CN114754175A - 气体交换设备 - Google Patents

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CN114754175A
CN114754175A CN202210306645.2A CN202210306645A CN114754175A CN 114754175 A CN114754175 A CN 114754175A CN 202210306645 A CN202210306645 A CN 202210306645A CN 114754175 A CN114754175 A CN 114754175A
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inlet
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李峥
李霖
于朋扬
王洪宇
李思
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Beijing Semiconductor Equipment Institute
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Abstract

本申请涉及气体交换技术领域，尤其是涉及一种气体交换设备，气体交换设备包括：主体构件，主体构件设置有进气口和输出口；气动阀，设置于主体构件；气动阀包括阀体以及设置于阀体内的阀芯；阀芯在阀体内具有第一作业位置和第二作业位置；气动膜片，主体构件形成有换气腔，气动膜片设置于换气腔内；阀芯处于第一作业位置时，气动膜片开启，换气腔与输出口连通；阀芯处于第二作业位置时，气动膜片关闭。本申请提供的气体交换设备，通过气动膜控制气体交换，有效避免阀芯动作产生颗粒而污染气体，保证了气体清洁度。

Description

气体交换设备
技术领域
本申请涉及气体交换技术领域，尤其是涉及一种气体交换设备。
背景技术
目前，现有的阀门或者多个阀门的组合可以做到气体交换，但气体经常经过阀芯，导致阀芯在动作过程中产生的颗粒容易污染气体，影响气体的洁净度。
发明内容
本申请的目的在于提供一种气体交换设备，以在一定程度上解决现有技术中存在的阀门在进行气体交换过程中，由于阀门动作容易产生颗粒而污染气体的技术问题。
本申请提供了一种气体交换设备，包括：主体构件，所述主体构件设置有进气口和输出口；
气动阀，设置于所述主体构件；所述气动阀包括阀体以及设置于所述阀体内的阀芯；所述阀芯在所述阀体内具有第一作业位置和第二作业位置；
气动膜片，所述主体构件形成有换气腔，所述气动膜片设置于所述换气腔内；所述阀芯处于所述第一作业位置时，所述气动膜片开启，所述换气腔与所述输出口连通；所述阀芯处于所述第二作业位置时，所述气动膜片关闭。
在上述技术方案中，进一步地，所述气体交换设备还包括：
第一先导阀，与所述气动阀连通；
第二先导阀，与所述气动阀连通；
所述第一先导阀和所述第二先导阀用于控制所述阀芯在所述第一作业位置和所述第二作业位置之间切换。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述进气口包括：
正压气体进口，与所述第一先导阀和所述第二先导阀连通；
真空气体进口，与所述换气腔连通；
大气进口，与所述换气腔连通；
所述正压气体进口、所述真空气体进口和所述大气进口以及所述输出口均设置有密封圈。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述主体构件包括：
固定座，所述气动阀设置于所述固定座；
汇流构件，所述汇流构件设置于所述固定座，所述汇流构件设置有多个通气管路；
所述换气腔设置于所述固定座与所述汇流构件之间；
所述正压气体进口、所述真空气体进口、所述大气进口均设置于所述固定座；
所述正压气体进口通过其中一个所述通气管路分别与所述第一先导阀和所述第二先导阀连通。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述气动阀的底部形成有多个接口；
