CN114562586B - 一种气体切换用集控模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种气体切换用集控模块，包括输入端模组和输出端模组；输入端模组上设置有第一五通气动阀、第一膜片、出气端口、两个输入三通阀和三个外接端口；输出端模组上设置有第二五通气动阀、第二膜片、进气端口、输出端口和两个输出三通阀；三个外接端口通过第一五通气动阀、第一膜片与出气端口连通；两个输入三通阀用于控制第一五通气动阀；进气端口的一端与出气端口连通；进气端口的另一端通过第二五通气动阀、第二膜片与输出端口连通；两个输出三通阀用于控制第二五通气动阀。本发明的气体切换用集控模块，将控制阀元件及膜片均集成于一个整体，大幅压缩了设备的尺寸，另外，避免气流经过电磁阀进行切换，防止了气流被污染。

Description

一种气体切换用集控模块
技术领域
本发明涉及气流切换控制技术领域，具体而言，涉及一种气体切换用集控模块。
背景技术
现有技术为了实现真空气体、环境气体(常压气体，一般默认为大气)、压缩空气三种气体的切换，一般采用的方法是将两个两位三通电磁阀串联起来配合动作，具体方法为第一电磁阀的输入端同时通入大气和压缩空气(或真空气体)，该电磁阀的线圈是否通电，决定着第一电磁阀的输出端是压缩空气(或真空气体)或环境气体。第二电磁阀的一个输入端与第一电磁阀的输出端连通，第二电磁阀的另一个输入为真空气体(或压缩空气)，第二电磁阀的线圈是否通电，决定着其输出气体为真空气体(或压缩空气)或第一电磁阀输出端的气体。此种方法一般在输入、输出通道上并联压力传感器来检测输入、输出气体压力的大小。
然而，现有的气体切换装置和方法由于组件配合连接集成度低，存在占用空间大的缺点，另外，要求输出压缩气体时，压缩空气从输入端到输出端都至少经过了一个电磁阀，而电磁阀难以避免磨损，故压缩气体清洁度较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体切换用集控模块，有助于解决上述技术问题。
本发明是这样实现的：
一种气体切换用集控模块，包括输入端模组和输出端模组；所述输入端模组上设置有第一五通气动阀、第一膜片、出气端口、两个输入三通阀和三个外接端口；所述输出端模组上设置有第二五通气动阀、第二膜片、进气端口、输出端口和两个输出三通阀；三个所述外接端口分别用于接通外界的压缩气体、常压气体和真空气体；三个所述外接端口通过所述第一五通气动阀、所述第一膜片与所述出气端口连通；两个所述输入三通阀用于控制所述第一五通气动阀；所述进气端口的一端与所述出气端口连通；所述进气端口的另一端通过所述第二五通气动阀、所述第二膜片与所述输出端口连通；两个所述输出三通阀用于控制所述第二五通气动阀。
上述气体切换用集控模块在使用时，将用于控制切换不同气体的多个五通气动阀、三通阀以及两个膜片进行了集成设计和组装，大幅减小了整体集控模块的轮廓尺寸；另外，由于利用第一膜片阀和第二膜片阀进行气流的通断控制，避免使用三通电磁阀进行气流切换，避免了电磁阀长时间使用出现磨损而带来的固体颗粒污染。其中，常压气体通常为环境气体。
进一步地，所述输入端模组从下往上依次包括底部阀板、中部阀板、上部阀板和板卡组件；三个所述外接端口设置在所述底部阀板的底面；所述第一五通气动阀设置在板卡组件上，两个所述输入三通阀设置在所述第一五通气动阀的两侧。所述第一膜片包括设置在所述底部阀板和所述中部阀板之间的左膜和右膜；所述左膜、所述右膜均与所述第一五通气动阀连接，所述常压气体、所述压缩气体分别通过所述左膜和所述右膜与所述出气端口连通。其技术效果在于：三个阀板不仅集成了多个组件并且利于进行密封设计，而板卡组件便于安装第一五通气动阀和输入三通阀。同时还利于设置压力传感器。
进一步地，所述输出端模组从下往上依次包括底部阀板、中部阀板、上部阀板和板卡组件；所述输出端口设置在所述底部阀板的底面，所述第二膜片设置在所述底部阀板和所述中部阀板之间；所述第二五通气动阀设置在板卡组件上，两个所述输出三通阀设置在所述第二五通气动阀的两侧。其技术效果在于：同样地，三个阀板不仅集成了多个组件并且利于进行密封设计，而板卡组件便于安装第二五通气动阀和输出三通阀。同时还利于设置压力传感器。
进一步地，所述底部阀板和所述中部阀板之间设置密封组件，和/或所述中部阀板和所述上部阀板之间设置密封组件。其技术效果在于：由于各个阀板之间需要设置不同的中间元件比如膜片和阀门，需在连接件之间设置密封元件防止发生气体泄露。
进一步地，所述底部阀板、所述中部阀板、所述上部阀板通过长螺钉实现固定安装。其技术效果在于：长螺钉不仅实现了多个部件的集成化组装，还提高了气流管路的气密性。
