多路独立进气系统的制作方法

本实用新型涉及一种进气系统，尤其涉及一种在超高真空环境下科学实验中使用的多路独立进气系统，属于真空科研设备领域。

背景技术：

超高真空设备系统是进行超高真空实验中不可或缺的重要硬件基础，其一般由真空泵、真空计、真空腔体及其它元件并借助于真空管道，按一定要求组合而成。以保证在一定的空间内获得并保持特定真空环境、确保某项工艺过程或物理过程在真空系统内实施，在半导体、机械加工、物理、化学、材料和生物科学等各个研究领域都有着广泛的应用。

具体而言，在科学实验的过程中，为了满足相应的实验需求，经常有需要向实验环境内注入某种高纯度的气体或者液体样品。例如在气氛下加热样品、在样品上吸附特定的分子、制备分子束反应物等等。在进行高纯度样品的制备时，排除杂质对实验的干扰是能够开展这些科学实验操作的基本前提，因此，为了满足这类制备实验的操作需求，对操作设备的真空度及密封性就提出了很高的要求。

另外，在许多的科学实验中，需要进行对比实验、以研究不同的气体或者液体样品对实验结果的不同影响。因此，这也就需要在不改变其他实验条件的情况下，分别向实验环境内注入不同的样品分子，且需要保证这几种样品分子间不会互相污染、影响实验结果。这样一来，无疑也对操作设备的规格和功能提出了更高的要求。

综上所述，如何在提出一种在超高真空环境下科学实验中使用的多路独立进气系统，以满足各类科学实验的多方面要求，就成为本领域内技术人员所亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于现有技术存在上述缺陷，本实用新型的目的是提出一种多路独立进气系统，包括气路架台，还包括固定设置于所述气路架台上的气路机构，所述气路机构包括一根与外接实验设备相连通的气路主管路以及多根与所述气路主管路相连通、用于存储及输送待进样样品的进气支管路，多根所述进气支管路间相互独立，所述气路主管路还管路连接有用于实现管路抽真空的真空泵组，所述真空泵组固定设置于所述气路架台上。

优选地，所述气路架台包括架台底座以及架台主体，所述架台底座的上端面与所述架台主体固定连接、所述架台底座的下端面固定设置有多个便于位置移动的万向轮，所述气路机构与所述架台主体固定连接。

优选地，所述气路机构还包括一根抽气支管路，所述抽气支管路的两端与所述气路主管路的两端相连通，所述抽气支管路上固定设置有用于控制气路开关、调节气流大小的管路密封阀以及用于对气路进样进行控制的气动阀。

优选地，所述气路主管路为一圆柱形腔体，所述气路主管路的一侧管口与外接实验设备相连接、所述气路主管路的另一侧管口连接有用于保证管体密封的密封法兰；所述气路主管路的管体中段位置等距设置有多个进气支路接口，所述进气支路接口的数量、规格与所述进气支管路的数量、规格一一匹配对应，所述进气支路接口借助连接法兰与所述进气支管路相连通；所述气路主管路的管体两端位置分别设置有一个抽气支路接口，所述抽气支路接口借助连接法兰与所述抽气支管路相连通。

优选地，所述气路主管路的管体上还开设有两个功能接口，其中一个所述功能接口固定连接有一个用于测量整个气路真空度的全量程规，另外一个所述功能接口固定连接有一个三通接头，所述三通接头的另外两端分别连接有两个全金属角阀。

优选地，所述气路主管路的管体上还开设有至少一个用于管路拓展的拓展接口。

优选地，所述真空泵组包括一用于管路粗抽的机械泵以及一用于确保管路真空度的分子泵，所述机械泵及所述分子泵二者均借助所述全金属角阀及三通接头与所述气路主管路相连接，所述分子泵还管路连接有一用于作为其前级的角阀，所述分子泵借助管路与所述机械泵相连接。

优选地，每根所述进气支管路均借助连接法兰与所述气路主管路相连通，每根所述进气支管路的上端均固定设置有一电容薄膜式绝对压力变送器、每根所述进气支管路的下端均固定设置有一用于储存液态样品的试剂罐，每根所述进气支管路上还固定设置有一用于储存气态样品的储气罐。

优选地，所述气路机构内包括三根所述进气支管路，三根所述进气支管路等距且平行的固定设置于所述架台主体上。

优选地，还包括固定设置于所述气路架台上的用于控制系统运作的电控机构，所述多路独立进气系统内的电气部件均与所述电控机构电性连接并由其控制驱动。

与现有技术相比，本实用新型的优点主要体现在以下几个方面：

本实用新型所提供的一种多路独立进气系统，能够方便地进行高纯度气体或液体样品地制备，还可以快捷地进行切换操作，免除了现有设备使用过程中频繁换样所造成的不便。同时，在本实用新型的系统中，气路操作简单，操作者能够独立完成操作，提高了工作效率、高效地完成了相关的实验研究，从而在最大限度上降低了人力及时间成本。而且，本实用新型中的多路气路彼此独立，有效地避免了进样样品分子间的交叉污染。

