用于便攜設(shè)備的精密流量控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于便攜設(shè)備的精密流量控制器，包括進(jìn)氣口、比例控制閥、控制組件、出氣口、流量傳感器、氣路結(jié)構(gòu)模塊和安裝基座，所述氣路結(jié)構(gòu)模塊與一小型緩沖氣室連通，所述安裝基座上設(shè)有多孔過濾器；氣體經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入，通過多孔過濾器后進(jìn)入小型緩沖氣室，所述小型緩沖氣室的輸出端將氣體送入比例控制閥，經(jīng)比例控制閥的控制調(diào)節(jié)后由出氣口輸出。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)更加簡單、體積更小、適用范圍更廣等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】用于便攜設(shè)備的精密流量控制器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要涉及到流體控制的精密分析設(shè)備領(lǐng)域，特指一種適用于便攜設(shè)備的精 密流量控制器。

【背景技術(shù)】
[0002] 在眾多的精密分析設(shè)備中均要使用到流體控制部件，例如流量控制器的一種-- 電子壓力控制器EPC (全稱為Electronic Pressure Controller)。例如，在通用的氣相 色譜中，其氣路的供氣方式如圖1所示。一般均是氣源101進(jìn)入儲氣罐102后，再進(jìn)入到流 量控制器103中來控制輸入氣相色譜儀104中的氣體流量穩(wěn)定。儲氣罐102在這里主要起 的作用是過濾和緩沖，同時能與環(huán)境充分接觸，使氣體溫度與環(huán)境溫度相一致，方便EPC進(jìn) 行氣體的環(huán)境溫度補(bǔ)償。上述結(jié)構(gòu)的不足之處就在于： 1)儲氣罐102的體積不小，且相對笨重，不便于實(shí)現(xiàn)便攜。
[0003] 2)現(xiàn)場更換場地測試時，必然牽涉到對氣路的拆裝，操作麻煩。
[0004] 3)當(dāng)前儲氣罐102內(nèi)充滿的高純氣體拆裝后放到大氣中而浪費(fèi)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一 種結(jié)構(gòu)更加簡單、體積更小、適用范圍更廣的用于便攜設(shè)備的精密流量控制器。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案： 一種用于便攜設(shè)備的精密流量控制器，包括進(jìn)氣口、比例控制閥、控制組件、出氣口、流 量傳感器、氣路結(jié)構(gòu)模塊和安裝基座，所述氣路結(jié)構(gòu)模塊與一小型緩沖氣室連通，所述安裝 基座上設(shè)有多孔過濾器；氣體經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入，通過多孔過濾器后進(jìn)入小型緩沖氣室，所述小 型緩沖氣室的輸出端將氣體送入比例控制閥，經(jīng)比例控制閥的控制調(diào)節(jié)后由出氣口輸出。
[0007] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：還設(shè)置有內(nèi)置溫度傳感器，所述內(nèi)置溫度傳感器與氣 體直接接觸用來實(shí)現(xiàn)氣體溫度的實(shí)時補(bǔ)償。
[0008] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述內(nèi)置溫度傳感器的安裝位置為最靠近流量傳感器 的地方并使用密封件密封在氣路中。
[0009] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述多孔過濾器上具有若干個用來進(jìn)行氣體過濾和氣 體阻尼的過濾孔。
[0010] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述安裝基座上在與多孔過濾器和小型緩沖氣室接觸 的位置設(shè)有密封件。
[0011] 作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)：所述小型緩沖氣室設(shè)置于氣路結(jié)構(gòu)模塊的內(nèi)部。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： 1、本發(fā)明的用于便攜設(shè)備的精密流量控制器，結(jié)構(gòu)更加簡單、體積更小、適用范圍更 廣，集成了氣體過濾、緩沖和實(shí)時溫度補(bǔ)償功能，使EPC在幾乎不增加重量和體積的情況 下，達(dá)到替代實(shí)驗(yàn)室設(shè)備中大體積儲氣罐加 EPC的方案。
[0013] 2、本發(fā)明采用的是在EPC中增加多孔過濾器、小型緩沖氣室和內(nèi)嵌溫度傳感器的 方式達(dá)到對輸入氣體的緩沖、過濾的效果和實(shí)時溫度補(bǔ)償?shù)哪康模赃_(dá)到替換儲氣罐所起 的作用和功能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1是傳統(tǒng)流量控制器在應(yīng)用時的原理示意圖。
