CN104411500A - 液体管理系统 - Google Patents

Abstract

一种用于在受控的压力下供应或接收液体的液体管理系统，包括：闭合的容器，具有用于从第一远端单元接收液体的入口和用于向第二远端单元供应液体的出口；和泵送出口，被设置在所述容器中并被布置为将包含在所述容器内的液体和气体移除，所述泵送出口被设置为使得所述容器中液体的液位能被保持在恒定的高度。

Description

液体管理系统

技术领域

本发明涉及一种用于在受控的压力下供应或接收液体的液体管理系统，该液体管理系统通常用于诸如按需喷墨打印机或者用于产生气雾、喷涂等的喷头之类的设备。

具体地，本发明涉及一种液体管理系统，其能够控制所供应的液体的压力以例如填装液体传送设备，和/或其中液体供应可以在受控的压力下提供至液体喷射位置。液体可具有悬浮或分散在其中的固体微粒或具有添加到其中的其它添加剂，但在所有情况下，最终结果都是表现为基本像液体那样的流体。此外，本发明涉及一种用于供应或接收液体的液体管理系统，该液体包括大量沉淀微粒，诸如玻璃粉和/或墨水颜料或其它未很好地分散在液体中的固体。

背景技术

在诸如喷墨打印机或喷头的各种液体传送设备中，有必要实现液体从液体传送设备的始终如一的喷射，和/或为了这么做，需要在喷射位置处对液体的静态压力精确控制。也可能需要对液体流精确控制。例如，EP 1224079和EP 1366901中描述了需要上述性能的打印头类型。其它具有类似需求的设备在例如EP1071559中被公开。EP2076395教导了在EP 1224079和EP 1366901中描述的打印头处的压力需要被校正大约+20帕或-20帕，并且那些周期性变化必须在大约+2帕或-2帕以内以消除打印质量中的可见变化。类似地，其它设计的打印头将根据其设计能够容许压力波动(和流体流动速率)。

控制向诸如打印头之类的液体传送设备的液体供应的压力的简单方法是利用重力。液体容器(其中液体的表面开放至大气压)被安装在打印头的水平高度的上方或下方，以根据打印头的需要产生正的或负的液体压力。在喷射位置所需的入口压力可通过机械地调整液体容器关于打印头的相对高度而被设定。容器也可通过泵被供应液体。

一些液体传送设备需要墨水连续流动通过该设备，而这需要该设备具有入口和出口以允许墨水流进该设备并从该设备流出。在这些设备中，出口处的墨水的压力也可通过使墨水在大气压下从出口管流动至打印头下方的规定水平高度而由重力控制。该水平高度也可被机械地调节以在喷射位置获得正确的运行条件(诸如墨水压力和流动速率)。

如EP 2076395中所描述的，重力给料的墨水供应系统(可被概括为液体供应系统)的已知缺点是：

·改变压力需要容器的物理移动。

·容器的位置由所需的压力决定。

·可能需要大容量的空间以容纳容器的整个可调节范围。

·可通过在完全不同于打印期间所需压力的压力下供应墨水来帮助向打印头填装墨水。

·对于重力给料系统，需要大量的空间并且通常需要相当大量的时间来移动容器以获得这些压力。

·墨水表面必须通向大气，增加了灰尘或其它污染物污染墨水的风险。

WO 97/441914和EP 1092548均描述墨水供应系统，其中在容器中通过使用坝将墨水表面保持在恒定的液位或高度。在WO 2006/030235中也描述了这种系统。该系统可利用重力设定喷射位置的压力，或者在WO 2006/030235的情况中，在包含流体供应装置的喷嘴的入口和出口处的墨水压力通过控制包含流体供应装置的喷嘴的入口和出口处上方的空气的压力或者利用该入口和出口处的空气被控制。为保持坝起作用，有必要将已经流过坝的墨水从容器移除。

