CN100338286C - 如用于纺织厂的计量液体的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于选择性地计量液体的系统，例如在纺织厂中用于计量液体，该系统包括：一管道(12)，其包括至少一个阀(12.1，.....，12.n)，所述阀可选择性地使要被计量的液体与一各自的供给端口(22.1，....，22.n)连接；以及一注射器型计量装置(20)，其连接到所述管道(12)，从而，由于所述阀(12.1，.....，12.n)使所述管道(12)与各自的供给端口(22.1，....，22.n)连接，所述注射器型计量装置能够将一定量的要计量的液体取回到所述管道(12)中，所述液体的一定量由所述注射器型计量装置(20)到达的计量位置凭借液体与该管道(12)连通的关系而确定。

Description

如用于纺织厂的计量液体的装置

技术领域

本发明涉及一种用于计量液体的系统，例如用于计量在纺织厂的所谓“调色房(colour kitchen)”的框架中的染色产品。

背景技术

在所述的应用环境中，通常用于获得下述系统的解决方案基本上有两种，所述系统可计量产品的精确量并将所述精确计量的产品的量通过管道网(network of pipes)输送到生产系统。

第一种类型的系统主要是基于一种技术，该技术可以定义为基于比重/重量(gravimetric/weight-based)。在所述的系统中，设置了一容器，其放置在量重器(weigh-machine)上，该量重器通过可拆开的系统与该传输管分离，并在其顶部具有一系列的计量产品的阀(为双级开/关或调节类型的)。

该系统能够保证极好的精度，但是，除了通常较贵和较慢之外，该系统还需要将产品和冲洗该容器所必要的载液(通常为水)混合。

另一种类型的系统是基于体积测定技术。此类型的系统是基于液体的不可压缩性并在被各种(入口或出口)阀包围的且总是充满载液(水)的回路中设置流量计(升计数器(litre-counter))，其可以控制和调节要输送到生产机器上的产品的进入。

由于阀的通道部分和升计数器的性能，该系统的精度本质上就小于前一个系统。其具有的主要优点是能够用较少的载液量以较快的速度使来传输产品。此外，其通常具有比基于比重/重量的系统更可靠和更经济的优点。

在实际应用中，该基于测定体积的系统主要局限之处是除了其精度较低以外，还不能对较小量进行计量。通常，计量该较小的量还需要人工的介入。

因此，需要提供一种能够同时具有所述两种类型的系统的优点而又避免其缺点的计量系统。

发明内容

本发明的目的是满足上述的需要。

根据本发明，一种具有权利要求书所述特点的系统可达到此目的。

基本上，此处描述的方案能够在基本上与测定体积类型的计量系统相似的系统构造(framework)中，设计使用一注射器型计量装置，其能够获得较高的计量精度，基本上类似于基于比重/重量的系统所达到的精度。

最重要的是，将两个系统的优点结合起来，就意味着能够以快速且连续的方式进行较大量的计量并且以非常精确的方式进行较小量的计量。

至少在一些应用中，此处描述的方案具有的进一步优点是可能以减少的水量进行操作，并使用压缩空气进行冲洗。

附图说明

现将结合附图对本发明的完全非限制性的例子进行描述，其中：

图1是例如用于纺织厂的用于液体的计量系统的结构的示意图；以及

图2至图9显示了图1所示系统的连续操作步骤。

具体实施方式

正如在本发明的说明书的开始部分已经描述的那样，在一典型的应用中，例如图1中的总体以标号10所指示的系统被设计成使用于纺织系统中，例如用于对要传送给例如染色机器等处理机器的染色产品进行可控的计量。

通常，此处描述的方案可以用于计量包括染色和修整(finishing)纺织处理过程中的所有的液体产品。通常，所述产品分为三种类型：

——化学产品，包括所有的酸性和碱性的溶液；

——辅助产品，包括所有的溶液或乳状液，例如肥皂液或软化剂；以及

——染料，包括所有的染色成分。

然而，所涉及的此特定应用领域并不能解释为以任何方式限制本发明的范围，总而言之其应为通用的。事实上，本发明能够适用于实现下述目标的所有的情况，即，要以快速、可靠且精确的方式，计量预定量的液体产品，并且在小量的情况下保证其精度。

返回到此处所考虑的特定的应用例子，可以假定该系统10安装于一种工作环境，在该工作环境下，有能够使用的能量供给源以及通常用于纺织系统的伺服装置(例如，水、压缩空气等)。因此，该相应的供给源未在附图中示出。

在附图中，参考标记12代表一管道(manifold)，包括以串联的方式设置的任意数n个阀12.1，12.2，12.3....12.n，所述阀通常为(可能不总是合适的方式)“三通”类型的阀。

