CN1689746A - 蒸气钎焊系统及钎焊系统的蒸气产生系统 - Google Patents

Abstract

通过设置预热区可以明显降低或去除由于相对冷却的液体进入蒸气发生器而通常引起的热力学波动，因此可以大致连续的方式供应所需的蒸气量。基于气化区的蒸气压力，可以控制蒸气的产生，其中有利的是，在钎焊系统的操作过程中，也能够用这种方式，即总是存在压力梯度且因此可省去象供应蒸气的泵这样的附加输送设备的方式来使用相应处理腔中的压力来进行控制。

Description

蒸气钎焊系统及钎焊系统的蒸气产生系统

技术领域

本发明涉及一种通过热传递介质来操作的钎焊系统，该介质在工艺过程中至少部分地以蒸气形式存在。本发明尤其涉及一种可用于这些钎焊系统的蒸气产生系统，例如，冷凝回流钎焊系统、修补钎焊系统(repair slder system)、波峰钎焊系统和选择性钎焊系统。

背景技术

当次组件由机器钎焊而成，使用钎焊系统，例如，回流钎焊系统，在该系统中热量通过气体或蒸气的辐射和/或对流，以及当作用于组件时冷凝而释放潜热的蒸气传递给组件的单个部件，因此相应的焊料熔化而形成钎焊接头。特别是在冷凝钎焊系统和气相钎焊系统，传递介质在工艺过程中至少部分以液相操作，且必须在进入相应处理腔室之前转化成气相。冷凝钎焊系统的不同在于热传递介质的沸点高于所用焊料的相应熔点，因此，由于升高的冷凝温度和释放的潜热，沉积为冷凝物的蒸气致使单个部件更快且更均匀地加热。

更可取的是，使用全氟聚醚基的聚合物作为热传递介质，因为它们具有化学惰性，生物非活性，且可通过改变分子组成而使其沸点可在一定范围内调整。例如，沸点为200℃、更适用于锡/铅焊料的产品Galden LS200和沸点为240℃、更适用于无铅焊料的产品Galden Hs240，都可以使用，且经常用于冷凝钎焊系统和气相钎焊系统。为了能够对组件进行连续处理，相应的气相钎焊系统必须包括在钎焊过程和可能的预热和冷却过程中在处理腔内一直提供足够蒸气的装置。为此，热传递介质一般会在系统内以液相和气相形式循环，且在处理腔和钎焊系统的其它可能区域内液相的冷凝物被收集供应给蒸气产生系统。已经清楚当蒸气产生器的体积尽可能小的时候是有益的，一方面钎焊系统的外部尺寸不会显著增大，另一方面蒸气产生器有更短的响应时间，因为小体积液相原理上可以较快的速度再次气化。

例如，EP1157771披露了一种通过过热蒸气操作的气相钎焊系统，蒸气分别在处理腔外部的蒸气产生器中或者用于钎焊、预热和冷却的处理腔中产生，然后引入相应的腔室。尽管所述的系统结合所需的温度曲线图可进行有效的钎焊，但该文献仅以非常一般的方式描述了用于任何所需热传递介质的气化系统的结构。然而，还会出现进一步的困难，尤其是当使用全氟聚醚基的热传递介质时，因为在过热到300℃以上时所述介质会开始分解，而因此导致沸点变化并另外产生有毒物质。在使用无铅焊料的钎焊过程中，例如Galden HS240，在标准压力下沸点温度(240℃)与相应蒸气产生器中的最高操作温度(300℃)之间仅存在相对较小的温度差，以至于使适量的液相气化变得更加困难。而且，所述热传递介质的液相具有低导热率，例如，比水的导热性低15倍，使得从相应的加热元件到液相的热传递较小。因为热传导必须主要发生在液相内，所以在传统的系统中，一般只有小部分液相直接与相应的加热面接触。另一个困难是当接近沸点温度时，热传递介质的液相的体积会显著增大，如HS240在240℃时体积增大大约37％，这使得出现相当大的液面变化，特别是在小型蒸气产生器。并且，由于一直沸腾以及因此而非常动荡的表面，液体贮存器的精确液面监测在大多数时候可能非常不准确，因此，总是在只有很小体积的蒸气产生器中液面过低的风险以及因此产生蒸气波动的危险。

一般情况下，回流钎焊系统的蒸气产生系统应能够持续供应足量的蒸气，从而使出现在钎焊过程而后又供应给蒸气发生器的热传递介质的液体冷凝物能够有效地再次气化。然而，热传递介质的冷却液相的引入，比如从收集容器或从外部源供应以补偿可能的循环损失，由于前述的热传递介质例如上述的全氟聚醚的不利热力学特性，可能导致连续的蒸气产生突然减少或“锐减”，以及由此蒸气压力的立即降低。伴随的压力变化，会对供应给相应处理腔的蒸气供应产生负面影响，因而削弱了控制以所需方式流向被处理组件的蒸气体积的可能性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种气相钎焊系统和相应的能够持续提供足够蒸气的蒸气产生系统，其中蒸气产生系统的结构体积很小。

根据本发明的第一个方面，该目的是通过提供一种用于钎焊系统的蒸气产生系统实现，其中蒸气产生系统包括用于热传递介质气化的气化区。而且，还包括预热区，用于加热热传递介质达到或超过预定的温度，且不超过可调的上限最大温度。并且，蒸气产生系统还包括在气化区和预热区之间的流体连接装置，该连接装置用于使流体从预热区流到气化区。

