CN103349925B - 可切换式气体配比柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气体配比柜，特别涉及一种可切换式气体配比柜。该可切换式气体配比柜，其特殊之处在于：包括配比柜A、配比柜B，配比柜A与配比柜B通过PLC可编程控制器连接。本发明的有益效果是：本发明的可切换式气体配比柜，通过PLC可编程控制器实现配比柜A、配比柜B相互替换，使用方便、操作简单，而且节省了占地空间，有效减低了购买设备的成本。

Description

可切换式气体配比柜

（一）        技术领域

    本发明涉及一种气体配比柜，特别涉及一种可切换式气体配比柜。

（二）        背景技术

   配比柜是专门用于气体混合的装置，配比柜是专门用于气体混合的装置，但是现有的配比柜的配比精确度低、流量小、运输不方便等问题，为了避免由于配比柜损坏而影响生产，企业一般选择购买两台配比柜，以供替换使用，但是由于生产车间的空间有限，有时会出现两台设备放置不下的情况，而且一下购买两台配比柜，极大的提高了企业支出，严重影响企业资金运转，需要改进。

（三）        发明内容

    本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种使用方便、操作简单的可切换式气体配比柜。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种可切换式气体配比柜，其特殊之处在于：包括配比柜A、配比柜B，配比柜A与配比柜B通过PLC可编程控制器连接。

本发明的可切换式气体配比柜，配比柜A、配比柜B均包括依次连接的多级平衡装置、自动配比阀、混气阀，该多级平衡装置连接输入气体的进气管，混气阀连接出气接头，该自动配比阀通过联动接体连接伺服电机，该伺服电机与伺服电机驱动器相连，伺服电机驱动器与PLC可编程控制器连接，PLC可编程控制器与触摸式显示屏连接。

本发明的可切换式气体配比柜，多级平衡装置为两级平衡装置，自动配比阀包括配比阀主体A、配比阀主体B，配比阀主体A置于配比阀主体B的前面，活动阀芯一端固定在联动接体上，另一端穿过配比阀主体A置于配比阀主体B的内部，配比阀主体A内部空间的边角为直角，该活动阀芯的前部窄且后部宽，活动阀芯前部靠近前端的位置及前部的末端均设置锥角，该配比阀主体A通过气体A输送管道与两级平衡装置的A气体出口连接，该配比阀主体B通过气体B输送管道与两级平衡装置的B气体出口连接，配比阀主体A与配比阀主体B均通过配比阀连接体与混合气输送管道连接，该混合气输送管道连接混气阀，混气阀内设置分流管，该分流管分别与混合气输送管道、出气接头连接。

本发明的可切换式气体配比柜， PLC可编程控制器分别连接电源开关、故障报警器、压力传感器、红外线气体分析仪，该压力传感器分别连接A、B气体的进气管、混气阀的出气口，红外线气体分析仪连接混气阀出气口，PLC可编程控制器与触摸式显示屏连接，通过触摸式显示屏控制电源开关、故障报警器、红外线气体分析仪、压力传感器，实现操作人员的远程控制和本地操作。

本发明的可切换式气体配比柜，配比阀主体A与气体A输送管道之间、配比阀主体B与气体B输送管道、配比阀主体A与配比阀主体B分别和配比阀连接体之间、配比阀连接体与混合气输送管道之间均依次安装管接头、过渡接头，该配比阀主体B的后面安装大接头，该大接头与过渡接头连接。

本发明的可切换式气体配比柜，两级平衡装置包括依次连接的平衡阀A、平衡阀B，该平衡阀A与平衡阀B均包括阀盖与相应的压盖，阀盖压在相应的压盖形成气室，压盖上分别安装活门座，活门座内安装活门芯，活门芯内安装活门内芯和活门密封垫，该活门内芯上套有活门弹簧，该活门弹簧的一端置于活门座内部的顶端，另一端置于压盖底面的凹槽内，该凹槽位于压盖底面的突起上，活门内芯与活门座之间分别设置活门头、活门密封垫，两压盖之间依次设置气压膜A、中间阀体、气压膜B，平衡阀A分别与输入气体A、B的进气管连接，平衡阀B分别经气体A输送管道、气体B输送管道与自动配比阀连接，气室依次经接头、管接头与自动配比阀连接，阀盖、活门座上分别设置相应的扩口式管接头。