EP 2076395描述另一系统，其中通过使用坝将墨水保持在容器中的恒定的高度。在该系统中，墨水从远程的墨水箱被连续泵送到两个容器，一个容器被放置在流体回路中的打印头的正前方，而另一个容器在正后方。容器中的流体压力被控制使得墨水以可控的压力和流动速率流动通过打印头。

在EP 2076395中，其主张便于通过使用在容器内安装在墨水液位上方的气体压力传感器测量本地容器中的压力。因此，为了基于该压力管理控制容器中的墨水压力，保持容器中的墨水深度恒定是重要的。

EP 2076395使用坝，泵送到容器中的过量的墨水流过该坝以在该坝的上游侧将流体保持在恒定的高度。通向和离开打印头的流体通路源自存储在坝的上游侧的该墨水。流过坝的墨水通过返回泵被泵送回远程的墨水箱。该返回泵被过度驱动，使得除墨水外其将一些空气吸出容器，从而在容器中产生轻微的负压。气体压力传感器和比例阀在反馈回路中运行以使空气以足以使容器中的流体压力能够稳定在用户可控的设定压力的速率泄漏进容器(通常从容器外部以大气压，或者可替代地从正压或负压的容器)。

然而，当使用包含大量沉降或未充分分散的微粒的液体时，EP 2076395中所描述的这种系统具有若干缺陷。这些缺陷包括：

·坝(尤其是在EP 2076395中示出的配置中)的存在产生导致其中液体流动足够慢以使液体中的微粒开始脱离悬浮的区域的流动模式。这改变液体的成分使得传送到头部的液体与期望的不同。沉淀物也可开始填充容器，扰动或阻碍流体流动。

·大量沉降液体通常需要比无沉降液体更高的通过打印头和本地容器的流动速率，以便防止在液体供应至诸如EP 2076395中的系统之类的系统时的沉淀，在容器中产生湍流使得在容器底部之上的液面高度变得不稳定。湍流本身也引起不可预知的流体压力变化。这进而导致供应至头部的液体的压力波动并变得难于控制，即使利用上述反馈系统。

发明内容

本发明解决上述确定的问题中的一个或更多个。

根据本发明，提供一种用于在受控的压力下供应和接收液体的液体管理系统，包括：

闭合的容器，具有用于从第一远端单元(remote location)接收液体的入口和用于向第二远端单元供应液体的出口；和

泵送出口，被设置在所述容器中并被布置为将包含在所述容器内的液体和气体移除，所述泵送出口被设置为使得所述容器中液体的液位可保持在恒定的高度。

所述泵送出口可包括延伸到容器中的管。所述管可基本水平或在所述容器内基本竖直。所述管可具有在所述容器内的锥形开口。所述泵送出口可以是在所述容器的侧壁中的开口。根据所述系统的需要，所述入口可位于所述泵送出口的上方或下方。

可提供装置用于控制附接至所述泵送出口的泵，以使所述容器内的压力被控制。所述系统可进一步包括附加的泵，该附加的泵被布置为在使用中将气体泵送到所述容器中或从所述容器泵送出。可提供用于控制所述附加的泵的装置，以使所述容器内的压力被控制。

孔可将所述容器连接到高于大气压、低于大气压或处于大气压下的气体，被配置为在使用中将气体泄放到所述容器中或从所述容器泄放出。可提供用于控制所述孔的装置，使得所述容器内的压力被控制。

所述泵送出口的高度可以为固定的或可以为可变的。

一种液体传送系统，可包括如上所述的液体管理系统，并且可进一步包括液体传送设备，该液体传送设备被供应来自所述液体管理系统的液体。

所述液体传送设备可以为打印头或喷头或其它液体传送设备。

所述液体传送设备可以为所述第一远端单元或所述第二远端单元。

一种液体传送系统，可包括两个如上所述的液体管理系统，其中一个系统向液体传送设备供应液体，而另一个系统从所述液体传送设备接收液体，由此控制供应到所述液体传送设备的液体的压力和从所述液体传送设备移除的液体的压力，使得液体以受控的速率并在受控的压力下流动通过所述液体传送设备。

