继电器真空排气充气台设备

继电器真空排气充气台设备

设备名称：继电器真空排气充气捡漏台，用于直流高压继电器的高真空排气和充气作业。

1. 继电器产品外形结构及生产要求。

2. 台面上5个真空排气充气靶头直线排列，真空（充气）腔体部分为全316不锈钢结构（太钢或日本进口材质），结构设计满足从真空到1Mpa的压力变化范围。内腔光洁，溶剂和超声波清洗。靶头间距根据继电器的几何尺寸决定。

3. 台面上每个靶头旁边均配置一组继电器弹性下托架和开合式弹性上压头（针对继电器排气管的偏心结构），以确保排气管垂直插入及受力均匀，提高密封和冷轧封口的可靠性，同时防止高压（0.4Mpa）充气时产生意外。下托架和上压头的具体结构形式根据继电器的结构尺寸确定，并与排气铜管液压钳不干涉。

4. 台面上每个靶头上方均配置一套排气铜管液压冷轧钳，此液压钳根据需要可由气缸驱动上下（或前后）移位。每个液压钳均可单独或同时动作（包括移位），5个液压钳由一组液压站带动。液压站电机，阀门等关键组件选用进口品牌或液压站整体选用进口品牌。

5. 台面上每个靶头为专用气动结构，氟橡胶环压紧密封，其中不锈钢上压头和氟橡胶环可更换，以配合外径4mm到10mm的铜管。上压头插入口有导向斜口，内表面精细加工，与排气铜管滑配定位。每个靶头均可单独或同时动作（压紧或松开）。

6. 台面下每个靶头的下方直管（与靶头内腔为整体加工件）上均并接配置5个接口，具体如下：

① 低真空阀接口，采用不锈钢焊接接头，其一端与靶头直管焊接，另一端为VCR接头（金属垫片面密封），其锁定连接螺纹可耐受10Mpa以上的压力。VCR接头连接1个Swagelok NB系列不锈钢波纹管密封阀（气动），通径10mm，工作压力（双向）可达3Mpa（任务书要求充气最大压力0.4 Mpa），阀门两端均为VCR接头。阀门另一端通过Swagelok变径转换接头与Swagelok高纯不锈钢金属软管（VCR接口，内径约22mm，以提高真空抽速）连接至低真空主管，软管耐压大于3Mpa（确保充气压力0.4 Mpa时的可靠性）。

所有Swagelok气动阀门均配置开闭位置反馈信号，以提供给控制PLC。所有Swagelok阀门本体及管路，接头均有特殊清洁选项，安装过程中所使用的工具，量规，辅材等均为Swagelok相应产品。配套气动组件为SMC产品。

② 高真空阀接口，不锈钢焊接接头，其一端与靶头直管焊接，另一端为VCR接头（金属垫片面密封），其锁定连接螺纹可耐受10Mpa以上的压力（任务书要求充气最大压力0.4 Mpa）。VCR接头连接1个Swagelok NB系列不锈钢波纹管密封阀（气动），通径10mm，工作压力可达（双向）3Mpa，阀门两端均为VCR接头。阀门另一端通过Swagelok变径转换接头与Swagelok高纯不锈钢金属软管（VCR接口，内径约30mm，以提高真空抽速）连接至高真空主管。

所有Swagelok气动阀门均配置开闭位置反馈信号，以提供给控制PLC。所有Swagelok阀门本体及管路，接头均有特殊清洁选项，安装过程中所使用的工具，量规。

③ 第1个充气阀接口，用于继电器产品内的工作气体的充气充填。气体为几种气体的预混气（氢气，氮气，氦气），混气管路结构见下述第16条。

充气阀接口同上采用不锈钢焊接接头，其一端与靶头直管焊接，另一端为VCR接头（金属垫片面密封），其锁定连接螺纹可耐受10Mpa以上的压力。VCR接头连接1个Swagelok NB系列不锈钢波纹管密封阀（气动），通径6mm，工作压力（双向）可达3Mpa，阀门两端均为VCR接头。阀门另一端通过Swagelok不锈钢VCR三通接头串联连接另一个同样的阀门，第二个阀门的另一端也通过Swagelok不锈钢VCR三通接头连接，此第二个阀门两端的两个三通接头的另两个接口连接1个Swagelok不锈钢波纹管密封手调针阀，构成并联调节回路。

工作充气时，两个气动阀门先同时打开快速充气，接近设定的充气压力时（根据下述压力传感器的分段设定要求），后面的第二个阀门关闭，通过其并联的调节针阀和第一个阀门继续充气，直到达到压力传感器的最终设定要求。以达到快速精确充填的目的。过程中还可以通过程序设定，通过分段多次开闭（打开时间为毫秒级）某个充气阀门和低真空阀门的方式进一步提高充填气压力的精确度。

