CN101131590A - 液面控制装置 - Google Patents

Abstract

为了控制液体对容器(16)的输送，液面控制装置(10)包括低压空气(30)的调节式供应，低压空气输送给空气供应管路(14)，该管路延伸到液体容器(16)，以便在液体容器(16)内将低压空气释放在预选的液面(16a)。该控制装置(10)还包括传感器(20)，传感在空气供应管路(14)中间位置上的气压的起伏。特别是，当液体是在预选液面(16a)之下时，传感器(20)传感第一气压，而当液体是在预选液面(16a)或之上时传感第二较高气压。传感器(20)与液体供应源(18)连通，以便根据传感在空气供应管路(14)中的第二较高气压来产生信号(40)。当传感出较高压力时，传感器将它产生的信号送出，且液体供应源(18)响应该信号，停止向液体容器(16)供应液体。

Description

液面控制装置

本申请是国际申请日为1999年1月15，申请号为99803627.7的申请的分案申请。

发明领域

本发明一般说来涉及控制装置，并且更具体地，有关在容器中保持液面的一种控制装置。

发明背景

如本技术领域所知，例如在某类或其它类商业加工中，普遍利用容器装载液体。该容器可适宜用作为液体的供应源，在这种情况下，多数场合中重要的是保持容器内的液体的理想液面。举例来说，已知印刷出版业在印刷生产的过程中要求必须不断地补充油墨源。

更为普通地，在容器中保持液面的控制装置已利用承托在液体表面上的浮子元件。这类控制装置根据浮子元件因液面在容器内的涨落而上下的浮动，启动相应的关和开开关，以便控制合适的阀从远距离的液体源中选择性地再补充液体。更准确地说，控制阀的开关的启动一般由机械的方法完成，或由激发一个邻近的传感装置完成。

一般来说，这类控制装置多数的应用证明是良好的并且是相当可靠的。但是，已知的是它们不适宜使用在油墨的场合中。基本上，这是由于下述的事实，即油墨具有高黏度和黏性，这使得油墨粘连浮子元件。

因为油墨的这些特点，已知的这种控制装置中的浮子元件的浮力和重量明显地改变。由于这些浮力和重量变化的结果，已知的该控制装置在油墨的场合中保持标定量很困难。

作为浮子式控制装置的替代物，一般已知的是利用超声仪控制容器中的液面。超声仪通过探测从容器内液体表面反射的声波，并通过测量该声波的传播和探测之间经过的时间，由此计算从仪器至液体表面的距离。不幸的是，超声仪在油墨的场合中很不可靠，因为油墨表面非常不规则，阻碍声波的正常反射。

本发明旨在克服一个或多个上述问题，并实现一个或多个结果目标。

发明概要

本发明的主要目的在于，提供一种控制装置，该控制装置能以非常精确的方式保持容器内的液面。本发明的另一个目的在于，提供一种液面控制装置，它是非常精确的，并易于不依赖环境来保持它的标定量。本发明的另外目的在于，提供一种用于油墨场合的控制装置，它对因为油墨的物理特性所致的偏差不敏感。

因此，本发明针对一种液面控制系统，该液面控制系统包括产生低压空气的调节式供应的机构，和具有与低压空气供应机构连通的空气供应管路。该空气供应管路从低压空气产生机构延伸至液体容器，以便在液体容器内的预选液面上释放出低压空气。液面控制系统还包括，当液体在液体容器内的预选液面之下时为液体容器供应液体的机构，并且还包括传感低压空气产生机构与液体容器中间的空气供应管路中的气压波动的机构。当液体处在预选液面之下时，传感机构传感第一气压，而当液体处在预选液面或之上时，传感机构传感第二较高的气压。具有这些结构特性的传感机构与液体供应机构连通，一旦传感到第二较高气压，将信号送给液体供应机构，停止给液体容器供应液体。

更具体，液面控制系统是这样的，即液体供应机构一般给液体容器供应液体，但是对传感机构发出的信号的作出响应，供应管路只要在第二较高气压时，液体供应机构就停止给液体容器供应液体。

在一典型的实施例中，低压空气产生机构包括压力气源，气源与传感机构的空气供应管路的上游连通。低压空气产生机构最好还包括与传感机构的空气供应管路的上游连通的气压调节阀。另一方面，低压空气产生机构包括鼓风机，鼓风机具有一个与传感机构上游的空气供应管路连通的排放管道。有利的是，低压空气产生机构此外还包括一个节气闸，节气闸与鼓风机的排放管道连接，以便保证低压空气的调节式供应。

