CN102631846B - 一种用于多种气体按规定比例混合的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明专利涉及轴快流CO2激光器，特指一种气体混合的方法和装置，特别是能够为分立供气轴快流CO2激光器提供合适气体配比的方法和装置。本发明首次提出了可以采用同一种型号、通径流量一致的电磁阀，通过控制不同电磁阀开启时间的长短或开启次数的多少实现对多种气体混合配比的控制。本发明能够有效降低热胀冷缩对电磁阀通径影响的不一致性，进而降低热胀冷缩对混合气体成份比例的影响。
Description
技术领域
本发明专利涉及到一种气体混合的方法和装置，特别是能够为分立供气轴快流CO2激光器提供合适气体配比的方法和装置。
背景技术
轴快流CO2激光器是目前激光金属板切割领域应用最广泛的一种激光器，其激光工作气体主要由三种气体CO2、He、N2按一定比例构成，由于不同厂家的设备正常工作时的气体配比不同，所以，这其中绝大部分激光器是采用分立供气方式供气的；由于激光工作气体中不同气体所占比例的不同，使选用的三个流量阀的通径大小也不相同，这样由于阀芯、阀体工作环境温度的变化所引起的热胀冷缩对节流阀通径的影响就会不一致，于是激光工作气体混合比例也会发生变化，进而影响激光器的正常工作。
发明内容
针对以上存在的问题，本发明提出了一种用于多种气体按规定比例混合的装置，所述装置包括N2输入电磁阀、CO2输入电磁阀、He输入电磁阀、混气储罐、压力表、混气储罐压力高限到位检测压力开关、混气储罐压力低限到位检测压力开关、混气储罐排气电磁阀，N2、CO2、He分别通过N2输入电磁阀、CO2输入电磁阀、He输入电磁阀与混气储罐相连，压力表、混气储罐压力高限到位检测压力开关、混气储罐压力低限到位检测压力开关安装在混气储罐上，混气储罐和谐振腔通过混气储罐排气电磁阀相连；其特征在于：用于通入N2、CO2、He三种气体的三个流量阀为同一种型号通径一样的电磁流量阀；PLC控制器通过控制N2、CO2、He三种气体的三个电磁流量阀的开启时间或开启次数，来实现N2、CO2、He三种气体按规定比例精确混合。
本发明提出了一种用于多种气体按规定比例混合的通电时间比配气方法，其特征在于：以每个配比充气组合过程为一个组次，气体配比混合按组次进行，则在每一组次配比混合时以PLC控制器控制N2输入电磁阀、CO2输入电磁阀、He输入电磁阀的通电时间之比作为不同气体混合比例的依据，从而实现N2、CO2、He三种气体按规定比例精确混合。
本发明提出了一种用于多种气体按规定比例混合的通电次数比配气方法，其特征在于：以每个配比充气组合过程为一个组次，气体配比混合按组次进行，让三个电磁阀每次通电时间一样长，从而使得三个电磁阀每次通电时的气体流量一样，则在每一组次配比混合时以PLC控制器控制N2输入电磁阀、CO2输入电磁阀、He输入电磁阀的通电次数的比值作为不同气体混合比例的依据，从而实现N2、CO2、He三种气体按规定比例精确混合。
本发明的有益效果是能够很好地保证激光工作气体的混合比例，进而能够保证激光器正常稳定地工作。
附图说明
图1是本发明的系统基本结构图；
图2是本发明的电气控制原理图；
图中1为N2输入电磁阀，2为CO2输入电磁阀，3为He输入电磁阀，4为混气储罐，5为压力表，6为混气储罐压力高限到位检测压力开关，7为混气储罐压力低限到位检测压力开关，8为混气储罐排气电磁阀，9为谐振腔压力高限到位检测压力开关，10为谐振腔压力低限到位检测压力开关，11为触摸屏。
具体实施方式
在图1中，N2输入电磁阀1、CO2输入电磁阀2与He输入电磁阀3选用型号一样的电磁阀，这样它们打开时流量一样大，并送入混气储罐4，混气储罐4中混合气体经混气储罐排气电磁阀8送入谐振腔；在混气储罐4上装有混气储罐压力高限到位检测压力开关6、混气储罐压力低限到位检测压力开关7和压力表5，压力表5用于显示混气储罐内气体的压力。
