система пайки в паровой фазе и парогенератор для системы пайки

Формула изобретения

1. Парогенератор для систем пайки, содержащий зону парообразования, сконфигурированную для испарения теплопередающей среды, зону предварительного нагрева, сконфигурированную для нагрева теплопередающей среды до заданной температуры или выше, но без превышения регулируемой верхней максимальной температуры теплопередающей среды и гидравлическое соединение, выполненное между зоной парообразования и зоной предварительного нагрева, сконфигурированное для пропускания потока жидкости из зоны предварительного нагрева в зону парообразования.

2. Парогенератор по п.1, в котором зона парообразования содержит первый сосуд, а зона предварительного нагрева содержит второй сосуд, которые, по меньшей мере, временно сообщаются друг с другом посредством гидравлического соединения.

3. Парогенератор по п.1, в котором гидравлическое соединение содержит насос для подачи жидкости из зоны предварительного нагрева в зону парообразования.

4. Парогенератор по п.3, в котором гидравлическое соединение содержит клапан, который предотвращает противоток из зоны парообразования в зону предварительного нагрева.

5. Парогенератор по п.1, который дополнительно содержит устройство для создания давления, которое размещено в зоне предварительного нагрева и которое сконфигурировано для создания и поддержания в этой зоне заданного давления.

6. Парогенератор по п.5, в котором устройство для создания давления имеет в зоне предварительного нагрева переменный объем газа, сжимаемый посредством текучей среды, находящейся в этой зоне.

7. Парогенератор по п.6, в котором устройство для создания давления дополнительно содержит эластичную перегородку, которая отделяет объем газа от текучей среды в зоне предварительного нагрева.

8. Парогенератор по п.5, в котором устройство для создания давления содержит соединение для сообщения с внешним источником газа.

9. Парогенератор по п.5, в котором на входной стороне зоны предварительного нагрева установлено устройство, сконфигурированное для управляемого ввода текучей среды в зону предварительного нагрева и поддержания в ней заданного давления.

10. Парогенератор по п.1, который дополнительно содержит первый датчик, чувствительный к давлению в зоне предварительного нагрева.

11. Парогенератор по п.1, который дополнительно содержит второй датчик, чувствительный к давлению в зоне парообразования.

12. Парогенератор по п.11, который дополнительно содержит устройство управления, которое соединено со вторым датчиком и сконфигурировано для управления регулирующим параметром, оказывающим влияние на давление в зоне парообразования.

13. Парогенератор по п.12, который дополнительно включает управляемый нагреватель, который соединен с устройством управления.

14. Парогенератор по п.12, в котором устройство управления оперативно соединено с гидравлическим соединением для управляемого ввода потока текучей среды в зону парообразования.

15. Парогенератор по п.1, который дополнительно содержит первый уровнемер для определения уровня жидкости в зоне парообразования.

16. Парогенератор по п.1, который дополнительно содержит второй уровнемер для определения уровня жидкости в зоне предварительного нагрева.

17. Парогенератор по п.1, в котором по меньшей мере в одной из указанных зон, а именно предварительного нагрева и парообразования, размещен нагреватель с первым термометром, сконфигурированным для выдачи сигнала, соответствующего температуре поверхности нагревателя, находящейся в контакте с текучей средой.

18. Парогенератор по п.1, который дополнительно содержит второй термометр, сконфигурированный для выдачи сигнала, соответствующего температуре жидкой фазы по меньшей мере в одной из указанных зон: предварительного нагрева и парообразования.

19. Парогенератор по п.1, который дополнительно содержит третий термометр, сконфигурированный для выдачи сигнала, соответствующего температуре паровой фазы по меньшей мере в одной из указанных зон: предварительного нагрева и парообразования.

20. Парогенератор по п.17, который дополнительно содержит контроллер, который соединен с нагревателем для получения сигнала от первого термометра и который сконфигурирован для поддержания температуры поверхности нагревателя ниже заданного уровня посредством выдачи первого управляющего сигнала.

21. Парогенератор по п.18, в котором контроллер дополнительно сконфигурирован для получения сигнала второго термометра и управления температурой поверхности нагревателя посредством выдачи второго управляющего сигнала.

22. Парогенератор по п.19, в котором контроллер дополнительно сконфигурирован для получения сигнала от третьего термометра и управления температурой поверхности нагревателя посредством выдачи третьего управляющего сигнала.

23. Парогенератор по п.1, в котором гидравлическое соединение имеет, по существу, горизонтальное выпускное отверстие.

24. Парогенератор по п.1, в котором питающий трубопровод зоны предварительного нагрева имеет, по существу, горизонтальное выпускное отверстие.

25. Парогенератор по п.1, в котором зона предварительного нагрева содержит устройство для создания конвекционного потока в текучей среде.

26. Парогенератор по п.1, в котором зона парообразования выполнена внутри зоны предварительного нагрева.

27. Система пайки, содержащая по меньшей мере одну рабочую камеру, приводимую в действие паром теплопередающей среды, парогенератор для системы пайки, содержащий зону парообразования, сконфигурированную для испарения теплопередающей среды, зону предварительного нагрева, сконфигурированную для нагрева теплопередающей среды до заданной температуры или выше, но без превышения регулируемой верхней максимальной температуры теплопередающей среды, гидравлическое соединение, выполненное между зоной парообразования и зоной предварительного нагрева, сконфигурированное для пропускания потока жидкости из зоны предварительного нагрева в зону парообразования, и пароподводящий трубопровод, соединяющий парогенератор с рабочей камерой.

28. Система пайки по п.27, которая дополнительно содержит датчик, чувствительный к давлению в рабочей камере.

29. Система пайки по п.27, которая дополнительно содержит управляемый клапан, установленный в пароподводящем трубопроводе.

30. Система пайки по п.28 или 29, которая дополнительно содержит системный регулятор, который оперативно соединен с датчиком и сконфигурирован для приведения в действие управляемого клапана на основе сигнала, выдаваемого датчиком.

31. Система пайки по п.30, которая дополнительно содержит устройство управления, которое соединено со вторым датчиком, чувствительным к давлению в зоне парообразования, и которое сконфигурировано для управления регулирующим параметром, оказывающим влияние на давление в зоне парообразования, причем системный регулятор соединен с устройством управления и сконфигурирован для выдачи сигнала устройству управления для задания давления в зоне парообразования, включая сигнал от датчика.

32. Система пайки по п.27, которая дополнительно содержит возвратный трубопровод, соединяющий рабочую камеру с зоной предварительного нагрева.

33. Система пайки по п.32, которая дополнительно содержит устройство на входной стороне зоны предварительного нагрева, сконфигурированное для управляемого ввода текучей среды в зону предварительного нагрева и поддержания заданного давления в зоне предварительного нагрева, причем возвратный трубопровод присоединен к устройству для создания давления.

34. Система пайки по п.27, в которой выпускное отверстие возвратного трубопровода в зоне предварительного нагрева расположено, по существу, горизонтально.

35. Способ управления системой пайки, содержащей рабочую камеру, парогенератор с зоной парообразования и проводящий трубопровод, соединяющий парогенератор с рабочей камерой, включающий поддержание градиента давления между зоной парообразования парогенератора и рабочей камерой, предназначенной для подачи в нее пара, посредством регулирования давления в рабочей камере, и ввод пара в рабочую камеру с использованием перепада давления.

36. Способ по п.35, который дополнительно включает определение первого характеристического значения, отображающего давление в рабочей камере, определение второго характеристического значения, отображающего давление в зоне парообразования, и управление количеством пара, вводимого в рабочую камеру в соответствии с первым и вторым характеристическими значениями.

37. Способ по п.36, в котором количество вводимого пара определяют путем регулирования управляемого клапана, установленного в паропроводящем трубопроводе.

38. Способ управления парогенератором, включающий предварительный нагрев теплопередающей среды, ввод предварительно нагретой теплопередающей среды в зону парообразования и испарение теплопередающей среды в зоне парообразования, причем процессом испарения управляют посредством управления мощностью нагревателя.

