CN111660021A - 一种激光切割机用氮气发生器一体机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及激光切割机技术领域，尤其为一种激光切割机用氮气发生器一体机，包括底盘部件以及用于对该一体机进行控制的控制系统，所述底盘部件上安装有一体式螺杆主机、膜管组件、储气罐Ⅰ和储气罐Ⅱ，所述一体式螺杆主机包括空压机，所述空压机与储气罐Ⅰ相连，所述储气罐Ⅰ与冷干机连接，所述冷干机通过加热组件连接有膜管组，该膜管组连接到吸干机，所述吸干机与储气罐Ⅱ相连，所述储气罐Ⅱ连接流量计，所述流量计连接有出口球阀和氮气分析仪。本发明，设置了四种使用模式，性能优越性，设备系统稳定，保证激光切割机的正常运行和避免对激光切割机带来损坏，运行能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割机技术领域，具体为一种激光切割机用氮气发生器一体机。
背景技术
传统激光切割机是以氮气供应给激光切割割嘴作为吹扫气体，氮气供应主要有两种方法：一是液氮供气系统；二是PSA制氮机供气系统。
而现有技术中，氮气供应的设备还存在以下缺点：整机系统稳定性较差，会对激光切割机保护气系统造成污染和伤害，进而使影响激光切割机的正常运行甚至带来损坏；工作模式固定单一，不能根据切割不同板材厚度而设置了不同工作模式，从而导致性能不佳；整机设备能耗较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种激光切割机用氮气发生器一体机，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种激光切割机用氮气发生器一体机，包括底盘部件以及用于对该一体机进行控制的控制系统，所述底盘部件上安装有一体式螺杆主机、膜管组件、储气罐Ⅰ和储气罐Ⅱ，所述一体式螺杆主机包括空压机，所述空压机与储气罐Ⅰ相连，所述储气罐Ⅰ与冷干机连接，所述冷干机通过加热组件连接有膜管组，该膜管组连接到吸干机，所述吸干机与储气罐Ⅱ相连，所述储气罐Ⅱ连接流量计，所述流量计连接有出口球阀和氮气分析仪。
优选的，所述储气罐Ⅰ连接有过滤器三组Ⅰ，该过滤器三组Ⅰ与冷干机连接，所述加热组件包括过滤器三组Ⅱ，所述膜管组包括膜管一以及膜管二，其中：膜管可以根据制气量需求设置更多根数，所述滤器三组Ⅱ的一端与冷干机相连，另一端连接有加热器，所述加热器通过调节型的电动阀分别与膜管一和膜管二连接。
优选的，所述吸干机的一端通过单向阀连接背压阀，所述背压阀分别与膜管一以及膜管二相连，所述储气罐Ⅱ通过过滤器与流量计连接，所述流量计连接有4分球阀，该4分球阀通过减压阀与氮气分析仪连接。
优选的，所述过滤器三组Ⅱ还连接有开关型的电动阀以及加热器，所述开关型的电动阀连接到吸干机，所述吸干机连接有消声器。
优选的，所述底盘部件通过支架安装有外壳，该外壳上安装有冷却器，所述冷却器的一端与安装在底盘部件上的油气分离器连接，另一端与储气罐Ⅰ，所述油气分离器与一体式螺杆主机的油气桶相连。
优选的，所述空压机连接有压力传感器和温度传感器，所述背压阀和流量计也连接有压力传感器，所述加热器也连接有温度传感器。
优选的，所述空压机通过进气阀连接有空滤，所述油气分离器与油气桶之间连接有油滤，所述油气分离器上设置有油气桶压力表以及油气分离器泄放阀，所述储气罐Ⅰ和储气罐Ⅱ上均设有压力表以及安全阀，所述油气分离器通过最小压力阀以及温控阀与冷却器连接，所述油气分离器安装有油气分离器安全阀。
优选的，所述膜管一和膜管二连接有膜管氧气排放口，该膜管氧气排放口固定到底盘部件上。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