本发明的可切换式气体配比柜，还包括控制压力表、A气体输入压力表、B气体输入压力表、混合气体输出压力表、调节阀、电磁阀，其中，控制压力表与平衡阀B连接，A气体输入压力表、B气体输入压力表与相应的进气管连接，混合气体输出压力表与混气阀输出气体连接，平衡阀A与平衡阀B均与调节阀连接，电磁阀安装在混气阀与出气接头之间。

本发明的可切换式气体配比柜，气体A输送管道、气体B输送管道上均设置单向阀。

本发明的可切换式气体配比柜，出气接头分别与混合气输出阀连接。

本发明的有益效果是：本发明的可切换式气体配比柜，通过PLC可编程控制器实现配比柜A、配比柜B相互替换，使用方便、操作简单，而且节省了占地空间，有效减低了购买设备的成本。

（四）        附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

附图1为本发明的主视示意图；

附图2为本发明的左视示意图；

附图3为本发明的后视示意图；

附图4为本发明的立体图；

附图5为本发明的配比柜的主视示意图；

附图6为本发明的配比柜的后视示意图；

附图7为本发明的配比柜的俯视示意图；

附图8为本发明的配比柜的内部结构立体图A；

附图9为本发明的配比柜的内部结构立体图B；

附图10为本发明的配比柜的内部结构主视图；

附图11为本发明的自动配比阀与伺服电机的示意图；

附图12为本发明的自动配比阀与伺服电机的主视示意图；

附图13为附图12E-E截面的剖视图；

附图14为附图12F-F截面的剖视图；

附图15为本发明平衡阀的结构示意图；

附图16为附图15B-B截面的剖视图；

附图17为附图15C-C截面的剖视图；

附图18为附图12的外部的结构示意图；

附图19为本发明混气阀的结构示意图；

附图20为附图19B-B截面的剖视图；

附图21为附图19C-C截面的剖视图；

图中，1控制压力表，2 A气体输入压力表，3B气体输入压力表,4混合气体输出压力表，5触摸式操作显示屏，6电源开关，7故障报警器,8红外线气体分析仪，9自动配比阀，10单向阀，11进气管，12两级平衡装置，13压力传感器，14系统控制箱，15 1号调节阀，16 2号调节阀，17电磁阀，18出气接头，19滚珠丝母，20联动接体，21滚珠丝杠，22轴套，23单机安装支架，24伺服电机，25阀芯固定螺栓，26活动阀芯，27配比阀主体A，28配比阀主体B，29大接头，30、31、32、33、34过渡接头，35、36、37、38、39接头螺母，40、41、42、43、44管接头，45配比阀连接体， 47混气阀，48活动主体A，49活门弹簧A，50活门座A，51活门芯A，52活门密封垫A，53活门内芯A，54活门头A，55阀盖A，56压盖A，57气压膜A，58中间阀体，59气压膜B，60阀盖B，61压盖B，62活门内芯B，63活门头B，64活门密封垫B，65活门芯B，66活门主体B，67活门座B，68活门弹簧B，69扩口式接头E，70扩口式接头F，71管接头A，72管接头螺母A，73接头A，74接头B，75管接头螺母B，76管接头B，77扩口式接头A，78扩口式接头B，79扩口式接头C，80扩口式接头D,81阀体接头，82接头C、83接头D，84混气阀主体A，85混气阀主体B，86混气阀主体C，87分流管，88PLC可编程控制器，89气体A输送管道，90气体B输送管道，91混合气输送管道,92平衡阀A，93平衡阀B，94配比柜A，95配比柜B，96混合气输出阀，97安全阀，98排污阀。

（五）        具体实施方式

附图为本发明的一种具体实施例。该实施例包括配比柜A94、配比柜B95，配比柜A94与配比柜B95通过PLC可编程控制器88连接，配比柜A94与配比柜B95均包括混气阀47，该混气阀47与自动配比阀9连接，该自动配比阀9与用于平衡输入气体压力的多级平衡装置相连，该多级平衡装置（两元或更多元）连接输入气体的进气管11，混气阀47连接出气接头18，出气接头18分别与混合气输出阀96连接，从而可以实现在切换配比柜A94与配比柜B95时，保证混合气输出，本发明的可切换式气体配比柜上还设置安全阀97、排污阀98，（配比柜A94和B95安装在储气罐上，安全阀97和排污阀98安装在储气罐上），以供配比柜A94与配比柜B95使用，该多级平衡装置可以为两级平衡装置12。

