CN111893429A - 一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统及方法 - Google Patents
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Abstract
一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统及方法，其包括包括分子泵、罗茨泵、旋片泵、连通分子泵和真空扩渗炉的第一挡板阀、连通分子泵和罗茨泵的主管道、设置在主管道上的第三挡板阀和第二真空规、连通真空扩渗炉和罗茨泵的过渡管道、设置在过渡管道上的第二挡板阀、连通罗茨泵和旋片泵的第四挡板阀以及用于测量真空扩渗炉内绝对气压的第一真空规和第三真空规，整个启动过程通过分级启动的方式提高提升真空扩渗炉内绝对气压的速率。
Description
技术领域
本申请涉及真空扩渗炉的技术领域，尤其是涉及一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统及方法。
背景技术
重稀土扩渗工艺是磁性材料行业采用的一种新的工艺路线，该工艺路线通过涂覆或镀膜在工件表面形成一层含有重稀土元素的薄膜后，需要通过扩渗和时效工艺完成重稀土晶界扩渗过程。扩渗过程一般在一个真空扩渗炉中进行，真空扩渗炉都会连接有抽真空系统，用以调节真空扩渗炉内的绝对气压。然而，扩渗过程中对抽真空系统的抽真空速度以及真空扩渗炉内的绝对气压的要求较高，以满足扩渗和时效工艺的要求，保证晶界扩渗的质量。
发明内容
本申请目的是提供一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统及方法，以实现对真空扩渗炉的快速抽真空。
第一方面，本申请提供一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统，采用如下技术方案：
一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统，包括分子泵、罗茨泵、旋片泵、连通分子泵和真空扩渗炉的第一挡板阀、连通分子泵和罗茨泵的主管道、设置在主管道上的第三挡板阀和第二真空规、连通真空扩渗炉和罗茨泵的过渡管道、设置在过渡管道上的第二挡板阀、连通罗茨泵和旋片泵的第四挡板阀以及用于测量真空扩渗炉内绝对气压的第一真空规和第三真空规，还包括有抽真空控制系统，所述抽真空控制系统包括：
一级驱动模块，连接旋片泵和第四挡板阀，输出驱动旋片泵工作的第一驱动信号和驱动第四挡板阀与第二挡板阀打开的第一开启信号；
二级驱动模块，连接第一真空规、第三挡板阀和罗茨泵，用于接收第一真空规输出的第一绝对气压检测信号，并在第一绝对气压检测信号小于等于第一绝对气压预设值时，输出驱动罗茨泵工作的第二驱动信号和驱动第三挡板阀打开的第二开启信号；
三级驱动模块，连接第二真空规、第一挡板阀、第二挡板阀和分子泵，用于接收第二真空规输出的第二绝对气压检测信号，并在第二绝对气压检测信号小于等于第二绝对气压预设值时，输出驱动分子泵工作的第三驱动信号，以及驱动第二挡板阀闭合、驱动第一挡板阀开启的第三开启信号。
通过采用上述技术方案，当通过一级驱动模块驱动旋片泵工作和第四挡板阀与第二挡板阀打开后，旋片泵将真空扩渗炉内的空气通过过渡管道和罗茨泵抽出，实现对真空扩渗炉的初步抽真空；在第一绝对气压检测信号小于等于第一绝对气压预设值时，启动罗茨泵，并打开第三挡板阀，使得罗茨泵与旋片泵配合工作，以实现对真空扩渗炉的进一步抽真空，同时也实现了对分子泵内部的抽真空；在第二绝对气压检测信号小于等于第二绝对气压预设值时，启动分子泵，以保证真空扩渗炉内部最终的绝对气压达到扩渗工艺的要求。采用三种真空泵串接且逐级启动的方式，以提高抽空真空扩渗炉的抽真空时间并通过分子泵保证真空扩渗炉内最终的绝对气压达到工艺要求。
进一步的，所述三级驱动模块还连接第一真空规，在所述第一绝对气压检测信号和第二绝对气压检测信号小于等于第二绝对气压预设值时，所述三级驱动模块输出所述第三驱动信号和所述第三开启信号。
通过采用上述技术方案，通过第一真空规和第二真空规的冗余条件判断方式，提高了分子泵启动的安全性。
进一步的，所述第三真空规设置为电离规。
通过采用上述技术方案，电离规对绝对气压的测量精度高，可用于精确测量真空扩渗炉内最终的绝对气压。
