CN107806565B - 一种真空充气设备及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种真空充气设备及实现方法。该设备密封罩、温控工装、工作台、温控器、洁净仪、充气装置和分子泵；工作台上安装有抽气口、抽放气口和密封插座；温控工装安装于由密封罩和工作台形成的密闭空间内；抽放气口向外引出抽放气总管路，所述抽放气总管路连通分子泵和充气装置；抽放气总管路上还设置有薄膜规和电离规；抽气口向外引出洁净度测量管路；所述洁净度测量管路还连接洁净仪；温控器通过密封插座与温控工装的温度控制线路连接。本发明实现了保证在精密仪表密封腔内充入气体的纯度、洁净度、温度和压强，从而提高产品生产质量、效率和使用寿命的目的。

Description

一种真空充气设备及实现方法
技术领域
本发明涉及密封容器充气技术，尤其涉及一种真空充气设备及实现方法。
背景技术
在精密仪器仪表领域，部分零组件或元器件需要密封在充气容器中才能正常工作，充入的气体主要有以下几个方面的作用：(1)提供洁净工作环境，保证精密元件工作的可靠性和耐久性，防止多余物污染影响元器件工作性能的稳定性；(2)在充气容器中充入特定气体便于密封完成后对充气容器进行检漏，例如充入氦气后，可以通过还质谱仪直接进行检漏，保证产品的密封效果；(3)充入高纯度洁净惰性气体防止充气容器内部元器件的材料发生氧化或挥发，防止材料发生质变或运行环境气体污染；(4)通过充气和密封温度过程环境温度控制和充气压力控制，保证仪表在工作温度下充气容器内的气体压强一致性。真空充气设备是高精度仪器仪表生产过程中的一种必要设备，对控制产品生产工艺过程、提高产品生产质量和使用寿命具有重要作用。
传统的充气方法是，直接对密封罩内进行抽真空处理后，放入待充气体，然后进行密封。该方法对充气过程缺乏量化控制，主要表现在以下几个方面：(1)充气和密封环境温度随工作环境温度变化，无法精确控制充入气体温度，且存在密封过程中因环境温度变化导致空气吸入充气容器的风险；(2)充入气体缺乏洁净度检测环节，难以保证充入气体的洁净度；(3)充气过程气体压力缺乏有效控制，存在安全风险；(4)充气前仅采用机械泵进行抽真空处理,真空度低，需进行多次反复抽放，充气时间长，影响充入气体的纯度和生产效率。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种真空充气装置及实现方法，实现了保证在精密仪表密封腔内充入气体的纯度、洁净度、温度和压强，从而提高产品生产质量、效率和使用寿命的目的。
本发明的上述目的通过以下技术方案予以实现：
第一方面，本发明提供了一种真空充气设备，包括密封罩、温控工装、工作台、温控器、洁净仪、充气装置和分子泵；
所述工作台上安装有抽气口、抽放气口和密封插座；所述温控工装安装于由所述密封罩和所述工作台形成的密闭空间内，用于放置待充气容器；
所述抽放气口向外引出抽放气总管路，所述抽放气总管路上设置有总阀，所述总阀用于控制所述抽放气总管路的通断；所述抽放气总管路通过第一管路连通所述分子泵，所述第一管路上设置有抽气阀；所述抽放气总管路通过第二管路连通所述充气装置，所述第二管路上设置有充气阀；所述抽放气总管路上还设置有薄膜规和电离规，用于监测所述密闭空间内的真空度；
所述抽气口向外引出洁净度测量管路，所述洁净度测量管路上设置有洁净度检测阀，用于控制所述洁净度测量管路的通断；所述洁净度测量管路还连接所述洁净仪；所述温控器通过所述密封插座与所述温控工装的温度控制线路连接，用于对所述温控工装进行恒温控制。
进一步地，所述工作台为多个且并联设置。
进一步地，所述充气装置包括气瓶、过滤器和除湿器；所述气瓶的出气口经第三管路连接所述过滤器的进气口，所述第三管路上设置有减压阀；所述过滤器的出气口管路连接所述除湿器的进气口；所述除湿器的出气口经第四管路连接所述第二管路，所述第四管路上设置有调压阀。
进一步地，所述温控工装为具有密封盖、外罩、隔热层、加热层、容器安装座、充气嘴和温度控制线路的装置；当充入所述待充气容器的气体的密度低于空气密度时，所述待充气容器倒向安装于所述温控工装中；当充入所述待充气容器的气体的密度高于空气密度时，所述待充气容器正向安装于所述温控工装中。
第二方面，本发明还提供了利用真空充气设备对待充气容器进行充气的方法，该方法包括如下步骤：