所述正压气体进口通过其中一个所述通气管路与其中一个所述接口连通；所述真空气体进口通过其中一个所述通气管路与其中另一个所述接口连通；所述大气进口通过其中一个所述通气管路与其中另外一个所述接口连通。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述固定座面对所述汇流构件的一侧表面形成第一槽部，所述汇流构件面对所述第一槽部的位置形成第二槽部，所述第一槽部和所述第二槽部共同限定出所述换气腔；
所述气动膜开启时所述气动膜位于所述第一槽部内，所述气动膜关闭时，所述气动膜位于所述第二槽部内。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述气体交换设备还包括电气板卡；
所述汇流构件设置有固定组件，所述电气板卡设置于所述固定组件；
所述电气板卡设置有第一数据接口和第二数据接口，所述第一数据接口和所述第二数据接口分别与所述第一先导阀连接；
所述电气板卡还设置有对外数据接口。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述固定组件包括：
至少两个板卡保护条，至少两个所述板卡保护条分别设置于所述电气板卡的两侧并与所述电气板卡连接；所述板卡保护条与所述汇流构件连接；
盖板，与至少两个所述板卡保护条中的每一个所述板卡保护条连接，所述电气板卡设置于所述盖板以及所述板卡保护条形成的容纳空间内。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述气体交换设备还包括用于检测所述输出口的压力的压力传感器，所述压力传感器与所述电气板卡连接。
在上述任一技术方案中，进一步地，所述第一先导阀和所述第二先导阀均为两位三通电磁阀；
所述气动阀为两位五通气动阀。
与现有技术相比，本申请的有益效果为：
本申请提供的气体交换设备包括：主体构件，主体构件设置有进气口和输出口；气动阀，设置于主体构件；气动阀包括阀体以及设置于阀体内的阀芯；阀芯在阀体内具有第一作业位置和第二作业位置；气动膜片，主体构件形成有换气腔，气动膜片设置于换气腔内；阀芯处于第一作业位置时，气动膜片开启，换气腔与输出口连通；阀芯处于第二作业位置时，气动膜片关闭。
本申请提供的气体交换设备，本申请提供的气体交换设备，通过气动膜控制气体交换，在气体交换过程中气体仅流经气动阀一个阀门，而不需要流经多余电磁阀的阀芯，并且气体在阀芯内部也是经过管路流动并配合气动膜的不同状态实现气体交换，从而避免了阀芯动作产生颗粒而污染气体，保证了气体清洁度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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的附图。
图1为本申请实施例提供的气体交换设备的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的气体交换设备的侧视图；
图3为图2沿A-A的剖视图；
图4为图3提供的气体交换设备在B处的放大结构示意图。
附图标记：
1-电气板卡，101-第一数据接口，102-第二数据接口，103-对外数据接口，2-板卡保护条，3-盖板，301-缺口，4-气动阀，5-第一先导阀，6-第二先导阀，7-汇流构件，701-第一槽部，702-先导气管，8-固定座，801-第二槽部，9-输出口，10-正压气体进口，11-大气进口，12-真空气体进口，13-气动膜片，14-长螺钉，15-固定法兰，16-备用进气口。
具体实施方式
下面将结合附图对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。
通常在此处附图中描述和显示出的本申请实施例的组件可以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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。
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，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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申请中的具体含义。
下面参照图1至图4描述根据本申请的实施例所述的气体交换设备。
