CN114713858B - 一种惰性气体密封箱循环系统和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加性制造技术领域，公开了一种惰性气体密封箱循环系统和使用方法，密封箱具有进气通道和排气通道，进气通道外端分别连接有空气入口阀、惰性气体入口阀、控制管路系统尾端；排气通道外端连接排气阀，排气通道中段和控制管路系统之间并联有脱水脱氧管路系统、第一除尘管路和连接管路；控制管路系统从尾端到首端之间依次连接有第四阀、第六阀、第七阀；脱水脱氧管路系统尾端、第一除尘管路尾端、连接管路尾端分别连接在控制管路系统的第四阀和第六阀之间、第六阀和第七阀之间、第七阀和首端之间；本发明具有实现的为送粉式激光加性制造环节提供可靠气氛环境、精确收集可复用的密封箱内气氛的功能。

Description

一种惰性气体密封箱循环系统和使用方法

技术领域

本发明涉及加性制造技术领域，具体的说，是一种惰性气体密封箱循环系统和使用方法，用于提供和维持加性制造系统所需的气氛环形，尤适用于使用钛、铝等活性金属作为加性制造材料时。

背景技术

送粉式激光加性制造技术是目前解决大型复杂金属构件制造的重要技术途径，可以制造飞机、飞船、导弹和卫星等航空设备所需的大型复杂钛合金及高温合金等高性能金属构件。高性能零部件的成形过程需要在低含水量、低含氧量的气氛环境中进行，以抑制金属材料在高温下与水、氧气发生反应而影响制备构件的力学性能。因此在金属材料激光加性制造成形过程中需要提供一个充满惰性气体的密闭箱及相应的脱水氧和排气系统。

生产航空设备的大型结构件时，需要使用超大尺寸的密封箱及配套的气氛净化系统。根据生产中的脱水氧经验，在箱体性能满足一级密封的情况下，单次脱水氧的惰性气体消耗量约为箱体体积的4倍。现有的脱水氧过程是将3倍惰性气体直接排放，对于箱体体积达到50m³以上的箱体，每次脱水氧过程浪费的惰性气体在150m³以上，这种方式在资源和经济上产生了浪费。此外，加工过程中，送粉气、镜头保护气、约束气等一直通入箱体，为了平衡箱压，需要不断排气，也造成了额外的浪费。

同时，在加工大型零件时，每次加工完成后无法使用过渡舱等手段将零件取出，需要将密封箱内的惰性气体排出并恢复到常氧浓度以保证操作人员的安全，这个过程中，箱体内高纯度的惰性气体直接排放也会造成浪费。

综上，加工过程中每次脱水氧需要消耗四倍密封箱容积的惰性气体，加工过程中为了平衡箱体压力需要不断排气，加工完成后为了取出零件需要将箱体内惰性气体逐渐置换排出并恢复到常氧状态，整个加工过程惰性气体的利用率十分低下。

因此，亟需一种惰性气体密封箱循环系统和配套使用方法，能够为送粉式激光加性制造环节提供稳定可靠且优良的气氛环境、同时具备精确收集可复用的密封箱内气氛的能力，避免造成惰性气体浪费并对环境和人员健康造成负面影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种惰性气体密封箱循环系统和使用方法，实现的为送粉式激光加性制造环节提供稳定可靠且优良的气氛环境、精确收集可复用的密封箱内气氛的功能，具有避免造成惰性气体浪费并对环境和人员健康造成负面影响的有益效果。

简略地，一种惰性气体密封箱循环系统通过以下方案实现：密封箱具有进气通道和排气通道，进气通道外端分别连接有空气入口阀、惰性气体入口阀、控制管路系统尾端；排气通道外端连接排气阀，排气通道中段和控制管路系统之间并联有脱水脱氧管路系统、第一除尘管路和连接管路；控制管路系统从尾端到首端之间依次连接有第四阀、第六阀、第七阀；脱水脱氧管路系统尾端、第一除尘管路尾端、连接管路尾端分别连接在控制管路系统的第四阀和第六阀之间、第六阀和第七阀之间、第七阀和首端之间。详细方案及与所述的一种惰性气体密封箱循环系统使用方法在下文进一步说明。

