一种微通道层流元件及气体质量流量控制器的制作方法

本技术涉及流量测量，尤其是指一种微通道层流元件及气体质量流量控制器。

背景技术：

1、气体质量流量控制器主要用于对气体质量流量进行精密测量及控制，其在半导体和集成电路工艺、特种材料学科、化学工业、石油工业、医药、环保和真空等多种领域的科研和生产中有着重要的应用。

2、而层流元件作为气体质量流量控制器的核心部件之一，其是一种能够产生精确、重复且可预测流动模式的小型流道结构，它的工作原理是通过在流道中引入一段小直径的圆管或细长狭缝，能够抑制湍流，确保气体以层流形式流动，当气体以层流状态流过时，就可以根据已知的几何结构和测量的压力差来准确计算流量，凭借其产生稳定可重复层流、测量方法简单以及压力损失较低等优点，被广泛采用。

3、目前市面上的层流元件大多采用直毛细管结构，由于加工的限制，毛细管直径通常难以小于0.2mm。在小流量工况下，由于层流效应不够理想，测量精度难以保证，此外，通过改变毛细管数量和尺寸来实现不同流量量程的做法，不仅需要频繁修改结构，增加时间和维护成本，同时也难以满足宽量程和高精度的要求。另一种常见的层流元件采用毛细管束或双层板微通道结构，前者由于毛细管直径极小，强度不足且装配困难，后者对内表面加工光洁度要求极高，生产工艺复杂，成本高昂，这两种结构都存在测量精度低、适用范围受限等缺陷。

4、因此，设计一种既能满足小流量和宽量程测量精度要求，又能够提高结构强度、降低生产成本、扩大适用范围的新型层流元件结构，对于推动气体流量检测技术的发展具有重要意义。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是针对上述问题，提供了一种微通道层流元件及气体质量流量控制器，其能够实现高精度、宽量程气体流量检测，同时还具有结构紧凑、装配简单、制造成本低的优点。

2、为达到上述目的，本实用新型提供的第一个技术方案为：一种微通道层流元件，包括基座，还包括多块叠片，多块所述叠片上下堆叠在所述基座的上端，每块所述叠片的中心开设有通孔，多个所述通孔之间形成气流通道，顶部所述叠片的上端连接有进气板，所述进气板上开设有与所述气流通道相连通的进气口，至少一组相邻两块所述叠片之间设置有层流片，所述层流片上呈辐射分布有多个流道槽，所述流道槽的末端延伸至所述叠片的外侧。

3、优选地，所述层流片的边缘周向均匀分布有多个突出部，使得相邻所述突出部之间形成向内凹陷的凹陷区域，每块所述叠片的边缘周向均匀设置有多个延伸板，相邻所述延伸板之间形成凹槽，当多块所述叠片上下堆叠时，所述突出部位于相邻两块所述叠片之间的凹槽内，所述凹陷区域则与所述延伸板的位置相对应。

4、优选地，所述基座的上端安装有用于限定所述叠片和所述层流片位置的夹持件。

5、优选地，所述夹持件包括连接在所述基座上的底圈和周向均匀固定在所述底圈上的多个夹持片，每个所述夹持片自上而下开设有夹持槽，所述延伸板卡设在对应所述夹持槽内。

6、优选地，所述层流片的边缘周向均匀固定有多个向外延伸的限位筋，所述限位筋也位于所述夹持槽内。

7、优选地，所述层流片的中心开设有与所述通孔同轴分布的孔道，所述孔道与所述气流通道相连通。

8、优选地，多个所述流道槽以所述孔道的中心为圆心，沿径向向外延伸，且每个所述流道槽具有一进口段和出口段，所述进口段靠近所述孔道设置，所述出口段的末端延伸至所述突出部，且位于所述叠片的外侧。

