CN201532009U - 一种气体加热器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体加热器，其特征在于，由隔膜阀、温度传感器、压力表、流量表、保温材料、加热片、气体盘管、控制箱、浇注铝锭和箱体组成，气体盘管设于箱体内，气体盘管的进口管上分别设有第一隔膜阀、第一温度传感器、压力表、流量表，出口管道上设有第二隔膜阀和第二温度传感器，在气体盘管上分别设有第三温度传感器、加热片，加热片通过电线与控制箱连接，在气体盘管之间通过浇注铝锭固定，箱体外设有保温材料。本实用新型的优点是：加热效率高而且稳定，安全可靠，使用范围广。

Description

一种气体加热器

技术领域

本实用新型涉及一种气体加热器，用于终端大流量气体输送需求的环境，属于气体加热器技术领域。

背景技术

传统的特殊气体加热主要采取的加热方式为源端(存储容器)加热、输送阀组加热和管道加热等方式，这些做法的缺点在于因为加热是在一个开放的环境进行，虽然采取了一定的保温措施，因为加热涉及的面很广，热损失非常的大，受环境的制约也非常大，往往在大流量的末端需求的状态下还是存在比较明显的焦耳-汤姆生效应，经常出现供不应求的情况，即无法达到需求的流量。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种满足终端大流量气体输送要求，避免流体传动过程中出现的节流膨胀效应的气体加热器。

为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种气体加热器，其特征在于，由隔膜阀、温度传感器、压力表、流量表、保温材料、加热片、气体盘管、控制箱、浇注铝锭和箱体组成，气体盘管设于箱体内，气体盘管的进口管上分别设有第一隔膜阀、第一温度传感器、压力表、流量表，出口管道上设有第二隔膜阀和第二温度传感器，在气体盘管分别设有第三温度传感器加热片，加热片通过电线与控制箱连接，在气体盘管之间通过浇注铝锭固定，箱体外设有保温材料。

本实用新型的优点是：

1、加热效率高而且稳定：本发明装置在进行氮气测试时，通过加热器的气体升温速率很快，在各种压力及流量的条件下，一般在5分钟之内就能完全稳定在温度设定值。在用氮气测试的实验也可以证实，气体在各种压力和0-300SLPM的条件下，加热温度40℃、50℃取两个点，其完全能保证气体的稳定输送，而且在高流速的条件下，加热器能迅速稳定通过其流体的温度，很快使得通过其流体的温度接近设定值并稳定下来，当加热器开始工作并达到设定温度后再通入气体，其对于加热器产生的温度降控制在0.5℃以内，这也是加热器良好的加热效率体现之一，而且无任何结露结霜效应发生，因为加热器本身的体积很小(460mm*203mm*84mm)，所以对于外界的热损失很小，另外选取的优质保温材料也是控制加热器与外界发生热交换的保证措施，控制模块的加热采用PLC温控器控制的方式，使得加热器的加热片能既快又稳的达到设定温度，实际加热温度跟设定温度在稳定条件下的偏差不超过0.1℃；

2、安全可靠：加热器的加热片不直接跟气体接触，气体是通过浇注在铝锭里面的不锈钢电抛光气体盘管，且气体盘管采用的是无缝管，接口处采用的是VCR面密封的形式，保证气体不会有任何外泄，也不会跟加热片起任何反应，而且加热片本身是耐高温、耐腐蚀的材料，控制模块良好的防爆设计也是系统安全性能的保证，这种设计的系统完全可以应用到易燃易爆的流体输送应用中；

3、使用范围广：本发明主要是为半导体行业中流体输送的多样化需求而开发，能满足各种气体大流量稳定输送的要求，也可以大量使用到传统工业，它的合理设计能使得产品适应各种温度环境。

附图说明

图1为一种气体加热器结构示意图；

图2为控制箱结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

如图1所示，为一种气体加热器结构示意图，所述的一种气体加热器由隔膜阀1、温度传感器2、压力表3、流量表4、保温材料5、加热片6、气体盘管7、控制箱8、浇注铝锭9和箱体10组成。

气体盘管7设于箱体10内，气体盘管7的进口管上分别设有第一隔膜阀1、第一温度传感器2、压力表3、流量表4，出口管道上设有第二隔膜阀11和第二温度传感器12，在气体盘管7分别设有第三温度传感器13、加热片6，加热片6通过电线与控制箱8连接，在气体盘管7之间通过浇注铝锭9固定，浇注铝锭9外设有保温材料5。

所述的控制箱8有PLC模块、开关、电源、温控器、蜂鸣器、报警灯、数显仪表和输出外接端子组成，PLC模块分别与开关、电源、温控器、蜂鸣器、报警灯、数显仪表和输出外接端子连接。

