CN111712319A - 溶解固体化学品和产生液体溶液的系统和方法 - Google Patents

Abstract

用于溶解固体化学品的系统(100)可以包括以垂直堆叠的布置设置的三个贮存器。可将配置成接收待溶解的固体化学品的固体化学品贮存器(102)嵌套在溶液产生器贮存器(104)中，将水引入溶液产生器贮存器中以侵蚀固体化学品。可将溶解化学品贮存器(106)放置在固体化学品贮存器(102)和溶液产生器贮存器(104)下方。溶解化学品贮存器(106)可以存储使用该系统(100)产生的溶液。再循环回路(110)用于再循环引入到溶液产生器贮存器(104)中的水，直到获得具有目标浓度的溶解化学品的溶液。再循环回路(110)可包括再循环管线(114)，其具有对准固体化学品贮存器(102)的底壁的出口。

Description

溶解固体化学品和产生液体溶液的系统和方法

相关事项

本申请要求2018年2月13日提交的美国临时专利申请号62/630,023的优先权，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及用于溶解固体化学品以产生液体溶液的系统。

背景技术

化学产品分配器可用于许多不同的化学应用系统中，包括水处理系统(例如商业冷却水系统)，与食品和饮料操作、洗衣操作、餐具洗涤操作(例如洗碗机)、泳池和水疗中心维护相关的清洁系统，以及其他系统，例如医疗手术。例如，在水处理系统中使用的化学产品可以包括氧化性和非氧化性杀生物剂，以抑制或破坏被处理水中活生物体的生长或活性。作为另一个例子，用于食品和饮料操作的化学产品可以包括消毒剂、杀菌剂、清洁剂、脱脂剂、润滑剂等。用于餐具洗涤或洗衣操作的化学产品可以包括洗涤剂、消毒剂、去污剂、漂洗剂等。用于洗衣操作的化学产品可包括洗涤剂、漂白剂、去污剂、织物柔软剂等。用于清洁医疗/外科器械的化学产品可包括洗涤剂、清洁剂、中和剂、消毒剂、杀菌剂、酶等。

对于小批量和非商业应用，化学产品通常以即用形式提供。可以以预期应用的正确浓度配制化学产品，并且可以直接使用而不稀释或以其他方式改变产品的化学组成。在其他应用中，例如大量使用的设施和商业应用中，所需的化学产品可以由一种或多种浓缩的化学成分在现场形成。可以将浓缩的化学品引入分配器系统，在该系统中，化学品与水接触以形成稀释的即用型溶液。

发明内容

一般地，本公开涉及用于从浓缩的固体化学品产生液体溶液的装置、系统和技术。在一些示例中，产生器系统包括设置在公共壳体内的三个贮存器，以促进产生器系统的即时运输和部署。例如，系统可以包括配置为接收要溶解的固体化学品的固体化学品贮存器，其嵌套在溶液产生器贮存器中，向溶液产生器贮存器中引入水以侵蚀固体化学品。该系统可还包括溶解化学品贮存器，其可以接收和存储使用所述系统生成的溶液。产生器系统可以操作以将水引入溶液产生器贮存器中，从而在嵌套在其中的固体化学品贮存器中溶解固体化学品。当从产生器中取出溶液并使用溶液时，可以根据需要(例如实时)从固体化学品产生溶液。另外地或可替代地，可以从固体化学品产生溶液以周期性地重新填充溶解化学品贮存器，例如当溶解化学品贮存器的液位下降到低于阈值液位时和/或当溶解化学品贮存器被排空以用新鲜溶液代替过期溶液时。

尽管产生器系统可以具有如本文所述的多种不同的构造，但是在一些示例中，产生器包括再循环回路。在一些示例中，再循环回路用于再循环引入到溶液产生器贮存器中的水，直到获得具有目标浓度的溶解化学品的溶液。例如，最初可以将固定或设定体积的水引入产生器。然后可以例如通过从溶液产生器贮存器中抽出水(或在固体化学品初次溶解时配制的溶液)并将水重新引入多次使固定体积的水再循环。这可以增加固体化学品贮存器中固体化学品的侵蚀(例如，与不进行再循环的水(或配制的溶液)相比)，这逐渐增加了溶解的化学品的浓度，直到达到目标浓度为止。

在一些配置中，再循环回路可包括再循环管线，其具有对准固体化学品贮存器的底壁的出口。当水(或配制的溶液)通过产生器再循环时，水可以从出口排出，并在与溶液产生器贮存器内的任何其他固体表面接触之前撞击固体化学品贮存器的底壁。固体化学品贮存器的底壁可具有一个或多个开口，其允许水流过溶液产生器贮存器并进入固体化学品贮存器并在其中相互作用(例如侵蚀)固体化学品。不希望受任何特定理论的束缚，已经发现，在某些配置中，将再循环管线的出口对准固体化学品贮存器的底壁导致其中的固体化学品比在出口的位置使得再循环水间接流向固体化学品贮存器的情况更有效和更均匀地侵蚀。