进一步的，所述第一挡板阀、第二挡板阀和第三挡板阀均内置有止回阀。
通过采用上述技术方案，止回阀的设置方式可避免气体回流，减少分子泵工作时，挡板阀内的气体对分子泵进气端绝对气压上升速度的影响。
进一步的，所述第一挡板阀与分子泵法兰连接。
通过采用上述技术方案，由于第一挡板阀与分子泵法兰连接，省去了第一挡板阀与分子泵之间的管道连接，从而提高了第一挡板阀未开启时对分子泵内部抽真空的速率。
另一方面，本申请提供一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空方法，采用如下技术方案：
一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空方法，所述方法用于依次启动旋片泵、罗茨泵和分子泵，所述分子泵和真空扩渗炉通过第一挡板阀连接，分子泵和罗茨泵之间连接有主管道，主管道上设置有第三挡板阀和第二真空规，真空扩渗炉和罗茨泵之间连通有过渡管道，过渡管道上设置有第二挡板阀，罗茨泵和旋片泵之间连接有第四挡板阀，所述真空扩渗炉设置有测量真空扩渗炉内绝对气压的第一真空规和第三真空规，所述方法包括：
输出第一驱动信号以驱动旋片泵工作，并输出第一开启信号以驱动第四挡板阀和第二挡板阀打开；
在第一真空规检测到的绝对气压小于等于第一绝对气压预设值时，输出第二驱动信号以驱动罗茨泵工作，并输出第二开启信号以驱动第三挡板阀打开；
在第二真空规检测到的绝对气压小于等于第二绝对气压预设值时，输出第三驱动信号以驱动分子泵工作，并输出第三开启信号以驱动第二挡板阀闭合、驱动第一挡板阀开启。
进一步的，在所述第一绝对气压检测信号和第二绝对气压检测信号均小于等于第二绝对气压预设值时，输出所述第三驱动信号和所述第三开启信号。
进一步的，所述第一挡板阀与分子泵法兰连接。
附图说明
图1是本申请应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统的结构框图。
图2是本申请第一挡板阀结构图。
图3是本申请应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统的系统图。
图中，1、旋片泵；11、第四挡板阀；12、第三波纹管；2、罗茨泵；3、主管道；31、第三挡板阀；32、第二真空规；33、抽气管；34、第二波纹管；4、分子泵；5、第一挡板阀；51、进气口；52、出气口；53、分流管口；6、过渡管道；61、第二挡板阀；62、分流管；63、第一波纹管；7、抽真空控制系统；8、支架；81、底座；82、支座；821、门型架；822、固定梁；9、第一真空规。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
参照图1，一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统，包括包括分子泵4、罗茨泵2、旋片泵1和支架8，分子泵4、罗茨泵2和旋片泵1依次连接以形成对真空扩渗炉的抽真空。
其中，支架8包括一水平设置的矩形底座81，以及设置在矩形底座81上的支座82，支座82包括两个竖直的门型架821，门型架821跨在底座81上方且门型架821的两个指教分别固定连接底座81两侧，两个门型架821之间通过两个水平的固定梁822固定连接，且两个固定梁822与两个门型架821顶部的横梁组成矩形的安装结构。上述旋片泵1与底座81固定连接，罗茨泵2通过螺栓固定在固定梁822和横梁组成的安装结构上，旋片泵1固定连接有第四挡板阀11，第四挡板阀11通过第三波纹管12连接罗茨泵2，罗茨泵2内的气体依次经过第三波纹管12和第四挡板阀11进入旋片泵1，再被旋片泵1排出。
参照图1和图2，分子泵4通过第一挡板阀5与真空扩渗炉固定连接，第一挡板阀5的进气口51和出气口52分别以法兰连接的方式固定连接真空扩渗炉和分子泵4，第一挡板阀5的进气口51位置开设有一分流管62口53，分流管62口53与进气口51连通，并通过过渡管道6连接罗茨泵2。过渡管道6包括与分流管62口53连接的分流管62，分流管62另一端法兰连接有第二挡板阀61，第二挡板阀61的另一开口通过第一波纹管63了连接罗茨泵2。当第二挡板阀61打开时，真空扩渗炉内的气体可依次通过分流管62口53、分流管62、第二挡板阀61和波纹管进入罗茨泵2。分流管62口53的设置使得罗茨泵2能够通过过渡管道6直接连通真空扩渗炉，第一波纹管63的设置方便了过渡管道6与罗茨泵2之间的固定连接。
