一种惰性气体密封箱循环系统和使用方法技术方案

本发明专利技术涉及加性制造技术领域，公开了一种惰性气体密封箱循环系统和使用方法，密封箱具有进气通道和排气通道，进气通道外端分别连接有空气入口阀、惰性气体入口阀、控制管路系统尾端；排气通道外端连接排气阀，排气通道中段和控制管路系统之间并联有脱水脱氧管路系统、第一除尘管路和连接管路；控制管路系统从尾端到首端之间依次连接有第四阀、第六阀、第七阀；脱水脱氧管路系统尾端、第一除尘管路尾端、连接管路尾端分别连接在控制管路系统的第四阀和第六阀之间、第六阀和第七阀之间、第七阀和首端之间；本发明专利技术具有实现的为送粉式激光加性制造环节提供可靠气氛环境、精确收集可复用的密封箱内气氛的功能。密封箱内气氛的功能。密封箱内气氛的功能。

【技术实现步骤摘要】
一种惰性气体密封箱循环系统和使用方法


[0001]本专利技术涉及加性制造
，具体的说，是一种惰性气体密封箱循环系统和使用方法，用于提供和维持加性制造系统所需的气氛环形，尤适用于使用钛、铝等活性金属作为加性制造材料时。

技术介绍

[0002]送粉式激光加性制造技术是目前解决大型复杂金属构件制造的重要技术途径，可以制造飞机、飞船、导弹和卫星等航空设备所需的大型复杂钛合金及高温合金等高性能金属构件。高性能零部件的成形过程需要在低含水量、低含氧量的气氛环境中进行，以抑制金属材料在高温下与水、氧气发生反应而影响制备构件的力学性能。因此在金属材料激光加性制造成形过程中需要提供一个充满惰性气体的密闭箱及相应的脱水氧和排气系统。
[0003]生产航空设备的大型结构件时，需要使用超大尺寸的密封箱及配套的气氛净化系统。根据生产中的脱水氧经验，在箱体性能满足一级密封的情况下，单次脱水氧的惰性气体消耗量约为箱体体积的4倍。现有的脱水氧过程是将3倍惰性气体直接排放，对于箱体体积达到50m
³
以上的箱体，每次脱水氧过程浪费的惰性气体在150m
³
以上，这种方式在资源和经济上产生了浪费。此外，加工过程中，送粉气、镜头保护气、约束气等一直通入箱体，为了平衡箱压，需要不断排气，也造成了额外的浪费。
[0004]同时，在加工大型零件时，每次加工完成后无法使用过渡舱等手段将零件取出，需要将密封箱内的惰性气体排出并恢复到常氧浓度以保证操作人员的安全，这个过程中，箱体内高纯度的惰性气体直接排放也会造成浪费。
[0005]综上，加工过程中每次脱水氧需要消耗四倍密封箱容积的惰性气体，加工过程中为了平衡箱体压力需要不断排气，加工完成后为了取出零件需要将箱体内惰性气体逐渐置换排出并恢复到常氧状态，整个加工过程惰性气体的利用率十分低下。
[0006]因此，亟需一种惰性气体密封箱循环系统和配套使用方法，能够为送粉式激光加性制造环节提供稳定可靠且优良的气氛环境、同时具备精确收集可复用的密封箱内气氛的能力，避免造成惰性气体浪费并对环境和人员健康造成负面影响。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种惰性气体密封箱循环系统和使用方法，实现的为送粉式激光加性制造环节提供稳定可靠且优良的气氛环境、精确收集可复用的密封箱内气氛的功能，具有避免造成惰性气体浪费并对环境和人员健康造成负面影响的有益效果。
[0008]简略地，一种惰性气体密封箱循环系统通过以下方案实现：密封箱具有进气通道和排气通道，进气通道外端分别连接有空气入口阀、惰性气体入口阀、控制管路系统尾端；排气通道外端连接排气阀，排气通道中段和控制管路系统之间并联有脱水脱氧管路系统、第一除尘管路和连接管路；控制管路系统从尾端到首端之间依次连接有第四阀、第六阀、第七阀；脱水脱氧管路系统尾端、第一除尘管路尾端、连接管路尾端分别连接在控制管路系统
的第四阀和第六阀之间、第六阀和第七阀之间、第七阀和首端之间。详细方案及与所述的一种惰性气体密封箱循环系统使用方法在下文进一步说明。
