CN107175439B - 气液代换抽真空人员保护舱 - Google Patents

气液代换抽真空人员保护舱 Download PDF

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Abstract

本发明涉及气液代换抽真空人员保护舱，包括抽真空舱，于抽真空舱内设置保护舱主体，在抽真空舱的一侧设置抽真空舱气密门，于保护舱主体的一侧设置保护舱气密门；于保护舱主体的顶部设置排空气口及第一充保护气口，在抽真空舱的上分别设置第二充保护气口及抽真空舱抽真口；还包括注排液管道三通，注排液管道三通的第一端连接注液口，注排液管道三通的第二端连接排液口，述注排液管道三通的第三端通入保护舱主体内部。本发明将真空环境与工作人员所处环境分隔，避免了工作人员在抽真空中的风险。在保护舱主体内注气排液可以快速有效的排出空气，防止空气中组分与保护气体混合，大大保证了保护气体的纯度，减少了气体代换环节的保护期浪费。

Description

气液代换抽真空人员保护舱
技术领域
本发明涉及保护舱领域，尤其涉及气液代换抽真空人员保护舱。
背景技术
惰性气体多用于焊接作业中充当保护气体，对于大型工件与复杂焊缝，惰性气体的整体保护比局部保护质量更高，某些特种焊接作业必须在充满高纯度惰性气体的封闭空间进行。为了保证封闭空间的保护气纯度，目前通行的方法是抽真空再充入保护气，但抽真空环境对人员生命安全造成了威胁，因而无法在有人空间内使用；此外还存在直接代换法，通过设置转换设施，人员在佩戴呼吸装具的情况下用直接对转换设施内的空气进行物理代换。直接代换法存在以下不足：1、消耗保护气量大；2、最终气体纯度难以保证；3、充气代换中不同气体相互混合，过程可控性差。
发明内容
本申请人针对上述现有问题，进行了研究改进，提供一种气液代换抽真空人员保护舱，其既可以保证保护气体的纯度，又提高了工作人员在抽真空环境下的安全性。
本发明所采用的技术方案如下：
气液代换抽真空人员保护舱，包括抽真空舱，于所述抽真空舱内设置保护舱主体，在所述抽真空舱的一侧设置用于进入保护舱主体的抽真空舱气密门，于所述保护舱主体的一侧设置保护舱气密门；于所述保护舱主体的顶部设置排空气口及第一充保护气口，在所述抽真空舱的上分别设置第二充保护气口及抽真空舱抽真口；还包括注排液管道三通，所述注排液管道三通的第一端连接注液口，所述注排液管道三通的第二端连接排液口，所述注排液管道三通的第三端通入所述保护舱主体内部。
其进一步技术方案在于：
于所述保护舱主体内还设置保护台座；
于所述注排液管道三通与注液口、排液口连接的管道上均设置球阀；
于所述抽真空舱内还设置用于消除代换液体的蒸发系统与干燥系统；
所述蒸发系统包括用于加速空气流动蒸发的多个鼓风机；还包括电加热器和空气加热器，所述电加热器设置于保护舱主体下方的基座内，所述空气加热器设置于保护舱主体的上部，各鼓风机也设置于保护舱主体内；
所述干燥系统包括单向止回阀，所述单向止回阀的一端通过管路伸入保护舱主体内，所述单向止回阀的另一端通过管路顺序连接水份初滤器、空压机、空气干燥机，所述空气干燥机的输出端通过管路伸入保护舱主体内；
于所述空压机与空气干燥机连接的管路上还设置电磁稳压阀，于所述空气干燥机伸入保护舱主体的管路上也设置电磁稳压阀；
在所述保护舱主体内部还设置用于检测保护舱主体内氩气露点的传感器，所述传感器与露点仪连接。
本发明的有益效果如下：
本发明结构简单、使用方便，本发明将真空环境与工作人员所处环境分隔，避免了工作人员在抽真空中的风险。在保护舱主体内注气排液可以快速有效的排出空气，防止空气中组分与保护气体混合，大大保证了保护气体的纯度，减少了气体代换环节的保护期浪费；在气液代换过程中的多余液体，通过空气加热器或电加热器加速蒸发，由水份初滤器及空气干燥机进一步过滤。另外本发明体积小巧，代换速度快，保护气体的消耗量少。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的工作过程示意图。
其中：1、抽真空舱气密门；2、保护舱气密门；3、保护舱主体；4、注排液管道三通；5、注液口；6、排液口；7、排空气口；8、第一充保护气口；9、第二充保护气口；10、抽真空舱抽真口；11、保护台座；12、球阀；13、电加热器；14、鼓风机；15、单向止回阀；16、水份初滤器；17、空压机；18、空气干燥机；19、抽真空舱；20、电磁稳压阀；21、露点仪；22、空气加热器。
具体实施方式
