RU2396145C1 - Газостат - Google Patents
Газостат Download PDFInfo
- Publication number
- RU2396145C1 RU2396145C1 RU2009101959/02A RU2009101959A RU2396145C1 RU 2396145 C1 RU2396145 C1 RU 2396145C1 RU 2009101959/02 A RU2009101959/02 A RU 2009101959/02A RU 2009101959 A RU2009101959 A RU 2009101959A RU 2396145 C1 RU2396145 C1 RU 2396145C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- valve
- container
- vacuumising
- vacuum
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Manipulator (AREA)
Abstract
Изобретение относится к оборудованию для обработки изделий промышленного назначения из дискретных и сплошных материалов при одновременном или комбинированном воздействии на них высоких давления и температуры, создаваемых в рабочей камере газостата. Газостат содержит силовую станину и контейнер, закрытый по торцам верхней и нижней пробками и соединенный с газовой системой и системой вакуумирования, газовые вводы которых выполнены раздельными. При этом газовый ввод и трубопровод системы вакуумирования выполнены с увеличенными условными проходами. Система вакуумирования снабжена установленным на верхней пробке входным запорным клапаном с увеличенным условным проходом, а подклапанная полость клапана соединена с газовым вводом, выполненным в верхней пробке, вакуумным насосом с фильтром, соединенным с надклапаной полостью входного запорного клапана и мембранными вентилями с увеличенными условными проходами. Обеспечивается уменьшение времени вакуумирования, исключение трубопровода высокого давления, уменьшение габаритов и металлоемкости запорных клапанов, повышение производительности и себестоимости. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области порошковой металлургии, непосредственно к оборудованию для обработки изделий промышленного назначения из дискретных и сплошных материалов при одновременном или комбинированном воздействии на них высоких давлений до 500 МПа и температур до 2000°С, создаваемых в газовой среде рабочей камеры газостата.
К основным компонентам газостата относятся: собственно газостат, содержащий силовую станину, контейнер с верхней и нижней пробками; газовая и вакуумная системы, обеспечивающие необходимые технологические параметры газовой среды в рабочей камере; системы нагрева, охлаждения и управления. Производительность газостата в значительной степени определяется эффективностью работы его главных систем - газовой системы и системы вакуумирования. В свою очередь качество их работы определяется производительностью компрессоров, с помощью которых рабочий газ транспортируется из баллонной станции в контейнер и обратно, производительностью вакуумного насоса, проходными сечениями трубопроводов, соединяющих обе системы с контейнером машины, и запорной аппаратуры, установленной на них. Вакуумирование рабочей камеры является стандартной операцией рабочего цикла газостата, обеспечивающей необходимую чистоту рабочей среды (аргона, азота и других рабочих газов), воздействующей на обрабатываемое изделие, поверхности контейнера и пробок, а также на элементы системы нагрева, расположенные внутри камеры, такие как нагреватель, термоизоляционный колпак, термопары и другие. Для обеспечения высокой степени чистоты рабочей среды при проведении рабочего цикла перед каждым вакуумированием в камеру подается рабочий газ низкого давления, смешивающийся с оставшимся в ней после загрузки заготовки воздухом, а операция повторяется 2-3 раза. Критическим фактором, влияющим на производительность системы вакуумирования, является величина условного прохода трубопровода, соединяющего рабочую камеру с вакуумным насосом и создающего определенное сопротивление перемещению по нему рабочего газа, а не производительность самих насосов, в большом ассортименте выпускаемых промышленностью. В конструкциях современных газостатов между рабочей камерой и входным запорным клапаном вакуумной системы устанавливается трубопровод, выдерживающий максимальное рабочее давление рабочего цикла, а следовательно, выполненный в виде толстостенной трубы с небольшим условным проходом, в несколько раз меньшим условного прохода всасывающего патрубка вакуумного насоса. В результате время выполнения однократного вакуумирования рабочей камеры промышленного газостата с объемом 1 м3 и более превышает 1 час, оказывая негативное влияние на производительность газостата. В ряде случаев при выполнении упомянутого трубопровода из капилляров с условным проходом 1-2 мм, используемых в современных газостатах с рабочим давлением 400-500 МПа, помимо неоправданно большого времени выполнения этой операции, невозможно достичь необходимой степени вакуумирования рабочей камеры из-за сопротивления, преодолеваемого рабочей средой, перемещаемой по трубопроводу с малым условным проходом.
