具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明的发明人对现有的气体流量控制器结构进行研究后发现，现有的气体流量控制器出现内漏的主要原因在于簧片3容易在使用过程中失效。具体地，如图2所示为现有的气体流量控制器中簧片3、阀芯4与阀口5之间的相对位置的简化示意图，现有的气体流量控制器采用中间进气方式，即阀口5中央的通孔与进气口侧连通，阀口5边缘的通孔与出气口侧连通，进气口侧的气体经阀口5中央的通孔向上作用于阀芯4底部，该向上的作用力需通过簧片3的弹力抵消，以避免内漏。

然而，当气体流量控制器为大流量气体流量控制器(阀口5的直径d较大)，且中间进气的压强P比较大的时候，则阀芯4底部受到气体向上的推力F＝P*π*d*d/4也会比较大，从而存在使簧片3发生变形的风险，使本来应该封闭的阀芯4与阀口5之间产生缝隙，进而产生内漏，影响气体流量控制器的精度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种流量控制器，如图3、图5所示，该流量控制器包括基座块140和控流阀，基座块140中开设有流体通道，流体通道包括进气段和出气段(进气段和出气段远离控流阀的一端分别形成为流量控制器的进气口和排气口)，控流阀设置在基座块140上，用于选择性连通进气段和出气段，并控制进气段和出气段之间的流通截面积，进而控制流体流量。

其中，控流阀包括阀芯90、阀口110、簧片100和阀芯驱动组件，如图6至图8所示，阀口110中形成有同向延伸的出气道112和多个进气孔111，出气道112的轴线与阀口110的轴线重合，出气道112与出气段连通，多个进气孔111环绕出气道均匀分布，多个进气孔111均与进气段连通。簧片100用于通过弹力驱动阀芯90沿靠近阀口110的方向运动(即下降)，以使阀芯90封闭出气道112。阀芯驱动组件用于驱动阀芯90沿远离阀口110的方向运动(即上升)，以连通多个进气孔111和出气道112，并通过控制阀芯90远离阀口110的距离，控制多个进气孔111和出气道112之间的流通截面积，进而控制进气段和出气段之间的流通截面积。

在流量控制器为开启状态时，阀芯驱动组件驱动阀芯90克服簧片100向下的作用力上升并离开出气道112的顶端，使出气道112的顶端与进气孔111的顶端连通，进而将流量控制器的排气口与进气口导通，使流体(如，气体)沿进气段→进气孔111→出气道112→出气段的路径持续流动；在关闭流量控制器时，阀芯驱动组件停止上拉驱动阀芯90，簧片100通过弹力驱动阀芯90下压并封闭出气道112的顶端，从而将出气道112的顶端与进气孔111的顶端断开，进而切断流体流动路径。

在本发明提供的流量控制器中，阀口110中央的出气道112与流量控制器流体通道的出气段连接，出气道112周边的进气孔111与流量控制器流体通道的进气段连接，从而在关闭流量控制器的状态下，簧片100通过弹力克服周边的进气孔111中流体的压力。

如图4所示为本发明提供的流量控制器中，阀芯90、簧片100以及阀口110之间相对位置的简化示意图，由图2与图4对比可知，在现有的中央进气方案中，阀口(图2中的阀口5)中央的通孔与进气口侧连通，簧片(图2中的簧片3)承受流体压力(如，气压)的力臂为A；而在本发明提供的边缘进气方案中，阀口110通过周边的进气孔111与流体通道的进气段(进气口侧)连通，簧片100承受流体压力的力臂B显著小于中央进气方案中的力臂A，从而在同等簧片规格的情况下，有效减小了簧片100保持阀芯90下拉所需承受的力矩，进而提高了大流量下簧片100的稳定性、延长了簧片100的使用寿命，提高了流量控制器中阀门开启时的稳定性，避免了流量控制器中的阀门内漏现象，进而提高了流量控制器的控制精度和重复性。

本发明提供的流量控制器能够用于精度要求更高的半导体工艺等尖端行业，且该流量控制器能够适应大流量控制需求，因而其使用场景可以覆盖更多的领域。

本发明实施例对阀芯90离开阀口110后，阀口110的出气道112与进气孔111如何连接不作具体限定，例如，作为本发明的一种可选实施方式，流量控制器中具有用于形成密闭环境的腔室，阀口110安装在该腔室中，以将阀口110的两端(即对应于出气道112和进气孔111两端的两侧面)分隔开并在阀口110的两侧分别形成密闭的流体流动环境。