进一步进行说明地，本发明通过下述技术方案实现：

首先，本发明提供了一种惰性气体密封箱循环系统，用于为密封箱内进行的送粉式增材制造提供所需的惰性气体环境，包括：

脱水脱氧管路，用于驱动气体流动并除去气体中水和氧气；

第一除尘管路，用于驱动气体流动并过滤气体中粉尘；

集气管路，用于储存从密封箱中溢出的气体，以及将储存的气体输出至密封箱；

具有进气口、排气口的密封箱内部设有氧气浓度传感器、第五气压传感器；且在靠近排气口处安装有第四惰性气体浓度传感器；

所述密封箱进气口设有向外延长的进气通道，进气通道设置有控制空气由外部空气源输入的空气入口阀、控制惰性气体直接由外部惰性气体源输入的惰性气体入口阀；

所述密封箱的排气口设有向外延长的排气通道，排气通道设置有控制气体直接外排的排气阀；

所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路的进气端设置在排气口与排气阀之间并与排气通道连接；所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路的出气端均设置在惰性气体入口阀与进气口之间，并与进气通道连接。

进一步完善本发明，所述集气管路包括第二除尘管路和储气管路；

所述第二除尘管路进气端与排气通道外端连接，所述第二除尘管路排气端与所述储气管路进气端连接；

所述储气管路进气端还分别与脱水脱氧管路排气端、第一除尘管路排气端连接；

所述储气管路排气端与所述进气通道外端连接。

进一步完善本发明，所述第二除尘管路包括从进气端到排气端依次连接的第八阀、第二滤尘器。

进一步完善本发明，所述储气管路包括从进气端到排气端依次连接的增压泵、储气罐、稳压阀和第三阀。

进一步完善本发明，所述储气罐具有安全阀，所述安全阀用于在储气罐内气压超过设定气压值时进行泄压。

进一步完善本发明，所述储气罐和稳压阀之间安装有第二气压传感器，所述稳压阀和第三阀之间设有第三气压传感器。

进一步完善本发明，还包括控制管路，所述控制管路首端与储气管路进气端连接，所述控制管路尾端与所述进气通道外端连接，所述控制管路尾端与首端之间依次连接有第四阀、第六阀、第七阀；所述脱水脱氧排气端连接在第四阀和第六阀之间，所述第一除尘管路排气端连接在第六阀和第七阀之间。

进一步完善本发明，所述脱水脱氧管路从进气端到排气端之间依次连接有第十阀、第一泵、第一滤尘器、脱水脱氧装置、第五阀。

进一步完善本发明，所述第一除尘管路从进气端到排气端依次连接有第九阀、第二泵、旋风除尘器、板式滤尘器、第十二阀。

进一步完善本发明，所述氧气浓度传感器包括第六常氧浓度传感器和第七微氧浓度传感器，所述第六常氧浓度传感器的氧气浓度检测范围为20%-21%，所述第七微氧浓度传感器的氧气浓度检测范围为10ppm-500ppm。

进一步完善本发明，所述排气通道位于所述密封箱的上部，所述进气通道位于所述密封箱的下部，所述密封箱内底部均布有若干通气口，所述通气口与所述进气通道内端连接。

优选的，所述进气通道的内端设有第一气压传感器。

进一步完善本发明，所述空气入口阀进气端通过管道连接设有压缩空气源和/或离心风机。

进一步明确，所述惰性气体密封箱循环系统中所使用的惰性气体在标准条件下密度大于空气密度，所述标准条件为温度为0℃、气压为1个标准大气压。

进一步完善本发明，还包括控制器；

所述氧气浓度传感器、第五气压传感器、第四惰性气体浓度传感器、第二气压传感器分别与所述控制器相关联；

所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路所述集气管路、排气阀、惰性气体入口阀、空气入口阀分别与所述控制器相关联；

所述控制器被配置为：

从所述氧气浓度传感器、第五气压传感器、第四惰性气体浓度传感器、第二气压传感器接收捕获信息；

根据接收到的捕获信息，

向所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路所述集气管路、排气阀、惰性气体入口阀、空气入口阀发送对应的控制信号。