换句话说，这些阀包括三个连接端口或开口。

此三个端口中的两个构成了两个开口(一个用作输入，一个用于输出)，这两个开口沿液体通常穿过该管道的流动方向彼此排成一条直线以如下方式排列：

——设置在该管道最上游的阀(此处描述的例子中，该阀被标为12.n)，其输入端口通过用于输入水的阀14与升计数器16连接，该升计数器16与入水管线(water-inflow line)18连接；其输出端口与管道下游紧接地设置的阀(即，在此处描述的例子中的阀12.n-1)的输入端口连接；

——设置在该管道最下游的阀(该阀被标为12.1)，其输入端口与上游紧接地设置的阀(即，在此处描述的例子中的阀12.2)的输出端口连接；其输出端口连接到根据在后面将详细描述的特征的注射器型计量装置20；以及

——在管道中的所有其余的阀，即在附图中附图标记为12.2至12.n-1的阀，其输入端口与上游紧接地设置的阀的输出端口连接，其输出端口与下游紧接地设置的阀的输入端口连接。

然后，每个阀12.1至12.n都有第三端口，与各自的输入管，也即，供给端口22.1，22.2，......，22.n连接，用于供给要被计量的液体产品。

此外，每个阀12.1至12.n都具有旋转分配器(rotary distribution)，其呈现为通常的T型结构。

上述构造的目的是使每个阀12.1至12.n都具有至少两个操作位置，即：

——第一操作位置，其中，在每个阀12.1至12.n中的开启/关闭元件使各自的输入端口和输出端口连通；以及

——第二操作位置，其中，该开启/关闭元件使阀的输出端口与各自的供给端口22.1至22.n连通。

可以通过根据已知标准的公知装置来实现该开启/关闭元件的选择性驱动并由此在上述的两个可能的操作位置之间进行切换。类似地，不论什么类型的驱动机构，都可以联锁到一可编程控制单元(例如PLC或类似装置)，其也为公知的类型，并被设计成管理所有阀12.1、....、12.n的开启/关闭元件、以及在系统10中的所有其他开关元件(阀或类似元件)、以及被设计成选择性阻止从升计数器16到管道12的水流的阀14，以及所有下述的其他阀和元件。

类似地，该领域的技术人员可以明显看出，管道12可以用具有相同功能的装置来取代。

如上所述，注射器型计量装置20设置在起始于该升计数器16的水流管线(water flow line)的管道12的下游。

典型地，该计量装置20由圆柱管体24组成，该圆柱管体24具有一近端24a，其连接到位于管道12下游的流液管(flow pipe)上。

在圆柱管体(cylinder)24的内部有一以防水的方式自由移动的活塞26，其被通常由机电驱动器或定位器(positioner)组成的定位装置28驱动。

选择机电驱动器(例如，螺旋型)，要使得活塞26在该计量装置20的圆柱管体24内部的定位能够获得较高的精度。

附图标记30和32表示另外两个阀，基本上与组成管道12的阀12.1至12.n类似的。事实上，此两个阀30和32沿着从管道12至标号为34的配给管线的水流管道以串联的方式排列。

具体地，阀30使得从管道12至配给管线34的流液管线(flow line)被设置成可以选择性地与压缩空气供给管线36相通(根据下面将详细描述的标准)，其中，设置有类似于设置在该升计数器16的下游的截止阀14的截止阀38。

阀32使得该管道12下游的流液管线被设置成与一本地排出管(localdischarge pipe)40连通，该排出管40连接到一容器/蓄水池42中，进行汇集和处理。

在配给管线34中设置一个或多个阀44、46，其能够使在配给管线34中流动的液体可选择地偏离到一个或多个容器48、50中，其具有用户容器的功能，即被计量的液体可被收集在其中的容器。

最后，附图标记52代表另一管/容器，其被设计成根据后面将详细描述的特征来用于配给管线34排水。

现将结合附图2至图9描述使用上述系统10的典型步骤。

如上所述，假定在系统10(基本上所有所述阀、以及注射器型计量装置20的定位装置28)中的所有可控制的元件都由典型地包括一可编程处理单元的控制单元控制。根据下面描述的操作顺序的所述单元的设计，构成了在熟悉所述单元的技术人员所能实现的范围内的设计任务，故提供任何其详细的描述都为多余的。

图2描述了开始计量循环的典型条件。

在图1和图2所示的操作步骤之间，优选执行一中间步骤，其对于获得适当的计量是有益的，即填充包括在阀14和阀30之间的回路，使其不存在任何气泡。为了获得此结果，在进行根据后面详细描述的计量(或吸取)之前，该管道12被设置成与排出端(discharge)，也即，容器/蓄水池42连通，使得等于或大于该管道12的容积的水量通过开启该阀14进入到回路中，并用该升计数器16计量所述量。