在一个示例中，描述了用于溶解固体化学品的系统。该系统包括固体化学品贮存器、溶液产生器贮存器和溶解化学品贮存器。固体化学品贮存器被配置为接收待溶解的固体化学品，并具有多孔底壁和从多孔底壁垂直向上延伸的至少一个侧壁。溶液产生器贮存器围绕所述多孔底壁和固体化学品贮存器的侧壁的至少一部分。溶液产生器具有开口，在溶液产生器贮存器中产生的溶解的化学品被配置为通过该开口排出。溶解化学品贮存器通过出口开口与溶液产生器选择性地流体连通。该示例系统还包括再循环回路和控制器。再循环回路包括再循环泵和再循环管线，该再循环管线具有对准多孔底壁的出口。泵配置成从溶液产生器贮存器中抽出流体，并通过再循环管线的出口排出流体。控制器配置为：控制向溶液产生器贮存器中添加水，至少直到固体化学品贮存器的多孔底壁浸没到水中，控制再循环回路以使溶液产生器贮存器中的流体再循环，以通过侵蚀固体化学品贮存器中的固体化学品，产生具有目标浓度的固体化学品的溶液，以及控制溶液向溶解化学品贮存器的排放。

在另一个示例中，描述了一种方法，该方法包括将水引入到溶液产生器贮存器中，该溶液产生器贮存器围绕包含要溶解的固体化学品的固体化学品贮存器的多孔底壁和侧壁的至少一部分。引入水，直到溶液产生器中的一定高度的水润湿固体化学品贮存器中的部分但不是全部固体化学品。该示例性方法包括通过用泵将流体从溶液产生器贮存器中抽出使溶液产生器贮存器中的流体再循环，以及通过再循环管线将流体重新引入溶液产生器中，该再循环管线的出口对准固体化学品贮存器的多孔底壁。使流体再循环，直到通过固体化学品贮存器中的固体化学品侵蚀而产生具有目标浓度的溶液。该示例性方法还涉及将溶液从溶液产生器贮存器排放到溶解化学品贮存器中。

一个或多个示例的细节在附图和以下描述中阐述。本发明的其它特征、目的和优点将根据所述描述和附图以及权利要求变得明显。

附图说明

图1是示出用于溶解固体化学品的示例系统的概念图。

图2和图3是溶解固体化学品的系统的示例性构造的不同侧剖视图。

图4是图2和图3的系统的一部分的放大图，示出了特征的示例配置。

图5是固体化学品贮存器的底壁的示例性构造的分解透视图，示出了示例性过滤器层布置。

图6A-6E是图2和图3的示例系统的截面图，示出了系统的不同示例操作状态。

具体实施方式

各种化学品以浓缩形式提供给最终用户，以减少运输和存储过程中化学品的重量和体积。然而，一旦被输送到预期使用的位置，就将浓缩的化学品与诸如水的稀释剂混合以产生稀释的化学品溶液，其在本文中可以称为使用溶液或仅称为“溶液”。取决于浓缩化学品的成分，使用溶液可用于多种应用，例如硬表面卫生、食品和饮料操作、洗衣操作、餐具洗涤操作、水处理操作(例如冷却塔杀菌控制)、游泳池和水疗中心维护、农业经营等。

一般地，本公开描述了化学品稀释系统(也称为化学产生器系统)和技术。在一些示例中，该系统包括固体化学品贮存器，该固体化学品贮存器容纳将被溶解以形成目标溶液的固体化学品。固体化学品贮存器可以部分或完全封闭在溶液产生器贮存器中，该溶液产生器贮存器填充有稀释剂以侵蚀固体化学品并形成溶液。可以提供再循环回路，该再循环回路再循环最初引入溶液产生器贮存器中的稀释剂，直到稀释剂已经将一定量的固体化学品溶解在固体化学品贮存器中，以有效地形成具有目标浓度的溶解的固体化学品的溶液。此后，可以将溶液从溶液产生器贮存器中排放到溶解化学品贮存器中，在此处可以保留溶液，直到将其取出以供最终使用或丢弃。

图1是示出用于溶解固体化学品的示例系统100的概念图。系统100包括固体化学品贮存器102、溶液产生器贮存器104和溶解化学品贮存器106。系统100还可包括再循环回路110，该再循环回路包括再循环泵112和再循环管线114，该再循环管线用于再循环引入到溶液产生器贮存器中的稀释剂以形成溶液。在所示的示例中，系统100还包括可以管理系统的整体操作的控制器116。一个或多个传感器118可以提供关于在溶液产生器贮存器104中配制的溶液的特性的反馈。