本发明还提供了一种惰性气体密封箱循环系统使用方法，应用于以上任一项所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：换气阶段：

a.第二气压传感器检测值大于第一设定值时，打开排气阀，导通集气管路向进气通道排气的通路，使集气管路排气；

b.第二气压传感器检测值小于第一设定值时，打开惰性气体入口阀、排气阀，截断集气管路向进气通道排气的通路；

c.第四惰性气体传感器检测值大于第二设定值时，闭合排气阀，导通排气通道向集气管路排气的通路，使集气管路储存气体；

d.氧气浓度传感器检测值小于第三设定值时，闭合惰性气体入口阀，截断排气通道向集气管路排气的通路，集气管路停止储气，导通排气通道经脱水脱氧管路向进气通道排气的通路；

e.氧气浓度传感器检测值小于第四设定值时，密封箱内气体条件满足工作要求；截断或保持导通排气通道经脱水脱氧管路向进气通道排气的通路；导通排气管路经第一除尘管路向进气通道排气的通路；

步骤2：稳压阶段：

f.第五气压传感器检测值大于第五设定值时，导通排气通道经第一除尘管路向集气管路排气的通路；

g.第五气压传感器检测值小于第五设定值时，截断排气通道经第一除尘管路、集气管路排气的通路，导通排气通道经第一除尘管路向进气口排气的通路；

步骤三：升氧阶段

h.密封箱内工作进程结束后，打开空气入口阀，截断排气通道经第一除尘管路向进气通道排气的通道，当第四惰性气体浓度传感器检测值大于第六设定值时，导通排气通道经脱水脱氧管路向集气管路排气的通路；

i.第四惰性气体浓度检测值小于第六设定值时，截断排气通道经脱水脱氧管路向集气管路排气的通道，打开排气阀；

j.氧气浓度传感器检测值达到第七设定值时，关闭空气入口阀。

进一步优选的，所述第一设定值取值范围为0Mpa-0.5Mpa；第二设定值取值范围为500ppm-1000ppm；第三设定值取值范围为100ppm-500ppm；第四设定值取值范围为10ppm-200ppm；第五设定值取值范围为0mbar-10mbar；第六设定值取值范围为500ppm-2000ppm；第七设定值取值范围为20%-21％。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明提供的一种惰性气体密封箱循环系统和使用方法，实现的为送粉式激光加性制造环节提供稳定可靠且优良的气氛环境、精确收集可复用的密封箱内气氛的功能，具有避免造成惰性气体浪费并对环境和人员健康造成负面影响的有益效果。

附图说明

下面将结合附图对技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

图1为本发明提供的一种密封箱循环系统的结构示意图；

图2为本发明提供的一种密封箱循环系统使用方法中步骤1中a环节的气体流向示意图；

图3为本发明提供的一种密封箱循环系统使用方法中步骤1中b环节的气体流向示意图；

图4为本发明提供的一种密封箱循环系统使用方法中步骤1中c环节的气体流向示意图；

图5为本发明提供的一种密封箱循环系统使用方法中步骤1中f环节的气体流向示意图；

图6为本发明提供的一种密封箱循环系统使用方法中步骤1中g环节的气体流向示意图；

图7为本发明提供的一种密封箱循环系统使用方法中步骤1中h环节的气体流向示意图；

图8为本发明提供的一种密封箱循环系统使用方法中步骤1中i环节的气体流向示意图。

其中：1、密封箱；2、第一泵；3、脱水脱氧装置；4、第一滤尘器；5、增压泵；6、储气罐；7、安全泄压阀；8、稳压阀；9、第二滤尘器；10、旋风除尘器；11、第二泵；12、板式滤尘器；101、第一气压传感器；102、第二气压传感器；103、第三气压传感器；104、第四惰性气体浓度传感器；105、第五气压传感器；106、第六常氧浓度传感器；107、第七微氧浓度传感器；201、空气入口阀；202、惰性气体入口阀；203、第三阀；204、第四阀；205、第五阀；206、第六阀；207、第七阀；208、第八阀；209、第九阀；2010、第十阀；2011、排气阀；2012、第十二阀。

具体实施方式

以下结合实施例的具体实施方式，对本发明创造的上述内容再做进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段作出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

