带废气吸收装置的全氩钛合金焊接车间真空系统

摘要

本发明涉及一种带废气吸收装置的全氩钛合金焊接车间真空系统，包括真空泵系统、冷却系统、阀门管路系统及数据采集系统；所述真空泵系统包括罗茨真空泵A、罗茨真空泵B、气冷罗茨泵，及液环泵、废气吸收装置；所述冷却系统包括气冷罗茨泵冷却器、气液分离器、工作液冷却器；所述阀门管路系统包括气动碟阀A、气动碟阀B、补水电动球阀A、球阀、法兰、补水电动球阀B以及管路；数据采集系统包括与DCS数据采集站、压力表、压力变送器、温度表、温度变送器及磁翻板液位计。本发明解决了钛合金焊接车间所需的99.99％氩气浓度如何实现与保持的问题，既能利用罗茨液环泵组满足了充氩前所需的10Pa绝对压力的要求，又能通过废气吸收装置吸除车间与焊接废气。

权利要求

1.一种带废气吸收装置的全氩钛合金焊接车间真空系统，其特征在于：包括真空泵系统、冷却系统、阀门管路系统及数据采集系统；

所述真空泵系统包括依次相连的罗茨真空泵A(1)、罗茨真空泵B(2)、气冷罗茨泵(3)，及液环泵(4)、废气吸收装置(19)，所述罗茨真空泵A(1)、罗茨真空泵B(2)、气冷罗茨泵(3)及液环泵(4)分别配置有罗茨真空泵马达A(5)、罗茨真空泵马达B(6)、气冷罗茨泵马达(7)及液环泵马达(8)；

所述冷却系统包括气冷罗茨泵冷却器(9)、气液分离器(10)、工作液冷却器(11)；

所述阀门管路系统包括气动碟阀A(17)、气动碟阀B(18)、补水电动球阀A(20)、球阀(21)、法兰(23)、补水电动球阀B(24)以及管路；

数据采集系统包括与控制柜连接的DCS数据采集站(12)、压力表(13)、压力变送器(14)、温度表(15)、温度变送器(16)及磁翻板液位计(22)，所述压力表(13)、压力变送器(14)安装于罗茨真空泵A(1)的进气管上，所述温度表(15)、温度变送器(16)安装于液环泵(4)与工作液冷却器(11)的连接管道上，所述磁翻板液位计(22)用于检测气液分离器(10)的液位；

所述气冷罗茨泵冷却器(9)安装于气冷罗茨泵(3)与液环泵(4)之间，所述工作液冷却器(11)与罗茨真空泵A(1)、罗茨真空泵B(2)、气冷罗茨泵(3)连接，所述气液分离器(10)与液环泵(4)及工作液冷却器(11)连接；

所述废气吸收装置(19)安装于吸气口处并安装有所述气动碟 阀B(18)，所述吸气口与罗茨真空泵A(1)之间安装有气动碟阀A(17)；补水电动球阀A(20)安装于补水口与气液分离器(10)之间，球阀(21)安装于工作液冷却器(11)与罗茨真空泵A(1)、罗茨真空泵B(2)、气冷罗茨泵(3)之间的管道上。

说明书

带废气吸收装置的全氩钛合金焊接车间真空系统

技术领域

[0001] 本发明涉及全氩钛合金焊接车间的真空获得设备与系统。

背景技术

[0002] 钛合金具有良好的韧性和焊接性，在航空、船舶等行业具有广泛应用。钛是一种活性金属，在焊接过程中，易受到空气中的氧气、氮气和氢气等杂质气体的玷污而出现脆化现象，影响焊接质量。

[0003] 为解决上述问题，在实际工程应用中，对于小型的钛合金零件加工，采用局部气体保护或小型真空焊接箱等措施来保证其焊接加工质量。而对于大型复杂的钛合金零件，如船体、潜器大型构件、飞行器大型构件等进行良好的气体保护非常困难。通常将零件置于一个较大密闭舱中，对其进行抽真空和充氩气，实现舱内气体的置换，使舱内充满氩气，实现焊接材料与有害杂质气体的隔离。

[0004] 为实现密闭舱内气体的置换，现有技术主要采用两种方案：

[0005] 第一种是采用抽真空充氩的方法，利用真空泵对密闭舱进行抽真空，当压力达到要求时，对车间进行充氩气。

[0006] 第二种方法是采用加压置换法进行气体置换处理，即首先向密封舱内充气适量气体至一定压力，保压一定时间使气体充分混合，然后将密封舱内气体抽至一定压力，如此循环往复，直至舱内氩气成分含量达到预设要求。