参见图1至图4所示，本申请的实施例提供了一种气体交换设备，气体交换设备包括：主体构件、气动阀4、第一先导阀5、第二先导阀6，第一先导阀5、第二先导阀6和气动阀4均设置于主体构件；其中，气动阀4至少包括阀体以及设置于阀体内的阀芯，第一先导阀5和第二先导阀6用于控制气动阀4的阀芯在阀体内发生运动，从而使得阀芯在阀体内在第一作业位置和第二作业位置。
具体地，主体构件包括固定座8、汇流构件7，固定座8具有长方体结构，汇流构件7设置于固定座8的上方，汇流构件7的内部设置有多个通气管路；固定座8与汇流构件7通过定位销或者其他类型的紧固件固定。
进一步地，如图3所示，气动阀4设置于汇流构件7的上方，第一先导阀5设置在气动阀4的左侧，第二先导阀6设置于气动阀4的右侧，并且第一先导阀5的输出口和第二先导阀6的输出口分别与气动阀4连通，当第一先导阀5启动，而第二先导阀6关闭时，第一先导阀5向气动阀4输送先导气体，先导气体作用至气动阀4内的阀芯时，使得阀芯被由左至右推动至第一工作位置；当第二先导阀6启动而第一先导阀5关闭时，第二先导阀6向气动阀4输送先导气体，先导气体作用至气动阀4内的阀芯，使得阀芯被由右至左推动至第二工作位置，以此实现气动阀4的阀芯切换工作位置。
优选地，气动阀4通过具有一定长度的螺钉固定于汇流构件7，螺钉穿过气动阀4的阀体与汇流构件7连接，并且螺钉的穿设位置为阀体的不影响阀芯功能的位置处。
进一步地，第一先导阀5通过螺钉或者其他形式的紧固件固定在汇流构件7的左侧，并且第一先导阀5与汇流构件7的左端端面之间设置有密封垫片；第二先导阀6通过螺钉或者其他形式的紧固件固定在汇流构件7的右侧，并且第二先导阀6与汇流构件7的右端端面之间也设置有密封垫片。
进一步地，固定座8的背离汇流构件7的一侧表面，也就是如图3所示状态下的固定座8的下表面设置有固定法兰15，固定法兰15通过定位销或者其他形式的紧固件与固定座8固定，固定法兰15用于固定进气口和输出口9。
进一步地，进气口为多个，包括正压气体进口10、大气进口11和真空气体进口12，正压气体进口10、大气进口11、真空气体进口12以及输出口9均具有内部中空的柱状或管状结构，并且正压气体进口10、大气进口11、真空气体进口12以及输出口9均通过固定法兰15设置于固定座8，以输出口9为例，输出口9具体为管件，管件沿固定座8的高度方向延伸至固定座8内，正压气体进口10、大气进口11和真空气体进口12同理，正压气体进口10、大气进口11、真空气体进口12和输出口9四者临近设置并且相互平行。
正压气体进口10也沿固定座8的高度方向延伸并穿设在固定座8的内部，汇流构件7的其中一个通气管路为先导气管702，先导气管702沿汇流构件7的长度方向延伸，先导气管702的两端分别与第一先导阀5和第二先导阀6连通，正压气体进口10与先导气管702连通，使得正压气体进口10与气源连接后能够向先导气管702内通入先导气，并且正压气体进口10与先导气管702能够为第一先导阀5和第二先导阀6注入、补充先导气，以使第一先导阀5、第二先导阀6能够控制气动阀4的阀芯进行作业位置切换。
优选地，正压气体进口10、大气进口11、真空气体进口12以及输出口9的管口均设置有异型密封圈，以确保与气源连接、气体输送时的密封效果。
在汇流构件7中，除上述先导气管702以外，还设置有多个连通管，气动阀4的底壁面形成有多个接口，优选地，接口的数量为至少5个，多个接口中的其中五个主要接口分别为第一接口、第二接口、第三接口、第四接口和第五接口，其中，第一接口、第五接口、位于气动阀4的左半部分的底部，第二接口和第四接口位于气动阀的右半部分的底部，第一接口通过一个连通管与第一先导阀5的输出口连接，第二接口通过另一连通管与第二先导阀6的输出口连接，从而使得第一先导阀5和第二先导阀6能够驱动气动阀4内部的阀芯。
第三接口设置有输出管，优选地，输出管的一端与第三接口连接，输出管的另一端设置有与输出管成钝角设置的分支管，分支管朝向下述的换气腔延伸以使分支管能够接近气动膜片。
第四接口通过另一连通管与先导气管702连通，使得先导气管702与正压气体进口10连通后，先导气管702不仅能够作为第一先导阀5和第二先导阀6的补气管路，还能够通过连通管向气动阀4输送正压气体。
第五接口通过另一连通管与真空气体进口12连通。