以下实施例中使用的各类阀体均为常闭电磁阀，各个管路上具有用于控制自身导通或截断的阀体，使用的惰性气体为氩气。

实施例1：

如图1-图8所示，本实施例提供首先一种惰性气体密封箱1循环系统，具体如1所示用于为密封箱1内进行的送粉式增材制造提供所需的惰性气体环境，包括：

脱水脱氧管路，用于驱动气体流动并除去气体中水和氧气；

第一除尘管路，用于驱动气体流动并过滤气体中粉尘；

集气管路，用于主动压缩气体并储存，或被动排放气体；

密封箱1，具有进气通道外端分别连接空气入口阀201、惰性气体入口阀202、脱水脱氧管路排气端、第一除尘管路排气端、集气管路排气端；

所述排气通道外端分别连接排气阀2011、脱水脱氧管路进气端、第一除尘管路进气端和集气管路进气端；

所述脱水脱氧管路排气端、第一除尘管路排气端还分别与集气管路进气端连接；

所述密封箱1内设有氧气浓度传感器、第五气压传感器105，所述排气口末端设有第四惰性气体浓度传感器104，所述集气管路中设有用于检测集气管路内储存气压的第二气压传感器102。

本实施例中用于对检测目标进实施检测的气压传感器、第四惰性气体浓度传感器104、第五气压传感器105和氧气浓度传感器均与控制器连接，阀门控制器根据各个传感器反馈信号控制各个处于常闭状态的阀门的打开或恢复闭合，并启动各个管路开始工作。

为了有效地利用本实施例中提供的一种惰性气体密封箱1循环系统，本实施例还针对性的提供了与之适配的使用方法，使得该惰性气体密封箱1循环系统能够最大限度地适用于送粉式激光加性制造环节；为送粉式激光加性制造提供一个良好的气氛环境，同时最大限度收集储存和重复利用惰性气体，减少密封箱1内换气阶段、升氧阶段惰性气体浪费，避免密封箱1稳压阶段的的气体浪费，并在换气阶段重复利用上次送粉式加工的换气阶段、稳压阶段、升氧阶段过程中储存收集下来的惰性气体；有效避免惰性气体直接排空的浪费和对大气环境、人员安全的威胁，做到了精确收集可复用惰性气体。

为了更好的利用本实施例提供的一种惰性气体密封箱1循环系统，再此提供一种与之配套的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤1：换气阶段，进行前先将密封箱1关闭，此时密封箱1中的气体为空气，在对钛、铝等活性金属材料作为加性制造的粉末原材料时，会在激光高温作用下与氧气发生反应，影响活性制造进程顺利进行和成品质量，因此需要对密封箱1内的气体进行置换，通入密度大于空气的氩气，使空气上浮排出密封箱1；

a.第二气压传感器102检测值大于第一设定值时，如图2所示，打开排气阀2011，导通集气管路向进气通道排气的通路，使集气管路排气；此环节中，需要集气管路中预先储存有足量的惰性气体，并让集气管路中储存的惰性气体因压差顺利进入密封箱1内，利用空气密度小于惰性气体的特性，使空气上浮并经过排气阀2011排入空气中，集气管路中储存的惰性气体是上一次送粉式激光加性制造过程中收集起来的；

b.第二气压传感器102检测值小于第一设定值时，如图3所示，打开惰性气体入口阀202、排气阀2011，截断集气管路向进气通道排气的通路；当集气管路中储存的惰性气体量少时，储存的惰性气体不足以利用压差进入密封箱1，因此直接打开惰性气体入口阀202，引入外部惰性气体源；

c.第四惰性气体传感器检测值大于第二设定值时，如图4所示，闭合排气阀2011，导通排气通道向集气管路排气的通路，使集气管路储存气体；此时密封箱1内的空气大部分已经排出，密封箱1内的气体中惰性气体含量上升到具有回收重新利用的浓度，且随着惰性气体的不断通入密封箱1内气体的惰性气体浓度会进一步上升，直排入大气会造成浪费和对环境、人员的伤害，因此关闭排气阀2011，将排气通道排出的气体充入集气管路，集气管路主动对进入的气体进行压缩储存，以备复用；