在另一方面，本发明提供一种用于在受控的压力下供应或接收液体的液体管理系统，包括：

容器，具有用于从第一远端单元接收液体的入口和用于从所述容器移除液体的出口；

所述容器具有倾斜底面，该倾斜底面在其下端限定顶端，所述入口或所述出口被定位为邻近所述顶端。

所述入口可被定位为邻近所述顶端。所述入口可用泵抽以将液体供应到所述容器中。

所述容器可以为敞开的或闭合的容器。

所述出口可以为通向第二远端单元的泵送出口。所述泵送出口可在所述容器内处于固定高度。所述出口可被定位为邻近所述顶端。

所述系统可进一步包括连接到所述出口的再循环流体系统，用于使流体再循环回到所述容器中。

可提供液体抽取出口，用于将液体供应到第二远端单元。

所述容器可包括至少两个室。所述室中的一个或更多个室可具有倾斜底面。

在另一方面，本发明提供一种用于在受控的压力下供应或接收液体的液体管理系统，包括：

容器，具有用于从第一远端单元接收液体的入口和用于向第二远端单元供应液体的出口；和

至少一个挡板，在所述容器中位于所述入口和所述出口之间，用于打碎入口流。

所述挡板可包括一个或更多个倾斜表面。可提供多个挡板。所述多个挡板可成基本平面阵列或可成交错布置。所述多个挡板可以被提供为两排或更多排。

从所述容器可提供泵送出口，所述泵送出口被设置为使得所述容器中的液体的液位能被保持在恒定的高度。

所述挡板中的一个或更多个挡板的最上部可位于所述泵送出口的下方。

即使没有明确叙述，技术人员也容易理解本发明的不同方面的特征可以组合。例如，容器的倾斜底部可被合并到具有挡板的系统中或被合并到具有固定高度的泵送出口的系统中，或者实际上挡板也可合并到固定高度的泵送出口布置中。这样，除非另外明确排除，在此公开的本发明的任何方面的任何优选的特征可合并到本发明的任何单独的方面中。

附图说明

现在将参照附图描述各个示例，其中：

图1为系统的一个示例的示意性剖视图；

图2示出系统的另一示例的剖视图；

图3示出图1所示布置的变型；

图4示出的系统的另一示例，具有倾斜的容器底部；

图4a示出具有倾斜底面的系统的另一示例；

图5示出图4的布置的变型；

图6示出同时利用坝和倾斜的容器底部的系统的示例；和

图7示出使用挡板的系统的另一示例。

具体实施方式

图1示出液体容器10，其通过入口管11被供应来自远端单元(未示出)的液体1。液体经由出口管12离开容器到达液体传送设备(未示出)。在该示例中，液体传送设备可以是打印头、喷头或任何其它气雾化液体传送设备，在打印头的情况下，液体通常为墨水，在喷头的情况下，液体可以是任何适合的可喷射的液体。尽管不是所需要的，液体通常为包括沉淀物或未充分分散的微粒的悬浮液。

容器被提供有另一出口13。该出口13为被设置在容器内的固定高度处的泵送出口。出口13被连接至泵(未示出)，使得当泵运行时，来自容器10的过量的液体和/或空气被抽吸通过出口13并从容器10移除。以此方式，出口13确保容器10中的液体1的高度保持恒定，因为该高度始终不会超过出口13。尽管在优选的示例中，出口13处于固定的高度，但是可以想到该出口的高度可以是能改变的，使得用户可限定容器10内的流体的高度。这样的改变通常仅会在使用前执行，以便设定系统的参数。

