一种水箱控制电路及其氮封水箱的制作方法

1.本实用新型涉及纯化水制备设备技术领域，尤其涉及一种水箱控制电路及其氮封水箱。


背景技术：

2.纯水是指通过反渗透或者蒸馏制备的水，而超纯水是在纯水的基础上经过光氧化技术、精处理和抛光等一系列复杂的纯化技术制得的。超纯水将水中的导电介质、细菌、病毒、有机物以及微量矿物元素几乎完全去除。超纯水通常用于集成电路工业中，光电半导体原材料和所用器皿的清洗、光刻掩模板的制备和硅片氧化用的水汽源等。其他紧密电子器件的生产中，也需要大量的使用超纯水。
3.超纯水系统通常使用edi模块和氮封水箱，edi模块处理后的水存入氮封水箱中，氮封水箱、纯水泵及其管路形成管路外循环，使超纯水保持流动状态。为防止外部空气进入，氮封水箱使用加压氮气送入氮封水箱的顶部，使氮封水箱内保持微正压状态，在氮封水箱上还设置有溢水管，溢水管内设置有水封，用于排水并防止外部空气进入氮封水箱。如果氮气管路出现异常，无法稳定氮封水箱内的氮气压力，当氮气压力较低或者较高时，氮封水箱都可能会变形甚至破损；另外在水箱内负压时，也有可能会将水封中的水或者外部空气吸入氮封水箱，污染水箱内的水，影响正常生产的进行。现有的氮封水箱不能很好的适应不同氮气压力的工作情况，急需改进。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型提出了一种能根据氮封水箱内部压力变化情况适时切换相应的管路上的阀门、保持氮封水箱结构的完整可靠的氮封水箱控制电路及其氮封水箱。
5.本实用新型的技术方案是这样实现的：
6.一方面，本实用新型提供了一种水箱控制电路，包括提供氮气的氮气进气管，氮气进气管分别与氮气源和水箱密封连接，氮气进气管上设置有氮气阀；还包括plc单元、氮封压力开关(1)、双向调节阀(2)、溢流管水位探头(3)、补水阀(4)和操作单元(5)；
7.plc单元包括数字量输入模块和数字量输出模块；plc单元的数字量输出模块与氮气阀和补水阀(4)电性连接；
8.氮封压力开关(1)的输出端与plc单元的数字量输入模块电性连接，氮封压力开关(1)用于检测氮封水箱内的气压；
9.双向调节阀(2)设置在氮封水箱顶部，其与plc单元的数字量输出模块电性连接，双向调节阀(2)用于选择性的将氮封水箱内部的气体排出，或者将外部空气应急送入氮封水箱内；
10.溢流管水位探头(3)，其与plc单元的数字量输入模块电性连接，用于检测溢流管内的液位，并发出液位检测信号；
11.所述氮封压力开关(1)将当前氮封水箱的压力信号发送至plc单元的数字量输入
模块；
12.操作单元(5)，分别与双向调节阀(2)、氮气阀、补水阀(4)以及plc单元的数字量输入模块电性连接，操作单元(5)可用于手动开启双向调节阀(2)、氮气阀或者补水阀(4)；plc单元可根据氮封压力开关(1)或者溢流管低水位探头的输入信号驱动双向调节阀(2)、氮气阀或者补水阀(4)的开启或者关闭。
13.在以上技术方案的基础上，优选的，所述操作单元(5)包括氮气阀按钮sa31、调节阀正转按钮sa32、调节阀反转旋钮sa33、补水阀按钮sa34、氮气阀输出继电器ka17、第一调节阀输出继电器ka18、第二调节阀输出继电器ka19和补水阀输出继电器ka20；氮气阀按钮sa31的常开端与一相线和氮气阀输出继电器ka17的线圈一端电性连接，氮气阀输出继电器ka17线圈的另一端与中性线电性连接，氮气阀输出继电器ka17的常开触点还分别与一相线和氮气阀电性连接；调节阀正转按钮sa32的常开端与一相线和第一调节阀输出继电器ka18的线圈一端电性连接，第一调节阀输出继电器ka18的线圈的另一端与中性线电性连接；调节阀反转旋钮sa33的常开端与一相线和第二调节阀输出继电器ka19的线圈的一端电性连接，第二调节阀输出继电器ka19的线圈的另一端与中性线电性连接，第一调节阀输出继电器ka18的常开触点和第二调节阀输出继电器ka19的常开触点分别与不同的相线以及双向调节阀(2)电性连接；补水阀按钮sa34的常开端与一相线及补水阀输出继电器ka20的线圈的一端电性连接，补水阀输出继电器ka20的线圈的另一端与中性线电性连接，补水阀输出继电器ka20的常开触点分别与一相线和补水阀(4)电性连接。
