CN108036141A - 流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置与方法。流体在管道内流动时，遇到横截面形状与/或面积变化，会产生紊流。利用这种现象，在管道外设置横截面形状与/或面积调节装置，产生紊流，流体质点相互掺混均匀；流体管路常需要把流量调小，目前技术是把流量调节阀串联进管路中，在半导体加工设备的流体管路中，阀动作调节流量时，会摩擦产生很多微小颗粒物混入流体，影响加工质量，就用特别好非常贵的材料做阀，减少颗粒物产生，增加了成本。本发明在塑胶管道上套一个挤压装置，把塑胶管挤变形横截面积变小，可以产生紊流均质，也可以调节流量，并且本装置在管外不会产生颗粒物混入流体，简洁可靠，降低成本，提高设备加工品质。

Description

流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置与方法

技术领域

本发明涉及流体管路，尤其是用塑胶管作为流体管道的管路，很多工业加工设备用到流体管路，比如半导体湿法工艺设备。

背景技术

很多流体设备，例如半导体湿法工艺设备，晶圆的镀膜、清洗、蚀刻、去胶等等设备，需要使用气体或者液体作为工作物质，设备里面很多粗细不一的塑胶管道，流体在设备里面通过塑胶管道流通。

目前，很多用流体作为工作物质的设备，需要把流体掺混均匀，比如把化学药液掺混均匀，使流体各处浓度一致，就需要泵驱动在管路中快速循环，泵的功率大，流体循环速度才能快，循环速度慢了流体均匀性达不到要求，循环速度快就使泵转速快多耗能源，泵磨损老化加快，寿命缩短，泵用几年就要换新的；很多流体循环管路需要调节流量，流量都有设计余量，从最大流量开始，把流量调小到刚好能满足使用要求，节省流体，又减少流体循环动力消耗，现有技术是在流体管路中串联流量调节阀，在半导体加工设备的流体管路中，转动流量调节阀调节流量时，零件之间会摩擦产生很多微小颗粒物混入流体，影响流体纯度与设备加工质量，就用特别好非常贵的材料做阀，减少颗粒物的产生，这样的流量调节阀很贵，主要靠进口外国货，一个几千元人民币，增加了成本，管路中串联流量调节阀还增加了管接头数量，占用设备内空间增多，不利于设备结构紧凑化。

发明内容

本发明提供流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置与方法，紊流能使流体质点掺混均匀，达到浓度一致，因为紊流掺混流体效果增强了，适当降低泵的转速，降低流体循环速度，也能达到之前的效果，节能增加泵的寿命；同时本方法与装置还可以从塑胶管外部调节流体在塑胶管内的流量，从流体管路有设计余量的最大流量开始，逐渐把流量调小，达到合适的流量，可以节省流体，减少流体动力消耗，降低驱动流体循环的泵的转速与功率，节能增加使用寿命。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置，其特征是：包括挤压装置与塑胶管，挤压装置嵌套在塑胶管上，可以把塑胶管挤压变形并保持变形不能回复原状，流体在塑胶管内流通，塑胶管串联在设备的流体管路中；塑胶管被挤压装置挤压变形之后流过变形处的流体横截面形状与面积都发生变化，就会产生紊流，紊流使流体内部的质点互相掺混，使流体掺混的均匀浓度一致；塑胶管被挤压处变形量越大通过塑胶管内此处的流体横截面积越小，流量就越小，可以通过调节挤压装置进而调节塑胶管的变形量从塑胶管外调节塑胶管内的流体流量大小。

所述的挤压装置如果用在腐蚀性环境中，挤压装置用防腐材料制造或者表面做涂塑或者其它防腐处理。

根据本发明的一个实施例，所述的挤压装置是间接挤压装置，是用金属制造的套筒形状的O型紊流发生与流量调节圈，其内壁两端加工平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角；或者是用金属制造的手镯形状的O型紊流发生与流量调节圈，其表面做的光滑无棱角；可以把O型紊流发生与流量调节圈套在流体管路中的塑胶管上,用另外的工具挤压O型紊流发生与流量调节圈，它被挤压产生塑性变形时其内壁挤压塑胶管产生变形，所以它是间接挤压装置。

