流阻可调的层流件结构及其装配方法与流程

本发明涉及质量流量测量领域，具体涉及一种流阻可调的层流件结构及其装配方法。

背景技术：

1、质量流量控制器（mfc）是一种用于控制气体流量的设备，在半导体制造过程中发挥着重要作用。mfc可以精确地控制气体的流量，从而确保半导体生产过程中的稳定性和可重复性。层流件（流阻结构）作为质量流量控制器的流量计量单元的一个器件，实际应用时，通常采用给流量计量单元配置不同流阻的层流件，使流量计量单元具有不同的量程以适应不同的应用要求。

2、传统的层流件（流阻结构）一般采用毛细管式层流件或圆柱销层流件。毛细管式层流件采用在加工件上控制开孔的数量或者增减嵌入的毛细管数量更改流阻，这对于实际生产或者组装提出了很高的要求，加工件开孔成本比较高，并且，由于毛细管本身的加工误差和装配过程的变形，会使得最终的成品一致性有很大的差异。圆柱销层流件通常通过控制外部结构和内部结构之间的间隙更改流阻，更改间隙的方式是使用不同外径的内部结构和/或不同内径的外部结构，因此需要配置多种规格的外部结构及内部结构，外部结构和内部结构本身也存在加工误差，因此，也存在成品一致性差的问题。

3、而高精度的流量计对于测量单元的要求又很高，这就要求在后续的生产过程中，需要对成品进行繁琐复杂的调试与校准。另外，考虑到量程种类繁杂，两种传统的流阻结构也存在库存种类多，生产备料及现场管理困难的问题。

4、并且，现有的层流件在与热式流量传感器并联形成流量计量单元后，在使用时，高速流体流入层流件时会由于惯性影响层流件的压损，并且，会导致热式流量传感器入口处压力不稳，从而导致热式流量传感器存在较大的测量误差。

5、因此，需要设计一种层流件结构，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种流阻可调的层流件结构，它可以通过固定规格的两个零部件制备出多种流阻的层流件结构，以适配不同的产品量程要求，还具有更稳定的压损，以降低与其配合使用的热式流量传感器的测量误差。

2、为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种流阻可调的层流件结构，包括：

3、筒状件，前端部为迎流段，后端部为内径渐缩段，所述迎流段的内径大于或等于所述内径渐缩段的最大内径，所述迎流段的周壁设置有多个导流孔，所述导流孔延伸至所述迎流段的外壁，用于连通热式流量传感器的入口；

4、内塞件，前端面为迎流面，至少后端部为外径渐缩段,所述迎流面的外径为所述内塞件的最大外径，且小于所述迎流段的内径；其中，

5、所述内塞件插装在所述筒状件内，允许插装至不同深度，其外周壁和所述筒状件的内周壁之一设置有与另一过盈配合的凸起，其外周壁和所述筒状件的内周壁共同形成层流通道；

6、所述迎流面位于所述迎流段内，所述外径渐缩段与所述内径渐缩段在轴向上存在重合。

7、进一步为了防止在使用时对其它零件造成干涉，所述内塞件的后端沿轴向不超出所述筒状件。

8、进一步为了避免流体受自身惯性影响，大部分流体流经层流件，更少的流体流经热式流量传感器，从而导致较大的误差，本发明使用了弯折的流道设计，可以在有限的空间内造成稳定且有效的压损。即：所述迎流段的内径大于所述内径渐缩段的最大内径；其中，

9、所述筒状件还具有位于所述迎流段和所述内径渐缩段之间的内径等径段，内径渐缩段的内径小于所述迎流段的内径，等于所述内径渐缩段的最大内径；所述内塞件的前端部为外径等径段。

