CN105331925A - 一种用于真空氮化的高精度真空动态控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，包括真空炉罐、进气系统和排气系统，所述进气系统与所述排气系统通过所述真空炉罐相连接，所述进气系统包括第一进气管道及第二进气管道；所述排气系统包括排气管道，所述排气管道上设有抽真空系统，所述第一进气管道上设有第一进气控制装置，所述第一进气控制装置用于控制所述第一进气管道的进气量；所述第二进气管道上设有第二进气控制装置，所述第二进气控制装置用于控制所述第二进气管道的进气量；所述排气管道上设有排气控制装置，所述排气控制装置用于控制所述排气管道的排气量。本发明通过精确动态控制进气及出气量，显著降低了真空炉罐内的压强波动，确保氮化处理工件的质量稳定性和重现性。

Description

一种用于真空氮化的高精度真空动态控制系统
技术领域
本发明涉及热处理设备制造领域，具体涉及一种用于真空氮化的高精度真空动态控制系统。
背景技术
真空氮化具有能耗低、渗速快、无污染、表面净化等特点，特别适合于盲孔、狭缝、接触面等部位的均匀渗氮。近年来，真空氮化在航空、航天、汽车、风电、船舶等工业中得到越来越多应用。真空氮化的效果很大程度上依赖于真空氮化控制系统，现有的真空氮化控制系统，真空炉罐内的气氛压强波动大，特别是当真空炉罐内的气氛压强较低时尤为严重，影响真空炉罐内的氮势气氛均匀性和稳定性，从而影响氮化工件的质量稳定性和重现性，难于达到航空、航天等高要求处理件的质量指标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，如何克服现有技术中真空炉罐内的气氛压强波动大影响氮化处理工件的质量稳定性和重现性的问题，为解决上述技术问题，本发明提出了如下技术方案：
一种用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，包括真空炉罐、进气系统和排气系统，所述进气系统与所述排气系统通过所述真空炉罐相连接，所述进气系统包括第一进气管道及第二进气管道；所述排气系统包括排气管道，所述排气管道上设有抽真空系统；所述第一进气管道上设有第一进气控制装置，所述第一进气控制装置用于控制所述第一进气管道的进气量；所述第二进气管道上设有第二进气控制装置，所述第二进气控制装置用于控制所述第二进气管道的进气量；所述排气管道上设有排气控制装置，所述排气控制装置用于控制所述排气管道的排气量。
作为本发明的进一步改进，所述第一进气控制装置包括第一压力继电器、第一减压阀、第一主路真空角阀及第一傍路真空角阀，所述第二进气控制装置包括第二压力继电器、第二减压阀、第二主路真空角阀及第二傍路真空角阀。
作为本发明的进一步改进，所述第一进气管道上还设有第一质量流量计及第一流量计，所述第二进气管道上还设有第二质量流量计及第二流量计。
作为本发明的进一步改进，所述第二进气管道上设有单向阀。
作为本发明的进一步改进，所述排气控制装置包括蝶形角阀、排气真空角阀及真空比例阀。
作为本发明的进一步改进，所述排气管道上设有热交换器。
作为本发明的进一步改进，所述排气管道上设有波纹管。
作为本发明的进一步改进，其还包括与所述真空炉罐连接的真空度检测系统，所述真空度检测系统包括智能压力变送器及真空计探头。
作为本发明的进一步改进，所述抽真空系统包括罗茨泵和旋片干泵。
与现有技术相比，本发明提出的用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，通过精确动态控制进气和出气量，并达到稳定动态平衡，显著降低真空炉罐内的压强波动，进而确保氮化处理工件的质量稳定性和重现性。
附图说明
图1为本发明的一实施方式的结构示意图；
图1中包括真空炉罐1、第一进气管道2、第二进气管道3、排气管道4、真空度检测系统5、第一压力继电器21、第一减压阀22、第一质量流量计23、第一主路真空角阀24、第一流量计25、第一傍路真空角阀26、第二压力继电器31、第二减压阀32、第二质量流量计33、第二主路真空角阀34、第二流量计35、第二傍路真空角阀36、单向阀37、热交换器41、排气真空角阀42、真空比例阀43、罗茨泵44、旋片干泵45、真空波纹管46、蝶形角阀47、智能压力变送器51、检测真空角阀52及真空计探头53。