Аналогом изобретения является газостат, описанный в книге «Процессы и оборудование для газостатической обработки», Москва, «Металлургия», 1994 г., стр.110. Газостат-аналог содержит газовую и вакуумные системы, собственно газостат с системами нагрева, охлаждения и управления. Газовая система аналога включает баллонную станцию, компрессор, газовый трубопровод с установленной на нем запорно-регулирующей и контрольно-измерительной аппаратурой. Вакуумная система содержит вакуумный насос, мановакууметр, запорные и предохранительный клапаны. Обе системы соединены с газовым трубопроводом высокого давления, который посредством газового ввода, выполненного в верхней пробке контейнера, сообщается с рабочей камерой газостата.
Недостатком газостата является то, что вакуумирование рабочей камеры выполняется по общему для обеих систем трубопроводу высокого давления с небольшим условным проходом, при этом вакуумируется и часть газовой системы, что не является необходимым. Операция вакуумирования занимает значительную часть времени рабочего цикла, увеличивая ее общую составляющую, в результате снижается производительность газостата и увеличивается стоимость выпускаемой продукции.
Прототипом заявляемого изобретения является газостат WIP 400-10-20, по чертежу 24-1379930 Х3, разработанному ОАО АХК ВНИИМЕТМАШ в 2007 г. Газовая система прототипа включает станцию газобаллонную, установку компрессорную и панель газовую, на которой смонтированы пневмоуправляемые запорные клапаны с условным проходом 5 мм на рабочее давление 200 МПа, контрольно-измерительную аппаратуру и трубопровод с условным проходом 5 мм, соединяющий компоненты газовой системы. Система вакуумирования состоит из установки вакуумной, включающей вакуумный насос с фильтром, пневмоуправляемого входного запорного клапана (К6), двух мембранных вентилей (К7, К8) с электромагнитным приводом, мановакууметра (МВ1) и датчика давление - разрежение (ДД 3). Обе системы соединены с рабочей камерой раздельными трубопроводами через индивидуальные газовые вводы верхней пробки. Недостатком прототипа является то, что несмотря на увеличение условного прохода мембранных вентилей, выпускаемых различными фирмами, и трубопровода, соединяющего входной клапан системы вакуумирования (К6) с вакуумным насосом до 10 мм, и в этом случае трубопровод между клапаном (К6) и верхней пробкой, воспринимающий максимальное рабочее давление рабочего цикла 200 МПа, выполнен с использованием толстостенной трубы 10×2,5 и клапана (К6) с условным проходом 5 мм. Таким образом, такие недостатки аналога, как наличие трубопровода высокого давления в системе вакуумирования, по которому откачивается газ из рабочей камеры, существенно увеличивая длительность этой операции, снижение производительности газостата, увеличение стоимости выпускаемой продукции, присущи и газостату-прототипу.
Задачей предлагаемого изобретения является создание высокопроизводительных промышленных газостатов с большим объемом рабочей камеры для обработки крупногабаритных изделий из дискретных и сплошных материалов.
Достигаемый при этом технический результат:
- увеличение условных проходов запорной аппаратуры и трубопровода системы вакуумирования;
- исключение газового трубопровода высокого давления и его соединений из системы вакуумирования;
- уменьшение времени выполнения операции вакуумирования;
- создание эффективной системы вакуумирования промышленного газостата;
- использование раздельных вводов верхней пробки для гидравлических испытаний контейнера;
- уменьшение габаритов и металлоемкости запорных клапанов газостата;
- повышение производительности промышленного газостата и снижение стоимости выпускаемой продукции.
Выполнение поставленной задачи и получаемый при этом технический результат обеспечивается тем, что газовый ввод и трубопровод системы вакуумирования выполнены с увеличенным условным проходом, например Ду 15, при этом система вакуумирования снабжена установленным на верхней пробке входным запорным клапаном с увеличенным условным проходом, подклапаннная полость которого соединена с газовым вводом, выполненным в верхней пробке, вакуумным насосом с фильтром, соединенным с надклапанной полостью входного запорного клапана и мембранными вентилями с увеличенными условными проходами.