39. Способ по п.38, в котором теплопередающую среду предварительно нагревают до температуры, близкой к температуре кипения среды в зоне парообразования.

40. Способ по п.38, который дополнительно включает задание давления в зоне парообразования, которое равно или больше, чем установленное минимальное давление.

41. Способ по п.38, который дополнительно включает определение характеристического значения, отображающего давление в зоне парообразования, и управление процессом испарения на основе указанного характеристического значения.

42. Способ по п.41, в котором процессом испарения управляют посредством управления по меньшей мере одним из указанных параметров: мощностью нагрева и подачей подогретой теплопередающей среды.

43. Способ по п.38, в котором предварительный нагрев имеет место в зоне предварительного нагрева, а градиент давления создают между зоной предварительного нагрева и зоной парообразования и используют его для ввода теплопередающей среды в зону парообразования.

Описание изобретения к патенту

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение в целом относится к системам пайки, работающим на основе теплопередающей среды, которая в процессе пайки по меньшей мере частично находится в парообразном состоянии. Настоящее изобретение также относится к парогенераторам, которые могут быть использованы в указанных системах пайки, например в системах конденсационной пайки оплавлением припоя, системах восстанавливающей пайки, системах пайки волной припоя и системах избирательной пайки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

При машинной пайке сборочных узлов используют системы пайки, например системы пайки оплавлением припоя, в которых тепло предается к отдельным компонентам сборочного узла при помощи излучения и/или конвекции газа или пара, а также при помощи пара, который конденсируется при попадании на сборочный узел, в результате чего высвобождается скрытая теплота, что приводит к расплавлению припоя и образованию паяного соединения. В частности, в системах конденсационной пайки и системах пайки в паровой фазе передающая среда в процессе пайки по меньшей мере частично находится в жидкой фазе и должна быть переведена в паровую фазу перед вводом ее в соответствующую рабочую камеру. Отличие систем конденсационной пайки состоит в том, что точка кипения теплопередающей среды выше, чем соответствующая точка плавления используемого припоя, в результате чего осаждение пара в виде конденсата приводит к более быстрому и более равномерному нагреву отдельных компонентов в результате увеличенной температуры конденсации и высвобожденной скрытой теплоты.

В качестве теплопередающей среды предпочтительно используют полимеры на основе перфторполимеров, так как они химически инертны, по большей части биологически неактивны, и благодаря их молекулярному составу могут быть модифицированы таким образом, чтобы получить значение температуры кипения в конкретных пределах. Например, в продаже имеются продукт Galden LS200, который имеет точку кипения 200°С и который предпочтительно используют для оловянно-свинцовых припоев, и продукт Galden HS240, который имеет точку кипения 240°С и который предпочтительно используют для бессвинцовых припоев. Оба этих продукта часто используются для систем конденсационной пайки и систем пайки в паровой фазе. Для обеспечения непрерывной обработки сборочных узлов система пайки должна содержать соответствующие средства для постоянного обеспечения достаточного количества пара в рабочей камере в процессе пайки, а также для возможных предварительного нагрева и охлаждения. Для этого в системе обычно обеспечивают циркуляцию теплопередающей среды в жидкой и паровой фазах, а конденсат жидкой фазы, образующийся в рабочей камере и по возможности в других зонах системы пайки, собирают и подают в парогенератор. Как показала практика, целесообразно уменьшить насколько возможно объем парогенератора с тем, чтобы, с одной стороны, избежать существенного увеличения размеров системы пайки, а с другой стороны, обеспечить более короткое время реакции парогенератора, так как очевидно, что чем меньше объем жидкой фазы, тем быстрее произойдет его испарение.

Например, в патенте ЕР 1157771 описывается система пайки в паровой фазе, работающая перегретом паре, который образуют в парогенераторе вне рабочей камеры или рабочих камер, используемых соответственно для пайки, предварительного нагрева и охлаждения, а затем вводят в соответствующие камеры. Однако, несмотря на то, что описываемая система позволяет выполнять производительную пайку в сочетании с требуемым профилем температур, данный документ описывает конструкцию парогенератора для любой желаемой теплопередающей среды только в самом общем виде. Следует также отметить, что система имеет недостатки, в особенности при использовании теплопередающей среды на основе перфторполимера, так как в случае перегрева выше 300°С указанная среда подвержена процессу распада, который может привести к изменению температуры кипения и дополнительно к выбросу токсических веществ. При пайке с бессвинцовым припоем и, например, с использованием Galden HS240 разность температур при нормальном атмосферном давлении между температурой кипения (240°С) и максимально допустимой в соответствующем парогенераторе температурой (300°С) весьма невелика, в результате чего испарение достаточного количества жидкой фазы становиться затруднительным. Кроме того, жидкая фаза указанной теплопередающей среды обладает низкой теплопроводностью, которая примерно в 15 раз ниже, чем теплопроводность, например, воды, в результате чего теплоотдача от соответствующего нагревательного элемента в жидкую фазу относительно мала. Поскольку теплопроводность должна иметь место в основном в пределах жидкой фазы, в традиционных системах пайки только небольшая часть объема жидкости обычно находится в прямом контакте с соответствующей нагревательной поверхностью. Другие трудности возникают, когда при достижении температуры кипения значительно увеличивается в объеме жидкая фаза теплопередающей среды, например при использовании Galden HS240 это увеличение составляет около 37% при 240°С, в результате чего возникают значительные отклонения уровня жидкости, в особенности в небольших парогенераторах. Кроме того, в парогенераторах, имеющих небольшой объем, в большинстве случаев невозможен точный контроль уровня жидкости в резервуаре из-за ее постоянного кипения и, следовательно, очень турбулентной поверхности, в результате чего всегда существует опасность чрезмерного понижения уровня и, соответственно, неравномерного парообразования.

В целом парогенератор для системы пайки расплавлением припоя должен быть в состоянии непрерывно обеспечивать необходимое количество пара таким образом, чтобы жидкий конденсат теплопередающей среды, который возникает в процессе пайки и опять подается в парогенератор, снова эффективно испарялся. Однако подача охлажденной жидкой фазы теплопередающей среды, например, из накопительного сосуда или из внешнего источника, для компенсации возможных потерь при циркуляции может привести к внезапному сбою или "обвалу" непрерывного парообразования из-за вышеописанных неблагоприятных термодинамических характеристик теплопередающей среды, например вышеупомянутых перфторполимерных материалов; при этом объем пара, а следовательно, и давление пара в парогенераторе резко уменьшается. Сопутствующее изменение давления может дать отрицательный эффект при подаче пара к соответствующим рабочим камерам в результате снижения возможностей управления объемом пара, протекающего по направлению к обрабатываемому сборочному узлу.

Следовательно, задача настоящего изобретения заключается в создании системы пайки в паровой фазе и соответствующего парогенератора, способного непрерывно обеспечивать систему пайки необходимым количеством пара, при небольшом конструктивном объеме парогенератора.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения поставленная задача решена благодаря созданию парогенератора, предназначенного для использования в системах пайки и содержащего зону парообразования, сконфигурированную для испарения теплопередающей среды. Кроме того, имеется зона предварительного нагрева, которая предназначена для нагрева теплопередающей среды до заданной температуры или выше, но без превышения регулируемой верхней максимальной температуры. Парогенератор также содержит гидравлическое соединение между зоной парообразования и зоной предварительного нагрева, сконфигурированное для пропускания потока жидкости из зоны предварительного нагрева в зону парообразования.