控制器116可以可通信地连接到系统100的可控制组件(例如，阀、泵、传感器)，并且可以在操作期间向组件发送数据和/或控制信号和/或接收由组件生成的数据。控制器116可以经由有线和/或无线连接与各个组件通信。控制器116包括处理器120和存储器122。存储器122存储用于运行控制器116的软件，并且还可以存储由处理器120生成或接收的数据。处理器120运行存储在存储器122中的软件，以管理系统100的操作。

在操作中，使用者可以将要溶解的固体化学品引入固体化学品贮存器102。固体化学品贮存器102的尺寸可以设置成容纳适于形成多批次溶液的一定量的固体化学品。例如，固体化学品贮存器102可以被周期性地填充并且产生多批次的溶液并将其排放到溶解化学品贮存器106，而无需在每批之前重新填充固体化学品贮存器。可选地，可以在使用系统100生成每批溶液之前填充固体化学品贮存器102。

在任一种情况下，控制器116都可以控制系统100以将稀释剂引入溶液产生器贮存器104中。可以通过开口124添加稀释剂，随后通过开口124抽出溶液产生器贮存器104中产生的溶液。可选地，可以向溶液产生器贮存器104提供单独的入口，稀释剂可以通过该入口进入贮存器。无论如何，固体化学品贮存器102可以至少部分地并且在一些示例中完全包含在溶液产生器贮存器104内。结果，引入到溶液产生器贮存器104中的稀释剂可以经由固体化学品贮存器中的一个或多个开口流入固体化学品贮存器102。当稀释剂接触和/或流过固体化学品贮存器中的固体化学品时，固体化学品可侵蚀或以其他方式溶解并进入稀释剂，从而形成包含溶解化学品的溶液。

在控制器116的控制下操作，再循环回路110可以再循环引入溶液产生器贮存器104中的稀释剂以形成具有目标浓度的溶解化学品的溶液。例如，控制器116可以控制系统100(例如，通过控制一个或多个阀和/或泵来控制稀释剂源与溶液产生器贮存器104之间的流体连通)，以将设定体积的稀释剂引入溶液产生器贮存器104中。引入溶液产生器贮存器104中的稀释剂的设定体积可以对应于期望为特定批次形成的溶液的体积。例如，引入溶液产生器贮存器104中的稀释剂的体积可以对应于重新填充溶解化学品贮存器106所需的溶液量。

在将所需量的稀释剂引入溶液产生器贮存器104之后，控制器116可以控制系统100以停止将新鲜的稀释剂输送到溶液产生器贮存器。此后(或与将稀释剂引入溶液产生器贮存器的同时)，控制器116可以控制再循环回路110来再循环溶液产生器贮存器104的内容物。再循环泵112可以通过开口124抽出溶液产生器贮存器104的内容物，对抽出的液体加压，然后通过再循环管线114将液体重新引入溶液产生器贮存器。随着将加压液体重新引入溶液产生器贮存器104中，至少一些液体可流入固体化学品贮存器102中并穿过其中包含的固体化学品，从而将另外的固体化学品溶解到已形成的溶液中。以这种方式，再循环作用可导致溶解在所产生的溶液中的固体化学品的浓度逐渐增加。控制器116可以控制再循环回路110以再循环溶液产生器贮存器104的内容物，直到溶液具有溶解在溶液中的目标浓度的固体化学品为止。传感器118可以产生指示所形成的溶液中固体化学品的浓度的信息，以使控制器116能够确定何时终止再循环动作。

在达到目标浓度时，控制器116可以控制系统100以将生成的溶液从溶液产生器贮存器104排放到溶解化学品贮存器106。溶解化学品贮存器106可以经由开口124(或提供两个贮存器之间的流体连通的其他开口)与溶液产生器贮存器104选择性地流体连通。例如，电子可控阀126可以由控制器116控制，以选择性地打开和关闭溶液产生器贮存器104和溶解化学品贮存器106之间的流体连通。控制器116可以控制电子可控阀126的致动，以打开两个贮存器之间的流体连通，从而允许在溶液产生器贮存器104中生成的溶液流到溶解化学品贮存器106。

在一些配置中，溶解化学品贮存器106相对于地面比溶液产生器贮存器104位于垂直较低的高度处。结果，在溶液产生器贮存器104中产生的溶液可以在重力下流到溶解化学品贮存器106，而无需提供用于在贮存器之间输送的单独的动力。就是说，在某些示例中，系统100包括可操作以将生成的溶液从溶液产生器贮存器104传输到溶解化学品贮存器106的泵。再循环泵112或其他泵送机构可以通过适当的流体导管网络连接，以将在溶液产生器贮存器104中产生的溶液转移到溶解化学品贮存器106。

