一种充氮真空压力浸渍设备及方法
【专利摘要】本发明公开了一种充氮真空压力浸渍设备及方法，设备包括：制氮装置、浸漆罐、真空机组、储漆罐和排空回收系统。制氮装置通过加压管与浸漆罐相连，加压管上设置有加压阀。浸漆罐通过真空管与真空机组相连，真空管上设置有真空阀。浸漆罐的底部通过输漆管与储漆罐的底部相连，输漆管上设置有输漆阀。浸漆罐通过排空管与排空回收系统相连，排空管上设置有排空阀。本发明能够解决现有真空压力浸渍工艺存在的浸渍效果不佳、输出压力不易控制、使用成本高昂，以及容易造成溶剂浪费和环境污染的技术问题。
【专利说明】
一种充氮真空压力浸溃设备及方法
技术领域
[0001]本发明涉及电力行业工艺设备制造领域，尤其是涉及一种应用于高压电机、变压器、电力电容器和纸绝缘的高压电力电缆等电器和电工材料生产过程中的充氮真空压力浸渍(VPI ,Vacuum Pressure Impregnat1n的缩写)设备及方法。
【背景技术】
[0002]真空压力浸渍，又称VPI，是高压设备及电工材料生产过程中的重要工艺技术，经过VPI处理后，器件的绝缘性能将得到较大改善。利用真空压力浸渍工艺，对高压电机进行绝缘处理，可使电机的绝缘效果大幅度提高，因此一直受到国内外电机及高压设备行业的极大重视。
[0003]在现有技术中，VPI设备大多使用压缩空气对浸漆罐进行加压，其压缩空气中的水分及杂质极易使浸漆罐内的绝缘漆受到污染，从而影响浸渍效果。而部分VPI设备虽然使用氮气钢瓶提供氮气对浸漆罐进行加压，但又存在输出压力无法控制，以及长期使用氮气压力、纯度下降等问题，而且长期使用钢瓶氮气的成本非常高昂。此外，大部分VPI设备的排空方式均为直排式，即直接将各中溶剂废气对外排放，这不但对环境造成污染，而且浪费了部分溶剂。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种充氮真空压力浸渍设备及方法，能够解决现有真空压力浸渍工艺存在的浸渍效果不佳、输出压力不易控制，以及使用成本高昂的技术问题。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种充氮真空压力浸渍设备的技术实现方案，一种充氮真空压力浸渍设备，包括:制氮装置、浸漆罐、真空机组、储漆罐和排空回收系统。所述制氮装置通过加压管与所述浸漆罐的上部相连，所述加压管上设置有加压阀。所述浸漆罐的上部通过真空管与所述真空机组相连，所述真空管上设置有真空阀。所述浸漆罐的底部通过输漆管与所述储漆罐的底部相连，所述输漆管上设置有输漆阀。所述浸漆罐的上部通过排空管与所述排空回收系统相连，所述排空管上设置有排空阀。
[0006]优选的，所述制氮装置通过加压管与所述浸漆罐的上部相连。所述浸漆罐的上部通过真空管与所述真空机组相连。所述浸漆罐的上部通过排空管与所述排空回收系统相连。
[0007]优选的，所述制氮装置包括依次相连的空压机、空气缓冲罐、第一吸附塔、第二吸附塔和氮气缓冲罐。空气经所述空压机压缩，并经过除尘、除油、干燥处理后进入所述空气缓冲罐，再由所述空气缓冲罐进入所述第一吸附塔，所述第一吸附塔内压力升高。所述第一吸附塔和第二吸附塔中均设置有碳分子筛和吸附床，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述吸附床后进入所述氮气缓冲罐。当所述第一吸附塔的吸附过程结束后，所述第一吸附塔与所述第二吸附塔连通，使两塔压力达到均衡，在均压过程结束后，所述空气缓冲罐内的压缩空气进入所述第二吸附塔，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述吸附床后进入所述氮气缓冲罐。
[0008]优选的，所述制氮装置还包括空气进气阀、第一进气阀、第二进气阀、第一出气阀、第二出气阀、均压阀和氮气产气阀。所述第一进气阀、第二进气阀连接在所述第一吸附塔与第二吸附塔之间，所述第一出气阀、第二出气阀连接在所述第一吸附塔与第二吸附塔之间。所述空气缓冲罐通过所述空气进气阀、第一进气阀连接所述第一吸附塔，所述空气缓冲罐通过所述空气进气阀、第二进气阀连接所述第二吸附塔。所述氮气缓冲罐通过所述氮气产气阀、第一出气阀连接所述第一吸附塔，所述氮气缓冲罐通过所述氮气产气阀、第二出气阀连接所述第二吸附塔。所述空气缓冲罐中的压缩空气经过所述空气进气阀、第一进气阀进入所述第一吸附塔，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述吸附床，并经过所述第一出气阀、氮气产气阀进入所述氮气缓冲罐。所述第一吸附塔的吸附过程结束后，所述第一吸附塔与所述第二吸附塔通过均压阀连通，使两塔压力达到均衡并持续设定时间。均压结束后，所述空气缓冲罐内的压缩空气经过所述空气进气阀、第二进气阀进入所述第二吸附塔，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述吸附床，并经过所述第二出气阀、氮气产气阀进入所述氮气缓冲罐。