Таким образом, в конструкцию парогенератора в соответствии с настоящим изобретением входят зона парообразования и зона предварительного нагрева, соединенные между собой посредством гидравлического соединения, в результате чего теплопередающая среда, поданная в систему пайки в жидкой фазе, может быть подогрета до желаемой температуры перед вводом в зону парообразования. В данном случае существует возможность надежно ограничивать верхний максимум температуры, за пределами которого имеет место несовместимость с конкретной теплопроводящей средой. Например, температура в зоне предварительного нагрева может быть установлена как можно ближе к температуре кипения соответствующей теплопередающей среды, что позволит в значительной степени избежать обвала парообразования в зоне парообразования при вводе среды благодаря такому ее подогреву. В данном контексте термин "около температуры кипения" характеризует температуру, которая отличается не более чем на 40°С, или предпочтительно не более чем на 5°С, от температуры кипения, в качестве которой принимается температура кипения в зоне парообразования. Это означает, что температура жидкой фазы в зоне предварительного нагрева может быть и выше температуры кипения, если в зоне предварительного нагрева преобладает соответствующее высокое давление, однако зона предварительного нагрева выполнена таким образом, чтобы выбранный верхний максимум температуры в ней не был превышен. Несмотря на то что две эти зоны могут быть соединены гидравлически путем соединения зоны предварительного нагрева с зоной парообразования при помощи гидравлического соединения, эти зоны в целом остаются разъединены в отношении термодинамических колебаний. Например, конструктивная форма и объем зоны предварительного нагрева могут быть выбраны таким образом, чтобы сделать возможной высокую теплоотдачу от соответствующих нагревателей в жидкую фазу теплопередающей среды даже при вводе жидкости при значительных изменениях температуры. С другой стороны, зона парообразования, например, может быть выполнена таким образом, чтобы в ней присутствовал относительно малый объем жидкой фазы, так как имеется возможность в значительной степени избежать изменения температуры, что позволяет улучшить управляемость процесса парообразования благодаря уменьшению колебаний температуры и небольшому объему жидкости по сравнению с традиционными парогенераторами.

В другой конфигурации зона парообразования содержит первый сосуд, а зона предварительного нагрева содержит второй сосуд, которые по меньшей мере временно сообщаются друг с другом посредством гидравлического соединения. Использование сконструированных соответствующим образом замкнутых сосудов для зоны парообразования и зоны предварительного нагрева позволяет надежно разъединить эти две зоны, с тем чтобы, например, создать в них различное давление, соответствующее различным температурным условиям в данных зонах, без значительного взаимодействия между ними. Гидравлическое соединение в данном случае может быть выполнено таким образом, что жидкость будет поступать из зоны предварительного нагрева в зону парообразования временно или непрерывно.

Еще в одном варианте изобретения гидравлическое соединение содержит насос для подачи жидкости из зоны предварительного нагрева в зону парообразования. Использование насоса позволяет достичь высокой гибкости управления зоной предварительного нагрева и зоной парообразования, потому что, например, в зоне парообразования при помощи насоса может быть создано более высокое давление без пропускания жидкости, которое таким образом ограничено. Насос также может быть выполнен управляемым, что позволяет регулировать количество жидкости, вводимой в зону парообразования, в зависимости от меняющейся потребности в испаряемой теплопередающей среде.

Дополнительным преимуществом изобретения является установка в гидравлическом соединении клапана, который предотвращает противоток из зоны парообразования в зону предварительного нагрева. Данное конструктивное решение позволяет поддерживать градиент давления между зоной парообразования и зоной предварительного нагрева даже при простоях или отказе соответствующего насоса в гидравлическом соединении, в результате чего желаемое термодинамическое состояние в зоне парообразования может быть поддержано и при отсутствии питающего трубопровода для подачи жидкой фазы. Следовательно, парогенератор может быть успешно приспособлен к меняющимся в широких пределах рабочим условиям, включая временное прерывание подачи пара в систему пайки.

Еще в одной преимущественной конфигурации парогенератор содержит устройство для создания давления в зоне предварительного нагрева, которое сконфигурировано для создания и поддержания в этой зоне заданного уровня давления.

При таком конструктивном решении уровень давления в зоне предварительного нагрева может быть отрегулирован по желанию, в результате чего давление в зоне предварительного нагрева будет, например, неизменно выше, чем в зоне парообразования. В такой конструкции жидкость может поступать из зоны предварительного нагрева в зону парообразования благодаря существующему между данными зонами перепаду давления. Таким образом, возможен вариант, при котором насос исключен из гидравлического соединения, что позволяет уменьшить объем конструкции, снизить цену и повысить надежность этой части системы. Кроме того, существует возможность гибко управлять температурой жидкой фазы, создавая давление в зоне предварительного нагрева, потому что возможна, например, ситуация, при которой температура жидкой фазы в зоне предварительного нагрева выше, чем температура жидкой фазы в зоне парообразования. Учитывая соответствующий "перегрев" жидкой фазы в зоне предварительного нагрева, в зоне парообразования можно обойтись без нагревателя, потому что введенная жидкая фаза в таком случае кипит при более низкой температуре в зоне парообразования. Тем не менее, при наличии в зоне парообразования нагревателя возможно получить повышенный уровень управляемости процессом парообразования в этой зоне при помощи устройства для создания давления, потому что в отношении температуры и давления в зоне предварительного нагрева, по сравнению с соответствующими значениями этих величин в зоне парообразования, возможны вариации в обоих направлениях.

В режиме работы, в котором давление в зоне предварительного нагрева значительно превышает давление в зоне парообразования, температуру жидкой фазы в зоне предварительного нагрева можно таким образом поддерживать выше соответствующей температуры кипения в зоне парообразования, в результате чего благодаря возможности исключения нагревателя и, например, благодаря использованию управляемого клапана размеры зоны парообразования могут быть конструктивно уменьшены без какого-либо ограничения управляемости объемом подаваемого пара.

Еще в одном варианте осуществления изобретения устройство для создания давления содержит в зоне предварительного нагрева переменный объем газа, который может быть подвергнут сжатию при помощи текучей среды, находящейся в зоне предварительного нагрева. Благодаря наличию этого переменного объема газа давление в зоне предварительного нагрева можно изменять в широких пределах, а для установки и поддержания требуемого давления в зоне предварительного нагрева можно, с одной стороны, использовать изменение объема в результате нагрева жидкой фазы, а с другой стороны, избирательный ввод газа в указанный объем газа или отбор газа из этого объема.

В предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство для создания давления содержит эластичную перегородку, которая отделяет переменный объем газа от текучей среды в зоне предварительного нагрева. Следовательно, можно гарантировать, что при наличии соответствующей эластичной перегородки не произойдет перемешивание газа с теплопередающей средой. Таким образом, любой недорогой и доступный газ, например атмосферный воздух, может быть использован для установки требуемого давления в зоне предварительного нагрева.

Еще в одном варианте выполнения изобретения устройство для создания давления содержит соединение для сообщения с внешним источником газа. Следовательно, любой требуемый газ может быть введен в объем газа для создания в нем требуемого давления. Например, в зону предварительного нагрева может быть введен азот, а поддержание давления в зоне предварительного нагрева на требуемом уровне может быть осуществлено при помощи указанного соединения благодаря сообщению с внешним источником газа. В качестве источника газа используют, например, подвод сжатого воздуха, благодаря которому в зоне предварительного нагрева может быть установлено соответствующее высокое давление, а если давление в зоне предварительного нагрева превышает давление, заданное источником сжатого воздуха, может быть установлен соответствующий предохранительный клапан.

Еще в одном преимущественном варианте выполнения на входной стороне зоны предварительного нагрева установлено устройство для контролируемого ввода текучей среды в зону предварительного нагрева и для поддержания заданного давления в этой зоне. Данное устройство, например в виде насоса, позволяет, с одной стороны, надежно вводить жидкость в зону предварительного нагрева, независимо от давления, преобладающего в данной зоне, а с другой стороны, обеспечивать возможность управления путем установки давления в зоне предварительного нагрева на требуемом уровне. В особенности, в комбинации с соответствующими средствами управления давлением переменного объема газа можно получить высокий уровень гибкости управления, и это достигается минимальными конструктивными средствами.