14.优选的，还包括指示单元，指示单元包括氮气阀指示灯hl1、补水阀指示灯hl2和自动运行指示灯hl3，氮气阀指示灯hl1通过氮气阀输出继电器ka17的常开触点与一相线电性连接；补水阀指示灯hl2通过补水阀输出继电器ka20的常开触点与一相线电性连接；氮气阀指示灯hl1指示当前的氮气阀的工作状态，补水阀指示灯hl2指示当前的补水阀(4)的工作状态；自动运行指示灯hl3与数字量输出模块的输出触点电性连接。
15.优选的，所述plc单元的数字量输出模块还包括氮气阀输入继电器ka53、第一调节阀输入继电器ka54、第二调节阀输入继电器ka55、补水阀输入继电器ka56和多通道选择开关ka21；多通道选择开关ka21的线圈、氮气阀输入继电器ka53的线圈、第一调节阀输入继电器ka54、第二调节阀输入继电器ka55和补水阀输入继电器ka56的线圈分别与plc单元的一输出触点一一对应电性连接；多通道选择开关ka21的第一常开端设置在氮气阀按钮sa31的常开端与氮气阀输出继电器ka17的线圈之间，氮气阀输入继电器ka53的常开端通过多通道选择开关ka21的第一常闭端与氮气阀输出继电器ka17的线圈电性连接；多通道选择开关ka21的第二常开端设置在调节阀正转按钮sa32的常开端与第一调节阀输出继电器ka18的线圈之间，第一调节阀输入继电器ka54的常开端通过多通道选择开关ka21的第二常闭端与第一调节阀输出继电器ka18的线圈电性连接；多通道选择开关ka21的第三常开端设置在调节阀反转旋钮sa33的常开端与第二调节阀输出继电器ka19的线圈之间，第二调节阀输入继电器ka55的常开端通过多通道选择开关ka21的第三常闭端与第二调节阀输出继电器ka19的线圈电性连接；多通道选择开关ka21的第四常开端设置在补水阀按钮sa34的常开端与补水阀输出继电器ka20的线圈之间，补水阀输入继电器ka56的常开端通过多通道选择开关ka21的第四常闭端与补水阀输出继电器ka20的线圈电性连接。
16.优选的，所述氮封压力开关(1)为zse40af数字压力开关，其输出端与数字量输入
模块的输入点对应电性连接；溢流管水位探头(3)的输出端也与数字量输入模块的输入点对应电性连接。
17.在以上技术方案的基础上，优选的，还包括电源单元，电压单元包括单相交流电压和直流电源；单相交流电源与一相线和中性线电性连接，单相交流电源输出220v交流电；直流电源将单相交流电源的输出整流，进一步输出24v直流电，供plc单元的数字量输入模块、数字量输出模块以及氮封压力开关(1)使用。
18.另一方面，本实用新型还提供了一种氮封水箱,包括设置在氮封水箱上的氮气进气管、溢流管、与edi模块连接的进水管和补水阀(4)，氮气进气管的一端与氮气源连通，氮气进气管的另一端与氮封水箱密封连接，氮气进气管上设置有用于补充氮气的氮气阀；溢流管上设置有补水阀(4)，补水管与进水管连接，补水管上设置有补水阀(4)；氮封压力开关(1)设置在氮封水箱顶部并与氮封水箱密封连接；其特征在于：所述氮封水箱配置有上述的水箱控制电路，plc单元可根据氮封压力开关(1)或者溢流管低水位探头的输入信号驱动双向调节阀(2)、氮气阀或者补水阀(4)的开启或者关闭，或者手动改变双向调节阀(2)、氮气阀或者补水阀(4)的状态。
19.本实用新型提供的一种水箱控制电路及其氮封水箱，相对于现有技术具有以下有益效果：
20.(1)通过配置氮封压力开关、双向调节阀、溢流管水位探头以及补水阀等组件，可以在氮封水箱内部压力过大或者较低时候，进行氮气排气或者补充氮气，维持氮封水箱内微正压的密封条件；双向调节阀在氮气阀或者氮气源不能正常工作时应急将外部空气吸入，避免氮封水箱内部形成负压或者将溢流管内的水吸入，造成的水箱变形、破损等现象；当氮气压力较大时，双向调节阀能够排出多余氮气；为了形成可靠的水封条件，溢流管水位探头会检测溢流管内水位，并选择性开启补水阀补充足够的水到溢流管中；
21.(2)氮封压力开关能可靠检测氮封水箱内部的气压，并根据预设阈值发出检测信号，驱动双向调节阀动作；
22.(3)本方案可以通过操纵单元进行人工手动作业，并能结合plc单元进行自动气压检测，可方便的在两者之间切换，各操作按钮作为各阀门手动的开关，与其并联的输入继电器由plc单元控制。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本实用新型一种水箱控制电路的结构框图；