关于本发明的细节，空气供应管路最好释放低压空气，低压空气从那里进入一个扩大的管形元件，管形元件具有闭合的上端和位于液体容器内预选液面的开放的下端。扩大的管形元件此外可以包括从闭合的上端向下延伸至开放的下端的大体圆柱形的壁，以便界定一个低压空气接纳腔。关于传感机构，它最好包括空气流量测定仪，空气流量测定仪在一内腔中具有压力反应式浮子元件，该浮子元件可根据在空气供应管路中被传感的气压，在第一位置与第二位置之间移动。

更准确地说，当在空气供应管路中的低压空气处在第一气压时，在空气流量测定仪内腔中的浮子元件最好配置在空气流量测定仪内第一较低的位置。另外，当在空气供应管路中的低压空气处在第二较高气压或之上时，浮子元件较有利地配置在空气流量测定仪内第二较高的位置。具有这些特性的液面控制系统最好包括一个邻近开关，开关贴近浮子元件的第二位置，以便当浮子元件配置在第二位置时，将信号送到液体供应机构。

从下面对参考附图的说明中将明了本发明的其他目的、优点和特性。

附图的简要说明

图1是根据本发明的液面控制系统的第一个实施例的示意图；和

图2是根据本发明的液面控制系统的第二个实施例的示意图。

优选实施例的详细说明

在给出的例图中，并且首先参照图1，参考号10总体表示根据本发明的液面控制系统。液面控制系统10尤其最适宜用作为气动型的油墨液面控制系统，因为它既不利用浮子元件与油墨接触，也不利用超声的方法，超声方法会不可靠，因为起伏不平是容器中油墨的表面共有的问题。尤其是，本发明利用低压空气的供应，它完全能够精确地确定容器中即刻的油墨液面，下文将对此详细说明。

仍参照图1，控制系统10包括产生低压空气的调节式供应的机构，总体表示为12，机构12与空气供应管路14连通。空气供应管路14从低压空气产生机构12延伸到油墨容器16，以便释放低压空气进入油墨容器16内，使低压空气处在油墨容器16内的预选液面16a上。在图1描绘的实施例中，低压空气产生机构12包括例如传统车间的气压调节器或者诸如此类的压力气源。

正如还将看到的，控制系统10包括，当油墨处在油墨容器16内的预选液面16a之下时，为油墨容器16供应油墨的机构。该机构可以包括从供应罐(图中未显示)通往油墨容器16的油墨供应管路18。此外，控制系统10包括传感低压空气产生机构12与油墨容器16中间的空气供应管路14中的气压波动的机构。

特别是，总体以20表示的传感机构当油墨处在预选液面16a之下时，传感空气供应管路14中的第一气压，而当油墨处在预选液面16a或之上时，该机构传感空气供应管路14中的第二较高压力。传感机构20与油墨供应机构18连通以便送出信号，例如，一旦传感第二较高气压，就通过信号传送线路22将信号送到油墨供应机构18。如图的描绘，油墨供应机构18可以包括阀24，该阀通常允许要被输送的油墨到达油墨容器16，但是对从传感机构20传出的信号的反应是，一旦空气供应管路14处于第二较高压力时，就停止对油墨容器16供应油墨。

关于传感机构20，它包括空气流量测定仪，该测定仪具有浮子元件26，该浮子元件26根据空气供应管路14中的气压，在可以第一较低位置(图中以实线表示)与第二较高位置(图中以虚线表示)之间移动。当空气供应管路14中的低压空气处在第一气压时，在空气流量测定仪20内的浮子元件26置于第一位置(实线)，而当空气供应管路14中的低压空气处在第二较高压力或之上时，在空气流量测定仪20内的浮子元件26置于第二位置(虚线)。正如图中还显示的，传感机构20包括贴近浮子元件26的第二位置(虚线)的邻近开关28，以便当浮子元件26置于在第二位置时，邻近开关28通过信号传送线路22将信号送到油墨供应机构18。

在图1描绘的实施例中，包括压力气源的低压空气产生机构12与传感机构20上游的空气供应管路14连通。有利的是，低压空气的压力是在0.0和1英寸水柱高之间的范围内，当(例如)配备的是车间气压源时通常这难以达到。为克服这一困难，低压空气产生机构12有利地还包括气压调节阀30，该阀与传感机构20上游的空气供应管路14连通。

正如易理解的，空气供应管路14释放低压空气进入一个扩大的管形元件32，该元件具有闭合的上端32a和开放的下端32b。扩大的管形元件32的开放下端32b便利地在油墨容器16内位于油墨的预选液面16a上。此外，扩大的管形元件32最好包括大体圆柱形壁32c，该壁从闭合的上端32a向下延伸到开放的下端32b，它界定一个低压空气接纳腔34。