在溶液产生器贮存器104中产生并转移到溶解化学品贮存器106的溶液可以在溶解化学品贮存器中保留任何合适的时间量。可以根据使用需要从溶解化学品贮存器106中抽出溶液。溶解化学品贮存器106可包括出口128，通过该出口排出保留在贮存器中的溶液。在一些示例中，系统100包括输送泵130，该输送泵通过出口128接收溶解化学品贮存器106中的溶液，对所述溶液加压，并通过排出导管132排出所述溶液。系统100可包括与再循环泵112分离的输送泵130，用于控制溶液从溶解化学品贮存器106的输送，如图1所示。可替代地，系统100可以利用相同的泵112来执行再循环和下游输送。在这些替代配置中，可以提供流体导管和/或阀的适当网络，以允许泵选择性地以再循环模式或排放模式运行。

当配置有单独的再循环泵112和输送泵130时，可以选择泵以优化其各自任务的操作要求。例如，在一些示例中，输送泵130可以被配置为在比再循环泵112更高的压力和更低的体积下操作。即，再循环泵可操作以从溶液产生器贮存器104中抽取更大体积的流体以进行再循环，然后再循环由输送泵130抽取和输送的流体量。然而，再循环泵112排出流体的压力可以小于输送泵130排出流体的压力。该布置可用于防止经由再循环泵112的流体的再循环过度侵蚀固体化学品贮存器102中的固体化学品。此外，由输送泵130输送的较高压力可用于将流体从溶解化学品贮存器106输送到下游排出位置。

在操作期间，控制器116可以接收分配请求，其请求准备所请求量的溶液。可以响应于用户输入、响应于来自传感器的指示需要额外溶液的信息(例如，测量溶解化学品贮存器106中存在的溶液量的液位传感器)、和/或指示需要准备额外溶液的其他信息，接收分配请求。分配请求可以指定要制备的溶液的请求量(例如，体积或重量)、要溶解在要制备的溶液中的固体化学品的请求浓度和/或要被制备的溶液的请求组成配方。根据该信息，控制器116可以确定要引入溶液产生器贮存器104中的稀释剂的目标量和/或要溶解以达到所要求的目标浓度的固体化学品的目标量。在一些示例中，控制器116参考存储在与控制器相关联的存储器122中的配方信息，以确定制备所需溶液所需的稀释剂和/或固体的目标量。配方信息可以以查询表、方程式、比率或任何其他合适形式的形式存储。控制器116然后可以控制系统100以基于接收到的和/或确定的信息来准备所请求的溶液。

例如，如上所述，控制器116可以控制系统100以将目标量的稀释剂引入溶液产生器贮存器104中。控制器116可以从指示添加到溶液产生器贮存器104中的稀释剂的量的传感器(例如，体积/流量传感器、重量传感器、液位传感器)接收信息，以控制稀释剂的添加以实现目标。在将稀释剂引入溶液产生器贮存器104中之后或同时，控制器116可以控制再循环回路110以再循环溶液产生器贮存器104的内容物，直到溶液具有溶解在溶液中的在固体化学品贮存器102中的目标浓度的固体化学品为止。传感器118可以产生指示所形成的溶液中固体化学品的浓度的信息，以使控制器116能够确定何时终止再循环动作。在不同的示例中，传感器118可以被实现为电导率传感器，其测量在溶液产生器贮存器104中配制的溶液的电导率；光学传感器，其测量在溶液产生器贮存器104中配制的溶液的光学特性；或重量和/或体积传感器，其测量溶液产生器贮存器104中内容物的重量和/或体积。

在任何配置中，传感器118可以测量指示已经侵蚀并进入所产生的溶液中的固体化学品的量的特性，从而提供对溶解在稀释剂中的固体化学品的浓度的测量。当来自传感器118的信息指示溶解在稀释剂中的固体化学品的浓度已经达到目标浓度时，控制器116可以控制再循环回路110以终止再循环。此后，控制器116可以将溶液产生器贮存器104中形成的溶液排放到溶解化学品贮存器106中。

独立于分配请求中请求的特定量和组成，控制器116可以接收由用户输入和/或电子存储在存储器中的分配请求。例如，用户可以输入分配请求，该请求指定要准备的溶液量和所请求溶液的浓度。作为另一示例，控制器116可以存储要在一天中的某些时间或以预定顺序准备的分配请求的编程顺序。作为另一示例，当确定需要更多溶液时，可以自动生成分配请求。例如，如果根据需要将溶液从溶解化学品贮存器106中抽出，则产品外传感器可以检测贮存器何时低于阈值(例如，空或接近空)。然后，产品外传感器可以自动生成分配请求。类似地，如果以已知的量抽取溶解化学品贮存器106，则在已经发生了一定数量的已知清空贮存器的抽取之后，可以自动产生分配请求。

控制器116还可以存储与多种溶液的制备相对应的一个或多个设置，其中每种溶液具有彼此不同的配方。例如，可以为一种或多种化学产品(包括洗涤剂、消毒剂、漂洗剂、漂白剂、杀菌剂等)存储制备不同体积/浓度/组成的溶液所需的设置。此外，取决于要配制的目标溶液，每种试剂可以存储多个不同的目标浓度。例如，取决于冷却水中的生物污染物的类型和/或程度，可能需要不同浓度的冷却水杀菌剂。

