[发明专利]真空炉的分压控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及压力控制领域，特指一种真空炉的分压控制系统及方法。

背景技术

在真空加热炉中，为了防止工件的高蒸汽压金属元素在真空加热阶段挥发，一般都会采用通入惰性气体提高总炉压，传统真空加热炉采用针阀加电磁阀通断、以及罗茨泵的变频实现压力调整，这种做法使得真空炉内炉压波动大，分压调整的范围受针阀的开启量影响，不能实现大范围、精准的分压控制。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种真空炉的分压控制系统及方法，解决现有压力调整方法使得炉压波动大、不能实现大范围、精准的分压控制的问题。

实现上述目的的技术方案是：

本发明一种真空炉的分压控制系统，包括：

真空炉，具有进气口和排气口；

设于所述进气口的质量流量计，控制进入所述真空炉内气体的进入量；

设于所述排气口的角度阀，控制从所述真空炉内排出的气体的排出量；以及

与所述质量流量计和所述角度阀控制连接的分压控制模块，所述分压控制模块获取所述真空炉内的当前压力值，根据所述真空炉的压力设定值和所述当前压力值、并通过所述质量流量计和所述角度阀控制所述真空炉内气体的进入量和排出量，以使得所述真空炉内的当前压力值趋于所述压力设定值。

通过分压控制模块实现了自动分压控制，压力调整范围广，压力控制精确，且压力控制更为稳定，用户可以在罗茨泵能力范围内任意设定分压值，无需人工调整针阀来设置分压范围。

本发明真空炉的分压控制系统的进一步改进在于，所述分压控制模块内设有计算单元和处理单元，通过所述计算单元计算得出气体的进入量和排出量，所述计算单元通过如下的计算公式进行计算：

p*V＝n*RT  (1)

p₀*V＝n₀*RT  (2)

n＝m/M  (3)

dm/dt＝(MV/RT)*(dp/dt)  (4)

dm/dt＝q1-q2  (5)

q2＝p*K*S₀  (6)

dp/dt＝(RT/MV)*q1-(RT/MV)*q2  (7)

式(1)至式(7)中：p为真空炉内的当前压力值，p₀为压力设定值，V为真空炉的体积，n为真空炉内气体摩尔数，n₀为真空炉在压力为p₀下对应的气体摩尔数，m为真空炉内的气体质量，M为气体的摩尔质量，dm/dt为真空炉内气体质量的变化，R为理想气体常数，T为真空炉内当前的热力学温度，dp/dt为真空炉内压力的变化，q1为气体的进入量，q2为气体的排出量，K为角度阀开启度，S₀为真空炉在排气口处的排气速率，根据n与n₀的差值得到气体的进入量和排出量；

所述处理单元根据所述计算单元计算得出的气体的进入量和排出量，对所述质量流量计和所述角度阀进行调整，使得所述质量流量计和所述角度阀适配所述计算单元计算得出的气体的进入量和排出量。

本发明真空炉的分压控制系统的进一步改进在于，所述角度阀连接有罗茨泵，通过所述罗茨泵从所述排气口将所述真空炉内的气体抽出。

本发明真空炉的分压控制系统的进一步改进在于，所述分压控制模块还与控制主机连接，接收所述控制主机发送的所述真空炉的压力设定值。

本发明真空炉的分压控制系统的进一步改进在于，所述质量流量计实时将气体的当前进入量发送给所述分压控制模块。

本发明一种真空炉的分压控制方法，包括：

于真空炉的进气口处设置质量流量计，以控制从所述进气口进入所述真空炉内的气体的进入量；

于所述真空炉的排气口处设置角度阀，以控制从所述排气口排出所述真空炉的气体的排出量；

获取所述真空炉内的当前压力值，根据压力设定值计算得出气体的进入量和排出量，依据计算得出的气体的进入量和排出量调整所述质量流量计和所述角度阀，以使得所述真空炉内的当前压力值趋于所述压力设定值。

本发明真空炉的分压控制方法的进一步改进在于，根据压力设定值计算得出气体的进入量和排出量，包括：

通过如下的计算公式进行计算：

p*V＝n*RT  (1)

p0*V＝n₀*RT  (2)

n＝m/M  (3)

dm/dt＝(MV/RT)*(dp/dt)  (4)