d.氧气浓度传感器检测值小于第三设定值时，闭合惰性气体入口阀202，截断排气通道向集气管路排气的通路，集气管路停止储气，导通排气通道经脱水脱氧管路向进气通道排气的通路；随着惰性气体的持续通入，密封箱1内的气体中空气含量进一步下降，以对送粉式增材制造负面影响最大的氧气的浓度作为指示空气含量的间接指标，当氧气浓度小于第三设定值时，说明密封箱1内的气体中的空气含量已经低到接近可用的程度；同时，此时密封箱1内存在的少量空气已经和惰性气体充分混合，持续通入惰性气体进行换气的效果缓慢，因此停止通入惰性气体，转而选择通过脱水脱氧管路对密封箱1内的气体进行循环除氧；

e.氧气浓度传感器检测值小于第四设定值时，密封箱1内气体条件满足工作要求；截断或保持导通排气通道经脱水脱氧管路向进气通道排气的通路；导通排气管路经第一除尘管路向进气通道排气的通路；此时通过第一除尘管路对密封箱1内的满足送粉式加性制造要求的气体进行循环过滤粉尘，以消除制造环节中不断产生的金属粉尘和烟雾，维持密封箱1内的气体环境洁净度；

步骤2：稳压阶段，此阶段中随着制造环节的进行，运送金属粉原料的送粉气、维持密封箱1内温度的冷却气、起约束作用的约束气不断通入，密封箱1内气体增加、气压升高，因此需要将导致密封箱1内气压超过额定值的气体排出，以维持密封箱1内的气压稳定；

f.第五气压传感器105检测值大于第五设定值时，如图5所示，导通排气通道经第一除尘管路向集气管路排气的通路；此时排出的气体惰性气体浓度高、氧气含量低，是具有极佳复用价值的优质气体，因此将经过第一除尘管路除尘后的气体通过集气管路储存密封箱1排出的气体在经济、环保、保护人员健康的各个评价指标上具有积极意义；

g.第五气压传感器105检测值小于第五设定值时，如图6所示，截断排气通道经第一除尘管路、集气管路排气的通路，导通排气通道经第一除尘管路向进气口排气的通路；密封箱1内气压恢复正常，则停止储气；

需要强调的时，如图5所示的步骤2中f环节和图6所示的步骤2中g环节，是在步骤1中e环节中选择：“保持导通排气通道经脱水脱氧管路向进气通道排气的通路”的条件下完成的；当步骤1中e环节中选择：“截断导通排气通道经脱水脱氧管路向进气通道排气的通路”，步骤2中f环节、步骤2中g环节对应截断导通排气通道经脱水脱氧管路向进气通道排气的通路；

步骤3：升氧阶段，零件制造结束需要打开密封箱1取出，但密封箱1内惰性气体浓度高，直接排入大气会对环境和人员造成伤害，也不利于资源节约；

h.密封箱1内工作进程结束后，如图7所示，打开空气入口阀201，截断排气通道经第一除尘管路向进气通道排气的通道，当第四惰性气体浓度传感器104检测值大于第六设定值时，导通排气通道经脱水脱氧管路向集气管路排气的通路；通入空气，将密封箱1内的惰性气体换出，在前期惰性气体浓度高时，密封箱1内排出气体利用价值高，因此通过集气管路进行收集；

i.第四惰性气体浓度检测值小于第六设定值时，如图8所示，截断排气通道经脱水脱氧管路向集气管路排气的通道，打开排气阀2011；随着空气不断通入密封箱1内，惰性气体浓度不断降低，空气浓度不断升高，逐渐失去回收利用的价值、对人员和环境的影响也降低到可控范围，因此直接打开排气阀2011将密封箱1内气体排入大气，以加快换气进度；

j.氧气浓度传感器检测值达到第七设定值时，关闭空气入口阀201。氧气浓度达到第七设定值时，密封箱1内的气体已经符合人员进入标准，因此可以关闭空气入口阀201，打开密封箱1门后即可将成形零件取出；在下一次送粉式激光加性制造时，重新依次进行步骤一、步骤二、步骤三的操作，以利用本次生产过程中集气管路储存的气体，并对下次生产过程中产生的可利用气体进行收集。

本实施中所述第一设定值取值范围为0Mpa-0.5Mpa；第二设定值取值范围为500ppm-1000ppm；第三设定值取值范围为100ppm-500ppm；第四设定值取值范围为10ppm-200ppm；第五设定值取值范围为0mbar-10mbar；第六设定值取值范围为500ppm-2000ppm；第七设定值取值范围为20%-21％。