本实用新型通过合理的设计，缩小和优化了设备整体的体积，显著地提升了设备整体的便捷性和实用性。

此外，本实用新型的系统也为同领域中其他真空进样设备的设计、制造和使用提供了技术启示，具有很高的借鉴、使用及推广价值。

以下便结合实施例附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步的详述，以使本实用新型技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1为本实用新型的正面结构示意图；

图2为本实用新型的背面结构示意图；

图3为本实用新型的侧面结构示意图；

图4为本实用新型的另一侧面结构示意图；

图5为本实用新型中气路主管路的结构示意图。

其中：1、架台底座；2、架台主体；3、万向轮；4、气路主管路；41、进气支路接口；42、抽气支路接口；43、功能接口；44、拓展接口；5、进气支管路；6、抽气支管路；7、管路密封阀；8、气动阀；9、密封法兰；10、全量程规；11、全金属角阀；12、机械泵；13、分子泵；14、角阀；15、电容薄膜式绝对压力变送器；16、试剂罐；17、储气罐；18、电控机构。

具体实施方式

如图1~图5所示，本实用新型提供了一种多路独立进气系统。

所述多路独立进气系统包括气路架台，还包括固定设置于所述气路架台上的气路机构，所述气路机构包括一根与外接实验设备相连通的气路主管路4以及多根与所述气路主管路4相连通、用于存储及输送待进样样品的进气支管路5，多根所述进气支管路5间相互独立，所述气路主管路4还管路连接有用于实现管路抽真空的真空泵组，所述真空泵组固定设置于所述气路架台上。

所述气路架台采用45#铝型材进行制作，在其形状方面可以根据实际的使用需要进行调整。所述气路架台的作用在于为真空泵组提供支撑，同时也便于系统整体的位置移动、为操作和使用提供便利。

具体而言，所述气路架台包括架台底座1以及架台主体2，所述架台底座1的上端面与所述架台主体2固定连接、所述架台底座1的下端面固定设置有多个便于位置移动的万向轮3，所述气路机构与所述架台主体2固定连接。在本实施例中，所述架台底座1为分体式结构，所述真空泵组中震动较大的部分被单独设置于一个独立的架台底座1上。这样的分体式结构设置可以最大限度上避免过度震动对系统整体的影响。

所述气路机构还包括一根抽气支管路6，在本实施例中，所述抽气支管路为波纹管，所述抽气支管路6的两端与所述气路主管路4的两端相连通，所述抽气支管路6上固定设置有用于控制气路开关、调节气流大小的管路密封阀7以及用于对气路进样进行控制的气动阀8。所述管路密封阀7优选为世伟洛克vcr波纹管密封阀，所述气动阀8优选为世伟洛克气动阀。

所述气路主管路4为一圆柱形腔体，所述气路主管路4的一侧管口与外接实验设备相连接、所述气路主管路4的另一侧管口连接有用于保证管体密封的密封法兰9。所述密封法兰9可以根据实际的产品规格进行调整，在本实施例中优选为cf35法兰。

所述气路主管路4的管体中段位置等距设置有多个进气支路接口41，所述进气支路接口41的数量、规格与所述进气支管路5的数量、规格一一匹配对应，所述进气支路接口41借助连接法兰与所述进气支管路5相连通。

所述气路主管路4的管体两端位置分别设置有一个抽气支路接口42，所述抽气支路接口42借助连接法兰与所述抽气支管路6相连通。

同样的，所述进气支路接口41及所述抽气支路接口42与所述气路主管路4相连接所借助的连接法兰的规格也可以根据实际的使用需要来进一步确定，在本实施例中，所述连接法兰优选为cf16法兰。

所述气路主管路4的管体上还开设有两个功能接口43，其中一个所述功能接口43固定连接有一个用于测量整个气路真空度的全量程规10。所述的全量程规10主要用来测量系统的真空度，在本实施例中，所述全量程规10为爱德华全量程规，其真空测量范围为1*10^-9~1000mbar。

另外一个所述功能接口43固定连接有一个三通接头，所述三通接头的另外两端分别连接有两个全金属角阀11。此处使用所述全金属角阀11的作用在于实现管路的整体烘烤，从而满足实际的使用需要。

所述气路主管路4的管体上还开设有至少一个用于管路拓展的拓展接口44。此外，所述气路主管路4一侧管口的所述密封法兰9也可以进行拆卸，从而将这一侧管口作为拓展接口44进行使用。

此处，需要补充说明的是，所述气路主管路4上所连接的各类法兰均优选为刀口法兰。

所述真空泵组包括一用于管路粗抽的机械泵12以及一用于确保管路真空度的分子泵13，所述机械泵12及所述分子泵二者均借助所述全金属角阀11及三通接头与所述气路主管路4相连接。由于所述分子泵13不能直接用于大气抽真空，因此所述分子泵13还管路连接有一用于作为其前级的角阀14，所述分子泵13借助管路与所述机械泵12相连接。