具体实施方式
如图1所示，本实施例中的用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，包括真空炉罐1、进气系统和排气系统。
进气系统包括第一进气管道2和第二进气管道3。第一进气管道2上设有第一进气控制装置，第一进气控制装置包括第一压力继电器21、第一减压阀22、第一主路真空角阀24及第一傍路真空角阀26；第二进气管道3上设有第二进气控制装置，第二进气控制装置包括第二压力继电器31、第二减压阀32、第二主路真空角阀34及第二傍路真空角阀36。
作为一个优选实施例，本实施例中，第二进气管道3上还设有单向阀37，用于防止所述第二进气管道3中的气体倒流。第一进气管道2上还设有第一质量流量计23及第一流量计25，第一质量流量计计23及第一流量计25分别用来精确计量第一管道2的第一主路管道(未图示)及第一傍路管路(未图示)的进气量。第二进气管道3上还设有第二质量流量计33及第二流量计35，第二质量流量计计33及第二流量计35分别用来精确计量第二管道3的第二主路管道(未图示)及第二傍路管道(未图示)的进气量。
排气系统包括排气管道4，排气管道4上设有排气控制装置及抽真空装置；排气控制装置包括排气真空角阀42、真空比例阀43及蝶形角阀47。真空氮化状态下，蝶形角阀47关闭，排气真空角阀42打开；非真空氮化状态下，蝶形角阀47打开，排气真空角阀42关闭。抽真空装置包括罗茨泵44及旋片干泵45，需要快速排气时，可以同时打开罗茨泵44及旋片干泵45；仅需慢速排气时，可以只打开旋片干泵45。作为一个优选实施例，本实施例中的排气管道4上还设有热交换器41及真空波纹管46，热交换器41用于降低排出气体的温度，防止高温气体损坏所述抽真空系统，真空波纹管46起到位置补偿及减震作用。
作为一个优选实施例，本实施例中的用于真空氮化的高精度真空动态控制系统还包括与真空炉罐1连接的真空度检测系统5，真空度检测系统5包括智能压力变送器51、检测真空角阀52及真空计探头53。真空氮化状态下，智能压力变送器51打开，检测真空角阀52关闭，智能压力变送器51实时检测真空炉罐1内的真空度，并将真空度数据发送至外部的程控器(未图示)；非真空氮化状态下，智能压力变送器51关闭，检测真空角阀52打开，真空计探头53检测所述真空炉罐1内的真空度并加以显示。
可见，本实施例中的用于真空氮化的高精度真空动态控制系统包括五部分：真空炉罐1、第一进气管道2、第二进气管道3、排气管道4及真空检测装置5。
真空氮化过程中，为了保证真空炉罐1内的压强稳定，需要及时控制第一进气管道3和第二进气管道4向所述真空炉罐1的进气量及排气管道4对真空炉罐1的排气量。其中，第一进气管道2的进气量可以通过设置在第一进气管道2上的第一进气控制装置加以控制；第二进气管道3的进气量可以通过设置在第二进气管道3上的第二进气控制装置加以控制；排气管道4的排气量可通过设置在排气管道4上的排气控制装置加以控制。
在一个具体实施例中，第一进气管道2作为为氨气的进气管道，第二进气管道3作为氮气的进气管道，以下将描述在真空氮化处理过程中，第一进气管道2及第二进气管道3如何控制氨气及氮气的进气量，及排气管道4如何控制排气量。
氨气进气量控制：当真空炉罐1中的压力过大时，第一压力继电器21发出压力过大报警信号，此时关闭第一主路真空角阀24，打开第一傍路真空角阀26，氨气流经第一压力继电器21及第一减压阀22后，通过第一流量计25及第一傍路真空角阀26所在的第一傍路管道慢速微流量进入所述真空炉罐1，从而降低了氨气的进气量，此时的氨气进气量可以通过第一流量计25精确获取。当真空炉罐1中的压力过小时，第一压力继电器21发出压力过小报警信号，此时打开第一主路真空角阀24，关闭第一傍路真空角阀26，氨气流经第一压力继电器21及第一减压阀22后，通过第一质量流量计23及第一主路真空角阀24所在的第一主路管道快速大流量地进入所述真空炉罐1，此时的氨气进气量可以通过第一质量流量计23精确获取。
