一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于氣體密封技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置。該裝置包括真空系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)、高壓焊接室系統(tǒng)、激光系統(tǒng)、成像及照明系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、充排氣系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其中真空系統(tǒng)與高壓焊接室系統(tǒng)連接并對(duì)其抽真空，激光系統(tǒng)通過激光傳輸管與高壓焊接室系統(tǒng)連接，成像及照明系統(tǒng)位于高壓焊接室系統(tǒng)內(nèi)部上方；冷卻系統(tǒng)通過管道與激光器連接，用于冷卻激光器。該裝置具有能夠高效地使高壓氣體密封在管狀樣品中且可靠性和安全性高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于氣體密封技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在管狀樣品中密封氣體的方法主要有兩種:電弧焊和激光焊。電弧焊主要用于在管狀樣品內(nèi)密封5Mpa壓力以下的氣體，高壓情況下(>5Mpa)存在引弧困難，電弧穩(wěn)定性差等問題。同樣，高壓情況下(>5Mpa)，激光焊接會(huì)造成透光結(jié)構(gòu)局部溫度突然升高，在焊接室內(nèi)部高壓氣體作用下使得透光結(jié)構(gòu)破裂。
[0003]目前，國(guó)內(nèi)尚未見到相關(guān)設(shè)備能在管狀樣品中密封高壓氣體，本申請(qǐng)中所述的管狀樣品是指外徑為6?9mm，長(zhǎng)度為60-100mm的管道。在密封氣體前需要將上端塞和下端塞與管狀樣品密封焊接在一起，其中上端塞上設(shè)置有能夠使氣體進(jìn)入管狀樣品的通孔，待一定壓力的氣體進(jìn)入管狀樣品后再將該通孔密封處理。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004](一)實(shí)用新型目的
[0005]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種能夠高效地使高壓氣體密封在管狀樣品中且可靠性和安全性高的裝置。
[0006](二)技術(shù)方案
[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案如下:
[0008]—種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置，該裝置包括真空系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)、高壓焊接室系統(tǒng)、激光系統(tǒng)、成像及照明系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、充排氣系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其中真空系統(tǒng)與高壓焊接室系統(tǒng)連接并對(duì)其抽真空，激光系統(tǒng)通過激光傳輸管與高壓焊接室系統(tǒng)連接，成像及照明系統(tǒng)位于高壓焊接室系統(tǒng)內(nèi)部上方;冷卻系統(tǒng)通過管道與激光系統(tǒng)的激光器連接，用于冷卻激光器；
[0009]所述旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)包括電機(jī)、三爪卡盤及氣源，旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)與激光系統(tǒng)通過管道連接，利用激光系統(tǒng)分別將上端塞和下端塞與管狀樣品的上端和下端密封焊接;其中三爪卡盤用于夾緊已組裝好端塞的管狀樣品，三爪卡盤及管狀樣品在電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，利用激光束能量對(duì)焊縫進(jìn)行焊接;氣源為惰性氣體，氣源出口位置可調(diào)并與焊縫位置對(duì)應(yīng)。