控制器116可以执行系统100内的其他控制和监视功能，例如，以产生分配请求，以开始制备具有目标浓度的溶解的固体化学品的给定量溶液。作为一个示例，控制器116可以在制备溶液时启动计时器，该计时器对自溶液制备以来所经过的时间进行计数。参考存储在存储器中的时间限制，当经过的时间已经超过阈值时间量时，控制器116可以向用户提供警报。在一些示例中，当经过时间已经超过阈值时间量时，控制器116控制系统100以排放并丢弃溶解化学品贮存器106的内容物。因此，对于这些配置，系统100可以与下水道选择性地流体连通，其中可以丢弃溶解化学品贮存器106的内容物。在一些这样的示例中，控制器116还可以在丢弃前一批之后在溶解化学品贮存器106中自动生成新一批溶液。对于不同的稀释化学溶液，可以将不同的时间限制存储在存储器中。示例时间限制可以是但不限于2小时、4小时、8小时、12小时、1天和1周，例如6小时至48小时或12小时至36小时的时间段。定期丢弃旧溶液可以是有帮助的，例如，防止细菌在溶液中生长，并确保溶液中所需的化学品具有活性，以及其他原因。

固体化学品贮存器102、溶液产生器贮存器104和溶解化学品贮存器106可具有各种不同的构造和布置，如关于图2-5更详细地讨论的。然而，一般而言，系统100可用于溶解用于稀释液体溶液的任何期望类型的固体化学品。可以使用固体化学品贮存器102存储和分配的示例性固体化学品包括但不限于氧化性杀菌剂、非氧化性杀菌剂、消毒剂、灭菌剂、清洁剂、脱脂剂、润滑剂、洗涤剂、去污剂、漂洗剂、酶等。固体化学品可以与引入溶解化学品贮存器104中的稀释剂反应或惰性。虽然本文将引入到固体化学品贮存器102中的浓缩化学品通常描述为处于完全固态，但是在其他应用中，可以将伪固体/液体形式(例如凝胶或糊剂)引入固体化学品贮存器102。

在化学品为固体形式的应用中，可以通过铸造、挤出、模制和/或压制形成固体化学品。固体化学品填充贮存器102可以被构造为固体化学品、粉末、薄片、粒状固体或其他合适形式的固体的一个或多个块。适用于贮存器102的固体产品的实例在例如US 4,595,520、US 4,680,134、US Re授权专利32,763和32,818、US 5,316,688、US 6,177,392和US 8,889,048中描述。

引入溶解化学品贮存器中的稀释剂通常是水(例如去离子水)，尽管可以使用其他液体化合物代替水，这些化合物希望形成大部分的化学品稀释溶液。当水用作稀释剂时，可以通过控制提供选择性流体连通的阀，例如不使用稀释剂泵的情况下，直接从加压水总管中输送水。附加地或可替代地，系统100可以包括与稀释剂源流体连通的稀释剂泵，以控制将稀释剂添加到溶液产生器贮存器104中。图1的示例系统示出了通过阀129与开口124选择性连通的水管线127。阀129可通信地联接至控制器116，控制器可通过至少控制阀129来控制向溶液产生器贮存器104添加水。

泵112和130可以各自是供应流体的任何形式的泵机构。举例来说，泵112和130可包括蠕动泵或其它形式的连续泵、正位移泵、离心泵或适合于特定应用的任何其它类型的泵。被描述为阀(126、129)的组件可以是通过打开或关闭通过流体导管的流体连通来调节流体流量的任何装置。在各种示例中，阀可以是隔膜阀、球阀、止回阀、闸阀、滑阀、活塞阀、旋转阀、梭阀和/或其组合。每个阀可包括致动器，例如气动致动器、电动致动器、液压致动器等。例如，每个阀可包括螺线管、压电元件或类似特征，以将从控制器116接收的电能转换为机械能以机械方式打开和关闭阀。每个阀可以包括限位开关、接近度传感器或其他机电设备，以提供对阀处于打开或关闭位置的确认，其信号被传输回控制器116。系统100中的流体导管和流体管线可以是允许流体从系统中的一个位置输送到另一位置的管道或管段。用于制造导管的材料应与要输送的液体化学相容，在各种示例中，可以是钢、不锈钢或聚合物(例如，聚丙烯、聚乙烯)。