因此，本发明中的蒸气产生系统的结构具有气化区和预热区，两者通过流体连接装置机构连接，这使得特别是由钎焊系统供应的液相热传递介质，可在进入气化区之前预热至所需的温度。在此过程中可以可靠地防止与热传递介质不相容的上限最大温度。例如，预热区内的温度可以选择，使所述温度尽可能接近相应热传递介质的沸点温度，则在以此种方式预热的介质引入时可以大致避免在气化区内蒸气产生相应锐减。在上下文中术语“接近沸点温度”是指与沸点温度的差值不超出40℃的温度，更为有利的是不超出5℃，该沸点温度是指气化区的沸点温度。这意味着，如果在预热区存在相应的高压，预热区的液相温度也有可能高于沸点温度，但预热区的构造是这样的，即在预热区内也不能局部地超过选择的上限最大温度。尽管所述两区域可以通过提供预热区而流体连接，所述预热区通过流体连接装置与气化区连接，但是对于热力学波动来说，两区域大部是保持解耦合的。例如，预热区的结构形状和体积都可以选择，因此，即便在引入温度变化剧烈的液体时，也可实现从相应的加热器到热传递介质的液相的高热传递。另一方面，例如气化区构成为使得因为大致可避免温度变化而必须存在较小体积的液相，因此，由于与普通的蒸气产生系统相比减轻了波动和较小的流体体积，所以蒸气产生的可控制性提高。

在另一种配置中，气化区包括第一容器，预热区包括第二容器，所述容器至少暂时通过流体连接装置彼此相连。气化区和预热区使用对应配置且封闭的容器，可以实现两区可靠的解耦合，例如，对于不同的温度条件，在各容器中也可以有不同的压力条件，彼此间没有任何明显的关联。流体连接装置可以这样构成，即流体可以从预热区临时或持续地传输进入气化区。

在另一个实施例中，流体连接装置包括将流体从预热区传送到气化区的泵。泵的设置具有高度的操作预热区和气化区的灵活性，因为例如通过泵可以在气化区有较高的压力，且流体传导不受限制。而且，所述泵可以是可控泵，而使进入到气化区的流体量随意地适应对气化的热传递介质的变化的需求。

在另一有利的实施例中，为阻止从气化区到预热区的回流，在流体连接装置中设有阀。使用这样的构造方式，即便流体连接装置中的相应泵停止或出现故障，同样可以保持气化区和预热区之间的压力梯度，这样在缺少液相的供应管线时，在气化区也能够保持所需的热力学状态。因此，所述蒸气产生系统能够以非常有效的方式适应变化非常强烈的操作条件，包括钎焊系统蒸气供应的暂时中断。

在另一有利的实施例中，在预热区内蒸气产生系统包括压力产生装置，该装置用于在预热区内产生并保持预定的压力。

利用这种措施，在预热区内压力可通过所需的方式进行调节，例如总是存在比气化区更高的压力。在这种组合中，由于压力不同，液体可从预热区进入气化区。在流体连接装置中泵可因此而随意省略，因此，减小了设备体积、降低了成本并减轻了系统部件出现故障的倾向。而且，液相的温度能够通过预热区内压力致动而灵活控制，因为与气化区的液相温度相比，预热区的液相具有较高的温度也是可能的。由于在预热区内的液相的相应“过热”，气化区的加热器也能够省略，因为引入的液相在气化区内较低的温度下沸腾。当在气化区内设有加热器时，可通过压力产生装置相对于气化区的蒸气产生实现更高程度的可控性，因为相对于预热区内的温度和压力来说，与气化区内的对应数值相比，变化可能在两个方向上。

在预热区的压力明显高于气化区的压力的操作模式下，预热区内的液相温度可因此保持在气化区的相应沸点温度之上，因此，由于可省略加热器和提供可控阀装置，气化区可以在结构上保持很小，并且对流出的蒸气量的可控性没有任何限制。

在另一实施例中，压力产生装置包括在预热区内的可变气体体积，该体积可被预热区内的流体压缩。预热区的压力可以通过可变气体体积在很宽的范围内变化，一方面尤其可利用由于液相加热而引起的体积变化，另一方面，尤其可利用有选择地从所述气体体积引入或排出气体，从而设定和保持预热区内的所需压力。

在一优选实施例中，压力产生装置包括弹性分隔壁，其将预热区的可变气体体积与流体分离。因此，通过相应的弹性分隔壁可以保证气体体积中的气体不会与热传递介质相混合。因而，任何所需的价廉且容易获得的气体，如大气，都能够用来设置预热区内的所需压力条件。

在另一实施例中，压力产生装置包括与外部气体源相通的连接装置。因此，任何所需的特定气体可引入所述气体体积来在该气体体积中产生所期望的压力条件。例如，氮可引入预热区，由于与外部气体源相通，预热区的压力能通过所述连接装置保持在所期望的程度。比如，压缩的空气连接装置也可以作为气体源，其中，在预热区能够设置相应的高压且可提供相应的减压阀装置，如果预热区内的压力超过由压缩气体装置预先确定的压力值。

在另一有利的实施例，在预热区的入口侧设有用于以可控的方式将流体引入预热区并保持预热区的特定压力的装置。利用相应的装置，如泵的形式，可以一方面，不依赖其中的压力条件而用可靠的方式将流体引入到预热区，另一方面，提供将预热区的压力调整到所需值的可控制性。特别是与相应的可变气体体积的压力控制装置相结合，这在非常小的结构努力下，产生了高度的控制灵活性。