[0010]所述高壓焊接室系統(tǒng)包括上腔室、下腔室、透光玻璃及保護(hù)玻璃，其中下腔室內(nèi)設(shè)置有定位套，管狀樣品放置于該定位套內(nèi)，上腔室和下腔室之間密封連接;透光玻璃和保護(hù)玻璃均設(shè)置于上腔室的上方，其中保護(hù)玻璃置于透光玻璃之下，激光系統(tǒng)傳輸?shù)募す馐┻^透光玻璃、保護(hù)玻璃、上腔室對(duì)下腔室內(nèi)的管狀樣品上端的上端塞通孔進(jìn)行焊接；
[0011]所述充氣系統(tǒng)與高壓焊接室系統(tǒng)連接并為其提供待密封高壓氣體；
[0012]所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制激光系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)。
[0013]優(yōu)選地，所述高壓焊接室系統(tǒng)的頂部還包括外防護(hù)罩，所述高壓焊接室系統(tǒng)的兩側(cè)還設(shè)置有上壓板。
[0014]優(yōu)選地，所述定位套的材質(zhì)為不銹鋼，其為中空?qǐng)A柱體形狀，且內(nèi)徑大于管狀樣品管外徑0.3?0.5mm。
[0015]優(yōu)選地，上腔室和下腔室之間是通過密封O圈密封連接的。
[0016]優(yōu)選地，透光玻璃為表面涂有MgF涂料的石英玻璃，厚度為20mm;所述保護(hù)玻璃為厚度為Imm的石英玻璃。
[0017]優(yōu)選地，所述高壓焊接室系統(tǒng)還設(shè)置有超壓保護(hù)機(jī)構(gòu)。
[0018]優(yōu)選地，所述照明及成像系統(tǒng)位于高壓焊接室系統(tǒng)上方，激光焊接時(shí)用于激光對(duì)管狀樣品上端塞的焊縫進(jìn)行定位。
[0019]優(yōu)選地，所述氣源為氬氣，利用激光系統(tǒng)分別將上端塞和下端塞與管狀樣品的上端和下端密封焊接過程中向焊縫表面吹入氬氣。
[0020]利用上述裝置對(duì)管狀樣品中密封高壓氣體的工藝，該工藝包括以下步驟:
[0021]I)將組裝好上端塞和下端塞的管狀樣品置于旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)內(nèi)，利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)置激光能量為5?7J，轉(zhuǎn)速為12?16r/min，完成上端塞、下端塞與管狀樣品之間的環(huán)形密封焊接;并且在焊接過程中將氬氣吹向焊縫表面；
[0022]2)將高壓焊接室的上腔室打開并將焊接好的樣品裝入高壓焊接室的下腔室內(nèi)的定位套中；
[0023]3)通過手動(dòng)或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)整激光器焦距，使得焊接表面離焦量為正離焦8-10mm，再將上腔室和下腔室密封連接；
[0024]4)打開真空系統(tǒng)，對(duì)尚壓焊接室系統(tǒng)的上腔室、下腔室及官狀樣品抽真空，然后打開充氣系統(tǒng)的充氣閥對(duì)高壓焊接室系統(tǒng)進(jìn)行氣體置換；
[0025]5)向上腔室、下腔室及管狀樣品內(nèi)充入待密封高壓氣體，待氣體壓力穩(wěn)定至所需壓力后關(guān)閉充氣系統(tǒng)的充氣閥；
[0026]6)通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制激光系統(tǒng)對(duì)樣品進(jìn)行密封焊接，具體操作條件是:調(diào)整激光能量為65?75J，利用照明及成像系統(tǒng)對(duì)管狀樣品上端塞進(jìn)行定位，且調(diào)整激光單脈沖持續(xù)時(shí)間為12毫秒，共5個(gè)脈沖。
?0027] 優(yōu)選地，所述步驟(I)中激光能量為6J，轉(zhuǎn)速為15r/min。
[0028] 優(yōu)選地，步驟(3)中離焦量為正離焦9.3mm。
[0029 ]優(yōu)選地，步驟(6)中激光能量為70 J。
[0030](三)有益效果
[0031]采用本實(shí)用新型提供的用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置及方法，用于對(duì)外徑為6?9mm，長(zhǎng)度為60-100mm的管道進(jìn)行氣體密封后進(jìn)行焊接，具有焊接密封性好且能保證設(shè)備及操作人員安全的有益效果。本申請(qǐng)是在管狀小樣品內(nèi)密封高壓氣體，需將樣品置于充滿一定壓力氣體的裝置中進(jìn)行焊接，同時(shí)為避免造成氣體浪費(fèi)，該裝置容積相對(duì)要小，同時(shí)須能承受較高的壓力。