Конструкция предлагаемого газостата приведена на фиг.1, показаны система вакуумирования и фрагмент газовой системы с разрезом рабочей камеры. На фиг.2 в качестве информационного материала представлена схема газовой системы и системы вакуумирования газостата, выбранного в качестве прототипа.
Газостат (фиг.1) содержит силовую станину 1, скрепленную бандажом высокопрочной ленты 2, контейнер 3, закрытый по торцам верхней 4 и нижней 5 пробками, газовую систему 6 и систему вакуумирования 7. Внутри контейнера 3 располагаются термоизоляционный колпак 8 и нагреватель 9, закрепленные на верхней пробке 4, а также обрабатываемая заготовка 10, установленная на нижней пробке 5. Газовая система 6 состоит из баллонной станции 11, компрессора 12, унифицированных нормально-закрытых клапанов 13, 14, 15, 16 и 17 с условным проходом Ду 5 мм, соединенных между собой и с другими компонентами системы газовым трубопроводом высокого давления 18. Газовые клапаны - прямого действия, т.е. их закрытие выполняется с помощью пружин сжатия большой жесткости. Создание клапанов такой конструкции с большим условным проходом для газовых систем с высоким рабочим давлением представляет большую проблему, вызванную ростом осевого усилия рабочей среды, действующей на иглу клапана, увеличением усилия и размеров пружин, необходимых для закрытия клапана и создания необходимых контактных напряжений между его иглой и седлом, увеличением усилия трения между иглой и блоком ее уплотнений. В результате возрастают габариты и масса запорной аппаратуры газовой системы, ее стоимость, а значит, и стоимость газостата в целом. Поэтому в газостатах с рабочим давлением 200-300 МПа на практике используются запорные клапаны с условным проходом Ду=3-10 мм и трубопроводы аналогичного сечения. Перепад избыточного давления между баллонной станцией и контейнером при напуске газа в контейнер самотеком или в процессе нагнетания газа в контейнер компрессором позволяет удовлетворительно использовать в газовой системе запорную аппаратуру и трубопроводы с указанными условными проходами.
На производительность системы вакуумирования, в которой практически отсутствуют перепады давления, превышающие доли атмосферы, критическое влияние оказывают условные проходы запорных клапанов и вакуумных трубопроводов, условные проходы которых в 2-5 раз меньше аналогичных параметров вакуумной установки. В связи с этим система вакуумирования 7 укомплектована входным запорным клапаном 19 с увеличенным условным проходом, Ду 15, снабженным газовым цилиндром разгрузки, вакуумным насосом 20 с фильтром 21, мембранными вентилями с увеличенным проходом и электромагнитным приводом 22 и 23, выпускаемыми промышленностью, а также мановакууметром 24, датчиком давление - разрежение 25 и вакуумным трубопроводом 26, соединяющим насос с надклапанной полостью 27 клапана 19. С целью повышения производительности системы вакуумирования подклапанная полость 28 входного клапана 19 соединена с рабочей камерой газостата посредством отдельного вакуумметрического газового ввода увеличенного прохода 29, выполненного в массивном корпусе верхней пробки 4. При этом подклапанная полость 28 соединена капилляром 30 с газовым цилиндром разгрузки 31.
Контейнер газостата перед сдачей в эксплуатацию подвергается гидравлическим испытаниям давлением, превышающим на 25% давление рабочего цикла. Для этого с помощью гидравлического вспомогательного мультипликатора через один из вводов верхней пробки в контейнер подается масло, при этом из контейнера удалены термоизоляционный колпак и нагреватель, а в отверстии второго ввода внутри контейнера установлена трубка, обращенная в сторону нижней пробки и с небольшим зазором располагаемая над ее поверхностью. На выходной стороне второго ввода устанавливают запорный вентиль. После создания в контейнере необходимого испытательного давления и выдержки в течение заданного времени давление сбрасывается через открытый запорный вентиль, а практически весь объем масла удаляется из контейнера по трубке, установленной во втором вводе, за счет подачи в контейнер газа низкого давления (2-5 атм) через отверстие первого ввода.