下面说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，气液代换抽真空人员保护舱包括抽真空舱19，于抽真空舱19内设置保护舱主体3，在抽真空舱19的一侧设置用于进入保护舱主体3的抽真空舱气密门1，于保护舱主体3的一侧设置保护舱气密门2；于保护舱主体3的顶部设置排空气口7及第一充保护气口8，在抽真空舱19的上分别设置第二充保护气口9及抽真空舱抽真口10；还包括注排液管道三通4，注排液管道三通4的第一端连接注液口4，注排液管道三通4的第二端连接排液口6，注排液管道三通4的第三端通入保护舱主体3内部；于保护舱主体3内还设置保护台座11。于上述注排液管道三通4与注液口5、排液口6连接的管道上均设置球阀12。
如图2所示，于抽真空舱19内还设置用于消除代换液体的蒸发系统与干燥系统。上述蒸发系统包括用于加速空气流动蒸发的多个鼓风机14；还包括电加热器13和空气加热器22，电加热器13设置于保护舱主体3下方的基座内，空气加热器22设置于保护舱主体3的上部，各鼓风机14也设置于保护舱主体3内。上述干燥系统包括单向止回阀15，单向止回阀15的一端通过管路伸入保护舱主体3内，单向止回阀15的另一端通过管路顺序连接水份初滤器16、空压机17、空气干燥机18，空气干燥机18的输出端通过管路伸入保护舱主体3内。于空压机17与空气干燥机18连接的管路上还设置电磁稳压阀20，于空气干燥机18伸入保护舱主体3的管路上也设置电磁稳压阀20。在保护舱主体3内部还设置用于检测保护舱主体3内氩气露点的传感器，传感器与露点仪21连接。
本发明的具体工作过程如下：
如图2所示，工作人员穿戴气密服装等护具并连接封闭式呼吸系统进入保护舱主体3内，然后关闭保护舱气密门2，由外部工作人员关闭抽真空舱气密门1后通过第一充保护气口8及第二充保护气口9分别向保护舱主体3及抽真空舱19内注入氩气(保护气体)，然后将保护舱主体3顶部的排空气口7打开通过注液口5及注排液管道三通4向保护舱主体3内注人无毒害液体(水介质)，当水位逐渐上升后挤压并通过排空气口7将保护舱主体3内的空气排出，排气过程结束后，关闭上述排空气口7及注液口5。然后打开第一充保护气口8及排液口6，随水位下降使保护气体不断进入保护舱主体3，由此实现了液体排出保护舱主体3外，然后通过球阀12关闭排液口6。
如图2所示，上述排液过程结束后在保护舱主体3内残留液态与气态的代换液体，代换液体分为液态水及气态水，在上述工作过程中大量液态水已经排出保护舱主体3，仅剩保护舱主体3地面、内壁及人员穿戴装具表面的残留液体。另外在保护气体(氩气)中也有气态水，该气态水以水蒸气形式存在。如图2所示，液态水的消除方式首先由两个鼓风机14对吹氩气，从而加速保护空气流动加速蒸发，电加热器13及空气加热器22使吹出的氩气被加热，从而加速液态水的蒸发，其通过大过流速度及提高液体温度，使得保护舱主体3内的残留液体快速蒸发。如图2所示，保护舱主体3内气态水的消除方式具体如下：汗水的氩气(保护气体)通过单向止回阀15、水份初滤器16、空压机17、空气干燥机18进行赶早，含有水汽的氩气在空压机17的抽吸作用下被吸入管路，经过水份初滤器16时通过吸附初步降低氩气中的含湿量，抽吸的氩气经过空压机17增压，待达到空气干燥机18的压力后被输送至空气干燥机18中进一步减少空气的含湿量，被干燥的空气通过打开的电磁稳压阀20及管路被送入保护舱主体3中。在本发明中液态水转化为气态水与气态水消除的过程是同时进行，其通过在保护舱主体3内形成被加热的大风速高流量氩气通路来迅速蒸发液体，提高氩气中的水汽含量。另一方面又通过由单向止回阀15、水份初滤器16、空压机17及空气干燥机18组成的气体干燥设备不断排出含湿量高的气体，干燥处理后又循环送之保护舱主体，然后又将干燥的氩气进一步加块液体蒸发，以此循环。
当干燥完成之后通过露点仪21监测保护舱主体3内的氩气露点，根据露点-水分含量对照表，选择可干燥至压力露点为—58℃的空气干燥机即可使保护舱内氩气满足含水量≤15ppm的焊接要求。
空气干燥机的配备通过测算保护舱主体3、抽真空舱19内整体的氩气含湿量可以测算出氩气纯度是否达到焊接要求，其具体计算公式如下：
q'＝V 1*ρ氩*q/(V 1+V 2)*ρ氩
其中q’表示整体含水量，V1表示保护舱主体舱容，V2表示抽真空舱内舱容，保护舱主体3及抽真空舱19内的气体密度近似取氩气密度P氩，根据V1、V2的已知量结算得到如下公式：
q≤q'*(V1+V2)÷V1
根据露点-水份含量表查得露点要求，然后选配空气干燥机即可满足焊接要求。
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的基本结构的情况下，本发明可以作任何形式的修改。

