專利名稱：一種用于多種氣體按規(guī)定比例混合的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專利涉及到一種氣體混合的方法和裝置，特別是能夠?yàn)榉至⒐廨S快流CO2激光器提供合適氣體配比的方法和裝置。
背景技術(shù)：
軸快流CO2激光器是目前激光金屬板切割領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的一種激光器，其激光工作氣體主要由三種氣體C02、He、N2按一定比例構(gòu)成，由于不同廠家的設(shè)備正常工作時(shí)的氣體配比不同，所以，這其中絕大部分激光器是采用分立供氣方式供氣的；由于激光工作氣體中不同氣體所占比例的不同，使選用的三個(gè)流量閥的通徑大小也不相同，這樣由于閥芯、閥體工作環(huán)境溫度的變化所引起的熱脹冷縮對節(jié)流閥通徑的影響就會不一致，于是激光工作氣體混合比例也會發(fā)生變化，進(jìn)而影響激光器的正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
針對以上存在的問題，本發(fā)明提出了一種用于多種氣體按規(guī)定比例混合的裝置，所述裝置包括N2輸入電磁閥、CO2輸入電磁閥、He輸入電磁閥、混氣儲罐、壓力表、混氣儲罐壓力高限到位檢測壓力開關(guān)、混氣儲罐壓力低限到位檢測壓力開關(guān)、混氣儲罐排氣電磁閥，N2> CO2> He分別通過N2輸入電磁閥、CO2輸入電磁閥、He輸入電磁閥與混氣儲罐相連,壓力表、混氣儲罐壓力高限到位檢測壓力開關(guān)、混氣儲罐壓力低限到位檢測壓力開關(guān)安裝在混氣儲罐上，混氣儲罐和諧振腔通過混氣儲罐排氣電磁閥相連；其特征在于用于通入N2、CO2, He三種氣體的三個(gè)流量閥為同一種型號通徑一樣的電磁流量閥；PLC控制器通過控制N2、C02、He三種氣體的三個(gè)電磁流量閥的開啟時(shí)間或開啟次數(shù)，來實(shí)現(xiàn)N2、C02、He三種氣體按規(guī)定比例精確混合。本發(fā)明提出了一種用于多種氣體按規(guī)定比例混合的通電時(shí)間比配氣方法，其特征在于以每個(gè)配比充氣組合過程為一個(gè)組次，氣體配比混合按組次進(jìn)行，則在每一組次配比混合時(shí)以PLC控制器控制N2輸入電磁閥、CO2輸入電磁閥、He輸入電磁閥的通電時(shí)間之比作為不同氣體混合比例的依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)N2、CO2, He三種氣體按規(guī)定比例精確混合。本發(fā)明提出了一種用于多種氣體按規(guī)定比例混合的通電次數(shù)比配氣方法，其特征在于以每個(gè)配比充氣組合過程為一個(gè)組次，氣體配比混合按組次進(jìn)行，讓三個(gè)電磁閥每次通電時(shí)間一樣長，從而使得三個(gè)電磁閥每次通電時(shí)的氣體流量一樣，則在每一組次配比混合時(shí)以PLC控制器控制N2輸入電磁閥、CO2輸入電磁閥、He輸入電磁閥的通電次數(shù)的比值作為不同氣體混合比例的依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)N2、CO2, He三種氣體按規(guī)定比例精確混合。本發(fā)明的有益效果是能夠很好地保證激光工作氣體的混合比例，進(jìn)而能夠保證激光器正常穩(wěn)定地工作。


圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 圖2是本發(fā)明的電氣控制原理圖；圖中I為N2輸入電磁閥,2為CO2輸入電磁閥,3為He輸入電磁閥,4為混氣儲罐,5為壓力表，6為混氣儲罐壓力高限到位檢測壓力開關(guān)，7為混氣儲罐壓力低限到位檢測壓力開關(guān)，8為混氣儲罐排氣電磁閥，9為諧振腔壓力高限到位檢測壓力開關(guān)，10為諧振腔壓力低限到位檢測壓力開關(guān)，11為觸摸屏。