需要说明的是，由于视角问题，本申请实施例中各个连通管的排布、走向无法直观示出，但如图3中所示的先导气管702的排布和走向，在汇流构件7中设置的多个管件，只要能够按照上述气路走向完成接口的连接，就能够实现上述的气体交换过程，至于管路如何具体排布、弯折走向本领域技术人员完全有能力根据实际情况作出合理安排，并且管件的连接以及确保连接点的密封效果也在本领域技术人员能够实现的范围内。
此外，在汇流构件7中还设置有备用膜片，同时气动阀4的底部还设置有备用接口，固定座8设置有备用进气口16，备用膜片的工作原理与上述气动膜片13的结构和动作原理相同，本领域技术人员完全能够理解，同时配合增加备用接口、备用进气口16，使得本123能够具有更多种的换气方式或者能够同时进行两次/两组换气。在仅使用单气动膜片13进行气体交换时，应当封堵备用接口和备用进气口16，使两者处于封堵状态。
进一步地，气动膜片13设置于汇流构件7与固定座8之间，汇流构件7的下表面向汇流构件7的内部凹陷形成第一槽部701，并且第一槽部701的形状与气动膜片13的形状适配，此外，固定座8的内部中空，并且固定座8的上表面形成有通孔，固定座8通过通孔与汇流构件7的第一槽部701连通，固定座8的面对第一槽部701的位置形成第二槽部801，第二槽部801的形状也与气动膜片13的形状适配，第一槽部701和第二槽部801共同限定的空间即为换气腔，气动膜片13设置在换气腔内并且当气动膜片13受到正压气体或者真空气体时能够在换气腔内上下移动，第二槽部801与输出口9连通。
当气动阀4的阀芯位于第一作业位置也就是在图3所示状态下位于阀体的右侧时，在气动阀4的阀芯的作用下，第四接口不通，正压气体不进入气动阀4内，而第五接口导通，真空气体进口12通过连通管以及第五接口向气动阀4内输入真空气体，随后真空气体经第三接口作用至与第三接口连接的输出管、分支管，使得分支管产生负压，在大气进口11以及第一槽部701内形成负压将气动膜片13吸起，气动膜片13上移紧贴汇流构件7，此时气动膜的下方空间与输出口9、大气进口11连通，使得换气腔内的有空气(或者说大气)流过并且空气(或大气)经输出口9流出。
当气动阀4的阀芯位于第二作业位置也就是在图3所示状态下位于阀体的左侧时，第五接口不通，而第四接口导通，使得有正压气体经正压气体进口10-连通管-第四接口流入气动阀4内，气动阀4内无真空气体流入，随后正压气体经第三接口-输出管-分支管流入第一槽部701并作用至气动膜片13，使得气动膜片13被正压气体压入第二槽部801内并紧贴固定座8，从而阻断了大气与输出口9的连通，此时真空气体经输出口9流出。
进一步地，本申请实施例提供的气体交换设备还包括电气板卡1以及用于固定电气板卡1的固定组件，其中固定组件包括左右平行间隔设置的两个板卡保护条2，两个板卡保护条2的底端分别与汇流构件7连接，两个板卡保护条2的上端上设置有盖板3，电气板卡1设置与左右两个板卡保护条2、盖板3以及回流块的上表面共同形成的容纳空间内，以对电气板卡1进行固定。
进一步地，两个板卡保护条2用于固定电气板卡1的一侧表面均形成有限位凹槽，电气板卡1被限位于两限位凹槽内。
进一步地，盖板3的两端正对板卡保护条2的位置形成有穿孔，穿孔用于穿设长螺钉14，优选地，长螺钉14的长度大于板卡保护条2的长度，长螺钉14的一端穿过盖板3和板卡保护条2后穿过汇流构件7，从而确保盖板3、板卡保护条2与汇流构件7的连接稳定性。更优选地，长螺钉14穿过汇流构件7的一端继续延伸至相对固定座8的下表面仍突出一端长度，使得两个长螺钉14能够与指定位置进行连接，从而将本气体交换设备固定至指定位置。
进一步地，电气板卡1设置有对外数据接口103，对外数据接口103用于将电气板卡1与控制装置或者上位机等其他设备进行连接，对外数据接口103相对电气板卡1的表面凸起，优选地，对外数据接口103靠近电气板卡1的上部侧边设置，并且盖板3正对对外数据接口103的位置形成缺口301，便于向对外数据接口103插接线缆，也便于排布线缆的走向。
进一步地，电气板卡1上还设置有第一数据接口101和第二数据接口102，第一数据接口101与第一先导阀5电连接，第二数据接口102与第二先导阀6电连接，优选地，第一先导阀5和第二先导阀6均为两位三通电磁阀，并且第一先导阀5和第二先导阀6均设置有复位按键，使得除了对第一先导阀5或第二先导阀6通先导气(即正压气体)进而使第一先导阀5或第二先导阀6控制气动阀4的阀芯运动的这种方式以外，还可以通过手动按动复位按键，使第一先导阀5或第二先导阀6进行复位，从而对气动阀4进行驱动，例如，当第一先导阀5复位后由第二先导阀6控制气动阀4的阀芯位于左侧位置等。