[0009]优选的，所述制氮装置还包括连接在所述第一吸附塔与第二吸附塔之间的第一排气阀、第二排气阀，当所述空气缓冲罐内的压缩空气进入所述第二吸附塔，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附时，所述第一吸附塔中被所述碳分子筛吸附的氧气通过所述第一排气阀降压释放回大气中，实现解吸。当所述空气缓冲罐内的压缩空气进入所述第一吸附塔，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附时，所述第二吸附塔中被所述碳分子筛吸附的氧气通过所述第二排气阀降压释放回大气中，实现解吸。
[0010]优选的，所述制氮装置还包括连接在所述第一吸附塔与第二吸附塔之间的反吹阀，未被吸附的氮气通过处于常开状态的反吹阀吹扫正在解吸的第一吸附塔或第二吸附塔，将所述第一吸附塔或第二吸附塔内的氧气吹出。
[0011 ]优选的，所述浸漆罐采用卧式结构，所述浸漆罐的上部设置有三个法兰口，一个法兰口通过加压阀连接所述制氮装置，另一个法兰口通过真空阀连接所述真空机组，第三个法兰口通过排空阀连接所述排空回收系统。
[0012]优选的，所述排空回收系统包括冷凝器、吸附器和排空风机，所述浸漆罐的上部通过所述排空管、排空阀与所述冷凝器相连，所述冷凝器与所述吸附器相连，所述吸附器的出口连接所述排空风机。
[0013]本发明还另外具体提供了一种基于上述设备的充氮真空压力浸渍方法的技术实现方案，一种充氮真空压力浸渍方法，包括以下步骤:
[0014]SlOl:将工件装入浸漆罐中并密封；
[0015]S102:打开真空阀，开启真空机组抽真空至所述浸漆罐压力达到第一设定值；
[0016]S103:关闭所述真空阀，间隔第一设定时间后关闭所述真空机组，在第二设定时间内保持所述浸漆罐内真空；
[0017]S104:打开输漆阀，将储漆罐中的漆输至所述浸漆罐，直至漆的液面没过所述工件，关闭所述输漆阀；
[0018]S105:开启制氮装置，打开加压阀，对所述浸漆罐加压至第二设定值后，在第三设定时间内保持压力；
[0019]S106:打开排空阀，降低所述浸漆罐内压力至第三设定值，并关闭所述排空阀；
[0020]S107:打开输漆阀，将所述浸漆罐内的漆压回至所述储漆罐中，关闭所述输漆阀；
[0021]S108:将工件进行滴漆操作第四设定时间后，打开所述输漆阀二次回漆，确认所述浸漆罐内的漆回净后，关闭所述输漆阀；
[0022]S109:打开排空阀至所述浸漆罐内的压力降至第四设定值，所述浸漆罐中排出的混合气体经过所述排空阀至排空回收系统，经冷凝回收后再将处理后的气体排出。
[0023]优选的，所述步骤S105进一步包括制氮过程，该过程包括以下步骤:
[0024]开启所述制氮装置，空压机运行，空气经所述空压机压缩，并经过除尘、除油、干燥处理后进入空气缓冲罐，再由空气缓冲罐进入第一吸附塔，所述第一吸附塔内压力升高。压缩空气中的氧分子被所述第一吸附塔中的碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述第一吸附塔中的吸附床后进入所述氮气缓冲罐。当所述第一吸附塔的吸附过程结束后，所述第一吸附塔与第二吸附塔连通，使两塔压力达到均衡，在均压过程结束后，所述空气缓冲罐内的压缩空气进入所述第二吸附塔，压缩空气中的氧分子被所述第二吸附塔中的碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述第二吸附塔中的吸附床后进入所述氮气缓冲罐。
[0025]优选的，所述制氮过程进一步包括以下步骤:
[0026]所述空气缓冲罐中的压缩空气经过空气进气阀、第一进气阀进入所述第一吸附塔，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述吸附床，并经过第一出气阀、氮气产气阀进入所述氮气缓冲罐。所述第一吸附塔的吸附过程结束后，所述第一吸附塔与所述第二吸附塔通过均压阀连通，使两塔压力达到均衡并持续第五设定时间。均压结束后，所述空气缓冲罐内的压缩空气经过空气进气阀、第二进气阀进入所述第二吸附塔，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附，未被吸附的氮气经过第二出气阀、氮气产气阀进入所述氮气缓冲罐。
