CN101400895B - 具有校准曲线的泵系统 - Google Patents

Abstract

一种用于泵送多种具有不同粘度的流体之一的泵送系统。该泵送系统包括：正排量泵和用于操作该正排量泵的控制器。该控制器包括粘度补偿数据。粘度补偿数据涉及至少多种流体之一，以便控制器指示正排量泵来基于流体的粘度操作。

Description

具有校准曲线的泵系统

技术领域

本申请一般涉及一种泵送系统，尤其涉及一种利用泵校准曲线的正排量泵系统。

背景技术

通常所述的正排量泵在每个泵操作周期供应定量液体。影响理想正排量泵中流速的唯一因素是泵速。整个系统(泵在其中工作)的流动特性将不影响通过其中的流速。

实际上，主要由于泵的容积效率、泵滑动(从出口到入口的内部流体绕道)、系统压力和流体粘度的影响，在理论流速和实际流速之间存在差异。每台泵将基于这些或其他变量而具有不同的性能特性。

因此，需要可以适应不同影响因素(诸如不同粘度的流体)和容积效率的泵。具体地，泵系统应该适应不同流体特性和其自身系统的变化。

发明内容

因此本申请描述一种泵送系统，该泵送系统用于泵送多种具有不同粘度的流体之一。该系统包括：正排量泵和用于操作该正排量泵的控制器。该控制器包括粘度补偿数据。粘度补偿数据涉及至少多种流体之一，以便控制器指示正排量泵来基于该流体的粘度操作。

该泵送系统还包括用于多种流体的多个流体容器。流体容器可包括位于其上的标识符。该标识符可包括射频识别标签。泵送系统还包括能够读取该标识符的流体源识别设备。

粘度补偿数据包括与在给定流动下的泵输出量有关的数据。粘度补偿数据包括多个粘度补偿表。粘度补偿数据包括正排量泵的容积效率数据。

本申请还描述了一种用于操作泵送多种具有不同粘度的流体之一的正排量泵的方法。该方法包括：在给定流体速度下对于多种不同流体的每一种确定正排量泵的滑动率；确定多种不同流体中每一种的补偿率；放置多种流体之一与泵连通；和基于补偿率在给定流体速度下泵送多种流体之一。

基于补偿率在给定流速下泵送多种流体之一的步骤包括改变正排量泵的行程、周期、步数或脉冲宽度调制的数量或速度。基于补偿率在给定流速下泵送多种流体之一的步骤包括增加正排量泵的速度。基于补偿率在给定流速下泵送多种流体之一的步骤包括增加正排量泵操作的时间长度。为多种不同流体的每一种确定补偿率的步骤包括正排量泵的容积效率数据。

本申请还描述了一种饮料分配器。该分配器包括：用于多种不同粘度流体的多个流体源；分配阀；正排量泵，用于从多个流体源向分配阀泵送多种流体之一；和控制器，用于操作正排量泵以响应分配阀。控制器包括与多种流体有关的补偿数据，以便正排量泵在操作中对于流体的粘度进行补偿。

补偿数据可包括多个粘度补偿表。补偿数据可包括正排量泵的容积效率数据，以便正排量泵对于正排量泵的容积效率进行补偿。

多个流体源可包括多个流体容器。多个流体容器包括在其上的标识符。该标识符可包括射频标签。饮料分配器可包括能够读取识别符的流体源识别设备。

附图说明

图1是泵排量校准表。

图2是可选的泵排量校准表。

图3是这里所述的泵系统的示意图。

具体实施方式

现在，参考附图，其中几幅图中相同的附图标记始终表示相同的元件，图1表示用于这里所述的正排量泵100的校准表。如上所述，理想的泵应该具有与系统影响无关的固定排量。但是，实际上，由于系统可变，在流速范围中排量可以变化。泵排量变化的一个原因是流体粘度。例如，图1示出对于中等粘度流体、例如糖浆的变化表10。另一方面，图2示出对于粘度与水类似的低粘度流体的滑动表20。如图所示，该流体的使用导致更大的变化。已知的泵100可被校准以将变化计算在内，但是通常该校准仅在给定的条件下对于给定的流体精确。很多已知的泵也具有大约3％的制造商容差。

图3示出泵系统110。在该例子中，泵系统110可以是饮料分配器115，尽管这里可以使用任何类型的泵送应用。饮料分配器115可以适应具有不同粘度的不同类型的流体。例如，饮料分配器115因此可以分配碳酸软饮料、运动饮料、果汁、水、咖啡、茶、调味品、添加剂、或任何其它类型的流体。这些流体的每一种具有不同的粘度。

