一种气氛保护装置及其除水氧的方法与流程

1.本发明涉及增材制造加工技术领域，特别是一种气氛保护装置及其除水氧的方法。


背景技术：

2.现有用于增材制造的气氛保护装置多采用六面体刚性密闭箱体，通过在密闭箱体内建立惰性气氛环境，完成零件防氧化加工；具体地，以密封箱体纵剖面为例，如图1所示，在通过箱体进气口充入惰性气体的同时，通过箱体出气口排出空气，以此循环充气、排气进行置换，直至箱体内部氧含量达到零件加工要求。
3.这种置换方式依靠惰性气体密度大于空气的特点进行上下分层，从而建立惰性气氛环境，对于普通尺寸零件的增材制造，由于其使用的密封箱体体积不大，按照现有技术可以较快速地完成惰性气氛加工环境的建立。但是，对于大型航空结构件的增材制造，需要配置大型气氛保护装置，包括大型箱体及除水氧装置；由于箱体体积过大，若仍按照现有技术仅通过单向流场气流组织进行气体置换，气体容易在箱体角落产生局部旋涡从而形成循环死区，如图2所示，以致残留水和氧且较难得到置换，惰性气氛建立耗时长、效率低，进一步导致加工过程中惰性气体耗气量巨大，严重影响零件加工效率及加工成本。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对现有技术刚性密闭箱体输入惰性气体时依靠自然分层排出空气，难以置换出箱体死角处残留的水和氧，存在惰性气氛建立耗时长、加工成本高的问题，提供一种气氛保护装置及其除水氧的方法。
5.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一方面，本发明提供一种气氛保护装置除水氧的方法，包括以下步骤：向密封箱体充入第一预设纯度惰性气体，密封箱体内的气体能够向上通过出气口排出，形成下送上出的单向流场气流组织；当密封箱体内的氧气浓度降至第一设定值以下时，向密封箱体充入第二预设纯度的惰性气体，其中第二预设纯度比第一预设纯度高；在充气过程中，沿密封箱体内壁在纵切面上形成周向循环气流，密封箱体内的气体仍能够通过出气口向上排出，直至密封箱体内水浓度和氧浓度均满足加工要求。
6.本发明向密封箱体不断充入高纯度的惰性气体，惰性气体自下而上将上部空气从出气口挤出，从而形成单向流场气流组织，直到密封箱体内氧气浓度降至第一设定值；然后再向密封箱体充入更高纯度的惰性气体，在密封箱体内沿密封箱体内壁在纵切面上构建周向循环气流，在箱体内进行气流卷吸，打破气流从下而上单向流动的稳定秩序并提高气体置换速率；通过在密封箱体内建立循环流场气流组织，一方面将密封箱体内局部位置的少量空气及难置换的水氧与惰性气体充分混合，并排出密封箱体，另一方面将高纯度惰性气体与箱体内部原有浓度的惰性气体充分混合，随着循环的进行，密封箱体内惰性气体浓度
逐步提高，直至满足除水氧加工要求。本发明所提供的除水氧方法，利于去除循环死区，减小水氧置换难度，加快惰性气氛建立速度的同时，有效减少惰性气体耗费量，降低了成本。
7.需要说明的是，本发明可逐级充入更高纯度的惰性气体不断混合，在置换空气和水氧的过程中逐步提高箱体内惰性气体浓度，所充入惰性气体纯度的梯度次数可根据实际需要调整，但最后所充入惰性气体的纯度应当满足气氛保护环境建立的加工要求。上述中的循环气流可以呈单向循环形式、双循环形式等。纵切面是指沿竖向方向的剖切面，其剖切方向与单向流场自下而上的气流方向一致；本文中的纵切面不限于仅沿规则六面箱体的长度方向或宽度方向进行截面划分，箱体结构也可能为不规则形状，纵切面可以为平面上任一方向进行纵切。此外，为方便更好说明密封箱体整个内部空间的气流组织形式，本文仅阐述的是某一个纵切面上形成的气流组织形式，而实际上本文中的密封箱体并不仅限于在单个特定位置的纵切面构建周向循环气流。