容器10中在液面上方的空气压力也被控制,并可由压力传感器14测量。可替代地和/或另外，可采用液体压力传感器。空气可通过泄放阀15被泄入或泻出容器10，或可通过泵(未示出)被泵送到容器中或从容器泵送出，泄放阀15可以以任何给定的压力被供应空气。液面上方的空气压力可通过受控的电子器件(未示出)被控制并设置在所需的设定点，或通过计算机(未示出)被编程。虽然在该示例中描述的是空气，但可以使用任何其它适合的气体。

容器可被配置为使得不需要空气泵(未示出)来控制液面上方的空气压力。在该示例中，从出口13的泵送速率比液体被供应到容器10的速率大，因此液体和空气都将始终被泵送出容器10。这将减小容器10中的空气压力，并且这可随后通过将空气经由泄放阀15泄放到容器10中而被控制，以将压力保持在所需的设定点。连接到泵送出口13的泵将过量的液体返回到主液体容器(未示出)，该主液体容器可随后被用来向入口11提供液体。

图2中示出可替代示例，其中在图1中竖直排列的出口13由位于容器10的侧壁中的固定高度出口代替。该出口可以采用可延伸到第一容器10中的管的形式，或者可简单地为侧壁中的开口。在该布置中，该出口的高度固定且不可被改变。图3示出图1的系统的另一示例，除了出口13的下端之外，其与图1的系统是相同的。在该示例中，出口13的下端已沿斜线16被切去，由此产生锥形开口。这样的锥形开口减小由阻塞到管开口的流体引起的压力波动。在该布置中，流体的高度由出口管端部的切割部的最高部分限定。

在图1至图3所示的所有三个系统中，入口11均被示出为在液体1的表面下方。如果希望防止在流体中引起压力波动和气泡形成的湍流，那么这将是有利的。可替代地，考虑到本发明具体用以具有大量沉降或未充分分散的微粒的液体，入口位于液体的高度之上可能是有利的，使得进入容器的液体流促进保持微粒悬浮的液体混合。最优的入口位置将取决于流动速率以及随后的湍流水平以及表面扰动和系统因此需要的压力控制量。

图4示出的另一示例，具有容器30、入口31和泵送出口32。通向诸如打印头或喷头之类的远端单元的出口未被示出，但被设想到。也可提供更多入口。泵送出口32以类似于图1的泵送出口的方式示出，但是可替代地其可采用图2或者图3中所示的配置。另外，空气压力传感器33和比例泄放阀34被提供用于与如关于图1所描述的相同的目的。

在该示例中，容器的下表面36是倾斜的以限定顶端35，入口31位于该顶端35处。容器的倾斜表面可采用圆锥或棱锥的形式，但是也可采用图4a中所示的形式，在图4a中下表面36是简单的斜面，即相对于水平面成角度的平面，或可替代地为将任何沉降或未充分分散的微粒引导至顶端的V形截面的通道。容器横截面通常为圆形或方形的，虽然其它横截面形状是可能的。

凭借所示出的布置，脱离悬浮的任何沉垫物在重力的作用下朝向入口31落下，在该点处，沉淀物可被捕获并通过入口流再次悬浮，确保液体成分在容器的大部分中保持恒定。

图5示出可替代配置，其中容器40是敞开的，并且，同时根据上述的任何变型的倾斜底部36被提供，顶端35被提供有入口41，该入口41连接到泵42和再循环流体系统43。液体供应管线44被提供以将液体从远端单元供应到容器中。这可如示出的那样在液体的液位之上，或可能如在此公开的其它示例中的那样在液体的液位之下。容器被提供有液体出口45，液体通过液体出口45被供应至远端单元。

图5中示出的布置通过捕获沉淀在底部的任何微粒并使其再循环，并通过在主箱中在流返回到容器中的点处产生进一步搅动，帮助保持微粒悬浮。同样，通过供应管线44供应的液体导致容器中的大部分流体被搅动。

