CN102861989A

CN102861989A - 激光加工机用氮供给装置

Info

Publication number: CN102861989A
Application number: CN2012102327714A
Authority: CN
Inventors: 山田贞弘
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp
Priority date: 2011-07-07
Filing date: 2012-07-05
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-07-05
Also published as: JP2013018005A; CN102861989B; JP5755061B2

Abstract

本发明提供一种激光加工机用氮供给装置，该装置能够谋求有效地利用储存在缓冲罐内的氮，能够谋求PSA装置、缓冲罐的小型化，其中，将利用P SA装置（12）生成的氮利用第1加压机（13）升压并储存于缓冲罐（14）内，在缓冲罐内的压力较高时，自第1氮供给路径（15）向激光加工机供给氮，在缓冲罐内的压力较低时，向激光加工机供给利用第2氮供给路径（17）的第2加压机（19）升压后的氮。通过利用检测缓冲罐内的压力的压力开关（22）切换分别设置于各路径中的开闭阀（16）、开闭阀（18）的开闭来切换两条路径。

Description

激光加工机用氮供给装置

技术领域

本发明涉及一种激光加工机用氮供给装置，详细地讲，涉及一种用于将利用氮生成装置生成的氮以预先设定好的比较高的压力供给到激光加工机的激光加工机用氮供给装置。

背景技术

在使用激光加工机对不锈钢进行切断等加工时，通过向激光加工过程中的激光束的周围作为辅助气体喷射非活性气体、例如氮而使不锈钢的表面、切断面及背面成为氮气氛，来防止大气中的氧和不锈钢发生反应而产生烧焦等。

在将氮用作辅助气体的情况下，使用将空气中的氮浓缩的氮生成装置，通常是使用P SA装置制造高纯度的氮，根据需要利用净化装置除去残留在氮中的微量氧之后，利用加压机使氮升压到激光加工机所设定的压力，将升压后的高压的氮储存于缓冲罐内，自该缓冲罐向激光加工机供给氮（例如参照非专利文献1。）。

非专利文献1：AIR·WATER株式会社，《激光加工机用P SA式氮气生成装置》，[online]，AIR·WATER株式会社，［平成23年（2011年）6月29日检索］

互联网<URL：http：//www.awi.co. jp/bp/pg/1aser.pdf>

在如上所述地自缓冲罐向激光加工机供给氮的情况下，需要预先在缓冲罐内以比激光加工机所要求的氮的压力高的压力储存氮，例如在激光加工机所要求的氮的压力是3MPa的情况下，需要在缓冲罐内以5MPa左右的压力储存氮。在该情况下，由于能够自缓冲罐向激光加工机供给氮的缓冲罐内的压力为3MPa以上，所以，在缓冲罐内的压力降低到3MPa时无法向激光加工机供给氮，无法有效地利用缓冲罐内的氮。

因而，在激光加工机的氮使用量的变动较大的情况下，为了应对最大氮使用量，需要氮生成量多于激光加工机的平均氮使用量的P SA装置、大容量缓冲罐或者多个缓冲罐，导致氮供给装置的成本上升。

并且，在未设置缓冲罐的情况下，必须设置具有激光加工机的最大氮使用量以上的氮生成能力的P SA装置，导致大幅度的成本上升。另外，P SA装置的内置缓冲罐以使生成的氮的纯度均匀、缓和压力变动等为主要目的，并不具备大量地储存高压的氮的功能。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够谋求有效地利用储存于缓冲罐内的氮，能够谋求P SA装置、缓冲罐的小型化的激光加工机用氮供给装置。

为了达到上述目的，本发明的激光加工机用氮供给装置包括用于生成氮的氮生成部件、用于将利用该氮生成部件生成的氮升压到预先设定好的储存压力的加压机、用于储存利用该加压机升压后的氮的缓冲罐、以及用于向激光加工机供给该缓冲罐内的氮的氮供给路径，其特征在于，与上述氮供给路径并列地设有第2氮供给路径，该第2氮供给路径具有排出量多于上述加压机的第2加压机，在上述氮供给路径中设有第1开闭阀，在上述第2氮供给路径中的上述第2加压机的吸入侧设有第2开闭阀，并且在激光加工机用氮供给装置中设有压力开关，该压力开关检测上述缓冲罐内的压力，在检测出的压力为预先设定好的切换压力以上时，打开上述第1开闭阀并关闭上述第2开闭阀，在检测出的压力小于上述切换压力时，关闭上述第1开闭阀并打开上述第2开闭阀。