根据本发明的一个实施例，所述的挤压装置是间接挤压装置，是用金属制造的C型紊流发生与流量调节圈，就是在上述O型紊流发生与流量调节圈上开一个缺口；套筒形状的C型紊流发生与流量调节圈其内壁两端与缺口边沿加工平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角；手镯形状的C型紊流发生与流量调节圈其缺口端面加工平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角；可以把C型紊流发生与流量调节圈套在流体管路中的塑胶管上，用另外的工具挤压C型紊流发生与流量调节圈产生塑性变形时，其内壁挤压塑胶管产生变形，所以它是间接挤压装置。

根据本发明的一个实施例，所述的挤压装置是直接挤压装置，包括两套螺栓螺母或者两个螺钉，两个长条形夹板，夹板两端打通孔或者螺孔，夹板的楞做成平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角；用两套螺栓螺母或者两个螺钉串起正对着的两个夹板的孔拧紧，可以把塑胶管夹在两个夹板之间。

根据本发明的一个实施例，所述的挤压装置是直接挤压装置，包括一套螺栓螺母或者一个螺钉，两个长条形夹板，夹板的楞做成平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角；两个夹板之间一端铰接在一起，另一端打通孔或者螺孔，用螺栓螺母或者螺钉通过正对着的夹板的孔串在一起拧紧，可以把塑胶管夹在两个夹板之间。

根据本发明的一个实施例，所述的挤压装置是直接挤压装置，包括一套螺栓螺母或者一个螺钉，一个长条形夹板；夹板两端打通孔或者螺孔，夹板的楞做成平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角,把长条形夹板弯折成V型夹板，用螺栓螺母或者螺钉把夹板两端的孔串在一起拧紧，可以把塑胶管夹在V型夹板的V型槽内。

根据本发明的一个实施例，在所述的夹板与塑胶管接触的面上沿着塑胶管轴向开槽，槽的楞做成平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角,塑胶管卡在槽内，避免发生横向滑动。

本发明的另一个目的是提供一种使塑胶管内的流体产生紊流的方法以及从塑胶管外部调节塑胶管内部流体流量的方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节方法，其特征是：采用上述间接挤压装置挤压塑胶管产生紊流同时调节流量的方法，包括以下步骤：

把O型紊流发生与流量调节圈或者C型紊流发生与流量调节圈套在塑胶管上，可以套一个或者间隔套几个紊流发生与流量调节圈，与塑胶管串联一个流量计，一起串联在设备的流体管路中，开机使流体在管路中循环流动；

用钳子或者其它合适的工具挤压O型紊流发生与流量调节圈或者C型紊流发生与流量调节圈使之产生塑性变形；

调节挤压压力大小，控制产生塑性变形的O型紊流发生与流量调节圈或者C型紊流发生与流量调节圈的变形量，使其内壁夹持着塑胶管挤压塑胶管发生变形，此时流体通过塑胶管被挤压变形处产生紊流，观察流量计调节到需要的流量；

松开钳子或者其它挤压工具，产生塑性变形的O型紊流发生与流量调节圈或者C型紊流发生与流量调节圈会弹性恢复一小部分变形，塑胶管也跟着恢复一小部分变形，流量计显示流量会变大，再次挤压使流量变小，直到松开钳子或者其它挤压工具之后，流量保持在需要的流量不再变大。

移走钳子或者其它挤压工具，关机使流体不再流动，拆下并移走串入的流量计，把管路重新接好。

流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节方法，其特征是：采用上述直接挤压装置挤压塑胶管产生紊流同时调节流量的方法，包括以下步骤：

用两个螺栓螺母或者两个螺钉串起两个正对着的上述长条形夹板，把塑胶管夹在其间，拧紧螺钉，驱动长条形夹板把塑胶管夹变形，与塑胶管串联一个流量计，一起串联在设备的流体管路中，开机使流体在管路中循环流动；