设置了四种使用模式，性能优越性；不仅设置了冷干机进行第一步脱水处理，后面还添加了吸干机对最终用气进行二次干燥，经过二次干燥的终端用气会完全符合激光切割机的使用；吸干机配置了两个再生阀门：一个手动调节阀和开关型的电动阀，可根据终端用气的纯度和用量来自行调节大小达到再生气用量的大小；设置了流量计，根据终端用气需求的不同从而自动切换工作模式，即流量过大报警；设置了压力传感器，压力传感器起到保护作用，整套设备以压力参数为优选，即压力过低报警；利用一体式螺杆主机的空压机永磁变频技术达到压力的恒定目的，根据终端用气量的不同从而自动调节空压机的转速以适应恒压状态下的用气量波动，从而达到节能的目的。系统恒压设计有利于膜的寿命和产气量的稳定，以及对激光切割机用气系统的稳定；一体机采用控制系统(包括控制面板)作为中央集中控制，此举可以有效的对各部件之间的信号和功能进行联系，最大发挥出各部件的优点和功能。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明后视示意图；
图3为本发明带外壳示意图；
图4为本发明简易流程示意图。
图中附图标记对应的部件名称及部件数量如下表：
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～4，本发明提供一种技术方案：
一种激光切割机用氮气发生器一体机，包括底盘部件4以及用于对该一体机进行控制的控制系统3：包括控制面板，所述底盘部件4上安装有一体式螺杆主机6、膜管组件、储气罐Ⅰ27和储气罐Ⅱ28，所述一体式螺杆主机6包括空压机，所述空压机与储气罐Ⅰ27相连，所述储气罐Ⅰ27与冷干机25连接，所述冷干机25通过加热组件连接有膜管组22，该膜管组22连接到吸干机30，所述吸干机30与0.6立方储气罐Ⅱ28相连，所述0.6立方储气罐28连接流量计12，所述流量计12连接有出口球阀18和氮气分析仪2。
具体的，所述储气罐Ⅰ27连接有过滤器三组Ⅰ26，该过滤器三组Ⅰ26与冷干机25连接，所述加热组件包括过滤器三组Ⅱ32，所述膜管组22包括膜管一以及膜管二，其中：所述滤器三组Ⅱ32的一端与冷干机25相连，另一端连接有加热器34，所述加热器34通过调节型的电动阀33分别与膜管一和膜管二连接。
具体的，所述吸干机30的一端通过单向阀24连接背压阀23，所述背压阀23分别与膜管一以及膜管二相连，所述0.6立方储气罐28通过过滤器5与流量计12连接，所述流量计12连接有4分球阀13，该4分球阀13通过减压阀10与氮气分析仪2连接。
具体的，所述过滤器三组Ⅱ32还连接有开关型的电动阀31以及加热器34，所述开关型的电动阀31连接到吸干机30，所述吸干机30连接有消声器1。
具体的，所述底盘部件4通过支架安装有外壳17，该外壳17上安装有冷却器19，所述冷却器19的一端与安装在底盘部件4上的油气分离器9连接，另一端与储气罐Ⅰ27连接，所述油气分离器9与一体式螺杆主机6的油气桶相连。
具体的，所述空压机连接有压力传感器和温度传感器T1，所述背压阀23和流量计12也连接有压力传感器，所述加热器34也连接有温度传感器T2。
具体的，所述空压机通过进气阀7连接有空滤11，所述油气分离器9与油气桶之间连接有油滤8，所述油气分离器8上设置有油气桶压力表14以及油气分离器泄放阀36，1立方储气罐Ⅰ27和0.6立方储气罐28上均设有压力表21以及安全阀29，所述油气分离器9通过最小压力阀16以及温控阀20与冷却器19连接，所述油气分离器9安装有油气分离器安全阀15。
具体的，所述膜管一和膜管二连接有膜管氧气排放口35，该膜管氧气排放口35固定到底盘部件4上。
本发明，为了最佳匹配切割不同板材厚度而设置了不同工作模式，不同模式中具体有不同参数配置，根据设置的不同而对整个设备进行节能降耗处理。
本发明，具有四种使用模式：
氮气发生器四种工作模式
