CN204220106U - 一种气体混合装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体混合装置，气体混合装置包括混气罐和多个气体输送管路，气体输送管路的一端部与储气罐连接、另一端部与混气罐连接，气体输送管路上自一端部向着另一端部的方向依次设有减压阀和电磁比例阀，气体混合装置还包括与用于对混气罐内的气体组成进行分析的气体组分分析仪及与PLC控制器，电磁比例阀与PLC控制器连接并受控制，PLC控制器接收气体组分分析仪的分析结果并根据分析结果对相应气体输送管路上的电磁比例调节阀进行调节实现精确控制混合气体的组成。本实用新型在混气的精密程度及稳定性都能满足预期的要求，相比于传统的气体混合装置，本实用新型更加精确、稳定、便利。

Description

一种气体混合装置

技术领域

本实用新型涉及一种气体混合装置，该装置能将两种或两种以上的气体充分混合，根据用户的要求，实现气体浓度及流量的调节，可用于需要使用混合气体的领域，特别是对混合气体的浓度、流量要求精确及稳定的领域，如金属冶炼、焊接保护、化学气相沉积等。

背景技术

在生产和科研的诸多领域，常常需要用到由多种气体组成的混合气体，如在金属焊接中发展起来的气体保护焊技术，由于具有焊接质量好，效率高，易实现自动化等优点而得以迅速发展。焊接保护气体可以是单元气体，也有二元，三元混合气。单元气体有氩气，二氧化碳，二元混合气有氩和氧，氩和二氧化碳，氩和氦，氩和氢混合气。三元混合气有氦，氩，二氧化碳混合气。在金属冶炼和后处理加工过程中，也会经常用到混合气体的保护，如镁合金的熔炼过程，一般使用二元混合气，比如空气和二氧化硫，空气和六氟化硫，氮和六氟化硫，二氧化碳和六氟化硫等，早期也曾使用三元混合气如空气、二氧化碳和六氟化硫混合。

基于诸多的应用领域，人们对于气体混合装置的需求就日益强烈。传统的气体混合装置往往由多条气路并联而成，在气体通过减压阀减压后，使用转子流量计对各组分气体的流量单独计量，在一个储罐完成气体混合过程，有许多甚至没有专门的混合单元。这种类型的混气装置在一些对于混合气体质量要求不高的场合如焊接保护是适用的，但它存在许多不足，首先使用的流量计量工具为转子流量计，转子流量计在出厂时一般在25℃、101325Pa条件下进行标定，标定气体为氮气或水，在测量其它气体时需要根据使用时的压力、温度、气体密度等实际情况利用经验公式进行校正，结果准确度较低，另外，气体的实际流量值还受到环境温度变化、管道压力波动等诸多因素的影响；其次，传统混气装置在后端用量发生变化时，需要频繁的操作调节流量计，极为不便；再次，传统类型的混气装置在使用过程中需要较长时间的摸索，才能满足用户的需求。在一些对于混合气质量要求较高的应用领域，如科研、化学气相沉积、真空镀膜等领域，很显然，这些场合不但要求混合气体具有准确的组成，还需要稳定的供应，以及操作的便利性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足提供一种改进的气体保护装置。

为解决以上技术问题，本实用新型采取如下技术方案：

一种气体混合装置，包括混气罐和多个气体输送管路，气体输送管路的一端部与储气罐连接、另一端部与混气罐连接，气体输送管路上自一端部向着另一端部的方向依次设有减压阀和电磁比例阀，气体混合装置还包括与混气罐连接、用于对混气罐内的气体组成进行分析的气体组分分析仪以及与气体组分分析仪连接的PLC控制器，电磁比例阀与PLC控制器连接并受控制，PLC控制器接收气体组分分析仪的分析结果并根据分析结果对相应气体输送管路上的电磁比例调节阀进行调节实现精确控制混合气体的组成。

优选地，气体输送管路上减压阀的下游、电磁比例阀的上游设有过滤器。设置过滤器以除去气体管路中可能存在的微小固体颗粒杂质，保护电磁比例阀。

优选地，气体输送管路上电磁比例阀的下游设有止逆阀，以防止气体出现倒流的现象。

进一步优选地，所述的气体混合装置还包括位于混气罐顶部用于对混气罐内的压力进行检测的压力传感器，该压力传感器与PLC控制器连接，PLC控制器根据压力传感器的检测结果对电磁比例调节阀进行调节。

进一步地，所述多个气体输送管路中的一个为载气气路，其余为工作气气路，PLC控制器根据压力传感器的检测结果对载气气路上的电磁比例调节阀进行调节。载气气路和工作气路是根据气路构成来划分的，其中载气气路一般走混合气体中含量较高的气体，工作气气路走走混合气体中含量较低的气体。

进一步地，所述气体输送管路与混气罐的下部连接，使气体从混气罐的下部进入到混气罐内，气体组分分析仪与混气罐的中上部连接，混气罐的混合气出口位于混气罐的上部。

由于以上技术方案的实施，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

本实用新型摒弃了使用转子流量计进行加和计量混配的模式，引入气体组分分析仪，直接监测混气罐内的工作气体组成，将结果反馈给PLC控制器，由PLC控制器根据所反馈的气体组成结果经过计算机程序计算，根据计算的结果对相应工作气路的电磁比例调节阀进行调节，实现精确控制气体组成这一功能；针对后端用气量可能存在的变化情况，使用压力传感器监测混气罐的压力，将结果反馈给PLC控制器，同样由PLC控制器判断后，对载气气路的电磁比例调节阀进行调节，实现稳定供应这一功能；使用PLC控制器及电磁比例调节阀的组合，实现自动控制这一功能，使用起来方便快捷。

