繼電器真空排氣充氣臺設備

設備名稱：繼電器真空排氣充氣撿漏臺，用于直流高壓繼電器的高真空排氣和充氣作業(yè)。

1. 繼電器產(chǎn)品外形結構及生產(chǎn)要求。

2. 臺面上5個真空排氣充氣靶頭直線排列，真空（充氣）腔體部分為全316不銹鋼結構（太鋼或日本進口材質(zhì)），結構設計滿足從真空到1Mpa的壓力變化范圍。內(nèi)腔光潔，溶劑和超聲波清洗。靶頭間距根據(jù)繼電器的幾何尺寸決定。

3. 臺面上每個靶頭旁邊均配置一組繼電器彈性下托架和開合式彈性上壓頭（針對繼電器排氣管的偏心結構），以確保排氣管垂直插入及受力均勻，提高密封和冷軋封口的可靠性，同時防止高壓（0.4Mpa）充氣時產(chǎn)生意外。下托架和上壓頭的具體結構形式根據(jù)繼電器的結構尺寸確定，并與排氣銅管液壓鉗不干涉。

4. 臺面上每個靶頭上方均配置一套排氣銅管液壓冷軋鉗，此液壓鉗根據(jù)需要可由氣缸驅(qū)動上下（或前后）移位。每個液壓鉗均可單獨或同時動作（包括移位），5個液壓鉗由一組液壓站帶動。液壓站電機，閥門等關鍵組件選用進口品牌或液壓站整體選用進口品牌。

5. 臺面上每個靶頭為專用氣動結構，氟橡膠環(huán)壓緊密封，其中不銹鋼上壓頭和氟橡膠環(huán)可更換，以配合外徑4mm到10mm的銅管。上壓頭插入口有導向斜口，內(nèi)表面精細加工，與排氣銅管滑配定位。每個靶頭均可單獨或同時動作（壓緊或松開）。

6. 臺面下每個靶頭的下方直管（與靶頭內(nèi)腔為整體加工件）上均并接配置5個接口，具體如下：

① 低真空閥接口，采用不銹鋼焊接接頭，其一端與靶頭直管焊接，另一端為VCR接頭（金屬墊片面密封），其鎖定連接螺紋可耐受10Mpa以上的壓力。VCR接頭連接1個Swagelok NB系列不銹鋼波紋管密封閥（氣動），通徑10mm，工作壓力（雙向）可達3Mpa（任務書要求充氣最大壓力0.4 Mpa），閥門兩端均為VCR接頭。閥門另一端通過Swagelok變徑轉(zhuǎn)換接頭與Swagelok高純不銹鋼金屬軟管（VCR接口，內(nèi)徑約22mm，以提高真空抽速）連接至低真空主管，軟管耐壓大于3Mpa（確保充氣壓力0.4 Mpa時的可靠性）。

所有Swagelok氣動閥門均配置開閉位置反饋信號，以提供給控制PLC。所有Swagelok閥門本體及管路，接頭均有特殊清潔選項，安裝過程中所使用的工具，量規(guī)，輔材等均為Swagelok相應產(chǎn)品。配套氣動組件為SMC產(chǎn)品。

② 高真空閥接口，不銹鋼焊接接頭，其一端與靶頭直管焊接，另一端為VCR接頭（金屬墊片面密封），其鎖定連接螺紋可耐受10Mpa以上的壓力（任務書要求充氣最大壓力0.4 Mpa）。VCR接頭連接1個Swagelok NB系列不銹鋼波紋管密封閥（氣動），通徑10mm，工作壓力可達（雙向）3Mpa，閥門兩端均為VCR接頭。閥門另一端通過Swagelok變徑轉(zhuǎn)換接頭與Swagelok高純不銹鋼金屬軟管（VCR接口，內(nèi)徑約30mm，以提高真空抽速）連接至高真空主管。

所有Swagelok氣動閥門均配置開閉位置反饋信號，以提供給控制PLC。所有Swagelok閥門本體及管路，接頭均有特殊清潔選項，安裝過程中所使用的工具，量規(guī)。