[0027]优选的，所述制氮过程进一步包括以下步骤:
[0028]当所述空气缓冲罐内的压缩空气进入所述第二吸附塔，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附时，所述第一吸附塔中被所述碳分子筛吸附的氧气通过所述第一排气阀降压释放回大气中，实现解吸。当所述空气缓冲罐内的压缩空气进入所述第一吸附塔，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附时，所述第二吸附塔中被所述碳分子筛吸附的氧气通过所述第二排气阀降压释放回大气中，实现解吸。
[0029]优选的，所述制氮过程进一步包括以下步骤:
[0030]未被吸附的氮气通过处于常开状态的反吹阀吹扫正在解吸的第一吸附塔或第二吸附塔，将所述第一吸附塔或第二吸附塔内的氧气吹出。
[0031]优选的，所述制氮装置产出的氮气纯度能在95%?99.99%范围内根据需要进行调节。
[0032]优选的，所述制氮装置采用常温下的变压吸附实现制氮工艺，利用加压吸附，降压解吸从空气中吸附和释放氧气，再利用不同气体分子吸附性能的差异通过碳分子筛从气体混合物中分离出氮气。
[0033]优选的，浸渍完成后从所述浸漆罐内所排出的混合气体经所述排空回收系统的冷凝器冷凝，包括苯乙烯、乙烯基甲苯在内的有机溶剂被所述排空回收系统的吸附器吸附后，再通过排空风机排至大气中。
[0034]通过实施上述本发明提供的充氮真空压力浸渍设备及方法的技术方案，具有如下有益效果:
[0035](I)本发明利用氮气代替压缩空气对浸漆罐加压，隔绝了氧气对浸渍漆的影响，特别适用于环氧酸酐类怕氧性浸渍漆;此外，减少了加压时由压缩空气带入浸漆罐的水分子及杂质颗粒，降低了浸渍时水分子对浸渍效果的影响，提高了浸渍效果及产品质量；
[0036](2)本发明设备成本低、工艺流程简单、自动化程度高、产气速度快、能量消耗低，产出的氮气纯度可在95%?99.99%范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、适应性较强；
[0037](3)本发明相比常见的VPI装置，还包含有废气处理装置，所排放的气体中不含苯乙烯等芳香烃溶剂，同时各种小颗粒物质的含量也大大降低，在满足绿色环保要求的同时能够有效地回收部分有机溶剂，以达到溶剂循环利用、降本增效的目的。
【附图说明】
[0038]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的实施例。
[0039]图1是本发明充氮真空压力浸渍设备一种【具体实施方式】的结构组成示意图；
[0040]图2是本发明充氮真空压力浸渍设备一种【具体实施方式】中制氮装置的结构组成示意图；
[0041]图3是本发明充氮真空压力浸渍方法一种【具体实施方式】的程序流程图；
[0042]图中:1_制氮装置，11-空压机，12-空气缓冲罐，13-第一吸附塔，14-第二吸附塔，15-氮气缓冲罐，2-浸漆罐，3-真空机组，31-真空栗，32-真空储罐，4-储漆罐，5-排空回收系统，51-冷凝器，52-吸附器，53-排空风机，6-加压管，7-真空管，8-输漆管，9-排空管，Fl-加压阀，F2-真空阀，F3-排空阀，F4-输漆阀，Dl-空气进气阀，D21-第一进气阀，D22-第二进气阀，D31-第一出气阀，D32-第二出气阀，D4-均压阀，D5-反吹阀，D61-第一排气阀，D62-第二排气阀，D7-氮气产气阀。
【具体实施方式】
[0043]为了引用和清楚起见，将下文中使用的技术名词、简写或缩写记载如下:
[0044]VPI:Vacuum Pressure Impregnat1n，充氮真空压力浸渍的缩写；
[0045]PLCprogrammable Logic Controller，可编程逻辑控制器的缩写。
[0046]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047]如附图1和附图2所示，给出了本发明充氮真空压力浸渍设备及方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0048]如附图1所示，一种充氮真空压力浸渍设备的具体实施例，包括:制氮装置1、浸漆罐2、真空机组3、储漆罐4、排空回收系统5，以及PLC控制系统和仪表(未在图中示出)。制氮装置I通过加压管6与浸漆罐2的上部相连，加压管6上设置有加压阀F1。浸漆罐2的上部通过真空管7与真空机组3相连，真空管7上设置有真空阀F2。浸漆罐2的底部通过输漆管8与储漆罐4的底部相连，输漆管8上设置有输漆阀F4。浸漆罐2的上部通过排空管9与排空回收系统5相连，排空管9上设置有排空阀F3。