在另一有利的实施例中，蒸气产生系统包括第一传感器，其可检测预热区的压力。因此能够精确地监控预热区内的压力条件。

在另一实施例中，蒸气产生系统包括第二传感器，其可检测气化区的压力，由此可精确地监控气化区内的压力条件。

在另一有利的实施例中，蒸气产生系统还包括控制装置，其与第二传感器装置相连且设置成用于控制影响气化区内压力的操作变量。利用这种控制装置，气化区内的压力可因此设为蒸气的进一步使用所需要的值。更具体地说，气化区内的加热器的加热功率和/或从预热区引入到气化区的流体量，和/或其温度，可以响应于第二传感器的输出信号进行控制。有利的是，所述控制装置包括控制电路，使得即便在变化的操作条件下，气化区的压力也可以可靠并精确地调整。利用相应的控制装置，能够改变气化区内压力的期望值并因此适应操作模式。例如，如果保持气化区和处理腔之间的恒定压力差，随着处理腔内压力的相应变化，气化区内的压力可以以可靠的方式调整。

在另一有利的实施例中，蒸气产生系统还包括第一液面确定装置，其用于确定气化区的液面。因此能够监控液面，特别是在预热区被预热的液体供应具有这样的效果，即在普通系统中已知的强液面变化可以在小型气化系统中明显降低，从而可更加精确地确定液面。

在另一实施例中，预热区包括用于确定液面的第二液面确定装置。在这种情况下，气化区和预热区的大体解耦(decoupling)可以在很大程度上避免急剧的液面变化，否则在将冷液体引入到普通气化器内时可能发生。更具体点，在液面确定装置和预热区或气化区之间设置相应的补偿管线，使得液面显示的波动能够进一步减轻。液面确定装置可以这样构成，即可以在任何时候例如由系统操作人员进行光学监控，和/或以相应的输出信号可以提供给系统控制装置的方式，该系统控制装置在所提供的信号基础上采取进一步的措施。例如，随着预热区的液面降低，可以与光学输出或警告信息显示一起，要求从外部贮存器供应热传递介质，保证系统依然连续的操作。也可以将液面确定装置的相应信号用于系统的其它控制任务，例如，控制相应的加热装置。

在另一有利的实施例中，在预热区和/或在气化区内设置加热器，同时还装有第一温度测量装置，其用来输出对应于接触流体的加热器表面温度的信号。利用这种方式，就能可靠地保证不会超出上限最大温度，例如热传递介质的临界温度，从而可以避免沸点温度的改变或有毒物质的产生。

在另一实施例中，还设置了第二温度测量装置，以便输出与预热区和/或气化区的液相温度对应的信号。因此，可以在至少两个区域中的一个区域进行监测，或者，在存在对应的传感装置时在两个区域都可监测液相的实际温度，并能将其用于系统的控制。

在另一实施例中，设置了第三温度测量器，用于输出与预热区和/或在气化区内的蒸气温度对应的信号。这就可以更加精确地监测预热区和/或气化区的热力学条件，并且相应的信号输出也可以用来控制各自区域的条件。例如，可在信号输出的基础上，在不依赖液体温度的一定范围内，调整蒸气温度。而且，利用与用于液相温度测量的温度测量装置提供的对应信号配合的信号，就能够确定出各区的压力条件，而不需要相应的压感传感器装置。

更有利的是，设置与加热器相连，用来接收第一温度测量装置的信号的控制装置，所述控制装置通过输出第一控制信号，来保持加热器的表面温度为特定的值。

如上所述，这种方式可靠地防止了热传递介质的性质改变，第一控制信号例如用来控制加热器和/或控制产生特别是靠近加热器表面的增强对流的相应装置。例如，在表面温度快速升高的情况下，通过降低加热功率和/或在表面产生相应的流动以提高热传递和改进冷却作用，使加热表面的温度和接近加热表面的介质温度可以保持在临界值下。

更可取的是，控制装置与第二温度测量装置相连，来接收第二温度测量装置的信号，控制装置通过输出第二控制信号，在所述第二控制信号的基础上，进一步控制加热器表面的温度。第二温度测量装置的信号表示预热区和/或气化区内的液相温度，使得在所述接收信号的基础上，控制装置能够产生第二控制信号来有效地控制加热器表面，例如，通过改变供应的加热功率，改变加热器表面的流体流动等。特别是当第二温度测量装置用来测量预热区的液体温度和气化区的液体温度时，系统可以得到有效地控制，因为在两个区能够不同地执行基于温度的控制。例如，在预热区设置数个感温传感器可能是有利的，其中可以通过泵持续供应相对冷的介质，从而识别预热区的温度曲线，并在现有温度曲线的基础上进行相应的加热器控制。例如，流体连接装置的流体入口可设置远离预热区入口的一侧，从而在具有相应大面积的加热表面的情况下，该表面也可包括一些可分离控制的区域，也能够进行相应的温度曲线确定。为此，可以为沿尽可能多的加热表面延伸的流体形成相应的流路，也可以不同的方式作用，而在流路的广大面积上建立与加热表面的高热接触。因此，即便在预热区的低液面时，在大量冷流体引入的情况下，在预热区内的所有区域的流体，其温度在混和过程中将会急剧降低，在流体连接装置的流体入口处可以实现流体的足够高的最小温度。

在另一实施例中，控制装置还与加热器相连，来接收第三温度测量装置的信号，所述控制装置通过输出第三控制信号，在所述第三控制信号的基础上，进一步控制加热器表面的温度。因为第三温度测量装置的信号表示预热区的气相温度和/或气化区的气相温度，所以可根据气相温度来控制加热器。

在另一有利的实施例中，流体连接装置具有大致水平的流体出口。这种措施通过从预热区引入流体，完成了气化区介质的液相流动和因此而产生的对流且增强了热传递。有利的是，流体出口位于通常液面下方深处，例如，靠近气化区的底面，因此，一方面改善了热传递，另一方面不会对液体表面产生任何重大干涉。