[0007] 针对大容积密闭舱，抽真空充氩方法对真空设备的极限压力、流量都提出了较高要求，且无法解决因密封问题漏气和焊接过程中产生的废气对舱内气体质量的影响。加压置换法可以采用更低参数的真空泵，通过多次“充气—保压—抽气—保压—充气”的方式来提高车间内氩气浓度，然而却导致了置换时间长、氩气耗气量大等问题。采用上述两种方法，在密闭舱漏气或焊接产生废气时，为避免焊接质量下降，都必须停止焊接工作，重新进行抽真空充氩或反复加压抽气，不仅耗费大量氩气，而且严重影响工作进度。

发明内容

[0008] 为了在充氩前进行抽真空，并解决密闭舱漏气和焊接废气的影响，本发明提出了一种带废气吸收装置的全氩钛合金焊接车间真空系统，在达到充氩前真空度要求的同时，将密封问题导致的漏气及焊接时的废气进行吸除，保证焊接质量。

[0009] 为了解决上述问题，本发明采用如下方案：

[0010] 一种带废气吸收装置的全氩钛合金焊接车间真空系统，包括真空泵系统、冷却系统、阀门管路系统及数据采集系统；

[0011] 所述真空泵系统包括依次相连的罗茨真空泵A、罗茨真空泵B、气冷罗茨泵，及液环泵、废气吸收装置，所述罗茨真空泵A、罗茨真空泵B、气冷罗茨泵及液环泵分别配置有罗茨真空泵马达A、罗茨真空泵马达B、气冷罗茨泵马达及液环泵马达；

[0012] 所述冷却系统包括气冷罗茨泵冷却器、气液分离器、工作液冷却器；

[0013] 所述阀门管路系统包括气动碟阀A、气动碟阀B、补水电动球阀A、球阀、法兰、补水电动球阀B以及管路；

[0014] 数据采集系统包括与控制柜连接的DCS数据采集站、压力表、压力变送器、温度表、温度变送器及磁翻板液位计，所述压力表、压力变送器安装于罗茨真空泵A的进气管上，所述温度表、温度变送器安装于液环泵与工作液冷却器的连接管道上，所述磁翻板液位计用于检测气液分离器的液位；

[0015] 所述气冷罗茨泵冷却器安装于气冷罗茨泵与液环泵之间，所述工作液冷却器与罗茨真空泵A、罗茨真空泵B、气冷罗茨泵连接，所述气液分离器与液环泵及工作液冷却器连接；

[0016] 所述废气吸收装置安装于吸气口处并安装有所述启动蝶阀B，所述吸气口与罗茨真空泵A之间安装有气动碟阀A；补水电动阀A安装于补水口与气液分离器之间，球阀安装于工作液冷却器与罗茨真空泵A、罗茨真空泵B、气冷罗茨泵之间的管道上。

[0017] 本发明的技术效果在于：

[0018] 本发明的大容积全氩钛合金焊接车间真空系统，解决了钛合金焊接车间所需的99.99％氩气浓度如何实现与保持的问题，既能利用罗茨液环泵组满足了充氩前所需的
10Pa绝对压力的要求，又能通过废气吸收装置吸除车间漏气与焊接废气，从而保证了焊接质量。本系统抽气性能优势明显，噪声低、运转平稳，在高压差和高压缩比运行时不会过热过载，安全性强，可靠性高。同时，本系统对运行过程中的气体压力，冷却水温度，工作液液位进行了监控，各真空泵的启停、冷却水流量等都可由控制器来完成，提升了系统的自动化水平，对突发故障具有良好的应急能力，提高了安全系数。

[0019] 本发明的真空系统为全氩钛合金焊接车间提供了氩气浓度获得与保持的解决方案，同时对于其他需要保证惰性气体浓度的特殊作业环境，本发明同样适用。

附图说明

[0020] 图1为本发明的系统结构示意图。

[0021] 图中：1、罗茨真空泵A；10、气液分离器；11、工作液冷却器；12、DCS数据采集站；13、压力表；14、压力变送器；15、温度表；16、温度变送器；17、气动碟阀A；18、气动碟阀B；19、废气吸收装置；2、罗茨真空泵B；20、补水电动球阀A；21、球阀；22、磁翻板液位计；23、法兰；24、补水电动球阀B；3、气冷罗茨泵；4、液环泵；5、罗茨真空泵马达A；6、罗茨真空泵马达B；7、气冷罗茨泵马达；8、液环泵马达；9、气冷罗茨泵冷却器。