③ 第1個充氣閥接口，用于繼電器產(chǎn)品內(nèi)的工作氣體的充氣充填。氣體為幾種氣體的預混氣（氫氣，氮氣，氦氣），混氣管路結構見下述第16條。

充氣閥接口同上采用不銹鋼焊接接頭，其一端與靶頭直管焊接，另一端為VCR接頭（金屬墊片面密封），其鎖定連接螺紋可耐受10Mpa以上的壓力。VCR接頭連接1個Swagelok NB系列不銹鋼波紋管密封閥（氣動），通徑6mm，工作壓力（雙向）可達3Mpa，閥門兩端均為VCR接頭。閥門另一端通過Swagelok不銹鋼VCR三通接頭串聯(lián)連接另一個同樣的閥門，第二個閥門的另一端也通過Swagelok不銹鋼VCR三通接頭連接，此第二個閥門兩端的兩個三通接頭的另兩個接口連接1個Swagelok不銹鋼波紋管密封手調(diào)針閥，構成并聯(lián)調(diào)節(jié)回路。

工作充氣時，兩個氣動閥門先同時打開快速充氣，接近設定的充氣壓力時（根據(jù)下述壓力傳感器的分段設定要求），后面的第二個閥門關閉，通過其并聯(lián)的調(diào)節(jié)針閥和第一個閥門繼續(xù)充氣，直到達到壓力傳感器的最終設定要求。以達到快速精確充填的目的。過程中還可以通過程序設定，通過分段多次開閉（打開時間為毫秒級）某個充氣閥門和低真空閥門的方式進一步提高充填氣壓力的精確度。

第二個閥門后端的三通接頭的另一個接口與其余5個靶頭上的相應接口通過Swagelok轉(zhuǎn)換接頭和高純不銹鋼卡套管（外徑6mm）進行串接并最終連接到工作氣體混氣氣源進氣接口。

所有Swagelok氣動閥門均配置開閉位置反饋信號，以提供給控制PLC。所有Swagelok閥門本體及管路，接頭均有特殊清潔選項，安裝過程中所使用的工具，量規(guī)，輔材等均為Swagelok相應產(chǎn)品。配套氣動組件為SMC產(chǎn)品。

④ 第2個充氣閥接口，用于設備工藝輔助氣體（氮氣）的充氣。結構及組件與上述相同，只是最后的接口連接到工藝氣體（氮氣）的氣源進氣接口。

工藝輔助氣體（氮氣）具有以下功能：

A．作為產(chǎn)品真空排氣過程中的沖洗氣體，以達到快速置換繼電器內(nèi)的氣氛，快速降低系統(tǒng)和產(chǎn)品內(nèi)非需要氣體（氧氣，水蒸氣）的分壓強。

B．工件排氣充氣完成，排氣銅管冷軋封口后，系統(tǒng)執(zhí)行抽真空排出危險氣體（混有氫氣的混合氣）后的系統(tǒng)充填沖洗氣體。

C．以及最后一次沖洗后的精確充填到適當大于一個大氣壓，以便于拔出排氣銅管，同時保護系統(tǒng)（靶頭內(nèi)腔）不受外界空氣的滲入。

⑤ 壓力傳感器接口，錐形螺紋接口（與靶頭內(nèi)腔為整體加工件），連接1個Swagelok標準工業(yè)型壓力傳感器，與介質(zhì)接觸部分均為316不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)部隔膜型，最大承壓2.5Mpa，測量壓力范圍選擇：絕壓0.05到0.5Mpa（任務書要求充氣最大壓力0.4 Mpa），精度0.5級，可重復性0.1%，長期穩(wěn)定性0.2%/年。安裝過程中所使用的工具，量規(guī)，輔材等均為Swagelok相應產(chǎn)品。傳感器有特殊清潔選項。傳感器輸出標準模擬信號給PLC，并在觸摸屏上顯示和設定。

8.低真空主管1件，安裝在臺面下的機架內(nèi)，304不銹鋼內(nèi)拋光管，內(nèi)徑約50mm，結合長度設計使得其內(nèi)容積通過體積變化足夠?qū)?個靶頭內(nèi)0.4Mpa的氣體壓力降低到0.1Mpa以下，以減輕真空泵的負擔同時達到快速抽真空的目的。低真空主管的兩端均為標準KF接口，安裝時均使用外卡環(huán)，以防止瞬間殘余高壓沖擊，其一端連接1個電阻規(guī)（皮拉尼規(guī)）管（KF接口），用于測量低真空度，另一端與低真空泵的進氣口過濾器連接（均為KF接口）。低真空主管的軸向均勻間隔焊接5個Swagelok焊接接頭，其一端與低真空主管焊接，另一端為VCR接頭（金屬墊片面密封），與上述連接5個低真空閥的Swagelok高純不銹鋼金屬軟管（VCR接口，內(nèi)徑約22mm）連接。