在另一结构中，预热区设置供应管线，供应管线具有大致水平的流体出口，导致产生流动，用于改善与这种情况下已存在的液体的热交换。该流体出口也可设置在典型液面下方较远处，例如，靠近底面，使介质的引入几乎不干扰液体表面。由于这种措施，如果必要，可以高精度地测量液面。

在另一有利的实施例中，蒸气产生系统至少位于具有产生流体对流的装置的预热区内。该装置包括搅拌器，、泵、引导元件等。例如，在一有利变型中，一个或几个偏转元件，其可设置成可加热表面，可放置于预热区的流体入口和出口之间，以使流入的流体体积必须经过相对长的距离到达出口，且流体体积接近加热面导热。这不需要提供复杂的机械装置就能够实现对流，当偏转元件用作加热元件时，非常大的加热面积与较小的结构体积一起同时提供。

在另一实施例中，气化区置于预热区内部。这样的结构方式可明显提高蒸气产生系统的效率。例如，在预热区内的流体可以用于预热或绝热气化区的容器外壁。例如，因为气化区周围的流体温度已经接近气化区内的温度，所以气化区的容器外壁需要更价廉的绝热，或可能根本不特殊的绝热。在其他情况下，气化区可以在较大的表面上形成，且相应的加热表面在在其内部和/或外部，从而例如可以在整个蒸气产生器的最小结构体积下有额外的的加热表面。而且，所述流体连接可以非常短，因此可减少损失。特别是在预热区的压力高于气化区的压力时的操作期间，所述流体连接装置可以具有开口，且其中设有阀装置，所述阀装置使流体仅沿气化区方向流动。因为不需要分离的传送装置，所以这有助于进一步减小整个结构体积。

根据本发明的另一方面，提供一种钎焊系统，该系统包括至少一个由热传递介质的蒸气操作的处理腔。而且，该钎焊系统包括蒸气产生系统，如上述实施例和下面将要描述的实施例中所示。而且，设有蒸气供应管线，其可将蒸气产生系统与处理腔相连。

由于本发明的蒸气产生系统与钎焊系统相结合，所以，可以实现尤其是本发明的目的中明确的目标，也就是在至少一个处理腔中一直供应足量的蒸气。

在另一有利的结构中，该钎焊系统包括在处理腔中的压力传感器，从而可以一直监控相应的压力条件，且可用于控制目的。

在另一有利的实施例中，在蒸气供应管线上设有可控阀装置。所述可控阀装置能够控制进入处理腔的蒸气供应，从而在被加工的组件上产生相应的条件。特别是在从气化区到处理腔的压力梯度下，处理腔内的蒸气量以及温度不需要泵就可以进行控制。

为此，钎焊系统上设有这样的系统控制装置更为有利，即该系统控制装置与压力传感器有效连接并设成在压力传感器的信号输出基础上操作可控阀装置。相应配置的系统控制装置因此在仅设有几乎不易出现机械故障的阀装置的范围内，简化了用来保持处理腔所需条件的装置，从而在使用泵的时候，不需要复杂的控制系统，或在特定实施例中，一起省略用于传输蒸气的泵。

在另一有利的实施例中，系统控制装置与蒸气产生系统的控制装置相连接，并设置成操作所述控制装置来调节气化区的压力，包括压力传感器的信号。所期望的压力差，例如气化区和过程腔之间可以用这种方式保持，即不需任何主动传输装置，来实现向处理腔供应蒸气。

有利的是，设有返回管线，其将处理腔与蒸气产生系统的预热区相连接。这样发生热传递介质的持久回流，预热区冷凝物从相对低的温度变为相对高的期望温度。在普通钎焊系统中经常可以观察到的波动因此明显减轻或可在蒸气产生中完全消除。在另一实施例中，返回管线连接于蒸气产生系统的压力产生装置。冷凝物根据预热区所需的压力条件，可因此从处理腔经由返回管线引入到所述区域，从而可观察到恒定条件，或在压力产生装置的作用下，冷凝物的引入可用来建立和保持预热区的所需压力条件。有利的是，预热区返回管线的流体出口主要以水平方式放置，以使流体能够实现有效地对流。特别是当流体出口清楚地位于预热区中介质的液面以下时，可以在很大程度上避免对液体表面的负面影响。

根据本发明的另一方面，提供了一种操作钎焊系统的方法，该方法包括通过监控处理腔的压力，保持蒸气产生器的气化区和蒸气填充的处理腔之间的压力梯度，且通过利用压力梯度将蒸气引入到处理腔内。

因此，该方法提供了一种简单的技术，该技术不易于出现故障，且是一种将蒸气从气化区传递至处理腔的有效方式，因为由于处理腔的压力监控，所述压力差能够总是保持在适当的数值，且也因此原理上不需要泵来传输蒸气。这实现了相应钎焊系统的一种尤其紧凑的结构，尤其使得该方法通过微小的结构改变也可以用于普通的钎焊系统。

在另一有利的实施例中，该方法也包括确定第一特性值，该值代表处理腔的压力，确定第二特性值，该值代表蒸气产生区的压力，且根据第一和第二特性值控制引入到处理腔的蒸气量。这种工艺控制因此考虑了处理腔和蒸气产生区的条件，从而可以对气化器侧的处理腔内的变化作出快速和有效的反应。可取的是，引入的蒸气量通过调整可控阀元件确定。具有较小的技术设备，因此可实现非常精确的控制，与传统装置形成对比，传统装置具有增加的技术设备，其处理腔的波动通常可导致蒸气产生器出现无法控制的波动。