Claims (8)

1.气液代换抽真空人员保护舱，其特征在于：包括抽真空舱(19)，于所述抽真空舱(19)内设置保护舱主体(3)，在所述抽真空舱(19)的一侧设置用于进入保护舱主体(3)的抽真空舱气密门(1)，于所述保护舱主体(3)的一侧设置保护舱气密门(2)；于所述保护舱主体(3)的顶部设置排空气口(7)及第一充保护气口(8),在所述抽真空舱(19)上分别设置第二充保护气口(9)及抽真空舱抽真口(10)；还包括注排液管道三通(4)，所述注排液管道三通(4)的第一端连接注液口(5)，所述注排液管道三通(4)的第二端连接排液口(6)，所述注排液管道三通(4)的第三端通入所述保护舱主体(3)内部。
2.如权利要求1所述的气液代换抽真空人员保护舱，其特征在于：于所述保护舱主体(3)内还设置保护台座(11)。
3.如权利要求1所述的气液代换抽真空人员保护舱，其特征在于：于所述注排液管道三通(4)与注液口(5)、排液口(6)连接的管道上均设置球阀(12)。
4.如权利要求1所述的气液代换抽真空人员保护舱，其特征在于：于所述抽真空舱(19)内还设置用于消除代换液体的蒸发系统与干燥系统。
5.如权利要求4所述的气液代换抽真空人员保护舱，其特征在于：所述蒸发系统包括用于加速空气流动蒸发的多个鼓风机(14)；还包括电加热器(13)和空气加热器(22)，所述电加热器(13)设置于保护舱主体(3)下方的基座内，所述空气加热器(22)设置于保护舱主体(3)的上部，各鼓风机(14)也设置于保护舱主体(3)内。
6.如权利要求4所述的气液代换抽真空人员保护舱，其特征在于：所述干燥系统包括单向止回阀(15)，所述单向止回阀(15)的一端通过管路伸入保护舱主体(3)内，所述单向止回阀(15)的另一端通过管路顺序连接水份初滤器(16)、空压机(17)、空气干燥机(18)，所述空气干燥机(18)的输出端通过管路伸入保护舱主体(3)内。
7.如权利要求6所述的气液代换抽真空人员保护舱，其特征在于：于所述空压机(17)与空气干燥机(18)连接的管路上还设置电磁稳压阀(20)，于所述空气干燥机(18)伸入保护舱主体(3)的管路上也设置电磁稳压阀(20)。
8.如权利要求1所述的气液代换抽真空人员保护舱，其特征在于：在所述保护舱主体(3)内部还设置用于检测保护舱主体(3)内氩气露点的传感器，所述传感器与露点仪(21)连接。
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