用于调整气体压力的设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于调整气体的压力的方法和设备。更特别地，本发明涉及用于调整 气体的压力，以避免所述气体在使用时有过压或浪涌状况的方法和设备。
【背景技术】
[0002] 压缩气罐是设计成容纳处于高压（即，处于显著大于大气压力的压力）的气体的 压力器皿。压缩气罐在广泛范围的市场中使用，从低成本的一般工业市场到医疗市场，到 较高成本的应用，诸如利用高纯度的腐蚀性、有毒或自燃的特殊气体的电子器件制造。通 常，加压气体容器包含钢、铝或复合材料，而且能够存储压缩、液化或溶解气体，对于大多数 气体来说，最大填充压力高达450巴，以及对于诸如氢和氦的气体来说，最大填充压力高达 900 巴。
[0003]为了有效且可控制地从气罐或其它压力器皿中分配气体，需要调整器或阀组件。 阀提供可控制气体流的机构。调整器能够调整气体流，使得气体在恒定压力下或者可由用 户改变的压力下分配。
[0004] 为了有效且可控制地从气罐或其它压力器皿中分配气体，需要调整器。调整器能 够调整气体流，使得气体在恒定压力下或者可由用户改变的压力下分配。
[0005] 但是，在实践中，这往往难以实现。示例应用是对金属惰性气体/金属活性气体 (MIG/MAG)或钨惰性气体（TIG)焊接提供防护。这种应用需要流控制，使得气体在使用时接 近大气压力而以规定速率输送，例如15升/分钟。
[0006] 图1显示MIG/MAG焊接的传统组件。气罐10存储处于高压的气体，例如，200巴至 300巴。气罐10具有气罐本体12,气罐本体12包括大体圆柱形容器，容器具有平坦基部， 基部布置成使得气罐10能够在无支承的情况下直立在平坦表面上。
[0007] 气罐本体12由钢、铝和/或复合材料形成，并且适合且布置成经受住由于存储高 压气体而引起的非常大的内部压力。
[0008] 主调整器14位于气罐10的下游，主调整器14包括控制阀，控制阀采用反馈机构， 使得在主调整器14下游的点处保持恒定压力。安全卸压阀16布置在压力调整器14的下 游。
[0009] 调整器14以固定压力将气体供应给连接到其上的MIG/MAG焊接装备18。
[0010] 上游/下游压力比可从当气罐10全满时的100 :1变成当气罐10内的气体压力接 近其下游压力时的1 :1。随着压力比减小，通常出口压力改变。在许多情况下，压力可升高、 下降或保持恒定，这取决于调整器类型。
[0011] 标准ENIS022435规定了压力变化的性能极限。关闭压力升高可典型地比标称设 定固定压力高10%，而且可允许关闭压力升高比标称设定固定压力大高达30%的值。由于下 游流率随压力改变，所以这个变化可影响流性能，这取决于连接在下游的装备。
[0012] 一般通过限制典型地通过阀或孔的气体流来控制流率。可通过控制固定孔大小上 的上游压力来精确地计量气体流，其中下游压力显著低于上游压力。
[0013] 例如考虑焊接应用装备。在这样的组件中，通过焊接机中的通往焊炬的软管和管 道系统的压力显著低于气罐中的上游压力。因此，在这样的情况下，位于压力源附近的孔可 起主要限制的作用，其中流率由孔的上游不远处的压力确定。
[0014] 但是，如果流例如由于连接到焊接弧控制器上的螺线管开/关阀而在软管和管道 系统的端部处停止，则压力将在孔下游的系统中升高，直到压力等于上游压力。系统压力在 流动状况（动态）和静止状况之间的这个上升可产生不合需要的作用。
[0015] 已知下游装备可影响气体流系统的端部处的最终流率。例如，长度较长的软管、窄 孔管、阀或连接器中的孔全部都可在气体流系统内产生额外的压降，从而限制离开系统的 流率。不幸的是，即使当给定相同的上游压力和孔状况时，针对不同的焊接装备和软管长度 而预测来自系统的最终流率不是始终可行的。
[0016] 以上问题在使用中共同引起"浪涌"情况。浪涌是当气体从静止状况变成流动状 况时（例如当最终关闭阀打开时）发生的现象。
[0017] 在打开阀之后，在最初起动气体流和实现稳态状况之间存在过渡时间。在此时间 期间，应用装备中的压力从存储器中的静压力（等于上游压力）减小到接近大气压力的低 得多的水平。由于这个压力梯度，流率将更高，从而导致与所需的相比，需要使用更多气体， 达简短但大量的时间。
[0018] 另一个负载问题在于装备设计设置的变化可显著地影响浪涌现象。然而另外，运 行工作循环（即，气体相对于气体供给关闭的时间而流动的时间）也可影响浪涌体积。例 如在平头焊接应用中所必需的那样，快速开/关循环可能要求关闭时间的比例类似于"打 开"时间的比例，从而导致严重的浪涌问题。