步骤一、关闭充气阀、洁净度检测阀和温控器，打开总阀、抽气阀和分子泵，利用分子泵对所述密闭空间进行抽气，当电离规的示数达到第一设定阈值时，关闭抽气阀和分子泵；
步骤二、打开减压阀、调压阀和充气阀，以使气瓶输出的气体经过滤器除杂，除湿器除水汽后，充入所述密闭空间，当薄膜规的示数达到第二设定阈值时，依次关闭充气阀和总阀；
步骤三、打开洁净仪和洁净度检测阀，利用洁净仪对所述密闭空间中气体的洁净度进行检测；洁净度检测完毕后，关闭所述洁净度检测阀；
步骤四、当所述密闭空间中气体的洁净度达到预设的指标要求时，将待充气容器装入温控工装，然后开启温控器；关闭充气阀和洁净度检测阀，打开总阀、抽气阀和分子泵，利用分子泵对所述密闭空间进行抽气，当电离规的示数达到第一设定阈值时，关闭抽气阀和分子泵；打开减压阀、调压阀和充气阀，以使气体经充气嘴充入所述待充气容器，当薄膜规的示数达到第二设定阈值时，依次关闭充气阀和总阀；
步骤五、在恒温环境下，按照预定的密封要求对所述待充气容器进行密封，然后关闭所述温控器，取出充气完成的所述待充气容器。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)、本发明提出了一种真空充气设备及实现方法，可用于对精密仪器或仪表的密封腔体进行充气，解决了精密仪器仪表充气效率低、纯度低、及工艺过程不稳定等问题，实现了保证在精密仪表密封腔内充入气体的纯度、洁净度、温度和压强，从而提高产品生产质量、效率和使用寿命的目的。
(2)、本发明在充气前利用分子泵对密封罩内的空间进行抽真空处理，提升了抽气效率和真空度；利用洁净度检测仪对充入气体进行洁净度检测，能够保证密封罩内气体的洁净度；在充气过程中，通过利用减压阀、过滤器和除湿器，提高了气体纯度；分别通过调压阀和温控器，实现充入气体的压强控制和温度控制；在充气后的密封过程中，通过利用温控器保证仪表外部环境和内部气体温度，从而实现恒温控制。
附图说明
图1是本发明实施例中的一种真空充气设备的结构图；
图2是本发明实施例中的温控工装的结构示意图；
图3是利用本发明实施例提供的真空充气设备对待充气容器进行充气的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1是本发明实施例中的一种真空充气设备的结构图，该真空充气设备可适用于需要对精密仪器或仪表的密封腔体进行充气的情况。参考图1，本实施例提供的一种真空充气设备，包括密封罩1、温控工装2、工作台7、温控器22、洁净仪21、充气装置和分子泵17；
所述工作台7上安装有抽气口4、抽放气口5和密封插座6；所述温控工装2安装于由所述密封罩1和所述工作台7形成的密闭空间内，用于放置待充气容器32；
所述抽放气口5向外引出抽放气总管路19，所述抽放气总管路19上设置有总阀9，所述总阀9用于控制所述抽放气总管路19的通断；所述抽放气总管路19通过第一管路23连通所述分子泵17，所述第一管路23上设置有抽气阀18；所述抽放气总管路19通过第二管路24连通所述充气装置，所述第二管路24上设置有充气阀11；所述抽放气总管路19上还设置有薄膜规10和电离规20，用于监测所述密闭空间内的真空度；
所述抽气口4向外引出洁净度测量管路，所述洁净度测量管路上设置有洁净度检测阀8，用于控制所述洁净度测量管路的通断；所述洁净度测量管路还连接所述洁净仪21；所述温控器22通过所述密封插座6与所述温控工装2的温度控制线路3连接，用于对所述温控工装2进行恒温控制。
可选的，所述工作台为多个且并联设置。如图1所示，本实施例中，工位1、工位2、…工位n中各有1个工作台7，且所述n个工作台7并联设置。多个工位并联可实现多件产品同时充气。
可选的，所述充气装置包括气瓶16、过滤器13和除湿器15；所述气瓶16的出气口经第三管路25连接所述过滤器13的进气口，所述第三管路25上设置有减压阀14；所述过滤器13的出气口管路连接所述除湿器15的进气口；所述除湿器15的出气口经第四管路26连接所述第二管路24，所述第四管路26上设置有调压阀12。具体的，所述气瓶16为气体提供装置，用于向所述密闭空间内提供气体，所述气瓶16输出的气体经所述减压阀14进行压力调整后，进入所述过滤器13进行颗粒状杂质滤除；所述除湿器15用于吸收除杂后的气体中所含的水汽；由所述除湿器15输出的气体经所述调压阀12进行压力微调后，被输送至所述第二管路24。