并且，本发明的激光加工机用氮供给装置能够形成为，在上述第2氮供给路径中的上述第2加压机和上述第2开闭阀之间设有将来自外部氮供给源的氮经由第3开闭阀导入到上述第2氮供给路径中的外部氮导入路径，并且，在上述缓冲罐内的压力小于预先设定好的下限压力时，上述压力开关打开上述第3开闭阀并关闭上述第1开闭阀及上述第2开闭阀。另外，上述氮生成部件优选为用于生成纯度为99．999％以上的氮的P SA装置，上述第2加压机优选为在吸入侧压力达到预先设定好的运转压力时自动地开始运转，在吸入侧压力小于上述运转压力时自动地停止。

采用本发明的激光加工机用氮供给装置，在缓冲罐内的压力为切换压力以上时打开第1开闭阀，利用缓冲罐内的压力将氮自氮供给路径供给到激光加工机，在缓冲罐内的压力小于切换压力时打开第2开闭阀，将利用第2加压机升压后的氮自第2氮供给路径供给到激光加工机，所以，即使缓冲罐内的压力降低，也能够向激光加工机供给氮。由此，能够将利用氮生成部件生成的氮没有浪费地利用，并且，能够供给到激光加工机的氮量增大，所以，能够谋求用于向氮使用量变动较大的激光加工机供给氮的氮生成部件、加压机、缓冲罐这样的设备的小型化。另外，在使用具有同等程度的能力的设备的情况下，运转产生富余，所以能够谋求削减功耗。

并且，通过设置外部氮导入路径，在激光加工机的氮使用量急剧增大等时，能够利用第2加压机将来自设置于装置外的氮储气罐、液态氮容器等的氮升压而供给到激光加工机。另外，通过使用用于生成纯度为99．999％以上的氮的P SA装置作为氮生成部件，无需设置用于除去残留在氮中的氧的净化装置，能够降低装置成本。并且，通过使用与吸入侧压力的变动相应地自动地进行运转及停止的加压机作为第2加压机，不用另外设置控制部件，通过由压力开关仅开闭各开闭阀就能够自动地改变氮的供给路径。

附图说明

图1是表示本发明的激光加工机用氮供给装置的一实施例的说明图。

具体实施方式

本实施例所示的激光加工机用氮供给装置包括：作为以利用原料空气压缩机11压缩后的空气为原料地生成氮的氮生成部件的P SA装置（变压吸附式氮生成装置）12、用于使利用该P SA装置12生成的氮升压到预先设定好的储存压力的加压机（第1加压机）13、用于储存利用该第1加压机13升压后的氮的缓冲罐14、用于向激光加工机（未图示）供给该缓冲罐14内的氮的氮供给路径（第1氮供给路径）15、设置于该第1氮供给路径15中的第1开闭阀16、自上述第1氮供给路径15的比上述第1开闭阀16靠近上游侧分支并与第1氮供给路径15并列地设置的第2氮供给路径17、设置于该第2氮供给路径17中的第2开闭阀18、以及设置于该第2开闭阀18的下游侧的第2加压机19。

并且，在本实施例所示的激光加工机用氮供给装置中还包括连接于第2氮供给路径17中的第2开闭阀18和第2加压机19之间的外部氮导入路径20、及设置于该外部氮导入路径20中的第3开闭阀21。还设有与上述缓冲罐14内的压力相应地对上述第1开闭阀16、第2开闭阀18以及第3开闭阀21进行开闭操作的压力开关（PS）22，在连接激光加工机用氮供给装置和激光加工机的氮供给用配管23上设有用于将向激光加工机供给的供给压力调节为预先设定好的压力的减压阀24。

压力开关22被设定为，检测缓冲罐14内的压力，在检测出的压力为预先设定好的切换压力以上时，使第1开闭阀16打开，使第2开闭阀18以及第3开闭阀21关闭，在检测出的压力小于上述切换压力且为预先设定好的下限压力以上时，使第2开闭阀18打开，使第1开闭阀16以及第3开闭阀21关闭，在检测出的压力小于上述下限压力时，使第3开闭阀21打开，使第1开闭阀16以及第2开闭阀18关闭。