所述的气体盘管7为不锈钢电抛光气体盘管，气体盘管7采用的是316L电抛光处理(EP)的管道，主要是针对半导体行业对于耐腐蚀、耐高压(213bar)和高纯度等的苛刻要求；管道的尺寸为1/2”英寸，主要为了满足大流量的需求；盘管分成两组，满足不间断供应的需求而使得源端在切换时能够不影响气体的供应；盘管的两端采用VCR面密封的连接方式，设计漏率在1*10-9mbar.l/s，最大程度保证系统的密封性，使其在供应一些特殊气体(易燃、有毒等)时不发生任何泄露的现象。

加热片6采用的是5KW陶瓷加热片，其优点在于比传统的硅橡胶加热片更耐高温(耐温在900℃以上)，完全适应铝锭浇注加热片时产生的高温(700℃)，另外陶瓷加热片的平面加热功率密度一般为硅橡胶加热片的10倍以上(30w/cm²)，陶瓷加热片加热升温速率快，加热的均匀度很好，而且此加热片的使用寿命很长。

第一温度传感器2、第二温度传感器12和第三温度传感器13均采是PT100铂电阻原件，输出4-20mA模拟信号给控制模块的PLC，温度传感器的测温范围在-50～450℃，精度为0.2％，完全满足对于温度的精确控制需求，而且其热响应时间很短，能快速而准确地获得温度的读值。

浇注铝锭为气体盘管7、加热片6、第一温度传感器2、第二温度传感器12和第三温度传感器13的包裹材料，将这些部件浇注到铝锭里面，采用铝主要是考虑到铝本身良好的导热性能(铝的热导系数为237W/m*k)，比传统的直接用加热材料加热不锈钢管道或容器的做法要好很多(不锈钢的热导系数为80W/m*k)，另外对于加热器整体能大大减少加热器的重量，便于运输及现场安装。

保温材料5采用的是硅橡胶保温棉，厚度为1cm，贴到铝锭外围，能起到非常优异的保温隔热作用。

控制箱8是加热器的必要组成部分，它对于加热器效能的发挥和体现起着至关重要的作用，控制箱8外购，采用防爆设计，控制箱8硬件部分由温控仪表、PLC模块、电源、蜂鸣器、警灯及开关组成，PLC模块分别与开关、电源、温控器、蜂鸣器、报警灯、数显仪表和输出外接端子连接，如图2所示，在柜体设置Z-Purge(惰性吹扫)口，软件部分由PLC程序构成，此控制箱8采用单通道5KW输出功率，并通过PLC控制，使得加热效率和设定温度值之间体现微分、积分的关系，使得对于加热温度能均匀控制，并通过温度补偿平衡保证加热温度在达到设定点时能稳定在设定点，不产生偏移。

将控制箱8就近安装在加热器附近(包括电缆及温度传感引线的连接)，并需要终端提供220V的电源。如果流体是易燃易爆气体，控制箱8需要提供防爆吹扫气源，一般为干燥氮气或者干燥压缩空气，将其接至控制模块，压力在10-20mmH₂O，维持控制模块内部正压。打开控制箱8的电源开关，设置所需加热的温度值，一般建议加热温度在40℃(但不能超过50℃)，加热器即开始加热。待加热器温度稳定后打开供应流体的阀门开始供气。

Claims (3)

1.一种气体加热器，其特征在于，由隔膜阀(1)、温度传感器(2)、压力表(3)、流量表(4)、保温材料(5)、加热片(6)、气体盘管(7)、控制箱(8)、浇注铝锭(9)和箱体(10)组成，气体盘管(7)设于箱体(10)内，气体盘管(7)的进口管上分别设有第一隔膜阀(1)、第一温度传感器(2)、压力表(3)、流量表(4)，出口管道上设有第二隔膜阀(11)和第二温度传感器(12)，在气体盘管(7)分别设有第三温度传感器(13)、加热片(6)，加热片(6)通过电线与控制箱(8)连接，在气体盘管(7)之间通过浇注铝锭固定，箱体外设有保温材料(5)。

2.根据权利要求1所述的一种气体加热器，其特征在于，所述的控制箱(8)有PLC模块、开关、电源、温控器、蜂鸣器、报警灯、数显仪表和输出外接端子组成，PLC模块分别与开关、电源、温控器、蜂鸣器、报警灯、数显仪表和输出外接端子连接。

3.根据权利要求1所述的一种气体加热器，其特征在于，所述的气体盘管(7)为不锈钢电抛光气体盘管。

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