进一步地，还包括两个压力传感器，两个所述压力传感器分别设置在所述输入端模组和所述输出端模组中；一个所述压力传感器用于测量所述输入端模块中的真空气体的压力值，另一个所述压力传感器用于测量所述输出端口的气体压力。其技术效果在于：压力传感器测量获得气体的压力数据供后台数据平台进行实时控制，另外还能够监测设备的运行稳定性和可靠性。
进一步地，所述进气端口与所述出气端口之间设置密封组件。其技术效果在于：同样地，由于输入端模组和输出端模组分别独立设置，其气流接口处密封效果较差，需设置密封元件保证其气密性。
进一步地，所述输入端模组和所述输出端模组之间通过长螺栓安装固定。其技术效果在于：长螺栓不仅提高了设备的集成化组装且增强了气路的密封性。
进一步地，还包括排气模组；所述排气模组设置在所述输出端模组背离所述输入端模组的一侧；所述排气模组上设置有排气通道，所述排气通道与所述输入三通阀和/或所述输出三通阀连通。其技术效果在于：排气模组用于将三通阀中的先导气排除到气路之外。
本发明的有益效果是：
本发明的气体切换用集控模块，将控制阀元件及膜片均集成于一个整体，大幅压缩了设备的尺寸，另外，避免气流经过电磁阀进行切换，防止了气流被污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明提供的气体切换用集控模块的整体结构示意图；
图2为本发明提供的气体切换用集控模块分解后的仰视图；
图3为本发明提供的气体切换用集控模块的第一种工况的工作流程图；
图4为本发明提供的气体切换用集控模块的第二种工况的工作流程图；
图5为本发明提供的气体切换用集控模块的第三种工况的工作流程图。
图标：100-输入端模组；110-第一五通气动阀；121-左膜；122-右膜；130-出气端口；140-输入三通阀；150-外接端口；200-输出端模组；210-第二五通气动阀；220-第二膜片；230-进气端口；240-输出端口；250-输出三通阀；300-压力传感器；400-排气模组；1-底部阀板；2-中部阀板；3-上部阀板；4-板卡组件；5-长螺钉。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在附图中描述和标注的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
图1为本发明提供的气体切换用集控模块的整体结构示意图；图2为本发明提供的气体切换用集控模块分解后的仰视图。请参照图1、图2，本实施例提供一种气体切换用集控模块，包括输入端模组100和输出端模组200；所述输入端模组100上设置有第一五通气动阀110、第一膜片、出气端口130、两个输入三通阀140和三个外接端口150；所述输出端模组200上设置有第二五通气动阀210、第二膜片220、进气端口230、输出端口240和两个输出三通阀250。三个所述外接端口150分别用于接通外界的压缩气体、常压气体和真空气体；三个所述外接端口150通过所述第一五通气动阀110、所述第一膜片与所述出气端口130连通；两个所述输入三通阀140用于控制所述第一五通气动阀110。所述进气端口230的一端与所述出气端口130连通；所述进气端口230的另一端通过所述第二五通气动阀210、所述第二膜片220与所述输出端口240连通；两个所述输出三通阀250用于控制所述第二五通气动阀210。
在上述结构中，输入端模组100通过三个外接端口150分别连接外界的压缩气体、常压气体(环境气体)和真空气体，以实现三种不同气体的导入。而输出端模组200用于配合输入端模组100，根据不同工况向外界输出三种不同的气体。
本实施例的气体切换用集控模块的工作原理和操作方法如下：
气体切换用集控模块，将用于控制切换不同气体的多个五通气动阀、三通阀以及两个膜片进行了集成设计和组装，大幅减小了整体集控模块的轮廓尺寸；另外，由于利用第一膜片和第二膜片220进行气流的通断控制，避免了电磁阀长时间使用出现磨损而带来的固体颗粒污染。
在至少一个优选实施例中，进一步地，如图1、图2所示，所述输入端模组100从下往上依次包括底部阀板1、中部阀板2、上部阀板3和板卡组件4；三个所述外接端口150设置在所述底部阀板1的底面；所述第一五通气动阀110设置在板卡组件4上，两个所述输入三通阀140设置在所述第一五通气动阀110的两侧。所述第一膜片包括设置在所述底部阀板1和所述中部阀板2之间的左膜121和右膜122；所述左膜121、所述右膜122均与所述第一五通气动阀110连接，所述常压气体、所述压缩气体分别通过所述左膜121和所述右膜122与所述出气端口130连通。在该结构中，三个阀板不仅集成了多个组件并且利于进行密封设计，而板卡组件4便于安装第一五通气动阀110和输入三通阀140。同时还利于设置压力传感器300。
