shí)現(xiàn)與保持的問題，既能利用羅茨液環(huán)泵組滿足了充氬前所需的10pa絕對壓力的要求，又能通過廢氣吸收裝置吸除車間漏氣與焊接廢氣，從而保證了焊接質(zhì)量。本系統(tǒng)抽氣性能優(yōu)勢明顯，噪聲低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，在高壓差和高壓縮比運(yùn)行時(shí)不會過熱過載，安全性強(qiáng)，可靠性高。同時(shí)，本系統(tǒng)對運(yùn)行過程中的氣體壓力，冷卻水溫度，工作液液位進(jìn)行了監(jiān)控，各真空泵的啟停、冷卻水流量等都可由控制器來完成，提升了系統(tǒng)的自動化水平，對突發(fā)故障具有良好的應(yīng)急能力，提高了安全系數(shù)。
本發(fā)明的真空系統(tǒng)為全氬鈦合金焊接車間提供了氬氣濃度獲得與保持的解決方案，同時(shí)對于其他需要保證惰性氣體濃度的特殊作業(yè)環(huán)境，本發(fā)明同樣適用。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中：1、羅茨真空泵a；10、氣液分離器；11、工作液冷卻器；12、dcs數(shù)據(jù)采集站；13、壓力表；14、壓力變送器；15、溫度表；16、溫度變送器；17、氣動碟閥a；18、氣動碟閥b；19、廢氣吸收裝置；2、羅茨真空泵b；20、補(bǔ)水電動球閥a；21、球閥；22、磁翻板液位計(jì)；23、法蘭；24、補(bǔ)水電動球閥b；3、氣冷羅茨泵；4、液環(huán)泵；5、羅茨真空泵馬達(dá)a；6、羅茨真空泵馬達(dá)b；7、氣冷羅茨泵馬達(dá)；8、液環(huán)泵馬達(dá)；9、氣冷羅茨泵冷卻器。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步說明。
如圖1所示，本實(shí)施例的帶廢氣吸收裝置的全氬鈦合金焊接車間真空系統(tǒng)，包括真空泵系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、閥門管路系統(tǒng)及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
真空泵系統(tǒng)包括依次相連的羅茨真空泵a1、羅茨真空泵b2、氣冷羅茨泵3，及液環(huán)泵4、廢氣吸收裝置19，羅茨真空泵a1、羅茨真空泵b2、氣冷羅茨泵3及液環(huán)泵4分別配置有羅茨真空泵馬達(dá)a5、羅茨真空泵馬達(dá)b6、氣冷羅茨泵馬達(dá)7及液環(huán)泵馬達(dá)8；
冷卻系統(tǒng)包括氣冷羅茨泵冷卻器9、氣液分離器10、工作液冷卻器11；
閥門管路系統(tǒng)包括氣動碟閥a17、氣動碟閥b18、補(bǔ)水電動球閥a20、球閥21、法蘭23、補(bǔ)水電動球閥b24以及管路；
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括與控制柜連接的dcs數(shù)據(jù)采集站12、壓力表13、壓力變送器14、溫度表15、溫度變送器16及磁翻板液位計(jì)22，壓力表13、壓力變送器14安裝于羅茨真空泵a1的進(jìn)氣管上，溫度表15、溫度變送器16安裝于液環(huán)泵4與工作液冷卻器11的連接管道上，磁翻板液位計(jì)22用于檢測氣液分離器10的液位；
氣冷羅茨泵冷卻器9安裝于氣冷羅茨泵3與液環(huán)泵4之間，工作液冷卻器11與羅茨真空泵a1、羅茨真空泵b2、氣冷羅茨泵3連接，氣液分離器10與液環(huán)泵4及工作液冷卻器11連接；
廢氣吸收裝置19安裝于吸氣口處并安裝有啟動蝶閥b18，吸氣口與羅茨真空泵a1之間安裝有氣動碟閥a17；補(bǔ)水電動閥a20安裝于補(bǔ)水口與氣液分離器10之間，球閥21安裝于工作液冷卻器11與羅茨真空泵a1、羅茨真空泵b2、氣冷羅茨泵3之間的管道上。
本發(fā)明的真空系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)兩項(xiàng)功能：