[0015] 圖2是本發(fā)明流量控制器在應(yīng)用時的原理示意圖。
[0016] 圖3是本發(fā)明流量控制器的主視結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0017] 圖4是本發(fā)明流量控制器的俯視結(jié)構(gòu)原理示意圖。
[0018] 圖5是本發(fā)明在具體應(yīng)用實(shí)例中的控制原理示意圖。
[0019] 圖例說明： 1、進(jìn)氣口；2、氣路結(jié)構(gòu)模塊；3、比例控制閥；4、內(nèi)置溫度傳感器；5、流量傳感器；6、控 制組件；7、安裝基座；8、小型緩沖氣室；9、多孔過濾器；10、出氣口；101、氣源；1〇2、儲氣 罐；103、流量控制器；104、氣相色譜儀；201、恒流驅(qū)動電路；202、數(shù)模轉(zhuǎn)換單元；203、信號 調(diào)理電路；204、模數(shù)轉(zhuǎn)換單元； 2〇5、數(shù)據(jù)處理單元；206、存儲器；2〇7、對外通訊單元。

【具體實(shí)施方式】
[0020] 以下將結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0021] 如圖2?圖4所示，本發(fā)明的用于便攜設(shè)備的精密流量控制器，同樣以應(yīng)用于氣相 色譜儀104為例，本發(fā)明的精密流量控制器為流量控制器103,連接氣源101，其包括進(jìn)氣口 1、比例控制閥3、控制組件 6、出氣口 1〇、流量傳感器5、氣路結(jié)構(gòu)模塊2和安裝基座7,氣路 結(jié)構(gòu)模塊2與一小型緩沖氣室8連通，小型緩沖氣室8可以設(shè)置于氣路結(jié)構(gòu)模塊2的內(nèi)部 或外部，安裝基座7上設(shè)有多孔過濾器 9,氣體經(jīng)進(jìn)氣口 1進(jìn)入，通過多孔過濾器9后進(jìn)入小 型緩沖氣室8,小型緩沖氣室8的輸出端將氣體送入比例控制閥3,經(jīng)比例控制閥3的控制 調(diào)節(jié)后由出氣口 10輸出。其中，小型緩沖氣室8和多孔過濾器9共同完成氣體過濾和輸入 氣體壓力波動緩沖的功能，相當(dāng)于使用氣阻和氣容的形式代替儲氣罐的純氣容方式實(shí)現(xiàn)對 前端輸入氣體壓力變化的緩沖作用；多孔過濾器9存在氣阻，小型緩沖氣室8可看作是小體 積氣體容器，其體積大小由流量控制器需要控制的流量大小來決定，流量越大，則體積也要 增大。
[0022] 多孔過濾器9可以根據(jù)實(shí)際需要采用金屬類的過濾器或其他材料類的過濾器。
[0023] 比例控制閥3、流量傳感器5、控制組件6共同實(shí)現(xiàn)輸出流量的精密控制?？刂平M 件6為整個電子流量控制器的核心控制部分，其實(shí)現(xiàn)對流量傳感器5的信號調(diào)理、檢測、數(shù) 據(jù)處理和對控制氣流量的比例控制閥3進(jìn)行驅(qū)動控制。
[0024] 本實(shí)施例中，進(jìn)一步設(shè)置內(nèi)置溫度傳感器4,內(nèi)置溫度傳感器4與氣體直接接觸， 用來實(shí)現(xiàn)氣體溫度的實(shí)時補(bǔ)償。內(nèi)置溫度傳感器4主要用來實(shí)現(xiàn)氣體溫度的實(shí)時監(jiān)測，以 實(shí)現(xiàn)氣體溫度的準(zhǔn)確補(bǔ)償。高壓氣源輸出的氣體因?yàn)閴毫γ黠@的改變，其溫度會有明顯的 變化，此時直接使用大氣溫度補(bǔ)償明顯會存在較大的誤差，要保證氣體流量的準(zhǔn)確控制，就 需要準(zhǔn)確的溫度補(bǔ)償，這里需要有準(zhǔn)確的溫度測量和快速的響應(yīng)；熱敏電阻作為溫度傳感 器在此處是比較好的選擇。內(nèi)置溫度傳感器4的安裝位置為最靠近流量傳感器5的地方， 使用0型圈進(jìn)行密封在氣路中，不要使用密封膠直接膠封在氣路中，容易對氣路造成堵塞 或污染流過的高純載氣。
[0025] 本實(shí)施例中，進(jìn)氣口 1和出氣口 10,均依據(jù)實(shí)際需要的接口標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。例如，可以 使用1/16英寸接口，材質(zhì)為不銹鋼；由于需要保證有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，與氣路結(jié)構(gòu)用螺絲 組合安裝，又因?yàn)槭潜銛y應(yīng)用，整個流量控制器要做得輕巧，所以在沒有機(jī)械強(qiáng)度要求的地 方，盡量選擇輕質(zhì)材料，如本發(fā)明中的氣路結(jié)構(gòu)模塊均使用鋁材。