第一种空气模式：空压机T1经过压缩，产生压缩气体，经过管路进入1立方空气储罐27，在经过过滤器三组26，在经过冷干机25，在经过过滤器三组32，在到开关型电动阀31，在进入吸干机30，吸干机经过吸附，干燥气体进入0.6立方氮气储气罐28，再生气经过消音器1排入大气中，吸干机上端的再生气均压阀此时会跟设备同步动作打开，使之能保证有足够的再生气吹扫干燥塔，达到完全再生的目的。氮气储气罐里面的气体经过过滤器5进入流量计12，这里有个四通，气体经过四通进入(出口)球阀18，在由球阀18到达客户用气端。四通一端口接有4分球阀13，气体经过13进入减压阀10，经过减压之后的气体进入氮气分析仪2进行氮气纯度的监测，四通还有一端口接有压力传感器P4，用于监测氮气压力。空气模式下加热器34不工作，调节型电动阀33关闭。
第二种制氮模式：空压机T1经过压缩，产生压缩气体，经过管路进入1立方空气储罐27，在经过过滤器三组26，在经过冷干机25，在经过滤器三组32，在由加热器34进入到达调节型电动阀33，加热器根据流量的变化自动调节温度和启停，从而达到节能目的，调节型电动阀34打开，进入膜管一和膜管二20，经膜管产生氮气经过备压阀23单向阀24进入到吸干机30，吸干机经过吸附，干燥气体进入0.6立方氮气储气罐28，再生气经过消音器1排入大气中，吸干机上端的再生气均压阀此时只有在均压状态才会打开，使设备即能充分均压，又能达到节能目的，氮气储气罐里面的气体经过过滤器5进入流量计12，这里有个四通，气体经过四通进入(出口)球阀18，在由球阀18到达客户用气端。四通一端口接有4分球阀13，气体经过球阀13进入减压阀10，经过减压之后的气体进入氮气分析仪2进行氮气纯度的监测，四通还有一端口接有压力传感器P4，用于监测氮气压力。制氮模式下开关型电动阀31不工作。
第三种低纯模式：空压机T1经过压缩，产生压缩气体，经管路进入1立方空气储罐27，在经过滤器三组26到达冷干机25，在经过滤器三组32到达加热器34，由加热器34到达调节型电动阀33，加热器根据氮气纯度的变化自动调节温度和启停，调节型电动阀34打开，进入膜管一和膜管二20，经膜管产生氮气进过备压阀23单向阀24进入吸干机30，吸干机经过吸附，干燥气体进入0.6立方氮气储气罐28，再生气经过消音器1排入大气中，吸干机上端的再生气均压阀此时会根据氮气纯度的变化自动调节开启或者关闭，从而达到客户所需要的纯度，氮气储气罐里面的气体经过滤器5，在进入流量计12，这里有个四通，气体经过四通进入(出口)球阀18，在由球阀18到达客户用气端。四通一端口接有4分球阀13，气体经过13进入减压阀10，经过减压之后的气体进入氮气分析仪2进行氮气纯度的监测，四通还有一端口接有压力传感器P4，用于监测氮气压力。低纯模式下开关型电动阀31不工作。
第四种高纯模式：空压机T1经过压缩，产生压缩气体，经过管路进入1立方空气储罐27，在经过滤器三组26，在经过冷干机25，在经过滤器三组32，在由加热器34到达调节型电动阀33，加热器加热温度稳定在设定值，调节型电动阀34打开，进入膜管一和膜管二20，经膜管产生氮气进过备压阀23单向阀24进入吸干机30，吸干机经过吸附，干燥气体进入0.6立方氮气储气罐28，再生气经过消音器1排入大气中，吸干机上端的再生气均压阀只有在均压状态打开，从而达到节能的目的，氮气储气罐里面的气体经过过滤器5进入流量计12，这里有个四通，气体经过四通进入(出口)球阀18，在由球阀18到达客户用气端。四通一端口接有4分球阀13，气体经过球阀13进入减压阀10，经过减压之后的气体进入氮气分析仪2进行氮气纯度的监测，四通还有一端口接有压力传感器P4，用于监测氮气压力。高纯模式下开关型电动阀31不工作。
本发明，为了最佳匹配激光切割机的应用工况此款氮气发生器在应用方面设置了四种使用模式(性能优越性)：
1、空气模式；
主要应用于薄板切割，此模式可在同等效率情况下降低设备能耗(此模式下氮气发生膜无需工作，只应用到设备中的一体式螺杆主机6的空压机工作)。