10、进一步为了使层流通道的后端部在轴向上等间隙，从而更好地形成稳定层流，所述内径渐缩段和所述外径渐缩段均呈锥状，且渐缩速率相等。

11、进一步提供一种使层流通道的入口部分逐渐收窄的方案，从而更利于层流的形成，所述外径等径段沿轴向朝后超出所述内径等径段。

12、进一步，所述凸起具有沿周向均布的两个或具有沿周向排布的至少三个。

13、进一步，所述凸起沿轴向延伸。

14、进一步为了提高层流通道在周向的均匀性，所述筒状件和所述内塞件同轴。

15、本发明还涉及一种流阻可调的层流件结构的装配方法，包括：

16、将内塞件的小端自筒状件的大端压装进筒状件内，使所述内塞件的外周壁和所述筒状件内周壁之一设置的凸起与另一过盈配合；

17、在压装过程中，待迎流面进入迎流段后，通过控制所述内塞件的压装深度控制层流通道的流阻。

18、进一步为了实现在线测量，以保证流阻精度及成品一致性，装配方法还包括：

19、在压装过程中，测量所述层流通道的流量；在流量达到流量预设值或流量所对应的流阻达到流阻预设值时停止压装。

20、采用上述技术方案后，本发明具有以下有益效果：

21、1、由于筒状件具有内径逐渐减小的部分，而内塞件具有外径逐渐减小的部分，因此，将内塞件插装进筒状件后，内塞件插装到不同的深度，内塞件和筒状件共同形成的层流通道则具有不同的流阻。并且，内塞件插装到筒状件后，两者之间通过凸起过盈配合，即，将内塞件插装到相应深度，内塞件可以牢固地固定在其所在深度。所以，本发明仅通过调整压装时的目标终点即可通过固定规格的筒状件和内塞件装配出多种流阻规格的层流件结构，大大的降低了生产备料难度，提高了材料利用率；

22、2、机加工的零件始终会有误差，个体之间的误差是无法消除的，本发明中的层流件结构，还可以通过控制调整控制内塞件的插装深度，补偿个体误差，从而提高层流件结构的流阻精度以及成品的一致性；

23、3、本发明中的层流件结构的多个导流孔通过毛细管连通热式流量传感器投入使用后，当高速流体从入口流入迎流段后，会首先撞上内塞件的迎流面，之后流体分散开，一部分流体进入了层流件结构的层流通道内，另一部分流体从导流孔进入热式流量传感器，由于迎流面的半径较大，并且直面高速流体的冲击，很好地抵消了高速流体的惯性力，并将流体打散，进一步减弱了入口高速流体对层流件结构的影响，并且导流孔处的压力更加稳定，受流体流速的影响更小，从而减少热式流量传感器的测量误差；

24、4、本发明的层流通道的后端部具有一定的斜率，流体受流道斜率的影响，当流体体从层流件结构中流出时，圆周流体向轴心区域聚拢，在流体流出面周围发生碰撞，并相互作用，从而很好地削弱了流体流出时的速度，进一步减小对层流件结构的影响，并使将热式流量传感器的出口往层流件结构出口汇流的毛细管的出口压力更加稳定，受流体流速的影响更小，进一步减少热式流量传感器的测量误差。

技术特征：

1.一种流阻可调的层流件结构，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的流阻可调的层流件结构，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的流阻可调的层流件结构，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的流阻可调的层流件结构，其特征在于，

5.根据权利要求3所述的流阻可调的层流件结构，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的流阻可调的层流件结构，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的流阻可调的层流件结构，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的流阻可调的层流件结构，其特征在于，

9.一种如权利要求1至8任一项所述的流阻可调的层流件结构的装配方法，其特征在于，

10.根据权利要求9所述的流阻可调的层流件结构的装配方法，其特征在于，

技术总结
本发明涉及质量流量测量领域，具体涉及一种流阻可调的层流件结构及其装配方法。层流件结构包括筒状件和内塞件；筒状件前端部为迎流段，后端部为内径渐缩段，迎流段的内径大于或等于内径渐缩段的最大内径，迎流段的周壁设置有多个导流孔，导流孔用于连通热式流量传感器入口；内塞件前端面为迎流面，后端部为外径渐缩段,迎流面的外径为内塞件的最大外径，小于迎流段内径；内塞件插装在筒状件内，允许插装至不同深度，外周壁和筒状件的内周壁之一设置有与另一过盈配合的凸起，共同形成层流通道；迎流面位于迎流段内，外径渐缩段与内径渐缩段在轴向上存在重合。本发明可以通过固定规格的两个零部件制备出多种流阻的层流件结构，还具有更稳定的压损。

技术研发人员：顾守东,方童童,高驰,刘建芳
受保护的技术使用者：常州高凯电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/5