Еще в одном преимущественном варианте выполнения изобретения парогенератор содержит первый датчик, чувствительный к давлению в зоне предварительного нагрева. Использование указанного датчика позволяет точно отслеживать давление, преобладающее в зоне предварительного нагрева.

Еще в одном варианте выполнения изобретения парогенератор содержит второй датчик, чувствительный к давлению в зоне парообразования. Использование указанного датчика позволяет точно отслеживать давление в зоне парообразования.

Еще в одном преимущественном варианте выполнения изобретения парогенератор дополнительно содержит устройство управления, которое соединено со вторым датчиком и сконфигурировано для управления регулирующим параметром, влияющим на давление в зоне парообразования. При таком управлении давление в зоне парообразования может быть установлено на значение, которое требуется для дальнейшего использования пара. В частности, мощностью нагревателя, установленного в зоне парообразования, и/или количеством текучей среды, вводимой из зоны предварительного нагрева в зону парообразования, и/или температурой этой текучей среды управляют в соответствии с сигналом, поступающим от второго датчика. Устройство управления преимущественно содержит цепь управления, так что даже при переменном режиме работы давление пара в зоне парообразования может быть задано надежно и точно. При соответствующем управлении можно изменить желаемый уровень давления в зоне парообразования и таким образом задать режим работы. Например, если между зоной парообразования и рабочей камерой требуется поддерживать постоянный перепад давления, давление в зоне парообразования может быть надежно подрегулировано желаемым способом путем соответствующего изменения давления в рабочей камере.

Еще в одном преимущественном варианте выполнения изобретения парогенератор дополнительно содержит первый уровнемер для определения уровня жидкости в зоне парообразования. Его использование позволяет отслеживать уровень жидкости, в частности, при подаче из зоны предварительного нагрева подогретой текучей среды, которая вызывает сильные колебания уровня, характерные для традиционных систем, которые могут быть значительно уменьшены в системах парообразования небольшого размера, в силу чего уровень жидкости может быть определен более точно.

Еще в одном варианте для определения уровня жидкости в зоне предварительного нагрева размещен второй уровнемер. Для данного случая также справедливо то, что реальное разъединение зоны парообразования и зоны предварительного нагрева позволяет в значительной степени избежать чрезмерного изменения уровня, которое может произойти при введении холодной жидкости в традиционный испаритель. В частности, могут быть выполнены соответствующие компенсационные трубопроводы между уровнемером и зоной предварительного нагрева или зоной парообразования, в результате чего дополнительно уменьшаются колебания в отображении уровня. Кроме того, уровнемер может быть выполнен с возможностью зрительного контроля, например оператором системы, в любое время и/или таким образом, чтобы соответствующие выходные сигналы могли подаваться в системный регулятор, который затем выполняет дальнейшие действия на основе полученных сигналов. Например, при падении уровня жидкости в зоне предварительного нагрева вместе с дополнительным выводом или отображением сообщения об опасности может быть запрошена подача горячей теплопередающей среды из внешнего резервуара для обеспечения непрерывной работы системы. Также возможно использовать соответствующие сигналы от уровнемеров для других управляющих задач системы, например для контроля соответствующих нагревательных устройств.

Еще в одном преимущественном варианте выполнения в зоне предварительного нагрева и/или в зоне парообразования установлен нагреватель вместе с первым термометром, который сконфигурирован для вывода сигнала, соответствующего температуре нагревательной поверхности, находящейся в контакте с текучей средой. Данное конструктивное решение позволяет надежно предотвратить превышение верхнего максимума температуры, например критической температуры для теплопередающей среды, и, следовательно, избежать риска изменения температуры кипения или создания токсических веществ.

Еще в одном варианте выполнения изобретения дополнительно установлен второй термометр, предназначенный для вывода сигнала, соответствующего температуре жидкой фазы в зоне предварительного нагрева и/или в зоне парообразования. Таким образом, имеется возможность контролировать по меньшей мере в одной из двух зон или, при наличии соответствующих датчиков, в обеих зонах действительную температуру жидкой фазы, а также использовать ее при управлении системой.

Еще в одном варианте выполнения изобретения имеется третий термометр для вывода сигнала, соответствующего температуре паровой фазы в зоне предварительного нагрева и/или в зоне парообразования. Это позволяет более точно контролировать термодинамическое состояние в зоне предварительного нагрева и/или в зоне парообразования, а соответствующие выходные сигналы могут также быть использованы для управления условиями в соответствующей зоне. Например, возможно на основе выходного сигнала задавать температуру пара в конкретных пределах независимо от температуры жидкости. Кроме того, объединив указанные сигналы с соответствующими сигналами, передаваемыми от термометров для измерения температуры жидкой фазы, можно определить давление, преобладающее в соответствующей зоне без использования соответствующего датчика давления.

Предпочтительно используют средство управления, соединенное с нагревателем для получения сигнала от первого термометра и сконфигурированное для поддержания температуры поверхности нагревателя на заданном уровне посредством выдачи первого управляющего сигнала.

Как указано выше, использование подобного средства управления позволяет надежно предотвратить изменение свойств теплопередающей среды путем использования, например, первого управляющего сигнала для управления нагревателем и/или для управления соответствующим устройством для создания повышенной конвекции, в особенности у поверхности нагревателя. Например, в случае быстрого подъема поверхностной температуры температура нагревающей поверхности и, следовательно, температура среды, находящейся в непосредственной близости от нагревающей поверхности, может поддерживаться ниже критического значения путем снижения мощности нагрева и/или путем создания соответствующего потока на поверхности для достижения улучшенной теплопроводности и, таким образом, улучшенного охлаждения.

Средство управления предпочтительно соединено со вторым термометром для получения от него сигнала. Кроме того, указанное средство управления сконфигурировано для управления путем выдачи второго управляющего сигнала, температурой поверхности нагревателя на основе указанного второго управляющего сигнала. Сигнал от второго термометра отображает температуру жидкой фазы в зоне предварительного нагрева и/или в зоне парообразования, так что средство управления на основе указанного сигнала может выдавать второй управляющий сигнал для эффективного управления температурой поверхности нагревателя, например путем изменения мощности нагрева, изменения потока жидкости на поверхности нагревателя и т.д. В частности, когда второй термометр сконфигурирован для определения температуры жидкости как в зоне предварительного нагрева, так и в зоне парообразования, управление системой более эффективно, так как возможно раздельное управление каждой зоной. Например, преимуществом может быть установка нескольких температурных датчиков в зоне предварительного нагрева, в которую при помощи насоса непрерывно подают относительно холодную среду. Указанные датчики используют для определения температурного профиля в зоне предварительного нагрева и осуществления на его основе управления нагревателем. Например, выпускное отверстие гидравлического соединения может быть выполнено с противоположной стороны от впускного отверстия зоны предварительного нагрева, так что при соответствующей нагревающей поверхности большого размера, которая также может содержать несколько раздельно управляемых зон, может быть создан соответствующий температурный профиль. Для этого может быть создан канал для протекания текучей среды, проходящий вдоль максимально возможного количества нагревающих поверхностей, которые при необходимости могут быть приведены в действие различными путями, в результате чего устанавливается очень хороший термический контакт с нагревающей поверхностью на обширной площади указанного канала. Следовательно, даже при низких уровнях в зоне предварительного нагрева, при которых ввод значительного количества холодной жидкости, вызывает значительное уменьшение температуры жидкости во время перемешивания во всех областях зоны предварительного нагрева, на входе гидравлического соединения может быть все же получена адекватно высокая минимальная температура жидкости.

Еще в одном варианте выполнения изобретения к нагревателю дополнительно присоединено средство управления для получения сигнала от третьего термометра. Указанное средство управления сконфигурировано для управления температурой поверхности нагревателя на основе третьего управляющего сигнала. Так как третий термометр выдает сигнал, отображающий температуру газовой фазы в зоне предварительного нагрева и/или зоне парообразования, возникает возможность управлять нагревателем также с учетом температуры газовой фазы.

