一種氣體混合裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種氣體混合裝置，氣體混合裝置包括混氣罐和多個(gè)氣體輸送管路，氣體輸送管路的一端部與儲(chǔ)氣罐連接、另一端部與混氣罐連接，氣體輸送管路上自一端部向著另一端部的方向依次設(shè)有減壓閥和電磁比例閥，氣體混合裝置還包括與用于對(duì)混氣罐內(nèi)的氣體組成進(jìn)行分析的氣體組分分析儀及與PLC控制器，電磁比例閥與PLC控制器連接并受控制，PLC控制器接收氣體組分分析儀的分析結(jié)果并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)相應(yīng)氣體輸送管路上的電磁比例調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)精確控制混合氣體的組成。本實(shí)用新型在混氣的精密程度及穩(wěn)定性都能滿足預(yù)期的要求，相比于傳統(tǒng)的氣體混合裝置，本實(shí)用新型更加精確、穩(wěn)定、便利。
【專利說明】一種氣體混合裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種氣體混合裝置，該裝置能將兩種或兩種以上的氣體充分混 合，根據(jù)用戶的要求，實(shí)現(xiàn)氣體濃度及流量的調(diào)節(jié)，可用于需要使用混合氣體的領(lǐng)域，特別 是對(duì)混合氣體的濃度、流量要求精確及穩(wěn)定的領(lǐng)域，如金屬冶煉、焊接保護(hù)、化學(xué)氣相沉積 等。

【背景技術(shù)】
[0002] 在生產(chǎn)和科研的諸多領(lǐng)域，常常需要用到由多種氣體組成的混合氣體，如在金屬 焊接中發(fā)展起來的氣體保護(hù)焊技術(shù)，由于具有焊接質(zhì)量好，效率高，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)而 得以迅速發(fā)展。焊接保護(hù)氣體可以是單元?dú)怏w，也有二元，三元混合氣。單元?dú)怏w有氬氣， 二氧化碳，二元混合氣有氬和氧，氬和二氧化碳，氬和氦，氬和氫混合氣。三元混合氣有氦， 氬，二氧化碳混合氣。在金屬冶煉和后處理加工過程中，也會(huì)經(jīng)常用到混合氣體的保護(hù)，如 鎂合金的熔煉過程，一般使用二元混合氣，比如空氣和二氧化硫，空氣和六氟化硫，氮和六 氟化硫，二氧化碳和六氟化硫等，早期也曾使用三元混合氣如空氣、二氧化碳和六氟化硫混 合。
[0003] 基于諸多的應(yīng)用領(lǐng)域，人們對(duì)于氣體混合裝置的需求就日益強(qiáng)烈。傳統(tǒng)的氣體混 合裝置往往由多條氣路并聯(lián)而成，在氣體通過減壓閥減壓后，使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)對(duì)各組分氣 體的流量單獨(dú)計(jì)量，在一個(gè)儲(chǔ)罐完成氣體混合過程，有許多甚至沒有專門的混合單元。這 種類型的混氣裝置在一些對(duì)于混合氣體質(zhì)量要求不高的場(chǎng)合如焊接保護(hù)是適用的，但它存 在許多不足，首先使用的流量計(jì)量工具為轉(zhuǎn)子流量計(jì)，轉(zhuǎn)子流量計(jì)在出廠時(shí)一般在25°c、 101325Pa條件下進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定氣體為氮?dú)饣蛩?，在測(cè)量其它氣體時(shí)需要根據(jù)使用時(shí)的壓 力、溫度、氣體密度等實(shí)際情況利用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行校正，結(jié)果準(zhǔn)確度較低，另外，氣體的實(shí)際 流量值還受到環(huán)境溫度變化、管道壓力波動(dòng)等諸多因素的影響；其次，傳統(tǒng)混氣裝置在后端 用量發(fā)生變化時(shí)，需要頻繁的操作調(diào)節(jié)流量計(jì)，極為不便；再次，傳統(tǒng)類型的混氣裝置在使 用過程中需要較長(zhǎng)時(shí)間的摸索，才能滿足用戶的需求。在一些對(duì)于混合氣質(zhì)量要求較高的 應(yīng)用領(lǐng)域，如科研、化學(xué)氣相沉積、真空鍍膜等領(lǐng)域，很顯然，這些場(chǎng)合不但要求混合氣體具 有準(zhǔn)確的組成，還需要穩(wěn)定的供應(yīng)，以及操作的便利性。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足提供一種改進(jìn)的氣體保 護(hù)裝置。
[0005] 為解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)方案：