图2和图3是图1的系统100的示例配置的不同侧视截面图，其中相同的附图标记表示以上关于图1讨论的相同特征。如图2和3的例子中所示。系统100包括先前描述的固体化学品贮存器102、溶液产生器贮存器104和溶解化学品贮存器106。在该示例中，固体化学品贮存器102、溶液产生器贮存器104和溶解化学品贮存器106被垂直地布置并且相对于彼此对准。固体化学品贮存器102至少部分地(并且在一些构造中完全地)位于溶液产生器贮存器104的内部，使得固体化学品贮存器的底表面在溶液产生器贮存器的底表面上方竖直地升高。此外，溶解化学品贮存器106位于溶液产生器贮存器104下方，使得溶液产生器贮存器的底表面在溶解化学品贮存器的底表面上方垂直升高。贮存器的这种垂直布置的配置可用于减少系统100的总占地面积，使得系统便于在空间受限的位置中进行部署。然而，在替代布置中，可以使用其他配置，例如其中溶解化学品贮存器106布置成平行于溶液产生器贮存器104的长度而不是在溶液产生器贮存器下方。

为了提供易于运输和安装的模块化系统，系统100的各个部件可以被容纳在公共的产生器壳体150内，如图2和3所示。壳体150可以限定空腔，该空腔包含固体化学品贮存器102、溶液产生器贮存器104、溶解化学品贮存器106以及可选地系统的其他操作部件。例如，包括再循环泵112和再循环管线114的再循环回路110可以基本上和/或完全容纳在壳体150内。作为另一个示例，控制器116和/或输送泵130可被包含在壳体150内。容纳在壳体150内的贮存器可以单独形成并结合到由壳体限定的空腔中。附加地或可替代地，壳体150可以形成容纳在壳体内的一个或多个贮存器的边界或壁表面。例如，图2和图3的图示的配置示出了形成底壁和侧壁表面的壳体150，该底壁和侧壁表面限定了溶解化学品贮存器106。即，溶解化学品贮存器106是溶液产生器贮存器104下方的壳体150的一部分。

为了提供用于容纳系统100的各种功能和/或操作组件的空间，可以在溶液产生器贮存器104的侧壁与壳体150的侧壁之间提供空间152(图3)。空间152可以围绕壳体150和溶液产生器贮存器104的整个周边延伸。替代地，溶液产生器贮存器104可以在一侧上从壳体150偏移，但是不在整个周边上偏移。

通常，固体化学品贮存器102可以是被配置为包含用于溶解在溶液产生器贮存器104中的固体化学品的任何结构，而溶液产生器贮存器104可以是被配置为接收并包含在使用期间与固体化学品混合以形成溶液的稀释剂的任何结构。类似地，溶解化学品贮存器106可以是被配置为包含通过将稀释剂引入溶液产生器贮存器104中而将固体化学品溶解在固体化学品贮存器102中而产生的溶液的任何结构。

固体化学品贮存器102可以由至少一个垂直向上延伸的侧壁154和连接该侧壁的底壁156形成。溶液产生器贮存器104也可以由至少一个垂直向上延伸的侧壁158和连接该侧壁的底壁160形成。类似地，溶解化学品贮存器106可以由至少一个垂直向上延伸的侧壁162和连接该侧壁的底壁164形成。互连在一起以形成每个贮存器的侧部结构的侧壁数量可以根据贮存器的形状而变化。例如，具有圆形横截面形状的贮存器可以由单个侧壁形成，而具有正方形或矩形横截面形状的贮存器可以由四个互连的侧壁限定。

通常，每个贮存器可以限定任何多边形(例如，正方形、六边形)或弓形(例如，圆形、椭圆形)形状，或者甚至多边形和弓形形状的组合。然而，在图2和图3的例子中，固体化学品贮存器102、溶液产生器贮存器104和溶解化学品贮存器106均被示出为具有大致圆形的横截面形状。每个贮存器可以由与存在于贮存器中的固体化学品和/或溶液的类型化学相容并且在化学上耐受的材料制成。在一些示例中，每个贮存器由聚合材料制成，例如模制塑料。

在一些示例中，固体化学品贮存器102和/或壳体150的顶端可以被顶壁完全封闭。顶壁可以是可移除的或包括可打开的部分，以促进将固体化学品引入固体化学品贮存器102中。例如，系统100可以包括化学品分配对接站166，其位于固体化学品贮存器102上方的产生器壳体150的顶面上。化学品分配对接站166可配置为与固体化学品的外部容器接合，并包括可移动元件，当打开时，该可移动元件允许固体化学品从外部容器转移到固体化学品贮存器102中。在标题为“用于非接触式化学品分配的包装和对接系统”的专利申请中描述了可以使用的示例对接站的其他详细信息，该申请的律师档案号为29805.348.1，其全部内容通过引用合并于此。在其他示例中，固体化学品贮存器102和/或壳体150的顶端可以是部分或完全打开的。

应当理解，关于本文中描述的组件的配置和取向的描述性术语“顶部”和“底部”用于基于附图中的取向进行说明的目的。在实际应用中，组件的布置可以根据其相对于重力的方向而不同。

