CN105142798A - 多组分比例调配系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种多个组分调剂系统10接收独立的流体组分，以预定比率混合所述组分并调剂所述组分作为混合物。每个流体组分由独立的泵12A、12B供应到单独可变的可控制流体调节器14A、14B。每个流体组分从它的独立的流体调节器14A、14B通过流量计18A、18B供应给混合设备20。通过这些独立的流体调节器14A、14B基于由这些流量计18A、18B测量的流速率控制传送给该混合设备20的所述组分的比率。

Description

多组分比例调配系统和方法

交叉申请的相关引用

本申请要求2013年4月26日递交的题为“PLURALCOMPONENTPROPORTIONERANDREGULATOR”的美国临时申请No.61/816,265的优先权，以引用的方式并入该美国临时申请。

技术领域

本发明涉及多组分调剂系统，并更具体地涉及一种接受多个材料组分，并将其比例准确地调配至指定的混合比率的系统。

背景技术

流体比例调配器包括接收单独惰性流体组分、以预定比率混合组分、然后将组分调剂为活化的化合物的调剂系统。例如，流体比例调配器用于调剂在树脂组分与活化材料混合之后固化的环氧树脂和聚氨基甲酸酯(其是单独地惰性的)。然而，在混合之后，开始发生导致混合物的交联、硬化和固化的立即化学反应。因此，两个组分通过独立的路径到达比例调配器中，使得它们尽可能长久地保持隔离。歧管(manifold)在每个组分被单独地泵送后接收每一组分并混合这些组分，因此可以从与该歧管耦合的喷雾器调剂混合物。

典型的流体比例调配器包括从独立的流体漏斗单独地吸入流体并将加压后的流体泵送至混合歧管的一对变容真空泵。通过具有往复式驱动轴的常用马达(通常是气动马达或液压马达)而同步地驱动这些泵。在以1:1比率调剂流体组分并且这些泵具有相等体积排量时，这些配置简单并易于设计。可以通过将马达放置在这些泵之间的中点处来适当地调整这些配置中的力平衡。因此，这些泵与马达之间产生的力是相等的。

然而，大多数二组分环氧树脂和聚氨基甲酸酯并非由1:1比率的这些该组分构成。通常，需要第一主要组分比第二次要组分浓度更高。

发明内容

一种用于提供从独立的流体组分产生的混合物的系统包括：多个变容真空泵、多个流体调节器、多个流量计、接收设备和控制系统。每一个泵传送一个独立的流体组分，并且每个流体调节器与这些泵中的一个连接，以调节这些流体组分中的一个的流体压力。每个流量计与这些流体调节器中的一个连接，以感测这些流体组分中的一个的流速率。接收设备接收这些独立的流体组分。控制系统基于测量的流体速率来控制这些流体调节器，以产生独立的流体组分的期望混合比率。

基于独立的流体产生混合物的方法包括：泵送多个独立的流体；感测这些独立的流体中的每一个的流速率；将这些独立的流体传送给接收设备，以及根据所感测流速率单独地调节这些独立的流体中的每一个的流体压力，以在该接收设备处产生这些独立的流体的期望的比率。

附图说明

图1是具有独立可变流体调节器和单独流量计的二组分流体比例调配系统的框图。

图2是用于处理通过可变受控制流体调节器和流量计从单独的泵传送到混合设备的多个流体材料的多材料混合系统的框图。

具体实施方式

图1是可以(例如)在多组分喷雾系统中使用的流体比例调配系统10的框图。在图1中所示的特定实施例中，系统10被设计用于二组分混合应用，其中用预定比率混合两个独立的惰性流体组分，然后将其作为活化的化合物进行调剂。两个组分将称为基础流体组分和触媒流体组分。

图1包括基础泵12A和触媒泵12B、基础流体调节器14A和触媒流体调节器14B、基础致动器16A和触媒致动器16B、基础流量计18A和触媒流量计18B、混合设备20和控制器22。基础流体材料由基础泵12A在压力下泵送至基础流体调节器14A，基础流体调节器14A响应于基础致动器16A调节基础材料的流体压力。基础材料从基础流体调节器14A流动通过基础流量计18A到达混合设备20。基础流量计18A在基础材料流动至混合设备20时感测基础材料的流速率。

触媒泵12B在压力下将触媒流体组分泵送至触媒流体调节器14B。在致动器16B的控制下，触媒流体调节器14B调节触媒流体组分的流体压力。从触媒流体调节器14B通过媒体流量计18B将触媒流体组分传送给混合设备20。

