CN1107578A - 定量输送液体物质的设备 - Google Patents

Abstract

用于在可编程处理单元(23)的控制下将定量的 液体物质(B)输送到容器(24)A中和称重装置(24) 上的设备。该设备包括一个主储藏罐(25)，该主储藏 罐中的流体可在自重作用下填充到与具有不同流率 的输送阀(13、14、15)的入口相连的可加压辅助容器 (26)中；在处理单元(23)中编制程序以便根据从称重 装置(24)获得的控制信号来调节流率和控制阀门 (13、14、15)的输送时间，辅助容器(26)是密封的而 且与气压源(31、32)相连以便在每次输送时在处理 单元(23)的控制下在容器(26)中提供恒定的气压 差。

Description

本发明涉及权利要求1前序部分所述的用于定量输送液体物质的设备，其中定量测定是通过控制被输送物质的重量实现的。本发明特别适合于在印染业中制备染色剂以及其它需要精确控制和非常精确地掌握输送高粘性液体物质量的领域。

在制备彩色或染色物质时，特别是在印染行业，液体的成份是必须在严格遵守所允许限度的条件下进行剂量测定和定量混合的染料的基础。通常使用的是设置有马达驱动阀的特殊输送装置，其通过调节成分的流率和控制阀门的输送时间对重量进行控制。

通常可以通过适当地改变来自阀门的流量或设置具有不同流率的分离的输送阀来调节流率;在从称重装置接收控制信号的可编程处理单元的控制下，在预定的时间范围内顺序打开阀门。

在采用流量调节阀的，其中通过逐渐减少被测物质的流量来控制重量的重量测定系统中，重量的后期调节是最敏感的阶段，在该阶段中很容易受例如液体粘度、温度和主要作用在输送装置中的压力或水位差等许多外界因素的影响。

在传统的简单地借助材料自重输送材料的设备中，输送装置直接与具有足够容量的储藏罐相连，储藏罐位于输送装置之上预定高度处的支撑构件上。由于由装置输送的流率是作用在输送装置自身上的液压差的直接函数，所以很明显在这种系统中会产生明显的流量变化，特别是在随着储藏罐填充条件的改变而使液压差发生变化的后期重量调节阶段。

在这种系统中经常需要考虑和注意要防止储藏罐中的液面过低，但这并不能消除这类系统的内在局限性和缺陷。

考虑到优选结构简单的装置，所以人们已经提出用往复正压移动泵来代替过去的自重输送系统。然而使用与已调节了流率的输送装置相结合的正压移动泵包含着对整个系统非常复杂的管理，这是因为必须要根据输送系统的流率调节依次对泵的送料流率进行调节。事实上很清楚，当输送头的流率发生变化时，如果送料泵的流率保持不变，那么导致进一步出现误差的压力差会增大。此外，使用往复式正压移动泵不允许存在恒定的液压差和绝对不变的流率，特别是当往复运动的活塞转向时，这是因为在回程时，会中断供料或在供料期间总之会出现一种对被输送物质重量调节的最后阶段造成危害或不良影响的不均匀性。

因此，尽管这些系统使用了用于供应和输送液体物质的正压移动泵，除了使操作极其复杂和导致高成本之外，并没有解决控制和对被输送物质进行完善的重量测定的问题。

在构成最接近的已有技术的EP-A-412598中公开了一种在染色或印染行业中用于自动测定液体物质的公知设备的典型实例，该设备采用了直接或通过泵装置与各储藏罐相连的计量阀。