根据本发明的另一方面，所述发明涉及一种操作气化系统的方法。在该方法中，被气化的热传递介质首先被预热，然后预热的热传递介质引入到气化区，在那里它被转化为气相。

该方法大致产生的效果与关于本发明的气化系统所列出的有利效果一样。有利的是，热传递介质被预热到接近沸点的温度，也就是气化区的沸点温度，使得预热介质的引入不会导致产生对气化区热力学条件的任何干涉。

而且，气化区的压力能够有利地调整到等于或大于特定最小压力的数值。因此，可以保证，如在一直供应一定的所需蒸气量。更具体地说，最小压力可以特定为总是高于处理腔的相应压力，而可利用产生的压力梯度来供应蒸气。为此，适当地感知代表气化区压力的特性值，且在所述特性值的基础上控制气化过程。例如通过控制加热功率和/或控制预热的热传递介质供应，来控制气化过程。

在另一有利的实施例中，预热发生在预热区，且在预热区和气化区之间产生压力梯度，通过利用所述压力梯度使热传递介质引入到气化区。因为不需要主动传输装置，所以这就减少了在气化区供应预热流体的技术设备。更具体来讲，可以使用上面已经说到的蒸气产生系统，且比如包括相应的压力产生装置，从而可以通过上述措施之一实现相应的压力梯度。

附图说明

其他的有益实施例也在所属的权利要求以及下面参照附图的详细描述中给出，其中：

图1示出了本发明的蒸气产生系统的一个实施例；

图2示意地示出了具有较大有效加热表面的蒸气产生系统的另一个实施例；

图3示意地示出了钎焊系统和其操作原理，其中蒸气产生系统与预热器一起使用。

具体实施方式

图1是示出了蒸气产生系统100的示意图，其中预热区110和蒸气产生区120通过流体连接装置130相连。预热区110包括供应管线111，该管线包括在入口侧的阀112和在出口侧的流体出口113。更可取的是，流体出口113在蒸气产生系统100的工作位置大致水平布置，以便有效地实现操作时预热区110中的液体的对流。可取的是，流体出口113设置在液面140下方深处。例如，在典型的操作期间，流体出口113到液面140的典型距离在几厘米范围内。为了保证在操作中流体出口113相对于许多可能的液面的相应低位置，流体出口113可置于邻近预热区110底面的附近，也就是说该距离的范围为几毫米到大约20毫米之间。在其他实施例中(未示出)，供应管线111也可以例如从下方进入预热区110。

另外，预热区110包括具有一个或几个加热元件的加热器114，每一个加热元件都具有接触热传递介质的液相的相应表面114a。更可取的是，加热器114设置成其加热面114a的总和尽可能大，使得尽管存在热传递介质的相对不利的热力学特性，但也可以实现有效的加热。例如，加热器114可包括许多独立的如通过相应的介质加热或电力加热被加热的管子，导致整体上表面114a大。在其它情况下，加热器114可设有相应的肋。加热器114可设置成可控的加热器，且在一些实施例中，加热功率可以针对不同的区域分别调整。而且，在所述实施例中，装有传感器元件116a、116b、116c，其中每一个元件适于输出代表温度的信号。在所述实施例中，传感器116a，例如，与加热面114a热连通，从而可以监控温度。另外，传感器116b如此放置，即在典型的工艺条件下与介质的液相形成热接触。同样地，传感器116c可以这样设置，即可以得到代表预热区110的气相温度的信号。另外，装置115用来确定液面140，该装置与预热区110流体连通。这样的效果是，已加热的液体表面140上可能出现的紊乱，对确定液面不会产生重大的影响。另外，如果必要的话，可在装置115和预热区110之间设置补偿管线115a，以减小或避免装置115和预热区110之间形成压力差。此外，如果必要，可以设置减压阀117，用来阻止预热区110的压力升高过高。有利的是，预热区110设置成能经受得住升高的压力例如数巴量级的压力的容器，减压阀117的规格可以阻止难以承受的压力施加在容器上。减压阀117也能够防止超出液体最大承受温度比如300℃的情形。另外，如果必要，可设置包括相应阀元件的出口管线118，使预热区110的容器能够清空或清洗。

如果是结构有利的原因，则气化区120可以有与预热区110原理上近似的结构。然而，在其它实施例中，气化区120与预热区110可以明显互不相同。例如，使预热区110的尺寸远远大于气化区120的相应尺寸可能会很有利。在所述实施例中，气化区120包括加热装置124，该装置可以参照加热器114如上所述构成。更具体一点，加热装置124可包括相应的加热面124a，所述加热面又与相应的传感元件126a热接触，使得可以至少在一个或随意几个地方，测量加热装置124的表面温度。更具体地讲，加热装置124设置成可控的加热器，其与控制装置150工作联接。另外，在气化区可设置其它的温度感测传感元件126b和126c，所述传感元件设置成可以提供与气化区120内容纳的介质的液相的温度对应的信号和气相的温度对应的信号。另外，用来测量液面的装置125可以设有相应的补偿管线125a。可以设有与预热区110类似的减压阀127和具有相应阀的相应出口管线128，使得可在气化区120内形成升高的压力，并能够清洗其容器。另外，设置感测气化区120内压力的传感器129，其与控制装置150工作联接，而使代表压力的信号能够供给控制装置150。另外，蒸气管线160设有相应的阀元件161，有利的是将该阀元件设计为能够供应蒸气例如，供应蒸气给钎焊系统的处理腔的可控阀元件。

在所述实施例中，流体连接装置130包括泵131和阀元件132，如果在所述两区之间存在相应的压力梯度时，该阀元件可以防止流体从气化区120回流到预热区110。另外，流体连接装置130包括具有大致水平的流体入口134的入口管线133和具有大致水平的流体出口136的出口管线135。应该指出的是，图1中的流体连接装置130只是示意性表示，可能还有满足预热区110和气化区120的容器之间流体连接要求的任何所需结构和长度。另外，如果流体连接装置130延伸的长度过长，延伸到预热区110和/或气化区120的外面，它应具有适当的绝热，使得流体入口134和流体出口136之间的温度差不是很大，并且对气化区120的热稳定性大致没有影响。

