专利名称：负压容器内气氛成份和压力平衡控制装置及方法
技术领域：
本发明属于热处理领域，具体涉及一种负压密闭容器中气压平衡及气氛控制方法及其控制装置，其主要用于稀土永磁材料合金、储氢合金制造过程中的真空感应炉、熔炼炉、电弧熔炼快淬炉、连续动态晶化、连续感应重熔快淬炉等负压热处理工艺中。
背景技术：
由于快速凝固技术在非晶、微晶合金磁性材料等领域中的广泛运用。其加工制造技术已越来越受到重视。
目前，在快冷快淬炉、感应熔炼炉、动态晶化炉等的设计及运用中，存在以下问题，首先是炉腔内气体压力随温度变化而变化，影响产品质量。另外，随生产时间增加，炉腔内气体杂质含量增加，时间长会严重影响甚至阻断生产，影响生产质量。由于国内熔炉生产时间都比较短，大多在2到4小时之间，炉腔内气体压力大小的变化还不会严重影响产品质量。针对第二个问题，国内生产工艺大都采用洁净原材料的方法解决，这样对原材料的浪费较大，而且对于高真空密封环境，这种方法只能短时间使用，随着时间的增长，原材料中的杂质还是会影响炉腔内气氛，随时间增长逐渐变坏，炉腔内的杂质气体会越来越多，成为影响产品质量的至关重要因素。
对容器内气氛成份的控制，一般都采用充入符合要求的惰性气体，同时将容器内部不符合要求的气体排出，达到控制成份的目的。负压反应容器(如连续式真空熔炼炉、气-固反应炉、气-固、气-液反应容器)都需要对容器的气氛成份及压力进行控制。在正压条件下，充气排气过程中，保持容器内压力平衡较为简单，气体可以直接通过阀门排出，但在负压条件下，容器内压力小于外界压力，气体不能直接排出，只能通过真空泵排出，由于真空泵的抽气速率是恒定的，在充气流量变化的条件下，要保持排气流量与充气流量平衡，达到压力稳定的条件，仅靠真空泵直接抽气排气不能达到要求。
发明内容
为了控制负压容器内气氛成分和压力平衡，本发明提供一种负压容器内气氛成份和压力平衡控制装置及方法，达到控制负压容器内气氛成份及压力稳定的目的。
本发明的用于负压容器内气氛成分和压力平衡控制方法的装置，包括炉腔、充气阀门、稳压阀门、自动控制比例阀、稳压真空泵、阀门、小型真空泵、真空阀门、气体分析仪和PLC控制器，炉腔内设置有压力传感器P；炉腔分别与充气阀门、稳压阀门、真空阀门连接，炉腔还与阀门、稳压真空泵、自动控制比例阀和气体分析仪依次连接，小型真空泵与气体分析仪连接，自动控制比例阀与炉腔和稳压真空泵连接，PLC控制器分别与稳压阀门、自动控制比例阀、压力传感器P、气体分析仪连接。
稳压阀门可设置为手动稳压阀门或自动调节比例阀。
本发明的一种负压容器内气氛成分和压力平衡控制方法，其特点是包括以下步骤a.打开真空阀门，用真空泵或罗茨泵对炉腔抽真空，直到真空度达到或小于5×10-1Pa时，然后关闭真空阀门；b.打开充气阀门对炉腔内充惰性气体到0.4Pa～0.5Pa时，关闭充气阀门；c.同时打开用于控制炉腔内气体杂质含量的稳压阀门、自动控制比例阀、稳压真空泵、阀门、小型真空泵、气体分析仪；d.通过稳压阀门的开合大小控制惰性气体的流量以及炉腔内有害气体量，稳压阀门控制流量，通过不断充入一定流量的惰性气体，带走炉腔内的有害气体氧气，保持炉腔内的在有害气体含量在0～50ppm，当炉腔内有害气体含量高时稳压阀门流量加大，有害气体氧气含量小时稳压阀门流量减小；e.