用工具拧紧螺栓螺母或者螺钉，驱动夹板挤压塑胶管产生变形，此时流体流过塑胶管被挤压变形处产生紊流；

调节螺栓螺母或者螺钉拧紧的圈数，控制夹板挤压塑胶管产生的变形量，观察流量计调节到需要的流量；

关机使流体不再流动，拆下并移走串入的流量计，把管路重新接好。

本发明的有益效果：用戒指一样大小的廉价的紊流发生与流量调节圈套在塑胶管上挤压变形就可以产生紊流并且控制流量，超低成本，简洁可靠，寿命长永不需要更换；紊流掺混流体效果增强了，流体更容易达到浓度一致，适当降低泵的转速，降低流体循环速度，也能达到之前的效果，节能增加泵的寿命；本方法与装置从塑胶管外部调节流体在塑胶管内的流量，省掉一些流量调节阀降低成本，在半导体设备上可取代几千元的进口流量调节阀，还可以省掉一些昂贵的氟塑料管接头，节省空间，降低成本，不产生颗粒物混入流体，提高流体纯度与设备加工品质；用本装置从流体管路的有余量的最大流量开始，逐渐把流量调小到合适的流量，可以节省流体，降低成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是套筒形状的O型紊流发生与流量调节圈的立体示意图；图1a是套筒形状的O

型紊流发生与流量调节圈的剖视图；图1b是套筒形状的O型紊流发生与流量调节圈

的主视图；图1c是套筒形状的O型紊流发生与流量调节圈的左视图。

图2是套筒形状的C型紊流发生与流量调节圈的立体示意图。

图3是手镯形状的O型紊流发生与流量调节圈的主视图；图3a是手镯形状的O型紊

流发生与流量调节圈的剖视图。

图3b是手镯形状的C型紊流发生与流量调节圈的立体示意图。

图4是套筒形状的O型紊流发生与流量调节圈、套筒形状的C型紊流发生与流量调节圈、手镯形状的O型紊流发生与流量调节圈、手镯形状的C型紊流发生与流量调节圈套在塑

胶管上的立体示意图。

图5是两端带通孔的带弧形槽的长条形夹板的立体示意图；

图6是两端带螺孔的带弧形槽的长条形夹板的主视图。

图7是两端带通孔的长条形夹板的立体示意图；

图8是两端带螺孔的长条形夹板的俯视图。

图9是两个带弧形槽的长条形夹板夹住塑胶管的立体示意图；

图9a是另一个角度的两个带弧形槽的长条形夹板夹住塑胶管的立体示意图。

图10是两个长条形夹板夹住塑胶管的立体示意图；

图10a是另一个角度的两个长条形夹板夹住塑胶管的立体示意图。

图中：1.平滑的弧线型倒角，2.塑胶管，3.通孔，4.螺孔，5.弧形槽，10.套筒形状的O型紊流发生与流量调节圈，100.套筒形状的C型紊流发生与流量调节圈，101.缺口，20.手镯形状的O型紊流发生与流量调节圈，200.手镯形状的C型紊流发生与流量调节圈，201.缺口，30.带弧形槽的长条形夹板，31.螺钉，40.长条形夹板，41.螺钉。

具体实施方式

实施例1：流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置与方法，包括挤压装置与塑胶管2。如图1、图1a、图1b与图1c所示，挤压装置是用金属制造的套筒形状的O型紊流发生与流量调节圈10，圆形或者椭圆形的闭环圈，其内壁两端做成平滑的弧线型倒角1，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角，其使用环境如果有腐蚀性，用防腐蚀的金属比如不锈钢制造，或者在其表面涂覆防腐材料；之后如图4所示，把套筒形状的O型紊流发生与流量调节圈10套在塑胶管2上，用钳子或者其他合适的工具挤压套筒形状的O型紊流发生与流量调节圈10，使之发生塑性变形，松开挤压工具后，也不会恢复原状，套筒形状的O型紊流发生与流量调节圈10的内壁两端有平滑的弧线型倒角1，挤压塑胶管2发生变形时，倒角处能使塑胶管2平滑过渡变形，避免产生应力集中，保护塑胶管2不缩短使用寿命；塑胶管2被套筒形状的O型紊流发生与流量调节圈10套着挤压变形处的横截面就变成了扁椭圆形或者不规则的扁形，横截面积也变小了，流体流过此处，就会产生紊流，使流体掺混均匀；挤压变形越大，塑胶管2被挤压处横截面积越小，通过的流体流量越小，直到彻底压扁，流体通过的横截面积为零，流体被完全关闭断流，这样就可以从塑胶管2外部调节流体流通塑胶管2内的流量大小，省掉了串联进入管路中的流量调节阀，还不会象串联进入管路中的流量调节阀那样产生颗粒污染物混入流体，提高了流体纯度与设备加工品质。

