CN101264430B - 配制恒定流速液体及精确可重复体积液体的方法、装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了配制特定数量液体或恒定流速液体的技术。依据本发明的一个方面，通过可调节的管状组件维持入口与出口间的高度差；溢流组件用于放出从贮液室中溢出的液体，以维持特定液位；传感器在探测到溢流组件中有液体溢出时，触发关闭安装在入口处的入口阀。

Description

配制恒定流速液体及精确可重复体积液体的方法、装置

技术领域

本发明涉及液体流动及配制技术领域，尤其涉及配制特定体积及流速的液体的测量和控制。

背景技术

在许多场合下，需要将各种液体按照精确的比例进行混合，配制特定数量的每一比例液体决定了混合后液体的形态。配制过程传统是采用天平或者计量泵来完成的。计量泵具有附加功能，不仅能够提供特定数量的液体，还能提供特定流速的液体。然而，这两种设备都需要周期性的校准，以便保证精度，如果发现天平或者计量泵没有校准，那么自上一次校准后，用它们测出的所有结果都有待商榷，以它们为计量标准生产的可疑产品势必导致被召回并被重新制造。

因此，迫切需要一种不用周期性校准，且能在液体数量及液体流速的配制过程中，进行测量和控制的技术。

发明内容

本部分的目的是概述本发明的一些方面，并简要介绍一些优选实施例。本部分中的简述或省略与摘要或题目中的一样，能够避免本部分、摘要以及题目的目的不清楚，这些简述或省略并非想要限制本发明的保护范围。

总体而言，本发明属于配制特定数量液体或恒定流速液体的技术领域。依据本发明的一个方面，通过可调节的管状组件维持入口与出口间的高度差；溢流组件用于放出从贮液室中溢出的液体，以维持特定液位；传感器在探测到溢流组件中有液体溢出时，触发关闭安装在入口处的入口阀。

依据本发明的另一方面，所处高度可以向上和向下调节的管状组件包括放液阀，所述放液阀可用于使液体在重力作用下从管状组件中缓慢流出。根据不同的实施方式，可以采用至少一个液位传感器或者溢流组件来维持液位。通过将贮液室中的液位维持在需要的高度，即可维持恒定高度的液体，所述恒定高度的液体在经出口流出的液体上维持了恒定的排出压力，从而配制出恒定流速的液体。

依据本发明的一个实施例，一种配液系统，包括：第一贮液室，垂直放置并与管状组件相连；所述第一贮液室的开口经由入口阀与入口连接，并与溢流组件连接；出口经由管状组件与所述第一贮液室连接；在所述系统中，一种液体经由入口和入口阀流入第一贮液室，并从出口流出特定数量的液体，所述特定数量由入口与出口间的高度差精确确定。所述配液系统能够重复配制所述特定数量的液体。

所述配液系统还能够通过在第一贮液室中维持恒定高度的液体来提供恒定流速的液体，其中，所述恒定高度的液体在经出口流出的液体上维持恒定的排出压力，从而配制出恒定流速的液体。

通过下面结合说明书附图进行详细阐述的实施例，可以更加明确本发明的其它目的、技术特征以及有益效果。

附图说明

通过说明书、所附权利要求以及说明书附图，本发明的各技术特征、各方面以及各有益效果能够被更好的理解。说明书附图中：

图1为依据本发明的一个实施例的采用U形管的结构示意图；

图2为依据本发明的另一个实施例的采用U形管的结构示意图。

具体实施方式

本发明通过大量的过程、步骤、逻辑框图、处理流程，或其它直接或者间接类似于流体混合、传送及控制操作的符号表现手法来进行详细阐述。这些过程的描述及表现手法是本领域一些技术人员的惯用手段，以使其技术实质最有效的传达给本领域的其它技术人员。这里提及的“一个实施例”或“一实施例”意味着结合具体实施方式描述的特定技术特征、结构或特点等能够被包含于本发明的至少一个实施例中。说明书中多处出现的短语“在一个实施例中”不都是指同一个实施例，也不是独立的或者与其它实施例相互排斥的实施例。

在此结合图1和图2来论述本发明的具体实施方式。然而，本领域的技术人员容易领会到，此处关于这些附图的详细说明，仅仅是为了解释本发明方案，本发明并不仅局限于下述实施例。

参照说明书附图，在各附图中，相同的数字表示相同的部件。依据本发明的一个实施例，图1示出了采用U形管组件的配液系统，用以精确配制固定数量的液体。一种液体(例如化学液体)在入口1通过入口阀2流入，假定此时入口阀2处于打开状态。如果贮液室8没有充满液体，则液体流入并积聚在该贮液室8中。根据不同的实施方式，贮液室8可以是水箱、一段水管或者任何具有一定容积的容器。当液位到达水平线位置16时，如果仍然有液体从入口1流入，则流入的液体将顺着管段4流至溢流口7，流至溢流口7的液体在重力的作用下流出到容器中(图中未示出)。