具體實(shí)施例方式在圖I中,N2輸入電磁閥1、C02輸入電磁閥2與He輸入電磁閥3選用型號一樣的電磁閥，這樣它們打開時(shí)流量一樣大，并送入混氣儲罐4，混氣儲罐4中混合氣體經(jīng)混氣儲罐排氣電磁閥8送入諧振腔；在混氣儲罐4上裝有混氣儲罐壓力高限到位檢測壓力開關(guān)6、混氣儲罐壓力低限到位檢測壓力開關(guān)7和壓力表5，壓力表5用于顯示混氣儲罐內(nèi)氣體的壓力。在圖2中，混氣儲罐壓力高限到位檢測壓力開關(guān)6用于對混氣儲罐壓力高限進(jìn)行反饋，并通過FX2n系列PLC控制N2輸入電磁閥I、CO2輸入電磁閥2與He輸入電磁閥3在完成最后一個(gè)配氣組次(也可稱為一個(gè)周期)后關(guān)閉；混氣儲罐壓力低限到位檢測壓力開關(guān)7用于對混氣儲罐壓力低限進(jìn)行反饋，并通過FX2n系列PLC控制N2輸入電磁閥1、C02輸入電磁閥2與He輸入電磁閥3開啟進(jìn)行新一輪配氣；諧振腔壓力高限到位檢測壓力開關(guān)9用于對諧振腔壓力高限進(jìn)行反饋，并通過FX2n系列PLC控制混氣儲罐排氣電磁閥8關(guān)閉，停止向諧振腔充氣；諧振腔壓力低限到位檢測壓力開關(guān)10用于對諧振腔壓力低限進(jìn)行反饋，并通過FX2n系列PLC控制混氣儲罐排氣電磁閥8開啟，向諧振腔充氣。在圖I中，要想獲得所需要的混合氣體配比，控制N2輸入電磁閥I、CO2輸入電磁閥2與He輸入電磁閥3向混氣儲罐充氣的需要按一定規(guī)則進(jìn)行；每一輪充氣過程中可能也應(yīng)該包含多個(gè)完全一樣的且能夠滿足配比要求的配比充氣組合過程，為敘述方便，稱每個(gè)配比充氣組合過程為一個(gè)組次，具體配比方法有兩種。方法I :氣體配比混合按組次進(jìn)行，如每組次總通電時(shí)間為6秒+1秒間隔，則在每一組次配比混合時(shí)以N2輸入電磁閥I、CO2輸入電磁閥2與He輸入電磁閥3的通電時(shí)間之比作為不同氣體混合比例的依據(jù)；假如N2、C02、He三種氣體需要的配比為35 5 :60，那么N2輸入電磁閥I、CO2輸入電磁閥2與He輸入電磁閥3的通電時(shí)間可以分別設(shè)定為3. 5秒、
0.5秒、6秒,貝U在每一個(gè)組次中，N2輸入電磁閥I的通電時(shí)間為3. 5秒、斷電時(shí)間為3. 5秒，CO2輸入電磁閥2的通電時(shí)間為0. 5秒、斷電時(shí)間為6. 5秒,He輸入電磁閥3的通電時(shí)間為6秒、斷電時(shí)間為I秒，這樣就能達(dá)到我們所需要的氣體配比。在方法I中，觸摸屏用于顯示混氣儲罐壓力、諧振腔壓力和報(bào)警信息等，另外，觸摸屏上還設(shè)一窗口用于設(shè)置、修改和微調(diào)三個(gè)電磁閥在每一通電組次中的通電時(shí)間，以使三種氣體達(dá)到合適的配比比例，該窗口帶有密碼保護(hù)，可以避免因非專業(yè)技術(shù)人員的誤操作而導(dǎo)致的氣體配比失調(diào)。方法2 :三個(gè)電磁閥每次通電時(shí)間一樣長，這樣三個(gè)電磁閥每次通電流量一樣，這樣我們就可以用電磁閥通電次數(shù)的比值來得到我們所需要的氣體混合比例；如假設(shè)n2、 C02、He三種氣體需要的配比仍為35 5 :60，那么理論上講N2輸入電磁閥1、C02輸入電磁閥2與He輸入電磁閥3的通電次數(shù)比應(yīng)設(shè)為35 5 :60，即7 1 :12 ;則在每個(gè)組次中，我們可以設(shè)定N2輸入電磁閥I的通電次數(shù)為7次、CO2輸入電磁閥2的通電次數(shù)為I次、He輸入電磁閥3的通電次數(shù)為12次，這樣也能達(dá)到我們所需要的氣體配比。在方法2中，觸摸屏用于顯示混氣儲罐壓力、諧振腔壓力和報(bào)警信息等，另外，觸摸屏上還設(shè)一窗口用于設(shè)置、修改和微調(diào)三個(gè)電磁閥在每一通電組次中的通電次數(shù)，以使三種氣體達(dá)到合適的配比比例，該窗口帶有密碼保護(hù)，可以避免因非專業(yè)技術(shù)人員的誤操作而導(dǎo)致的氣體配比失調(diào)從安全角度考慮，本發(fā)明還可選擇在混氣儲罐上加裝了安全閥或防爆膜，也可以增加壓力變送器或極限壓力開關(guān)，以便向PLC傳送混氣儲罐壓力高危險(xiǎn)信號，通知PLC及時(shí)處理。
