CN113351387A

CN113351387A - 一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴

Info

Publication number: CN113351387A
Application number: CN202110755206.5A
Authority: CN
Inventors: 胡向宇; 王鹏; 王钦惠
Original assignee: Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Current assignee: Lanzhou Institute of Physics of Chinese Academy of Space Technology
Priority date: 2021-07-01
Filing date: 2021-07-01
Publication date: 2021-09-07
Anticipated expiration: 2041-07-01
Also published as: CN113351387B

Abstract

本申请涉及测量控制技术领域，具体而言，涉及一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴，包括气体质量流量控制器本体和喷嘴，喷嘴与气体质量流量控制器本体一体成型，其中：气体质量流量控制器本体内部设置有气体通道；喷嘴包括微气孔、分流槽以及密封装置；分流槽设置在质量流量控制器本体的上表面，气体通道与分流槽连通；微气孔设置在分流槽的中心位置，微气孔的下方通过密封装置与气体通道连通。本发明结构简单，加工工艺成本较低，有效的避免了传统喷嘴由于分体设计而导致的气路密封问题、金属镜面抛光等复杂的加工工艺问题，并且在实现了气体均衡，实现了微气孔的快速加工，大大降低了加工难度。

Description

一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴

技术领域

本申请涉及测量控制技术领域，具体而言，涉及一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴。

背景技术

气体质量流量控制器在化工、半导体、镀膜技术、航天等领域有重要的应用，气体流量控制器的流量控制的基本原理是靠电磁阀控制碟簧与本体的喷嘴之间的微米级距离来控制管道中的微气体流量的。

喷嘴是气体质量流量控制器的关键组件，喷嘴的结构、微气孔的尺寸、平面度、表面粗糙度等参数直接影响气体质量流量控制器的流量控制精度。

传统的气体质量流量控制器的喷嘴限于微气孔的加工难度较大，一般采用分体式结构单独加工出喷嘴和本体，然后通过装配完成喷嘴和本体连接，这样虽然解决了微气孔加工工艺难得问题和气体均衡的问题，但是在装配的过程中又引入了本体与喷嘴之间的密封、喷嘴的镜面抛光密封等新问题，这种传统的分体式设计的加工难度大、加工工艺复杂，加工成本较高。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴，同时具有气路密封、气体均衡以及微气体控制的功能，加工工艺简单，加工成本较低。

为了实现上述目的，本申请提供了一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴，包括气体质量流量控制器本体和喷嘴，喷嘴与气体质量流量控制器本体一体成型，其中：气体质量流量控制器本体内部设置有气体通道；喷嘴包括微气孔、分流槽以及密封装置；分流槽设置在质量流量控制器本体的上表面，气体通道与分流槽连通；微气孔设置在分流槽的中心位置，微气孔的下方通过密封装置与气体通道连通。

进一步的，分流槽为环形分流槽。

进一步的，密封装置包括粗孔和密封堵头，其中：粗孔包括上粗孔和下粗孔；微气孔通过上粗孔与气体通道连通，下粗孔内部设置有密封堵头。

进一步的，微气孔的孔径≤0.5mm。

进一步的，粗孔的孔径≤2mm。

进一步的，气室通过喷嘴与气体质量流量控制器本体连接。

进一步的，气室与喷嘴之间为金属密封或者橡胶密封。

本发明提供的一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴，具有以下有益效果：

本发明将喷嘴与气体质量流量控制本体进行一体化成型，结构简单，加工工艺成本较低，有效的避免了传统喷嘴由于分体设计而导致的气路密封问题、金属镜面抛光等复杂的加工工艺问题，并且在实现气体控制的同时通过设计环形的分流槽实现了气体均衡，此外采用上下二次打洞程序的微气孔加工方法，实现了微气孔的快速加工，大大降低了加工难度。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例提供的一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴的结构示意图；

图2是根据本申请实施例提供的一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴的截面示意图；

图3是根据本申请实施例提供的一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴的分流槽的示意图；

图4是根据本申请实施例提供的一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴的与气室之间的连接图；

图中：1-气体质量流量控制器本体、11-气体通道、21-微气孔、22-分流槽、23-粗孔、24-密封堵头、3-气室。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

另外，术语“多个”的含义应为两个以及两个以上。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1-图2所示，本申请提供了一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴，包括气体质量流量控制器本体1和喷嘴，喷嘴与气体质量流量控制器本体1一体成型，其中：气体质量流量控制器本体1内部设置有气体通道11；喷嘴包括微气孔21、分流槽22以及密封装置；分流槽22设置在质量流量控制器本体的上表面，气体通道11与分流槽22连通；微气孔21设置在分流槽22的中心位置，微气孔21的下方通过密封装置与气体通道11连通。