在本实施例中，所述机械泵12选用爱德华无油干泵nxds6i，所述分子泵13选用爱德华85l分子泵。

每根所述进气支管路5均借助连接法兰与所述气路主管路4相连通，每根所述进气支管路5的上端均固定设置有一电容薄膜式绝对压力变送器15，所述电容薄膜式绝对压力变送器15具有精度高、响应快、稳定可靠以及长期连续使用等性能特点，具有优良的抗过载能力，适用于真空压力精确测量。

每根所述进气支管路5的下端均固定设置有一用于储存液态样品的试剂罐16。每根所述进气支管路5上还固定设置有一用于储存气态样品的储气罐17，对于饱和蒸气压比较低的液体样品，所述储气罐17可以使样品在进样期间的浓度比较均匀。

所述进气支管路5的数量及设置可以根据实际的使用需要进行调整，以实现多路独立进气的目的。在本实施例中，所述气路机构内包括三根所述进气支管路5，三根所述进气支管路5等距且平行的固定设置于所述架台主体2上。

本实用新型所述的多路独立进气系统，还包括一固定设置于所述气路架台上的用于控制系统运作的电控机构18，所述多路独立进气系统内的电气部件均与所述电控机构18电性连接并由其控制驱动。

为了实现本实用新型的电控过程，本实施例中，在进气端口前，使用到了气动阀8、电磁阀（图中未示出）以及相应的继电器开关（图中未示出），制备好的样品经过进气系统后，被引入到一对气动阀8前，这对气动阀8种的一个将气体引入到进样系统，另外一个则在特定的进样时间之后将进气系统内残存的样品迅速抽走，以此来精确的控制进样时间。具体如下。

每个所述气动阀8均借助快速接头及软管连接有一电磁阀，电磁阀之间的管路连接高压氮气或高压空气，这样一来，即可通过电磁阀的开关，控制相应气动阀的开关，进而轻松控制进样时间。为方便电磁阀的控制，本实施例选用了一款继电器进行控制，该继电器可被编程。继电器与电磁阀的供电电源均为24v直流电源。

在其应用过程中，首先将继电器与所述电控机构18内相应的通讯接口进行连接，选择并连接至相应的接口后，可以利用全开、全关按钮对继电器全部做开启或者关闭处理，这样可以方便的对气路进行抽气，在清洗气路的时候非常方便。而通过所述电控机构18，可以将多路继电器进行分组。本实施例中，共设置有八路继电器，八路继电器两两一组被分为四组，使得所述电控机构18可以同时控制四组气路。对于每一组气路的操作而言，首先借助初始化按钮关闭一路电磁阀、打开另一路电磁阀，使得该组气路内的一个气动阀8关闭、另一个气动阀8开启，使得该气路处于准备状态。随后输入进样时间，通过开始按钮，以毫秒级的速度迅速地将初始状态下开启的电磁阀关闭、关闭的电磁阀开启，此时气路内的两个气动阀8的开关状态也互换，开始进样。当到达预设之间后，气路内的两个电磁阀的状态以毫秒级的速度迅速地恢复至初始状态，残余气体被抽走。通过上述操作，可以精确地控制进样时间，精度最高可以到0.1s，满足绝大多数的实验需求。

本实用新型所述的多路独立进气系统在使用过程中，通过世伟洛克vcr波纹管连接到实验设备。所述机械泵12、所述分子泵13均电性连接220v电源，同时所述全量程规10以及所述电容薄膜式绝对压力变送器15也都连上电源。电源设备连接完毕之后，打开与所述机械泵12连接的所述全金属角阀11，启动机械泵12。十分钟后再打开所述分子泵13。此操作完成之后，打开所述全量程规10的控制器以及所述电容薄膜式绝对压力变送器15的控制器。

对于用户而言，本实用新型所提供的一种多路独立进气系统，能够方便地进行高纯度气体或液体样品地制备，还可以快捷地进行切换操作，免除了现有设备使用过程中频繁换样所造成的不便。同时，在本实用新型的系统中，气路操作简单，操作者能够独立完成操作，提高了工作效率、高效地完成了相关的实验研究，从而在最大限度上降低了人力及时间成本。而且，本实用新型中的多路气路彼此独立，有效地避免了进样样品分子间的交叉污染。本实用新型的气路真空度优于1*10^-6mbar，指标优于绝大多数样品的纯度。

本实用新型通过合理的设计，缩小和优化了设备整体的体积，显著地提升了设备整体的便捷性和实用性。

此外，本实用新型的系统也为同领域中其他真空进样设备的设计、制造和使用提供了技术启示，具有很高的借鉴、使用及推广价值。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。