8.优选地，在充入第一预设纯度惰性气体过程的排气阶段，将出气口连通于大气；在充入第二预设纯度惰性气体过程的排气阶段中，阻断出气口连通大气，将出气口连通除水氧净化模块的送气口，将除水氧净化模块的排气口连通密封箱体的进气口。其中，除水氧净化模块用于去除所排出气体中的水氧成分。待将箱体内大量空气排出后再将箱体内气体通过除水氧净化模块过滤水氧，以使惰性气体能够重复使用，减小惰性气体浪费，降低经济成本。
9.优选地，在充入第二预设纯度惰性气体的过程中，沿密封箱体内壁在纵切面上先构建单向循环流场气流组织，待密封箱体内的氧气浓度降至第二设定值以下时再构建扩散流场气流组织。扩散流场气流组织即双向循环，一个逆时针周向旋转、另一个顺时针周向旋转。通过先建立单向循环流场气流组织，相比扩散流场，更利于在置换前期加速惰性气体和主要剩余水氧的混合速率，且能够让水氧和惰性气体混合得较为均匀、稳定；扩散流场让水氧和惰性气体混合得不是十分均匀，若调换气流组织建立顺序，可能排出大量有用的惰性气体：譬如，循环流场排出的气体中惰性气体比例能够慢慢从90%上升到99%，而扩散流场排出的气体含量可能一会是90%，一会是99.9%，不可控。
10.进一步优选地，待密封箱体内的氧气浓度降至第二设定值以下时，再将出气口由连通大气的状态转换为连通除水氧净化模块的状态，在进气口与出气口之间构建循环通路，即进气口—密封箱体内部空间—出气口—除水氧净化模块—进气口。在经过单向循环流场气流组织排气阶段后，氧气浓度已降至足够低，此时再进行内循环除水氧步骤，利于延长净化材料使用时间，降低净化材料再生频率，节约使用成本。
11.另一方面，本发明提供一种气氛保护装置应用上述除水氧方法。该气氛保护装置包括密封箱体和内循环模块，在密封箱体的底部设有进气口、顶部设有出气口，内循环模块沿密封箱体内壁在纵切面上周向布置，内循环模块能够通过调节自身偏置角度来改变气流流向。
12.本发明所提供的气氛保护装置，通过底部的进气口不断送入惰性气体，利用惰性气体密度大于空气的特点，惰性气体由密封箱体底部向上聚集，将大部分空气从顶部出气口挤出箱体；当检测到箱体内氧气浓度下降到预设值时，通过在密封箱体内壁纵切面上周向布置的内循环模块调节吹气角度，使箱内纵切面的气流能够绕内壁周向流动，扰乱气体从下往上单向排挤的秩序状态，利于高浓度的惰性气体卷吸壁附着的少量空气及角落处难
置换的水氧，从而通过出气口排出，减小了大体积箱体中去除水氧难度，提高了气体置换效率。
13.本发明通过内循环模块能够调整密封箱体内气流组织形式，打破气体从下往上排挤空气的自然状态，利于消除局部循环死区、将死区积蓄的水氧伴随循环气流组织一同排出，能够有效缩短惰性气氛建立时间，减少惰性气氛耗费量，降低加工成本。
14.上述内循环模块可选用可独立调节角度的风机结构，通过调节风机的吹气角度改变气流流向，或者选用导流片、百叶片等，用于调节密封箱体内气流流场；内循环模块的布设密度和设置方位应当根据实际需要调整。
15.优选地，密封箱体的相邻面之间通过弧面过渡连接。弧面既可为密封箱体的一体成型面，也可为相邻平面交接棱角处增设的弧形导流罩而形成的。通过将密封箱体相邻面的交接处设置弧面进行过渡，以减小局部流体间的摩擦与碰撞，从而减小气体与密封箱体壁板接触的流体阻力，减小速度损失，加快流体速度，避免局部旋涡产生、消除循环死区。
16.优选地，上述用于增材制造的气氛保护装置还包括除水氧净化模块，除水氧净化模块的送气口连接密封箱体的出气口，除水氧净化模块的排气口连接密封箱体的进气口，使经过出气口排出的气体能够经过除水氧净化模块过滤水氧后再次充入密封箱体，利于减小惰性气体耗用量、降低加工成本。