2、标准模式；
主要应用于中等厚度的板材切割，标准模式为设备设置一定氮气纯度范围，其纯度会根据终端用气量而在此范围内波动。
3、低纯模式；
主要应用于厚板切割，通过加大吸附式干燥机的再生气量，增加氮气供应量，降低氮气纯度。此模式下，上端均压阀(再生阀)(现有技术均压阀是一个，现在本方案多增加一个，图中未示出)会根据氮气纯度的高低自动调节开或关，从而达到设定的纯度需求。
4、高纯模式；
主要应用于不锈钢切割等一些有色金属切割，提高空气温度，会增加膜制氮机的氮气纯度，降低吸附式干燥机的再生气量，以保证氮气纯度。(此模式下，加热器34自动加温到设定值，增加制氮机的氮气纯度，上再生阀根据氮气的纯度自动调节开关，以保证氮气纯度)。
模式方式设置总结：不同板材切割需要不同的氮气纯度的配合才能达到最佳切割效果和最佳能耗。
为了保证此设备的运行稳定，本发明做了如下改进：
1、吸附式干燥机的应用
吸附式干燥机(即吸干机30)的主要功能为脱水，因激光切割机对于用气含水量要求较高，此套设备中不仅设置了冷冻式干燥机(冷干机25)进行第一步脱水处理，后面还添加了吸附式干燥机对最终用气进行二次干燥，经过二次干燥的终端用气会完全符合激光切割机的使用。
吸附式干燥机的具体使用模式需要根据整机模式不同而不同，设备在空气模式时，吸附式干燥机需要较大的再生气进行充分再生，以使吸干机具有较高活性，而高纯模式工作情况下需要较小再生气，所以此款设备中应用的吸附式干燥机配置了两个再生阀门(即调节型的电动阀，根据后端氮气的纯度，在设定范围内自动调节再生气的大小)，传统的吸附式干燥机就只配置了一个再生阀门，此款设备中吸附式干燥机增加的电动调节再生阀，可根据终端用气的纯度和用量来自行调节大小达到再生气用量的大小。再生气的大小影响到空压机供气量的大小从而影响到设备能耗。再生气需求大，整机能耗变大，再生气需求小，整机能耗变小。
2、冷冻式干燥机的应用改变
常规冷冻式干燥机应用在设置方面无法满足此设备产生的复杂工况，为了解决这一点，增加了一路手动或电动调节旁通阀，即调节型的电动阀33，(原始状态为只有一路手动或者电动调节旁通阀)，通此举可以解决整套设备在不同工况和环境下保证稳定的露点温度。
3、流量计12的使用，为了自动调节使用模式而设置了终端使用流量计12，根据终端用气需求的不同从而自动切换工作模式。(流量过大报警)。
4、压力传感器P1-P4的使用，因激光切割机对于用气压力有一定要求，为了保证设备正常工作和满足使用要求，设置了压力传感器P1，P2,P3,P4，压力传感器P1，P2,P3,P4起到保护作用，整套设备以压力参数为优选。(压力过低报警)。
5、冷冻式干燥机制冷系统故障报警；
6、冷冻式干燥机排水系统故障报警；
7、加热温度异常报警；
8、电动调节阀故障报警；
9、加装了背压阀23和单向阀24用于稳定系统压力；
总结：上述改进是为了保证此设备系统稳定，从而不会对激光切割机保护气系统造成任何污染和伤害。以此保证激光切割机的正常运行和避免对激光切割机带来损坏。
为了实现节能降耗，本发明：
1、通过流量计12的检测用气量从而调节电动调节阀(调节型的电动阀33)的角度和加热器34的温度最终改变空压机供气量达到节能目的。
2、系统恒压设计采用压力传感器P1-P4和流量的配合参数设置，利用一体式螺杆主机6的空压机永磁变频技术达到压力的恒定目的，根据终端用气量的不同从而自动调节空压机的转速以适应恒压状态下的用气量波动，从而达到节能的目的。系统恒压设计有利于膜的寿命和产气量的稳定，以及对激光切割机用气系统的稳定。
智能控制系统：
一体机采用控制系统3作为中央集中控制，此举可以有效的对各部件之间的信号和功能进行联系，最大发挥出各部件的优点和功能。分体机采用的是部件单独控制，上述复杂工况工艺很难通过自动控制实现。