EP-A-477811和US-A-4，018，671公开了一种压力输送系统，其中将含有一定量被输送物质的加压容器分别连接到空气或气体源和储藏罐上。更具体地说，E-A-477811公开了一种在诸如液体色层分离领域或类似领域中使用的输送液体物质的计量系统，其中被输送的液体体积相当小，小到微升数量级，而且其中被输送的液体实际上具有很低的粘度。此外，根据所说的文献，色层分离液体溶剂是在压力下和体积受控制的条件下，在包括对于已知体积的液体的上液面和下液面探测器的细长容器中进行测定的;利用液体从被检测的上液面降到下液面所花费的时间对所输送的液体流率进行测量。在该设备中没有提出或进行对输送物质重量的控制或调节。US-A-4，018，671公开了一种烃转变领域和有关方法或设备中的间断性催化剂添加系统，其中催化剂靠自重从储藏罐填充到添加漏斗中而且还向该漏斗和催化剂载运管道提供压缩空气输送机中的有用空气。

上述已有技术均没有提及或明显使用本发明所述的与特定调节阀输送装置相结合的加压自重输送系统，该系统特别适合于染色和印染行业，极为简单而且可控性高。

本发明基于合适地利用加压自重输送系统，其能在调节输送阀上保持恒定的压力差，而且它能在使用非常简单，可靠和成本低的设备的情况下保证对经过准确重量测定的输送量具有较高的控制性。

因此，本发明的主要目的是提供一种在染色和纺织印染领域中用于控制液物质定量输送的设备，该设备具有上述优点，也就是说，在定量输送中，借助于预定的流量和输送时间等条件能保证较高的控制程度，同时还能严格地控制重量测定。

本发明的另一个目的是提供一种上述类型的设备，该设备能够保证输送阀装置上压力差的稳定性，并能实现非常简单的管理和使整个设备价格低廉。

上述目的是通过根据主权利要求的一个定量输送液体物质的设备来实现的，即，使用一个与阀输送装置相结合的辅助加压容器，其中的阀输送装置上设有相对于以不同流率输送的物质能顺序启动的调节阀，而所述的辅助加压容器具有较小的体积，该体积等于或稍稍大于相对每次定量操作能输送的最大体积，在自重和加压条件下进行的物质填充在每次输送时是由处理单元控制的。

这种解决方案与已有的自重或泵启动式输送系统相比是非常可靠的：由于允许使用可通过简单的机械机构操作，用商业上可获得的管状部件来制造小尺寸加压容器，而且与对大尺寸容器加压的费用相比对小尺寸容器加压的费用很低，所以该方案是非常经济的。事实上，如果考虑到这样一个事实，即在生产彩色印染或染色织物时，系统需要几百个200升级或更大的大体积容器，这将需要非常昂贵的工序来进行加压，很明显，使用能够用适当厚度的简单管子制造的小尺寸辅助加压容器可以用很低的价格得到所需的结果，并保持整个设备的高度可靠性。

本发明可在输送和测定单一成分的设备中使用或是在采用多个输送装置输送和测定多种成份的自动设备中使用，这些输送装置沿容器在输送机上运动的线路或沿设有称重装置的自推式轨道设置。

下面将参照表示本发明原理和整体特征的最佳实施例的一个实例的附图对本发明进行更详细地说明。

如图所示，该设备实际上包括带有给料室11的阀门调节式输送装置10，给料室11设置有入口12和三个计量阀13、14、15、阀门中带有分别与线性执行机构相连的调节芯杆，线性执行机构由例如气缸16、17和18组成，这些气缸适当地工作以顺序调节解除同一计量阀的关闭状态。

此外，在该实例中用标号19表示一个可滑动支撑在输送装置10底部的洗涤箱，该洗涤箱可以在驱动气缸20的作用下向前或向后在如图所示的与装置10的输送状态相对应的正向或靠近的位置（在该位置上喷嘴21合适地连接到供水系统上以便冲洗计量阀13，14和15的出口）和相反或分开的位置之间运动。

因此，输送装置10的气动执行机构通过由可编程处理单元23控制的阀门组件23A依次与压缩空气源22相连。处理单元23接收来自其上置有承重容器24A的称重装置24的数据控制信号，称重装置24位于输送装置10下面。