[0032]本申請(qǐng)?jiān)诟邏汉附邮覂?nèi)的上、下腔室內(nèi)對(duì)管狀樣品密封氣體并焊接，腔室的體積較小，降低了抽真空難度且無(wú)需向腔室內(nèi)充入過多待密封氣體。同時(shí)本申請(qǐng)通過在高壓焊接室透光窗口設(shè)置了保護(hù)玻璃及透光玻璃，既能保證激光的傳輸效率，又可以滿足焊接時(shí)局部溫升造成的特殊強(qiáng)度要求。另外，高壓焊接系統(tǒng)還設(shè)置有超壓保護(hù)功能，當(dāng)焊接室內(nèi)部壓力超過設(shè)定值時(shí)，泄壓閥啟動(dòng)，保證設(shè)備及操作人員的安全。
[0033]本申請(qǐng)還提供了照明及成像系統(tǒng)，利用照明及成像系統(tǒng)對(duì)管狀樣品上端塞進(jìn)行定位，便于上端塞通孔的順利焊接?？傊?，本申請(qǐng)?zhí)峁┑难b置及其方法可實(shí)現(xiàn)點(diǎn)焊、旋轉(zhuǎn)(縫)焊、密封焊，并且各部件均形成模塊化，易于拆卸和日常維護(hù)。
【附圖說(shuō)明】
[0034]圖1是本申請(qǐng)?zhí)峁┑墓軤顦悠芳す夂附釉O(shè)備的主視圖；其中13是照明及成像系統(tǒng)；
[0035]圖2是是本申請(qǐng)?zhí)峁┑墓軤顦悠芳す夂附釉O(shè)備的俯視圖；I是真空系統(tǒng);2是氬氣氣源;3是充氣系統(tǒng);4是操控臺(tái)；5是計(jì)算機(jī)系統(tǒng);6是真空栗閥11; 7是排氣閥；8是充氣閥；9是高壓焊接室系統(tǒng)；10是冷卻系統(tǒng)；11是旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)；12是激光系統(tǒng)；
[0036]圖3是高壓焊接室結(jié)構(gòu)示意圖，其中底板14、下腔室15、定位套16、0型密封圈17、上腔室18、0型密封圈19、上防護(hù)罩20、上壓板21、透光玻璃22、保護(hù)玻璃23;
[0037]圖4是管狀樣品的結(jié)構(gòu)示意圖；其中24是上端塞;25是管狀樣品管管腔;26是下端塞。
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面將結(jié)合【具體實(shí)施方式】和說(shuō)明書附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步闡述。
[0039]實(shí)施例1
[0040]一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置，如圖1?圖4所示，該裝置包括真空系統(tǒng)1、旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)11、高壓焊接室系統(tǒng)9、激光系統(tǒng)12、成像及照明系統(tǒng)13、冷卻系統(tǒng)1、充排氣系統(tǒng)3及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)5，其中真空系統(tǒng)I與高壓焊接室系統(tǒng)9連接并對(duì)其抽真空，激光系統(tǒng)12通過激光傳輸管與高壓焊接室系統(tǒng)9連接，成像及照明系統(tǒng)13位于高壓焊接室系統(tǒng)9內(nèi)部上方;冷卻系統(tǒng)10通過管道與激光系統(tǒng)的激光器連接，用于冷卻激光器；
[0041]所述旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)11包括電機(jī)、三爪卡盤及氬氣氣源2，旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)11與激光系統(tǒng)12通過管道連接，利用激光系統(tǒng)12分別將上端塞和下端塞與管狀樣品的上端和下端密封焊接;其中三爪卡盤用于夾緊已組裝好端塞的管狀樣品，三爪卡盤及管狀樣品在電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，利用激光束能量對(duì)焊縫進(jìn)行焊接。利用激光系統(tǒng)分別將上端塞和下端塞與管狀樣品的上端和下端密封焊接過程中向焊縫表面吹入氬氣。