泵100可以是任何类型的正排量泵。例如，泵100可以是螺线管泵、齿轮泵、环式泵、蠕动泵、注射泵、压电泵或任何类型的正排量设备，其每个泵送周期泵送固定排量。泵100可以任何传统方式操作，诸如电、压力或其它方式。例如，泵100可以包括通过脉冲宽度调制操作的DC马达，即当给定更长脉冲时该马达(以及泵100)以更高速操作。也可以使用其它操作手段，例如通过给定脉冲数操作的步进电机。用于泵100的压力源可以来自供水系统或压缩空气。这里可以使用和适应任何类型的泵操作手段。

饮料分配系统115可包括与泵100连通多个流体源120。流体源120可是传统的盒中袋容器、传统的水连接、或任何其它类型的流体贮存器、供应或递送设备。泵100和流体源120可以任何方便的低压、微负压或无压力的方式连接。饮料分配系统115可具有选择设备从而选择所需的流体源。

饮料分配系统115还可包括与泵100连通的分配阀130。分配阀130可以是传统设计的。分配阀130可以分配给定的流体，或者分配阀130可以混合多种流体以产生诸如由糖浆或浓缩物和水制成的碳酸软饮料。泵100和分配阀130可以任何方便的方式连接。

饮料分配器115还可包括控制器140。控制器140可以是传统的微处理器或任何其它类型的传统控制系统。控制器140可以具有传统内存150或与之相配的其它类型数据存储设备。可选地，和泵100配合的内存150可以是闪存或类似结构的形式。控制器140可以作用于泵100，或控制器140可以将饮料分配器115作为整体操作。具体地，控制器140可以和泵100以及分配阀130通讯。控制器140可以远离泵100和/或接受远程指令以控制泵100。远程指令可以是无线或光信号。控制器140可以连续或间歇地和网络通讯，用于信息的交换和更新。

控制器140还可以和位于流体源120附近的流体源识别设备160通讯。例如，每个流体源120上可具有射频标签(RFID)170或类似类型的设备。同样地，可以使用任何类型的无线通讯协议。可以使用条码标签、二维标签、或其它类型的可视标识符。此外，其它标识可包括密度/比重、PH值等。(因此术语标签170指所有这些标识符)。标签170标识其中流体的特性。该流体源识别设备160能够读取标签170且将流体的特性通知给控制器140。可选地，控制器140可以有其它类型的数据输入手段以确定流体的特性。泵100和/或控制器140也可以具有一系列开关、跳接器、或其它类型的电子或光学识别器。

用于给定泵100的多个校准曲线10、20可存储在存储器150中。校准曲线10、20对于给定流体在所需流速下调节各个泵100的滑动和其它因素。泵100可以对于具有不同粘度的多种不同流体进行校准。

在使用中，当分配阀130启动时，指示泵100以预定流速从流体源120泵送流体。如果泵100配置为用模拟信号，控制器140将翻译该信号，使该信号与流速相关，基于用于给定流体的校正曲线10、20校正流速，从而适当地控制泵100。同样地，如果分配阀130提供数据打包命令，则控制器140将翻译数据包，使流速与校正曲线10、20相关，从而适当地控制泵。

例如，如果分配阀130以给定流速分配饮料，控制器140将考虑用于给定流体的校正表10。控制器140因此将指示泵100，例如增加其马达速度或其它可变参数，并因此提供额外的泵送周期或指示泵100进行额外时间的操作。具体地，对于定量螺线管泵，开/关周期的长度可以变化；对于步进电机，步进的数量或速度可以改变；对于压电泵，循环轮廓可以改变；在直流泵中，泵速可以改变。可以使用其它变量。在任何情况下，将分配恰当量的流体。

如图1所示，对于中等粘度流体(例如果汁)，当流速从每秒约0.4增加到约0.6cc时，与理论值的差异从每脉冲(每个行程或其它变量)约0.0301cc的K-因素倒数增加到约0.0302cc(立方厘米)，然后当流速继续增加超过每秒0.8cc时，差异下降回每脉冲0.0300cc。相反在图2中，对于低粘度流体的差异随着流速增加而稳定增加。如图所示，差异从在每秒约0.045cc的流速时每脉冲约0.0297cc的K-因素倒数增加到每秒约0.80cc流速时多于每脉冲0.0304cc。(K-因素是容积吞吐量的指标)。图1仅是一个示例。不同的泵和不同的流体将有不同的曲线。

