CN201663342U

CN201663342U - 一种用于横流co2激光设备的充排装置

Info

Publication number: CN201663342U
Application number: CN2010201324185U
Authority: CN
Inventors: 祝晓峰; 田为军
Original assignee: Wuhan Gass Laser Technology Co Ltd
Current assignee: Wuhan Gass Laser Technology Co Ltd
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2020-03-12

Abstract

本实用新型公开了一种用于横流CO₂激光设备的充排装置，包括充气系统和排气系统两部分，气瓶通过压力表、第一流量计与混合罐连接，混合罐与第一快充阀连接，电压力表通过三通与第一快充阀和连接储气罐的四通的一端连接，储气罐通过四通与电压力表、第二快充阀、慢充阀连接，慢充阀与第二流量计通过三通与第一隔膜阀连接，隔膜阀通过传感器与箱体连接，蝶阀与箱体连接，蝶阀与第二隔膜阀及慢抽阀由三通连接，真空泵通过四通与慢抽阀、回气阀和第二隔膜阀连接，电路控制装置通过电信号控制各阀及传感器等部件。本产品具有能保证精确控制自动充排气、并且能够使设备连续稳定长时间高功率输出的优点。

Description

一种用于横流CO2激光设备的充排装置

技术领域

本实用新型涉及一种激光加工设备，更具体的说，涉及一种用于横流CO₂激光设备的充排装置，用于提高横流CO₂激光设备设备的连续运行性能。

背景技术

在现在技术领域中，激光技术在各行各业应用领域中占有不可或缺的一席之地，特别是横流CO₂激光设备设备的运用，它改变了传统的材料表面强化处理方式和常规修复方式，提高了工业产品的耐磨性、耐腐蚀性等，确保产品的表面变形量，降低使用成本，提高了设备的使用效率。

激光技术的运用好处诸多，但我国激光技术受加工工业技术和制造资金成本的影响，激光设备加工制造技术相比国外产品比较粗糙，无法达到设计精度和气密性能，导致激光设备连续运行时间短，输出功率稳定性差，衰减快，连续加工持续性差，大大增加了激光成套设备的使用成本，降低使用效率，限制了我国激光事业的发展。

激光器在正常工作的过程中，工作气体随着时间的推移，在高温、高压的环境中发生各种物理、化学变化，也会组成不同的物质，抑制功率输出，形成能量衰减现象，一般情况下，用户为满足产品的加工工艺，在不能更换气体的情况下，只有加大注入功率的办法来实现。这样有时会由于电压过高，电流过大而出现放电闪弧，烧坏各类电子元器件或放电腔，造成设备的损坏，严重的影响设备的正常使用，给客户造成巨大的经济损失。

我国现有横流高功率激光器充填工作气体程序，基本上是用人工手动充气方式。它是根据探头检测工作腔体压力状态变化过程，以电压数据变化转换到数显仪表显示参数值的过程，当腔体达到相对绝压值时，由操作人员单个打开工作气体储气罐，根据气体混合比例值参数及单种气体充气量，依次冲入气体，在腔体内进行混合。这样的话，由于人体视觉及反应速度的快慢，充入的气体量不是很准确，有时还会重新抽取真空，这对辉光放电的效果及输出功率有一定的影响，会影响放电电压和电流的不稳定，输出功率高低不同，有时还会造成放电闪弧，烧毁放电腔，致使客户的使用维修成本提高。

因此，有必要对现有技术进行改进，解决国产激光器传统的手动充气模式的缺点，设计一种能保证精确控制自动充排气、并且能够使设备连续稳定长时间高功率输出的充排装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于横流CO₂激光设备的充排装置，用于提高横流CO₂激光设备设备的连续运行性能。主要应用于管板式，针板式辉光放电等横流CO₂激光设备器，是激光器连续运行，确保加工工艺贯彻实行的关键装置，在激光输出功率出现衰减的情况下，采用自动充排方式，在保证功率变化不大的状态下，将部分发生变化的气体分次连续缓慢抽取出来，然后将新鲜的工作气体补充入密封箱体，确保箱体内工作气体的纯度，实现输出功率的稳定性。

为了实现本发明，采用以下技术方案：

一种用于横流CO₂激光设备的充排装置，包括充气系统和排气系统两部分，主要由气瓶、压力表、第一流量计，混合罐、第一快充阀、电压力表、储气罐、第二快充阀、慢充阀、第二流量计、第一隔膜阀、气压传感器、箱体、蝶阀、第二隔膜阀、第三隔膜阀、慢抽阀、回气阀、真空泵、电路控制装置组成。