实施例2：

本实施例是在实施例1的基础上进一步优化地，所述集气管路包括第二除尘管路和储气管路；第二除尘管路用于对进入储气管路中的气体进行滤尘，防止密封箱1内粉尘含量较高的气体进入储气管路造成积粉阻塞；

所述第二除尘管路进气端与排气通道外端连接，所述第二除尘管路排气端与所述储气管路进气端连接；

所述储气管路进气端还分别与脱水脱氧管路排气端、第一除尘管路排气端连接；

所述储气管路排气端与所述进气通道外端连接。

进一步完善本实施例，所述第二除尘管路包括从进气端到排气端依次连接的第八阀208、第二滤尘器9。第八阀208控制排气通道向储气管路排气的通路的通断状态，第二滤尘器9防止粉尘从排气通道进入储气管路造成阻塞。

进一步完善本实施例，所述储气管路包括从进气端到排气端依次连接的增压泵5、储气罐6、稳压阀8和第三阀203。增压泵5提供对气体进行压缩，储气罐6提供储存气体的场所，稳压阀8控制储气罐6通向进气通道排气时的压力不会随着储气罐6内部气压变化而变化，维持储气管路向排气通道排气时的稳定性，避免储气罐6内高压时向密封箱1通入的气体流速过快，有助于密封箱1换气过程稳定高效进行。

进一步完善本实施例，所述储气罐6具有安全阀，所述安全阀用于在储气罐6内气压超过设定气压值时进行泄压。防止储气罐6内气压过高出现安全隐患。

进一步完善本实施例，所述储气罐6和稳压阀8之间安装有第二气压传感器102，所述稳压阀8和第三阀203之间设有第三气压传感器103。第二气压传感器102在储气罐6下游端能够测量储气罐6内气压，第三气压传感器103指示稳压阀8下游段的排气压力。

进一步完善本实施例，还包括控制管路，所述控制管路首端与储气管路进气端连接，所述控制管路尾端与所述进气通道外端连接，所述控制管路尾端与首端之间依次连接有第四阀204、第六阀206、第七阀207；所述脱水脱氧排气端连接在第四阀204和第六阀206之间，所述第一除尘管路排气端连接在第六阀206和第七阀207之间。通过控制管路实现分别控制脱氧脱水管路、第一除尘管路排气去向密封箱1进行循环还是去向储气管路储存。

进一步完善本发明，所述脱水脱氧管路从进气端到排气端之间依次连接有第十阀2010、第一泵2、第一滤尘器4、脱水脱氧装置3、第五阀205。第五阀205、第十阀2010控制脱水脱氧管路的通断，同时第十阀2010还要防止气体倒流进入脱水脱氧管路的作用，第一泵2用于驱动气体主动流经脱水脱氧管路参与密封箱1和脱水脱氧管路之间的循环，第一滤尘器4防止气体中的粉尘进入脱水脱氧装置3。

进一步完善本实施例，所述第一除尘管路从进气端到排气端依次连接有第九阀209、第二泵11、旋风除尘器10、板式滤尘器12、第十二阀2012。旋风除尘器10去除流经气体中颗粒较大粉尘，板式滤尘器12进一步提高除尘净化效果。

进一步完善本发明，所述氧气浓度传感器包括第六常氧浓度传感器106和第七微氧浓度传感器107，所述第六常氧浓度传感器106的氧气浓度检测范围为20%-21%，所述第七微氧浓度传感器107的氧气浓度检测范围为10ppm-500ppm。

进一步完善本发明，所述排气通道位于所述密封箱1的上部，所述进气通道位于所述密封箱1的下部，所述密封箱1内底部均布有若干通气口，所述通气口与所述进气通道内端连接。

优选的，所述进气通道的内端设有第一气压传感器101。捕获进气通道向密封箱1内通入气体时的气压信息，通过捕获该气压信息能够为调节密封箱1进气压力提供数据参考，避免进气通道通入气体气压过高、流速过快导致密封箱1内气体发生剧烈扰动而混合，有助于密封箱1内空气和惰性气体分层，以提高换气效率。