再参照图1，分子泵4底部的排气口通过主管道3连通罗茨泵2。主管道3包括与分子泵4底部的排气口法兰连接的抽气管33，抽气管33另一端通过第二波纹管34链接有第三挡板阀31，第三挡板阀31连接罗茨泵2。当第一挡板阀5和第三挡板阀31打开时，真空扩渗炉内的气体一次经过第一挡板阀5、分子泵4、抽气管33、第二波纹管34和第三挡板阀31进入罗茨泵2。第二波纹管34的设置方便了第三挡板阀31与抽气管33之间的连接。
为了避免气体回流，减少分子泵4工作时，挡板阀内的气体对分子泵4进气端绝对气压上升速度的影响，第一挡板阀5、第二挡板阀61和第三挡板阀31均为气动挡板阀且内置有止回阀。
参照图1和图3，在一个实施例中，本申请提供的应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统还包括：抽真空控制系统7以及固定设置在真空扩渗炉上的第一真空规9和第三真空规，抽气管33上设置有第二真空规32，抽真空控制系统7包括以及驱动模块、二级驱动模块和三级驱动模块。第一真空规9、第二真空规32和第三真空规用于检测相应位置的绝对气压
一级驱动模块连接旋片泵1和第四挡板阀11，响应于抽真空系统的启动输出第一驱动信号至旋片泵1并输出第一开启信号至第四挡板阀11，旋片泵1接收到第一驱动信号后启动工作，第四挡板阀11接收到第一开启信号后打开。
二级驱动模块连接第一真空规9、罗茨泵2和第三挡板阀31，用于接收第一真空规9输出的第一绝对气压检测信号，并在第一绝对气压检测信号小于等于第一绝对气压预设值时，输出驱动罗茨泵2工作的第二驱动信号和驱动第三挡板阀31打开的第二开启信号。
三级驱动模块，连接第二真空规32、第一挡板阀5、第二挡板阀61和分子泵4，用于接收第二真空规32输出的第二绝对气压检测信号，并在第二绝对气压检测信号小于等于第二绝对气压预设值时，输出驱动分子泵4工作的第三驱动信号，以及驱动第二挡板阀61闭合、驱动第一挡板阀5开启的第三开启信号。
其中，一级驱动模块、二级驱动模块和三级驱动模块集成设置在一个控制器中，同时，依据限定条件输出驱动信号或开启信号的技术为现有技术中已成熟的技术，在此不再分别对一级驱动模块、二级驱动模块和三级驱动模块进行展开说明。
需要说明的是，为了进一步的提高抽真空系统的抽真空速率第一绝对气压预设值和第二绝对气压预设值均为技术人员预先设定的数值，在一个示例中，第一绝对气压预设值为2KPa，第二绝对气压预设值为10Pa；在另一示例中，第一绝对气压预设值为2KPa，第二绝对气压预设值为5Pa；在另一示例中，第一绝对气压预设值为20KPa，第二绝对气压预设值为15Pa。
在另一个实施例中，本申请还提供了一种用于启动图1中分子泵4、罗茨泵2和旋片泵1的抽真空方法，以保证抽真空系统抽真空的效率。抽真空方法包括：
输出第一驱动信号以驱动旋片泵1工作，并输出第一开启信号以驱动第四挡板阀11和第二挡板阀61打开；
在第一真空规9检测到的绝对气压小于等于第一绝对气压预设值时，输出第二驱动信号以驱动罗茨泵2工作，并输出第二开启信号以驱动第三挡板阀31打开；
在第二真空规32和第一真空规9检测到的绝对气压均小于等于第二绝对气压预设值时，输出第三驱动信号以驱动分子泵4工作，并输出第三开启信号以驱动第二挡板阀61闭合、驱动第一挡板阀5开启。
是本申请的工作原理为：当需要对真空扩渗炉抽真空时，首先启动旋片泵1并开启第二挡板阀61和第四挡板阀11，从而通过旋片泵1对真空扩渗炉进行初步的抽真空；当真空扩渗炉内的绝对气压上升到第一绝对气压预设值时，启动罗茨泵2并打开第三挡板阀31，进而通过旋片泵1和罗茨泵2的共同作用对真空扩渗炉进行进一步的抽真空，并通过第三挡板阀31将分子泵4内的气体抽出，使得分子泵4内的气压降低；当真空扩渗炉以及分子泵4内的绝对气压均达到第二绝对气压预设值时，启动分子泵4，并通过串接起来的分子泵4、罗茨泵2和旋片泵1对真空扩渗炉进行抽真空，以保证真空扩渗炉内最终的绝对气压达到扩渗反应的要求。整个启动过程通过分级启动的方式提高了分子泵启动要求的气压值，提升了真空扩渗炉内绝对气压的速率。
Claims (8)