Еще в одном преимущественном варианте выполнения изобретения гидравлическое соединение имеет по существу горизонтальное выпускное отверстие. Данное конструктивное решение позволяет создать поток и, следовательно, конвекцию и улучшенную теплопроводность в жидкой фазе среды в зоне парообразования при вводе жидкости из зоны предварительно нагрева. Выпускное отверстие преимущественно расположено значительно ниже обычного уровня жидкости, например вблизи дна зоны парообразования, в результате чего, с одной стороны, имеет место улучшенная теплопроводность, которая не вызывает, с другой стороны, какой-либо значительной интерференции на поверхности жидкости.

В дополнительной конфигурации имеется впускной трубопровод, выполненный для зоны предварительного нагрева и имеющий по существу горизонтальное выпускное отверстие, результатом наличия которого является поток, также способствующий улучшению теплообмена с жидкостью, уже находящейся в указанной зоне. Выпускное отверстие может быть выполнено значительно ниже обычного уровня жидкости, например вблизи дна, в результате чего при введении среды возмущение поверхности жидкости незначительно. Благодаря указанному конструктивному решению уровень жидкости может быть определен, в случае необходимости, с высокой точностью.

В дополнительном преимущественном варианте выполнения изобретения парогенератор снабжен, по меньшей мере в зоне предварительного нагрева, устройством для создания конвекционного потока в текучей среде. Это устройство может содержать мешалки, насосы, направляющие элементы и т.п. Например, в преимущественном варианте по меньшей мере один отражающий элемент, который может быть сконфигурирован в виде нагреваемой поверхности, установлен между впускным и выпускным отверстиями в зоне предварительного нагрева, в результате чего втекающий объем текучей среды вынужден перемещаться на относительно большое расстояние вдоль нагревающей поверхности, прежде чем достичь выпускного отверстия. Это позволяет создавать конвекцию без использования сложных механических устройств, а в случае выполнения отражающих элементов в виде нагревающих элементов создать большую нагревающую поверхность при небольшом конструктивном объеме.

В дополнительном варианте выполнения изобретения зона парообразования выполнена внутри зоны предварительного нагрева. Это конструктивное решение позволяет повысить эффективность парогенератора. Например, текучая среда в зоне предварительного нагрева может быть использована для подогрева или изоляции стенок сосуда зоны парообразования. Это позволяет, например, использовать более дешевую изоляцию для стенок сосуда зоны парообразования или, возможно, не использовать изоляцию вовсе, потому что температура жидкости, окружающей зону парообразования, уже близка к температуре, преобладающей в указанной зоне. Возможно также такое выполнение зоны парообразования, при котором значительную площадь ее поверхности занимают нагревающие поверхности, расположенные с ее наружной и/или внутренней стороны, в результате чего, например, получают дополнительные нагревающие поверхности в парогенераторах, имеющих небольшой конструктивный объем. Кроме того, гидравлическое соединение может быть выполнено в результате очень коротким и, соответственно, иметь низкие потери. В частности, для работы зоны предварительного нагрева при давлении, превышающем давление в зоне парообразования, гидравлическое соединение может быть оснащено отверстием с клапаном, пропускающим поток текучей среды только в направлении зоны парообразования. Это дополнительно уменьшает общий конструктивный объем, так как не требуются отдельные перемещающие средства.

В соответствии еще с одним аспектом настоящего изобретения система пайки содержит по меньшей мере одну рабочую камеру, работающую на основе пара теплопередающей среды. Кроме того, система пайки содержит парогенератор, выполненный согласно вариантам выполнения, описанным выше и ниже. Кроме этого, изобретением предусмотрен пароподводящий трубопровод, соединяющий парогенератор с рабочей камерой.

Предлагаемая изобретением комбинация парогенератора с системой пайки позволяет достичь целей настоящего изобретения, в частности постоянного обеспечения достаточного количества пара по меньшей мере в одной рабочей камере.

В дополнительной преимущественной конфигурации система пайки содержит размещенный в рабочей камере датчик давления, позволяющий постоянно контролировать соответствующее давление, а также использовать указанное давление для управления.

В дополнительном варианте выполнения изобретения в пароподводящем трубопроводе установлен управляемый клапан, который позволяет управлять подачей пара в рабочую камеру для создания соответствующих условий на обрабатываемом сборочном узле. В частности, при наличии градиента давления между зоной парообразования и рабочей камерой управление количеством пара и, следовательно, дополнительно температурой в рабочей камере может осуществляться без использования насоса.

Для этого система пайки преимущественно оснащена системным регулятором, который оперативно связан с датчиком давления и сконфигурирован таким образом, чтобы приводить в действие указанный управляемый клапан на основе сигналов, поступающих от датчика давления. Системный регулятор, выполненный подобным образом, позволяет упростить средства, необходимые для поддержания требуемых условий в рабочей камере, поскольку в этом случае использованы только клапаны, которые мало подвержены механическим отказам, так что при наличии насоса не требуются сложные системы управления насосом, а в некоторых случаях насос и вовсе исключен.

В дополнительном преимущественном варианте выполнения изобретения системный регулятор соединен с устройством управления парогенератора и выполнен таким образом, чтобы он выдавал сигнал указанному средству управления для установки давления в зоне парообразования, включая сигнал то датчика давления. Таким образом, например, может поддерживаться требуемый перепад давления между зоной парообразования и рабочей камерой, что позволяет осуществлять подачу пара в рабочую камеру без использования каких-либо активных перемещающих средств.

В предпочтительном варианте в дополнение имеется возвратный трубопровод, соединяющий рабочую камеру с зоной предварительного нагрева парогенератора. В данном случае имеет место постоянный противоток теплопередающей среды, так что относительно низкую температуру конденсата в зоне предварительного нагрева доводят, соответственно, до более высокой требуемой температуры. Таким образом, значительно уменьшают или полностью устраняют колебания температуры, возникающие при парообразовании, которые можно часто наблюдать в традиционных системах пайки. Еще в одном варианте возвратный трубопровод соединен с устройством для создания давления в парогенераторе. Таким образом, конденсат может быть введен из рабочей камеры через возвратный трубопровод в зону предварительного нагрева в соответствии с требуемым давлением в этой зоне, что позволяет создать постоянные условия, или при помощи устройства для создания давления ввод конденсата может быть использован для установления и поддержания требуемого давления в зоне предварительного нагрева. Выпускное отверстие возвратного трубопровода в зоне предварительного нагрева расположено по существу горизонтально, в результате чего может быть достигнута эффективная конвекция в текучей среде. В частности, расположение выпускного отверстия значительно ниже уровня жидкости в зоне предварительного нагрева позволяет избежать негативного воздействия на поверхность жидкости.

Еще один аспект настоящего изобретения представляет собой способ управления системой пайки, включающий поддержание градиента давления между зоной парообразования парогенератора и рабочей камерой, предназначенной для подачи в нее пара, посредством контроля давления в рабочей камере и ввода пара в рабочую камеру с использованием указанного градиента давления.

Следовательно, данный способ позволяет создать простую технологию, которая благодаря своей простоте не подвержена отказам, а также эффективна для пропускания пара из зоны парообразования в рабочую камеру, так как в результате контроля давления в рабочей камере перепад давления можно всегда поддерживать на требуемом уровне, что исключает необходимость использования насосов для перемещения пара. Это позволяет создать очень компактную конструкцию соответствующей системы пайки, в результате чего данный способ, в частности, можно использовать в традиционных системах пайки при небольшой модификации их конструкции.