25.图2为本实用新型一种水箱控制电路的数字量输入模块的接线图；
26.图3为本实用新型一种水箱控制电路的操作单元与数字量输出模块的部分接线示意图；
27.图4为本实用新型一种水箱控制电路的数字量输出模块的另一部分接线示意图；
28.图5为本实用新型一种水箱控制电路的电源单元与氮气阀、双向调节阀以及补水
阀的电气接线示意图；
29.图6为本实用新型一种应用了水箱控制电路的氮封水箱的结构示意图。
具体实施方式
30.下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。
31.如图1和图2所示，图示展示了一种水箱控制电路，包括提供氮气的氮气进气管，氮气进气管分别与氮气源和水箱密封连接，氮气进气管上设置有氮气阀；还包括plc单元、氮封压力开关1、双向调节阀2、溢流管水位探头3、补水阀4和操作单元5；
32.plc单元包括数字量输入模块和数字量输出模块；plc单元的数字量输出模块与氮气阀和补水阀4电性连接；
33.氮封压力开关1的输出端与plc单元的数字量输入模块电性连接，氮封压力开关1用于检测氮封水箱内的气压；如图2所示，图示展示了氮封压力开关1与溢流管水位探头3与数字量输入模块的接线图。
34.溢流管水位探头3其与plc单元的数字量输入模块电性连接，用于检测溢流管内的液位，并发出液位检测信号；
35.双向调节阀2设置在氮封水箱顶部，其与plc单元的数字量输出模块电性连接，双向调节阀2用于选择性的将氮封水箱内部的气体排出，或者将外部空气应急送入氮封水箱内；
36.氮封压力开关1将当前氮封水箱的压力信号发送至plc单元的数字量输入模块；操作单元5分别与双向调节阀2、氮气阀、补水阀4以及plc单元的数字量输入模块电性连接，操作单元5可用于手动开启双向调节阀2、氮气阀或者补水阀4；plc单元可根据氮封压力开关1或者溢流管低水位探头的输入信号驱动双向调节阀2、氮气阀或者补水阀4的开启或者关闭。
37.为维持氮封水箱的可靠密封并处于微正压的工况，需要可靠的监测器内部氮气压力，避免出现过压或者负压情形，过压或者负压都可能导致氮封水箱变形、不可逆的破损等现象，尤其是负压时有可能吸入溢流管内的水封，污染箱内的水。氮封压力开关1的输出结果决定了plc单元的自动运行的公开，当氮气压力低，如小于0.2kpa时，氮气阀开启，向水箱内供氮气；当氮封水箱内的气压在0.2kpa—1.2kpa区间时，维持当前密封状态；当气压超过1.2kpa时，plc单元会开启双向调节阀2进行排气，排出多余的氮气；当氮气源故障无法供氮气且氮气压力低时，应急情况下可以开启双向调节阀2由外部空气向氮封水箱内补入空气，防止水箱承受负压变形。
38.如图3结合图4和图5所示，操作单元5包括氮气阀按钮sa31、调节阀正转按钮sa32、调节阀反转旋钮sa33、补水阀按钮sa34、氮气阀输出继电器ka17、第一调节阀输出继电器ka18、第二调节阀输出继电器ka19和补水阀输出继电器ka20；氮气阀按钮sa31的常开端与一相线和氮气阀输出继电器ka17的线圈一端电性连接，氮气阀输出继电器ka17线圈的另一端与中性线电性连接，氮气阀输出继电器ka17的常开触点还分别与一相线和氮气阀电性连
接；调节阀正转按钮sa32的常开端与一相线和第一调节阀输出继电器ka18的线圈一端电性连接，第一调节阀输出继电器ka18的线圈的另一端与中性线电性连接；调节阀反转旋钮sa33的常开端与一相线和第二调节阀输出继电器ka19的线圈的一端电性连接，第二调节阀输出继电器ka19的线圈的另一端与中性线电性连接，第一调节阀输出继电器ka18的常开触点和第二调节阀输出继电器ka19的常开触点分别与不同的相线以及双向调节阀2电性连接；补水阀按钮sa34的常开端与一相线及补水阀输出继电器ka20的线圈的一端电性连接，补水阀输出继电器ka20的线圈的另一端与中性线电性连接，补水阀输出继电器ka20的常开触点分别与一相线和补水阀4电性连接。上述氮气阀按钮sa31、调节阀正转按钮sa32、调节阀反转旋钮sa33与补水阀按钮sa34均是手动调节按钮，用于手动切换阀门的工作状态，如开启氮气阀、补水阀或者调节双向调节阀2的不同工作状态。