进一步完善本发明，所述空气入口阀201进气端通过管道连接设有压缩空气源和/或离心风机。压缩空气源直接通入时会造成密封箱1内气体剧烈扰动，使得惰性气体和空气充分混合，虽然可以使惰性气体排出，但不利于惰性气体排出的快速进行，也不利于惰性气体的收集储存，可回收的惰性气体量较低，因此，可以选择降低排放压力，可通过安装减压稳压装置实现；所以本实施例中还提供了一种替代方案，即使用离心风机直接从外界引入空气，其优势在于不需要复杂的压缩空气源储存设备、减少能源浪费；同时，在实施例1提供的使用方法的步骤三的h环节时，密封箱1内气体被抽出进入集气管路后，密封箱1内的气压较低，密封箱1内的气压与外界气压差进一步加大，因此此时采用外接压缩空气源进一步增强了其缺点，故此优先选择采用离心风机，减少不必要的进气压力。

进一步明确，所述惰性气体密封箱1循环系统中所使用的惰性气体在标准条件下密度大于空气密度，所述标准条件为温度为0℃、气压为1个标准大气压。

进一步完善本发明，还包括控制器；所述氧气浓度传感器、第五气压传感器105、第四惰性气体浓度传感器104、第二气压传感器102分别与所述控制器相关联；

所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路、排气阀2011、惰性气体入口阀202、空气入口阀201分别与所述控制器相关联；

所述控制器被配置为：

从所述氧气浓度传感器、第五气压传感器105、第四惰性气体浓度传感器104、第二气压传感器102接收捕获信息；

根据接收到的捕获信息，

向所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路、排气阀2011、惰性气体入口阀202、空气入口阀201发送对应的控制信号。

本实施例其余部分与实施1相同，故不再赘述。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种惰性气体密封箱循环系统，用于为密封箱（1）内进行的送粉式增材制造提供所需的惰性气体环境，其特征在于：包括：

脱水脱氧管路，用于驱动气体流动并除去气体中水和氧气；

第一除尘管路，用于驱动气体流动并过滤气体中粉尘；

集气管路，用于储存从密封箱（1）中溢出的气体，以及将储存的气体输出至密封箱（1）；

具有进气口、排气口的密封箱（1）内部设有氧气浓度传感器、第五气压传感器（105）；且在靠近排气口处安装有第四惰性气体浓度传感器（104）；

所述密封箱（1）进气口设有向外延长的进气通道，进气通道设置有控制空气由外部空气源输入的空气入口阀（201）、控制惰性气体直接由外部惰性气体源输入的惰性气体入口阀（202）；

所述密封箱（1）的排气口设有向外延长的排气通道，排气通道设置有控制气体直接外排的排气阀（2011）；

所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路的进气端设置在排气口与排气阀（2011）之间并与排气通道连接；所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路的出气端均设置在惰性气体入口阀（202）与进气口之间，并与进气通道连接；

所述集气管路包括第二除尘管路和储气管路；

所述第二除尘管路进气端与排气通道外端连接，所述第二除尘管路排气端与所述储气管路进气端连接；

所述储气管路进气端还分别与脱水脱氧管路排气端、第一除尘管路排气端连接；

所述储气管路排气端与所述进气通道外端连接；

所述储气管路包括从进气端到排气端依次连接的增压泵（5）、储气罐（6）、稳压阀（8）和第三阀（203）；

所述储气罐（6）和稳压阀（8）之间安装有第二气压传感器（102），所述稳压阀（8）和第三阀（203）之间设有第三气压传感器（103）；

还包括控制管路，所述控制管路首端与储气管路进气端连接，所述控制管路尾端与所述进气通道外端连接，所述控制管路尾端与首端之间依次连接有第四阀（204）、第六阀（206）、第七阀（207）；所述脱水脱氧排气端连接在第四阀（204）和第六阀（206）之间，所述第一除尘管路排气端连接在第六阀（206）和第七阀（207）之间；

还包括控制器；

所述氧气浓度传感器、第五气压传感器（105）、第四惰性气体浓度传感器（104）、第二气压传感器（102）分别与所述控制器相关联；

所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路、排气阀（2011）、惰性气体入口阀（202）、空气入口阀（201）分别与所述控制器相关联；

所述控制器被配置为：

从所述氧气浓度传感器、第五气压传感器（105）、第四惰性气体浓度传感器（104）、第二气压传感器（102）接收捕获信息；

根据接收到的捕获信息，

向所述脱水脱氧管路、第一除尘管路、集气管路、排气阀（2011）、惰性气体入口阀（202）、空气入口阀（201）发送对应的控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述第二除尘管路包括从进气端到排气端依次连接的第八阀（208）、第二滤尘器（9）。