实施例2：流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置与方法，其包括挤压装置与塑胶管2。如图3b所示，挤压装置是用金属制造的手镯形状的C型紊流发生与流量调节圈200，就是在上述图3与图3a所示的手镯形状的O型紊流发生与流量调节圈20的基础上开了个缺口，如图3b所示，缺口201端面做平滑的弧线型倒角1，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角；如图4所示，把手镯形状的C型紊流发生与流量调节圈200套在塑胶管2上，用钳子或者其他合适的工具挤压手镯形状的C型紊流发生与流量调节圈200，使之发生塑性变形，松开挤压工具后，也不会恢复原状；塑胶管2被手镯形状的C型紊流发生与流量调节圈200套着挤压变形处的横截面就变成了扁椭圆形或者不规则的扁形，横截面积也变小了，流体流过此处，就会产生紊流，使流体掺混均匀；挤压变形越大，塑胶管2横截面积越小，这样就能从塑胶管外部调节塑胶管内的流量大小，还不会象串联进入管路中的流量调节阀那样产生颗粒污染物混入流体。本实施例中，也可以如图4所示使用手镯形状的O型紊流发生与流量调节圈20。

实施例3：流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置与方法，其包括挤压装置与塑胶管2。挤压装置包括两个相似的带弧形槽的长条形夹板30，其一面做出弧形槽5，二者唯一区别是一个如图5所示两端都打通孔3，另一个如图6所示两端都打螺孔4；如图9与图9a所示，用两个螺钉31串起这两个正对着的带弧形槽的长条形夹板30，把塑胶管2夹在其间，拧紧螺钉31，驱动带弧形槽的长条形夹板30把塑胶管2夹变形；如图5与图6所示与塑胶管2接触的带弧形槽的长条形夹板30的楞做成平滑的弧线型倒角1，弧线型倒角1可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角，倒角处能使塑胶管平滑过渡变形，避免产生应力集中，保护塑胶管不缩短使用寿命；调节螺钉31拧的圈数控制塑胶管变形大小，这样就能在塑胶管被挤压变形处产生紊流掺混均匀流体，同时可以从塑胶管外调节塑胶管内的流量大小，还不会象串联进入管路中的流量调节阀那样产生颗粒污染物混入流体。

实施例4：流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置与方法，其包括挤压装置与塑胶管2。挤压装置包括两个相似的长条形夹板40，二者唯一区别是一个如图7所示两端都打通孔3，另一个如图8所示两端都打螺孔4；如图10与图10a所示，用两个螺钉41串起这两个正对着的长条形夹板40，把塑胶管2夹在其间，拧紧螺钉41，把塑胶管2挤压变形；如图7与图8所示与塑胶管2接触的长条形夹板40的楞做成平滑的弧线型倒角1，弧线型倒角1可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角，倒角处能使塑胶管2平滑过渡变形，避免产生应力集中，保护塑胶管2不缩短使用寿命；调节螺钉41拧的圈数控制塑胶管2被挤压变形的大小，变形越大流体流通此处的横截面积越小，这样在塑胶管2被挤压变形处就能产生紊流掺混均匀流体，同时可以从塑胶管2外部调节流通塑胶管2内部的流量大小，还不会象串联进入管路中的流量调节阀那样产生颗粒污染物混入流体；与实施例3的差异是，本实施例的夹板不带弧形槽5，拧紧螺钉41可以把塑胶管2彻底夹扁，使流体流通的横截面积为零，控制管路通断，实施例3塑胶管在弧形槽5内，不能彻底夹扁，达到设定的最小流量后，就不能再调小了。

Claims (10)

1.流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置，其特征是：包括挤压装置和塑胶管，挤压装置嵌套在塑胶管上，可以把塑胶管挤压变形并保持变形不能回复原状，流体在塑胶管内流通。

2.根据权利要求1所述的流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置，其特征是：所述的挤压装置如果用在腐蚀性环境中，挤压装置用防腐材料制造或者表面做涂塑或者其它防腐处理。