第一，為了保證大容積全氬焊接車間的焊接質(zhì)量，氬氣濃度需要保持在99.99％以上，在充氬前需采用抽真空方式使車間內(nèi)壓力降至10pa以下；
第二，對于焊接過程中由于車間密封問題導(dǎo)致的漏氣和焊接過程中產(chǎn)生的廢氣需予以治理，以避免影響焊接質(zhì)量。
具體實(shí)施步驟如下：
在系統(tǒng)啟動之前先，確保電力供應(yīng)和冷卻水供應(yīng)正常，打開各球閥21，打開氣動碟閥a17，關(guān)閉氣動碟閥b18。
首先啟動液環(huán)泵4，壓力變送器14將車間內(nèi)壓力信號傳遞給dcs數(shù)據(jù)采集站12，當(dāng)車間內(nèi)壓力降至18kpa時(shí)，啟動氣冷羅茨泵3，進(jìn)一步對車間進(jìn)行抽真空。當(dāng)車間內(nèi)壓力降至3kpa時(shí)，啟動羅茨真空泵b2，此后車間內(nèi)壓力進(jìn)一步降低。當(dāng)壓力降至1kpa時(shí)，啟動羅茨真空泵a1，直至車間內(nèi)壓力降至10pa以內(nèi)，達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。當(dāng)車間內(nèi)壓力達(dá)到要求后，關(guān)閉補(bǔ)水電動球閥20，以防止液環(huán)泵工作液倒流，關(guān)閉啟動碟閥a17，關(guān)閉羅茨真空泵a1，關(guān)閉羅茨真空泵b2，關(guān)閉氣冷羅茨泵3，關(guān)閉液環(huán)泵4。在抽真空過程中，dcs數(shù)據(jù)采集站接收溫度變送器16的溫度信號，以及磁翻板液位計(jì)22的氣液分離器液位信號。當(dāng)液環(huán)泵工作液溫度過高時(shí)，控制器通過控制補(bǔ)水電動球閥b24加大冷卻水流量，以降低液環(huán)泵工作液溫度；當(dāng)氣液分離器液位過低，液環(huán)泵工作液不足時(shí)，控制器通過控制補(bǔ)水電動球閥a20為液環(huán)泵進(jìn)行補(bǔ)水，以增加工作液，防止液環(huán)泵過熱過載。
待車間內(nèi)完成充氬，并開始焊接工作時(shí)，打開氣動碟閥b18，保持氣動蝶閥a17處于關(guān)閉狀態(tài)，利用廢氣吸收裝置19吸除車間漏氣及焊接廢氣。
本發(fā)明的大容積全氬鈦合金焊接車間真空系統(tǒng)，解決了鈦合金焊接車間所需的99.99％氬氣濃度如何實(shí)現(xiàn)與保持的問題，既能利用羅茨液環(huán)泵組滿足了充氬前所需的10pa絕對壓力的要求，又能通過廢氣吸收裝置吸除車間漏氣與焊接廢氣，從而保證了焊接質(zhì)量。本系統(tǒng)抽氣性能優(yōu)勢明顯，噪聲低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，在高壓差和高壓縮比運(yùn)行時(shí)不會過熱過載，安全性強(qiáng)，可靠性高。同時(shí)，本系統(tǒng)對運(yùn)行過程中的氣體壓力，冷卻水溫度，工作液液位進(jìn)行了監(jiān)控，各真空泵的啟停、冷卻水流量等都可由控制器來完成，提升了系統(tǒng)的自動化水平，對突發(fā)故障具有良好的應(yīng)急能力，提高了安全系數(shù)。
本真空系統(tǒng)為全氬鈦合金焊接車間提供了氬氣濃度獲得與保持的解決方案，同時(shí)對于其他需要保證惰性氣體濃度的特殊作業(yè)環(huán)境，本系統(tǒng)同樣適用。
以上所舉實(shí)施例為本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，僅用來方便說明本發(fā)明，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，若在不脫離本發(fā)明所提技術(shù)特征的范圍內(nèi)，利用本發(fā)明所揭示技術(shù)內(nèi)容所作出局部改動或修飾的等效實(shí)施例，并且未脫離本發(fā)明的技術(shù)特征內(nèi)容，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)特征的范圍內(nèi)。