1.一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统，其特征在于，包括分子泵(4)、罗茨泵(2)、旋片泵(1)、连通分子泵(4)和真空扩渗炉的第一挡板阀(5)、连通分子泵(4)和罗茨泵(2)的主管道(3)、设置在主管道(3)上的第三挡板阀(31)和第二真空规(32)、连通真空扩渗炉和罗茨泵(2)的过渡管道(6)、设置在过渡管道(6)上的第二挡板阀(61)、连通罗茨泵(2)和旋片泵(1)的第四挡板阀(11)以及用于测量真空扩渗炉内绝对气压的第一真空规(9)和第三真空规，还包括有抽真空控制系统(7)，所述抽真空控制系统(7)包括：
一级驱动模块，连接旋片泵(1)和第四挡板阀(11)，输出驱动旋片泵(1)工作的第一驱动信号和驱动第四挡板阀(11)与第二挡板阀(61)打开的第一开启信号；
二级驱动模块，连接第一真空规(9)、第三挡板阀(31)和罗茨泵(2)，用于接收第一真空规(9)输出的第一绝对气压检测信号，并在第一绝对气压检测信号小于等于第一绝对气压预设值时，输出驱动罗茨泵(2)工作的第二驱动信号和驱动第三挡板阀(31)打开的第二开启信号；
三级驱动模块，连接第二真空规(32)、第一挡板阀(5)、第二挡板阀(61)和分子泵(4)，用于接收第二真空规(32)输出的第二绝对气压检测信号，并在第二绝对气压检测信号小于等于第二绝对气压预设值时，输出驱动分子泵(4)工作的第三驱动信号，以及驱动第二挡板阀(61)闭合、驱动第一挡板阀(5)开启的第三开启信号。
2.根据权利要求1所述的一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统，其特征在于，所述三级驱动模块还连接第一真空规(9)，在所述第一绝对气压检测信号和第二绝对气压检测信号小于等于第二绝对气压预设值时，所述三级驱动模块输出所述第三驱动信号和所述第三开启信号。
3.根据权利要求1所述的一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统，其特征在于，所述第三真空规设置为电离规。
4.根据权利要求 1所述的一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统，其特征在于，所述第一挡板阀(5)、第二挡板阀(61)和第三挡板阀(31)均为止回阀门。
5.根据权利要求1所述的一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空系统，其特征在于，所述第一挡板阀(5)与分子泵(4)法兰连接。
6.一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空方法，其特征在于：所述方法用于依次启动旋片泵(1)、罗茨泵(2)和分子泵(4)，所述分子泵(4)和真空扩渗炉通过第一挡板阀(5)连接，分子泵(4)和罗茨泵(2)之间连接有主管道(3)，主管道(3)上设置有第三挡板阀(31)和第二真空规(32)，真空扩渗炉和罗茨泵(2)之间连通有过渡管道(6)，过渡管道(6)上设置有第二挡板阀(61)，罗茨泵(2)和旋片泵(1)之间连接有第四挡板阀(11)，所述真空扩渗炉设置有测量真空扩渗炉内绝对气压的第一真空规(9)和第三真空规，所述方法包括：
输出第一驱动信号以驱动旋片泵(1)工作，并输出第一开启信号以驱动第四挡板阀(11)和第二挡板阀(61)打开；
在第一真空规(9)检测到的绝对气压小于等于第一绝对气压预设值时，输出第二驱动信号以驱动罗茨泵(2)工作，并输出第二开启信号以驱动第三挡板阀(31)打开；
在第二真空规(32)检测到的绝对气压小于等于第二绝对气压预设值时，输出第三驱动信号以驱动分子泵(4)工作，并输出第三开启信号以驱动第二挡板阀(61)闭合、驱动第一挡板阀(5)开启。
7.根据权利要求6所述一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空方法，其特征在于：在所述第一绝对气压检测信号和第二绝对气压检测信号均小于等于第二绝对气压预设值时，输出所述第三驱动信号和所述第三开启信号。
8.根据权利要求6所述的一种应用于钕铁硼真空扩渗炉的抽真空方法，其特征在于：所述第一挡板阀(5)与分子泵(4)法兰连接。
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| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201106 |