第二个阀门后端的三通接头的另一个接口与其余5个靶头上的相应接口通过Swagelok转换接头和高纯不锈钢卡套管（外径6mm）进行串接并最终连接到工作气体混气气源进气接口。

所有Swagelok气动阀门均配置开闭位置反馈信号，以提供给控制PLC。所有Swagelok阀门本体及管路，接头均有特殊清洁选项，安装过程中所使用的工具，量规，辅材等均为Swagelok相应产品。配套气动组件为SMC产品。

④ 第2个充气阀接口，用于设备工艺辅助气体（氮气）的充气。结构及组件与上述相同，只是最后的接口连接到工艺气体（氮气）的气源进气接口。

工艺辅助气体（氮气）具有以下功能：

A．作为产品真空排气过程中的冲洗气体，以达到快速置换继电器内的气氛，快速降低系统和产品内非需要气体（氧气，水蒸气）的分压强。

B．工件排气充气完成，排气铜管冷轧封口后，系统执行抽真空排出危险气体（混有氢气的混合气）后的系统充填冲洗气体。

C．以及最后一次冲洗后的精确充填到适当大于一个大气压，以便于拔出排气铜管，同时保护系统（靶头内腔）不受外界空气的渗入。

⑤ 压力传感器接口，锥形螺纹接口（与靶头内腔为整体加工件），连接1个Swagelok标准工业型压力传感器，与介质接触部分均为316不锈钢材质，内部隔膜型，最大承压2.5Mpa，测量压力范围选择：绝压0.05到0.5Mpa（任务书要求充气最大压力0.4 Mpa），精度0.5级，可重复性0.1%，长期稳定性0.2%/年。安装过程中所使用的工具，量规，辅材等均为Swagelok相应产品。传感器有特殊清洁选项。传感器输出标准模拟信号给PLC，并在触摸屏上显示和设定。

8.低真空主管1件，安装在台面下的机架内，304不锈钢内抛光管，内径约50mm，结合长度设计使得其内容积通过体积变化足够将5个靶头内0.4Mpa的气体压力降低到0.1Mpa以下，以减轻真空泵的负担同时达到快速抽真空的目的。低真空主管的两端均为标准KF接口，安装时均使用外卡环，以防止瞬间残余高压冲击，其一端连接1个电阻规（皮拉尼规）管（KF接口），用于测量低真空度，另一端与低真空泵的进气口过滤器连接（均为KF接口）。低真空主管的轴向均匀间隔焊接5个Swagelok焊接接头，其一端与低真空主管焊接，另一端为VCR接头（金属垫片面密封），与上述连接5个低真空阀的Swagelok高纯不锈钢金属软管（VCR接口，内径约22mm）连接。

低真空主管上另外预留2个KF接口，用带外卡环的KF闷盖密封。1个用以备用气源（气瓶）更换时的管路气氛清理，另1个用于对接氦质谱检漏仪，用于系统检漏和可能需要的产品检漏。

9. 低真空泵1台，选用漩涡式干泵，以达成无油清洁系统。泵抽速500升/分钟（约8升/秒），极限真空1Pa。鉴于任务书所要求的2分钟的生产节拍，根据继电器具体的几何尺寸可进一步选配抽速更大的型号。干泵的进气口安装配套过滤器，以防止粉尘杂物进入泵内，延长泵的维护保养时间间隔。干泵的出气口根据需方现场安装废气管的要求，配合设计安装相应接口接头。

10. 高真空主管1件，安装在台面下的机架内，304不锈钢内抛光管，内径约100mm，结合长度设计使得其内容积起到真空预存的目的，以达到当5个高真空阀同时打开时能够快速降低继电器内的真空度。高真空主管的轴向一侧均匀间隔焊接5个Swagelok焊接接头，其一端与高真空主管焊接（我公司氩弧焊），另一端为VCR接头（金属垫片面密封），与上述连接5个高真空阀的Swagelok高纯不锈钢金属软管（VCR接口，内径约30mm）连接。主管的轴向另一侧焊接2个标准KF接口，分别连接1个电阻规（皮拉尼规）管和1个高真空冷规（潘宁规）管（均为KF接口），用于测量高低真空度。主管的一端（或中部）设计有标准CF法兰用于与下述的高真空分子泵连接。

以上高低真空主管上的3个真空规管（2个皮拉尼规，1个潘宁规）通过一台三通道复合真空计显示和设定并输出报警及切换信号给PLC。

高真空主管上另外预留1个KF接口，用带外卡环的KF闷盖密封。用于对接氦质谱检漏仪，用于系统检漏和可能需要的产品检漏。

11.高真空机组1套，由1台磁悬浮分子泵和1台漩涡式干泵构成，其中分子泵与上述的高真空主管通过CF法兰直接对接，分子泵与干泵通过不锈钢真空波纹管和KF接头连接。具体的分子泵和干泵型号待与需方沟通交流后最终确定。