[0049]制氮装置I进一步包括依次相连的空压机11、空气缓冲罐12、第一吸附塔13、第二吸附塔14和氮气缓冲罐15。空气经空压机11压缩，并经过除尘、除油、干燥处理后进入空气缓冲罐12，再由空气缓冲罐12进入第一吸附塔13，第一吸附塔13内压力升高。第一吸附塔13和第二吸附塔14中均设置有碳分子筛和吸附床，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过吸附床后进入氮气缓冲罐15。当第一吸附塔13的吸附过程结束后，第一吸附塔13与第二吸附塔14连通，使两塔压力达到均衡，在均压过程结束后，空气缓冲罐12内的压缩空气进入第二吸附塔14，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过吸附床后进入氮气缓冲罐15。
[0050]如附图2所示，制氮装置I还包括空气进气阀Dl、第一进气阀D21、第二进气阀D22、第一出气阀D31、第二出气阀D32、均压阀D4和氮气产气阀D7。第一进气阀D21、第二进气阀D22连接在第一吸附塔13与第二吸附塔14之间，第一出气阀D31、第二出气阀D32连接在第一吸附塔13与第二吸附塔14之间。空气缓冲罐12通过空气进气阀Dl、第一进气阀D21连接第一吸附塔13，空气缓冲罐12通过空气进气阀Dl、第二进气阀D22连接第二吸附塔14。氮气缓冲罐15通过氮气产气阀D7、第一出气阀D31连接第一吸附塔13，氮气缓冲罐15通过氮气产气阀D7、第二出气阀D32连接第二吸附塔14。空气缓冲罐12中的压缩空气经过空气进气阀Dl、第一进气阀D21进入第一吸附塔13，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过吸附床，并经过第一出气阀D31、氮气产气阀D7进入氮气缓冲罐15 ο第一吸附塔13的吸附过程结束后，第一吸附塔13与第二吸附塔14通过均压阀D4连通，使两塔压力达到均衡并持续设定时间(2?3秒)。均压结束后，空气缓冲罐12内的压缩空气经过空气进气阀Dl、第二进气阀D22进入第二吸附塔14，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过吸附床，并经过第二出气阀D32、氮气产气阀D7进入氮气缓冲罐15。
[0051]制氮装置I还包括连接在第一吸附塔13与第二吸附塔14之间的第一排气阀D61和第二排气阀D62，当空气缓冲罐12内的压缩空气进入第二吸附塔14，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附时，第一吸附塔13中被碳分子筛吸附的氧气通过第一排气阀D61降压释放回大气中，实现解吸。当空气缓冲罐12内的压缩空气进入第一吸附塔13，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附时，第二吸附塔14中被碳分子筛吸附的氧气通过第二排气阀D62降压释放回大气中，实现解吸。
[0052]制氮装置I还包括连接在第一吸附塔13与第二吸附塔14之间的反吹阀D5，未被吸附的氮气通过处于常开状态的反吹阀D5吹扫正在解吸的第一吸附塔13或第二吸附塔14，将第一吸附塔13或第二吸附塔14内的氧气吹出。
[0053]浸漆罐2采用卧式结构，浸漆罐2的上部设置有三个法兰口，一个法兰口通过加压阀Fl连接制氮装置I，另一个法兰口通过真空阀F2连接真空机组3，第三个法兰口通过排空阀F3连接排空回收系统5。浸漆罐2的下部通过输漆管8、输漆阀F4与储漆罐4连接。浸漆罐2的空罐极限真空彡5Pa，负载真空彡20Pa，漏气率彡0.03Pam3/s，工作压力彡0.8Pa。
[0054]排空回收系统5包括冷凝器51、吸附器52和排空风机53，浸漆罐2的上部通过排空管9、排空阀F3与冷凝器51相连，冷凝器51与吸附器52相连，吸附器52的出口连接排空风机53。冷凝器51为一上下封闭的罐体，罐体内设有循环冷却管，进水管道设置在罐体的下部，出水管道在罐体的上部，且进水管道、出水管道分别与制冷机组连通。另外，冷凝器51的罐体下部还设置有排液管和排液阀。
[0055]上述本发明具体实施例描述的充氮真空压力浸渍设备利用制氮装置I生产高纯度氮气代替压缩空气，对浸漆罐2进行加压，设备还包含了废气处理、溶剂回收装置，能够有效地减少废气、废液的排放，具有明显的减排效果。