本发明中：1立方空气储罐27与0.6立方储气罐28连通，气体由1立方空气储罐27进入到0.6立方储气罐28中的路径有两种。
第一种是：空气由1立方空气储罐27依次经过过滤器三组Ⅰ26、冷干机25、滤器三组Ⅱ32、开关型的电动阀31、吸干机30然后到0.6立方储气罐28内。第二种是：氮气由1立方空气储罐27依次经过过滤器三组Ⅰ26、冷干机25、滤器三组Ⅱ32、加热器34、调节型的电动阀33、膜管、背压阀23、单向阀24、吸干机30然后到0.6立方储气罐28内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种激光切割机用氮气发生器一体机，包括底盘部件(4)以及用于对该一体机进行控制的控制系统(3)，其特征在于：所述底盘部件(4)上安装有一体式螺杆主机(6)、膜管组件、储气罐Ⅰ(27)和储气罐Ⅱ(28)，所述一体式螺杆主机(6)包括空压机，所述空压机与储气罐Ⅰ(27)相连，所述储气罐Ⅰ(27)与冷干机(25)连接，所述冷干机(25)通过加热组件连接有膜管组(22)，该膜管组(22)连接到吸干机(30)，所述吸干机(30)与储气罐Ⅱ(28)相连，所述储气罐Ⅱ(28)连接流量计(12)，所述流量计(12)连接有出口球阀(18)和氮气分析仪(2)。
2.根据权利要求1所述的一种激光切割机用氮气发生器一体机，其特征在于：所述储气罐Ⅰ(27)连接有过滤器三组Ⅰ(26)，该过滤器三组Ⅰ(26)与冷干机(25)连接，所述加热组件包括过滤器三组Ⅱ(32)，所述膜管组(22)包括膜管一以及膜管二，其中：所述滤器三组Ⅱ(32)的一端与冷干机(25)相连，另一端连接有加热器(34)，所述加热器(34)通过调节型的电动阀(33)分别与膜管一和膜管二连接。
3.根据权利要求2所述的一种激光切割机用氮气发生器一体机，其特征在于：所述吸干机(30)的一端通过单向阀(24)连接背压阀(23)，所述背压阀(23)分别与膜管一以及膜管二相连，所述储气罐Ⅱ(28)通过过滤器(5)与流量计(12)连接，所述流量计(12)连接有4分球阀(13)，该4分球阀(13)通过减压阀(10)与氮气分析仪(2)连接。
4.根据权利要求2所述的一种激光切割机用氮气发生器一体机，其特征在于：所述过滤器三组Ⅱ(32)还连接有开关型的电动阀(31)以及加热器(34)，所述开关型的电动阀(31)连接到吸干机(30)，所述吸干机(30)连接有消声器(1)。
5.根据权利要求3所述的一种激光切割机用氮气发生器一体机，其特征在于：所述底盘部件(4)通过支架安装有外壳(17)，该外壳(17)上安装有冷却器(19)，所述冷却器(19)的一端与安装在底盘部件(4)上的油气分离器(9)连接，另一端与储气罐Ⅰ(27)连接，所述油气分离器(9)与一体式螺杆主机(6)的油气桶相连。
6.根据权利要求3所述的一种激光切割机用氮气发生器一体机，其特征在于：所述空压机连接有压力传感器和温度传感器，所述背压阀(23)和流量计(12)也连接有压力传感器，所述加热器(34)也连接有温度传感器。
7.根据权利要求5所述的一种激光切割机用氮气发生器一体机，其特征在于：所述空压机通过进气阀(7)连接有空滤(11)，所述油气分离器(9)与油气桶之间连接有油滤(8)，所述油气分离器(8)上设置有油气桶压力表(14)以及油气分离器泄放阀(36)，所述储气罐Ⅰ(27)和储气罐Ⅱ(28)上均设有压力表(21)以及安全阀(29)，所述油气分离器(9)通过最小压力阀(16)以及温控阀(20)与冷却器(19)连接，所述油气分离器(9)安装有油气分离器安全阀(15)。
8.根据权利要求2所述的一种激光切割机用氮气发生器一体机，其特征在于：所述膜管一和膜管二连接有膜管氧气排放口(35)，该膜管氧气排放口(35)固定到底盘部件(4)上。
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