低真空主管上另外預留2個KF接口，用帶外卡環(huán)的KF悶蓋密封。1個用以備用氣源（氣瓶）更換時的管路氣氛清理，另1個用于對接氦質(zhì)譜檢漏儀，用于系統(tǒng)檢漏和可能需要的產(chǎn)品檢漏。

9. 低真空泵1臺，選用漩渦式干泵，以達成無油清潔系統(tǒng)。泵抽速500升/分鐘（約8升/秒），極限真空1Pa。鑒于任務書所要求的2分鐘的生產(chǎn)節(jié)拍，根據(jù)繼電器具體的幾何尺寸可進一步選配抽速更大的型號。干泵的進氣口安裝配套過濾器，以防止粉塵雜物進入泵內(nèi)，延長泵的維護保養(yǎng)時間間隔。干泵的出氣口根據(jù)需方現(xiàn)場安裝廢氣管的要求，配合設計安裝相應接口接頭。

10. 高真空主管1件，安裝在臺面下的機架內(nèi)，304不銹鋼內(nèi)拋光管，內(nèi)徑約100mm，結合長度設計使得其內(nèi)容積起到真空預存的目的，以達到當5個高真空閥同時打開時能夠快速降低繼電器內(nèi)的真空度。高真空主管的軸向一側(cè)均勻間隔焊接5個Swagelok焊接接頭，其一端與高真空主管焊接（我公司氬弧焊），另一端為VCR接頭（金屬墊片面密封），與上述連接5個高真空閥的Swagelok高純不銹鋼金屬軟管（VCR接口，內(nèi)徑約30mm）連接。主管的軸向另一側(cè)焊接2個標準KF接口，分別連接1個電阻規(guī)（皮拉尼規(guī)）管和1個高真空冷規(guī)（潘寧規(guī)）管（均為KF接口），用于測量高低真空度。主管的一端（或中部）設計有標準CF法蘭用于與下述的高真空分子泵連接。

以上高低真空主管上的3個真空規(guī)管（2個皮拉尼規(guī)，1個潘寧規(guī)）通過一臺三通道復合真空計顯示和設定并輸出報警及切換信號給PLC。

高真空主管上另外預留1個KF接口，用帶外卡環(huán)的KF悶蓋密封。用于對接氦質(zhì)譜檢漏儀，用于系統(tǒng)檢漏和可能需要的產(chǎn)品檢漏。

11.高真空機組1套，由1臺磁懸浮分子泵和1臺漩渦式干泵構成，其中分子泵與上述的高真空主管通過CF法蘭直接對接，分子泵與干泵通過不銹鋼真空波紋管和KF接頭連接。具體的分子泵和干泵型號待與需方溝通交流后最終確定。

12.以上高低真空主管及真空泵連接部分所用的CF，KF卡箍密封組件，真空波紋管等均為304不銹鋼材質(zhì)，密封件為氟橡膠。

13. 以上（以下）靶頭及高低真空系統(tǒng)，充氣系統(tǒng)各部件，管路連接及整體使用氦質(zhì)譜檢漏儀撿漏，各部分及整體漏率均≤1×10^-10Pa.m³/sec。

14.系統(tǒng)極限真空度:高真空規(guī)管如上述位于高真空主管位置。

①經(jīng)200°C加熱烘烤約6小時，共計約10小時后，5個高真空閥打開，其余閥門關閉狀態(tài)，5個靶頭均用一端封口的4mm銅管（長約30mm）插入密封時≤7.5×10^-5Pa。

②經(jīng)200°C加熱烘烤約6小時，共計約10小時后，5個高真空閥關閉狀態(tài)≤1.5×10^-5Pa。

同一個低真空規(guī)管和同一個高真空規(guī)管通過一端為外徑4mm內(nèi)徑3mm的不銹鋼圓管KF接頭（長約30mm）分別插入2個靶頭密封，另外3個靶頭均用一端封口的4mm銅管（長約30mm）插入密封。

同上系統(tǒng)經(jīng)200°C加熱烘烤后充入純凈氮氣至常壓。

5個低真空閥打開后1分鐘，系統(tǒng)工作真空度≤30Pa。

隨即關閉5個低真空閥，打開5個高真空閥，1分鐘后，系統(tǒng)工作真空度≤1Pa。

16.充氣管路系統(tǒng)：

①產(chǎn)品混合工作氣體（氫氣，氮氣，氦氣），設備配置3個Swagelok不銹鋼氣體調(diào)壓閥，進氣口最大壓力約20Mpa，出氣口最大壓力0.6Mpa。