[0056]如附图3所示，一种基于上述设备的充氮真空压力浸渍方法的具体实施例，包括以下步骤:
[0057]SlOl:将工件装入浸漆罐2中并密封；
[0058]S102:打开真空阀F2，开启真空机组3抽真空至浸漆罐2压力达到第一设定值(20Pa)；
[0059]S103:关闭真空阀F2，间隔第一设定时间(5秒)后关闭真空机组3，在第二设定时间(20?30分钟)内保持浸漆罐2内真空；
[0060]S104:打开输漆阀F4，将储漆罐4中的漆输至浸漆罐2，直至漆的液面没过工件，关闭输漆阀F4;
[0061 ] S105:开启制氮装置I，打开加压阀Fl，对浸漆罐2加压至第二设定值(0.4MPa)后，在第三设定时间(30分钟)内保持压力；
[0062]S106:打开排空阀F3，降低浸漆罐2内压力至第三设定值(0.2MPa)，并关闭排空阀F3;
[0063]S107:打开输漆阀F4，将浸漆罐2内的漆压回至储漆罐4中，关闭输漆阀F4;
[0064]S108:将工件进行滴漆操作第四设定时间(30分钟)后，打开输漆阀F4 二次回漆，确认浸漆罐2内的漆回净后，关闭输漆阀F4;此处的滴漆操作是指漆液回到储漆罐4后，工件的表面仍有少量漆液残留，此时需要等待工件表面的漆液滴完后再进行二次回漆；
[0065]S109:打开排空阀F3至浸漆罐2内的压力降至第四设定值(0.1MPa标准大气压)，浸漆罐2中排出的混合气体经过排空阀F3至排空回收系统5，经冷凝回收后再将处理后的气体排出。浸渍完成后从浸漆罐2内所排出的混合气体经排空回收系统5的冷凝器51冷凝，包括苯乙烯、乙烯基甲苯在内的有机溶剂被排空回收系统5的吸附器52吸附后，再通过排空风机53排至大气中。
[0066]步骤S105进一步包括制氮过程，该过程包括以下步骤:
[0067]开启制氮装置I，空压机11运行，空气经空压机11压缩，并经过除尘、除油、干燥处理后进入空气缓冲罐12，再由空气缓冲罐12进入第一吸附塔13，第一吸附塔13内压力升高。压缩空气中的氧分子被第一吸附塔13中的碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过第一吸附塔13中的吸附床后进入氮气缓冲罐15。当第一吸附塔13的吸附过程结束后，第一吸附塔13与第二吸附塔14连通，使两塔压力达到均衡，在均压过程结束后，空气缓冲罐12内的压缩空气进入第二吸附塔14，压缩空气中的氧分子被第二吸附塔14中的碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过第二吸附塔14中的吸附床后进入氮气缓冲罐15。
[0068]制氮过程进一步包括以下步骤:
[0069]空气缓冲罐12中的压缩空气经过空气进气阀Dl、第一进气阀D21进入第一吸附塔(左吸附塔)13，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过吸附床，并经过第一出气阀D31、氮气产气阀D7进入氮气缓冲罐15，此过程又被称为左吸。第一吸附塔13的吸附过程结束后，第一吸附塔13与第二吸附塔(右吸附塔)14通过均压阀D4连通，使两塔压力达到均衡并持续第五设定时间(2?3秒)。均压结束后，空气缓冲罐12内的压缩空气经过空气进气阀D1、第二进气阀D22进入第二吸附塔14，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附，未被吸附的氮气经过第二出气阀D32、氮气产气阀D7进入氮气缓冲罐15，此过程又被称为右吸。
[0070]制氮过程进一步包括以下步骤:
[0071]当空气缓冲罐12内的压缩空气进入第二吸附塔14，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附时，第一吸附塔13中被碳分子筛吸附的氧气通过第一排气阀D61降压释放回大气中，此过程称之为解吸。反之，当空气缓冲罐12内的压缩空气进入第一吸附塔13，压缩空气中的氧分子被碳分子筛吸附时，第二吸附塔14中被碳分子筛吸附的氧气通过第二排气阀D62降压释放回大气中，实现解吸。
[0072]制氮过程进一步包括以下步骤:
[0073]为使分子筛中降压释放出的氧气完全排放到大气中，未被吸附的氮气通过处于常开状态的反吹阀D5吹扫正在解吸的第一吸附塔13或第二吸附塔14，将第一吸附塔13或第二吸附塔14内的氧气吹出。上述过程称之为反吹，它与解吸过程是同时进行的。右吸过程结束后，进入均压过程，再切换至左吸过程，一直循环进行下去。