[0042]所述高壓焊接室系統(tǒng)9包括上腔室18、下腔室15、透光玻璃22及保護(hù)玻璃23，上腔室18和下腔室15之間是通過密封O圈密封連接的。其中下腔室15內(nèi)設(shè)置有定位套16，管狀樣品放置于該定位套16內(nèi)，上腔室18和下腔室15之間密封連接;透光玻璃22和保護(hù)玻璃23均設(shè)置于上腔室18的上方，其中保護(hù)玻璃23置于透光玻璃22之下，激光系統(tǒng)12傳輸?shù)募す馐┻^透光玻璃22、保護(hù)玻璃23、上腔室18對(duì)下腔室15內(nèi)的管狀樣品上端的上端塞通孔進(jìn)行焊接;所述高壓焊接室系統(tǒng)9的頂部還包括外防護(hù)罩20，所述高壓焊接室系統(tǒng)9的兩側(cè)還設(shè)置有上壓板21。所述定位套16的材質(zhì)為不銹鋼，其為中空?qǐng)A柱體形狀，且內(nèi)徑大于管狀樣品管外徑0.3mm。透光玻璃22為表面涂有MgF涂料的石英玻璃，厚度為20mm;所述保護(hù)玻璃23為厚度為Imm的石英玻璃。所述高壓焊接室系統(tǒng)9還設(shè)置有超壓保護(hù)機(jī)構(gòu)。所述照明及成像系統(tǒng)13位于高壓焊接室系統(tǒng)9的上方，激光焊接時(shí)用于激光對(duì)管狀樣品上端塞的焊縫進(jìn)行定位。
[0043]所述充氣系統(tǒng)3與高壓焊接室系統(tǒng)9連接并為其提供待密封高壓氣體；
[0044]所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)5控制激光系統(tǒng)12、旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)11。
[0045]利用上述裝置對(duì)管狀樣品中密封高壓氣體的工藝，該工藝包括以下步驟:
[0046]I)將組裝好上端塞和下端塞的管狀樣品置于旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)內(nèi)，利用計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)置激光能量為5?7J，轉(zhuǎn)速為12?16r/min，完成上端塞、下端塞與管狀樣品之間的環(huán)形密封焊接;并且在焊接過程中將氬氣吹向焊縫表面；
[0047]2)將高壓焊接室的上腔室打開并將焊接好的樣品裝入高壓焊接室的下腔室內(nèi)的定位套中；
[0048]3)通過手動(dòng)或計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)調(diào)整激光器焦距，使得焊接表面離焦量為正離焦9.3mm，再將上腔室和下腔室密封連接；
[0049]4)打開真空系統(tǒng)，對(duì)尚壓焊接室系統(tǒng)的上腔室、下腔室及官狀樣品抽真空，然后打開充氣系統(tǒng)的充氣閥對(duì)高壓焊接室系統(tǒng)進(jìn)行氣體置換；
[0050]5)向上腔室、下腔室及管狀樣品內(nèi)充入待密封高壓氣體，待氣體壓力穩(wěn)定至所需壓力后關(guān)閉充氣系統(tǒng)的充氣閥；
[0051]6)通過計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制激光系統(tǒng)對(duì)樣品進(jìn)行密封焊接，具體操作條件是:調(diào)整激光能量為65?75J，利用照明及成像系統(tǒng)對(duì)管狀樣品上端塞進(jìn)行定位，且調(diào)整激光單脈沖持續(xù)時(shí)間為12毫秒，共5個(gè)脈沖。
[0052]實(shí)施例2
[0053]與實(shí)施例1不同的是，對(duì)管狀樣品中密封高壓氣體的工藝所用的步驟(I)中激光能量為6J，轉(zhuǎn)速為15r/min;焊接表面離焦量為正離焦1mm;所述定位套的內(nèi)徑大于管狀樣品管外徑0.5mm。
[0054]實(shí)施例3