按照本发明，将输送装置10的入口12连接到一个压力作用下的重力输送系统上，以便在处理单元23的控制下以精确的和可控的方式，以测定的量，通过顺序地和在确定的时间范围内启动装置的输送阀13、14和/或15来合适地保持输送液体物质B的恒定压力差。将用标号B表示的被输送的液体物质储存在一个比较大的，例如其体积为200升的主储存罐25中，该液体物质在重力作用下排到一个位于较低位置上的且其体积比储存罐25小的辅助容器26中。容器26是密封的而且通过下文将描述的辅助压力和重力组合系统可以进行排料。

通常比较合适的是，使辅助容器26的体积等于或稍稍大于由装置10输送的最大规定量物质所需要的体积。因此将辅助容器26直接通过输送管27连接到输送装置10的入口12上，同时还通过一个包括单向阀29的管道28将其与储藏罐25的底部相连，单向阀29允许物质B在重力作用下流向辅助容器26，并阻止液体返回储藏罐25。

如上所述，在每次输送期间适当地将容器26连接到恒压源上以便在同一个容器26中施加恒定压力值的，例如0.5bar级的压力从而在输送装置的空腔11中建立起具有可控的和恒定值的且大于罐26中液压差的压力差，而且该压力差在任何情况下完全独立和不受主储藏罐25中液压差变化的影响，由此可以使小容器26在压力的作用下排出定量的物质B。因此将辅助容器26通过管道30和控制阀31连接到具有合适压力值的压缩空气源32上。控制阀31，例如滑动型的控制阀31在每次输送之前由处理单元23直接或间接提供的控制信号，例如由从连接阀门组件23A的送料管上分出的阀31的控制入口部分提供的气动信号自动启动，组件23A控制洗涤输送装置10的滑动箱19开合。以这种方式，在每次进行打开和关闭滑动箱19的操作时，控制阀31都同时进行转换。图中的标号34表示一个最好是与阀31的排出部分相连以便帮助向容器26填充高粘性流体的真空源。

为了保持两种流体，即罐25中的液体物质B和管道30中的压缩气体相分离，在例如沿管30向上弯曲且高于主罐25中物质最大高度处设置一个合适的分离装置，或者在管道30中设置一个自启动式流体分离装置，该装置在图中标号33示意性地示出。

上述设备实际上是按下述方式工作的：开始时假设设备处在图示的条件下，即输送装置10的阀门关闭，辅助容器26已经填满，控制阀31转到允许通过主罐25使料在重力作用下填入容器26的泄料部分R上。在这些条件下辅助容器26还设有与压力源32相连。

现在假设处理单元23通过在入口I处接收的信号使设备定量输送物质B，这些物质被收集在容器24A中且用称24精确称重。最后假定物质B的输送是通过顺序调节输送装置的三个阀门13、14和15而实现的。因此处理单元23将通过阀门组件23A首先控制滑动箱19打开以便为装置10进行输送作好准备，同时将使控制阀31转换，将辅助容器26与压缩空气源32相连接。罐25和容器26之间的单向阀29将阻止空气和液体从容器26回流到罐25，从而在加压从同一个容器26排出定量物质B的同时保持辅助容器26中例如0.5bar的压力状态。

其次，当已经向辅助容器26加压时，处理单元23将控制输送装置10的第一阀门13打开预定长度的时间以便在称24的控制下以第一流率输送大部分被输送的物质;在该第一输送阶段，可以在处理单元23的控制下适当地调节阀门13的开口程度。

完成了第一阶段的输送之后，阀门13将关闭同时第二阀门14将由处理单元23再次在预定的时间长度内打开和调节，以便以低于第一流率的第二流率完成重量的粗调阶段，同时保持容器26的压力状态。

在完成了重量的第一调整阶段之后，处理单元23根据从称24上接收的信息并根据其内部输入的处理程序将对缺少的重量进行计算并在完成对要求输送的全部物质的重量调节所需的时间内以低于第一和第二流率的第三流率控制第三调节阀15的开口程度。如上所述，测定步骤的最后部分或最终的调节是最敏感的阶段而且对系统或外部参数的变化特别是对输送装置10中液体物质的液压差或输送条件的变化最敏感。然而，如上所述，这种后期调节的最后阶段也是在由容器26将压力源32提供的压力保持在恒定压力值的加压条件下进行的。