9、优选地，所述进气板的下端设置有一限位圈，所述限位圈伸入至所述气流通道内。

10、为了实现上述目的，本实用新型提供的第二个技术方案为：一种气体质量流量控制器，包括微通道层流元件。

11、与现有技术相比较，本实用新型的优点在于：气流先从进气板上的进气口进入，经过层流片上的流道槽时就会形成层流状态，该结构中的流道槽能够有效抑制气流湍流，确保气体以层流状态流动，从而满足流量计算的理论条件，尤其适用于小流量高精度测量，同时，通过调节叠片数量和通孔尺寸，可方便实现不同量程流量的检测，无需频繁改变结构，此外，整个结构采用叠片与层流片相互堆叠的设计，结构紧凑、装配简单，制造工艺平面化且成本低廉，并且由于叠片堆叠结构，整体强度较高，不易破损。综上，该微通道层流元件不仅能满足高精度、宽量程气体流量检测需求，而且在结构紧凑性、装配便利性、低制造成本和高结构强度等方面也具有突出优势。

技术特征：

1.一种微通道层流元件，包括基座，其特征在于：还包括多块叠片，多块所述叠片上下堆叠在所述基座的上端，每块所述叠片的中心开设有通孔，多个所述通孔之间形成气流通道，顶部所述叠片的上端连接有进气板，所述进气板上开设有与所述气流通道相连通的进气口，至少一组相邻两块所述叠片之间设置有层流片，所述层流片上呈辐射分布有多个流道槽，所述流道槽的末端延伸至所述叠片的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种微通道层流元件，其特征在于：所述层流片的边缘周向均匀分布有多个突出部，使得相邻所述突出部之间形成向内凹陷的凹陷区域，每块所述叠片的边缘周向均匀设置有多个延伸板，相邻所述延伸板之间形成凹槽，当多块所述叠片上下堆叠时，所述突出部位于相邻两块所述叠片之间的凹槽内，所述凹陷区域则与所述延伸板的位置相对应。

3.根据权利要求2所述的一种微通道层流元件，其特征在于：所述基座的上端安装有用于限定所述叠片和所述层流片位置的夹持件。

4.根据权利要求3所述的一种微通道层流元件，其特征在于：所述夹持件包括连接在所述基座上的底圈和周向均匀固定在所述底圈上的多个夹持片，每个所述夹持片自上而下开设有夹持槽，所述延伸板卡设在对应所述夹持槽内。

5.根据权利要求4所述的一种微通道层流元件，其特征在于：所述层流片的边缘周向均匀固定有多个向外延伸的限位筋，所述限位筋也位于所述夹持槽内。

6.根据权利要求2所述的一种微通道层流元件，其特征在于：所述层流片的中心开设有与所述通孔同轴分布的孔道，所述孔道与所述气流通道相连通。

7.根据权利要求6所述的一种微通道层流元件，其特征在于：多个所述流道槽以所述孔道的中心为圆心，沿径向向外延伸，且每个所述流道槽具有一进口段和出口段，所述进口段靠近所述孔道设置，所述出口段的末端延伸至所述突出部，且位于所述叠片的外侧。

8.根据权利要求1所述的一种微通道层流元件，其特征在于：所述进气板的下端设置有一限位圈，所述限位圈伸入至所述气流通道内。

9.一种气体质量流量控制器，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的微通道层流元件。

技术总结本技术公开了一种微通道层流元件及气体质量流量控制器，其中微通道层流元件包括基座，还包括多块叠片，多块叠片上下堆叠在基座的上端，每块叠片的中心开设有通孔，多个通孔之间形成气流通道，顶部叠片的上端连接有进气板，进气板上开设有与气流通道相连通的进气口，至少一组相邻两块叠片之间设置有层流片，层流片上呈辐射分布有多个流道槽，流道槽的末端延伸至叠片的外侧。技术研发人员：励俊杰,胡东杰,周庆晖,桑小娜,吕国庆受保护的技术使用者：浙江海纳精密设备有限公司技术研发日：20240626技术公布日：2024/7/25