17.优选地，出气口通过排气管路连接除水氧净化模块并通过排气管路排出气体，进气口通过送气管路连接除水氧净化模块并通过送气管路连接惰性气体充入源，除水氧净化模块的送气口、排气口以及排气管路的排出口处和惰性气体充入源充气口处均设有阀门，各阀门能够通过充排气模块切换通断状态，充排气模块连接控制模块。根据密封箱体内水氧/空气的置换情况，在适当时机驱动充排气模块调节排气管路和送气管路的气体流向，合理利用除水氧净化模块，利于延长净化材料的使用寿命、降低成本。
18.优选地，内循环模块为多个布置在密封箱体内部的风机。风机具体数量和位置根据密封箱体的实际需求确定，通过合理调整不同位置上的风机偏转角度使在箱体内形成循环气流，简单高效、经济。内循环模块也可选择其它能够加快气体流速并能调节转向的类似机械结构，如百叶片、导流片等。
19.优选地，密封箱体设有天窗。天窗的设置更利于加工设备大型零部件的维护，提高了环境适应性。
20.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：1、本发明所提供的除水氧方法，通过充入高纯度惰性气体自下而上自然排出大部分空气，然后沿密封箱体内壁对箱内气体在纵切面上沿周向方向构建循环气流流场，在箱体内进行气流卷吸，打破气流单向流动秩序，提高气体置换速率，利于消除局部循环死区、将死区积蓄的水氧伴随循环气流组织一同排出，能够有效缩短惰性气氛建立时间，减少惰性气氛耗费量，降低加工成本。
21.2、本发明所提供的除水氧方法，通过分梯度向密封箱体内逐级充入更高纯度的惰性气体，利用较低纯度惰性气体置换空气及局部处于难置换位置的水氧，随后再通过更高纯度惰性气体置换箱体内原始纯度惰性气体直至满足加工要求，这样利于降低高纯度惰性气体耗费量、减小成本，加快惰性气氛保护环境的建立进程。
22.3、本发明所提供的除水氧方法，在经过单向循环流场气流组织的排气阶段后，氧
气浓度已降至足够低，此时再进行内循环除水氧步骤，将密封箱体内的气体经过除水氧净化模块去除惰性气体中残留的水和氧再次循环利用到密封箱体内，一方面利于减小惰性气体耗费量，降低经济成本，另一方面利于延长净化材料使用时间，降低净化材料再生频率，节约除水氧材料使用成本。
23.4、本发明所提供的气氛保护装置，通过在密封箱体内壁的纵切面上沿周向布置内循环模块，使通过调节内循环模块的吹气角度改变气流在纵切面上的流向，扰乱气体从下往上单向排挤的秩序状态，使高浓度的惰性气体能够绕内壁循环流动、卷吸壁附着的少量空气及角落处难置换的水氧并通过出气口排出，减小了大体积箱体中去除水氧难度，提高了气体置换效率，降低了惰性气体耗费量。
24.5、本发明所提供的气氛保护装置，通过将密封箱体相邻面的交接处设置弧面进行过渡，以减小局部流体间的摩擦与碰撞，从而减小气体与密封箱体壁板接触的流体阻力，减小速度损失，加快流体速度，避免了局部旋涡产生、消除循环死区，减小角落处水氧置换难度，利于加快空气置换效率。
附图说明
25.图1是现有技术针对刚性密封箱体建立惰性气氛加工环境时的气流组织形式示意图（纵剖方向）。
26.图2是循环死区形成的原理示意图。
27.图3是本发明的一种用于增材制造的气氛保护装置的立体图。
28.图4是实施例1中所采用风机的结构示意图。
29.图5是图4中风机的侧视图。
30.图6是气氛保护装置除水氧时的结构布置示意图（纵剖方向）。
31.图7是实施例2中静置置换排水氧阶段的气流组织形式示意图。
32.图8是实施例2中循环置换排水氧阶段的气流组织形式示意图。
33.图9是实施例2中搅拌循环除水氧阶段的气流组织形式示意图。
34.图10是弧形导流罩安装于密封箱体局部角落上时的透视图。
35.图标：1-密封箱体；1a-进气口；1b-出气口；1c-天窗；1d-密封门；2-风机；3-弧形导流罩；4-除水氧净化模块；5-惰性气体充入源；6-第一阀门；7-第二阀门；8-第三阀门；9-第四阀门；10-控制模块；11-充排气模块 。