本发明的可切换式气体配比柜，该自动配比阀9通过联动接体20连接伺服电机24，该伺服电机24置于电机安装支架23内，该电机安装支架23安装轴套22，该轴套22通过滚珠丝杠21经滚珠丝母19固定在联动接体20上，该伺服电机24与伺服电机驱动器相连，伺服电机驱动器与PLC可编程控制器88连接，伺服电机驱动器与PLC可编程控制器88均置于系统控制箱14内，通过PLC可编程控制器88可以实现远程操作，无需手动，PLC可编程控制器88与触摸式显示屏5相连接，通过触摸式显示屏可以实现操作人员的远程控制和本地操作。该多级平衡装置可以为两级平衡装置12，自动配比阀9包括配比阀主体A27、配比阀主体B28，配比阀主体A27置于配比阀主体B28的前面，活动阀芯26一端通过阀芯固定螺栓25固定在联动接体20上，另一端穿过配比阀主体A27置于配比阀主体B28的内部，配比阀主体A27内部空间的边角为直角，该活动阀芯26的前部窄且后部宽，活动阀芯26前部靠近前端的位置及前部的末端均设置锥角，该锥角与配比阀主体A27及配比阀主体B28内部空间的边角配合，实现气体按配比混合，该配比阀主体A27通过气体A输送管道89与两级平衡装置12的A气体出口连接，该配比阀主体B28通过气体B输送管道90与两级平衡装置12的B气体出口连接，配比阀主体A27与配比阀主体B28均通过配比阀连接体45与混合气输送管道91连接，该混合气输送管道91连接混气阀47，混气阀47内设置分流管87，该分流管87分别与混合气输送管道91、出气接头18连接。PLC可编程控制器88分别连接触摸式操作显示屏5、电源开关6、故障报警器7、压力传感器13、红外线气体分析仪8，该压力传感器13分别连接A、B气体的进气管11、混气阀47的出气口，红外线气体分析仪8连接混气阀47出气口，通过触摸式操作显示屏5控制PLC可编程控制器88、电源开关6、故障报警器7、压力传感器13、红外线气体分析仪8。配比阀主体A27与气体A输送管道89之间、配比阀主体B28与气体B输送管道90、配比阀主体A27与配比阀主体B28分别和配比阀连接体45之间、配比阀连接体45与混合气输送管道91之间均依次安装管接头40-44、过渡接头30-34，该配比阀主体B28的后面安装大接头29，该大接头29与过渡接头30-34连接。两级平衡装置12包括依次连接的平衡阀A92、平衡阀B93，该平衡阀A92与平衡阀B93均包括阀盖55,60与相应的压盖56,61，阀盖55,60压在相应的压盖56,61形成气室，压盖56,61上分别安装活门座50,67，活门座50,67内安装活门芯51,65和活门密封垫52,64，活门芯51,65内安装活门内芯53,62和活门密封垫52,64，该活门内芯53,62上套有活门弹簧49,68，该活门弹簧49,68的一端置于活门座50,67内部的顶端，另一端置于压盖56,61底面的凹槽内，该凹槽位于压盖56,61底面的突起上，活门内芯53,62与活门座50,67之间分别设置活门头54,63、活门密封垫52,64，两压盖56,61之间依次设置气压膜A57、中间阀体58、气压膜B59， A92分别与输入气体A、B的进气管11连接，平衡阀B93分别经气体A输送管道89、气体B输送管道90与自动配比阀9连接，气室依次经接头73,74、管接头71,76与自动配比阀9连接，阀盖55,60、活门座50,67上分别设置相应的扩口式管接头69-70,77-80，即该平衡阀A92与平衡阀B93均包括阀盖A55与相应的压盖A56、阀盖B60与相应的压盖B61，阀盖A55压在相应的压盖A56形成气室A，阀盖B60压在相应的压盖B61形成气室B，压盖A56与压盖B61上分别安装活门座A50、活门座B67，活门座A50内安装活门芯A51,活门座B67内