固体化学品贮存器102、溶液产生器贮存器104和溶解化学品贮存器106的大小可以例如根据系统100的期望容量而变化。在一些示例中，固体化学品贮存器102的长度(例如，从侧壁154的顶部到底部)在30cm至60cm的范围内。溶液产生器贮存器104的长度(例如，从侧壁158的顶部到底部)在50cm至80cm的范围内。此外，溶解化学品贮存器106的长度(例如，从侧壁162的顶部到底部)可在10cm至20cm范围内。在以这些配置操作期间，在制备使用产生器形成的每批溶液期间，可以将范围从15升至30升的固定体积的稀释剂引入溶液产生器贮存器104中。应当理解，前述尺寸和体积仅是示例，并且根据本公开的系统在这方面不受限制。

为了允许引入溶液产生器贮存器104中的稀释剂与包含在固体化学品贮存器102中的固体化学品相互作用，固体化学品贮存器102可包含延伸穿过贮存器壁表面的孔或开口。例如，固体化学品贮存器102的底壁156可具有一个或多个(例如，多个)孔，这些孔延伸穿过限定壁的表面。所述孔可允许引入溶液产生器贮存器104中的稀释剂向上流入固体化学品贮存器102中，从而润湿固体化学品贮存器中的固体化学品以形成目标溶液。另外地或替代地，固体化学品贮存器的侧壁154可具有一个或多个孔，该孔延伸穿过限定壁的表面，稀释剂(或产生的溶液)可流过该壁以与固体化学品在贮存器中相互作用。在一个示例性构造中，侧壁154是实心的(例如，没有开口)，而底壁156是多孔的结构。这种构造可以允许液体通过底壁156中的孔而不是通过侧壁154向上流入固体化学品贮存器102中的固体化学品中。这对于限制固体化学品贮存器102中的固体化学品被润湿的程度是有用的。在固体化学品贮存器102打算容纳足以用于多批次溶液的化学品的量的情况下，限制液体与贮存器中固体化学品的接触是有用的，因此仅润湿朝向贮存器底部的固体化学品(例如当充满固体化学品时，底部一半、底部三分之一、底部四分之一或底部五分之一)，而贮存器中较高的固体化学品仍处于未润湿状态。

如上所述，再循环回路110可操作以在一批具有目标浓度的溶解的固体化学品的溶液的生产期间使液体通过溶液产生器贮存器104再循环。再循环泵112可以通过开口124抽出溶液产生器储液器104的内容物，对抽出的液体加压，然后通过再循环管线114将液体重新引入溶液产生器贮存器。

为了使用系统100获得有效且一致的溶液，在某些示例中，再循环回路110的再循环管线114的出口170对准固体化学品贮存器102的底壁156。这种布置可导致通过回路再循环的液体从再循环管线114排出后在底壁156上和/或逆着底壁156流动，然后与溶液产生器贮存器104内的任何其他结构或壁表面接触。

图4是系统100的一部分的放大图，示出了相对于固体化学品贮存器102的底壁156的再循环管线114出口170的示例性构造。在该示例中，再循环管线114垂直向下延伸并平行于固体化学品贮存器102的侧壁154。然后，使再循环管线114的末端或端部相对于再循环管线的其余部分成角度，以改变从该管线排放的液体的流动方向，以对准固体化学品贮存器102，并且更具体地在图4的示例中对准底壁156。在不同的示例中，再循环管线114的末端相对于管线的其余部分弯曲以重定向出口170的角度172可以在30°至150°的范围内，例如从60°至120°，或从80°到100°。

再循环管线114的出口170可以对准底壁156，使得出口和底壁共面(例如，在图4所示的X-Y平面中)。从出口170排出的液体可以线性地流过出口与底壁156之间的溶液产生器贮存器104中的空间，然后沿底壁流动。流体的至少一部分可以通过底壁156中的一个或多个孔进入固体化学品贮存器102(当如此配置时)，接触固体化学品贮存器102内的固体化学品并引起化学品的溶解和/或侵蚀。

为了帮助有效地引导在固体化学品贮存器102的底壁156处再循环的流体，限定出口170的再循环管线114的端部可跨溶液产生器贮存器104朝向底壁156延伸(例如，基本垂直于固体化学品贮存器102的侧壁154)。在一些配置中，例如图4中所示的配置，再循环管线114的末端可以在固体化学品贮存器102的侧壁154下方延伸，以将出口170定位成紧邻底壁156。这种布置可用于防止从出口170排出的流体在排出时分散在溶液产生器贮存器104中，从而有助于使排出的流体集中撞击到底壁156上。作为示例，再循环管线114的末端可在侧壁154(并且因此，底壁156的一部分)下方延伸距离174，该距离在5cm至100cm的范围内，例如从10cm至75cm。