具体实施方式
36.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
37.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
38.实施例1一种用于增材制造的气氛保护装置，如图3-图6所示，包括用于提供加工空间的刚性密封箱体1、用于调整密封箱体1内不同形式气体流场的内循环模块、用于去除水和氧的除水氧净化模块4、用于检测密封箱体1内水氧等信息的监测模块等结构和必要的连接管路
等附属件，以及用于集成控制的控制模块10、用于切换充排气模式及循环模式的充排气模块11等程序模块。其中，监测模块包括压力传感器、水浓度分析仪、氧浓度分析仪，用于箱体环境状态监测，为控制模块10的集成控制提供安全可靠、有效的指标信息，保证密封箱体1始终处于安全的正压状态并根据箱体内水氧浓度建立不同形式的气流流场加快除水氧进程。除水氧净化模块4上设置有填充了除水及除氧材料的净化柱单元以及连接阀门。
39.具体地，如图3、6所示，密封箱体1上设有多个进气口1a和出气口1b。出气口1b设置于密封箱体1顶部，出气口1b通过排气管路连接除水氧净化模块4并通过排气管路通向大气，其中排气管路排向大气的输出端以及连接除水氧净化模块4的输入端分别设有第一阀门6、第二阀门7，通过控制第一阀门6和第二阀门7的启闭将密封箱体1内溢出的气体引入大气或除水氧净化模块4中。进气口1a设置于密封箱体1底部，通过送气管路连接除水氧净化模块4并通过送气管路连接惰性气体充入源5，送气管路上设有控制除水氧净化模块4排气的第三阀门8以及控制惰性气体充入源5输送的第四阀门9。充排气模块11连接第一阀门6、第二阀门7、第三阀门8和第四阀门9，充排气模块11在控制模块10驱动下集成控制各阀门通断。
40.在密封箱体1的宽度方向选取两个及以上纵截面，每一纵截面处对应在箱体底部、顶部、右侧壁、左侧壁上均匀分布多个内循环模块，本实施例中优选内循环模块为可独立调节角度的风机2用于改变气流方向；各风机在控制模块10作用下调节对应位置的偏转角度θ（风机中心轴与其固定轴的夹角）使在不同阶段建立对应不同形式的气体流场，如图4、5所示。内循环模块也可选择其它能够加快气体流速并能调节转向的类似机械结构，如百叶片、导流片等，既可间隔布置在箱壁上，也可整面铺设；此外，内循环模块也可在密封箱体长度方向选取纵截面进行周向布设，或者在宽度方向划分纵截面进行布设的同时也在长度方向所划分纵截面进行周向布设。
41.在密封箱体1相邻面交界的角落处设有弧形导流罩3，如图6、10所示；具体地，弧形导流罩3具体设置于箱体四个角上。通过设置弧形导流罩3形成交界弧面，能够减小角落处局部流体间的摩擦与碰撞，从而减小气体与密封箱体1壁板接触的流体阻力，减小速度损失，加快流体速度，避免局部旋涡产生、消除循环死区。
42.进一步地，如图3所示，在密封箱体1顶部还设有天窗1c供大型加工设备吊装通过，天窗1c本体通过o型密封圈、至少40个密封压钳及必要的机械固定结构进行密封连接，天窗1c上还设置有4个吊耳用于天窗1c吊装。一旦箱体内部大型的增材制造设备出现故障，可通过打开该天窗1c将大型零部件吊出进行检维修工作，提高了增材制造设备的可维护性。
43.密封箱体1的前端设有气动密封门1d，从密封门1d放入或取出加工零件，密封门本体通过o型密封圈、密封气缸及必要的机械固定结构进行密封连接；密封气缸均分为四组，分别设置于密封门1d的上下左右四周，关闭密封门1d时，四组气缸顶紧顺序为：上侧-左侧-右侧-下侧；打开密封门1d时，四组气缸同时松开。这样在关闭密封门1d的过程中，避免了气缸压紧时间不一致造成的密封门1d晃动及密封不良，保证了密封门1d与箱体完全压实，增强了气动密封门1d开闭的可靠性，降低了密封门1d漏气隐患。