3.根据权利要求1所述的流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置，其特征是：所述的挤压装置是间接挤压装置，是用金属制造的套筒形状的O型紊流发生与流量调节圈，其内壁两端加工平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角；或者是用金属制造的手镯形状的O型紊流发生与流量调节圈，其表面做的光滑无棱角。

4.根据权利要求1所述的流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置，其特征是：所述的挤压装置是间接挤压装置，是用金属制造的C型紊流发生与流量调节圈，就是在上述O型紊流发生与流量调节圈上开一个缺口；套筒形状的C型紊流发生与流量调节圈其内壁两端与缺口边沿加工平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角；手镯形状的C型紊流发生与流量调节圈其缺口端面加工平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角。

5.根据权利要求1所述的流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置，其特征是：所述的挤压装置是直接挤压装置，包括两套螺栓螺母或者两个螺钉，两个长条形夹板，夹板两端打通孔或者螺孔，夹板的楞做成平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角；两套螺栓螺母或者两个螺钉串起正对着的两个夹板的孔拧在一起。

6.根据权利要求1所述的流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置，其特征是：所述的挤压装置是直接挤压装置，包括一套螺栓螺母或者一个螺钉，两个长条形夹板，夹板的楞做成平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角；两个夹板之间一端铰接在一起，另一端打通孔或者螺孔，螺栓螺母或者螺钉通过正对着的两个夹板的孔串起来拧在一起。

7.根据权利要求1所述的流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置，其特征是：所述的挤压装置是直接挤压装置，包括一套螺栓螺母或者一个螺钉，一个长条形夹板；夹板两端打通孔或者螺孔，夹板的楞做成平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角,把长条形夹板弯折成V型夹板，螺栓螺母或者螺钉把夹板两端的孔串起来拧在一起。

8.根据权利要求5、权利要求6或权利要求7所述的流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节装置，其特征是：在所述的夹板与塑胶管接触的面上沿着塑胶管轴向开槽，槽的楞做成平滑的弧线型倒角，可以是圆倒角或者是其它平滑的弧线型倒角。

9.流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节方法，其特征是：采用上述权利要求3或权利要求4所述的间接挤压装置挤压塑胶管产生紊流同时调节流量，包括以下步骤：

把O型紊流发生与流量调节圈或者C型紊流发生与流量调节圈套在塑胶管上，可以套一个或者间隔套几个紊流发生与流量调节圈，与塑胶管串联一个流量计，串联在设备的流体管路中，开机使流体在管路中循环流动；

用钳子或者其它合适的工具挤压O型紊流发生与流量调节圈或者C型紊流发生与流量调节圈使之产生塑性变形；

调节挤压压力大小，控制产生塑性变形的O型紊流发生与流量调节圈或者C型紊流发生与流量调节圈的变形量，使其内壁夹持着塑胶管挤压塑胶管发生变形，此时流体通过塑胶管被挤压变形处产生紊流，观察流量计调节到需要的流量；

松开钳子或者其它挤压工具，产生塑性变形的O型紊流发生与流量调节圈或者C型紊流发生与流量调节圈会弹性恢复一小部分变形，塑胶管也跟着恢复一小部分变形，流量计显示流量会变大，再次挤压使流量变小，直到松开钳子或者其它挤压工具之后，流量保持在需要的流量不再变大。

移走钳子或者其它挤压工具，关机使流体不再流动，拆下并移走串入的流量计，把管路重新接好。

10.根据权利要求9所述的流体在塑胶管内产生紊流与管外流量调节方法，其特征是：采用上述权利要求5、权利要求6、或者权利要求7所述的直接挤压装置挤压塑胶管产生紊流同时调节流量，包括以下步骤：

用螺栓螺母或者螺钉串起夹板的通孔或者螺孔拧紧，把塑胶管夹持在夹板之间，与塑胶管串联一个流量计，串联在设备的流体管路中，开机使流体在管路中循环流动；

用工具拧紧螺栓螺母或者螺钉，驱动夹板挤压塑胶管产生变形，此时流体流过塑胶管被挤压变形处产生紊流；

调节螺栓螺母或者螺钉拧紧的圈数，控制夹板挤压塑胶管产生的变形量，观察流量计调节到需要的流量；

关机使流体不再流动，拆下并移走串入的流量计，把管路重新接好。