精密气体配比器制造技术

一种精密气体配比器，属于仪器仪表领域。本发明专利技术主要包括：气体进口、气体流量及配比控制系统、气体混合器和混合气体出口，气体进口与气体流量及配比控制系统相连，气体流量及配比控制系统与气体混合器相连，气体混合器与混合气体出口相连，气体流量及配比控制系统中包含两路或者两路以上气体流量控制系统。本发明专利技术对一些需精密控制混合体中各组分气体或对混合气体中某些少量混合比必须精确控制的应用场合，如微电子加工、精密分析、特种焊接、材料净化，都可以提供可靠配比的混合气体，有利于工艺参数调整与稳定，准确地保证工作目的达到。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

Precision gas proportioning device

The utility model relates to a precise gas proportioning device, which belongs to the field of instruments and meters. The invention mainly includes: gas inlet, gas flow and gas ratio control system, gas mixer and mixed gas outlet is connected with gas inlet, gas flow and gas ratio control system, gas flow and gas ratio control system connected with the gas mixer, gas mixer and mixed gas outlet is connected, contains two or two above the gas flow and gas flow control system ratio control system. The invention of some precision control of each component in the mixture gas or gas mixture of some small mixing ratio applications must be precisely controlled, such as microelectronics processing, precision analysis, special welding materials, purification, gas mixture can provide reliable ratio, conducive to the adjustment of the process parameters and stability, accurate assurance objective reach. \ue5cf