44.本实施例中所提供的气氛保护装置，通过进气口1a不断送入惰性气体，利用惰性气体密度大于空气的特点，惰性气体由密封箱体1底部向上聚集，将大部分空气由出气口1b挤出箱体；当惰性气体基本充满密封箱体1时，本发明通过控制模块10驱动内循环模块调整
密封箱体1内的气体流场形式，扰乱气体从下往上排挤的秩序状态，将密封箱体1底部密度较大的惰性气体绕空间循环流动、与少量局部空气及角落处难置换的水氧进行充分混合，以至将混合后的气体不断排出，随着循环的进行，箱体内惰性气体浓度得到逐步提高直至满足加工要求。
45.实施例2基于实施例1，本实施例提供一种气氛保护装置除水氧的方法，如图6-图9所示，包括以下步骤：s1.静置置换排水氧阶段：初始状态切换为充排气模式，开启充气阀和排气阀，向密封箱体1逐渐充入99.9%高纯度的惰性气体，密封箱体1内部保持正压状态（超过大气压6mbar），密封箱体1内的气体能够向上通过出气口1b自行排出，形成下送上出的单向流场气流组织，将箱体内的空气逐渐置换为惰性气体，如图7所示。该步骤中具体通过充排气模块11开启第一阀门6、第四阀门9，关闭第二阀门7、第三阀门8，将溢出的空气直接引入大气中。
46.s2.循环置换排水氧阶段：当密封箱体1内的氧气浓度降至第一设定值（优选设定值100000ppm）时，保持充排气模式，向密封箱体1持续充入99.999%高纯度惰性气体，使箱体内部保持正压状态；启动风机2，调整不同位置风机2的偏转角度θ，建立下送上出的单向循环流场气流组织，如图8所示。具体地，设置在箱体底部的风机2偏转角度90
°
，此时风向水平向右，箱体右侧壁的风机2偏转角度0
°
，此时风向垂直向上；箱体顶部风机2的偏转角度-90
°
，此时风向水平向左；箱体左侧壁风机偏转角度180
°
，此时风向垂直向下，从而在密封箱体内部空间的纵切面上形成逆时针的单向循环的气流组织形式。
47.一方面，高纯度的惰性气体在循环气流作用下与少量空气充分混合并逐渐带走角落处难置换位置的局部水氧，并随着循环的进行排出密封箱体1；另一方面，高纯度惰性气体（99.999%）与箱体内部原有纯度为99.9%的惰性气体进行充分混合，随着循环的进行，箱体内惰性气体浓度得到逐步提高。该步骤中本实施例优选仍保持第一阀门6、第四阀门9的开启状态，保持第二阀门7、第三阀门8呈关闭状态。
48.s3.搅拌循环除水氧阶段：当密封箱体1内的氧气浓度降至第二设定值（优选设定值400ppm）时，驱动充排气模块11关闭第一阀门6，开启第二阀门7、第三阀门8（惰性气体充入源5的第四阀门9根据需要可关闭可开启），切换为内循环模式（密封箱体1内——排气管路——送气管路构建形成循环）；同时，通过控制模块10调整不同位置风机2到对应的合适角度，建立下送上回的扩散流场气流组织，如图9所示。具体地，以图示中密封箱体纵切面的中轴为界，箱体底部左侧风机偏转角度-90
°
，此时风向水平向左；箱体左侧壁最下端的风机偏转角度-45
°
，此时风向沿左上方45
°
；箱体左侧壁最上端风机偏转角度45
°
，此时风向沿右上方45
°
；其余中部的左侧壁风机（未显示）偏转角度0
°
，风向垂直向上；箱体顶部左侧紧临箱体中轴线的风机，其偏转角度180
°
，此时风向垂直向下；箱体顶部左侧其余风机的偏转角度均为90
°
，风向水平向右；最终在箱体左侧形成顺时针的循环气流组织。相应地，以图示中密封箱体纵切面的中轴为界，箱体底部位于右侧的风机的偏转角度90
°
，此时风向水平向右；箱体右侧壁最下端风机偏转角度45
°
，此时风向沿右上方45
°
；箱体右侧壁最上端风机其偏转角度-45
°
，此时风向沿左上方45
°
；其余右侧壁中部的风机（未显示）偏转角度180