Газостат работает следующим образом. В исходном положении силовая станина 1 сдвинута (влево) с оси контейнера 3. На нижнюю пробку 5, находящуюся в положении загрузки, устанавливают заготовку 10 и вводят ее в контейнер. Силовая станина устанавливается на оси контейнера, при этом рабочая камера сообщена с атмосферой через открытый клапан 17. Затем клапан 17 закрывается и рабочая среда низкого давления (до 0,2-0,5 МПа) подается самотеком из баллонной станции 11 в контейнер 3 через открытый клапан 16, при этом она перемешивается с воздухом, оставшимся в контейнере после загрузки в него заготовки. Открываются клапаны 19, 22 и 23, сообщая контейнер с атмосферой. После снижения давления в контейнере до атмосферного, о котором судят по показаниям мановакууметра 24 или датчика 25, закрывают клапан 22 и включают вакуумный насос 20. После достижения заданной степени вакуума насос 20 выключается, клапаны 19 и 23 закрываются, а клапан 22 открывается, охолащивая вакуумный насос, и операция повторяется 2-3 раза. Через открытый клапан 16 газ из баллонной станции 11 поступает самотеком в контейнер до выравнивания в них давления. Клапан 16 закрывается, открываются клапаны 14, 15, и компрессор 12 закачивает газ из баллонной станции в контейнер до заданного начального давления. Компрессор останавливается, клапаны 14 и 15 закрываются. Включается система нагрева, разогревая заготовку до необходимой температуры. При заданных температуре и давлении заготовка выдерживается в течение технологически необходимого времени. Далее рабочее пространство с газовой средой и заготовкой охлаждается. Открывается клапан 16 и газ самотеком перетекает из контейнера в баллоны. После выравнивания давления в них клапан 16 закрывается. Затем оставшийся в контейнере газ выпускается в баллонную станцию низкого давления (не показана) или в атмосферу через открытый клапан 17. После снижения давления в контейнере до величины атмосферного клапан 17 закрывается, включается вакуумный насос 20, закрывается клапан 22, и открываются клапаны 19 и 23. Рабочая камера газостата вакуумируется до заданной степени вакуума, верхняя и нижняя пробки втягиваются в контейнер до упора в его торцы. Между верхним 32 и нижним 33 ригелями рамы и соответствующими поверхностями верхней 4 и нижней 5 пробок образуются зазоры, что позволяет сдвинуть раму с оси контейнера. Во время перемещения рамы нижняя пробка с заготовкой удерживается прижатой к торцу контейнера за счет разрежения, созданного в контейнере. Затем открывается клапан 17, сообщая рабочую камеру с атмосферой. Нижняя пробка ложится на захваты механизма загрузки и вместе с обработанным изделием удаляется из контейнера. Изделие снимается с пробки и рабочий цикл повторяется.
Увеличение условного прохода трубопроводов и запорной аппаратуры с Ду 5 на Ду 15 объясняется необходимостью работоспособности промышленных газостатов, при этом дальнейшее увеличение Ду не приводит к существенным изменениям производительности газостата, а применение Ду от 10 до 15 зависит от величины объема рабочей камеры и рассчитывается при выпуске каждого промышленного газостата.
Таким образом, использование двух независимых вводов, выполненных в верхней пробке, один из которых соединен с газовой системой, а другой с увеличенным проходом - с системой вакуумирования, установка запорного клапана с увеличенным проходом непосредственно на верхней пробке и соединение его вакуумным трубопроводом эквивалентного проходного сечения с вакуумным насосом позволяет:
- уменьшить время выполнения операции вакуумирования рабочей камеры газостата и общее время рабочего цикла за счет увеличения условного прохода запорной аппаратуры и трубопровода системы вакуумирования;
- исключить газовый трубопровод высокого давления в системе вакуумирования и его соединения за счет установки запорного клапана с увеличенным проходом непосредственно на верхней пробке;
- повысить производительность газостата и снизить себестоимость выпускаемой продукции за счет уменьшения времени цикла;
- улучшить условия проведения гидравлических испытаний контейнера газостата благодаря использованию двух независимых вводов в контейнер, выполненных в верхней пробке.