具体地，如图3、图5所示，基座块140上开设有柱形腔，阀口110及阀芯90均与柱形腔同轴设置，阀口110设置在柱形腔的底部，且阀口110的外侧壁与柱形腔的内壁密封贴合，阀芯90部分由柱形腔的顶部进入柱形腔中。

在本发明实施例中，阀口110的外侧壁与柱形腔的内壁密封贴合，从而使阀口110两端的流体仅能够通过阀口110中的孔洞连通，即流量控制器的排气口与进气口仅能够通过出气道112和进气孔111连通。

为提高阀口110的周向进气均匀性，作为本发明的一种优选实施方式，如图5至图8所示，出气段在柱形腔底壁的中心区域与柱形腔连通，进而与出气道112连通；进气段在柱形腔底壁的边缘区域与柱形腔连通，阀口110背离阀芯90一侧的表面上形成有环绕出气道112的环形连通槽113，进气段通过环形连通槽113与多个进气孔111连通。

在本发明实施例中，多个进气孔111环绕出气道112等间隔设置，多个进气孔111的底端通过环形连通槽113与柱形腔底部的开口连通，进而与流量控制器的进气口连通，提高了阀口110的周向进气均匀性，进而提高了进气孔111与出气道112上方流体流场的稳定性，保证了流量控制器的控制精度。

本发明实施例对进气口和排气口如何与柱形腔底部的开口连通不作具体限定，例如，进气口和排气口可通过外接管路与柱形腔底部的开口连接。

本发明实施例对用以与柱形槽对接的结构不作具体限定，例如，该结构可以是阀芯驱动组件的一部分。具体地，在本发明实施例提供的流量控制器中，控流阀可以采用电磁阀结构，阀芯90为电磁阀的衔铁，如图3、图5所示，阀芯驱动组件包括电磁阀柱塞10、电磁阀壳体20、线圈30、电磁阀法兰70、阀套外环80等结构，线圈30绕制于电磁阀柱塞10外侧，电磁阀柱塞10用于加强线圈30产生的磁场，以提高对下方阀芯90的吸附力(即，上拉阀芯90的抬升力)，电磁阀壳体20套设在电磁阀柱塞10及加强线圈30的外侧，电磁阀柱塞10的底部通过电磁阀法兰70与基座块140固定连接。阀套外环80固定于电磁阀壳体20的侧壁上，阀套外环80具有柱状内壁，且阀套外环80的内径与阀芯90的外径匹配，阀芯90在阀套外环80中升降运动。

阀套外环80的底部开口处形成有内径与基座块140上的柱形槽内径对应的阶梯槽，在电磁阀壳体20通过电磁阀法兰70与基座块140固定连接时，阀套外环80上的阶梯槽与基座块140上的柱形槽对接并形成柱形腔，阀套外环80上阶梯槽的底面形成为该柱形腔的顶壁。

为提高流体通路的气密性，防止进气段与出气段绕过阀口110相互连通，作为本发明的一种可选实施方式，如图5所示，柱形槽底部的中央开口处形成有密封阶梯槽，该密封阶梯槽中设置有阀口密封圈130，用于对出气段与阀口110的出气道112之间的连接位置进行密封。

为进一步提高流体通路的气密性，作为本发明的一种可选实施方式，如图5所示，柱形腔中还设置有阀口压环120，阀口压环120位于阀口110上方，且阀口压环120的轴向尺寸与阀口110的轴向尺寸之和与柱形腔的轴向尺寸对应，从而当电磁阀壳体20与基座块140固定连接、阀套外环80上的阶梯槽与基座块140上的柱形槽对接并形成柱形腔时，阀口压环120受柱形腔顶壁的作用下压阀口110，将阀口110牢牢压实在柱形腔的底壁上，进而使密封阶梯槽中的密封圈130被压缩，起到良好的密封效果。

为降低阀芯升降过程中受到的液体阻力，作为本发明的一种优选实施方式，如图3、图5所示，阀芯90与电磁阀柱塞10之间设置有阀套锥顶40，阀芯90背离阀口110一侧的表面上具有锥形部，阀套锥顶40朝向阀芯90的表面上形成有锥形槽，且阀套锥顶40上的锥形槽的锥度与阀芯90的锥形部锥度对应。

在现有技术中，阀芯顶部通常为柱状设计，在阀芯顶部进入对应的柱状凹槽时，柱状凹槽底部的流体需通过阀芯侧面与柱状凹槽内壁之间的间隙流出，而随着阀芯顶部接近柱状凹槽底部，流体流出所需经过的路径也一同增加，流体流速加快，提高了阀芯需克服流体阻力所做的功。而在本发明实施例中，阀芯90的锥形部与阀套锥顶40上的锥形槽之间的间隙长度不变、仅厚度发生变化，从而在阀芯90上下运动的过程中无需承受额外的流体阻力，提高了阀芯90运动的流畅性及平稳性，进而提高了流量控制器的控制精度。