PSA装置12能够使用通过使充填有吸附剂的吸附筒的压力变动来浓缩空气中的氮的公知的PSA装置，优选使用能够通过适当地选择吸附剂的种类、运转条件来生成纯度为99．999％以上的氮的PSA装置。在利用PSA装置12生成的氮中的氧残留量较多的情况下，通过根据需要附加净化装置，能够除去氧而提高氮的纯度。

PSA装置12及第1加压机13使用具有与激光加工机所要求的氮使用量相匹配的能力的设备，通常选择具有能够向激光加工机提供激光加工机在运转时间内的平均使用量的能力的设备。另外，缓冲罐14使用与激光加工机的氮使用量的变动状态相匹配的容积的设备，通常其上限压力被设定为5MPa以下，在需要储存大量的氮时，能够设置多个缓冲罐。

第2加压机19使用排出量与激光加工机的最大氮使用量相匹配的设备，通常将排出量为与氮的平均使用量相匹配的第1加压机13的排出量的两倍左右的的加压机用作第2加压机19。另外，只要具有第1加压机13的喷出压力为缓冲罐14的上限压力以上、第2加压机19的喷出压力为向激光加工机供给的供给压力以上的能力即可。并且，第2加压机19优选使用这样的加压机，即，在吸入侧压力达到预先设定好的运转压力时自动地开始运转，在吸入侧压力小于上述运转压力时自动地成为停止或者空转状态。

各开闭阀16、18、21能够使用可利用来自压力开关22的信号进行开闭动作的公知的电动阀、空压阀。另外，能够预先将充填有高压氮气的储气罐、液态氮容器等适当的氮供给源连接于外部氮导入路径20。

以下说明使用这样形成的激光加工机用氮供给装置向激光加工机供给氮的运转状态。并且，在此，向激光加工机供给的氮供给压力是3MPa，缓冲罐14的上限压力是5MPa，设定于压力开关22的切换压力是3．5MPa，下限压力是1MPa。

首先，作为准备阶段开始运转PSA装置12以及第1加压机13，向缓冲罐14内充填升压后的氮。在缓冲罐14内的压力达到上限压力例如5MPa时，第1加压机13成为空转状态，通过第1加压机13的吸入侧的压力、即P SA装置12的出口侧的压力上升，PSA装置12的原料空气压缩机11也成为空转状态而成为待机状态。在该待机状态下，由于上述压力开关22的检测压力为上述切换压力以上，所以第1开闭阀16成为打开状态，第2开闭阀18以及第3开闭阀21均成为关闭状态。

在激光加工机运转开始使用氮时，储存在缓冲罐14内的高压的氮经由第1开闭阀16经过第1氮供给路径15，利用配管23上的减压阀24将其压力调节为3MPa而被供给到激光加工机。随着向激光加工机供给氮，缓冲罐14内的压力下降时，第1加压机13以及原料空气压缩机11自空转状态成为运转状态，在自PSA装置12生成的氮的纯度达到规定值以上时，利用第1加压机13升压后的氮被导入到缓冲罐14内。在激光加工机的氮使用量比较少的情况下，利用PSA装置12生成、利用第1加压机13升压、被导入到缓冲罐14内的高压的氮经过第1氮供给路径15供给到激光加工机的运转状态和上述待机状态重复出现。

在激光加工机的氮使用量增大，储存在缓冲罐14内的氮的压力下降到小于上述切换压力3．5MPa时，通过检测到压力下降的上述压力开关22进行工作，第1开闭阀16自打开状态成为关闭状态，第2开闭阀18自关闭状态成为打开状态，在缓冲罐14内的氮经过第2氮供给路径17而利用第2加压机19升压到3MP a以上之后，利用配管23上的减压阀24将其压力调节到3MPa之后被供给到激光加工机。

在自第2氮供给路径17供给氮的状态长时间地持续，缓冲罐14内的压力下降到小于下限压力1MPa时，利用压力开关22，将第2开闭阀18切换为关闭状态，将第3开闭阀21切换为打开状态，来自设置于装置外部的氮供给源的氮经过外部氮导入路径20被导入到第2加压机19的吸入侧，利用第2加压机19升压之后被供给到激光加工机。

在自外部氮导入路径20导入氮的期间里，由于缓冲罐14内的氮未被消耗，所以通过利用P SA装置12生成的氮利用第1加压机13升压而导入到缓冲罐14内，缓冲罐14内的压力逐渐上升。在缓冲罐14内的压力达到上述下限压力以上时，第3开闭阀21成为关闭状态，第2开闭阀18成为打开状态，成为缓冲罐14内的氮经过第2氮供给路径17、第2加压机19被供给到激光加工机的状态。