附图说明

图1为根据本实用新型的气体保护装置的原理图；

其中，1、载气储罐；2、工作气储罐；3、减压阀；4、过滤器；5、电磁比例阀；6、止逆阀；7、混气罐；8、压力传感器；9、气体组分分析仪；10、PLC控制器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明，但本实用新型并不限于以下实施例。实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的实施条件为常规实验中的条件。

参见图1，本实用新型气体混合装置主要包括储气罐(包括载气储罐1和工作气储罐2)，多个气体输送管路，设置在各气体输送管路上的减压阀3、过滤器4、电磁比例阀5和止逆阀6，混气罐7，压力传感器8，气体组分分析仪9以及PLC控制器10。从气路构成上来讲，多个气体输送管路分为载气气路及工作气气路，其中载气气路一般走混合气体中含量较高的气体，如氮气、空气、二氧化碳等；工作气气路走走混合气体中含量较低的气体，如二氧化硫、六氟化硫等。需要多种气体混合时，只需要增加相应的气路即可，在结构上可采取同样的方式。

在每一条气路上，从气体供应端起，减压阀3、过滤器4、电磁比例阀5、止逆阀6依次设置，其中减压阀3的作用为调节气体管路初始压力；过滤器4除去气体管路中可能存在的微小固体颗粒杂质，保护电磁比例阀5，在本装置中推荐采用过滤直径小于40微米的气体过滤器；电磁比例阀5控制管路中流量的大小，接受来自PLC控制器10的信号驱动；止逆阀6防止气体出现倒流的现象。

在混气罐7上，工作气体和载气均从混气罐7下部进入，压力传感器8位于混气罐7的顶部，气体组分分析仪9位于混气罐7的中上位置，混合气体出口位于混气罐7上部。混气罐7应具有一定的容积，具体的尺寸大小根据最终气体用量而定。

自动控制部分，PLC控制器10接受压力传感器8以及气体组分分析仪9的信号，经过计算程序计算后控制相应气路的电磁比例阀5的开度。例如，混气罐7压力大于或小于设定值，则控制载气气路电磁比例阀5的开度降低或增加。事实上，PLC控制器10对于混合气体压力以及组成是处于持续控制状态的。

实例 本实用新型气体混合装置用于镁合金保护领域，

采取本实用新型气体混合装置，在镁合金熔炼中进行保护，在690℃下进行AZ91D镁合金熔炼，熔炉规模500kg，采用混合气体进行熔炼保护。混合气体的载气为氮气，来自高压氮气钢瓶或空气分离装置，工作气体为六氟化硫，混合气体的用量为10-15L/min，六氟化硫体积浓度要求0.3％-0.5％。

实际应用中采取的气体混合装置规格为：气路为2路，一路氮气，一路六氟化硫，分别经过减压阀调节为0.5MPa，混气罐容积为60L。

在PLC控制器上设定混气压力0.3MPa，六氟化硫浓度为0.4％，持续运转72h，记录六氟化硫的浓度以及混合气压力，相关的结果如下表：

从上表可知，在混气的精密程度及稳定性都能满足预期的要求，相比于传统的气体混合装置，本实用新型更加精确、稳定、便利。

以上对本实用新型做了详尽的描述，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本实用新型的内容并加以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型的精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种气体混合装置，包括混气罐和多个气体输送管路，所述气体输送管路的一端部与储气罐连接、另一端部与所述混气罐连接，其特征在于：所述气体输送管路上自所述一端部向着所述另一端部的方向依次设有减压阀和电磁比例阀，所述的气体混合装置还包括与所述混气罐连接、用于对所述混气罐内的气体组成进行分析的气体组分分析仪以及与所述气体组分分析仪连接的PLC控制器，所述电磁比例阀与所述PLC控制器连接并受控制，所述PLC控制器接收所述气体组分分析仪的分析结果并根据分析结果对相应气体输送管路上的电磁比例调节阀进行调节实现精确控制混合气体的组成。

2.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于：所述的气体输送管路上所述减压阀的下游、所述电磁比例阀的上游设有过滤器。

3.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于：所述的气体输送管路上所述电磁比例阀的下游设有止逆阀。

4.根据权利要求1或2或3所述的气体混合装置，其特征在于：所述的气体混合装置还包括位于所述混气罐顶部用于对所述混气罐内的压力进行检测的压力传感器，所述压力传感器与所述PLC控制器连接，所述PLC控制器根据压力传感器的检测结果对所述电磁比例调节阀进行调节。

5.根据权利要求4所述的气体混合装置，其特征在于：所述多个气体输送管路中的一个为载气气路，其余为工作气气路，所述PLC控制器根据压力传感器的检测结果对所述载气气路上的电磁比例调节阀进行调节。

6.根据权利要求1所述的气体混合装置，其特征在于：所述气体输送管路与所述的混气罐的下部连接，使气体从混气罐的下部进入到混气罐内，所述气体组分分析仪与所述混气罐的中上部连接，所述混气罐的混合气出口位于所述混气罐的上部。