[0009]进一步进行说明地，本专利技术通过下述技术方案实现：首先，本专利技术提供了一种惰性气体密封箱循环系统，用于为密封箱内进行的送粉式增材制造提供所需的惰性气体环境，包括：脱水脱氧管路，用于驱动气体流动并除去气体中水和氧气；第一除尘管路，用于驱动气体流动并过滤气体中粉尘；集气管路，用于储存从密封箱中溢出的气体，以及将储存的气体输入后密封箱；具有进气口、排气口的密封箱内部设有氧气浓度传感器、第五气压传感器、且第四惰性气体浓度传感器安装在靠近排气口处；所述密封箱进气口设有向外延长的进气通道，进气通道设置有控制空气由外部空气源输入的空气入口阀、控制惰性气体直接由外部惰性气体源输入的惰性气体入口阀（202）；所述密封箱的排气口设有向外延长的排气通道，排气通道设置有控制气体直接外排的排气阀；所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路的进气端设置在排气口与排气阀之间并与排气通道连接；所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路的出气端均设置在惰性气体入口阀与进气口之间，并与进气通道连接。
[0010]进一步完善本专利技术，所述集气管路包括第二除尘管路和储气管路；所述第二除尘管路进气端与排气通道外端连接，所述第二除尘管路排气端与所述储气管路进气端连接；所述储气管路进气端还分别与排气通道外端、脱水脱氧管路排气端、第一除尘管路排气端连接；所述储气管路排气端与所述进气通道外端连接。
[0011]进一步完善本专利技术，所述第二除尘管路包括从进气端到排气端依次连接的第八阀、第二滤尘器。
[0012]进一步完善本专利技术，所述储气管路包括从进气端到排气端依次连接的增压泵、储气罐、稳压阀和第三阀。
[0013]进一步完善本专利技术，所述储气罐具有安全阀，所述安全阀用于在储气罐内气压超过设定气压值时进行泄压。
[0014]进一步完善本专利技术，第二气压传感器安装在所述储气罐和稳压阀之间，所述稳压阀和第三阀之间设有第三气压传感器。
[0015]进一步完善本专利技术，还包括控制管路，所述控制管路首端与储气管路进气端连接，所述控制管路尾端与所述进气通道外端连接，所述控制管路尾端与首端之间依次连接有第四阀、第六阀、第七阀；所述脱水脱氧排气端连接在第四阀和第六阀之间，所述第一除尘管路排气端连接在第六阀和第七阀之间。
[0016]进一步完善本专利技术，所述脱水脱氧管路从进气端到排气端之间依次连接有第五阀、第一泵、第一滤尘器、脱水脱氧装置、第十阀。
[0017]进一步完善本专利技术，所述第一除尘管路从进气端到排气端依次连接有第九阀、二
号泵、旋风除尘器、板式滤尘器、第十二阀。
[0018]进一步完善本专利技术，所述氧气浓度传感器包括第六常氧浓度传感器和第七微氧浓度传感器，所述第六常氧浓度传感器的氧气浓度检测范围为20%
‑
21%，所述第七微氧浓度传感器的氧气浓度检测范围为10ppm
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500ppm。
[0019]进一步完善本专利技术，所述排气通道位于所述密封箱的上部，所述进气通道位于所述密封箱的下部，所述密封箱内底部均布有若干通气口，所述通气口与所述进气通道内端连接。
[0020]优选的，所述进气通道的内端设有第一气压传感器。
[0021]进一步完善本专利技术，所述空气入口阀进气端通过管道连接设有压缩空气源和/或离心风机。
[0022]进一步明确，所述惰性气体密封箱循环系统中所使用的惰性气体在标准条件下密度大于空气密度，所述标准条件为温度为0℃、气压为1个标准大气压。
[0023]进一步完善本专利技术，还包括控制器；所述氧气浓度传感器、第五气压传感器、第四惰性气体浓度传感器、第二气压传感器分别与所述控制器相关联；所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路所述集气管路、排气阀、惰性气体入口阀、空气入口阀分别与所述控制器相关联；所述控制器被配置为：从所述氧气浓度传感器、第五气压传感器、第四惰性气体浓度传感器、第二气压传感器接收捕本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种惰性气体密封箱循环系统，用于为密封箱（1）内进行的送粉式增材制造提供所需的惰性气体环境，其特征在于：包括：脱水脱氧管路，用于驱动气体流动并除去气体中水和氧气；第一除尘管路，用于驱动气体流动并过滤气体中粉尘；集气管路，用于储存从密封箱（1）中溢出的气体，以及将储存的气体输入后密封箱（1）；具有进气口、排气口的密封箱（1）内部设有氧气浓度传感器、第五气压传感器（105）、且第四惰性气体浓度传感器（104）安装在靠近排气口处；所述密封箱（1）进气口设有向外延长的进气通道，进气通道设置有控制空气由外部空气源输入的空气入口阀（201）、控制惰性气体直接由外部惰性气体源输入的惰性气体入口阀（202）；所述密封箱（1）的排气口设有向外延长的排气通道，排气通道设置有控制气体直接外排的排气阀（2011）；所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路的进气端设置在排气口与排气阀（2011）之间并与排气通道连接；所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路的出气端均设置在惰性气体入口阀（202）与进气口之间，并与进气通道连接。