[0006] 一種氣體混合裝置，包括混氣罐和多個(gè)氣體輸送管路，氣體輸送管路的一端部與 儲(chǔ)氣罐連接、另一端部與混氣罐連接，氣體輸送管路上自一端部向著另一端部的方向依次 設(shè)有減壓閥和電磁比例閥，氣體混合裝置還包括與混氣罐連接、用于對(duì)混氣罐內(nèi)的氣體組 成進(jìn)行分析的氣體組分分析儀以及與氣體組分分析儀連接的PLC控制器，電磁比例閥與 PLC控制器連接并受控制，PLC控制器接收氣體組分分析儀的分析結(jié)果并根據(jù)分析結(jié)果對(duì) 相應(yīng)氣體輸送管路上的電磁比例調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)精確控制混合氣體的組成。
[0007] 優(yōu)選地，氣體輸送管路上減壓閥的下游、電磁比例閥的上游設(shè)有過濾器。設(shè)置過濾 器以除去氣體管路中可能存在的微小固體顆粒雜質(zhì)，保護(hù)電磁比例閥。
[0008] 優(yōu)選地，氣體輸送管路上電磁比例閥的下游設(shè)有止逆閥，以防止氣體出現(xiàn)倒流的 現(xiàn)象。
[0009] 進(jìn)一步優(yōu)選地，所述的氣體混合裝置還包括位于混氣罐頂部用于對(duì)混氣罐內(nèi)的壓 力進(jìn)行檢測(cè)的壓力傳感器，該壓力傳感器與PLC控制器連接，PLC控制器根據(jù)壓力傳感器的 檢測(cè)結(jié)果對(duì)電磁比例調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0010] 進(jìn)一步地，所述多個(gè)氣體輸送管路中的一個(gè)為載氣氣路，其余為工作氣氣路，PLC 控制器根據(jù)壓力傳感器的檢測(cè)結(jié)果對(duì)載氣氣路上的電磁比例調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。載氣氣路和 工作氣路是根據(jù)氣路構(gòu)成來劃分的，其中載氣氣路一般走混合氣體中含量較高的氣體，工 作氣氣路走走混合氣體中含量較低的氣體。
[0011] 進(jìn)一步地，所述氣體輸送管路與混氣罐的下部連接，使氣體從混氣罐的下部進(jìn)入 到混氣罐內(nèi)，氣體組分分析儀與混氣罐的中上部連接，混氣罐的混合氣出口位于混氣罐的 上部。
[0012] 由于以上技術(shù)方案的實(shí)施，本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0013] 本實(shí)用新型摒棄了使用轉(zhuǎn)子流量計(jì)進(jìn)行加和計(jì)量混配的模式，引入氣體組分分析 儀，直接監(jiān)測(cè)混氣罐內(nèi)的工作氣體組成，將結(jié)果反饋給PLC控制器，由PLC控制器根據(jù)所反 饋的氣體組成結(jié)果經(jīng)過計(jì)算機(jī)程序計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果對(duì)相應(yīng)工作氣路的電磁比例調(diào)節(jié) 閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)精確控制氣體組成這一功能；針對(duì)后端用氣量可能存在的變化情況，使用 壓力傳感器監(jiān)測(cè)混氣罐的壓力，將結(jié)果反饋給PLC控制器，同樣由PLC控制器判斷后，對(duì)載 氣氣路的電磁比例調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供應(yīng)這一功能；使用PLC控制器及電磁比例 調(diào)節(jié)閥的組合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制這一功能，使用起來方便快捷。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1為根據(jù)本實(shí)用新型的氣體保護(hù)裝置的原理圖；
[0015] 其中，1、載氣儲(chǔ)罐；2、工作氣儲(chǔ)罐；3、減壓閥；4、過濾器；5、電磁比例閥；6、止逆 閥；7、混氣罐；8、壓力傳感器；9、氣體組分分析儀；10、PLC控制器。

【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明，但本實(shí)用新型并不限于 以下實(shí)施例。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體使用的不同要求做進(jìn)一步調(diào)整，未注 明的實(shí)施條件為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。
[0017] 參見圖1，本實(shí)用新型氣體混合裝置主要包括儲(chǔ)氣罐（包括載氣儲(chǔ)罐1和工作氣儲(chǔ) 罐2)，多個(gè)氣體輸送管路，設(shè)置在各氣體輸送管路上的減壓閥3、過濾器4、電磁比例閥5和 止逆閥6,混氣罐7,壓力傳感器8,氣體組分分析儀9以及PLC控制器10。從氣路構(gòu)成上來 講，多個(gè)氣體輸送管路分為載氣氣路及工作氣氣路，其中載氣氣路一般走混合氣體中含量 較高的氣體，如氮?dú)?、空氣、二氧化碳等；工作氣氣路走走混合氣體中含量較低的氣體，如二 氧化硫、六氟化硫等。需要多種氣體混合時(shí)，只需要增加相應(yīng)的氣路即可，在結(jié)構(gòu)上可采取 同樣的方式。