如图6所示，对容器提供一个或更多个倾斜的底部可被应用到类似于EP2076395中所公开的布置。在此情况下，容器60的由坝63分隔的一个或每个腔可被提供有上述任何形式的倾斜底部67。该系统具有第一腔61和第二腔62，并且第一腔61被提供有出口65和位于第一腔的底部的顶端处的入口64。第二腔62在第二腔62的倾斜底部的顶端处被提供有泵送出口66。如同在其它示例中一样，提供泄放阀68和压力传感器69。

图7示出另一示例，为了说明的目的，其是与图1所示的系统相同的系统。唯一不同的是在容器10中提供挡板70。然而，在以上描述的任何配置中可采用一个或更多个挡板的使用。一个或更多个挡板可被提供，并且其可被提供在任何适合的配置中。挡板的目的是阻止可形成飞溅的任何液体影响作为压力控制装置的一部分设置在容器中的压力传感器和比例阀，打碎流并使其转向以使任何湍流对液面和因此容器中的液体的深度的影响最小，以及平滑地将在向容器的液体供应中出现的相对高速的液体分离。根据系统和该或每个挡板的一个或更多个位置的具体的配置，可获得这些优点中的一个或更多个。

如图7可见，挡板被提供有倾斜表面71，其帮助扰动通过入口72的流，使得湍流产生。此外，它阻碍任何沉淀物积聚在上表面上。该或每个挡板的位置都是重要的以便确保不产生流的静态区域，例如，漩涡或其它低速流的区域，这可能意味着较重微粒可开始脱离悬浮，由此影响从容器供应的液体的成分。

更多特征可适用于所描述的示例中的任一个或全部，这些特征包括：

·过滤器，与供应管线或返回线中的主容器的再循环流体一致放置，以从液体中连续地移除任何不需要的微粒。

·泵的选择非常重要。泵送溢流设计仅利用能够同时泵送气体和液体的泵工作，诸如容积式泵，但这些泵中的许多是强脉动的，如隔膜泵或蠕动泵。许多表现相对低脉动的泵，诸如齿轮泵，不能非常容易地处理沉降流体。因此，为了泵送沉降流体，选择脉动泵并在系统中产生流体阻尼以帮助出现的主动反馈压力补偿可能是必要的。这可包括使用由制造商为泵特别设计的阻尼器，或其它众所周知的被动阻尼技术，如增加容器中的液体上方的空气体积。

·对沉降液体使用夹管阀尤其有利，因为这使微粒干扰或破坏阀的运行的机会最小化。

·使泵反转以将流体供应至主容器中可使系统被有效地排光，使得大部分液体回到主容器。

Claims (44)

1.一种用于在受控的压力下供应或接收液体的液体管理系统，包括：

闭合的容器，具有用于从第一远端单元接收液体的入口和用于向第二远端单元供应液体的出口；和

泵送出口，被设置在所述容器中并被布置为将包含在所述容器内的液体和气体移除，所述泵送出口被设置为使得所述容器中的液体的液位能被保持在恒定的高度。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述泵送出口包括延伸到所述容器中的管。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述管基本水平。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述管在所述容器内基本竖直。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的系统，其中所述管具有在所述容器内的锥形开口。

6.根据权利要求1所述的系统，其中所述泵送出口为在所述容器的侧壁中的开口。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述入口位于所述泵送出口的上方。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的系统，其中所述入口位于所述泵送出口的下方。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包括用于控制附接至所述泵送出口的泵的装置，以使所述容器内的压力被控制。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述系统进一步包括附加的泵，该附加的泵被布置为在使用中将气体泵送到所述容器中或从所述容器泵送出。

11.根据权利要求10所述的系统，进一步包括用于控制所述附加的泵的装置，以使所述容器内的压力被控制。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包括孔，该孔将所述容器连接到高于大气压、低于大气压或处于大气压下的气体，被配置为在使用中将气体泄放到所述容器中或从所述容器泄放出。