安装活门芯B65，活门芯A51内安装活门内芯A53，活门芯B65内安装活门内芯B62，该活门内芯A53上套有活门弹簧A49，活门内芯B62上套有活门弹簧B68，该活门弹簧49，68的一端分别置于活门座A50、活门座B67内部顶端，另一端分别置于压盖A56、压盖B61底面的凹槽内，该凹槽分别位于压盖A56、压盖B61底面的突起上，活门内芯A53与活门座A50之间分别设置活门头A54、活门密封垫A52，活门内芯B62与活门座B67之间设置活门头B63、活门密封垫B64，压盖A56与压盖B61之间依次设置气压膜A57、中间阀体58、气压膜B59，平衡阀A92分别与输入气体A、B的进气管11连接，平衡阀B93分别经气体A输送管道89、气体B输送管道90与自动配比阀连接9，气室A依次经接头A73、管接头A71与自动配比阀9连接，气室B依次经接头B74、管接头B76与自动配比阀9连接，阀盖A55、阀盖B60、活门座A50、活门座B67上分别设置相应的扩口式管接头69-70,77-80，扩口式接头80分别和1号调节阀15、2号调节阀16连接。1号调节阀15和平衡阀A92上的阀体接头81相连接，2号调节阀16和平衡阀B93上的阀体接头81相连接.分别通过调节1号调节阀15和2号调节阀16的控制气体压力输入到平衡阀92和平衡阀B93的中间阀体58内部。控制气体通过中间阀体58两侧的孔带动两侧的平衡阀气压膜A57、气压膜B59向外扩张，经活门弹簧49，68带动活门芯51,65及其活门内芯53,62和活门密封垫52，经活门弹簧49，68带动活门芯51,65及其活门内芯53,62和活门密封垫52，64分别向两侧移动产生空隙，气体A、B分别通过相应的进气口经空隙进入相应气室平衡压力后，输出。本发明的全自动配比柜，还包括控制压力表1、A气体输入压力表2、B气体输入压力表3、混合气体输出压力表4、调节阀15，16、电磁阀17，其中，控制压力表1与平衡阀B93（平衡阀B上的扩口式接头连接）连接，A气体输入压力表2、B气体输入压力表3与相应的进气管11连接，混合气体输出压力表4与混气阀47输出气体连接，压力传感器13与平衡阀A92的输入气体相连，还与混气阀47的输出气体相连，红外线气体分析仪8也与混气阀47输出气体连接，电磁阀17安装在混气阀47与出气接头18之间，为了在现场观察时更直观，所以设置了控制压力表1、A气体输入压力表2、B气体输入压力表3、混合气体输出压力表4，与混气阀47输出气体连接的红外线气体分析仪8与压力传感器13最好与电磁阀17后面的出气接头18连接。气体A输送管道89、气体B输送管道90（尤其是平衡阀A92出气口与平衡阀B进气口之间的气体A输送管道89、气体B输送管道90）上均设置单向阀10，该单向阀10的设置是为了防止气体逆流，A气体、B气体在进入自动配比阀9之前均是分开输送的，在进气管11与自动配比阀9之间，分别用于连接两级平衡装置12的管道分为气体A输送管道89，气体B输送管道90，自动配比阀9与出气接头18之间的用于输送混合气体的管道为混合气输送管道91。混气阀47通过接头C82与混合气输送管道91连接，经接头D83与出气接头18相连，该混气阀47包括混气阀主体A84，混气阀主体B85，混气阀主体C86，分流管87可以置于混气阀主体A84内，经过自动配比阀9混合配比的气体进入混气阀47，经截流、然后分流，再汇流实现混合气体的进一步混合，保证混合气的稳定性，精确性。若是测定的压力出现异常，通过压力传感器13检测进气管的输入气体a和气体b的压力。红外线气体分析仪8检测混合气的配比含量值，若是测定的压力和配比含量值出现异常，则压力传感器13、红外线气体分析仪8将信号传给PIC控制器88，由PIC控制器88将现在正使用的配比柜替换为另一台。