Claims (1)
- Газостат, содержащий силовую станину и контейнер, закрытый по торцам верхней и нижней пробками и соединенный с газовой системой и системой вакуумирования, газовые вводы которых выполнены раздельными, отличающийся тем, что газовый ввод и трубопровод системы вакуумирования выполнены с увеличенными условными проходами, при этом система вакуумирования снабжена установленным на верхней пробке входным запорным клапаном с увеличенным условным проходом, подклапанная полость которого соединена с газовым вводом, выполненным в верхней пробке, вакуумным насосом с фильтром, соединенным с надклапаной полостью входного запорного клапана и мембранными вентилями с увеличенными условными проходами.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009101959/02A RU2396145C1 (ru) | 2009-01-22 | 2009-01-22 | Газостат |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009101959/02A RU2396145C1 (ru) | 2009-01-22 | 2009-01-22 | Газостат |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2396145C1 true RU2396145C1 (ru) | 2010-08-10 |
Family
ID=42698945
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009101959/02A RU2396145C1 (ru) | 2009-01-22 | 2009-01-22 | Газостат |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2396145C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110181058A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-08-30 | 新冶高科技集团有限公司 | 一种内加热式的温等静压装置及温等静压方法 |
RU2791728C1 (ru) * | 2022-12-12 | 2023-03-13 | Закрытое акционерное общество "Дробмаш" | Изостатическая установка горячего прессования с верхней загрузкой |
-
2009
- 2009-01-22 RU RU2009101959/02A patent/RU2396145C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
КРИВОНОС Г.А. и др. Процессы и оборудование для газостатической обработки. - М.: Металлургия, 1994, с.144-151. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110181058A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-08-30 | 新冶高科技集团有限公司 | 一种内加热式的温等静压装置及温等静压方法 |
RU2791728C1 (ru) * | 2022-12-12 | 2023-03-13 | Закрытое акционерное общество "Дробмаш" | Изостатическая установка горячего прессования с верхней загрузкой |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2530325B1 (en) | Pump | |
US10082134B2 (en) | Pumping system | |
KR101327715B1 (ko) | 진공 배기 장치 및 진공 배기 방법, 그리고 기판 처리 장치 | |
KR20140093635A (ko) | 건식 펌프 타입의 다단식 진공 펌프 | |
CN110793860A (zh) | 一种高压氢气测试系统及方法 | |
RU2396145C1 (ru) | Газостат | |
CN101397994A (zh) | 具有从高压侧向低压侧的泄油阀的涡旋压缩机 | |
CN207923588U (zh) | 防冷焊试验用真空装置 | |
US6598615B1 (en) | Compact independent pressure control and vacuum isolation for a turbomolecular pumped plasma reaction chamber | |
US7568503B2 (en) | Compressor throttling valve assembly | |
CN101257990A (zh) | 热等静压的方法 | |
CA2518521A1 (en) | Method of operating liquid in the vacuum or low-pressure environment and observing the operation and device for the operation and observation | |
US7101155B2 (en) | Vacuum pumping system and method of controlling the same | |
KR101821434B1 (ko) | 온도 관리가 필요한 유동체 저장 탱크 내의 오염 방지 방법 및 이를 위한 장치 | |
RU2418652C2 (ru) | Газостат | |
US6767504B2 (en) | Heat treatment furnace | |
JP5059662B2 (ja) | 往復動圧縮機のガス漏洩防止システム | |
GB2440542A (en) | Vacuum pump gearbox purge gas arrangement | |
RU2396146C1 (ru) | Газостат | |
US20210293230A1 (en) | Cryopump and control method for cryopump | |
JP5616721B2 (ja) | 送液用ポンプ装置 | |
RU2354500C2 (ru) | Газостат | |
KR101319768B1 (ko) | 진공 배기 헤드 | |
CN107073423A (zh) | 由多个包含小型室的不同尺寸的同心腔室形成的用于压缩超高压力气体或液体的多腔室电动压缩机或电动泵 | |
US20170218935A1 (en) | Housing upper part of a labyrinth piston compressor and method for cooling same, and labyrinth piston compressor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140123 |