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及的是一种精密气体配比器，特别是一种能进行闭环自动控制的精密气体配比器，属于仪器仪表领域。
技术介绍
目前，已有的气体配比器有两种形式一种是，来自气源(贮气瓶或输气管道)的气体，经减压器减压后，通过一个流量计，对该气体进行定量控制，然后进入气体混合室，若是两元气体配比器，则有两个气体通路，若是多元气体配比器，则有多个气体通道，每一种气体由一个独立的流量计控制其流量。这种气体配比器的缺点是所用流量计对气体流量的控制为开环控制，使用过程中，气体的实际流量随环境温度、气源压力的变化而变化，当实际流量发生变化时，只有通过人工调节才能回到原来的设定量。各组分气体的压力必须平衡，否则会引起各组分气体之间流量的相互影响，甚至出现不同气体倒流反串。另一种气体配比器为组合阀式，这种气体配比器由压力平衡阀，比例调节阀、流量调节阀和混合室组成。经文献检索发现，李明在《电焊机》1997，447上撰文“一种新型混合气体配比器”，该文介绍到，两种气体在通过了压力平衡阀后，使其压力达到平衡和稳定，再进入比例调节阀，比例调节阀采用一对同轴针形阀进行同步调节，然后通过流量调节阀，控制输出流量，最后由混合室混合后输出。这种气体配比器的缺点是1、只能对两种气体进行配比；2、气体流量的计量都是开环的，使用过程中，气体的实际流量受环境温度、气源压力、气体用量等因素的影响。当实际流量发生变化时，只有通过人工调节才能回到原来的设定量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种精密气体配比器，该配比器由n个气体通路组成，每一通路都有一个独立的闭环控制系统控制其流量，使其能对两种或者两种以上的气体进行实时配比、混合和供气。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术主要包括气体进口1、气体流量及配比控制系统2、气体混合器3和混合气体出口4，气体进口1与气体流量及配比控制系统2相连，气体流量及配比控制系统2与气体混合器3相连、气体混合器3与混合气体出口4相连。气体流量及配比控制系统中包含两路或者两路以上气体流量控制系统，每一路气体流量控制系统都由流量传感器、信号处理电路、流量显示电路、流量设定电路、减法电路、误差放大电路、驱动电路和流量调节阀组成。传感器把流量信号转换成电信号，再由信号处理电路转换成0-5V的标准工业控制信号，该信号一路送入流量显示电路，对流量值进行实时显示；另一路作为与流量设定电路送来的给定信号由减法电路相减后得到一误差信号，该误差信号由误差放大器放大，误差放大器输出的信号，经驱动电路进行功率放大后用于控制流量调节阀的开合程度，使气体的流量控制在设定值。采用这种闭环控制技术构建的气体配比器，与已有的气体配比器相比，其流量处于实时动态调节状态，在受到外界干扰时，如环境温度、气源压力、气路阻力变化等，系统能自动调节流量调节阀的开通量，来消除外界干扰对气体流量的影响。而已有的气体配比器其流量为开环控制，没有自动抵抗外界干扰的能力。当外界条件发生变化时，只能由人工干预的方式来消除其影响。本专利技术气体配比器所用传感器的特征是流量信号被转换成电信号，能进行闭环自动控制，故只要有此特征的流量传器或流量计即可用于本专利技术。本专利技术具有实质性特点和显著进步，本专利技术与已有的气体配比器的本质区别是已有气体配比器的气体流量为开环控制，而本专利技术精密气体配比器的气体流量为闭环控制。本专利技术对一些需精密控制混合体中各组分气体或对混合气体中某些少量混合比必须精确控制的应用场合，如微电子加工、精密分析、特种焊接、材料净化，都可以提供可靠配比的混合气体，有利于工艺参数调整与稳定，准确地保证工作目的的达到。附图说明图1为本专利技术结构示意2为本专利技术结构框3为气体流量及配比控制系统中控制系统的工作原理图。具体实施例方式如图1、图2所示，本专利技术主要包括气体进口1、气体流量及配比控制系统2、气体混合器3和混合气体出口4，气体进口1与气体流量及配比控制系统2相连，气体流量及配比控制系统2与气体混合器3相连、气体混合器3与混合气体出口4相连。来自气源的n种气体(气体1、气体2---气体n)由气体进口1进入气体流量及比例控制系统2，由气体流量及比例控制系统2根据配比的需要分别控制每一种气体的流量，气体流量及比例控制系统2将流量控制的n种气体输出给气体混合器3，各种组分气体在气体混合器3中进行混合，气体混合器3输出按配比要求混合好的混合气体由气体出口4输出。气体流量及比例控制系统2由n路控制系统组成，这n路控制系统相互之间是独立的，关闭其中的任何一路或几路不影响其它控制系统的工作，这就决定了本专利技术的精密气体配比器能对2~n种(n≥2)气体进行实时配比、混合。如图3示，气体流量及配比控制系统2中包含两路或者两路以上气体流量控制系统，每一路气体流量控制系统都由气体进口1、流量传感器2、信号处理电路3、流量显示电路4、流量设定电路5、减法电路6、误差放大电路7、驱动电路8、流量调节阀9和气体出口10组成。气体进口1与流量传感器2相连，流量传感器2与信号处理电路3和流量调节阀9相连，信号处理电路3与流量显示电路4和减法电路6相连，减法电路6与流量设定电路5、信号处理电路3和误差放大电路7相连，驱动电路8与误差放大电路7和流量调节阀9相连，流量调节阀9与传感器2和气体出口10相连。气体从气体进口1进入流量传感器2，流量传感器2把流量信号转换成电信号，由信号处理电路3进行滤波放大等信号处理，经处理好的信号一路给显示电路4，由显示电路4显示流过传感器的流量，另一路与流量设定电路5产生的给定信号由减法电路6相减产生误差信号，误差信号由误差信号放大器7放大后，再由驱动电路8进行功率放大，驱动电路8产生的信号控制流量调节阀9，从而构成闭环控制，混合气体由气体出口10输出。权利要求1.一种精密气体配比器，包括气体进口(1)、气体混合器(3)和混合气体出口(4)，其特征在于还包括气体流量及配比控制系统(2)，气体进口(1)与气体流量及配比控制系统(2)相连，气体流量及配比控制系统(2)与气体混合器(3)相连，气体混合器(3)与混合气体出口(4)相连，气体流量及配比控制系统(2)中包含两路或者两路以上气体流量控制系统(5)。2.根据权利要求1所述的精密气体配比器，其特征是，每一路气体流量控制系统(5)由气体进口(15)、流量传感器(6)、信号处理电路(7)、流量显示电路(8)、流量设定电路(9)、减法电路(10)、误差放大电路(11)、驱动电路(12)、流量调节阀(13)和气体出口(14)组成，其连接方式为气体进口(15)与流量传感器(6)相连，流量传感器(6)与信号处理电路(7)和流量调节阀(13)相连，信号处理电路(7)与流量显示电路(8)和减法电路(10)相连，减法电路(10)与流量设定电路(15)、信号处理电路(3)和误差放大电路(7)相连，驱动电路(8)与误差放大电路(11)和流量调节阀(13)相连，流量调节阀(13)与流量传感器(6)和气体出口(14)相连。3.根据权利要求2所述的精密气体配比器，其特征是，流量传感器(6)采用能将流量信号转换成电信号并进行闭环自动控制的流量传感器或流量计。4.根据权利要求1或2所述的精密气体配比器，其特征是，每一路气体流量控制系统(5)相互之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精密气体配比器，包括：气体进口（１）、气体混合器（３）和混合气体出口（４），其特征在于还包括：气体流量及配比控制系统（２），气体进口（１）与气体流量及配比控制系统（２）相连，气体流量及配比控制系统（２）与气体混合器（３）相连，气体混合器（３）与混合气体出口（４）相连，气体流量及配比控制系统（２）中包含两路或者两路以上气体流量控制系统（５）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：包晔峰，周昀，吴毅雄，曹平，林观志，施成源，
申请(专利权)人：上海交通大学，上海冠达尔钢结构有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]