[0074]制氮装置I采用常温下的变压吸附原理实现制氮工艺，利用加压吸附，降压解吸从空气中吸附和释放氧气，再利用不同气体分子吸附性能的差异通过碳分子筛从气体混合物中分离出氮气。制氮装置I产出的氮气纯度能在95%?99.99%范围内根据需要进行调节。
[0075]通过实施本发明具体实施例描述的充氮真空压力浸渍设备及方法的技术方案，能够产生如下技术效果:
[0076](I)本发明具体实施例描述的充氮真空压力浸渍设备及方法利用氮气代替压缩空气对浸漆罐加压，隔绝了氧气对浸渍漆的影响，提高了浸渍效果及产品质量，特别适用于环氧酸酐类怕氧性浸渍漆;此外，大大减少了加压时由压缩空气带入浸漆罐的水分子及杂质颗粒，降低了浸渍时水分子对浸渍效果的影响，确保了储漆罐中漆液质量的稳定，由于氮气是惰性气体，不会与各种浸渍漆发生氧化反应，因此长期循环使用的浸渍漆组成和颜色不变，提高了浸渍质量的稳定性，同时降低了安全隐患；
[0077](2)本发明具体实施例描述的充氮真空压力浸渍设备成本低、工艺流程简单、自动化程度高、产气速度快(一般为15?30分钟)、能量消耗低，产出的氮气纯度可在95%?99.99%范围内根据用户需要进行调节，操作维护方便、运行成本较低、适应性较强;相比氮气瓶充氮的充氮真空压力浸渍装置，不会出现氮气纯度无法测定、长期使用氮气压力、纯度下降等问题，本发明中的制氮装置能在长期生产过程中兼顾氮气纯度，同时充分满足了浸漆罐对氮气压力的要求；
[0078](3)本发明具体实施例描述的充氮真空压力浸渍设备相比常见的充氮真空压力浸渍装置，增加了冷凝吸附和废气处理装置，将浸渍完成后所排出的混合气体，经冷凝后，回收苯乙烯、乙烯基甲苯等对大气有害的有机溶剂，再经活性炭吸附器，吸附小颗粒物质，最后排到大气中去；本发明充氮真空压力浸渍设备所排放的气体中不含苯乙烯等芳香烃溶剂，同时各种小颗粒物质的含量也大大降低，在满足绿色环保要求的同时能够有效地回收部分有机溶剂，以达到溶剂循环利用、降本增效的目的。
[0079]本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0080]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，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、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。
【主权项】
1.一种充氮真空压力浸渍设备，其特征在于，包括:制氮装置(I)、浸漆罐(2)、真空机组(3)、储漆罐(4)和排空回收系统(5);所述制氮装置(I)通过加压管(6)与所述浸漆罐(2)相连，所述加压管(6)上设置有加压阀(Fl);所述浸漆罐(2)通过真空管(7)与所述真空机组(3)相连，所述真空管(7)上设置有真空阀(F2);所述浸漆罐(2)的底部通过输漆管(8)与所述储漆罐(4)的底部相连，所述输漆管(8)上设置有输漆阀(F4);所述浸漆罐(2)通过排空管(9)与所述排空回收系统(5)相连，所述排空管(9)上设置有排空阀(F3)。2.根据权利要求1所述的充氮真空压力浸渍设备，其特征在于:所述制氮装置(I)通过加压管(6)与所述浸漆罐(2)的上部相连;所述浸漆罐(2)的上部通过真空管(7)与所述真空机组(3)相连;所述浸漆罐(2)的上部通过排空管(9)与所述排空回收系统(5)相连。3.根据权利要求2所述的充氮真空压力浸渍设备，其特征在于:所述制氮装置(I)包括依次相连的空压机(11)、空气缓冲罐(12)、第一吸附塔(13)、第二吸附塔(14)和氮气缓冲罐(15);空气经所述空压机(11)压缩，并经过除尘、除油、干燥处理后进入所述空气缓冲罐(12)，再由所述空气缓冲罐(12)进入所述第一吸附塔(13)，所述第一吸附塔(13)内压力升高;所述第一吸附塔(13)和第二吸附塔(14)中均设置有碳分子筛和吸附床，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述吸附床后进入所述氮气缓冲罐(15);当所述第一吸附塔(13)的吸附过程结束后，所述第一吸附塔(13)与所述第二吸附塔(14)连通，使两塔压力达到均衡，在均压过程结束后，所述空气缓冲罐(12)内的压缩空气进入所述第二吸附塔(14)，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述吸附床后进入所述氮气缓冲罐(15)。4.