在图2中，混气储罐压力高限到位检测压力开关6用于对混气储罐压力高限进行反馈，并通过FX2n系列PLC控制N2输入电磁阀1、CO2输入电磁阀2与He输入电磁阀3在完成最后一个配气组次（也可称为一个周期）后关闭；混气储罐压力低限到位检测压力开关7用于对混气储罐压力低限进行反馈，并通过FX2n系列PLC控制N2输入电磁阀1、CO2输入电磁阀2与He输入电磁阀3开启进行新一轮配气；谐振腔压力高限到位检测压力开关9用于对谐振腔压力高限进行反馈，并通过FX2n系列PLC控制混气储罐排气电磁阀8关闭，停止向谐振腔充气；谐振腔压力低限到位检测压力开关10用于对谐振腔压力低限进行反馈，并通过FX2n系列PLC控制混气储罐排气电磁阀8开启，向谐振腔充气。
在图1中，要想获得所需要的混合气体配比，控制N2输入电磁阀1、CO2输入电磁阀2与He输入电磁阀3向混气储罐充气的需要按一定规则进行；每一轮充气过程中可能也应该包含多个完全一样的且能够满足配比要求的配比充气组合过程，为叙述方便，称每个配比充气组合过程为一个组次，具体配比方法有两种。
方法1：气体配比混合按组次进行，如每组次总通电时间为6秒+1秒间隔，则在每一组次配比混合时以N2输入电磁阀1、CO2输入电磁阀2与He输入电磁阀3的通电时间之比作为不同气体混合比例的依据；假如N2、CO2、He三种气体需要的配比为35：5：60，那么N2输入电磁阀1、CO2输入电磁阀2与He输入电磁阀3的通电时间可以分别设定为：3.5秒、0.5秒、6秒，则在每一个组次中，N2输入电磁阀1的通电时间为3.5秒、断电时间为3.5秒，CO2输入电磁阀2的通电时间为0.5秒、断电时间为6.5秒，He输入电磁阀3的通电时间为6秒、断电时间为1秒，这样就能达到我们所需要的气体配比。
在方法1中，触摸屏用于显示混气储罐压力、谐振腔压力和报警信息等，另外，触摸屏上还设一窗口用于设置、修改和微调三个电磁阀在每一通电组次中的通电时间，以使三种气体达到合适的配比比例，该窗口带有密码保护，可以避免因非专业技术人员的误操作而导致的气体配比失调。
方法2：三个电磁阀每次通电时间一样长，这样三个电磁阀每次通电流量一样，这样我们就可以用电磁阀通电次数的比值来得到我们所需要的气体混合比例；如假设N2、CO2、He三种气体需要的配比仍为35：5：60，那么理论上讲N2输入电磁阀1、CO2输入电磁阀2与He输入电磁阀3的通电次数比应设为35：5：60，即7：1：12；则在每个组次中，我们可以设定N2输入电磁阀1的通电次数为7次、CO2输入电磁阀2的通电次数为1次、He输入电磁阀3的通电次数为12次，这样也能达到我们所需要的气体配比。
在方法2中，触摸屏用于显示混气储罐压力、谐振腔压力和报警信息等，另外，触摸屏上还设一窗口用于设置、修改和微调三个电磁阀在每一通电组次中的通电次数，以使三种气体达到合适的配比比例，该窗口带有密码保护，可以避免因非专业技术人员的误操作而导致的气体配比失调。
从安全角度考虑，本发明还可选择在混气储罐上加装了安全阀或防爆膜，也可以增加压力变送器或极限压力开关，以便向PLC传送混气储罐压力高危险信号，通知PLC及时处理。
Claims (2)
1.一种用于多种气体按规定比例混合的方法，其特征在于：以每个配比充气组合过程为一个组次，气体配比混合按组次进行，用于通入N2、CO2、He三种气体的三个流量阀为同一种型号通径一样的电磁流量阀；让三个电磁阀每次通电时间一样长，从而使得三个电磁阀每次通电时的气体流量一样，则在每一组次配比混合时以PLC控制器控制N2输入电磁阀、CO2输入电磁阀、He输入电磁阀的通电次数的比值作为不同气体混合比例的依据，从而实现N2、CO2、He三种气体按规定比例精确混合。
2.如权利要求1所述的一种用于多种气体按规定比例混合的方法，其特征在于：混气储罐压力高限到位检测压力开关用于对混气储罐压力高限进行反馈，并通过PLC控制器控制N2输入电磁阀、CO2输入电磁阀与He输入电磁阀在完成最后一个配气组次后关闭；混气储罐压力低限到位检测压力开关用于对混气储罐压力低限进行反馈，并通过PLC控制器控制N2输入电磁阀、CO2输入电磁阀与He输入电磁阀开启进行新一轮配气。
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