充气系统部分：

气瓶通过压力表、第一流量计与混合罐连接，混合罐与第一快充阀连接，电压力表采用三通连接，一端与第一快充阀连接，一端与连接储气罐的四通连接，连接储气罐的四通一端与电压力表连接，一端与第二快充阀连接，一端与慢充阀连接，慢充阀与第二流量计采用三通连接方式与第一隔膜阀连接，隔膜阀通过气压传感器与箱体连接，使工作气体能按照自动充排要求进入箱体，以此保证箱体内气体新鲜，第一快充阀、第二快充阀、慢充阀、电压力表和气压传感器的电信号均与电路控制装置连接，采用电路互锁，达到充排功能。

排气系统部分：

蝶阀与箱体连接，蝶阀与第二隔膜阀及慢抽阀由三通连接，真空泵由四通连接，一端连接慢抽阀，一端连接回气阀，另一端连接第二隔膜阀，真空泵、慢抽阀、回气阀和气压传感器的电信号均与电路控制装置连接。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和效果：

设备因保证加工工艺的贯彻实施，发生放电腔的烧损次数很多，还会烧损电器电路，每年花费在单台设备维修及电器电路、元器件更换上的费用在3-4万元以上，造成设备的停工在2-3个月以上，给客户造成了很大的经济损失。该装置的运用，大大降低了设备的维修成本，使设备长期处于正常稳定的工作状态，每年为客户创造间接经济价值在50-60万元，国内现有在运行的高功率横流设备近800台，每年在此一项就可产生4-5亿的经济价值。

本装置在使用过程中的运行成本与设备密封运行成本相当，我们以5KW激光成套设备的密封运行来计算成本，纯度为99.995％的二氧化碳气体，一瓶单价为人民币1350元整，可充次数为80-100次，一瓶纯度为99.995％的氮气，单价为人民币400元整，可充次数为46-50次，一瓶纯度为99.995的氦气，单价为人民币2200元整，可充次数为28-30次，设备一般运行8小时时间段后，必须更换混合气体，一次充气成本为100元左右。放电电压一般在直流高压4千伏左右，直流电流一般在12安左右，单小时电耗成本为90元左右，稳定输出2小时以后，功率开始缓慢衰减。只有采取补偿电流、电压的方式来保证功率的稳定性，这样就会增加了电耗成本，一个运行时间段电耗成本接近800元，整个运行成本接近900元。而采用自动充排装置的设备，在保证稳定电流，电压的情况下，电耗成本没有发生变化，只是气耗成本在原有成本基础上增加30-40元，相比整个运行成本还略有降低，同时保证了设备的正常运行，降低了维修成本，受到客户的普遍欢迎。

本装置的应用，改变了国产激光设备的运行性能，它是通过探头检测抽真空进程中，工作腔体内压力由大气状态逐步转换到负压状态的过程中，探头感应值发生变化，以电压信号传输给控制电路，经过数据信号处理后，显示腔体气压值，根据辉光放电原理及放电参数数据，在电路上设定最佳放电气压值，并可根据具体要求任意调节设定值，以达到最佳放电状态和输出功率值。

国产激光器的工作气体一般由纯度较高的二氧化碳气体、氮气和氦气混合组成，或由二氧化碳气体、氮气和氩气混合组成。本装置只需调节好工作气体的压力及流量比例进行混合处理，在控制电路上设定工作等待点范围，充气过程中，随着腔体压力的改变，充气量达到设定值，检测探头反馈数据信号给控制电路，等待工作指示灯亮启，控制电路自动关闭进气管路上的电磁阀导通端，停止充气程序，确保工作气压值的准确性。

附图说明

图1为横流CO₂激光设备的充排装置示意图

图2为充气系统示意图

图3为排气系统示意图

其中：1-气瓶，2-压力表，3-第一流量计，4-混合罐，5-第一快充阀，6-电压力表，7-储气罐，8-第二快充阀，9-慢充阀，10-第二流量计，11-第一隔膜阀，12-气压传感器，13-箱体，14-蝶阀，15-第二隔膜阀，16-第三隔膜阀，17-慢抽阀，18-回气阀，19-真空泵，20-电路控制。

具体实施方式

一种用于横流CO₂激光设备的充排装置，包括充气系统和排气系统两部分，主要由气瓶1、压力表2、第一流量计3，混合罐4、第一快充阀5、电压力表6、储气罐7、第二快充阀8、慢充阀9、第二流量计10、第一隔膜阀11、气压传感器12、箱体13、蝶阀14、第二隔膜阀15、第三隔膜阀16、慢抽阀17、回气阀18、真空泵19、电路控制装置20组成。