作为本发明的一种可选实施方式，如图3、图5所示，阀套外环80与阀套锥顶40之间还设置有阀套顶环60，在阀套外环80固定于电磁阀壳体20的侧壁上时，阀套外环80向内推动阀套顶环60，使阀套顶环60将阀套锥顶40压紧在电磁阀柱塞10一侧，进而可对阀套顶环60进行固定，避免阀套顶环60在阀芯90下落时随之下降。

作为本发明的一种可选实施方式，如图9至图11所示，阀芯90朝向阀口110一侧的表面中心形成有封堵凸台91，用于封闭出气道112；簧片100为环状，簧片100通过其中心孔套设在封堵凸台91上并与封堵凸台91固定连接，簧片100的外边缘固定设置在阀口110上方。

对于流量控制器，簧片的选型制作通常追求小阀口高升程，而不是大阀口小升程，即，优先通过拉长阀口升程(即增大簧片的应变)的方式适应大流量需求，这样者在流量控制上较为容易，能够有效提高流量控制精度。在此标准下簧片需要有足够的形变量来满足升程的要求，因此簧片既不能太薄(太薄会应力集中，或者瞬间变形太大，导致流量不稳定)，也不能太厚(太厚会使阀芯的磁力不够，升程不足)，即，需要尽可能减小簧片上的应力，同时提升簧片的挠度。

为满足上述需求，作为本发明的一种优选实施方式，如图10所示，簧片100上形成有多个沿厚度方向贯穿簧片100的条形槽，条形槽包括第一弧形槽101、第二弧形槽102和过渡槽103，第一弧形槽101与第二弧形槽102均环绕中心孔周向延伸，且第一弧形槽101的弧度小于第二弧形槽102的弧度；第一弧形槽101与第二弧形槽102周向错开，且第一弧形槽101与第二弧形槽102相互靠近的端部通过过渡槽103连接；每一条形槽中的第一弧形槽101均与相邻条形槽中的第二弧形槽102径向间隔设置。

本发明实施例对簧片100上条形槽的数量不具体限定，例如，可选地，如图10所示，簧片100上形成有三个条形槽。在本发明实施例中，多个条形槽将簧片100分割为同轴的内环和外环，每一条形槽中的第一弧形槽101与相邻条形槽中的第二弧形槽102的间隔区域形成为连接内环与外环的连接臂，当阀芯90被上拉并带动内环上升时，多条连接臂发生形变并产生弹性应力，原先需径向分布的应力及对应的应变，现均匀地分布在多条螺旋向延伸的连接臂上，从而在保持簧片100低厚度的同时，降低了簧片上分布的应力，提升了簧片的饶度。

发明人在研究中还发现，大流量的流量控制器精度不足且容易出现内漏的另一原因在于，在压力一定的情况下，新型阀口流通截面积较大，但阀芯的底部仍为实体结构，衔铁阀芯提升的瞬间，整个气流对阀芯底部的冲击比较大，因此容易造成簧片变形受损、影响流量控制器精度。

为解决上述技术问题，作为本发明的一种优选实施方式，如图9至图11所示，阀芯90的封堵凸台91上形成有与阀芯90同轴的导流盲孔92，阀芯90的侧壁上形成有多个径向导流孔93，导流盲孔92与多个径向导流孔93连通，径向导流孔93通过柱形腔与多个进气孔111连通(在阀口110上方设置有阀套顶环60的情况下，阀套顶环60与阀芯90之间存在间隙，以便于阀口110顶部空间与径向导流孔93连通)。

如图11所示为柱形腔中流体流向的示意图，在本发明实施例中，径向导流孔93通过柱形腔与多个径向导流孔93连通，从而在流体流动过程中，流体除了由进气孔111经柱形腔进入出气道112的路径外，还可经柱形腔分流至径向导流孔93与导流盲孔92组成的流体通路流向出气道112，增大了排气面积，并且通过分流作用减小了对阀芯底部的冲击，进而可有效避免簧片变形受损，提高流量控制器的流量控制精度。

为进一步提高阀口110上方流体流场的稳定性，作为本发明的一种优选实施方式，出气道112为阶梯式设计，如图6、图7、图11所示，出气道112包括形成在阀口110背离阀芯90一侧表面上且与阀芯90同轴的出气孔，出气孔的底部形成有多个贯穿至阀口110朝向阀芯90一侧表面的排气孔，多个排气孔绕阀口110的轴线等间隔分布，且多个排气孔所在的分度圆直径大于导流盲孔92的直径，阀芯90用于选择性地封闭多个排气孔，出气孔与进排气口通道连通。