在至少一个优选实施例中，进一步地，如图1、图2所示，所述输出端模组200从下往上依次包括底部阀板1、中部阀板2、上部阀板3和板卡组件4；所述输出端口240设置在所述底部阀板1的底面，所述第二膜片220设置在所述底部阀板1和所述中部阀板2之间；所述第二五通气动阀210设置在板卡组件4上，两个所述输出三通阀250设置在所述第二五通气动阀210的两侧。同样地，三个阀板不仅集成了多个组件并且利于进行密封设计，而板卡组件4便于安装第二五通气动阀210和输出三通阀250。同时还利于设置压力传感器300。
在至少一个优选实施例中，进一步地，如图1、图2所示，所述底部阀板1和所述中部阀板2之间设置密封组件，和/或所述中部阀板2和所述上部阀板3之间设置密封组件。此时，由于各个阀板之间需要设置不同的中间元件比如膜片和阀门，需在连接件之间设置密封元件防止发生气体泄露。
在至少一个优选实施例中，进一步地，如图1、图2所示，所述底部阀板1、所述中部阀板2、所述上部阀板3通过长螺钉5实现固定安装。此时，长螺钉5不仅实现了多个部件的集成化组装，还提高了气流管路的气密性。
在至少一个优选实施例中，进一步地，如图1、图2所示，还包括两个压力传感器300；两个所述压力传感器300分别设置在所述输入端模组100和所述输出端模组200中；一个所述压力传感器300用于测量所述输入端模组100中真空气体的压力值，另一个所述压力传感器300用于测量所述输出端口240的气体压力。在该结构中，压力传感器300测量获得气体的压力数据供后台数据平台进行实时控制，另外还能够监测设备的运行稳定性和可靠性。可选地，两个压力传感器300可以分别设置在输入端模组100和输出端模组200中，也可以分别或者独立设置在设备之外。
在至少一个优选实施例中，进一步地，如图1、图2所示，所述进气端口230与所述出气端口130之间设置密封组件。同样地，由于输入端模组100和输出端模组200分别独立设置，其气流接口处密封效果较差，需设置密封元件保证其气密性。
在至少一个优选实施例中，进一步地，如图1、图2所示，所述输入端模组100和所述输出端模组200之间通过长螺栓安装固定。长螺栓不仅提高了设备的集成化组装且增强了气路的密封性。
在至少一个优选实施例中，进一步地，如图1、图2所示，还包括排气模组400；所述排气模组400设置在所述输出端模组200背离所述输入端模组100的一侧；所述排气模组400上设置有排气通道，所述排气通道与所述输入三通阀140和/或所述输出三通阀250连通。此时，排气模组400用于将三通阀中的先导气排除到气路之外。
图3为本发明提供的气体切换用集控模块的第一种工况的工作流程图；
图4为本发明提供的气体切换用集控模块的第二种工况的工作流程图；图5为本发明提供的气体切换用集控模块的第三种工况的工作流程图。
如图3～图5所示，根据上述实施例的气体切换用集控模块，具体流程如下：
首先，压缩空气、常压气体(环境气体)、真空气体从输入端模组100的底部阀板1的下表面的三个外接端口150通入。其中，一部分气体进入三通阀作为先导气，用来完成五通气动阀的动作，另外一部分气体通过中部阀板2以及上部阀板3内部的气路作用在膜片上。
第一种工况：如图3所示，当第一五通气动阀110的左边为工作位置时，此时真空气体作用在左膜121上，左膜121被吸起打开，右膜122被封闭，压缩气体无法进入出气端口130，而常压气体(环境气体)通过左膜121流经到出气端口130，进入输出端模组200。
第二种工况：如图4所示，当第一五通气动阀110的右边为工作位置时，此时压缩空气作用在左膜121上，左膜121被压力关闭，阻断了常压气体(环境气体)和出气端口130的连通，真空气体作用在右膜122上，右膜122被打开，而压缩气体则经过出气端口130进入输出端模组200。
在以上两种工况中，第二五通气动阀210的右边为工作位置，第二膜片220开启，真空气路被封闭，输出端口240输出的输出气体为上述的压缩空气或常压气体(环境气体)。
第三种工况：如图5所示，第二五通气动阀210的左边为工作位置，此时第二膜片220封闭，输出端口240输出真空气体。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种气体切换用集控模块，其特征在于，包括输入端模组(100)和输出端模组(200)；所述输入端模组(100)上设置有第一五通气动阀(110)、第一膜片、出气端口(130)、两个输入三通阀(140)和三个外接端口(150)；所述输出端模组(200)上设置有第二五通气动阀(210)、第二膜片(220)、进气端口(230)、输出端口(240)和两个输出三通阀(250)；