充气系统部分：

气瓶1通过压力表2、第一流量计3与混合罐4连接，混合罐4与第一快充阀5连接，电压力表6采用三通连接，一端与第一快充阀5连接，一端与连接储气罐7的四通连接，连接储气罐7的四通一端与电压力表6连接，一端与第二快充阀8连接，一端与慢充阀9连接，慢充阀9与第二流量计10采用三通连接方式与第一隔膜阀11连接，第一隔膜阀11通过气压传感器12与箱体13连接，使工作气体能按照自动充排要求进入箱体，以此保证箱体内气体新鲜，第一快充阀5、第二快充阀8、慢充阀9、电压力表6和气压传感器12的电信号均与电路控制装置20连接，采用电路互锁，达到充气功能。

排气系统部分：

蝶阀14与箱体13连接，蝶阀14与第二隔膜阀15及慢抽阀17由三通连接，真空泵19由四通连接，一端连接慢抽阀17，一端连接回气阀18，另一端连接第二隔膜阀16，真空泵19、慢抽阀17、回气阀18和气压传感器12的电信号均与电路控制装置20连接，采用电路互锁，达到排气功能。

本实用新型的工作方式如下：

首先，对箱体13进行充气，先打开蝶阀14和第三隔膜阀16，启动真空泵19，开始抽取真空，真空抽取完毕，切断真空泵19电源，回气阀18开启，防止真空泵19反油。

然后，打开气瓶1，打开隔膜阀11，调整气瓶压力表2压力，调整流量计3各种气体流量，让工作气体进入混合罐4进行混合，通过气压传感器12检测箱体压力状态，输出信号给电路控制部分，电控部分输出信号给第一快充阀5和第二快充阀8打开，混合工作气体经电压力表6及第二流量计10进入箱体13及储气罐7，这时储气罐7与箱体13联通，当箱体13工作气压达到设定值时，第二快充阀8关闭，此时只对储气罐7进行充气，当储气罐7压力达到最大设定值时，电压力表6输出信号给电路控制部分，第一快充阀5关闭，充气完成，设备开始工作。

在设备工作状态中，操作人员观察激光输出功率发生衰减现象时，按下充排装置，电路控制使设备处于慢抽和慢充状态，真空泵缓慢抽取衰坏气体，充气电磁阀打开，缓慢充入新鲜气体。抽取的气体量由电路控制上设定的范围值，确保因工作气体的减少而输出功率发生大的变化，影响加工工艺的连续实现，从而保证产品的质量。当操作人员观察衰减消失，功率平稳后，关闭自动充排，使设备处于一种稳定、连续、长时间高功率输出的工作状态。

Claims

1.一种用于横流CO₂激光设备的充排装置，包括第一快充阀(5)、第二快充阀(8)、慢充阀(9)、第一隔膜阀(11)、气压传感器(12)、第二隔膜阀(15)、第三隔膜阀(16)、慢抽阀(17)、回气阀(18)、真空泵(19)；

其特征在于：

混合罐(4)与第一快充阀(5)连接，电压力表(6)通过三通一端与第一快充阀(5)连接，另一端与四通连接，四通一端与储气罐(7)连接，四通另一端与第二快充阀(8)连接，四通另一端与慢充阀(9)连接，慢充阀(9)与第二流量计(10)通过三通与第一隔膜阀(11)连接，第一隔膜阀(11)通过气压传感器(12)与箱体(13)连接；

蝶阀(14)与箱体(13)连接，蝶阀(14)与第二隔膜阀(15)及慢抽阀(17)通过三通连接，真空泵(19)通过四通一端连接慢抽阀(17)，四通另一端连接回气阀(18)，四通另一端连接第三隔膜阀(16)。

2.如权利要求1所述的一种用于横流CO₂激光设备的充排装置，其特征在于：

所述的混合罐(4)与气瓶(1)之间连接有压力表(2)和第一流量计(3)。

3.如权利要求1所述的一种用于横流CO₂激光设备的充排装置，其特征在于：

所述的第一快充阀(5)、第二快充阀(8)、慢充阀(9)、电压力表(6)和气压传感器(12)与电路控制装置(20)连接。

4.如权利要求1所述的一种用于横流CO₂激光设备的充排装置，其特征在于：

所述的真空泵(19)、慢抽阀(17)、回气阀(18)和气压传感器(12)与电路控制装置(20)连接。