В дополнительном преимущественном варианте способ также включает определение первого характеристического значения, отображающего давление в рабочей камере, определение второго характеристического значения, отображающего давление в зоне парообразования, а также управление количеством пара, вводимого в рабочую камеру в соответствии с первым и вторым характеристическими значениями. Таким образом, данный вид управления процессом учитывает условия, преобладающие в рабочей камере и зоне парообразования, в результате чего существует возможность быстро и эффективно реагировать на изменения в рабочей камере на стороне испарителя. Количество вводимого пара предпочтительно определяют путем регулирования управляемого клапана. При несложном техническом оснащении данный способ позволяет выполнять высокоточное управление по сравнению с традиционными устройствами, в которых несмотря на более сложное техническое оснащение колебания в рабочей камере могут приводить к неконтролируемым колебаниям в парогенераторе.

Согласно еще одному аспекту настоящее изобретение предлагает способ управления парогенератором. В данном способе испаряемую теплопередающую среду первоначально подогревают, а затем вводят в зону парообразования, в которой указанная среда переходит в паровую фазу.

Данный способ обеспечивает по существу те же преимущества, которые указаны при описании парогенератора согласно данному изобретению. Теплопередающую среду преимущественно предварительно нагревают до температуры, близкой к температуре кипения, например до температуры кипения в зоне парообразования, в результате чего ввод подогретой среды не оказывает какого-либо значительного влияния на термодинамические условия в зоне парообразования.

Кроме того, давление в зоне парообразования может быть успешно установлено на значение, равное или большее, чем заданное минимальное давление. Это позволяет гарантировать постоянное наличие требуемого количества пара. В частности, минимальное давление может быть задано таким образом, что оно будет всегда выше, чем соответствующее давление в рабочей камере, в результате чего пар может быть подан с использованием созданного градиента давления. Для этого соответствующим образом измеряют характеристическое значение, которое отображает давление в зоне парообразования, и на основе указанного значения осуществляют управление процессом испарения. Управление процессом испарения можно осуществлять, например, путем управления мощностью нагрева и/или подачей предварительно нагретой теплопередающей среды.

Еще в одном преимущественном варианте осуществляют предварительный нагрев в зоне предварительного нагрева и создают градиент давления между зоной предварительного нагрева и зоной парообразования, в результате чего теплопередающую среду вводят в зону парообразования с использованием указанного градиента давления. Это упрощает техническое оснащение, необходимое для обеспечения предварительного нагрева жидкости в зоне парообразования, так как не требуются активные перемещающие средства. Более конкретно, возможно использование вышеописанного парогенератора, содержащего, например, соответствующее устройство для создания давления, в результате чего может быть достигнут соответствующий градиент давления посредством одного из вышеописанных способов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Далее преимущественные варианты выполнения, указанные в формуле изобретения, описаны более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1 изображает пример выполнения парогенератора в соответствии с настоящим изобретением;

фиг.2 схематически изображает дополнительный вариант выполнения парогенератора с большой эффективной нагревающей поверхностью; и

фиг.3 схематически изображает систему пайки, в которой парогенератор выполнен с предварительным нагревом, и иллюстрирует ее работу.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

На фиг.1 представлен схематический вид парогенератора 100, в котором зона 110 предварительного нагрева и зона 120 парообразования соединены гидравлическим соединением 130. Зона 110 содержит питающий трубопровод 111, который в свою очередь содержит клапан 112 на входной стороне и выпускное отверстие 113 на выходной стороне. Когда парогенератор 100 находится в рабочем положении, выпускное отверстие 113 предпочтительно ориентировано по существу горизонтально с тем, чтобы при работе эффективно создавать конвекционный поток в жидкости, содержащейся в зоне 110. Выпускное отверстие 113 предпочтительно размещено значительно ниже уровня 140 жидкости. Например, при обычной рабочей фазе расстояние между впускным отверстием 113 и уровнем 140 жидкости как правило составляет несколько сантиметров. Чтобы гарантировать во время работы расположение выпускного отверстия 113 на соответствующей глубине при различных возможных при работе уровнях жидкости, выпускное отверстие 113 расположено вблизи нижней части зоны 110, то есть примерно на расстоянии от нескольких мм до 20 мм. В других вариантах изобретения (не показаны) питающий трубопровод 111 введен в зону 110, например, снизу.

Кроме того, зона 110 содержит нагреватель 114 с одним или несколькими нагревающими элементами, каждый из которых имеет соответствующую поверхность 114а, которая контактирует с жидкой фазой теплопередающей среды. Целесообразно, чтобы нагреватель 114 был выполнен таким образом, чтобы общая доступная поверхность 114а была как можно больше, чтобы несмотря на относительно неблагоприятные термодинамические свойства теплопередающей среды можно было осуществить эффективный нагрев. Например, нагреватель 114 может содержать отдельные трубы, нагреваемые, например, соответствующей средой или электрически и образующие в целом большую поверхность 114а. Еще в одном случае нагреватель 114 может быть выполнен с ребрами. Нагреватель 114 может быть выполнен управляемым, а в некоторых вариантах мощность нагрева может быть задана отдельно для каждой зоны. Кроме того, в рассматриваемом варианте изобретения предусмотрены датчики 116а, 116b и 116с, приспособленные для выдачи в качестве выходного сигнала значения температуры. При этом датчик 116а находится, например, в тепловом контакте с поверхностью 114а, что позволяет отслеживать температуру данной поверхности. Кроме того, датчик 116b расположен таким образом, что тепловой контакт с жидкой фазой среды устанавливается при обычных условиях протекания процесса. Аналогично, датчик 116с может быть расположен так, чтобы получать сигнал, отображающий температуру газовой фазы в зоне 110. Кроме того, предусмотрен уровнемер 115 для определения уровня 140 жидкости, сообщающийся с зоной 110. Таким образом, возможное возникновение турбулентности на поверхности 140 нагреваемой жидкости не оказывает значительного влияния на определение уровня жидкости. Кроме того, между уровнемером 115 и зоной 110 может быть установлен компенсирующий трубопровод 115а, позволяющий при необходимости уменьшить перепад давления между уровнемером 115 и зоной 110 или избежать его образования. Кроме того, для предотвращения чрезмерного повышения давления в зоне 110 при необходимости установлен предохранительный клапан 117. Зона 110 преимущественно выполнена в виде сосуда, который может выдерживать повышенное давление, например порядка нескольких бар, а клапан 117 подобран по размеру так, чтобы предотвращать недопустимое давление в сосуде. Клапан 117 также предотвращает ситуации, в которых превышена максимально допустимая температура жидкости, например 300°С. Кроме того, может быть предусмотрен выпускной трубопровод 118, содержащий соответствующий клапан, так что при необходимости сосуд зоны 110 может быть опорожнен и промыт.

Зона 120 может иметь конструкцию, сходную с конструкцией зоны 110, если это будет преимуществом для конкретного конструктивного решения. В других вариантах изобретения, тем не менее, зона 120 и зона 110 могут значительно отличаться друг от друга. Например, может быть преимуществом выполнение зоны 110 чуть больше зоны 120. В рассматриваемом варианте изобретения зона 120 содержит нагреватель 124, который может быть выполнен так же, как и вышеописанный нагреватель 114. Более конкретно, нагреватель 124 может содержать соответствующие нагревающие поверхности 124а, которые в свою очередь находятся в тепловом контакте с соответствующим датчиком 126а, в результате чего поверхностная температура нагревателя 124 может быть определена по меньшей мере в одном положении или при необходимости в нескольких положениях. Еще в одном частном случае нагреватель 124 выполнен управляемым и оперативно соединен с устройством 150 управления. Кроме того, в зоне парообразования могут быть установлены другие датчики 126b и 126с температуры, которые предназначены для подачи сигнала, соответствующего температуре жидкой фазы, и сигнала, соответствующего температуре газовой фазы среды, находящейся в зоне 120. Кроме того, может быть предусмотрен уровнемер 125 с соответствующим компенсационным трубопроводом 125а. Выпускной трубопровод 128 с соответствующим предохранительным клапаном 127 могут быть выполнены по аналогии с зоной 110 для обеспечения возможности создания повышенного давления, а также возможности очистки сосуда зоны 120. Кроме того, имеется датчик 129, измеряющий давление в зоне 120 и оперативно связанный с устройством 150 управления, так что сигнал, отображающий давление, может быть передан в устройство 150. Кроме того, имеется паропровод 160, снабженный соответствующим клапаном 161, который преимущественно выполнен управляемым для подачи пара, например в рабочую камеру системы пайки.