可用已知的方式实现适当的绝热，如包括绝热材料，像玻璃纤维垫和矿棉等的护套。

在蒸气产生系统120的操作过程中，液相的热传递介质经由入口管线111和阀元件112引入，例如，从处理腔或另一容器进入预热区110。介质的供应可以通过相应的装置(未示出)进行控制，使液面140保持在限定范围内，其可通过装置115监控和随意调整。随着通过大致水平的流体出口113引入介质，因为流体出口113特别设置在加热器114的附近，而使从流体出口113到流体入口134经较大的加热表面114a发生对流，所以在预热区110能够完成充分的混合。但是，也可以采用其它方式来产生液体的对流，如相应的搅拌器、偏转元件等形式。具有偏转元件的相应实施例将在下文中参照图2进行描述。

加热器114的温度，也就是与液体接触的表面114a的温度被一个或多个传感器116a感测，且通过相应的控制装置(未示出)一般限定在特定的数值，而使其不超过热传递介质可承受的最大温度。另外，介质气相和液相的温度可通过相应的传感器116b和116c进行监控。例如，供应给加热器114的加热功率可以根据传感器116b的输出信号进行控制，从而使预热区110的液体温度接近气化区120的液体温度。根据相应区域内的压力状况，预热区110的液体温度可能低于、大致等于、或大于气化区120的液体温度。如果所供应的液体温度与气化区120的沸点温度仅相差几个摄氏度，则在气化区120可实现相对稳定的操作。例如，可在大致同样的压力条件下操作预热区110和气化区120，而使相应的沸点温度也大致是一样的。在这种操作模式下，液体可以在与气化区120的沸点温度仅稍有不同的温度下供应，当较冷的介质引入时，预热区110内的可能不稳定的条件产生不明显偏差。然而，因为这些波动在预热区110内大致已被抵消，所以可以保证气化腔120相对稳定的操作。在一个有利的实施例中控制加热器124，使预加热到期望的温度的流体引入气化区120，一方面使表面124a的温度保持低于所需的最大值，另一方面，由传感器129测量的蒸气压力保持在预定范围内。在其他实施例中，其它参数，如经由流体连接装置130引入的预热流体量，可以用来保持蒸气压力处于所需水平。例如，在突然需要例如经由处理腔的出口管线160提供蒸气时，引入气化区120的流体量在短时间内明显升高，使得液体体积的增加至少在一定程度上补偿蒸气体积的减小，且加热功率也能同时增加，在较长的时间段内供应增大的蒸气量。使用装置125，气化区120的液面能够一直被监控和/或用来控制气化区120的操作，如上所述参照预热区110的类似方式。特别是使用控制装置150，其可接收压力传感器129的至少一个信号作为输入，因为在连续操作中设置期望的压力值，也能够保证相应处理腔的足够供应，所以可以实现对气化区120的操作的有效控制。另外，基于压力传感器129的控制装置，也允许对例如由处理腔的相应压力变化引起的蒸气量的短期变化作一定补偿。

图2示意地示出了本发明的另一示例性实施例。蒸气产生系统200包括预热区210和气化区220，流体连接装置230和控制装置250。另外，还设有压力产生装置270，在预热区210的入口侧的入口区280和在气化区220出口侧的出口区260。

预热区210可以是容器的形式，这对特殊使用的结构较为有利。更具体地说，如图2所示，预热区210的可具有大于气化区220的体积，在所述实施例中，气化区220置于预热区210的内部。预热区包括具有相应表面214a的加热器214，且具有单独加热面214a并也用214a表示的元件在该实施例中作为偏转元件，以在预热区210内产生对流。在所述实施例中，这些例如可以是板状，交替地设置在预热区210的底面和顶部，使得对于相应的对流，与相应加热表面214a形成相对长的接触。加热器214可包括其它加热元件(未示出)，和不作为加热元件设置的偏转元件。另外，需要指出的是图中所示的结构只是一个范例，也可通过相应的偏转元件建立其它的流路。进一步设置相应的温度传感装置216a，例如其可与一个或许多加热表面214热接触，和一个或许多的相应温度传感装置216b，其与预热区210中加热的流体在一处或几处热接触。在其他实施例中，气化区220的外壁用220a表示，也可例如完全或部分设计成可加热表面，使预热区210内加热流体有一个整体上很大且有效的加热表面。另外，设有一个液位计，其结构例如与图1中的装置115近似。

入口区280使介质引入到预热区210。为此，入口区可包括泵281和/或相应的阀元件282，在较为有利的实施例中该阀元件设计为可控阀。另外，设有贮存器283，其通过可控阀284与预热区210相连，使得在需要时，可以将额外的热传递介质送到预热区210。

压力产生装置270包括气体体积273，它可用液相上方的空间区域来表示，连接装置271，以使得气体体积273通过可控阀272与气体源(未示出)相通。气体体积273也可通过至少部分挠性的隔膜274与预热区210的其余空间分离。另外，设置压力传感器219，可以置于气体体积273内和/或液相上的其余空间内。

在某些实施例中，气化区220可以包括加热器224，优选设计为可控加热器，且如果蒸气产生系统200针对相应的操作设置，气化区也可不具有加热器。气化区220通过流体连接装置230与预热区210相连，设置可控阀元件232以及可选的泵(未示出)，以引入流体到气化区220。