12.以上高低真空主管及真空泵连接部分所用的CF，KF卡箍密封组件，真空波纹管等均为304不锈钢材质，密封件为氟橡胶。

13. 以上（以下）靶头及高低真空系统，充气系统各部件，管路连接及整体使用氦质谱检漏仪捡漏，各部分及整体漏率均≤1×10^-10Pa.m³/sec。

14.系统极限真空度:高真空规管如上述位于高真空主管位置。

①经200°C加热烘烤约6小时，共计约10小时后，5个高真空阀打开，其余阀门关闭状态，5个靶头均用一端封口的4mm铜管（长约30mm）插入密封时≤7.5×10^-5Pa。

②经200°C加热烘烤约6小时，共计约10小时后，5个高真空阀关闭状态≤1.5×10^-5Pa。

同一个低真空规管和同一个高真空规管通过一端为外径4mm内径3mm的不锈钢圆管KF接头（长约30mm）分别插入2个靶头密封，另外3个靶头均用一端封口的4mm铜管（长约30mm）插入密封。

同上系统经200°C加热烘烤后充入纯净氮气至常压。

5个低真空阀打开后1分钟，系统工作真空度≤30Pa。

随即关闭5个低真空阀，打开5个高真空阀，1分钟后，系统工作真空度≤1Pa。

16.充气管路系统：

①产品混合工作气体（氢气，氮气，氦气），设备配置3个Swagelok不锈钢气体调压阀，进气口最大压力约20Mpa，出气口最大压力0.6Mpa。

调压阀进气口均配置Swagelok不锈钢40G系列手动球阀（工作压力20Mpa）作为总开关阀，以便于更换气源（气瓶）或气体种类时隔离下游管路。

出气口带压力传感器，作为气源压力报警，同时监控出气压力变动范围，以保证混气比例准确。每个调压阀后面通过Swagelok转换接头和高纯不锈钢卡套管（外径6mm）串接1个Swagelok计量阀（316不锈钢阀体，，带游标刻度手柄，工作最大压力约6Mpa），用于混气流量比例调节。3个计量阀的出口通过Swagelok转换接头和高纯不锈钢卡套管（外径6mm）连接到1个Swagelok四通接头，四通接头的另一个接口通过Swagelok转换接头和高纯不锈钢卡套管（外径6mm）连接到5个靶头上的充气1阀门。

3个混气计量阀的带游标刻度的调节手柄（手柄位置可锁定）均安装于机架前方的面板上，便于设定调节和观察。

以上混气计量阀根据需方要求也可采用气体流量计。以有更加直观的观察效果。

根据需方气源情况，此管路系统上总开关阀之前还可以配置排空（抽真空）阀，以便于更换气源（气瓶）时局部管路的清洁吹洗。

根据需方气源情况，此管路系统上总开关阀之前还可以设置各路气源双气瓶自动定压切换装置，以提高气体利用效率和减少停机时间。

②设备工艺气体（氮气），配置1个Swagelok不锈钢气体调压阀，调压阀进气口配置Swagelok不锈钢40G系列手动球阀（工作压力20Mpa）作为总开关阀，进气口最大压力约20Mpa，出气口压力最大约0.2Mpa，调压阀出气口通过Swagelok转换接头和高纯不锈钢卡套管（外径6mm）连接到5个靶头上的充气2阀门。

17. 一套触摸屏和PLC（模块组）构成人机界面，配合相应的隔离变压器和电源滤波器及低压电器使得设备运行的全过程包括开关机，开闭分子泵，抽高低真空，充气冲洗，充气充填，冷轧封口，钳刀移位，关机等均可自动进行。过程中各动作和各信号（真空，气压，阀门位置等）自动监控，自动互锁保护，自动报警。循环水压（分子泵用），水温，充填气压，工艺气压，动力气压，PLC电池和真空度超时等均全过程自动检测，自动报警并自动进行相关保护处理。全过程和各个动作均可手动或自动进行。其中相关可调程序段和相关参数如冲洗次数，冲洗气压，阀门开闭次数，开闭时间，钳压时间等均可在触摸屏上直接设定。

可配置一套无纸记录仪用于自动记录每次工作的真空度和充填压力等参数。记录可随时在线观察，可导出保存，打印。

触摸屏上有各靶头单独工作或同时工作选择，也可任意选择几个靶头同时工作。机架前面板上可针对每个靶头设置若干按钮以便于操作。

5个（或若干个）靶头同时工作时，若在规定的时间内达不到低真空要求，系统将自动通过多轮依次开闭各低真空阀的方式自动找出泄漏工位并显示报警，提示人工更换。同时对泄漏工位自动做充气（工艺氮气），松开夹头处理。

18.设备动力要求：三相交流380V，5KW；循环冷却水（常温，流量1L/min）；高压压缩空气（0.6Mpa，干燥处理）；氮气（99.95%）。

昆山帕斯卡真空技术有限公司