[實用新型]低真空系統持續充入工作氣體時的動態壓力精確控制系統

有效

• 申請號: 202020798672.2
• 申請日: 2020-05-14
• 公開（公告）號: CN212454830U
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 王曉偉;闞存東;李虎
• 申請（專利權）人: 上海利方達真空技術有限公司
• 主分類號: F04C28/24
• 分類號: F04C28/24;F04C25/02
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

本實用新型公開了低真空系統持續充入工作氣體時的動態壓力精確控制系統，包括真空室、真空泵組、真空抽氣管道閥門組件、工作氣體輸入單元、調節氣體輸入單元、壓力測量單元和電氣控制單元，真空泵組通過真空抽氣管道對真空室抽取真空。工作氣體輸入單元包括電磁閥Ⅰ、質量流量控制器Ⅰ及工作氣體管路，向真空室充入工作氣體。調節氣體輸入單元包括電磁閥Ⅱ、質量流量控制器Ⅱ及調節氣體管路，向真空泵組抽氣口充入大氣。電氣控制單元采用PLC控制真空泵組和電磁閥的開/關、設定工作氣體充氣流量、設定真空室目標壓力值，根據壓力測量單元反饋的真空室動態壓力值，對調節氣體充氣流量進行PID調整，實現對真空室動態壓力的精確控制。

技術領域

本實用新型屬于真空技術領域，涉及低真空抽氣系統持續充入工作氣體時的動態壓力精確控制系統，具體涉及一種對1Pa～5000Pa量級低真空系統抽氣的同時持續充入工作氣體時，對系統的動態壓力進行精確控制的系統。

背景技術

在臨近空間和等離子體研究領域，要建立實驗需要的真空環境，與常規真空系統內部的真空環境不同，該真空環境需要在系統抽取真空的同時，還需要充入工作氣體(如氬氣、氫氣、氦氣等)，工作氣體充入流量需可控可調，在此狀態下，系統的真空度指標需滿足設定目標，其真空度一般為1Pa～1000Pa量級，并需實現精確控制。因工作氣體為要求的充入流量范圍內任意值，真空度目標值需滿足一定范圍內的任意壓力設定值，所以真空抽氣系統的有效抽速需要進行一定范圍內的任意調節，對于抽氣系統的真空泵而言不具備任意調節抽速的能力，而采用閥門進行真空流導調節，因閥門開度與流導為非線性關系，且閥門的閥板頻繁運動，調節可靠性差。因此，設計一種低真空抽氣系統持續充入工作氣體時的動態壓力精確控制系統很有必要。

低真空抽氣系統持續充入工作氣體時的動態壓力精確控制系統采用了新的技術途徑，不需對真空泵進行抽速調節，不需要對真空泵泵口閥門開度進行調節，通過在真空泵抽氣口充入調節氣體的方式，可實現真空泵組抽氣負載的調節，從而實現對系統的動態壓力進行精確控制。

實用新型內容

針對現有技術中存在的缺陷，本實用新型的目的是為了解決對1Pa～5000Pa量級低真空系統抽氣的同時在系統持續充入工作氣體時，對系統的動態壓力進行精確控制的問題。系統的動態壓力(真空度)取決于系統工作氣體流量(充氣量)和真空泵對系統的有效抽速，對于此類系統而言，工作氣體充氣量是需要進行調節的變量，真空泵對系統的有效抽速取決于泵自身在不同壓力區間的名義抽速和真空抽氣管路系統的幾何結構尺寸(包括閥門開度)，對于系統內的動態壓力值，泵的名義抽速是非線性的變量，因此為滿足設定的動態壓力目標值，根據不同的工作氣體充氣量，真空泵對系統的有效抽速需根據系統動態壓力反饋值進行動態調節，現有技術一般通過對閥門開度或真空泵組變頻進行調節，從而調節系統有效抽速，閥門開度及真空泵組變頻與有效抽速之間也為非線性關系，且閥門開度調節動作非常頻繁，過多的非線性變量和閥門頻繁的調節動作造成系統壓力控制精度低，穩定性差，閥門壽命低。本實用新型通過采用新的技術途徑，不需對真空泵進行抽速調節，不需要對真空泵泵口閥門開度進行調節，通過在真空泵抽氣口充入調節氣體的方式，實現真空泵總抽氣負載(為充入的工作氣體量和調節氣體量之和)的調節，充入調節氣體量控制精度高，動態反應快，可實現對真空泵總抽氣負載的調節，從而實現對真空室動態壓力(工作真空度)的精確控制。

為達到以上目的，本實用新型采用了新的技術途徑，不需對真空泵進行抽速調節，不需要對真空泵泵口閥門開度進行調節，而是通過在真空泵抽氣口充入調節氣體的方式，實現真空泵抽氣負載的調節，從而實現對系統的工作真空度的精確控制。本實用新型采取的技術方案是：

一種低真空抽氣系統持續充入工作氣體時的動態壓力精確控制系統，包括：真空室1、真空泵組2、真空抽氣管道閥門組件3、工作氣體輸入單元4、調節氣體輸入單元5、壓力測量單元6和電氣控制單元7；