根据权利要求3所述的充氮真空压力浸渍设备，其特征在于:所述制氮装置(I)还包括空气进气阀(DI)、第一进气阀(D21)、第二进气阀(D22)、第一出气阀(D31)、第二出气阀(D32)、均压阀(D4)和氮气产气阀(D7);所述第一进气阀(D21)、第二进气阀(D22)连接在所述第一吸附塔(13)与第二吸附塔(14)之间，所述第一出气阀(D31)、第二出气阀(D32)连接在所述第一吸附塔(13)与第二吸附塔(14)之间;所述空气缓冲罐(12)通过所述空气进气阀(D1)、第一进气阀(D21)连接所述第一吸附塔(13)，所述空气缓冲罐(12)通过所述空气进气阀(D1)、第二进气阀(D22)连接所述第二吸附塔(14);所述氮气缓冲罐(15)通过所述氮气产气阀(D7)、第一出气阀(D31)连接所述第一吸附塔(13)，所述氮气缓冲罐(15)通过所述氮气产气阀(D7)、第二出气阀(D32)连接所述第二吸附塔(14);所述空气缓冲罐(12)中的压缩空气经过所述空气进气阀(D1)、第一进气阀(D21)进入所述第一吸附塔(13)，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述吸附床，并经过所述第一出气阀(D31)、氮气产气阀(D7)进入所述氮气缓冲罐(15);所述第一吸附塔(13)的吸附过程结束后，所述第一吸附塔(13)与所述第二吸附塔(14)通过均压阀(D4)连通，使两塔压力达到均衡并持续设定时间；均压结束后，所述空气缓冲罐(12)内的压缩空气经过所述空气进气阀(D1)、第二进气阀(D22)进入所述第二吸附塔(14)，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述吸附床，并经过所述第二出气阀(D32)、氮气产气阀(D7)进入所述氮气缓冲罐(15)。5.根据权利要求3或4所述的充氮真空压力浸渍设备，其特征在于:所述制氮装置(I)还包括连接在所述第一吸附塔(13)与第二吸附塔(14)之间的第一排气阀(D61)、第二排气阀(D62)，当所述空气缓冲罐(12)内的压缩空气进入所述第二吸附塔(14)，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附时，所述第一吸附塔(13)中被所述碳分子筛吸附的氧气通过所述第一排气阀(D61)降压释放回大气中，实现解吸；当所述空气缓冲罐(12)内的压缩空气进入所述第一吸附塔(13)，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附时，所述第二吸附塔(14)中被所述碳分子筛吸附的氧气通过所述第二排气阀(D62)降压释放回大气中，实现解吸。6.根据权利要求5所述的充氮真空压力浸渍设备，其特征在于:所述制氮装置(I)还包括连接在所述第一吸附塔(13)与第二吸附塔(14)之间的反吹阀(D5)，未被吸附的氮气通过处于常开状态的反吹阀(D5)吹扫正在解吸的第一吸附塔(13)或第二吸附塔(14)，将所述第一吸附塔(13)或第二吸附塔(14)内的氧气吹出。7.根据权利要求1、2、3、4或6中任一项所述的充氮真空压力浸渍设备，其特征在于:所述浸漆罐(2)采用卧式结构，所述浸漆罐(2)的上部设置有三个法兰口，一个法兰口通过加压阀(Fl)连接所述制氮装置(I)，另一个法兰口通过真空阀(F2)连接所述真空机组(3)，第三个法兰口通过排空阀(F3)连接所述排空回收系统(5)。8.根据权利要求7所述的充氮真空压力浸渍设备，其特征在于:所述排空回收系统(5)包括冷凝器(51)、吸附器(52)和排空风机(53)，所述浸漆罐(2)的上部通过所述排空管(9)、排空阀(F3)与所述冷凝器(51)相连，所述冷凝器(51)与所述吸附器(52)相连，所述吸附器(52)的出口连接所述排空风机(53)。9.一种基于权利要求1至8中任一项所述设备的充氮真空压力浸渍方法，其特征在于，包括以下步骤: SlO1:将工件装入浸漆罐(2)中并密封； S102:打开真空阀(F2)，开启真空机组(3)抽真空至所述浸漆罐(2)压力达到第一设定值； S103:关闭所述真空阀(F2)，间隔第一设定时间后关闭所述真空机组(3)，在第二设定时间内保持所述浸漆罐(2)内真空； S104:打开输漆阀(F4)，将储漆罐(4)中的漆输至所述浸漆罐(2)，直至漆的液面没过所述工件，关闭所述输漆阀(F4); S105:开启制氮装置(I)，打开加压阀(Fl)，对所述浸漆罐(2)加压至第二设定值后，在第三设定时间内保持压力； S106:打开排空阀(F3)，降低所述浸漆罐(2)内压力至第三设定值，并关闭所述排空阀(F3); S107:打开输漆阀(F4)，将所述浸漆罐(2)内的漆压回至所述储漆罐(4)中，关闭所述输漆阀(F4); S108:将工件进行滴漆操作第四设定时间后，打开所述输漆阀(F4) 二次回漆，确认所述浸漆罐(2)内的漆回净后，关闭所述输漆阀(F4); S109:打开排空阀(F3)至所述浸漆罐(2)内的压力降至第四设定值，所述浸漆罐(2)中排出的混合气体经过所述排空阀(F3)至排空回收系统(5)，经冷凝回收后再将处理后的气体排出。