在上述条件下，该供给管线(在本发明的后续描述中，我们仍然假定该载液是水，但是，无论如何，这并不会束缚本发明的目的)被完全充满，即充满通过该管道12延伸的分支和该注射器型计量装置20的圆柱管体24的近端24a发出的分支中。

此外，还假定两个截止阀14和38处于关闭位置，并且阀30和32的开启/关闭元件充满了液体，该本地排出管40也一样。

此外，可以看出，对于计量来讲，关闭的阀仅为阀14、30和该管道的阀12.1-12.n就足够了。不必要使管道外部的其他阀均充满液体并处于给定的位置。

在进行吸取/计量一产品的操作执行时，同时还可能通过从压缩空气供给管线36将空气引入到目的地，也即阀44、46或管/容器52来完成前一个计量操作，如下面参考附图9的详细描述。

例如，图3是计量来自与管道12的第一阀12.1连接的供给管线，也即，供给端口22.1的液体的操作。可以看出，该操作的相同的特征(从而计量)适用于通过其他供给端口22.2至22.n供给的任一液体。

由于上述目的，该系统10保持与参考图2相同的结构，阀30被关闭，仅有如下两处不同：

——阀12.1处于操作位置，其将供给管线，也即，供给端口22.1设定成与相应的输出端口连通；以及

——注射器型计量装置20的定位装置28被以这样的方式驱动，即在圆柱管体24内收回确切的被确定的液体的量。

收回于计量装置20内部的液体通常由载液(即，水)组成。然而，由于液体的不可压缩性，因此从其近端24a收回到该计量装置20中的载液的量正好相应于从供给端口22.1取出的要计量的液体的量。

此外，可以看出，上述内容也完全适用于管道12中的阀12.1至12.n中任一个处于计量位置的阀。

在图4中描述的下一个操作步骤表明了，阀30将处于下述位置，即，该阀本身设置成其输入端口与其输出端口连通。同时，阀12.1被返回下述位置，即，通过禁止其与该供给管线，也即，供给端口22.1连通使得管道12内的液体重新构成连续的。一旦阀处于所述位置，该计量装置20被再次启动以将活塞26返回到行程的终点位置，因此，从其近端24a开始再次驱除前面在图3的步骤中收回到圆柱管体24中的液体的量(确切地计量)。

所述操作的实际结果是使在该配给管线34的第一分支的内部的液体上升超过阀32。

通常，将液体从该计量装置20中排出的步骤还可设计成使阀44或尾部阀(end-of-line valve)旋转(未在图中示出)。

在将计量的产品输送给用户点(user points)之前，可以将上述类型的一些计量操作连接起来，以计量大于该注射器型计量装置20容积的产品的量，或计量其他彼此相容的产品。

此外，可以理解到，阀30具有关闭管道12的功能，这样，该注射器型计量装置20将在后退时仅从各自的开启的阀中带走产品。只要该系统能够传输甚至仅从阀14中取出水，就能使配给管线与空气供给连通的功能相应地变得次要。

在下一个操作步骤(如图5所示)，该截止阀14处于开启位置，因此水流穿过管线18，结果引起前面被从供给端口22.1通过阀12.1带走的产品在配给管线34内上升，超过该阀30(由于其与标号36代表的压缩空气供给管线连接，其可被称为“空气阀”)。

如上所述，该回路可以用水或压缩空气清理。此外，在使用压缩空气的情况下，优选是在产品和空气之间插入由操作周期(operating cycle)确定的水缓冲器(water buffer)，其具有冲洗管道的功能。

在另一个进一步操作步骤中(如图6所示)，空气阀30处于下述位置，即，通过使截止阀38处于开启位置而能够使压缩空气供给管线36与该配给管线34连通。

这样，前面被计量的产品可以沿配给管线被推进，并通过阀44流入到容器48中。

图7描述了可能的后续步骤，其中，一旦阀30返回操作位置，使液体在管道12和配给管线34之间连通，从而就可能用由空气推动的水缓冲器冲洗在机器中的管。

严格意义来讲，图7代表介于清空该管和接下来冲洗作为图8中的被排放的管/容器52之间的过渡步骤，如果需要更多的清洗水，则还可能增加缓冲器或仅使用水而不使用非压缩空气。

图8中代表的步骤相应于该操作步骤，即其中通过从入水管线18中取出的水，就可能对在计量过程(管道12、计量装置20的圆柱管体24的近端24a、阀30和32、配给管线34)中涉及到的整个管道完成冲洗，使相应的要排出的液体通过阀44和46排入终端管，也即管/容器52中，保持在使配给管线34和管/容器52的端部之间液体连续的状态。