另外，在气相区装有压力传感器229。出口管线260通过可控阀261建立流体连接，例如，连接到钎焊系统的处理腔。如图2所示，至少压力传感器229与控制装置250相连，并且在有利的实施例中，其他可控装置和传感器元件，例如，温度传感器216a、216b，加热器214和224，压力装置270上的相应阀元件272，入口区280的阀282，流体连接装置230的阀232和出口管线260的阀261，均连接到所述控制装置。

在气化系统200的操作中，液体填充到预定的水平面，这可通过装置215来监控，并通过加热装置214以有效的方式加热到所需温度。预热区210内的压力可通过压力产生装置270来选择，而使所述压力小于、等于或大于气化区220内的压力。特别是，如果通过压力产生装置270和/或泵281和阀282以使所述压力大于气化区220的所需压力的方式调整压力，通过使用压力梯度，流体可经由流体管线230引入到气化区220，且经过阀装置232和/或预热区210的压力量，可以任意地控制引入的液体量。在这种操作模式下，设计阀装置232使其不允许流体的任何回流。例如，可通过连接装置271在恒定压力下连接气体源，并且流体在压力下经由入口区280引入，使所需液面保持不变。在较冷状态下供应的流体经过表面或偏转元件214a，然后在此过程中被有效的加热，并且以最终的期望温度出现在流体管线230的入口，该温度可能在气化区220的沸点温度附近或高于所述温度，然后经阀232引入到气化区220。根据条件，由于流体连接装置230内的压力下降，流体可能在蒸气状态下引入或作为液体引入，然后通过加热器224发生进一步的气化。更具体地说，如图2所示的设置，气化区220至少部分被预热的流体流一直包围，使气化区220外壁的相应绝热需求能够相应地降低。当壁220a设计成加热元件时，这同时提高了气化区220内流体加热的效率。这里所产生的蒸气量可通过压力传感器229以这种方式再次控制，即如果设有加热器的话，使得加热器224的加热功率和/或所供应的流体量可通过阀232和可能设置的泵和/或与入口区280结合的压力产生装置270来调整。在预热区210的压力恒大于气化区220压力的操作模式下，技术设备可因此而很小，如可省略在流体管线230中的泵，而且可以实现高度的工艺稳定性。另外，利用所述的结构可实现非常紧凑的结构体积。当然，系统200的其它操作模式也是可行的。另外，如果需要，系统100和200的组成部件可被替换或补充。例如，预热区110和210，和/或气化区120和220分别可设置成两个或更多的容器，其结构可以相同或不同。在一些应用中，当两个或更多的预热容器以“串行”或并行的形式操作可能更为有利，上述结构能够实现更为有效消除不稳定性。同样地，设置具有很小体积的几个气化容器，并且以合适的方式控制使得可得到所需的蒸气量。

图3示意地示出了包括一个或几个处理腔301a、301b的钎焊系统390，处理腔301a、301b经相应管线360和蒸气阀361连接到蒸气产生系统300。蒸气产生系统300包括预热区310和具有传感器329的气化区320，传感器329能够输出代表气化区320的气相压力的信号给控制装置391。蒸气产生系统300可如前所述的实施例，以任何所期望的方式构成。更具体一点，蒸气产生系统300可根据系统100或系统200或其组合来构造。预热区310经过相应的管线、收集容器等，通过泵381和阀382，与处理腔301a、301b相连。另外，在至少一个处理腔301a、301b中设置压力传感器302a、302b，压力传感器302a、302b可以输出代表相应处理腔压力的信号给控制装置391。

在钎焊系统390的操作过程中，控制装置391接收来自传感器302a、302b的信号，从而知道单个处理腔内的压力。另外，系统300的蒸气产生使用如上所述的方式在传感器329的信号的基础上得以控制，例如，参照图1和2。在一实施例中，控制装置391能够控制系统300，使气化区320和处理腔301a、301b之间总是保持预定的压力梯度。利用压力差，蒸气可进入处理腔，并且使用阀361还可另外实施流体控制。

在有利的实施例中，控制装置391可合并控制装置150和250各自的功能。

因此，本发明能够实现更稳定、更有效的蒸气产生，且可以实现钎焊系统的一个或多个处理腔的连续供应，而对返回到蒸气产生系统的介质温度没有任何突出影响。特别是由于基于气相的压力对蒸气产生的控制，与对热传递介质的预热相结合，可保证持续的蒸气供应。另外，根据本发明的控制策略，保持蒸气产生系统和处理腔之间的压力梯度，可省略蒸气供应管线中的相应工作泵。另外，上述结构和构造方法可使得蒸气产生系统的外部尺寸较小，而使得已知的钎焊系统只经过微小的改动就可更新。

Claims (43)

1.一种钎焊系统的蒸气产生系统，包括：

一气化区，用于气化热传递介质；

一预热区，用于加热热传递介质达到或超过一预定温度，而不超出可调的上限最大温度；

一流体连接装置，设置在所述气化区和所述预热区之间，用于引导流体流从所述预热区至所述气化区。

2.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，所述气化区包括一第一容器，所述预热区包括一第二容器，且两者通过所述流体连接装置而至少临时相通。

3.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，所述流体连接装置包括一泵，其用于将流体由所述预热区传送到所述气化区。

4.根据权利要求3所述的蒸气产生系统，其特征在于，在所述流体连接装置中设有一阀，用于防止从所述气化区到所述预热区的回流。

5.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，所述系统还包括在所述预热区内设置的一蒸气产生装置，其用来产生和维持所述预热区内的预定压力。