具体实施方式

[0022] 下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

[0023] 如图1所示，本实施例的带废气吸收装置的全氩钛合金焊接车间真空系统，包括真空泵系统、冷却系统、阀门管路系统及数据采集系统；

[0024] 真空泵系统包括依次相连的罗茨真空泵A 1、罗茨真空泵B 2、气冷罗茨泵3，及液环泵4、废气吸收装置19，罗茨真空泵A 1、罗茨真空泵B 2、气冷罗茨泵3及液环泵4分别配置有罗茨真空泵马达A5、罗茨真空泵马达B6、气冷罗茨泵马达7及液环泵马达8；

[0025] 冷却系统包括气冷罗茨泵冷却器9、气液分离器10、工作液冷却器11；

[0026] 阀门管路系统包括气动碟阀A 17、气动碟阀B 18、补水电动球阀A20、球阀21、法兰23、补水电动球阀B24以及管路；

[0027] 数据采集系统包括与控制柜连接的DCS数据采集站12、压力表13、压力变送器14、温度表15、温度变送器16及磁翻板液位计22，压力表13、压力变送器14安装于罗茨真空泵A 1的进气管上，温度表15、温度变送器16安装于液环泵4与工作液冷却器11的连接管道上，磁翻板液位计22用于检测气液分离器10的液位；

[0028] 气冷罗茨泵冷却器9安装于气冷罗茨泵3与液环泵4之间，工作液冷却器11与罗茨真空泵A 1、罗茨真空泵B 2、气冷罗茨泵3连接，气液分离器10与液环泵4及工作液冷却器11连接；

[0029] 废气吸收装置19安装于吸气口处并安装有启动蝶阀B18，吸气口与罗茨真空泵A 1之间安装有气动碟阀A 17；补水电动阀A20安装于补水口与气液分离器10之间，球阀21安装于工作液冷却器11与罗茨真空泵A 1、罗茨真空泵B 2、气冷罗茨泵3之间的管道上。

[0030] 本发明的真空系统主要实现两项功能：

[0031] 第一，为了保证大容积全氩焊接车间的焊接质量，氩气浓度需要保持在99.99％以上，在充氩前需采用抽真空方式使车间内压力降至10Pa以下；

[0032] 第二，对于焊接过程中由于车间密封问题导致的漏气和焊接过程中产生的废气需予以治理，以避免影响焊接质量。

[0033] 具体实施步骤如下：

[0034] 在系统启动之前先，确保电力供应和冷却水供应正常，打开各球阀21，打开气动碟阀A 17，关闭气动碟阀B 18。

[0035] 首先启动液环泵4，压力变送器14将车间内压力信号传递给DCS数据采集站12，当车间内压力降至18kPa时，启动气冷罗茨泵3，进一步对车间进行抽真空。当车间内压力降至3kPa时，启动罗茨真空泵B 2，此后车间内压力进一步降低。当压力降至1kPa时，启动罗茨真空泵A 1，直至车间内压力降至10Pa以内，达到技术指标要求。当车间内压力达到要求后，关闭补水电动球阀20，以防止液环泵工作液倒流，关闭启动碟阀A 17，关闭罗茨真空泵A 1，关闭罗茨真空泵B 2，关闭气冷罗茨泵3，关闭液环泵4。在抽真空过程中，DCS数据采集站接收温度变送器16的温度信号，以及磁翻板液位计22的气液分离器液位信号。当液环泵工作液温度过高时，控制器通过控制补水电动球阀B 24加大冷却水流量，以降低液环泵工作液温度；当气液分离器液位过低，液环泵工作液不足时，控制器通过控制补水电动球阀A 20为液环泵进行补水，以增加工作液，防止液环泵过热过载。

[0036] 待车间内完成充氩，并开始焊接工作时，打开气动碟阀B 18，保持气动蝶阀A 17处于关闭状态，利用废气吸收装置19吸除车间漏气及焊接废气。

[0037] 本发明的大容积全氩钛合金焊接车间真空系统，解决了钛合金焊接车间所需的99.99％氩气浓度如何实现与保持的问题，既能利用罗茨液环泵组满足了充氩前所需的
10Pa绝对压力的要求，又能通过废气吸收装置吸除车间漏气与焊接废气，从而保证了焊接质量。本系统抽气性能优势明显，噪声低、运转平稳，在高压差和高压缩比运行时不会过热过载，安全性强，可靠性高。同时，本系统对运行过程中的气体压力，冷却水温度，工作液液位进行了监控，各真空泵的启停、冷却水流量等都可由控制器来完成，提升了系统的自动化水平，对突发故障具有良好的应急能力，提高了安全系数。

[0038] 本真空系统为全氩钛合金焊接车间提供了氩气浓度获得与保持的解决方案，同时对于其他需要保证惰性气体浓度的特殊作业环境，本系统同样适用。

[0039] 以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部改动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。