现参照图2，所描绘的油墨液面气动控制系统10’大体相似于上面说明的油墨液面气动控制系统10。控制系统10’也包括从压力气源(压力气源将在下面说明)伸出的空气供应管路14’，该管路并延伸到油墨容器16’，以便释放低压空气进入油墨容器16’内，到达预选液面16a’，控制系统10’还包括将油墨供应到油墨容器16’的机构，一般表示为18’，以及还包括传感空气供应管路14’中的气压起伏的机构，一般表示为20’。正如图1描绘的实施例一样，在某些条件下，传感机构20’通过信号传送线路22’到阀24’，将信号送到油墨供应机构18’。

更具体地说，传感机构20’具有浮子元件26’，当空气供应管路14’中的低压空气处在第一气压时，该浮子元件位于第一较低的位置(实线)。此外，一旦空气供应管路14’中的低压空气处在第二较高压力或之上时，浮子元件26’位于第二较高的位置(虚线)。结果是，当浮子元件26’位于第二位置时，贴近浮子元件26’的第二位置(虚线)的邻近开关26’起通过信号传送线路22’送出信号的作用。

当信号被阀24’接收时，阀关闭，至少暂时停止给油墨容器16’供应油墨。这在当传感机构20’传感空气供应管路14’中的第二较高气压时，只要油墨容器16’中的油墨处在预选液面16a’或之上的条件下发生。在其他情况下，阀24’打开，允许油墨不断地流经油墨供应机构18’进入油墨容器16’中。

关于低压空气产生机构12’，它包括一空气鼓风机，而不是车间的气压调节器。鼓风机12’可包括商业信誉可靠的鼓风机，例如W.W.Grainger Inc.(1996)公司在目录387中的库存4C443号的售品，并且鼓风机12’最好包括排放管道33，该管道与空气供应管路14在一位置上连通，该位置位于传感机构20’的上游。此外，节气闸35便利地与鼓风机12’的排放管道33连接，以便保证低压空气的调节式供应。

将会理解的，传感机构20和20’两者都包括空气流量测定仪，测定仪通过各自的传感管路36和36’与它们各自的空气流动管路14和14’连通。空气流量测定仪20和20’可以便利地由包括各自的大体V形的腔38和38’构成，实际上这些腔是截头锥体形，它们允许各自的浮子元件26和26’在第一与第二位置之间无限制地浮动。应当理解，这些腔也可以由其他形状或外形构成。因为调节式的低压空气的供应，以及各浮子元件26和26’各自的响应性，空气流量测定仪20和20’传感空气供应管路14和14’中的压力的微小变化。

正如在上面讨论中的预先的说明，要求的气压范围在0.0与1.0英寸水柱高之间。有利的是，当油墨容器16和16’中的油墨液面处在预选的液面16a和16a’之下时，所供应的低压空气在接近0.75英寸水柱高的气压下。当油墨液面上升到预选液面16a和16a’之上时，扩大的管形元件32和32’的开放的下端32b和32b’被覆盖。空气供应管路14和14’中的压力然后上升到接近0.75英寸水柱高的程度，这使得浮子元件26和26’从第一较低的位置(实线)上升到第二较高的位置(虚线)。当这一情况发生时，邻近开关28和28’启动，将信号送到阀24和24’，以便停止给油墨容器16和16’供应油墨。

在实践中，邻近开关28和28’一般应不直接给阀24和24’送信号，除非这类阀是电子控制式电磁阀或诸如此类的阀。作为替换，从邻近开关送来的信号将通过信号传送线路22和22’传送到中间的信号处理控制器40和40’，该信号处理控制器与阀24和24’连接，以便由此控制阀的打开和关闭。换句话说，信号处理控制器40和40’能够是传统的类型，它利用电子信号去机械地控制阀24和24’的打开和关闭。

虽然前面已说明本发明优选实施例，应当理解，本领域的技术人员可以改变本文给定的细节而不脱离附加的权利要求书的精神实质和范围。

Claims (12)

1.一种液面控制系统，它包括：

产生低压空气的调节式供应的机构；

一条空气供应管路，它与该低压空气产生机构连通并延伸向一个液体容器以便在该液体容器内的一个预选液面处将所述低压空气排入该液体容器中；

液体供应机构，当液体低于在该液体容器内的该预选液面时，该液体供应机构给该液体容器供应液体；

传感机构，它在该低压空气产生机构与该液体容器之间探测在该空气供应管路中的气压波动；

该传感机构在该液体低于该预选液面时探测出该空气供应管路中的第一气压并且在该液体在该预选液面处或之上时探测出该空气供应管路中的第二较高气压，该传感机构具有与该液体供应机构连通的电信号输出，用于一旦探测到第二较高气压就给该液体供应机构发出信号，该液体供应机构正常地给该液体容器供应液体，但当该空气供应管路无论何时处于该第二较高压力时，该液体供应机构就响应于来自该传感机构的该信号地停止给所述液体容器供应液体；