39.为了更好的实现氮气压力自动调节，同样如图3—5所示，plc单元的数字量输出模块还包括氮气阀输入继电器ka53、第一调节阀输入继电器ka54、第二调节阀输入继电器ka55、补水阀输入继电器ka56和多通道选择开关ka21；多通道选择开关ka21的线圈、氮气阀输入继电器ka53的线圈、第一调节阀输入继电器ka54、第二调节阀输入继电器ka55和补水阀输入继电器ka56的线圈分别与plc单元的一输出触点一一对应电性连接；多通道选择开关ka21的第一常开端设置在氮气阀按钮sa31的常开端与氮气阀输出继电器ka17的线圈之间，氮气阀输入继电器ka53的常开端通过多通道选择开关ka21的第一常闭端与氮气阀输出继电器ka17的线圈电性连接；多通道选择开关ka21的第二常开端设置在调节阀正转按钮sa32的常开端与第一调节阀输出继电器ka18的线圈之间，第一调节阀输入继电器ka54的常开端通过多通道选择开关ka21的第二常闭端与第一调节阀输出继电器ka18的线圈电性连接；多通道选择开关ka21的第三常开端设置在调节阀反转旋钮sa33的常开端与第二调节阀输出继电器ka19的线圈之间，第二调节阀输入继电器ka55的常开端通过多通道选择开关ka21的第三常闭端与第二调节阀输出继电器ka19的线圈电性连接；多通道选择开关ka21的第四常开端设置在补水阀按钮sa34的常开端与补水阀输出继电器ka20的线圈之间，补水阀输入继电器ka56的常开端通过多通道选择开关ka21的第四常闭端与补水阀输出继电器ka20的线圈电性连接。多通道选择开关ka21具有四个成对的常开触点和常闭触点，其常开触点的状态切换由数字量输出模块实现，各常开触点还与对应的氮气阀按钮sa31、调节阀正转按钮sa32、调节阀反转旋钮sa33和补水阀按钮sa34电性连接；多通道选择开关ka21的常闭触点与氮气阀输入继电器ka53、第一调节阀输入继电器ka54、第二调节阀输入继电器ka55和补水阀输入继电器ka56常开触点连接，plc单元根据压力或者液位检测信号，可以使相应的继电器动作，实现自动控制功能。
40.为指示当前阀门或者设备运行状态，本实用新型还包括指示单元，指示单元包括氮气阀指示灯hl1、补水阀指示灯hl2和自动运行指示灯hl3，氮气阀指示灯hl1通过氮气阀输出继电器ka17的常开触点与一相线电性连接；补水阀指示灯hl2通过补水阀输出继电器ka20的常开触点与一相线电性连接；氮气阀指示灯hl1指示当前的氮气阀的工作状态，补水阀指示灯hl2指示当前的补水阀4的工作状态；自动运行指示灯hl3与数字量输出模块的输出触点电性连接。
41.本实用新型的方案中，氮封压力开关1可以选择zse40af数字压力开关，其输出端与数字量输入模块的输入点对应电性连接；溢流管水位探头3的输出端也与数字量输入模
块的输入点对应电性连接。
42.如图5所示，本实用新型还包括电源单元，电压单元包括单相交流电压和直流电源；单相交流电源与一相线和中性线电性连接，单相交流电源输出220v交流电；直流电源将单相交流电源的输出整流，进一步输出24v直流电，供plc单元的数字量输入模块、数字量输出模块以及氮封压力开关1使用。图5中的各阀门的驱动机构均为单相电机。
43.另外，本实用新型还提供了一种氮封水箱,包括设置在氮封水箱上的氮气进气管、溢流管、与edi模块连接的进水管和补水阀4，氮气进气管的一端与氮气源连通，氮气进气管的另一端与氮封水箱密封连接，氮气进气管上设置有用于补充氮气的氮气阀；溢流管上设置有补水阀4，补水管与进水管连接，补水管上设置有补水阀4；氮封压力开关1设置在氮封水箱顶部并与氮封水箱密封连接；氮封水箱配置有上述的水箱控制电路，plc单元可根据氮封压力开关1或者溢流管低水位探头的输入信号驱动双向调节阀2、氮气阀或者补水阀4的开启或者关闭，或者手动改变双向调节阀2、氮气阀或者补水阀4的状态。在本方案中，溢流管的竖直长度不小于1.5m。补水管的管径为4—6mm即可。
44.另外，本方案中的双向调节阀2，也可以采用双向呼吸阀结构，只需设定上下限气压阈值，即可省去控制部分结构。如水箱内气压小于0.2kpa，且气源无法正常供气，则自动开启双向呼吸阀由外部空气经双向呼吸阀进入水箱中，如水箱内气压超过1.2kpa，则自动开启双向呼吸阀向外排气。
45.以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。