在混合设备20处，将基础组分与触媒组分混合，这产生立即化学反应。通过混合设备20将反应的混合物传送给调剂器(未示出)。

根据正在使用的基础材料和触媒材料，基础材料与触媒材料之间的混合比率可以显著变化。通常，基础材料是主要成分，并需要比触媒组分浓度高得多。在系统10中，致动器16A和16B控制基础流体调节器14A和触媒流体调节器14B，以产生正在使用的具体基础材料和触媒材料的期望混合比率。对混合比率的控制基于分别由基础流量计18A和触媒流量计18B产生的基础材料和触媒材料的感测流速率。

在一个实施例中，基础流体调节器14A和触媒流体调节器14B是空气控制流体调节器。致动器16A和16B将空气压力分别提供给调节器14A和14B，以便分别设定基础和触媒材料的经过调节的流体压力。在一个实施例中，致动器16A是手动设定的空气调节器，并且能够产生在0psi与85psi之间的可变空气压力。致动器16B是电控空气调节器,能够基于来自控制器22的可变电控信号而使空气压力在0psi到85psi之间变化。例如，控制信号可以是0V到10V之间的可变电压。

在致动器16A是手动空气调节器并且致动器16B是电控空气调节器的实施例中，操作者将设定手动空气调节器16A以在调节器16A的输出处产生期望的经过调节的流体压力。用经过调节的流体压力，建立基础材料从调节器14A到混合设备20的流速率并通过基础流量计18A感测该流速率。触媒流体调节器14B通过致动器16B受控制器22控制，以使触媒材料的流速率根据基础材料的流速率缩放。所使用的缩放因子基于混合设备20所需要的基础材料与触媒材料的期望目标比率，以产生反应流体的期望混合。控制器22可以从基础流量计18A和触媒流量计18B接收反馈信号，以便将控制信号提供给致动器16B，这将在调节器14B的输出处产生经过调节的流体压力，该经过调节的流体压力产生触媒流速率，该触媒流速率将产生期望的目标比率。备选地，操作者可以读取由基础流量计18A和触媒流量计18B产生的流速率并将控制输入提供给控制器22。

在系统10中，触媒流速率追踪基础流速率。结果，通过对基础致动器16A的调整来指示由混合设备20供应的材料的总体流速率，基础致动器16A可以是由操作者调整的手动空气调节器。在那种情况下，操作者将手动调整制动器16A直到流量计18A测量到期望的基础流速率为止，并将指示期望目标比率的输入供应给控制器22。

系统10提供了多个优点。系统10不涉及向其馈送基础材料和触媒材料的供应系统。泵12A和12B的操作不需要同步，并且可以具有不同泵输出压力。调节器14A和14B充当累积器以减弱会(例如)在泵切换期间或在空气供应改变期间发生的材料压力变化和扰动。

尽管已将系统10描述为使用可变空气压力调节器来实施，但是备选地，可以用电方式或水方式来控制调节器。

通过使用来自流量计18A和18B的反馈，系统10可以使用由调节器14A和14B对流体压力的调节来保持期望目标比率。通过针对每一个单独材料使用独立的调节器和流量计，可以实现适当的比率调节。

在优选实施例中，通过将相关联流体调节器设定为固定设置来将主要材料(通常称为“树脂”或“基础”或“A”材料)调节为固定流。两种材料均通过简单供应泵在压力下供应，压力(例如，5000psi)明显高于其将用于调剂的等级的压力。A侧的调节器将流体压力调节降低至将产生期望的流的水平(例如2000psi)。然后，控制器观察A侧产生的流并调节B侧的流体调节器，以在那一侧上产生与正在使用的材料所需要的比率相称的期望的流。

例如，材料可以在A与B侧之间的任何位置处具有从1:1至10:1或甚至10:1以上的比率。在该示例中，期望将B侧调节为与A侧类似的压力，以确保保持期望的比率。通过由流量计将受控流调节为明显低于通过供应泵所产生的压力水平，有效地消除由于切换或其他因素所导致的压力变化。

图2示出了系统30，系统30是其中混合有N个单独的流体组分的N组分混合系统。系统30包括泵32A-32N、流体调节器34A-34N、致动器36A-36N、流量计38A-38N、混合设备40和控制器42。

在系统30中，将每一单独组分(其可以被称为组分A至N)分别传送给混合设备40。例如，组分A在高压力下从变容真空泵32A传送到流体调节器34A。调节器34A的输出是可变调节流体压力。组分A从调节器34A通过流量计38A到达混合设备40。通过从致动器36A到调节器34A的致动器信号(其可以是电或机械的)来确定经过调节的流体压力。流量计38A将表示组分A的测量的流速率的流速率信号FRA提供给控制器42。致动器36A响应来自控制器42的致动器控制信号ACTA。