在本发明实施例中，出气道112通过多个周向分布的排气孔与上方空间连通，从而在流体流动过程中，如图11所示，导流盲孔92流垂直流下的流体与由进气孔111直接流向排气孔的流体，可分别沿着多个排气孔所在分度圆的内圈和外圈同时向排气孔排气，两流体路径中的流体之前不会相互扰动，进而提高了阀口110上方流体流场的稳定性以及流量控制器的流量控制精度。

为提高流量控制器中流体流场的稳定性，并简化径向导流孔93的制作工艺，作为本发明的一种优选实施方式，阀芯90中形成有两个径向导流孔93，两个径向导流孔93相互垂直，且每个径向导流孔93均由阀芯90的一侧侧壁贯穿至另一侧侧壁。

发明人在研究中还发现，常闭式电磁阀的基本原理是不给电的时候阀芯和阀口压紧，堵住了气路，没有气体通过。给电之后异性磁极相吸使衔铁阀芯移动，阀芯的移动使弹簧变形。磁力和弹簧变形产生的弹力平衡。阀芯会停留在平衡点上，这个时候的流通能力就是气体流量。

如图2所示，当阀芯移动h，流通截面积A＝π*d*h。现有电磁阀采用的是单簧片结构，如图2所示。仅仅使用一个簧片有两个风险。一个风险是簧片3的弹力不够大，在进气压力过大的时候容易发生变形，导致气路封不死，造成内漏。另一个风险是单个簧片3稳定阀的动作稳定性不足，阀控不稳定，并且在控制阀芯移动之初过冲现象会比较明显。

为解决上述技术问题，作为本发明的一种优选实施方式，如图3、图5、图13、图14所示，流量控制器还包括弹簧50，阀芯90背离阀口110的一侧具有弹簧定位面94，弹簧50的一端朝向弹簧定位面94并与弹簧定位面94接触，弹簧50的另一端固定设置(与质量流量控制器中的固定件(相对于基座块140位置固定的部件)固定连接，例如，当存在阀套顶环60时，弹簧50的另一端可固定设置在阀套顶环60上，且弹簧50套在锥形部上)。

在本发明实施例中，弹簧50与簧片90相配合，二者共同平衡阀芯90所承受的电磁升力。即，在流量控制器的使用过程中，控制装置向阀芯驱动组件提供一定电压，使阀芯90(衔铁)开始向上移动，此时簧片90形变产生一个弹力，机械弹簧也受到压缩并形变产生一个弹力，两个弹力的合力等于衔铁受到的电磁力，从而通过弹簧50分担了簧片90所需承受的作用力，有效降低了簧片90上的应力，并提高了阀门结构打开时的稳定性，进而提高了流量控制器的流量控制精度，延长了流量控制器的使用寿命。

为提高弹簧50强度，作为本发明的一种优选实施方式，弹簧50通过机械加工的方式定制而成，即，在筒状金属件上开设螺旋槽，以形成弹簧结构。具体地，如图13所示，弹簧50包括筒状本体，筒状本体上形成有多条贯穿筒状本体侧壁并绕筒状本体轴线螺旋延伸的螺旋槽，多条螺旋槽的形状以及在筒状本体上的轴向位置均相同，多条螺旋槽彼此间隔设置。

本发明实施例对筒状本体上形成的螺旋槽数量不做具体限定，可由本领域技术人员根据其需要承受的电磁升力大小以及阀芯90的行程长度确定。例如，作为一种易于实现的实施方式，如图13所示，筒状本体上形成有两条螺旋槽，螺旋槽绕筒状本体轴线螺旋延伸一周，且两条螺旋槽关于筒状本体的轴线对称设置。

为提高弹簧50的挠度，作为本发明的一种优选实施方式，弹簧50的材质具有较高弹性，例如，弹簧50的材质可以为不锈钢、哈氏合金或弹簧钢。

在本发明提供的流量控制器中，阀口110中央的出气道112与流量控制器的排气口连接，出气道112周边的进气孔111与流量控制器的进气口连接，减小了簧片100承受流体压力的力臂，从而有效减小了簧片100保持阀芯90下拉所需承受的力矩，进而提高了大流量下簧片100的稳定性、延长了簧片100的使用寿命，提高了流量控制器中阀门开启时的稳定性，避免了流量控制器中的阀门内漏现象，进而提高了流量控制器的控制精度和重复性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。