具体的，本发明实施例提供的用于气体质量流量控制器的一体化喷嘴，将喷嘴直接与质量流量控制器本体进行一体化加工，在气体质量流量控制器本体1上直接加工出喷嘴结构，结构简单，加工工艺方便，便于后续气体的控制。气体质量流量控制器主要是靠电磁阀控制气室3的碟簧与喷嘴之间的距离来控制气体管道中微气体的流量，后续气体质量流量控制器本体1通过喷嘴可以直接与气室3进行连接，气体质量流量控制器本体1内部的气体首先通过气体通道11进入到分流槽22中，汇集到分流槽22内的气体会向上顶起气室3的碟簧，然后进入微气孔21，通过微气孔21再次进入气体通道11排出，通过控制气室3的碟簧可以实现控制进入微气孔21中气体的流量，从而实现整体气体流量的控制。分流槽22主要用于进行气体的分流和均衡，使气体能够均匀的顶起碟簧，使得碟簧受到喷嘴气体压力的合力垂直向上，降低了气体质量流量控制器的控制难度，提高了气体流量的控制精度。微气孔21的设置，主要用于控制流量较小的气体，气体流量一般在0-1SCCM，气体通过分流槽22均衡以后，通过碟簧的控制进入微气孔21，从而可以实现微小流量气体的控制。密封装置主要用于微气孔21内部的密封，防止进入到微气孔21内部的气体泄漏。

进一步的，如图3所示，分流槽22为环形分流槽22。气体质量流量控制器本体1内部的气体通过气体通道11进入环形分流槽22后，可以沿顺时针或者逆时针两个方向分别进行流动聚集，实现了喷嘴气体流动的均衡，喷出的均匀，提高了气体质量流量控制器控制的精度。

进一步的，密封装置包括粗孔23和密封堵头24，其中：粗孔23包括上粗孔和下粗孔；微气孔21通过上粗孔与气体通道11连通，下粗孔内部设置有密封堵头24。密封装置包括两部分，上半部分直接设置上粗孔，上粗孔的一端与微气孔21连通，另一端与气体通道11连通，进入微气孔21的气体会通过上粗孔进入到后续的气体通道11中进行流动，下半部分直接在下粗孔内设置密封堵头24，可以采用液压机直接将金属密封堵头24压入下粗孔中，就可以实现喷嘴微气孔21的密封，不再涉及传统喷嘴密封时的镜面抛光问题，降低了加工成本和加工工艺难度。

进一步的，微气孔21的孔径≤0.5mm。微气孔21主要用于控制微气体的流量，因此微气孔21的孔径较小，受限于目前的加工工艺和成本，要在不锈钢316L本体上直接加工出微气孔21的难度较大且成本较高，在本发明实施例中，首先在气体质量流量控制器本体1的底部从下而上通过精密钻床加工出粗孔23，然后从本体的上表面，采用0.5mm以下的精密钻头向下钻出1mm深的微气孔21，通过在本体上下两次加工成孔的工艺就可以打通微气孔21，实现微气孔21一体化成型的加工。

进一步的，粗孔23的孔径≤2mm。粗孔23的直径优选为2mm，在气体质量流量控制器本体1的底部从下而上通过精密钻床直接加工出粗孔23，粗孔23包括上下两部分，上粗孔主要用于微气孔21与气体通道11的连通，下粗孔主要用于微气孔21与气体通道11的密封。

进一步的，如图4所示，气室3通过喷嘴与气体质量流量控制器本体1连接。喷嘴与气体质量流量控制器一体化，气体质量流量控制器本体1通过喷嘴可以直接与气室3连通，从而通过气室3的碟簧控制进入微气孔21内部的气体流量，实现对气体流量的整体控制。

进一步的，气室3与喷嘴之间为金属密封或者橡胶密封。根据实际流经气室3的气体类型，可以在喷嘴和气室3之间选择金属密封或者橡胶密封两者不同的密封方法，兼容不同的气体，实现气体的流量控制，具有较高的兼容性和通用化特点。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴，包括气体质量流量控制器本体和喷嘴，其特征在于，所述喷嘴与所述气体质量流量控制器本体一体成型，其中：

所述气体质量流量控制器本体内部设置有气体通道；

所述喷嘴包括微气孔、分流槽以及密封装置；

所述分流槽设置在所述质量流量控制器本体的上表面，所述气体通道与所述分流槽连通；

所述微气孔设置在所述分流槽的中心位置，所述微气孔的下方通过密封装置与所述气体通道连通。

2.如权利要求1所述的用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴，其特征在于，所述分流槽为环形分流槽。

3.如权利要求1所述的用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴，其特征在于，所述密封装置包括粗孔和密封堵头，其中：

所述粗孔包括上粗孔和下粗孔；

所述微气孔通过上粗孔与所述气体通道连通，所述下粗孔内部设置有所述密封堵头。

4.如权利要求2所述的用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴，其特征在于，所述微气孔的孔径≤0.5mm。

5.如权利要求4所述的用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴，其特征在于，所述粗孔的孔径≤2mm。

6.如权利要求1所述的用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴，其特征在于，气室通过所述喷嘴与所述气体质量流量控制器本体连接。

7.如权利要求6所述的用于气体质量流量控制器的一体化微喷嘴，其特征在于，所述气室与所述喷嘴之间为金属密封或者橡胶密封。