2.根据权利要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述集气管路包括第二除尘管路和储气管路；所述第二除尘管路进气端与排气通道外端连接，所述第二除尘管路排气端与所述储气管路进气端连接；所述储气管路进气端还分别与排气通道外端、脱水脱氧管路排气端、第一除尘管路排气端连接；所述储气管路排气端与所述进气通道外端连接。3.根据权利要求2所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述第二除尘管路包括从进气端到排气端依次连接的第八阀（208）、第二滤尘器（9）。4.根据权利要求2所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述储气管路包括从进气端到排气端依次连接的增压泵（5）、储气罐（6）、稳压阀（8）和第三阀（203）。5.根据权利要求3所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述储气罐（6）具有安全阀，所述安全阀用于在储气罐（6）内气压超过设定气压值时进行泄压。6.根据权利要求3所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：第二气压传感器（102）安装在所述储气罐（6）和稳压阀（8）之间，所述稳压阀（8）和第三阀（203）之间设有第三气压传感器（103）。7.根据权利要求2所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：还包括控制管路，所述控制管路首端与储气管路进气端连接，所述控制管路尾端与所述进气通道外端连接，所述控制管路尾端与首端之间依次连接有第四阀（204）、第六阀（206）、第七阀（207）；所述脱水脱氧排气端连接在第四阀（204）和第六阀（206）之间，所述第一除尘管路排气端连接在第六阀（206）和第七阀（207）之间。8.根据权力要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述脱水脱氧管路从进气端到排气端之间依次连接有第五阀（205）、第一泵（2）、第一滤尘器（4）、脱水脱氧装置（3）、第十阀（2010）。
9.根据权力要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述第一除尘管路从进气端到排气端依次连接有第九阀（209）、二号泵、旋风除尘器（10）、板式滤尘器（12）、第十二阀（2012）。10.根据权力要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述氧气浓度传感器包括第六常氧浓度传感器（106）和第七微氧浓度传感器（107），所述第六常氧浓度传感器（106）的氧气浓度检测范围为20%
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21%，所述第七微氧浓度传感器（107）的氧气浓度检测范围为10ppm
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500ppm。11.根据权利要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述排气通道位于所述密封箱（1）的上部，所述进气通道位于所述密封箱（1）的下部，所述密封箱（1）内底部均布有若干通气口，所述通气口与所述进气通道内端连接。12.根据权利要求11所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁杰，陈柯，高景秋，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：