權(quán)利要求
1.一種用于多種氣體按規(guī)定比例混合的裝置，所述裝置包括N2輸入電磁閥、0)2輸入電磁閥、He輸入電磁閥、混氣儲罐、壓カ表、混氣儲罐壓カ高限到位檢測壓カ開關(guān)、混氣儲罐壓カ低限到位檢測壓カ開關(guān)、混氣儲罐排氣電磁閥，N2, CO2, He分別通過N2輸入電磁閥、CO2輸入電磁閥、He輸入電磁閥與混氣儲罐相連，壓カ表、混氣儲罐壓カ高限到位檢測壓力開關(guān)、混氣儲罐壓カ低限到位檢測壓力開關(guān)安裝在混氣儲罐上，混氣儲罐和諧振腔通過混氣儲罐排氣電磁閥相連；其特征在于用于通入N2、C02、He三種氣體的三個(gè)流量閥為同一種型號通徑一樣的電磁流量閥；PLC控制器通過控制N2、C02、He三種氣體的三個(gè)電磁流量閥的開啟時(shí)間或開啟次數(shù)，來實(shí)現(xiàn)N2、CO2, He三種氣體按規(guī)定比例精確混合。
2.一種用于多種氣體按規(guī)定比例混合的方法，其特征在于以每個(gè)配比充氣組合過程為ー個(gè)組次，氣體配比混合按組次進(jìn)行，則在每一組次配比混合時(shí)以PLC控制器控制N2輸入電磁閥、CO2輸入電磁閥、He輸入電磁閥的通電時(shí)間之比作為不同氣體混合比例的依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)N2、CO2, He三種氣體按規(guī)定比例精確混合。
3.一種用于多種氣體按規(guī)定比例混合的方法，其特征在于以每個(gè)配比充氣組合過程為ー個(gè)組次，氣體配比混合按組次進(jìn)行，讓三個(gè)電磁閥每次通電時(shí)間ー樣長，從而使得三個(gè)電磁閥姆次通電時(shí)的氣體流量一樣，則在姆一組次配比混合時(shí)以PLC控制器控制N2輸入電磁閥、CO2輸入電磁閥、He輸入電磁閥的通電次數(shù)的比值作為不同氣體混合比例的依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)N2、CO2、He三種氣體按規(guī)定比例精確混合。
4.如權(quán)利要求2或3所述的ー種用于多種氣體按規(guī)定比例混合的方法，其特征在于混氣儲罐壓カ高限到位檢測壓力開關(guān)用于對混氣儲罐壓カ高限進(jìn)行反饋，并通過PLC控制器控制N2輸入電磁閥、CO2輸入電磁閥與He輸入電磁閥在完成最后ー個(gè)配氣組次后關(guān)閉；混氣儲罐壓カ低限到位檢測壓力開關(guān)用于對混氣儲罐壓カ低限進(jìn)行反饋，并通過PLC控制器控制N2輸入電磁閥、CO2輸入電磁閥與He輸入電磁閥開啟進(jìn)行新ー輪配氣。
全文摘要
本發(fā)明涉及軸快流CO2激光器，特指一種氣體混合的方法和裝置，特別是能夠?yàn)榉至⒐廨S快流CO2激光器提供合適氣體配比的方法和裝置。本發(fā)明首次提出了可以采用同一種型號、通徑流量一致的電磁閥，通過控制不同電磁閥開啟時(shí)間的長短或開啟次數(shù)的多少實(shí)現(xiàn)對多種氣體混合配比的控制。本發(fā)明能夠有效降低熱脹冷縮對電磁閥通徑影響的不一致性，進(jìn)而降低熱脹冷縮對混合氣體成份比例的影響。
文檔編號H01S3/223GK102631846SQ20121010935
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月16日
發(fā)明者任旭東, 司立眾, 張永康, 戴峰澤 申請人:江蘇大學(xué)