贮液室的开口3的作用是能够避免气泡被堆积或者被引入到系统中，但是贮液室的开口3并非是必需的。传感器6用于检测是否有液体从管段4中溢出，传感器6例如可以是电容传感器。如果传感器6检测到有液体溢出，就可以关闭入口阀2，以阻止液体继续流入。当传感器6检测到没有液体溢出时，假设管段4中刚好不再溢出液体时，可以打开出口阀13，以配制液体。由于存在高度差17，所以每当贮液室8中的液体充满至水平线位置16时(例如，充分到达溢流组件所处的高度时)，就能配制出一份精确数量的液体。同样的，当传感器28检测到不再有液体从出口14流出时，出口阀13被关闭，以开始下一轮的配制(例如，液体从入口1经由入口阀2流入，重新充满贮液室8)。

与贮液室8相连的组件9包括：管段10、放液阀11、出口阀13、出口14、通风口15以及传感器28。在配制液体时，液体在重力的作用下持续流过管段10，并通过出口阀13流出出口14。在前期准备(也就是说，准备第一轮配液时)，液体流入并通过管段10到达水平线19的高度时，之前存留在管段10中的空气就会从出口14及通风口15排出。关闭出口阀13，液体此时充满了组件9，液位持续升高直到贮液室8中的液位到达水平线16的高度，此时如果入口阀2仍然处于开启状态，那么液体将会流过侧面的管段4进入溢流口7，从溢流口7流出的液体可以收集到贮液容器中，并重新通过入口1引入，例如可以用泵将贮液容器中的液体重新引入。

依据本发明的一个实施例，传感器6在探测到有液体从溢流口7流出时，触发关闭入口阀2。当传感器6探测到溢流口7停止溢出液体时，触发开启出口阀13，这样就可以通过出口14配制液体。贮液室8中的液位从水平线16的高度开始下降，当贮液室8中的液位下降至水平线19的高度时，出口14停止流出液体。

通风口15确保虹吸效应不会发生，虹吸效应可能会导致贮液室8中的液位到达水平线19后，继续下降。当出口14停止流出液体时，传感器28检测到配制过程结束，并触发出口阀13关闭。此时可以重复上述向系统中充入液体以及配制液体的过程。

通过维持出口14处于水平线19的高度，高度差17能够精确控制由于重力作用引起的通过组件9的液体流。因此，每一轮循环的操作都能够从出口14流出相同数量的液体。如果可移动的组件9从示例位置21移动到示例位置22，那么此时出口14就会移动到水平位置20，这样就会形成一个更大的高度差18，从而导致能够配制出更大体积的液体。

依据本发明的另一个实施例，图1所示的系统还能够被用来提供恒定流速的液体。当液体在入口1流入，通过入口阀2流入贮液室开口3后，流入贮液室8以及管段10，并通过出口阀13从出口14流出，从入口阀2流入液体的速度大于从出口14流出液体的速度，使得贮液室8中的液位上升直至到达管段4所处的高度，并从溢流口7溢出。当传感器6检测到有液体溢出时，触发关闭入口阀2，从而使得系统(包括贮液室8及组件9)中维持恒定数量的液体。通过将贮液室8中的液位维持在水平线16的高度，来维持恒定的高度差17。这个恒定高度的液体在出口14流出的液体上维持恒定的排出压力，从而配制出恒定流速的液体。从溢流口7流出的液体可以收集到贮液容器中，并通过入口1重新引入，例如可以用泵将贮液容器中的液体引入。

参照图2，图2示出了本发明的另外一个实施例，即用增设的液位传感器控制液位高度，以配制特定体积的液体。液体通过入口1流入，经过入口阀2流入贮液室的开口3。初始状态时，液体流入水箱或者贮液室8以及可移动的组件9中，驱出管段10中的空气，并最终通过出口阀13从出口14流出。当系统(包括所有的管段、组件9以及贮液室8)中的空气排出后，传感器28检测到有液体流出，并触发出口阀13关闭。此时，液体充满了组件9，且液位持续升高直至到达传感器27所处的位置，传感器27检测到贮液室8中的液位到达自身所处的高度时，触发入口阀2关闭。

如果通过入口阀2流入的液体流速快，就使得贮液室8中的液位可能超过需要到达的水平线位置23，另一个传感器26用来检测液位是否超过了需要达到的高度，在检测结果为是时，触发开启放液阀11，允许液体在重力的作用下缓慢从管段10中流出。当传感器27探测到液位回落至水平线位置23的高度，或者稍微低于水平线23的高度时，触发关闭放液阀11。依据本发明的一个实施例，当传感器26检测到重复配制液体的循环中，液位升高到超过需要到达的位置时，给出告警信号。

当贮液室8中的液位稳定时，出口阀13被触发开启，允许液体通过出口14流出，当贮液室8中的液位到达水平线19的高度时，液体停止流出。传感器28在检测到出口14没有液体流出时，触发出口阀13关闭、入口阀2开启，使系统准备进行下一轮的液体配制。

可以知道配制的液体数量取决于高度差24，如果组件9从示例位置21移动到示例位置22，此时出口14移动至较低的位置20，那么配制的液体数量将会增加到一个较大的体积，所述较大体积取决于高度差25。需要说明的是，在一些情形下，放液阀11可以作为入口，甚至，还可以作为出口。