°
，风向垂直向上；箱体顶部位于右侧紧临箱体中轴线的风机其偏转角度180
°
，此时风向垂直向下；箱体顶部右侧的其余风机偏转角度-90
°
，此时风向水平向左；最终在箱体右侧形成逆时
针的循环气流组织，从而在密封箱体内部空间的纵切面上形成呈双循环的扩散流场气流组织。上述扩散流场气流组织也可换向，即箱体左侧逆时针循环，箱体右侧顺时针循环。
49.建立下送上回的扩散流场气流组织有利于箱体内气体进一步充分混合，消除局部循环死角。密封箱体1内的气体经过除水氧净化模块4去除惰性气体中残留的水和氧得到提纯后，再次重复利用到惰性气氛建立中，利于减小惰性气体耗费量，降低经济成本；而且，在经过步骤s2将氧气浓度降至第二设定值400ppm后再进行内循环除水氧，利于延长净化材料使用时间，降低净化材料再生频率，节约使用成本。
50.s4.当密封箱体1内的氧气浓度降至氧气浓度第三设定值（优选设定值50ppm）时，达到加工环境要求，关闭风机2，完成惰性气氛保护环境建立作业。
51.本实施例基于上述气氛保护装置进行除水氧，箱内气体的空气状态降至氧含量400ppm耗时3小时，氧含量400ppm降至50ppm耗时1小时，总耗气量4瓶。本实施例所提供的除水氧方法，利于去除循环死区，减小死角处水氧置换难度，而且在加快惰性气氛建立速度的同时，有效减少惰性气体耗费量，延长除水氧净化模块4净化材料的使用寿命，降低了经济成本。
52.对比例对比例1：相比实施例2，仅去除弧形导流罩，按实施例1所提供的除水氧方法进行惰性气氛保护环境建立。
53.对比例2：相比实施例2，在静置置换排水氧阶段——循环置换排水氧阶段后省去搅拌循环除水氧阶段，在循环置换排水氧阶段开启内循环除水氧模式。即，当密封箱体内的氧气浓度降至第一设定值100000ppm以下，向密封箱体1持续充入99.999%高纯度惰性气体，使箱体内部保持正压状态，通过调节各内循环模块吹气方向构建单向循环流场气流组织；同时，关闭第一阀门6、第四阀门9，开启第二阀门7、第三阀门8切换为内循环模式。直到密封箱体内的氧气浓度降至氧气浓度第三设定值50ppm时，完成惰性气氛保护环境除水氧工作。
54.对比例3：相比实施例2，在静置置换排水氧阶段后，省去循环置换排水氧阶段，当密封箱体内的氧气浓度降至第一设定值100000ppm以下，构建扩散流场气流组织进入搅拌循环除水氧阶段，同时切换为内循环模式将出水口排出的气体通过除水氧净化模块过滤后再次送入密封箱体，直至密封箱体内的氧气浓度降至氧气浓度第三设定值50ppm时，完成惰性气氛保护环境除水氧工作。
55.比较实施例和对比例的工作时长及惰性气体（氩气）使用情况，统计结果如下表1所示：
根据实施例及对比例1除水氧试验可知，在密封箱体内设置弧形导流罩有利于避免循环死区的产生、加快气体置换效率。
56.根据对比例2和对比例3的除水氧试验可知，单向循环流场气流组织形式相比扩散流场气流组织形式，对于提高惰性气体和主要剩余水氧的混合程度并加速排出具有更好效果，更利于减小前期水氧置换难度、降低惰性气体消耗量。
57.相比仅建立单向循环流场气流组织或扩散流场气流组织形式进行气体置换，本发明通过先建立单向循环流场提高惰性气体与剩余水氧之间的均匀混合程度并加速排出，再通过建立扩散流场加速高纯度惰性气体与原始纯度惰性气体的置换进程，在利用扩散流场排气过程中通过构建循环通路将排出的惰性气体除水氧后重复利用。这样能够很大程度上减小氩气消耗量，同时保持高速率的气体置换效果、加快水氧去除进程，节约经济成本。