在自动配比阀9内，当气体A、B分别通过管接头41,40同时供气，这是，活动阀芯26与配比阀主体A27是密封的，气体A进入不了过渡接头34，同时气体B可以通过过渡接头32, 管接头43输出，这时自动配比阀9输出气体为100%的气体B。

根据设定的参数伺服电机24按照触摸式显示屏5的指令旋转，通过滚珠丝杠21将活动阀芯26向大接头29方向移动，活动阀芯26与配比阀主体A27的密封面（活动阀芯26上的锥角与配比阀主体A27内部空间的边角形成的密封面）开启缝隙，气体A通过所开启的缝隙进入过渡接头32输出，缝隙开启的大小决定了气体A输出的大小，（相应的活动阀芯26的移动可以相应的调节其锥角与配比阀主体B28内空间边角的缝隙大小，如图13,14所示），气体A、B根据体积比的方式汇流气体，实现按配比混合气体。

PLC可编程控制器88联动伺服电机24及驱动式配比阀结构，实现混合气体的全自动配比，设有红外线气体分析仪器8及两级或者多级压力平衡装置，提高混合气体配比精度，使配比精度可达±0.1%。

本发明的有益效果是：本发明装置提供一种可自动化调整配比配比柜94，95，配比高精度的两元及多元混合气体，以满足不同领域的工艺生产要求，PLC控制器88联动伺服电机24及驱动式配比阀结构，实现混合气体的全自动配比；设有红外线在线分析仪器8及两级或者多级平衡装置，提高混合气体配比精度，使配比精度可达±0.1%；将配比柜原有的分体式结构设计为一体式，提高厂区及实验室的空间利用率，使配比柜94，95的携带和使用更加方便；进口压力、出口压力设定报警范围，可实现智能报警功能；配比装置采用纯机械部件，使用更加安全可靠。

Claims (7)

1.一种可切换式气体配比柜，其特征在于：包括配比柜A、配比柜B，配比柜A与配比柜B通过PLC可编程控制器连接，配比柜A、配比柜B均包括依次连接的多级平衡装置、自动配比阀、混气阀，该多级平衡装置连接输入气体的进气管，混气阀连接出气接头，该自动配比阀通过联动接体连接伺服电机，该伺服电机与伺服电机驱动器相连，伺服电机驱动器与PLC可编程控制器连接，PLC可编程控制器与触摸式显示屏连接，多级平衡装置为两级平衡装置，自动配比阀包括配比阀主体A、配比阀主体B，配比阀主体A置于配比阀主体B的前面，活动阀芯一端固定在联动接体上，另一端穿过配比阀主体A置于配比阀主体B的内部，配比阀主体A内部空间的边角为直角，该活动阀芯的前部窄且后部宽，活动阀芯前部靠近前端的位置及前部的末端均设置锥角，该配比阀主体A通过气体A输送管道与两级平衡装置的A气体出口连接，该配比阀主体B通过气体B输送管道与两级平衡装置的B气体出口连接，配比阀主体A与配比阀主体B均通过配比阀连接体与混合气输送管道连接，该混合气输送管道连接混气阀，混气阀内设置分流管，该分流管分别与混合气输送管道、出气接头连接。

2.根据权利要求1所述的可切换式气体配比柜，其特征在于：PLC可编程控制器分别连接电源开关、故障报警器、压力传感器、红外线气体分析仪，该压力传感器分别连接A、B的进气管、混气阀的出气口，红外线气体分析仪连接混气阀出气口。

3.根据权利要求2所述的可切换式气体配比柜，其特征在于：配比阀主体A与气体A输送管道之间、配比阀主体B与气体B输送管道、配比阀主体A与配比阀主体B分别和配比阀连接体之间、配比阀连接体与混合气输送管道之间均依次安装管接头、过渡接头，该配比阀主体B的后面安装大接头，该大接头与过渡接头连接。

4.根据权利要求3所述的可切换式气体配比柜，其特征在于：两级平衡装置包括依次连接的平衡阀A、平衡阀B，该平衡阀A与平衡阀B均包括阀盖与相应的压盖，阀盖压在相应的压盖形成气室，压盖上分别安装活门座，活门座内安装活门芯，活门芯内安装活门内芯和活门密封垫，该活门内芯上套有活门弹簧，该活门弹簧的一端置于活门座内部的顶端，另一端置于压盖底面的凹槽内，该凹槽位于压盖底面的突起上，活门内芯与活门座之间分别设置活门头、活门密封垫，两压盖之间依次设置气压膜A、中间阀体、气压膜B，平衡阀A分别与输入气体A、B的进气管连接，平衡阀B分别经气体A输送管道、气体B输送管道与自动配比阀连接，气室依次经接头、管接头与自动配比阀连接，阀盖、活门座上分别设置相应的扩口式管接头。

5.根据权利要求4所述的可切换式气体配比柜，其特征在于：还包括控制压力表、A气体输入压力表、B气体输入压力表、混合气体输出压力表、调节阀、电磁阀，其中，控制压力表与平衡阀B连接，A气体输入压力表、B气体输入压力表与相应的进气管连接，混合气体输出压力表与混气阀输出气体连接，平衡阀A与平衡阀B均与调节阀连接，电磁阀安装在混气阀与出气接头之间。

6.根据权利要求4或5所述的可切换式气体配比柜，其特征在于：气体A输送管道、气体B输送管道上均设置单向阀。

7.根据权利要求1或3或4或5所述的可切换式气体配比柜，其特征在于：出气接头分别与混合气输出阀连接。