类似地，从泵32B通过调节器34B和流量计38B将组分B供应给混合设备40。致动器36B基于来自控制器42的致动器控制信号ACTB控制由调节器34B提供的可变流体压力。流量计38B将所测得的流速率信号FRB提供给控制器42。

在压力下将组分N从变容真空泵32N供应到由致动器36N控制的调节器34N。组分N流动通过流量计38N到达混合设备40。通过流量计38N将流速率信号FRN供应给控制器42。

控制器42基于期望的目标比率输入信息和从流量计38A-38N接收的流速率反馈信号FR-至FRN分别将致动器控制信号ACTA-ACTN供应给致动器36A-36N。

系统30单独地控制经过调节的流体压力，并由此控制这些组分中的每一个的流速率，以建立并保持在混合设备40中被混合的组分的期望的目标比率。此外，控制器42可单独地控制所有这些组分的流速率，以便保持流向调剂器的混合物的期望输出流。

本发明所使用的流量计可以直接或间接地对流进行测量。使用直接测量的流量计的示例包括典型的工业流量计(例如齿轮流量计或科氏(coriolis)力质量流量计)。可以例如通过测量泵的位置偏移并找到关系以提供流测量来实现间接测量。

流体调节器可以采用多种形式。例如，流体调节器可以通过控制可变孔(orifice)对流进行调节。较大的孔提供较小的压降，而较小的孔提供较大的压降。另一种类型的流体调节器包括开/关阀，通过阀保持开的状态多长时间来对流进行调节。

对于一些应用还可以不包括混合器来使用本发明。一个示例是将单独的滤芯(cartridge)填充至指定比率。每个滤芯(而不是混合器)是用于接收组分的接收设备。

虽然已经参考一个(多个)示例实施例描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，可以在不偏离本发明的范围内的情况下做出许多修改并且可以使用其等价形式替换其元件。另外，可以在不偏离本发明的实质范围的情况下，做出许多修改以使得特定情况或材料适应本发明的教导。因此，并非想要将本发明限于公开的特定实施例，本发明还将包括落入所附权利要求范围内的全部实施例。

Claims (14)

1.一种系统，包括：

多个变容真空泵，每个泵用于传送独立的流体组分；

多个流体调节器，每个流体调节器与所述泵之一连接，以调节流体组分之一的流体压力；

多个流量计，每个流量计用于测量所述流体组分之一的流速率；

接收设备，用于接收所述独立的流体组分；以及

控制系统，基于所感测到的流速率控制所述流体调节器，以产生所述独立的流体组分的期望比率。

2.根据权利要求1所述的系统，其中所述接收设备包括：混合器。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述流体组分包括：基础组分和触媒组分。

4.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制系统包括：多个致动器，每个致动器控制所述流体调节器之一。

5.根据权利要求4所述的系统，其中所述控制系统包括：控制器，所述控制器基于期望的目标比率输入和至少一个感测到的流速率，控制所述致动器中的至少一个。

6.根据权利要求4所述的系统，其中所述控制器基于期望的目标比率和至少一个感测到的流速率来控制所述致动器中的每一个。

7.一种方法，包括：

单独地泵送多个独立的流体；

单独地测量所述独立的流体中的每一个的流速率；

将所述独立的流体传送到接收设备；以及

根据针对所述独立的流体中的每一个测量的流速率，单独地调节该流体的流体压力，以产生传送到接收设备的所述独立的流体的期望目标比率。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

在接收设备处混合所述独立的流体以产生混合物；以及

将所述混合物传送到调剂器。

9.根据权利要求7的方法，其中所述独立的流体包括：基础组分和触媒组分。

10.一种流体混合系统，包括：

第一泵，用于传送经过加压的第一流体；

第二泵，用于传送经过加压的第二流体；

第一流体调节器，用于调节所述第一流体的流体压力；

第二流体调节器，用于调节所述第二流体的流体压力；

第一流量计，用于测量所述第一流体的流速率；

第二流量计，用于测量所述第二流体的流速率；

混合设备，用于接收所述第一流体和第二流体，并基于所述第一流体与第二流体的混合比率传送混合的流体；以及

控制器，使第二流体调节器调节所述第二流体的流体压力，使得所述第二流体的所述流速率相对于所测得的所述第一流体的流速率进行缩放，以产生所述混合比率。

11.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一流体是基础组分，并且所述第二流体是触媒组分。

12.根据权利要求10所述的系统，还包括：

第一致动器，用于控制所述第一流体调节器；以及

第二致动器，响应于所述控制器，用于控制所述第二流体调节器。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一致动器是可手动调整的。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一致动器响应于所述控制器。