该传感机构包括一个具有一浮子元件的空气压力传感器，该浮子元件可以根据该空气供应管路中的气压在一个第一位置与一个第二位置之间移动，当该空气供应管路中的低压空气处于该第一气压时，该空气压力传感器内的该浮子元件位于第一位置，当该空气供应管路中的该低压空气处于第二较高压力或之上时，该空气压力传感器内的该浮子元件位于第二位置，该传感机构还包括一个邻近该浮子元件的第二位置的非比例的(non-proportional)接近开关，该接近开关在该浮子元件布置在第二位置上时将所述信号发给该液体供应机构，直到该浮子元件位于第二位置时，该接近开关被启动。

2.根据权利要求1的液面控制系统，其中，所述低压空气产生机构包括一个压力气源，该压力气源与所述传感机构上游的所述空气供应管路连通，并且所述浮子元件安置在一个V形的锥形腔内，所述锥形腔允许所述浮子元件无限制地浮动向所述第二位置。

3.根据权利要求2的液面控制系统，其中，所述低压空气产生机构还包括一个气压调节阀，该阀与所述传感机构上游的所述空气供应管路连通。

4.根据权利要求1的液面控制系统，其中，所述低压空气产生机构包括具有一排放管道的一个鼓风机，该排放管道与所述传感机构上游的所述空气供应管路连通，所述低压空气产生机构还包括与所述排放管道连接的一个节气闸，该节气闸的运转能调节所述低压空气的调节式供应。

5.根据权利要求1的液面控制系统，其中，所述空气供应管路释放所述低压空气，低压空气从那里进入一个扩大的管形元件中，所述扩大的管形元件具有一闭合的上端和在所述液体容器内位于所述预选液面的一开放的下端，所述扩大的管形元件包括大体圆柱形的壁，所述壁从所述闭合的上端向下延伸到所述开放的下端，由此界定出一个低压空气接纳腔。

6.一种油墨液面气动控制系统，它包括：

产生低压空气的调节式供应的机构；

一条空气供应管路，它与所述低压空气产生机构连通并延伸向一油墨容器，以便在该油墨容器内的一个预选液面上将所述低压空气排入油墨容器内；

供应油墨的机构，它在油墨低于该油墨容器内的该预选液面时给该油墨容器供应油墨；和

传感机构，它在该低压空气产生机构与该油墨容器之间探测该空气供应管路中的气压波动；

该传感机构在油墨低于该预选液面时探测该空气供应管路中的第一气压并且在油墨在该预选液面处或之上时探测该空气供应管路中的第二较高气压，该传感机构具有与所述油墨供应机构连通的并由电信号构成的输出，用于一旦探测到该第二较高气压就将该电信号发送给该油墨供应机构，所述油墨供应机构正常地给该油墨容器供应油墨，但当该空气供应管路无论何时处于该第二较高压力时，该油墨供应机构就响应于来自该传感机构的该信号地停止给所述油墨容器供应油墨；

该传感机构包括一个浮子元件，该浮子元件可以根据该空气供应管路中的气压在一个第一位置与一个第二位置之间移动，当该空气供应管路中的低压空气是处于第一气压时，该浮子元件位于第一位置，当该空气供应管路中的低压空气处于第二较高压力或之上时，该浮子元件位于第二位置，该传感机构还包括一个邻近该浮子元件的第二位置的接近开关，它在该浮子元件布置在第二位置上时将所述信号发送给该油墨供应机构，直到该浮子元件位于第二位置时，该接近开关被启动来产生输出信号。

7.根据权利要求6的油墨液面气动控制系统，其中，所述低压空气产生机构包括一个压力气源，该压力气源与所述传感机构上游的所述空气供应管路连通，并且所述浮子元件安置在一个V形的锥形腔内，所述锥形腔的尺寸允许所述浮子元件做无限制移动。

8.根据权利要求7的油墨液面气动控制系统，其中，所述低压空气产生机构还包括一个气压调节阀，该阀与所述传感机构上游的所述空气供应管路的连通。

9.根据权利要求6的油墨液面气动控制系统，其中，所述低压空气产生机构包括具有一排放管道的一个鼓风机，该管道与所述传感机构的所述空气供应管路的上游连通。

10.根据权利要求9的油墨液面气动控制系统，其中，所述低压空气产生机构还包括与所述鼓风机的所述排放管道连接的一个节气闸，用于保证低压空气的所述调节式供应。

11.根据权利要求6的油墨液面气动控制系统，其中，所述空气供应管路释放所述低压空气，低压空气从那里进入一个扩大的管形元件中，该管形元件具有一闭合的上端和位于所述油墨容器内的所述预选液面的一开放的下端。

12.根据权利要求11的油墨液面气动控制系统，其中，所述扩大的管形元件包括大体圆柱形的壁，从所述闭合的上端向下延伸到所述开放的下端，以界定出一个低压空气接纳腔。