В рассматриваемом варианте гидравлическое соединение 130 содержит насос 131 и клапан 132, который сконфигурирован для предотвращения противотока жидкости из зоны 120 в зону 110 в случае существования соответствующего градиента давления между двумя указанными зонами. Кроме того, гидравлическое соединение 130 содержит впускной трубопровод 133, снабженный по существу горизонтальным впускным отверстием 134, и выпускной трубопровод 135, снабженный по существу горизонтальным выпускным отверстием 136. Необходимо отметить, что гидравлическое соединение 130 показано на фиг.1 лишь схематически и может иметь любую желаемую конструкцию и длину, требуемую для гидравлического соединения между сосудами зоны 110 и зоны 120. Кроме того, гидравлическое соединение 130 имеет соответствующую изоляцию, если оно значительно выступает за пределы зоны 110 и/или зоны 120, в результате чего падение температуры между впускным отверстием 134 и выпускным отверстием 136 незначительно и не оказывает существенного влияния на термодинамическую стабильность в зоне 120.

Подходящая изоляция может быть выполнена при помощи известных средств, например при помощи кожуха, содержащего изоляционные материалы, такие как стеклоткань или минеральная вата и т.д.

Во время работы парогенератора 120 теплопередающую среду в жидкой фазе вводят через питающий трубопровод 111 и через клапан 112, например, из рабочей камеры или другого сосуда в зону 110. Подача среды может осуществляться под управлением соответствующих устройств (не показаны) таким образом, что уровень жидкости 140 будет оставаться в заданных пределах, которые можно контролировать или дополнительно задавать при помощи уровнемера 115. При вводе среды через по существу горизонтальное впускное отверстие 113 уже в зоне 110 может быть достигнуто хорошее перемешивание, так как впускное отверстие 113 выполнено именно в непосредственной близости от нагревателя 114, в результате чего имеет место конвекция от выпускного отверстия 113 до впускного отверстия 134 через многочисленные нагревающие поверхности 114а. Однако для создания конвекционного потока в жидкости можно использовать и другие устройства, например в виде соответствующих мешалок, отклоняющих элементов и т.п. Соответствующий вариант с отклоняющими элементами описан ниже со ссылкой на фиг.2.

Значение температуры нагревателя 114, в частности температуры поверхности 114а, приводимой в контакт с жидкостью, получают от одного или нескольких датчиков 116а и обычно ограничивают конкретным значением при помощи соответствующего устройства управления (не показано) таким образом, чтобы не была превышена максимально допустимая температура теплопередающей среды. Кроме того, отслеживают температуру жидкой фазы и газовой фазы среды, а также управляют значением указанной температуры при помощи соответствующих температурных датчиков 116b и 116с. Например, управление мощностью нагревателя 114 осуществляют в соответствии с выходным сигналом датчика 116b таким образом, что температура жидкости в зоне 110 приближается к температуре жидкости в зоне 120. В зависимости от давления, преобладающего в соответствующих зонах, температура жидкости в зоне 110 может быть ниже, равна или выше, чем температура жидкой фазы в зоне 120. Относительно стабильная работа в зоне 120 может быть достигнута, если температура подаваемой жидкости будет отличаться на несколько градусов от температуры кипения, преобладающей в зоне 120. Например, зона 110 и зона 120 могут работать по существу при одинаковом давлении, в результате чего температуры кипения в указанных зонах также будут идентичны. В данном режиме работы жидкость может быть подана, например, при температуре, лишь немного отличающейся от температуры кипения в зоне 120. Эти незначительные отклонения вызваны возможными нестабильными условиям в зоне 110 при вводе относительно холодной среды. Так как эти колебания в значительной степени компенсируются в зоне 110, то может быть обеспечена относительно стабильная работа зоны 120. Затем жидкость, подогретую до желаемой температуры, вводят в зону 120, при этом осуществляют управление нагревателем 124 таким образом, чтобы, с одной стороны, температура поверхности 124а оставалась ниже требуемого максимального значения, а с другой стороны, давление пара, воспринимаемое датчиком 129, оставалось в пределах заданного диапазона. В других вариантах для поддержания давления пара на желаемом уровне используют другие параметры, например количество подогретой жидкости, вводимой через гидравлическое соединение 130. Например, при резком возрастании расхода пара, подаваемого через выпускной трубопровод 160, например, в рабочую камеру, количество жидкости, вводимое в зону 120, может быть значительно увеличено за короткий период времени, так что это увеличение объема жидкости по меньшей мере до некоторой степени компенсирует уменьшение объема пара. В то же время для обеспечения увеличенного объема пара на длительный период времени также может быть увеличена мощность нагрева. Использование устройства 125 позволяет постоянно контролировать уровень жидкости в зоне 120 и/или использовать указанный уровень жидкости для управления работой зоны 120, как описано ранее в отношении зоны 110. В частности, использование устройства 150 управления, которое получает по меньшей мере один входной сигнал от датчика 129 давления, дает возможность осуществлять эффективное управление работой зоны 120, так как при установке требуемого давления обеспечивается соответствующая подача в рабочую камеру при непрерывной эксплуатации. Кроме того, устройство управления на основе датчика давления 129 также дает возможность точной компенсации кратковременных изменений расхода пара, которые могут быть, например, следствием соответствующих изменений давления в рабочей камере.

На фиг.2 схематически показан еще один вариант выполнения настоящего изобретения. Парогенератор 200 содержит зону 210 предварительного нагрева и зону 220 парообразования, гидравлическое соединение 230 и устройство 250 управления. Кроме того в нем имеется устройство 270 для создания давления, входная зона 280, расположенная на входной стороне зоны 210, и выходная зона 260, расположенная на выходной стороне зоны 220.

Для конкретных конструктивных решений преимущественным будет выполнение зоны 210 в виде сосуда. В частности, в рассматриваемом варианте изобретения зона 210 может иметь объем, больший чем объем зоны 220, а зона 220 может быть размещена внутри зоны 210, как показано на фиг.2. Зона предварительного нагрева содержит нагреватель 214 с соответствующими поверхностями 214а, а также элементы, которые имеют индивидуальную нагревающую поверхность 214а, которые также обозначены номером 214а и которые выполнены в виде отражающих элементов для создания конвекционного потока в зоне 210. В рассматриваемом варианте они могут быть, например, пластинами, попеременно установленными на дне и на потолке зоны 210, так что устанавливается относительно длительный контакт между соответствующим конвекционным потоком и соответствующей нагревающей поверхностью 214а. Нагреватель 214 может дополнительно содержать нагревающие элементы (не показаны), а также отклоняющие элементы, которые не являются нагревающими элементами. Кроме того, необходимо заметить, что конфигурация, показанная на фиг.2, является примерной, и возможно создавать другие потоки при помощи соответствующих отклоняющих элементов. Дополнительно установлены соответствующие температурные датчики 216а, которые находятся, например, в термическом контакте с одной или несколькими нагревающими поверхностями 214, а также один или несколько температурных датчиков, которые находятся в термическом контакте в одном или нескольких местах с текучей средой, предназначенной для нагрева в зоне 210. В других вариантах внешняя стенка 220а зоны 220 может быть полностью или частично выполнена как нагревающая поверхность, так что в зоне 210 имеется очень большая и эффективно нагревающая поверхность. Кроме того, имеется уровнемер 215, который выполненный, например, подобно уровнемерам 115, показанным на фиг.1.