在激光加工机的氮使用量减少，自P SA装置12经过第1加压机13被导入到缓冲罐14内的氮量大于向激光加工机供给的氮供给量时，缓冲罐14内的压力逐渐上升，上升到上述切换压力以上时，利用压力开关22，将第1开闭阀16切换为打开状态，将第2开闭阀18切换为关闭状态，将氮自缓冲罐14经过第1氮供给路径15供给到激光加工机。另外，通过第2开闭阀18关闭，第2加压机19成为停止运转或者空转的状态。

这样，在缓冲罐14内的压力降低而难以自第1氮供给路径15供给氮时，通过将氮的供给从第1氮供给路径15切换为第2氮供给路径17而将利用第2加压机19升压后的氮供给到激光加工机，能够有效地利用缓冲罐14内的氮。由此，能够将利用P SA装置12生成的氮没有浪费地利用，并且能够供给到激光加工机的氮量增大，因此，即使对于氮使用量的变动较大的激光加工机，也能够以稳定的状态供给氮。

并且，通过设置外部氮导入路径20，能够自设置于装置外的氮供给源导入氮，并利用第2加压机19升压供给到激光加工机，所以也能够应对激光加工机的氮使用量急剧增大的情况。另外，通过使用用于生成纯度为99．999％以上的氮的P SA装置12，无需设置用于除去残留在氮中的氧的净化装置，能够谋求降低装置成本、运行成本。并且，通过使用与吸入侧压力的变动相应地自动地进行运转及停止的加压机作为第2加压机19，不用另外设置控制部件，利用由压力开关22仅开闭各开闭阀16、18、21的操作，就能够自动地使第2加压机19运转、停止。

并且，外部氮导入路径根据需要设置即可，在利用P SA装置等氮生成部件生成的氮中残留的氧较多的情况下，能够设置用于除去氧的净化装置。另外，还能够设置基于缓冲罐内的压力、向激光加工机供给的氮供给量来集中地控制、监视氮生成部件、各加压机、各开闭阀的控制部件。

附图标记说明

11、原料空气压缩机；12、P SA装置；13、第1加压机；14、缓冲罐；15、第1氮供给路径；16、第1开闭阀；17、第2氮供给路径；18、第2开闭阀；19、第2加压机；20、外部氮导入路径；21、第3开闭阀；22、压力开关；23、氮供给用配管；24、减压阀。

Claims

1.一种激光加工机用氮供给装置，其包括用于生成氮的氮生成部件、用于将利用该氮生成部件生成的氮升压到预先设定好的储存压力的加压机、用于储存利用该加压机升压后的氮的缓冲罐、以及用于向激光加工机供给该缓冲罐内的氮的氮供给路径，其特征在于，

与上述氮供给路径并列地设有第2氮供给路径，该第2氮供给路径具有排出量多于上述加压机的第2加压机，在上述氮供给路径中设有第1开闭阀，在上述第2氮供给路径中的上述第2加压机的吸入侧设有第2开闭阀，并且，在该激光加工机用氮供给装置中设有压力开关，该压力开关检测上述缓冲罐内的压力，在检测出的压力为预先设定好的切换压力以上时，打开上述第1开闭阀并关闭上述第2开闭阀，在检测出的压力小于上述切换压力时，关闭上述第1开闭阀并打开上述第2开闭阀。

2.根据权利要求1所述的激光加工机用氮供给装置，其特征在于，

在上述第2氮供给路径中的上述第2加压机和上述第2开闭阀之间设有将来自外部氮供给源的氮经由第3开闭阀导入到上述第2氮供给路径中的外部氮导入路径，并且，在上述缓冲罐内的压力小于预先设定好的下限压力时，上述压力开关打开上述第3开闭阀并关闭上述第1开闭阀及上述第2开闭阀。

3.根据权利要求1所述的激光加工机用氮供给装置，其特征在于，

上述氮生成部件是用于生成纯度为99．999％以上的氮的P SA装置。

4.根据权利要求2所述的激光加工机用氮供给装置，其特征在于，

5.根据权利要求1～4中任一项所述的激光加工机用氮供给装置，其特征在于，

上述第2加压机在吸入侧压力达到预先设定好的运转压力时自动地开始运转，在吸入侧压力小于上述运转压力时自动地停止。