[0055]與實(shí)施例1不同的是，對(duì)管狀樣品中密封高壓氣體的工藝所用的步驟(5)中激光能量為70J ；焊接表面離焦量為正離焦8mm。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置，其特征在于，該裝置包括真空系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)、高壓焊接室系統(tǒng)、激光系統(tǒng)、成像及照明系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、充排氣系統(tǒng)及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，其中真空系統(tǒng)與高壓焊接室系統(tǒng)連接并對(duì)其抽真空，激光系統(tǒng)通過激光傳輸管與高壓焊接室系統(tǒng)連接，成像及照明系統(tǒng)位于高壓焊接室系統(tǒng)內(nèi)部上方;冷卻系統(tǒng)通過管道與激光系統(tǒng)的激光器連接，用于冷卻激光器； 所述旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)包括電機(jī)、三爪卡盤及氣源，旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)與激光系統(tǒng)通過管道連接，利用激光系統(tǒng)將上端塞和下端塞分別與管狀樣品的上端和下端密封焊接;其中三爪卡盤用于夾緊組裝好上端塞和下端塞的管狀樣品，三爪卡盤及管狀樣品在電機(jī)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，利用激光束能量對(duì)焊縫進(jìn)行焊接;氣源為惰性氣體，氣源出口位置可調(diào)并與焊縫位置對(duì)應(yīng)； 所述高壓焊接室系統(tǒng)包括上腔室、下腔室、透光玻璃及保護(hù)玻璃，其中下腔室內(nèi)設(shè)置有定位套，管狀樣品放置于該定位套內(nèi)，上腔室和下腔室之間密封連接;透光玻璃和保護(hù)玻璃均設(shè)置于上腔室的上方，其中保護(hù)玻璃置于透光玻璃之下，激光系統(tǒng)傳輸?shù)募す馐┻^透光玻璃、保護(hù)玻璃、上腔室對(duì)下腔室內(nèi)的管狀樣品的上端塞通孔進(jìn)行焊接； 所述充排氣系統(tǒng)與高壓焊接室系統(tǒng)連接并為其提供待密封的氣體； 所述計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制激光系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置，其特征在于，所述高壓焊接室系統(tǒng)的頂部還包括外防護(hù)罩;所述高壓焊接室系統(tǒng)的兩側(cè)還設(shè)置有上壓板。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置，其特征在于，所述定位套的材質(zhì)為不銹鋼，其為中空?qǐng)A柱體形狀，且內(nèi)徑大于管狀樣品管外徑0.3?0.5mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置，其特征在于，所述上腔室和下腔室之間是通過密封O圈和螺栓連接的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置，其特征在于，透光玻璃為表面涂有MgF涂料的石英玻璃，石英玻璃的厚度為20mm;所述保護(hù)玻璃為厚度為Imm的石英玻璃。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置，其特征在于，所述高壓焊接室系統(tǒng)內(nèi)還設(shè)置有超壓保護(hù)機(jī)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置，其特征在于，所述成像及照明系統(tǒng)位于高壓焊接室系統(tǒng)上方，便于對(duì)管狀樣品上端塞的焊縫進(jìn)行定位。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置，其特征在于，所述氣源為氬氣，在旋轉(zhuǎn)焊接系統(tǒng)對(duì)組裝好的上端塞、下端塞分別與管狀樣品的上端和下端密封焊接的過程中向焊縫表面吹入氬氣。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于在管狀樣品中密封高壓氣體的裝置，其特征在于，所述高壓焊接室系統(tǒng)中還包括泄壓閥。
【文檔編號(hào)】B23K26/282GK205571714SQ201521049642
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2015年12月16日
【發(fā)明人】王淵淵, 金越越, 黃晨, 于團(tuán)結(jié), 梁進(jìn)智, 李金成, 徐寶玉, 王宏杰, 封蕓
【申請(qǐng)人】中國(guó)原子能科學(xué)研究院, 北京奧依特科技有限責(zé)任公司