可选的，所述温控工装2为具有密封盖27、外罩28、隔热层29、加热层30、容器安装座31、充气嘴33和温度控制线路3的装置，如图2所示为本发明实施例中的温控工装2的结构示意图。当充入所述待充气容器32的气体的密度低于空气密度时，所述待充气容器32倒向安装于所述温控工装2中，如图2所示即为此种情况，充气嘴33朝下的待充气容器32被安装于温控工装2中；当充入所述待充气容器32的气体的密度高于空气密度时，所述待充气容器32正向安装于所述温控工装2中。
图3所示为利用本发明实施例提供的真空充气设备对待充气容器进行充气的方法流程图。参考图3，利用本发明实施例提供的真空充气设备对待充气容器进行充气，包括如下步骤：
步骤一、关闭充气阀、洁净度检测阀和温控器，打开总阀、抽气阀和分子泵，利用分子泵对所述密闭空间进行抽气，当电离规的示数达到第一设定阈值时，关闭抽气阀和分子泵；
步骤二、打开减压阀、调压阀和充气阀，以使气瓶输出的气体经过滤器除杂，除湿器除水汽后，充入所述密闭空间，当薄膜规的示数达到第二设定阈值时，依次关闭充气阀和总阀；
步骤三、打开洁净仪和洁净度检测阀，利用洁净仪对所述密闭空间中气体的洁净度进行检测；洁净度检测完毕后，关闭所述洁净度检测阀；
步骤四、当所述密闭空间中气体的洁净度达到预设的指标要求时，将待充气容器装入温控工装，然后开启温控器；关闭充气阀和洁净度检测阀，打开总阀、抽气阀和分子泵，利用分子泵对所述密闭空间进行抽气，当电离规的示数达到第一设定阈值时，关闭抽气阀和分子泵；打开减压阀、调压阀和充气阀，以使气体经充气嘴充入所述待充气容器，当薄膜规的示数达到第二设定阈值时，依次关闭充气阀和总阀；
步骤五、在恒温环境下，按照预定的密封要求对所述待充气容器进行密封，然后关闭所述温控器，取出充气完成的所述待充气容器。
本发明实施例提供的一种真空充气设备的工作原理如下：
关闭充气阀11、洁净度检测阀8和温控器22，打开总阀9、抽气阀18和分子泵17，利用分子泵17对所述密闭空间进行抽气，当电离规20的示数达到第一设定阈值时，关闭抽气阀18和分子泵17。此时，利用分子泵17对所述密闭空间的抽气过程结束。
打开减压阀14、调压阀12和充气阀11，以使气瓶16输出的气体经过滤器13除杂，除湿器15除水汽后，充入所述密闭空间，当薄膜规10的示数达到第二设定阈值时，依次关闭充气阀11和总阀9。此时，对所述密闭空间的充气过程结束。
打开洁净仪21和洁净度检测阀8，利用洁净仪21对所述密闭空间中气体的洁净度进行检测；洁净度检测完毕后，立即关闭所述洁净度检测阀8。对洁净度检测结果进行分析，若所述密闭空间中气体的洁净度未达到预设的指标要求，则重新对所述密闭空间进行抽气和充气，直至充入所述密闭空间的气体达到预设的指标要求。
当所述密闭空间中气体的洁净度达到预设的指标要求时，将待充气容器32装入温控工装2，此时装有待充气容器32的温控工装2位于由所述密封罩1和所述工作台7形成的密闭空间内，然后将温控器22的连接线插头插入密封插座6后，开启温控器22，以使得温控器22通过温控工装2上的温度控制线路3，对温控工装2进行恒温控制；关闭充气阀11和洁净度检测阀8，打开总阀9、抽气阀18和分子泵17，利用分子泵17对所述密闭空间进行抽气，当电离规20的示数达到第一设定阈值时，关闭抽气阀18和分子泵17；打开减压阀14、调压阀12和充气阀11，以使得气瓶16输出的气体经充气嘴33充入所述待充气容器32，当薄膜规10的示数达到第二设定阈值时，依次关闭充气阀11和总阀9。
在恒温环境下，按照预定的密封要求对所述待充气容器32进行密封，然后关闭所述温控器22，取出充气完成的所述待充气容器32。需要注意的是，在待充气容器32的密封过程中，不可将待充气容器32取出温控工装2，且温控器22保持运行状态，避免由于环境温度变化导致待充气容器32内部气体冒出或外部气体进入，影响充入气体压强或纯度。
本实施例的技术方案提出了一种真空充气设备及实现方法，可用于对精密仪器或仪表的密封腔体进行充气，解决了精密仪器仪表充气效率低、纯度低、及工艺过程不稳定等问题，实现了保证在精密仪表密封腔内充入气体的纯度、洁净度、温度和压强，从而提高产品生产质量、效率和使用寿命的目的；在充气前利用分子泵对密封罩内的空间进行抽真空处理，提升了抽气效率和真空度；利用洁净度检测仪对充入气体进行洁净度检测，能够保证密封罩内气体的洁净度；在充气过程中，通过利用减压阀、过滤器和除湿器，提高了气体纯度；分别通过调压阀和温控器，实现充入气体的压强控制和温度控制；在充气后的密封过程中，通过利用温控器保证仪表外部环境和内部气体温度，从而实现恒温控制。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (4)