13.根据权利要求12所述的系统，进一步包括用于控制所述孔的装置，以使所述容器内的压力被控制。

14.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述泵送出口的高度是固定的。

15.根据权利要求1至13中任一项所述的系统，其中所述泵送出口的高度是可变的。

16.一种液体传送系统，包括根据权利要求1至15中任一项所述的液体管理系统，并包括液体传送设备，该液体传送设备被供应来自所述液体管理系统的液体。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述液体传送设备为打印头。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述液体传送设备为喷头。

19.根据权利要求16至18中任一项所述的系统，其中所述液体传送设备为所述第一远端单元。

20.根据权利要求16至18中任一项所述的系统，其中所述液体传送设备为所述第二远端单元。

21.一种液体传送系统，包括两个根据前述权利要求中任一项所述的液体管理系统，其中一个系统向液体传送设备供应液体，而另一个系统从所述液体传送设备接收液体，由此控制供应到所述液体传送设备的液体的压力和从所述液体传送设备移除的液体的压力，使得液体以受控的速率并在受控的压力下流动通过所述液体传送设备。

22.一种用于在受控的压力下供应或接收液体的液体管理系统，包括：

容器，具有用于从第一远端单元接收液体的入口和用于从所述容器移除液体的出口，

所述容器具有倾斜底面，该倾斜底面在其下端限定顶端，所述入口或所述出口被定位为邻近所述顶端。

23.根据权利要求22所述的系统，其中所述入口被定位为邻近所述顶端。

24.根据权利要求23所述的系统，其中所述入口被用泵抽以将液体供应到所述容器中。

25.根据权利要求22或权利要求23所述的系统，其中所述容器为闭合的容器。

26.根据权利要求22至25中任一项所述的系统，其中所述出口为通向第二远端单元的泵送出口。

27.根据权利要求26所述的系统，其中所述泵送出口在所述容器内处于固定高度。

28.根据权利要求22所述的系统，其中所述出口被定位为邻近所述顶端。

29.根据权利要求22至28中任一项所述的系统，进一步包括连接到所述出口的再循环流体系统，用于使流体再循环回到所述容器中。

30.根据权利要求28或权利要求29所述的系统，进一步包括液体抽取出口，用于将液体供应到第二远端单元。

31.根据权利要求22至30中任一项所述的系统，其中所述容器包括至少两个室。

32.根据权利要求31所述的系统，其中所述室中的一个或更多个室具有倾斜底面。

33.一种用于在受控的压力下供应或接收液体的液体管理系统，包括：

容器，具有用于从第一远端单元接收液体的入口和用于向第二远端单元供应液体的出口；和

至少一个挡板，在所述容器中位于所述入口和所述出口之间，用于打碎入口流。

34.根据权利要求33所述的系统，其中所述挡板包括一个或更多个倾斜表面。

35.根据权利要求33或权利要求34所述的系统，包括多个挡板。

36.根据权利要求35所述的系统，其中所述多个挡板成基本平面阵列。

37.根据权利要求35所述的系统，其中所述多个挡板成交错布置。

38.根据权利要求35所述的系统，其中所述多个挡板提供为两排或更多排。

39.根据权利要求33至38中任一项所述的系统，进一步包括：

源于所述容器的泵送出口，所述泵送出口被设置为使得所述容器中的液体的液位能被保持在恒定的高度。

40.根据权利要求39所述的系统，其中所述挡板中的一个或更多个挡板的最上部位于所述泵送出口的下方。

41.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述液体包含无机微粒的悬浮液或分散液、金属微粒的悬浮液或分散液、有机微粒的悬浮液或分散液或生物微粒的悬浮液或分散液或者这些微粒的组合的悬浮液或分散液。

42.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述液体为溶液或清洁液。

43.根据权利要求33所述的系统，其中所述容器具有倾斜底面，该倾斜底面在其下端限定顶端，所述入口或所述出口被定位为邻近所述顶端。

44.根据权利要求43所述的系统，其中所述出口为被设置在所述容器中并被布置为将所述容器内包含的液体和气体移除的泵送出口，所述泵送出口被设置为使得所述容器中的液体的液位能被保持在恒定的高度。