58.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种气氛保护装置除水氧的方法，其特征在于，包括以下步骤：向密封箱体（1）充入第一预设纯度的惰性气体，所述密封箱体（1）内的气体能够向上通过出气口（1b）排出，形成下送上出的单向流场气流组织；当所述密封箱体（1）内的氧气浓度降至第一设定值以下时，向所述密封箱体（1）充入第二预设纯度的惰性气体，其中第二预设纯度比第一预设纯度高；在充气过程中，沿所述密封箱体（1）内壁在纵切面上形成周向循环气流，所述密封箱体（1）内的气体仍能够通过所述出气口（1b）向上排出，直至所述密封箱体（1）内水浓度和氧浓度均满足加工要求。2.根据权利要求1所述的一种气氛保护装置除水氧的方法，其特征在于，在充入第一预设纯度惰性气体过程的排气阶段，将所述出气口（1b）连通于大气；在充入第二预设纯度惰性气体过程的排气阶段中，阻断所述出气口（1b）连通大气，将所述出气口（1b）连通除水氧净化模块（4）的送气口，将所述除水氧净化模块（4）的排气口连通所述密封箱体（1）的进气口（1a）。3.根据权利要求2所述的一种气氛保护装置除水氧的方法，其特征在于，在充入第二预设纯度惰性气体的过程中，沿所述密封箱体（1）内壁在纵切面上先构建单向循环流场气流组织，待所述密封箱体（1）内的氧气浓度降至第二设定值以下时再构建扩散流场气流组织。4.根据权利要求3所述的一种气氛保护装置除水氧的方法，其特征在于，待所述密封箱体（1）内的氧气浓度降至第二设定值以下时，再将所述出气口（1b）由连通大气的状态转换为连通除水氧净化模块（4）的状态，在所述进气口（1a）与所述出气口（1b）之间构建循环通路。5.一种气氛保护装置，应用如权利要求1-4任一项所述的一种气氛保护装置除水氧的方法，其特征在于，包括密封箱体（1）和多个内循环模块，所述密封箱体（1）的底部设有进气口（1a）、顶部设有出气口（1b），所述内循环模块沿所述密封箱体（1）内壁在纵切面上周向布置，所述内循环模块能够通过调节自身偏置角度来改变气流流向。6.根据权利要求5所述的一种用于增材制造的气氛保护装置，其特征在于，所述密封箱体（1）的相邻面之间通过弧面过渡连接。7.根据权利要求5所述的一种用于增材制造的气氛保护装置，其特征在于，还包括除水氧净化模块（4），所述除水氧净化模块（4）的送气口连接所述出气口（1b），所述除水氧净化模块（4）的排气口连通所述进气口（1a）。8.根据权利要求7所述的一种用于增材制造的气氛保护装置，其特征在于，所述出气口（1b）通过所述排气管路连接所述除水氧净化模块（4）并通过所述排气管路排出气体，所述进气口（1a）通过所述送气管路连接所述除水氧净化模块（4）并通过所述送气管路连接惰性气体充入源（5），所述除水氧净化模块（4）的送气口、排气口处以及所述排气管路的排出口处和所述惰性气体充入源（5）充气口处均设有阀门，各所述阀门能够通过充排气模块（11）切换通断状态，所述充排气模块（11）连接所述控制模块（10）。9.根据权利要求1-8任一项所述的一种用于增材制造的气氛保护装置，其特征在于，所述密封箱体（1）设有天窗（1c）。

技术总结
本发明涉及增材制造加工技术领域，具体涉及一种气氛保护装置及其除水氧的方法，其中气氛保护装置包括密封箱体和内循环模块，密封箱体的底部设有进气口、顶部设有出气口，内循环模块在密封箱体内壁的纵切面上沿周向布置，内循环模块能够通过调节自身吹气角度来改变气流流向。本发明通过驱动内循环模块调节吹气角度改变气流在纵切面上的流动方向，打破了气体从下往上排挤空气的自然状态，利于消除局部循环死区、将死区积蓄的水氧伴随循环气流组织一同排出，能够有效缩短惰性气氛建立时间，减少惰性气氛耗费量，降低加工成本。降低加工成本。降低加工成本。


技术研发人员：陈柯 唐凯 梁杰 何奇夙 高景秋 黄涛 王子豪 华永平
受保护的技术使用者：成都飞机工业（集团）有限责任公司
技术研发日：2022.03.25
技术公布日：2022/5/25