1.一种真空充气设备，其特征在于，包括密封罩(1)、温控工装(2)、工作台(7)、温控器(22)、洁净仪(21)、充气装置和分子泵(17)；
所述工作台(7)上安装有抽气口(4)、抽放气口(5)和密封插座(6)；所述温控工装(2)安装于由所述密封罩(1)和所述工作台(7)形成的密闭空间内，用于放置待充气容器(32)；
所述抽放气口(5)向外引出抽放气总管路(19)，所述抽放气总管路(19)上设置有总阀(9)，所述总阀(9)用于控制所述抽放气总管路(19)的通断；所述抽放气总管路(19)通过第一管路(23)连通所述分子泵(17)，所述第一管路(23)上设置有抽气阀(18)；所述抽放气总管路(19)通过第二管路(24)连通所述充气装置，所述第二管路(24)上设置有充气阀(11)；所述抽放气总管路(19)上还设置有薄膜规(10)和电离规(20)，用于监测所述密闭空间内的真空度；
所述抽气口(4)向外引出洁净度测量管路，所述洁净度测量管路上设置有洁净度检测阀(8)，用于控制所述洁净度测量管路的通断；所述洁净度测量管路还连接所述洁净仪(21)；所述温控器(22)通过所述密封插座(6)与所述温控工装(2)的温度控制线路(3)连接，用于对所述温控工装(2)进行恒温控制；
所述充气装置包括气瓶(16)、过滤器(13)和除湿器(15)；所述气瓶(16)的出气口经第三管路(25)连接所述过滤器(13)的进气口，所述第三管路(25)上设置有减压阀(14)；所述过滤器(13)的出气口管路连接所述除湿器(15)的进气口；所述除湿器(15)的出气口经第四管路(26)连接所述第二管路(24)，所述第四管路(26)上设置有调压阀(12)。
2.根据权利要求1所述的真空充气设备，其特征在于，所述工作台为多个且并联设置。
3.根据权利要求1所述的真空充气设备，其特征在于，所述温控工装(2)为具有密封盖(27)、外罩(28)、隔热层(29)、加热层(30)、容器安装座(31)、充气嘴(33)和温度控制线路(3)的装置；当充入所述待充气容器(32)的气体的密度低于空气密度时，所述待充气容器(32)倒向安装于所述温控工装(2)中；当充入所述待充气容器(32)的气体的密度高于空气密度时，所述待充气容器(32)正向安装于所述温控工装(2)中。
4.一种利用权利要求1所述的真空充气设备对待充气容器进行充气的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、关闭充气阀(11)、洁净度检测阀(8)和温控器(22)，打开总阀(9)、抽气阀(18)和分子泵(17)，利用分子泵(17)对所述密闭空间进行抽气，当电离规(20)的示数达到第一设定阈值时，关闭抽气阀(18)和分子泵(17)；
步骤二、打开减压阀(14)、调压阀(12)和充气阀(11)，以使气瓶(16)输出的气体经过滤器(13)除杂，除湿器(15)除水汽后，充入所述密闭空间，当薄膜规(10)的示数达到第二设定阈值时，依次关闭充气阀(11)和总阀(9)；
步骤三、打开洁净仪(21)和洁净度检测阀(8)，利用洁净仪(21)对所述密闭空间中气体的洁净度进行检测；洁净度检测完毕后，关闭所述洁净度检测阀(8)；
步骤四、当所述密闭空间中气体的洁净度达到预设的指标要求时，将待充气容器(32)装入温控工装(2)，然后开启温控器(22)；关闭充气阀(11)和洁净度检测阀(8)，打开总阀(9)、抽气阀(18)和分子泵(17)，利用分子泵(17)对所述密闭空间进行抽气，当电离规(20)的示数达到第一设定阈值时，关闭抽气阀(18)和分子泵(17)；打开减压阀(14)、调压阀(12)和充气阀(11)，以使气体经充气嘴(33)充入所述待充气容器(32)，当薄膜规(10)的示数达到第二设定阈值时，依次关闭充气阀(11)和总阀(9)；
步骤五、在恒温环境下，按照预定的密封要求对所述待充气容器(32)进行密封，然后关闭所述温控器(22)，取出充气完成的所述待充气容器(32)。
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