CN210548677U - 一种用于氮气回流炉气氛实时监控和调节的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于氮气回流炉气氛实时监控和调节的装置，其包括：安装壳体，为一箱体结构，其上一侧面上下分别设氮气进气口、氮气出气口；第一L型三通阀，设于安装壳体内，其主管道端口连接氮气进气口，并通过氮气管道连接氮气源；第二L型三通阀，设置于安装壳体内，第二L型三通阀上的一个支流管道端口通过连接管路连接第一L型三通阀的一个支流管道端口；电气比例阀，设置于安装壳体内，电气比例阀上两个端口分别通过管路连接第一、第二L型三通阀的另一个支流管道端口；电子流量计，设于安装壳体内，其进口端连接第二L型三通阀的主管道端口，出口端对应于安装壳体的氮气出气口；控制器，所述电气比例阀、电子流量计分别电性连接该控制器。

Description

一种用于氮气回流炉气氛实时监控和调节的装置

技术领域

本实用新型涉及电子封装行业，特别涉及一种用于氮气回流炉气氛实时监控和调节的装置。

背景技术

随着消费类电子产品的轻型化，小型化等要求，在电子封装时逐步开始采用具备氮气保护的回流炉设备进行元器件焊接，然而，目前市面的氮气回流炉在控制氮气通入量时，均依赖于人工调节浮子流量计进行。然而回流炉作为半封闭式的炉型，虽然其需要连续的氮气通入炉内进行保护，但是仍会有空气(空气中约含有20.9％的氧气)带入炉内，同时当带焊接的PCB板进炉时也会携带部分空气进入炉内，并且根据不同的待焊接板的大小、结构或元器件不一样时，带入的空气量也不同，那么如氮气的通入量是恒定的，必然会造成炉内气氛的不一致，引起气氛波动，即炉内残留的氧气含量的波动，一旦残氧含量超过元器件焊接的最佳目标控制范围，既会造成产品焊接质量下降或产生焊接缺陷；如若为了确保焊接质量，确保残氧含量不超标而人为的控制通入过剩的氮气量进入炉内，又会造成大量的氮气浪费，增加生产成本。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于氮气回流炉气氛实时监控和调节的装置，在进行氮气保护回流焊接时，对炉内气氛中的残氧含量进行实时监测记录，并调节氮气的通入量而实现控制残氧含量；实现调节氮气的通入量，将炉内氧含量维持在目标控制范围内，同时由于控制氮气的通入量，避免了氮气通入量一直处于高位，因此可以降低氮气的消耗量，降低生产成本，并可在整个供气过程中确保用气安全，杜绝泄露或者气体错误导通引发的安全隐患。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案：

一种用于氮气回流炉气氛实时监控和调节的装置，其包括：安装壳体，为一箱体结构，其上一侧面上下分别设置氮气进气口、氮气出气口102；第一L型三通阀，设置于所述安装壳体内，其主管道端口连接所述氮气进气口，并通过氮气管道连接氮气源；第二L型三通阀，设置于所述安装壳体内，第二L型三通阀上的一个支流管道端口通过连接管路连接所述第一L型三通阀的一个支流管道端口；电气比例阀，设置于所述安装壳体内，电气比例阀上两个端口分别通过管路连接所述第一L型三通阀和第二L型三通阀的另一个支流管道端口；电子流量计，设置于所述安装壳体内，电子流量计的进口端连接所述第二L型三通阀的主管道端口，电子流量计的出口端对应于所述安装壳体的氮气出气口；控制器，所述电气比例阀、电子流量计分别电性连接该控制器。

优选的，所述电气比例阀的进口管路中设置一可拆卸式气体过滤器。

优选的，所述控制器为一体式彩屏触摸PLC，显示屏幕和控制单元实现一体化，并与硬连接按钮互为补充，确保安全，同时一体式设计极大的减小了设备体积，现实装置小型化和易携带化。

优选的，所述氮气源为液氮储罐，其出口管路中设空浴式汽化器。

本实用新型在氮气输出端设有电子流量计，实时测量调节后的氮气流量并反馈给一体式PLC，并进行比对作为逻辑控制的辅助依据；采用L型手动三通阀取代传统多个普通球阀，且该结构设计使得氮气流向成为2必选1的固定流向，作为控制管路与直通旁路的切换开关，实现二必选一的防呆式设计，实现机械联锁，当且仅当两个L型三通阀同时切换到自动控制管路方向，那么控制管路氮气流通，且手动旁路关闭，或者当且仅当两L型三通阀同时切换到手动旁路管路方向时，手动旁路氮气流通，且自动控制管路关闭，此机械联锁可以保证若任意一个三通阀由于人为失误或者错误操作置于错误的导通方向时，氮气均会在第一个三通阀或第二个三通阀处被阻断，自动控制管路和手动旁路均不会被导通，不会造成氮气泄露，杜绝安全隐患。