[0018] 在每一條氣路上，從氣體供應(yīng)端起，減壓閥3、過濾器4、電磁比例閥5、止逆閥6依 次設(shè)置，其中減壓閥3的作用為調(diào)節(jié)氣體管路初始?jí)毫?；過濾器4除去氣體管路中可能存在 的微小固體顆粒雜質(zhì)，保護(hù)電磁比例閥5,在本裝置中推薦采用過濾直徑小于40微米的氣 體過濾器；電磁比例閥5控制管路中流量的大小，接受來自PLC控制器10的信號(hào)驅(qū)動(dòng)；止逆 閥6防止氣體出現(xiàn)倒流的現(xiàn)象。
[0019] 在混氣罐7上，工作氣體和載氣均從混氣罐7下部進(jìn)入，壓力傳感器8位于混氣罐 7的頂部，氣體組分分析儀9位于混氣罐7的中上位置，混合氣體出口位于混氣罐7上部。 混氣罐7應(yīng)具有一定的容積，具體的尺寸大小根據(jù)最終氣體用量而定。
[0020] 自動(dòng)控制部分，PLC控制器10接受壓力傳感器8以及氣體組分分析儀9的信號(hào)， 經(jīng)過計(jì)算程序計(jì)算后控制相應(yīng)氣路的電磁比例閥5的開度。例如，混氣罐7壓力大于或小 于設(shè)定值，則控制載氣氣路電磁比例閥5的開度降低或增加。事實(shí)上，PLC控制器10對(duì)于 混合氣體壓力以及組成是處于持續(xù)控制狀態(tài)的。
[0021] 實(shí)例本實(shí)用新型氣體混合裝置用于鎂合金保護(hù)領(lǐng)域，
[0022] 采取本實(shí)用新型氣體混合裝置，在鎂合金熔煉中進(jìn)行保護(hù)，在690°C下進(jìn)行AZ91D 鎂合金熔煉，熔爐規(guī)模500kg，采用混合氣體進(jìn)行熔煉保護(hù)?；旌蠚怏w的載氣為氮?dú)?，來自?壓氮?dú)怃撈炕蚩諝夥蛛x裝置，工作氣體為六氟化硫，混合氣體的用量為l〇_15L/min，六氟化 硫體積濃度要求0. 3 % -0. 5 %。
[0023] 實(shí)際應(yīng)用中采取的氣體混合裝置規(guī)格為：氣路為2路，一路氮?dú)?，一路六氟化硫?分別經(jīng)過減壓閥調(diào)節(jié)為0. 5MPa，混氣罐容積為60L。
[0024] 在PLC控制器上設(shè)定混氣壓力0. 3MPa，六氟化硫濃度為0. 4%，持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)72h，記錄 六氟化硫的濃度以及混合氣壓力，相關(guān)的結(jié)果如下表：
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種氣體混合裝置，包括混氣罐和多個(gè)氣體輸送管路，所述氣體輸送管路的一端部 與儲(chǔ)氣罐連接、另一端部與所述混氣罐連接，其特征在于：所述氣體輸送管路上自所述一端 部向著所述另一端部的方向依次設(shè)有減壓閥和電磁比例閥，所述的氣體混合裝置還包括與 所述混氣罐連接、用于對(duì)所述混氣罐內(nèi)的氣體組成進(jìn)行分析的氣體組分分析儀W及與所述 氣體組分分析儀連接的PLC控制器，所述電磁比例閥與所述PLC控制器連接并受控制，所述 PLC控制器接收所述氣體組分分析儀的分析結(jié)果并根據(jù)分析結(jié)果對(duì)相應(yīng)氣體輸送管路上的 電磁比例調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)精確控制混合氣體的組成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體混合裝置，其特征在于：所述的氣體輸送管路上所述減 壓閥的下游、所述電磁比例閥的上游設(shè)有過濾器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體混合裝置，其特征在于：所述的氣體輸送管路上所述電 磁比例閥的下游設(shè)有止逆閥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的氣體混合裝置，其特征在于；所述的氣體混合裝置 還包括位于所述混氣罐頂部用于對(duì)所述混氣罐內(nèi)的壓力進(jìn)行檢測(cè)的壓力傳感器，所述壓力 傳感器與所述PLC控制器連接，所述PLC控制器根據(jù)壓力傳感器的檢測(cè)結(jié)果對(duì)所述電磁比 例調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣體混合裝置，其特征在于：所述多個(gè)氣體輸送管路中的一 個(gè)為載氣氣路，其余為工作氣氣路，所述PLC控制器根據(jù)壓力傳感器的檢測(cè)結(jié)果對(duì)所述載 氣氣路上的電磁比例調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣體混合裝置，其特征在于：所述氣體輸送管路與所述的混 氣罐的下部連接，使氣體從混氣罐的下部進(jìn)入到混氣罐內(nèi)，所述氣體組分分析儀與所述混 氣罐的中上部連接，所述混氣罐的混合氣出口位于所述混氣罐的上部。
【文檔編號(hào)】B01F3/02GK204220106SQ201420713522
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】張超, 戴柏凡, 王祎鋮, 王軍, 李月剛 申請(qǐng)人:太倉中化環(huán)保化工有限公司