6.根据权利要求5所述的蒸气产生系统，其特征在于，所述压力产生装置具有在所述预热区内的可变气体体积，所述气体体积由所述预热区内的流体压缩。

7.根据权利要求6所述的蒸气产生系统，其特征在于，所述压力产生装置还包括一弹性分隔壁，其将所述预热区内的气体体积与流体分离。

8.根据权利要求5所述的蒸气产生系统，其特征在于，所述压力产生装置包括与外部气源相通的连接装置。

9.根据权利要求5所述的蒸气产生系统，其特征在于，在所述预热区的入口侧设置一装置，该装置用于将流体以可控的方式引入到所述预热区，并保持所述预热区内的一特定压力。

10.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，该系统还包括一第一传感器，其用来感测所述预热区中的压力。

11.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，该系统还包括一第二传感器，其用来感测所述气化区的压力。

12.根据权利要求11所述的蒸气产生系统，其特征在于，该系统还包括控制装置，其与所述第二传感器相连且用于控制影响所述气化区内的压力的操作变量。

13.根据权利要求12所述的蒸气产生系统，其特征在于，该系统还包括与所述控制单元相连的可控加热器。

14.根据权利要求12所述的蒸气产生系统，其特征在于，所述控制装置与所述流体连接装置工作连接，将流体流以可控的方式引入到所述气化区。

15.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，该系统还包括第一液面确定装置，用于确定所述气化区的液面。

16.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，该系统还包括第二液面确定装置，用于确定所述预热区的液面。

17.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，至少在所述气化区和所述预热区中的一个区域内设置加热装置，该加热装置具有用来输出与所述加热器的流体接触表面的温度相应的信号的第一温度测量单元。

18.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，至少在所述气化区和所述预热区中的一个区域内设置第二温度测量单元，用来输出与液相的温度对应的信号。

19.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，至少在所述气化区和所述预热区中的一个区域内设置第三温度测量单元，用来输出与气相的温度对应的信号。

20.根据权利要求17所述的蒸气产生系统，其特征在于，该系统还包括一控制器，其与所述加热器相连，用于接收所述第一温度测量单元的信号，并通过输出第一控制信号来保持所述加热器的表面温度低于一特定值。

21.根据权利要求17所述的蒸气产生系统，其特征在于，所述控制器还设置成用于接收所述第二温度测量单元的信号，并且通过输出第二控制信号，在所述第二控制信号基础上控制所述加热器的表面温度。

22.根据权利要求19所述的蒸气产生系统，其特征在于，所述控制器还设置成用于接收第三温度测量单元的信号，并且输出第三控制信号，在所述第三控制信号基础上控制加热器的表面温度。

23.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，所述流体连接装置具有大致水平的流体出口。

24.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，设置所述预热区的供应管线，且其具有大致水平的流体出口。

25.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，所述预热区包括产生流体对流的装置。

26.根据权利要求1所述的蒸气产生系统，其特征在于，所述气化区置于所述预热区的内部。

27.一种钎焊系统，包括：

至少一个处理腔，其利用热传递介质的蒸气工作；

用于钎焊系统的蒸气产生系统，包括：

气化区，用于汽化热传递介质；

预热区，用于加热热传递介质达到或超过预定温度，而不超出可调的上限最大温度；

流体连接装置，设置在所述气化区和所述预热区之间，用于引导流体流从所述预热区至所述气化区；

蒸气供应管线，将所述蒸气产生系统连接到所述处理腔。

28.根据权利要求27所述的钎焊系统，其特征在于，还包括感测处理腔压力的传感器。

29.根据权利要求27所述的钎焊系统，其特征在于，还包括蒸气供应管线中的可控阀单元。

30.根据权利要求29所述的钎焊系统，其特征在于，还包括系统控制器，其与所述传感器工作连接，且根据所述传感器输出的信号来致动所述可控阀单元。

31.根据权利要求30所述的钎焊系统，其特征在于，还包括一控制装置，其与所述第二传感器相连，用于控制影响所述气化区中的压力的操作变量，其中所述系统控制器与所述控制装置相连，且用于指导所述控制装置调节所述气化区内的压力，包括来自所述传感器的信号。

32.根据权利要求27所述的钎焊系统，其特征在于，还包括一返回管线，其将所述处理腔连接到所述预热区。

33.根据权利要求32所述的钎焊系统，其特征在于，还包括在所述预热区入口侧的一装置，该装置用于将流体以可控的方式引入到所述预热区，并保持所述预热区内的特定压力，其中所述返回管线与所述压力产生装置相连。

34.根据权利要求27所述的钎焊系统，其特征在于，所述预热区中的返回管线的流体出口以大致水平的方式放置。

35.一种操作钎焊系统的方法，包括：

通过监控处理腔内的压力，保持蒸气产生器的气化区和供以蒸气的处理腔之间的压力梯度；

利用所述压力梯度，将蒸气引入到处理腔。

36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，还包括：

确定代表处理腔内压力的第一特性值；

确定代表蒸气产生区内压力的第二特性值；

根据第一和第二特性值，控制引入处理腔的蒸气量。

37.根据权利要求36所述的方法，其特征在于，通过调整可控阀元件，确定所引入的蒸气量。

38.一种操作钎焊系统的方法，包括：

预热将要被气化的热传递介质；

将已预热的热传递介质引入到气化区；

在气化区内气化热传递介质。

39.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，在所述气化区中，热传递介质被预热到接近介质沸点的温度。

40.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，还包括：调节气化区内的压力，使其等于或大于特定的最小压力。

41.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，还包括：探测代表气化区内压力的特性值，并根据此特性值控制气化过程。

42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，通过控制加热功率和控制已预热的热传递介质的流入量的至少一个方法来控制气化过程。

43.根据权利要求38所述的方法，其特征在于，预热发生在预热区，在预热区和气化区之间产生压力梯度，以便将热传递介质引入到气化区。

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