10.根据权利要求9所述的充氮真空压力浸渍方法，其特征在于，所述步骤S105进一步包括制氮过程，该过程包括以下步骤: 开启所述制氮装置(I)，空压机(11)运行，空气经所述空压机(11)压缩，并经过除尘、除油、干燥处理后进入空气缓冲罐(12)，再由空气缓冲罐(12)进入第一吸附塔(13)，所述第一吸附塔(13)内压力升高;压缩空气中的氧分子被所述第一吸附塔(13)中的碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述第一吸附塔(13)中的吸附床后进入所述氮气缓冲罐(15);当所述第一吸附塔(13)的吸附过程结束后，所述第一吸附塔(13)与第二吸附塔(14)连通，使两塔压力达到均衡，在均压过程结束后，所述空气缓冲罐(12)内的压缩空气进入所述第二吸附塔(14)，压缩空气中的氧分子被所述第二吸附塔(14)中的碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述第二吸附塔(14)中的吸附床后进入所述氮气缓冲罐(15)。11.根据权利要求10所述的充氮真空压力浸渍方法，其特征在于，所述制氮过程进一步包括以下步骤: 所述空气缓冲罐(12)中的压缩空气经过空气进气阀(D1)、第一进气阀(D21)进入所述第一吸附塔(13)，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附，未被吸附的氮气穿过所述吸附床，并经过第一出气阀(D31)、氮气产气阀(D7)进入所述氮气缓冲罐(15);所述第一吸附塔(13)的吸附过程结束后，所述第一吸附塔(13)与所述第二吸附塔(14)通过均压阀(D4)连通，使两塔压力达到均衡并持续第五设定时间；均压结束后，所述空气缓冲罐(12)内的压缩空气经过空气进气阀(D1)、第二进气阀(D22)进入所述第二吸附塔(14)，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附，未被吸附的氮气经过第二出气阀(D32)、氮气产气阀(D7)进入所述氮气缓冲罐(15)。12.根据权利要求10或11所述的充氮真空压力浸渍方法，其特征在于，所述制氮过程进一步包括以下步骤: 当所述空气缓冲罐(12)内的压缩空气进入所述第二吸附塔(14)，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附时，所述第一吸附塔(13)中被所述碳分子筛吸附的氧气通过所述第一排气阀(D61)降压释放回大气中，实现解吸；当所述空气缓冲罐(12)内的压缩空气进入所述第一吸附塔(13)，压缩空气中的氧分子被所述碳分子筛吸附时，所述第二吸附塔(14)中被所述碳分子筛吸附的氧气通过所述第二排气阀(D62)降压释放回大气中，实现解吸。13.根据权利要求12所述的充氮真空压力浸渍方法，其特征在于，所述制氮过程进一步包括以下步骤: 未被吸附的氮气通过处于常开状态的反吹阀(D5)吹扫正在解吸的第一吸附塔(13)或第二吸附塔(14)，将所述第一吸附塔(13)或第二吸附塔(14)内的氧气吹出。14.根据权利要求9、10、11或13中任一项所述的充氮真空压力浸渍方法，其特征在于:所述制氮装置(I)产出的氮气纯度能在95%?99.99%范围内根据需要进行调节。15.根据权利要求14所述的充氮真空压力浸渍方法，其特征在于:所述制氮装置(I)采用常温下的变压吸附实现制氮工艺，利用加压吸附，降压解吸从空气中吸附和释放氧气，再利用不同气体分子吸附性能的差异通过碳分子筛从气体混合物中分离出氮气。16.根据权利要求9、10、11、13或15中任一项所述的充氮真空压力浸渍方法，其特征在于:浸渍完成后从所述浸漆罐(2)内排出的混合气体经所述排空回收系统(5)的冷凝器(51)冷凝，包括苯乙烯、乙烯基甲苯在内的有机溶剂被所述排空回收系统(5)的吸附器(52)吸附后，再通过排空风机(53)排至大气中。
【文档编号】C01B21/04GK106040527SQ201610367947
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年5月30日
【发明人】王新剑, 李鸿岩, 彭宗文, 侯建中, 李忠良, 邹鹏辉
【申请人】株洲南车机电科技有限公司