[0026] 本實(shí)施例中，多孔過濾器9上具有若干個過濾孔，過濾孔的孔徑、過孔率、長度三 個參數(shù)要依實(shí)際使用進(jìn)行設(shè)計確定，過濾孔徑依需要過濾的顆粒粒徑來選擇，要選得比最 小要求的過濾顆粒粒徑小，如 2um、5um和10um;過孔率、長度決定了其氣體阻尼作用的大 小，為保證其氣體阻尼作用不要過大，其過孔率一般要求在40%及以上，在要求通過的流量 越大時，長度要求要越短，以保證控制的流量范圍能達(dá)到設(shè)計要求。例如，需要控制的流量 范圍為1?lOOsccm時，使用的多孔過濾器9的孔徑為5um、過孔率為40%、長度為3mm，小 型緩沖氣室8的容積不小于2mL(2 π *l(T2*20mm)，其邊角需要進(jìn)行圓弧形設(shè)計，可在一定 程序上減少氣體死體積的存在。
[0027] 安裝基座7要實(shí)現(xiàn)多孔過濾器9和小型緩沖氣室8的密封安裝，接口處均使用若 干個〇型圈實(shí)現(xiàn)密封。
[0028] 如圖5所示，本實(shí)施例中，流量傳感器5和內(nèi)置溫度傳感器4分別檢測到對應(yīng)的流 量信號和溫度信號，經(jīng)過信號調(diào)理電路203調(diào)理后進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換單元204 (ADC)進(jìn)行采樣； 采樣的信號傳入到數(shù)據(jù)處理單元205 (MCU)中處理，MCU將此流量信號與存儲器206中存 儲的設(shè)定目標(biāo)值進(jìn)行對比，并考慮溫度補(bǔ)償，通過計算其與目標(biāo)設(shè)定值的差異進(jìn)行調(diào)整數(shù) 模轉(zhuǎn)換單元202 (DAC)的輸出，以控制恒流驅(qū)動電路201的輸出電流大小來控制比例控制 閥3來調(diào)整流過其氣體的流量，以達(dá)到流量精密控制輸出的目的。數(shù)據(jù)處理單元205(MCU) 通過對外通訊單元207與上位機(jī)或其他設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0029] 從流量原理上考慮，由于本發(fā)明是應(yīng)用在便攜設(shè)備上，所需控制流量通常不超過 200ml/min，對比電子電路中的濾波電路的原理，使用氣阻和小體積氣室的組合實(shí)現(xiàn)對氣體 的過濾和緩沖（電子電路中，當(dāng)需要濾波的信號電流很小時，可以通過增大濾波電阻，來達(dá) 到減小濾波電容的目的)，經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在小流量(實(shí)測約在500ml/min以內(nèi)），使用小氣室和 氣阻的組合形式，可以達(dá)到實(shí)驗(yàn)中使用2. 5L儲氣罐的效果。
[0030] 以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例， 凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù) 范圍。
【權(quán)利要求】
1· 一種用于便攜設(shè)備的精密流量控制器，其特征在于，包括進(jìn)氣口（1)、比例控制閥 (3)、控制組件（6)、出氣口（10)、流量傳感器（5)、氣路結(jié)構(gòu)模塊（2)和安裝基座（7)，所述氣 路結(jié)構(gòu)模塊（ 2)與一小型緩沖氣室（8)連通，所述安裝基座（7)上設(shè)有多孔過濾器（9);氣 體經(jīng)進(jìn)氣口（ 1)進(jìn)入，通過多孔過濾器（9)后進(jìn)入小型緩沖氣室（8)，所述小型緩沖氣室（8) 的輸出端將氣體送入比例控制閥（3)，經(jīng)比例控制閥（3)的控制調(diào)節(jié)后由出氣口（ 10)輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于便攜設(shè)備的精密流量控制器，其特征在于，還設(shè)置有內(nèi) 置溫度傳感器（4)，所述內(nèi)置溫度傳感器（4)與氣體直接接觸用來實(shí)現(xiàn)氣體溫度的實(shí)時補(bǔ) 償。
3·根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于便攜設(shè)備的精密流量控制器，其特征在于，所述內(nèi)置溫 度傳感器（4)的安裝位置為最靠近流量傳感器（5)的地方并使用密封件密封在氣路中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于便攜設(shè)備的精密流量控制器，其特征在于，所述 多孔過濾器（9)上具有若干個用來進(jìn)行氣體過濾和氣體阻尼的過濾孔。
5·根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于便攜設(shè)備的精密流量控制器，其特征在于，所述 安裝基座（7)上在與多孔過濾器（9)和小型緩沖氣室（8)接觸的位置設(shè)有密封件。 6_根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的用于便攜設(shè)備的精密流量控制器，其特征在于，所述 小型緩沖氣室（8)設(shè)置于氣路結(jié)構(gòu)模塊（2)的內(nèi)部。 '
【文檔編號】G05D7/06GK104216424SQ201410431169
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月29日
【發(fā)明者】朱先德, 胡亞軍, 方偉, 胡娟 申請人:湖南三德科技股份有限公司