調(diào)壓閥進氣口均配置Swagelok不銹鋼40G系列手動球閥（工作壓力20Mpa）作為總開關閥，以便于更換氣源（氣瓶）或氣體種類時隔離下游管路。

出氣口帶壓力傳感器，作為氣源壓力報警，同時監(jiān)控出氣壓力變動范圍，以保證混氣比例準確。每個調(diào)壓閥后面通過Swagelok轉(zhuǎn)換接頭和高純不銹鋼卡套管（外徑6mm）串接1個Swagelok計量閥（316不銹鋼閥體，，帶游標刻度手柄，工作最大壓力約6Mpa），用于混氣流量比例調(diào)節(jié)。3個計量閥的出口通過Swagelok轉(zhuǎn)換接頭和高純不銹鋼卡套管（外徑6mm）連接到1個Swagelok四通接頭，四通接頭的另一個接口通過Swagelok轉(zhuǎn)換接頭和高純不銹鋼卡套管（外徑6mm）連接到5個靶頭上的充氣1閥門。

3個混氣計量閥的帶游標刻度的調(diào)節(jié)手柄（手柄位置可鎖定）均安裝于機架前方的面板上，便于設定調(diào)節(jié)和觀察。

以上混氣計量閥根據(jù)需方要求也可采用氣體流量計。以有更加直觀的觀察效果。

根據(jù)需方氣源情況，此管路系統(tǒng)上總開關閥之前還可以配置排空（抽真空）閥，以便于更換氣源（氣瓶）時局部管路的清潔吹洗。

根據(jù)需方氣源情況，此管路系統(tǒng)上總開關閥之前還可以設置各路氣源雙氣瓶自動定壓切換裝置，以提高氣體利用效率和減少停機時間。

②設備工藝氣體（氮氣），配置1個Swagelok不銹鋼氣體調(diào)壓閥，調(diào)壓閥進氣口配置Swagelok不銹鋼40G系列手動球閥（工作壓力20Mpa）作為總開關閥，進氣口最大壓力約20Mpa，出氣口壓力最大約0.2Mpa，調(diào)壓閥出氣口通過Swagelok轉(zhuǎn)換接頭和高純不銹鋼卡套管（外徑6mm）連接到5個靶頭上的充氣2閥門。

17. 一套觸摸屏和PLC（模塊組）構成人機界面，配合相應的隔離變壓器和電源濾波器及低壓電器使得設備運行的全過程包括開關機，開閉分子泵，抽高低真空，充氣沖洗，充氣充填，冷軋封口，鉗刀移位，關機等均可自動進行。過程中各動作和各信號（真空，氣壓，閥門位置等）自動監(jiān)控，自動互鎖保護，自動報警。循環(huán)水壓（分子泵用），水溫，充填氣壓，工藝氣壓，動力氣壓，PLC電池和真空度超時等均全過程自動檢測，自動報警并自動進行相關保護處理。全過程和各個動作均可手動或自動進行。其中相關可調(diào)程序段和相關參數(shù)如沖洗次數(shù)，沖洗氣壓，閥門開閉次數(shù)，開閉時間，鉗壓時間等均可在觸摸屏上直接設定。

可配置一套無紙記錄儀用于自動記錄每次工作的真空度和充填壓力等參數(shù)。記錄可隨時在線觀察，可導出保存，打印。

觸摸屏上有各靶頭單獨工作或同時工作選擇，也可任意選擇幾個靶頭同時工作。機架前面板上可針對每個靶頭設置若干按鈕以便于操作。

5個（或若干個）靶頭同時工作時，若在規(guī)定的時間內(nèi)達不到低真空要求，系統(tǒng)將自動通過多輪依次開閉各低真空閥的方式自動找出泄漏工位并顯示報警，提示人工更換。同時對泄漏工位自動做充氣（工藝氮氣），松開夾頭處理。

18.設備動力要求：三相交流380V，5KW；循環(huán)冷卻水（常溫，流量1L/min）；高壓壓縮空氣（0.6Mpa，干燥處理）；氮氣（99.95%）。

昆山帕斯卡真空技術有限公司