三个所述外接端口(150)分别用于接通外界的压缩气体、常压气体和真空气体；三个所述外接端口(150)通过所述第一五通气动阀(110)、所述第一膜片与所述出气端口(130)连通；两个所述输入三通阀(140)用于控制所述第一五通气动阀(110)；具体为：
所述第一膜片包括左膜(121)和右膜(122)，压缩气体外接端口通过所述右膜(122)与所述出气端口(130)连通；常压气体外接端口通过所述左膜(121)与所述出气端口(130)连通；真空气体外接端口连接所述第一五通气动阀(110)的第二进口，所述第一五通气动阀(110)的第一出口连接所述左膜(121)，所述第一五通气动阀(110)的第二出口连接所述右膜(122)；当所述第一五通气动阀(110)的左边为工作位置时，此时真空气体作用在所述左膜(121)上，所述左膜(121)被吸起打开，所述右膜(122)被封闭，压缩气体无法进入所述出气端口(130)，而常压气体通过所述左膜(121)流经到所述出气端口(130)，进入所述输出端模组(200)；当所述第一五通气动阀(110)的右边为工作位置时，此时压缩气体作用在所述左膜(121)上，所述左膜(121)被压力关闭，阻断了常压气体和所述出气端口(130)的连通，真空气体作用在所述右膜(122)上，所述右膜(122)被打开，而压缩气体则经过所述出气端口(130)进入所述输出端模组(200)；
所述进气端口(230)的一端与所述出气端口(130)连通；所述进气端口(230)的另一端通过所述第二五通气动阀(210)、所述第二膜片(220)与所述输出端口(240)连通；真空气体外接端口连接所述第二五通气动阀(210)的第一进口，所述第二五通气动阀(210)的第一出口连接输出端口(240)，所述第二五通气动阀(210)的第二出口连接所述第二膜片(220)；所述第二五通气动阀(210)的左边为工作位置时，所述第二膜片(220)开启，所述输出端口(240)输出的输出气体为压缩气体或常压气体；所述第二五通气动阀(210)的右边为工作位置时，所述第二膜片(220)封闭，所述输出端口(240)输出真空气体；两个所述输出三通阀(250)用于控制所述第二五通气动阀(210)。
2.根据权利要求1所述的气体切换用集控模块，其特征在于，所述输入端模组(100)从下往上依次包括底部阀板(1)、中部阀板(2)、上部阀板(3)和板卡组件(4)；三个所述外接端口(150)设置在所述底部阀板(1)的底面；所述第一五通气动阀(110)设置在板卡组件(4)上，两个所述输入三通阀(140)设置在所述第一五通气动阀(110)的两侧；
所述左膜(121)和所述右膜(122)设置在所述底部阀板(1)和所述中部阀板(2)之间。
3.根据权利要求1所述的气体切换用集控模块，其特征在于，所述输出端模组(200)从下往上依次包括底部阀板(1)、中部阀板(2)、上部阀板(3)和板卡组件(4)；所述输出端口(240)设置在所述底部阀板(1)的底面，所述第二膜片(220)设置在所述底部阀板(1)和所述中部阀板(2)之间；所述第二五通气动阀(210)设置在板卡组件(4)上，两个所述输出三通阀(250)设置在所述第二五通气动阀(210)的两侧。
4.根据权利要求2或3所述的气体切换用集控模块，其特征在于，所述底部阀板(1)和所述中部阀板(2)之间设置密封组件，和/或所述中部阀板(2)和所述上部阀板(3)之间设置密封组件。
5.根据权利要求2或3所述的气体切换用集控模块，其特征在于，所述底部阀板(1)、所述中部阀板(2)、所述上部阀板(3)通过长螺钉(5)实现固定安装。
6.根据权利要求1所述的气体切换用集控模块，其特征在于，还包括两个压力传感器(300)，两个所述压力传感器(300)分别设置在所述输入端模组(100)和所述输出端模组(200)中；一个所述压力传感器(300)用于测量所述输入端模组(100)中真空气体的压力值，另一个所述压力传感器(300)用于测量所述输出端口(240)的气体压力。
7.根据权利要求1所述的气体切换用集控模块，其特征在于，所述进气端口(230)与所述出气端口(130)之间设置密封组件。
8.根据权利要求1所述的气体切换用集控模块，其特征在于，所述输入端模组(100)和所述输出端模组(200)之间通过长螺栓安装固定。
9.根据权利要求1所述的气体切换用集控模块，其特征在于，还包括排气模组(400)；所述排气模组(400)设置在所述输出端模组(200)背离所述输入端模组(100)的一侧；所述排气模组(400)上设置有排气通道，所述排气通道与所述输入三通阀(140)和/或所述输出三通阀(250)连通。
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