通过使阀30再次返回至与压缩空气供给管线36连通的位置，该截止阀38处于开启位置，就可能根据图9中描述的特征，使用压缩空气清空该排出管。

容器48和50示意性地代表用户仪器的不同状态。通常，它们被连接到计算机上，这使得其能够传递执行系统计量装置的计量要求，其进行计量并传输要求的量的产品。

明显地，用户端可以代表任何数(理论上，从一至无限大的数)。此处显示的相应的回路图，是为说明清楚而故意进行了简化的一代表。该相应的系统，通常指单个管线的系统，由于其简单性，已经被本申请人使用了多年。

基本上，上述系统可以从一路管线开始、使用三通阀，例如阀44或阀46创建子分支，其中可能采用其他用户阀来优化在产品部的内部通道。在创建的每个分支的端部(例如，图中的阀46的下游)，通常安装有二通排水阀(未在图中示出)

对于此点，刚刚描述的计量循环可以从图2所示的操作位置开始被重复，可以自由选择从中取出要被计量的液体的管线，也即，供给端口22.1至22.n。

如上所述，此处描述的方案，在进行吸取/计量一产品的操作执行时，还可能借助于将空气从压缩空气供给管线36引入到目的地，也即，阀44、46或管/容器52同时完成前一个计量操作。

在本领域的技术人员能够看出，阀30和32关于此处所描述的注射器型计量结构还具有辅助功能。

事实上，在不同的步骤中，阀30和32设置为将进入空气的入口(阀30)与清洗排出端(阀32)连通。其主要目的是由此优化该系统的其他功能，例如，减少传输该产品的水量或增加该计量管道的清洗功能。

理论上，由于只有一个用户端(阀44或阀46)可用，通过将两个三通阀由仅仅一个二通阀取代，此处描述的系统还能够通过仅用一个二通阀取代两个三通阀来起作用，以便使在该注射器型计量装置吸取的步骤中关闭计量下游回路。

在当回路构造复杂的情况下，当代表使用该计量的量的用户端的阀44和46为多个且彼此以一定距离设置时，阀32可以在计量过程中起作用。用于将液体推向排水端，也即容器/蓄水池42的步骤中使用的阀32，还可以具有优化该注射器的功能，保持固定的压位差(pressure head)。

此外，还可以看出，在不偏离本发明的原理的情况下，产品和实施例的细节可以相对于此处描述和说明的内容有很大的不同，而不脱离本发明的保护范围，即如附加的权利要求书所限定的范围。

Claims (8)

1.一种用于选择性地计量液体的系统，其特征在于，该系统包括：

一管道(12)，其包括至少一个阀(12.1，.....，12.n)，所述阀可选择性地使要被计量的液体与各自的供给端口(22.1，....，22.n)连接；以及

一注射器型计量装置(20)，其连接到所述管道(12)，从而，由于所述至少一个阀(12.1，.....，12.n)使所述管道(12)与所述至少一个各自的供给端口(22.1，....，22.n)连接，所述注射器型计量装置(20)能够将一定量的要计量的所述液体取回到所述管道(12)中，所述液体的一定量由所述注射器型计量装置(20)到达的计量位置凭借液体与所述管道(12)连通的关系而确定。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述管道(12)和所述注射器型计量装置(20)为用于传输要计量的所述液体的载液构成了一流液管线的连续分支。

3.如权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述管道(12)由一组阀(12.1，.....，12.n)限定，每个阀均能够使所述管道(12)选择性地与用于供给要计量的所述液体的各自的供给端口(22.1，....，22.n)连通。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述注射器型计量装置(20)设置于所述管道(12)的液体流动的下游。

5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统包括一气体供给管线，位于所述管道(12)和所述注射器型计量装置(20)的液体流动的下游，该气体供给管线可以被选择性地驱动，用于从所述注射器型计量装置(20)和从所述管道(12)中抽走大量液体，该大量液体包括作为所述注射器型计量装置(20)的驱动结果从用于供给要被计量的液体的所述至少一个供给端口(22.1，....，22.n)中取出的所述被计量的液体。

6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述气体供给管线为加压气体供给管线且与至少一个各自的截止阀连接。

7.如权利要求5或6所述的系统，其特征在于，该系统包括另一控制阀(30)，其与所述气体供给管线和一配给管线(34)的连接端连接，设置在所述注射器型计量装置(20)和所述管道(12)的流体动力地下游；以及一阀(14)，其能选择性地被驱动以使该载液流过所述管道(12)，以便将作为所述注射器型计量装置(20)的驱动结果而进入所述管道(12)的要被计量的所述液体抽取至位于所述气体供给管线的引入的所述端的液体流动的下游的位置。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该系统包括一排出管线，用于选择性地将容纳在所述管道(12)中的液体排出。

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