由于回流炉为半封闭式炉型，炉内气氛时刻属于动态变化的情况，当炉内氧含量增加，需要增大氮气通入量，将氧气更多的赶出炉外；当氧含量达到目标值，那么可以减少氮气通入量，已节省氮气。在实现自动控制的过程中，由于氮气通入量增加/减少和氧含量下降/升高，均存在很大的滞后性，并且氧分析仪需要从炉内抽取炉气进行检测，再输出氧含量信号，此处同样也存在当前氧分析仪的数值与当下炉内真实的氧含量值别不一致，测量值存在滞后性。因此PLC控制时必须考虑该滞后性，常规的PID运算并不能适应该类动态气体氛围的情况，因此，本实用新型通过将氧分析仪测量值和目标控制值先进行数学对数运算，再利用PID控制逻辑对处理后的数值进行计算，并输出信号给电气比例阀，从而实现氮气流量的调节，如此以来，解决了常规PID运算会造成氧含量时高时低，频繁出现峰谷的情况，而使用气氛控制更加稳定。

本实用新型采用L型三通阀替代常规的两个手动两通阀，即实现管路开断功能，亦可实现二必选一的防呆式设计，并实现机械联锁，杜绝安全隐患。

本实用新型采取了下进上出的气体布局模式，更适用于回流炉现场氮气通入的管路布局，增加了气体过滤器，确保电气气体部件使用寿命。

本实用新型可实现无损和不停产安装，适用所有氮气保护炉型，具备控制管路和直通旁路双保险设计，且具备机械联锁，确保回流炉氮气供应不间断。

本实用新型的有益效果：

本实用新型可实现无损安装，适用于所有氮气保护的炉型，不具有任何排他性。通过将原本人工控制的氮气管路接入到本装置中，可实现炉内气氛和氮气通入量的自动控制和调节，实现无人值守。

本实用新型通过实时的氮气流量调节，并且配合安全吹扫功能，使炉内残氧含量始终控制在目标范围内，杜绝氧含量超标情况发生，确保元器件焊接的惰性环境，从而保证良好的焊接质量。

本实用新型通过实时监控炉内残氧含量，并实现自动氮气通入量的调节，当残氧含量低于设定值，可适当减少氮气通入量，并且通过待料功能模式，在回流炉停止进板时，可自动关闭或者减少氮气通入量，从而达到降低不低于5％氮气消耗量的目的，从而降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的使用状态图。

具体实施方式

参见图1、图2，本实用新型一种用于氮气回流炉气氛实时监控和调节的装置，其包括：

安装壳体1，为一箱体结构，其上一侧面上下分别设置氮气进气口101、氮气出气口102；

第一L型三通阀2，设置于所述安装壳体1内，其主管道端口21连接所述氮气进气口101，并通过氮气管道连接氮气源100；

第二L型三通阀3，设置于所述安装壳体1内，第二L型三通阀3上的一个支流管道端口32通过连接管路连接所述第一L型三通阀2的一个支流管道端口22；

电气比例阀4，设置于所述安装壳体1内，电气比例阀4上两个端口分别通过管路连接所述第一L型三通阀2和第二L型三通阀3的另一个支流管道端口23、33；

电子流量计5，设置于所述安装壳体1内，电子流量计5的进口端连接所述第二L型三通阀3的主管道端口31，电子流量计5的出口端对应于所述安装壳体1的氮气出气口102，并通过连接管道连接至氮气回流炉200的氮气总入口；

控制器6，所述电气比例阀4、电子流量计5分别电性连接该控制器6。

所述电气比例阀4的进口管路中设置一可拆卸式气体过滤器7。

所述控制器6为一体式彩屏触摸PLC。

所述氮气源100为液氮储罐，其出口管路中设空浴式汽化器8，将液氮通过与空气换热而被汽化为氮气。

Claims (4)

1.一种用于氮气回流炉气氛实时监控和调节的装置，其特征在于，包括：

安装壳体，为一箱体结构，其上一侧面上下分别设置氮气进气口、氮气出气口；

第一L型三通阀，设置于所述安装壳体内，其主管道端口连接所述氮气进气口，并通过氮气管道连接氮气源；

第二L型三通阀，设置于所述安装壳体内，第二L型三通阀上的一个支流管道端口通过连接管路连接所述第一L型三通阀的一个支流管道端口；

电气比例阀，设置于所述安装壳体内，电气比例阀上两个端口分别通过管路连接所述第一L型三通阀和第二L型三通阀的另一个支流管道端口；

电子流量计，设置于所述安装壳体内，电子流量计的进口端连接所述第二L型三通阀的主管道端口，电子流量计的出口端对应于所述安装壳体的氮气出气口；

控制器，所述电气比例阀、电子流量计分别电性连接该控制器。

2.如权利要求1所述的用于氮气回流炉气氛实时监控和调节的装置，其特征在于：所述电气比例阀的进口管路中设置一可拆卸式气体过滤器。

3.如权利要求1所述的用于氮气回流炉气氛实时监控和调节的装置，其特征在于：所述控制器为一体式彩屏触摸PLC。

4.如权利要求1所述的用于氮气回流炉气氛实时监控和调节的装置，其特征在于：所述氮气源为液氮储罐，其出口管路中设空浴式汽化器。

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