进一步地，输出口9设置有压力传感器，或者至少压力传感器的检测探头设置于输出口9，压力传感器用于检测经输出口9流出的气体的压力，并且压力传感器与电气板卡1电连接，使得压力传感器的检测结果能够经电气板卡1传送至上位机。
综上所述，本申请提供的气体交换设备，通过气动膜控制气体交换，在气体交换过程中气体仅流经气动阀一个阀门，而不需要流经多余电磁阀的阀芯，并且气体在阀芯内部也是经过管路流动并配合气动膜的不同状态实现气体交换，从而避免了阀芯动作产生颗粒而污染气体，保证了气体清洁度。此外，气动阀、各个电磁阀、压力传感器、板卡以及回流块等均集成设置成一个模块，集成度高、功能齐全，而且缩小了多个阀门、部件组合使用后的整体体积，从而减少了本气体交换设备的空间占用情况。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种气体交换设备，其特征在于，包括：
主体构件，所述主体构件设置有进气口和输出口；
气动阀，设置于所述主体构件；所述气动阀包括阀体以及设置于所述阀体内的阀芯；所述阀芯在所述阀体内具有第一作业位置和第二作业位置；
气动膜片，所述主体构件形成有换气腔，所述气动膜片设置于所述换气腔内；所述阀芯处于所述第一作业位置时，所述气动膜片开启，所述换气腔与所述输出口连通；所述阀芯处于所述第二作业位置时，所述气动膜片关闭。
2.根据权利要求1所述的气体交换设备，其特征在于，所述气体交换设备还包括：
第一先导阀，与所述气动阀连通；
第二先导阀，与所述气动阀连通；
所述第一先导阀和所述第二先导阀用于控制所述阀芯在所述第一作业位置和所述第二作业位置之间切换。
3.根据权利要求2所述的气体交换设备，其特征在于，所述进气口包括：
正压气体进口，与所述第一先导阀和所述第二先导阀连通；
真空气体进口，与所述换气腔连通；
大气进口，与所述换气腔连通；
所述正压气体进口、所述真空气体进口和所述大气进口以及所述输出口均设置有密封圈。
4.根据权利要求3所述的气体交换设备，其特征在于，所述主体构件包括：
固定座，所述气动阀设置于所述固定座；
汇流构件，所述汇流构件设置于所述固定座，所述汇流构件设置有多个通气管路；
所述换气腔设置于所述固定座与所述汇流构件之间；
所述正压气体进口、所述真空气体进口、所述大气进口均设置于所述固定座；
所述正压气体进口通过其中一个所述通气管路分别与所述第一先导阀和所述第二先导阀连通。
5.根据权利要求4所述的气体交换设备，其特征在于，所述气动阀的底部形成有多个接口；
所述正压气体进口通过其中一个所述通气管路与其中一个所述接口连通；所述真空气体进口通过其中一个所述通气管路与其中另一个所述接口连通；所述大气进口通过其中一个所述通气管路与其中另外一个所述接口连通。
6.根据权利要求4所述的气体交换设备，其特征在于，所述固定座面对所述汇流构件的一侧表面形成第一槽部，所述汇流构件面对所述第一槽部的位置形成第二槽部，所述第一槽部和所述第二槽部共同限定出所述换气腔；
所述气动膜开启时所述气动膜位于所述第一槽部内，所述气动膜关闭时，所述气动膜位于所述第二槽部内。
7.根据权利要求4所述的气体交换设备，其特征在于，所述气体交换设备还包括电气板卡；
所述汇流构件设置有固定组件，所述电气板卡设置于所述固定组件；
所述电气板卡设置有第一数据接口和第二数据接口，所述第一数据接口和所述第二数据接口分别与所述第一先导阀连接；
所述电气板卡还设置有对外数据接口。
8.根据权利要求7所述的气体交换设备，其特征在于，所述固定组件包括：
至少两个板卡保护条，至少两个所述板卡保护条分别设置于所述电气板卡的两侧并与所述电气板卡连接；所述板卡保护条与所述汇流构件连接；
盖板，与至少两个所述板卡保护条中的每一个所述板卡保护条连接，所述电气板卡设置于所述盖板以及所述板卡保护条形成的容纳空间内。
9.根据权利要求7所述的气体交换设备，其特征在于，所述气体交换设备还包括用于检测所述输出口的压力的压力传感器，所述压力传感器与所述电气板卡连接。
10.根据权利要求2至9中任一项所述的气体交换设备，其特征在于，所述第一先导阀和所述第二先导阀均为两位三通电磁阀；
所述气动阀为两位五通气动阀。
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