[0019] 图2是示出这个现象的曲线图。可从此图中看出，在流在工作循环中停止之前，流 率永久无法变成稳态的恒定流状况（诸如当阀始终打开时）。难以用传统的焊接管球流检 查器来精确地设置这种间歇流，因为这个循环快。
[0020] 多种现有组件试图解决以上问题。例如：焊接浪涌保护器；两级调整器（其特别地 设计成减小主最高压力源的变化）；以及在焊接应用装备中提供额外的孔在本领域中是已 知的。
[0021] 但是，各个现有解决办法都具有缺点。首先，它们包括额外的装备，以将其添加到 焊接系统，这会增加这种装备的大小、复杂性和成本。
[0022] 另外，以上解决办法仅在装备设置和循环能力的特定组合批准这种组件的情况下 相关或有效。对于每个焊接应用不必具有这种装备，从而导致需要针对不同的目的来修改 设备。
[0023] 此外，必须设置调节器，以及针对各个装备设置单独地调整调节器。如果循环 开-关时间快，则难以可靠地实现这一点。为了从这样的解决办法中受益，需要专家知识和 良好的训练以及有效的制造控制系统，这使得它们不灵活和效率低下。
[0024] EP-A-0916891和US-A-6, 314, 986描述了一种气体控制装置，它包括一组集成构 件，使得提供必要的控制、关闭和安全功能。但是，即使诸如这些应用中公开的构件，也无法 在每个最终用户应用中控制浪涌。
[0025] 因此，本领域中需要一种改进的压力调整器，它可运行来降低当用于可变流率的 系统或具有快速开/关循环的系统时有浪涌的风险。
【发明内容】
[0026] 根据本发明的一方面，提供一种用于调整气体源的流率的压力调整器，压力调整 器包括：壳体，其具有与气体源连通的入口、可运行来以给定的压力和流率供应气体的出 口、在入口和出口之间延伸的导管；限制装置，其位于导管中，并且可定位成控制通过其中 的气体流；偏压组件，其对限制装置应用预定偏压；以及选择装置，其可运行来选择偏压组 件和限制装置的多个预定离散构造中的一个，以在所述出口处提供离散的一组气体压力， 以及其中，出口包括选自特定的一组固定大小的孔的固定大小的孔，使得所述选择装置的 可选择位置和孔的组合对所述出口下游的应用提供一组离散流率/压力组合。
[0027] 通过提供这种组件，预先限定的一组离散的可选择气体压力和一部分固定孔大小 的组合提供取决于应用而降低浪涌的可能性的一组特定流率/压力组合。
[0028] 换句话说，本发明使得能够通过结合预设的可选择压力调整器模块与可互换的固 定大小的孔模块来在设定流率下进行流量控制，所确定的大小使得全部范围的模块对一系 列下游装备提供计量流量和最佳浪涌。
[0029] 相比之下，已知组件对于优化焊接状况是复杂的。例如，已知组件要求用户调节调 整器、流控制阀或节约器，并且然后用流管确认计量流。这种反复优化浪费时间、资源和装 备。
[0030] 根据本发明的第一方面，提供一种用于调整气体源的流率的压力调整器，压力调 整器包括：壳体，其具有与气体源连通的入口、可运行来以给定压力和流率供应气体的出 口、在入口和出口之间延伸的导管；限制装置，其位于导管中，并且可定位成控制通过其中 的气体流；对限制装置应用预定偏压的偏压组件；以及选择装置，其可运行来选择偏压组 件和限制装置的多个预定离散构造中的一个，以在针对出口处的气体压力提供离散的一组 压力设定，其中，出口包括选自特定的一组可互换的固定大小的孔的固定大小的孔，使得孔 和离散压力设定的组合对所述出口下游的可变流率应用提供一组离散流率/压力组合，以 及其中，对于特定离散流率，取决于可变流率应用的工作循环来选择固定大小的孔和离散 压力设定的组合。
[0031] 在一个实施例中，可从固定大小的孔和离散压力设定的两个组合获得特定离散流 率。
[0032] 在一个实施例中，可选择的离散偏移位置的数量为五个或更少。
[0033] 在一个实施例中，可选择的离散偏移位置的数量为三个或更少。
[0034] 在一个实施例中，选择装置包括可运行来选择所述离散构造中的一个的旋转控制 部件，所述旋转控制部件可运行来锁定在各个所述离散构造中。
[0035] 在一个实施例中，所述旋转控制部件可运行来将控制装置移动到预定数量的线性 偏移位置中的一个，来自所述偏压组件的偏压取决于所述线性位置。
[0036] 在一个实施例中，偏压组件包括至少一个控制压缩弹簧，并且控制压缩弹簧的偏 压取决于所述控制装置的线性偏移。
[0037] 在一个实施例中，所述控制装置包括可运行来在对应的通道内滑动的至少一个 销，所述销和通道控制所述控制装置的线性移动。
[0038] 在一个实施例中，该通道或各个通道包括用于接收对应的销或各个对应的销的多 个定位凹口，各个定位凹口限定所述选择装置的离散构造。
[0039] 在一个实施例中，选择装置包括有弹性的元件，以将该销或各个销偏压到相应的 定位凹口中。