通过PLC控制自动控制比例阀的开合大小控制炉腔内气压，自动控制比例阀是PLC自动控制的排气阀门，PLC通过压力传感器P随时检测炉腔内气压状况，当炉腔内气压升高时，PLC控制自动控制比例阀，使其流量增大，排出气体量增加，使炉腔内气压减小；当炉腔内气压减小时，PLC控制自动控制比例阀，使其流量减小或关闭，通过稳压阀门的调节作用使炉腔内气体压强增加，这样能使炉腔内的气体压强始终保持在0.4Pa～0.5Pa范围内；f.打开阀门，与阀门连接的小型真空泵将炉腔内的气体抽到气体分析仪内，通过气体分析仪的读数可以观察到炉腔内有害气体氧气的情况，为调节稳压阀门的流量大小提供依据。
本发明中采用了泵阀联动技术，利用自动控制比例阀控制真空泵的排气量，根据进气流量大小控制比例阀开启程度，达到进、排气量的平衡，从而达到稳定压力的目的。增加充气部分、排气部分、气体分析仪等随时监控调节容器内气氛，设置稳压阀门或自动控制比例阀门，用于控制炉腔内气体杂质含量。设置稳压真空泵及自动控制比例阀，用于控制负压密闭容器中压力平衡。设置气体分析仪、小型真空泵和阀门用于分析炉腔内气体杂质含量，其信号传由PLC自动采集分析，为自动调节炉腔内气体杂质含量提供参照。设置气体压力传感器P，其信号由PLC自动采集分析，为控制炉腔内压力平衡提供参照。
本发明通过设置稳压阀门、自动控制比例阀、气体分析仪和气体压力传感器，有效控制负压容器内气体杂质含量，达到控制负压容器中压力平衡的目的，方法易于操作，结构简单，效果好。
下面结合附图对本发明作具体描述
图1为本发明的用于负压容器内气氛成份和压力平衡控制装置的实施例的结构示意中，1.充气阀门2.稳压阀门 3.自动控制比例阀 4.稳压真空泵5.阀门6.小型真空泵7.气体分析仪8.真空阀门9.炉腔
具体实施例方式
实施例1图1中，一种用于负压容器内气氛成份和压力平衡控制装置，控制装置包括炉腔9、充气阀门1、稳压阀门2、自动控制比例阀3、稳压真空泵4、阀门5、小型真空泵6、真空阀门8、气体分析仪7和PLC控制器，炉腔9内设置有压力传感器P；炉腔9分别与充气阀门1、稳压阀门2、真空阀门8连接，炉腔9还与阀门5、稳压真空泵4、气体分析仪7依次连接，小型真空泵6与气体分析仪7连接；自动控制比例阀3与炉腔9、稳压真空泵4连接，PLC控制器分别与稳压阀门2、自动控制比例阀3、气体分析仪7和压力传感器P连接。稳压阀门2为手动稳压阀门。
本实施例中，负压容器内气氛成分和压力平衡控制方法的步骤如下炉腔9是整个系统生产工作的场所，首先通过真空阀门8用真空泵或罗茨泵对炉腔9抽真空，真空度达到或小于5×10-1Pa时，关闭真空阀门8；通过充气阀门1对炉腔9充惰性气体，达到压强为0.4Pa～0.5Pa时，关闭充气阀门1。当充气阀门1关闭以后，同时打开稳压阀门2、自动调节比例阀3、稳压真空泵4、阀门5、小型真空泵6和分析仪7。通过稳压阀门2控制惰性气体的流量及炉腔9内有害气体的量。稳压阀门2为手动控制流量的充气阀，其主要作用是通过不断充入惰性气体的进入和流出，带走炉腔9内的有害气体氧气，保持炉腔9内的气氛在一定范围内，当炉腔9内有害气体氧气含量高时稳压阀门2流量加大，有害气体氧含量小时稳压阀门2流量减小。通过PLC控制自动控制比例阀3的开合大小控制炉腔9内气压，使炉腔9内的气压保持在0.4Pa～0.5Pa的范围内。自动控制比例阀3是PLC自动控制的排气阀门，其主要作用是PLC通过压力传感器P随时检测炉腔9内气压状况，当炉腔9内气压升高时，PLC控制自动控制比例阀3，使其流量增大，排出气体量增加，使炉腔9内气压减小；当炉腔9内气压减小时，PLC控制自动控制比例阀3，使其流量减小或关闭，通过自动控制比例阀3的调节作用使炉腔9内的气体压强始终保持在规定的数值上，从而保证了系统工作的正常进行。打开阀门5，小型真空泵6将炉腔9内的气体抽到气体分析仪7里面，通过气体分析仪7的读数可以清楚看到炉腔9内有害气体的情况，从而为稳压阀门2的流量大小调节提供了依据。