氮气进气量控制：当真空炉罐1中的压力过大时，第二压力继电器31发出压力过大报警信号，此时关闭第二主路真空角阀34，打开第二傍路真空角阀36，氮气流经第二压力继电器31及第二减压阀32后，通过第二流量计35及第二傍路真空角阀36所在的第二傍路管路慢速微流量进入所述真空炉罐1，从而降低了氮气的进气量，此时的氮气进气量可以通过第二流量计35精确获取。当真空炉罐1中的压力过小时，第二压力继电器31发出压力过小报警信号，此时打开第二主路真空角阀34，关闭第二傍路真空角阀36，氮气流经第二压力继电器31及第二减压阀32后，通过第二质量流量计33及第二主路真空角阀34所在的第二主路管路快速大流量地进入所述真空炉罐1，此时的氮气进气量可以通过第二质量流量计33精确获取。
排气量控制过程：非真空氮化状态下，所述蝶形角阀47打开，所述排气真空角阀42关闭，排出气体通过热交换器41、蝶形角阀47、罗茨泵44、旋片干泵45及波纹管46排出；真空氮化状态下，所述蝶形角阀47关闭，所述排气真空角阀42打开，排出气体经过热交换器41、排气真空角阀42及真空比例阀43、罗茨泵44、旋片干泵45及波纹管46排出，通过调节真空比例阀43及所述旋片干泵45，可以实现排气量的精确控制。
上文对本发明进行了足够详细的具有一定特殊性的描述。所属领域内的普通技术人员应该理解，实施例中的描述仅仅是示例性的，在不偏离本发明的真实精神和范围的前提下做出所有改变都应该属于本发明的保护范围。本发明所要求保护的范围是由所述的权利要求书进行限定的，而不是由实施例中的上述描述来限定的。

Claims (9)

1.一种用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，包括真空炉罐、进气系统和排气系统，所述进气系统与所述排气系统通过所述真空炉罐相连接，所述进气系统包括第一进气管道及第二进气管道；所述排气系统包括排气管道，所述排气管道上设有抽真空系统，其特征在于：
所述第一进气管道上设有第一进气控制装置，所述第一进气控制装置用于控制所述第一进气管道的进气量；
所述第二进气管道上设有第二进气控制装置，所述第二进气控制装置用于控制所述第二进气管道的进气量；
所述排气管道上设有排气控制装置，所述排气控制装置用于控制所述排气管道的排气量。
2.如权利要求1所述的用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，其特征在于：
所述第一进气控制装置包括第一压力继电器、第一减压阀、第一主路真空角阀及第一傍路真空角阀；
所述第二进气控制装置包括第二压力继电器、第二减压阀、第二主路真空角阀及第二傍路真空角阀。
3.如权利要求2所述的用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，其特征在于：
所述第一进气管道上还设有第一质量流量计及第一流量计；
所述第二进气管道上还设有第二质量流量计及第二流量计。
4.如权利要求3所述的用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，其特征在于，所述第二进气管道上设有单向阀。
5.如权利要求1所述的用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，其特征在于，所述排气控制装置包括蝶形角阀、排气真空角阀及真空比例阀。
6.如权利要求5所述的用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，其特征在于，所述排气管道上设有热交换器。
7.如权利要求5述的用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，其特征在于，所述排气管道上设有波纹管。
8.如权利要求1所述的用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，其特征在于，其还包括与所述真空炉罐连接的真空度检测系统，所述真空度检测系统包括智能压力变送器及真空计探头。
9.如权利要求1所述的用于真空氮化的高精度真空动态控制系统，其特征在于，所述抽真空系统包括罗茨泵和旋片干泵。
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