一旦确定后，可以应用校正因素。例如，对于螺线管泵如果给定流体的所需的流速是每秒10cc，与流速无关的校正因素是每行程0.1cc，则所需行程数是100，即，10cc/s除以0.1cc/行程。(也可以使用周期、步进或电压的量。)同样地，校正因素可以是与流速有关的。例如，如果所需的流速也是10cc/s，并且流体是低粘度流体，诸如水，校正因素可以是0.1cc/行程-0.001s/行程*流速(cc/s)。所需的行程数是111.1，即，10cc/s/(0.1cc/行程-0.001s/行程*10cc/s)或10Cc/s/(0.09cc/行程)。如果流体是更大粘度的(约25到50厘泊)，则校正因素可以是0.1cc/行程-0.005s/行程*流速(cc/s)。所需的行程数是200，即10cc/s/(0.1cc/行程-0.005s/行程*10cc/s)或10cc/s/(0.050cc/行程)。

这此例子仅是用于解释的目的。可以调节任何数量的其它变量。例如，表可以补偿低压力、微负压或无压力源或连接到泵100的多个源。表也可以通过从已知流体容器按其排量所递送的材料的量目测产生。

饮料分配系统115、泵100和控制器140也可以考虑温度、泄漏检测、压力、污染物检测、称重设备、水平传感器、时钟、其它计时设备、寿命(货架寿命)和任何其它操作参数。例如，如果流体粘度超出了校正范围，系统115可以加热或冷却。泵100也可以泵送非液体成分。

Claims (20)

1.一种泵送系统，其用于泵送多种具有不同粘度的流体之一，该系统包括：

正排量泵；和

用于操作正排量泵的开环控制器；

该控制器包括粘度补偿数据；

其中粘度补偿数据涉及至少多种流体之一；和

其中控制器指示正排量泵来基于多种流体之一的粘度操作。

2.如权利要求1所述的泵送系统，还包括用于多种流体的多个流体容器。

3.如权利要求2所述的泵送系统，其中多个流体容器包括位于其上的标识符。

4.如权利要求3所述的泵送系统，其中所述标识符包括射频识别标签。

5.如权利要求3所述的泵送系统，还包括能够读取所述标识符的流体源识别设备。

6.如权利要求1所述的泵送系统，其中粘度补偿数据包括与在给定流速下的泵输出量有关的数据。

7.如权利要求1所述的泵送系统，其中粘度补偿数据包括多个粘度补偿表。

8.如权利要求1所述的泵送系统，其中粘度补偿数据包括正排量泵的容积效率数据。

9.一种用于操作泵送多种具有不同粘度的流体之一的正排量泵的方法，该方法包括：

在给定流速时对于多种不同流体的每一种确定正排量泵的滑动率；

确定多种不同流体的每一种的补偿率；

在开环控制器中存储对于多种不同流体的每一种的补偿率；

放置多种流体之一与泵连通；和

基于补偿率在给定流速下泵送多种流体之一。

10.如权利要求9所述的方法，其中基于补偿率在给定流速下泵送多种流体之一的步骤包括改变正排量泵的行程、周期、步数或脉冲宽度调制的数量或速度。

11.如权利要求9所述的方法，其中基于补偿率在给定流速下泵送多种流体之一的步骤包括增加正排量泵的速度。

12.如权利要求9所述的方法，其中基于补偿率在给定流速下泵送多种流体之一的步骤包括增加正排量泵操作的时间长度。

13.如权利要求9所述的方法，其中为多种不同流体的每一种确定补偿率的步骤包括正排量泵的容积效率数据。

14.一种饮料分配器，其包括：

多个流体源，其具有多种不同粘度流体；

分配阀；

正排量泵，用于从多个流体源向分配阀泵送多种流体之一；和

控制器，用于操作正排量泵以响应分配阀；

其中控制器包括与多种流体之一相关的补偿数据，以便正排量泵在操作中对于多种流体之一的粘度进行补偿。

15.如权利要求14所述的饮料分配器，其中补偿数据包括在多个粘度补偿表。

16.如权利要求14所述的饮料分配器，其中补偿数据包括正排量泵的容积效率数据，以便正排量泵对于正排量泵的容积效率进行补偿。

17.如权利要求14所述的饮料分配器，其中多个流体源包括多个流体容器。

18.如权利要求17所述的饮料分配器，其中多个流体容器包括在其上的标识符。

19.如权利要求18所述的饮料分配器，其中所述标识符包括射频标签。

20.如权利要求18所述的饮料分配器，还包括能够读取识别符的流体源识别设备。

Images