尽管在上述输送阶段辅助容器26部分腾空且由于该容器中物质的重力作用而使其液压差减小，但是通过根据该辅助容器26的体积合适地确定压力源32的压力值，仍然有可能使容器内部的液压差变化与空气源32的压力值相比完全可忽略不计。例如，根据在对用于印染织物的染色剂的测定中进行的实验，其使用了具有200升级容量储藏罐25，和15升容量的辅助容器26，该容器26内部具有300毫米水量的液压差，该水量相对于与5000毫米水量相对应的0.5bar空气压力是完全可以忽略的。

因此很明显，在这些条件下容器26内部的液压差的变化相对于所施加的压力来说是完全无效的或完全可忽略的。以这种方式，在定量输送物质B时，重量的最后调节阶段可以在不受系统的任何内在或外在因素的影响下以非常精确的方式进行，从而确保了实时称重的精确性的可靠性。当处理单元23从称24上接收到已精确获得重量的信号时，该处理单元23控制阀门15关闭并使滑动箱19关闭以便冲洗喷嘴，并使控制阀31转到排料侧，以这种方式使容器26减压或将其与真空源34相连以便通过主罐25使物质在重力作用下再次将容器26填满。

在上述类型的设备中使用与阀门启动的输送装置10相结合的小体积辅助加压容器进一步具有减小同类设备所占据的空间和降低因将罐25和容器26在地面上并排布置而导致的整体价格的优点，这样就不再需要象迄今为止的那样，为了将储藏罐升高到取得满意的液压差所需的高度而在传统的输送系统中设置庞大和昂贵的金属支撑物件。根据本发明，由于输送装置10中的液压差是通过向辅助容器26加压而人为建立的，所以现在主罐25的位置完全不受输送装置10的位置的影响。以这种方式获得的设备具有非常可靠和精确的特性而且具有价格低和经济实用的特征。

Claims (3)

1、用于将定量的液体物质(B)输送到称重装置(24)上的接收容器(24A)中以便进行染色和印染工作的设备，包括：

具有较大的体积且容纳物质(B)的主储藏罐(25)；

在可编程处理单元(23)的控制下启动的输送阀装置(10)，和向所说的处理单元(23)提供重量数据的称重装置(24)，其特征在于包括：

在主罐(25)和输送装置(10)之间的加压辅助容器(26)，所说的辅助容器(26)的体积小于主罐(25)的体积；

在辅助容器(26)和储藏罐(25)之间设置的用于防止物质从容器(26)中回流的单向阀(29)；

和用于将辅助容器(26)连接到空气压力源(32)上的控制阀装置(31)，所说的控制阀装置(31)有效地与所说的处理单元(23)相连；

所说的输送阀门装置(10)包括具有不同流率的输送阀(13、14、15)；

在所说的处理单元(23)中编制用于控制所说控制阀(31)进行开关操作和根据从所说的称重装置(24)获得的数据信号顺序启动所说输送阀(13、14、15)的程序。

2、如权利要求1所述的设备，其特征在于所说的输送阀门装置（10）包括一个具有用于冲洗计量阀（13、14、15）的喷嘴（21）的滑动箱（19），所说的滑动箱（19）与可在前后位置之间运动的液体启动控制压缸（20）相连，而且其中用于将辅助容器（26）连接到所说空气压力源（32）的所说控制阀装置（31）包括一个气动控制阀，该控制阀带有与所说滑动箱（19）的控制缸（20）的液体压力输送管的分管相连的压力信号入口部分。

3、如权利要求1所述的设备，其特征在于，用于将辅助容器（26）连接到所说空气压力源（32）的管道（30）包括用于使辅助容器（26）中的液体物质（B）和压力气体（32）之间保持分离状态的流体分离装置（33）。

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