依据另一个实施例，图2所示的系统还能用于控制液体的流速，通过采用一些液位传感器将液位控制在一个恒定的高度，从而获得恒定的液体流速。一种液体通过入口1流入，流过入口阀2以及贮液室开口3，流入贮液室8和可移动组件9，排出管段10中的空气，并最终通过出口阀13从出口14流出。流入入口阀2的液体流速大于流出出口阀13的液体流速，使得贮液室8中的液位上升直至到达传感器27可以检测到的高度。

当传感器27检测到贮液室8中的液位到达自身所处的高度时，触发入口阀2关闭，允许液位下降至稍低于传感器27所处的高度，当传感器27检测不到液体存在时，触发入口阀2再次开启。上述过程可以将液位维持在水平线23所处的高度，从而相对于水平线19所处的高度，形成恒定的高度差24，并在通过出口14流出的液体上维持恒定的排出压力。所以，能够获得恒定流速的液体。

容易知道，本发明采用液体高度差来控制配制出液体的数量及流速。通过简单的固定入口与出口所处的高度，配制出的液体数量及流速就不会偏离初始预设值。当然，通过调整和重新固定的方法可以很容易的使出口所处的高度与入口所处的高度间形成新的高度差。可以通过简单的机械按钮、或者远程控制驱动器来控制入口与出口固定位置的移动。可以通过多种装置将液体引入配液系统，包括通过泵、压力容器，或者高架水槽。

本发明已经通过一系列的特征进行了详细充分的阐述。本领域技术人员可以理解本发明公开的实施例仅是给出了一些例子，在不脱离本发明所主张的精神和范围前提下，可以在装置内做各种改动以及部件结合。因此，本发明所要保护的范围是通过所附的权利要求规定的，而不是通过上述实施例的描述。

Claims (17)

1.一种配液系统，包括：

第一贮液室，垂直放置并与管状组件相连；所述第一贮液室的开口经由入口阀与入口连接，并与溢流组件连接；

出口经由所述管状组件与所述第一贮液室连接；

其特征在于，一种液体经由所述入口和所述入口阀流入所述第一贮液室，并从所述出口流出特定数量的液体，所述特定数量由所述入口与所述出口间的高度差精确确定。

2.如权利要求1所述的配液系统，其特征在于，当所述第一贮液室中的液位超过所述溢流组件所处的高度时，液体流向所述溢流组件。

3.如权利要求2所述的配液系统，其特征在于，所述溢流组件包括通风口及溢流口。

4.如权利要求3所述的配液系统，其特征在于，还包括第二贮液室，用于收集从所述溢流口溢出的液体。

5.如权利要求2所述的配液系统，其特征在于，所述溢流组件包括传感器；

所述传感器在探测到所述溢流组件中有液体溢出时，使所述入口阀关闭；

所述传感器在所述特定数量的液体配制出后，使所述入口阀开启。

6.如权利要求1所述的配液系统，其特征在于，所述入口所处的物理位置比所述出口所处的物理位置高出所述高度差。

7.如权利要求6所述的配液系统，其特征在于，通过重新固定所述管状组件，调节所述出口上下移动。

8.如权利要求7所述的配液系统，其特征在于，所述管状组件包括放液阀，所述放液阀在打开时，允许液体在重力作用下从所述管状组件中缓慢流出。

9.如权利要求8所述的配液系统，其特征在于，在第一贮液室上还包括第一传感器和第二传感器； 

所述第一传感器，用于检测所述第一贮液室中的液位； 

所述第二传感器，用于检测所述第一贮液室中的液位是否超出所述第一传感器所处的高度。 

10.如权利要求9所述的配液系统，其特征在于，所述第一贮液室中的液位下降到等于或稍低于所述第一传感器所处的高度时，所述第一传感器使所述放液阀关闭。 

11.如权利要求9所述的配液系统，其特征在于，如果经由所述入口阀的液体流动速率高，所述第二传感器检测到所述第一贮液室中的液位高于所述第一传感器所处的高度时，继而使入口阀关闭。 

12.如权利要求1所述的配液系统，其特征在于，所述第一贮液室的开口用于防止气泡被堆积或者被引入到所述配液系统中。 

13.如权利要求1所述的配液系统，其特征在于，还包括连接在所述出口与所述管状组件之间的出口阀。 

14.如权利要求13所述的配液系统，其特征在于，所述出口阀在液体流入所述第一贮液室时处于打开状态，用于释放存留在所述配液系统中的空气。 

15.如权利要求13所述的配液系统，其特征在于，在所述第一贮液室中的液位上升直至到达所述溢流组件所处高度的过程中，所述出口阀处于关闭状态。 

16.如权利要求15所述的配液系统，其特征在于，所述特定数量的液体由所述配液系统配制。 

17.如权利要求1所述的配液系统，其特征在于，通过维持所述第一贮液室中的液位，维持恒定高度的液体，所述恒定高度的液体在经所述出口流出的液体上维持恒定的排出压力，得到恒定的流动速率。 

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