3.根据权利要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述储气罐（6）具有安全阀，所述安全阀用于在储气罐（6）内气压超过设定气压值时进行泄压。

4.根据权利要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述脱水脱氧管路从进气端到排气端之间依次连接有第十阀（2010）、第一泵（2）、第一滤尘器（4）、脱水脱氧装置（3）、第五阀（205）。

5.根据权利要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述第一除尘管路从进气端到排气端依次连接有第九阀（209）、第二泵（11）、旋风除尘器（10）、板式滤尘器（12）、第十二阀（2012）。

6.根据权利要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述氧气浓度传感器包括第六常氧浓度传感器（106）和第七微氧浓度传感器（107），所述第六常氧浓度传感器（106）的氧气浓度检测范围为20%-21%，所述第七微氧浓度传感器（107）的氧气浓度检测范围为10ppm-500ppm。

7.根据权利要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述排气通道位于所述密封箱（1）的上部，所述进气通道位于所述密封箱（1）的下部，所述密封箱（1）内底部均布有若干通气口，所述通气口与所述进气通道内端连接。

8.根据权利要求7所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述进气通道的内端设有第一气压传感器（101）。

9.根据权利要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述空气入口阀（201）进气端通过管道连接设有压缩空气源和/或离心风机。

10.根据权利要求1所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于：所述惰性气体密封箱循环系统中所使用的惰性气体在标准条件下密度大于空气密度，所述标准条件为温度为0℃、气压为1个标准大气压。

11.一种惰性气体密封箱循环系统使用方法，应用于权利要求1-10中任一项所述的一种惰性气体密封箱循环系统，其特征在于，具体包括以下步骤：

步骤1：换气阶段：

a.第二气压传感器（102）检测值大于第一设定值时，打开排气阀（2011），导通集气管路向进气通道排气的通路，使集气管路排气；

b.第二气压传感器（102）检测值小于第一设定值时，打开惰性气体入口阀（202）、排气阀（2011），截断集气管路向进气通道排气的通路；

c.第四惰性气体传感器检测值大于第二设定值时，闭合排气阀（2011），导通排气通道向集气管路排气的通路，使集气管路储存气体；

d.氧气浓度传感器检测值小于第三设定值时，闭合惰性气体入口阀（202），截断排气通道向集气管路排气的通路，集气管路停止储气，导通排气通道经脱水脱氧管路向进气通道排气的通路；

e.氧气浓度传感器检测值小于第四设定值时，密封箱（1）内气体条件满足工作要求；截断排气或保持导通通道经脱水脱氧管路向进气通道排气的通路；导通排气管路经第一除尘管路向进气通道排气的通路；

步骤2：稳压阶段：

f.第五气压传感器（105）检测值大于第五设定值时，导通排气通道经第一除尘管路向集气管路排气的通路；

g.第五气压传感器（105）检测值小于第五设定值时，截断排气通道经第一除尘管路、集气管路排气的通路，导通排气通道经第一除尘管路向进气口排气的通路；

步骤三：升氧阶段

h.密封箱（1）内工作进程结束后，打开空气入口阀（201），截断排气通道经第一除尘管路向进气通道排气的通道，当第四惰性气体浓度传感器（104）检测值大于第六设定值时，导通排气通道经脱水脱氧管路向集气管路排气的通路；

i.第四惰性气体浓度检测值小于第六设定值时，截断排气通道经脱水脱氧管路向集气管路排气的通道，打开排气阀（2011）；

j.氧气浓度传感器检测值达到第七设定值时，关闭空气入口阀（201）。

12.根据权利要求11所述的一种惰性气体密封箱循环系统使用方法，其特征在于：

所述第一设定值取值范围为0Mpa-0.5Mpa；

第二设定值取值范围为500ppm-1000ppm；

第三设定值取值范围为100ppm-500ppm；

第四设定值取值范围为10ppm-200ppm；

第五设定值取值范围为0mbar-10mbar；

第六设定值取值范围为500ppm-2000ppm；

第七设定值取值范围为20%-21％。

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