实施例2一种用于负压容器内气氛成份和压力平衡控制装置，装置的基本结构和控制方法与实施例1相同，不同点是，将稳压阀门设置为自动调节比例阀，将气体分析仪中的数据连接到PLC对进气进行控制，自动调节炉内气体成份。气体分析仪的数据传入PLC，由PLC判断与要求气氛的差别，然后由PLC调节自动调节比例阀的开关大小，就可以自动调节炉腔内气氛；通过压力传感器P的数据，由PLC自动控制自动控制比例阀的开关大小，从而保持炉腔内压力一致。
权利要求
1.一种用于负压容器内气氛成分和压力平衡控制装置，其特征在于所述的装置包括炉腔(9)、充气阀门(1)、稳压阀门(2)、自动控制比例阀(3)、稳压真空泵(4)、阀门(5)、小型真空泵(6)、真空阀门(8)、气体分析仪(7)和PLC控制器，炉腔(9)内设置有压力传感器P；炉腔(9)分别与充气阀门(1)、稳压阀门(2)、真空阀门(8)连接，炉腔(9)还与阀门(5)、稳压真空泵(4)、自动控制比例阀(3)、气体分析仪(7)依次连接，小型真空泵(6)与气体分析仪(7)连接；自动控制比例阀(3)与炉腔(9)和稳压真空泵(4)连接，PLC控制器分别与稳压阀门(2)、自动控制比例阀(3)、压力传感器P、气体分析仪(7)连接。
2.一种负压容器内气氛成分和压力平衡控制方法，其特征在于包括以下步骤a.打开真空阀门(8)，用真空系统对炉腔(9)抽真空，真空度达到或小于5×10-1Pa时，关闭真空阀门(8)；b.打开充气阀门(1)，向炉腔(9)内充惰性气体，当压强达到0.4Pa～0.5Pa时，关闭充气阀门(1)；c.同时打开用于控制炉腔(9)内气体杂质含量的稳压阀门(2)、自动控制比例阀(3)、稳压真空泵(4)、阀门(5)、小型真空泵(6)、气体分析仪(7)；d.通过稳压阀门(2)的开合大小控制惰性气体的流量以及炉腔(9)内有害气体的量；e.通过PLC控制自动控制比例阀(3)的开合大小控制炉腔(9)内气压，使炉腔(9)内的气体压强保持在0.4Pa～0.5Pa的范围内；f.打开阀门(5)，与阀门(5)连接的小型真空泵(6)将炉腔(9)内的气体抽到气体分析仪(7)内，通过气体分析仪(7)的读数观察炉腔(9)内有害气体情况，并调节稳压阀门(2)的流量大小。
3.根据权利要求1所述的一种负压容器内气氛成分和压力平衡控制装置，其特征在于所述的稳压阀门为手动稳压阀门或自动调节比例阀门中任一种。
全文摘要
本发明公开了用于稀土永磁材料制造所需的一种负压容器内气氛成份和压力平衡控制装置及方法，本发明采用泵阀联动结构，设置气体分析设备与PLC控制器连接，控制进、排气量平衡，达到稳定压力和随时监控负压容器内气氛的目的。本发明的方法易于操作，控制装置的结构简单，效果好。
文档编号G05D16/18GK1862435SQ200610005558
公开日2006年11月15日 申请日期2006年1月12日 优先权日2006年1月12日
发明者王永强, 李兆波, 李世贵, 赵淳 申请人:绵阳西磁科技开发公司