Входная зона 280 обеспечивает ввод теплопередающей среды в зону 210. Для этого входная зона может содержать насос 281 и/или соответствующий клапан 282, который преимущественно выполнен управляемым. Кроме того, может быть предусмотрен резервуар 283, соединенный при помощи управляемого клапана 284 с зоной 210, так что в случае необходимости в зону 210 может быть подано дополнительное количество теплопередающей среды.

Устройство 270 для создания давления содержит некоторый объем 273 газа, который может быть представлен, например, областью пространства над жидкой фазой, а также соединение 271, установленное таким образом, что объем 273 сообщается с источником газа (не показан) посредством управляемого клапана 272. Объем 273 может быть также по меньшей мере частично отделен от оставшегося пространства зоны 210 гибкой мембраной 274, допускающей изменения в объеме 273. Кроме того, в объеме газа 273 и/или в оставшемся пространстве над жидкой фазой установлен датчик 219 давления.

В некоторых вариантах выполнения зона 220 может содержать нагреватель 224, который предпочтительно выполнен управляемым, или может не содержать такового, если парогенератор 200 имеет соответствующую конфигурацию. Зона 220 соединена с зоной 210 гидравлическим соединением 230, при этом для ввода текучей среды в зону 220 установлен клапан 232 и при необходимости насос (не показан).

Кроме того, в зоне паровой фазы установлен датчик 229 давления. Выпускной трубопровод 260 устанавливает гидравлическое сообщение посредством управляемого клапана 261, например, с рабочей камерой системы пайки. Как показано на фиг.2, по меньшей мере один датчик 229 соединен с устройством 250 управления, а в предпочтительных вариантах к устройству управления дополнительно подсоединены управляемые средства и датчики, например датчики температуры 216а, 216b, нагреватели 214 и 224, а также соответствующий клапан 272 в устройстве 270 для создания давления, клапан 282 во входной зоне 280, клапан 232 в гидравлическом соединении 230 и клапан 261 в выпускном трубопроводе 260.

Во время работы парогенератора 220 его заполняют текучей средой до требуемого уровня, который контролируют уровнемером 215, и эффективно нагревают указанную текучую среду нагревателем 214 до требуемой температуры. Давление, преобладающее в зоне 210, может быть задано при помощи устройства 270, так что указанное давление будет меньше, равно или больше, чем давление, преобладающее в зоне 220. В частности, если давление задают при помощи устройства 270 и/или насоса 281 и клапана 282, так что указанное давление больше, чем требуемое давление в зоне 220, то текучая среда может быть введена в зону парообразования 220 через трубопровод 230 только путем использования градиента давления, а количеством вводимой жидкости можно дополнительно управлять при помощи клапана 232 и/или величиной давления в зоне 210. В этом режиме работы клапан 232 выполнен таким образом, что он не допускает противотока жидкости. Например, источник газа может быть присоединен при постоянном давлении при помощи соединения 271, а ввод текучей среды может осуществляться под давлением через входную зону 280, в результате чего требуемый уровень остается по существу постоянным. Текучая среда, подаваемая в относительно холодном состоянии, затем перемещается вдоль поверхностей или отклоняющих элементов 214а и при этом эффективно нагревается, так что на входе трубопровода 230 эта текучая среда имеет конечную требуемую температуру, которая может быть приблизительно равна температуре кипения в зоне 220, а также может быть выше этой температуры. Затем указанную текучую среду вводят через клапан 232 в зону 220. В зависимости от условий текучая среда может быть введена в указанную зону уже в парообразном состоянии благодаря перепаду давления в гидравлическом соединении 230 или может быть введена в виде жидкости, а последующее ее испарение может осуществляться посредством нагревателя 224. В частности, в устройстве, показанном на фиг.2, по меньшей мере часть зоны 220 постоянно окружена потоком предварительно нагретой текучей среды, в результате чего необходимость изоляции стенок зоны 220 незначительна. Выполнение стенки 220а в виде нагревающего элемента попутно приводит к увеличению эффективности нагревания текучей среды в зоне 220. Кроме того, производимым количеством пара управляют при помощи датчика 229 давления, так что мощность нагревателя 224, если он установлен, и/или количество подаваемой жидкости задают при помощи клапана 232 и возможно насоса и/или при помощи устройства 270 для создания давления в комбинации с входной зоной 280. Таким образом, в режиме работы, в котором давление в зоне 210 постоянно превышает давление в зоне 220, не требуются дополнительные технические средства, так, например, из трубопровода 230 может быть исключен насос и при этом тем не менее может быть достигнут высокий уровень стабильности процесса. Кроме того, рассматриваемая конструкция позволяет достичь компактного конструктивного объема. Очевидно, что возможны и другие режимы работы системы 200. Кроме того, некоторые компоненты систем 100 и 200 могут быть при необходимости заменены или добавлены. Например, зоны предварительного нагрева соответственно 110 и 210 и/или зона парообразования соответственно 120 и 220 могут быть выполнены как по меньшей мере два сосуда, которые могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга. В некоторых приложениях может быть преимуществом установка по меньшей мере двух сосудов для предварительного нагрева, которые работают в форме "каскада" или в параллели для достижения большей устойчивости процесса. Аналогично, возможны установка нескольких испаряющих сосудов очень маленького объема и управление их работой подходящим способом, что позволяет постоянно обеспечивать необходимое количество пара.

На фиг.3 схематически показана система 390 пайки, которая содержит одну или несколько рабочих камер 301а, 301b, которые присоединены к парогенератору 300 через соответствующий трубопровод 360 и паровой клапан 361. Парогенератор 300 содержит зону 310 предварительного нагрева и зону 320 парообразования с датчиком 329, который может выдавать устройству 391 управления сигнал, отображающий значение давления газовой фазы в зоне 320. Парогенератор 300 может быть сконфигурирован любым желаемым способом, описанным в предыдущих вариантах. Более конкретно, парогенератор может быть выполнен в соответствии с системой 100 или системой 200 или их комбинацией. Зона 310 соединена с рабочими камерами 301а, 301b соответствующими трубопроводами, накопительные сосуды или тому подобные, при помощи насоса 381 и клапана 382. Кроме того, по меньшей мере в одной из рабочих камер 301а, 301b установлен датчик 302а, 302b давления, который выдает для устройства 391 управления сигнал, отображающий значение давления в соответствующей рабочей камере.

Во время работы системы пайки 390 устройство 391 получает соответствующие сигналы от датчиков 302а, 302b, в результате чего становится известен уровень давления в каждой рабочей камере. Кроме того, парогенератором в системе 300 управляют на основе сигнала от датчика 329 способом, описанным выше, например, со ссылкой на фиг.1 и 2. В одном из вариантов выполнения изобретения устройство 391 может управлять системой 300 таким образом, что между зоной парообразования 320 и рабочими камерами 301а, 301b будет постоянно поддерживается требуемый градиент давления. Пар может быть введен в рабочую камеру благодаря использованию перепада давлений, а управление потоком может осуществляться дополнительно при помощи клапана 361.

В преимущественных вариантах выполнения изобретения устройство 391 может также выполнять функции соответствующих устройств 150 и 250.

Следовательно, настоящее изобретение позволяет осуществить более стабильное и эффективное парообразование, а также непрерывную подачу пара в одну или несколько рабочих камер системы пайки, которая может быть достигнута без значительных отклонений температуры среды, возвращаемой в парогенератор. В частности, в результате того, что управление парообразованием основывается на давлении в паровой фазе, в комбинации с подогревом теплопередающей среды, обеспечивается непрерывная подача пара. Кроме того, принцип управления в соответствии с настоящим изобретением, основанный на поддержании градиента давления между парогенератором и рабочими камерами, позволяет исключить из пароподводящего трубопровода соответствующий активный насос. Кроме того, рассмотренные выше структурные и конструктивные решения позволяют поддерживать малые внешние размеры парогенератора, в результате чего возможна модернизация путем небольшой модификации известных систем пайки.