限定出口170的再循环管线114的末端相对于再循环管线的其余部分的横截面面积可以是狭窄的或可以不是狭窄的。例如，再循环管线114的相对于管线的其余部分偏移角度172的端部可限定横截面面积小于再循环管线的上游部分的喷嘴。使再循环管路114的限定出口170的一部分相对于管线的其余部分变窄对于增加流体从再循环管路排出的压力可能是有用的。

在操作中，经由再循环管线114的入口124(图2和3)和/或出口170引入溶液产生器贮存器104中的流体可以通过底壁156中的一个或多个孔进入固体化学品贮存器102。结果，液体可流入固体化学品贮存器102中并在其中润湿固体化学品以溶解和/或侵蚀。可以控制引入溶液产生器贮存器104中的液体的量，使得在一批溶液的产生过程中，固体化学品贮存器102中的一些但不是全部固体化学被湿润。这可以允许固体化学品的最下部被润湿，而固体化学品的最上部保持干燥。当使用该系统创建多批次溶液时，随着贮存器中较低的固体化学品溶解，固体化学品贮存器102中较高的固体化学品可在重力的作用下向下移动。在一些示例中，系统被配置为将一定量的液体引入溶液产生器贮存器104中，有效地实现范围从1cm至15cm(例如从3cm到10cm)的液体176的高度(从侧壁154的末端边缘向上测量)。

通常，固体化学品贮存器102的底壁156可以是贮存器的最下表面，其保留放置在贮存器中的固体化学品。在一些示例中，底壁156是平坦的或平的(例如，在图4中指示的X-Y平面中)。在其他示例中，底壁156是非平面的，例如成角度的和/或弯曲的。在图4的图示配置中，底壁156被示出为具有顶点的圆锥形。出于各种原因，将底壁156配置为成角度可能是有用的。倾斜底壁可以使延伸穿过底壁的孔与再循环管线114的出口170更好地对准。这可以帮助确保固体产物和稀释剂有效地相互接触。另外地或可替代地，使底壁156成角度可有助于当固体化学品的最底部被侵蚀时存在于固体化学品贮存器102中的固体化学品有效地向下流动。在一些配置中，底壁156以至少5度的角度178成角度，例如范围从5度到45度或从10度到25度的角度。

当底壁156配置有孔以允许流体从溶液产生器贮存器104向上流动到固体化学品贮存器102中时，孔的尺寸可以小于要放置在该贮存器中的固体化学品的横截面积。这可以帮助防止固体化学品通过孔排放而不会溶解在引入溶液产生器贮存器104的稀释剂中。为了帮助防止引入到固体化学品贮存器102中的小于贮存器中的散装化学品的平均尺寸的灰尘、细粉和其他颗粒物质通过孔流出，可以在底壁156上方放置过滤层。过滤层可具有比底壁156的孔小的横截面面积的孔。

图5是固体化学品贮存器102的底壁156的示例性构造的分解透视图，其示出了可以使用的示例性过滤器层布置。在该示例中，示出为使用两个过滤层180和182实施的至少一个过滤器层位于固体化学品贮存器102的底壁156的内表面上。过滤器层180和182可以具有不同的孔隙率或开口面积。例如，第一过滤器层180可以是具有相对较小的孔的细筛网，例如其横截面尺寸在100μm至500μm，例如200μm至400μm的范围内。第二过滤器层182可以是具有相对较大的孔的较粗的筛网，例如其横截面尺寸在3000μm至6000μm的范围内，例如在4500μm至5500μm的范围内。相反，延伸穿过底壁156的开口或孔的横截面尺寸(例如直径)可以在0.1cm至3cm的范围内，例如在0.75cm至1.25cm的范围内。因此，底壁156可以被一个或多个过滤器层覆盖，该一个或多个过滤器层具有比穿过底壁延伸的孔的横截面积小的更小开口面积和/或孔。为了将一个或多个过滤器层固定到底壁156，可以使用保持夹(例如，螺栓、螺钉或其他机械紧固件)184。

图6A-6E是系统100的截面图，其示出了在一批溶液的生产和排放期间系统的不同示例操作状态。参考图6A，示出了系统100，其中固体化学品200通过对接站166加载到固体化学品贮存器102中。此后，如图6B所示，稀释剂通过开口124被引入溶液产生器贮存器104中。随着引入溶液产生器贮存器104的稀释剂的液位上升到高于固体化学品贮存器102的液位，稀释剂可以通过固体化学品贮存器中的一个或多个开口或孔(例如通过贮存器的底壁)流到固体化学品贮存器中。在将与特定批次要生产的溶液量相对应的固定体积的稀释剂引入溶液产生器贮存器104之后，可以关闭开口124(例如，通过操作阀门)，以使另外的新鲜稀释剂不流动进入溶液产生器贮存器，并且在贮存器中保留固定体积的稀释剂。

参考图6C，示出了引入到溶液产生器贮存器104中的稀释剂在贮存器内再循环。如上所述，流体可通过开口124抽出并通过再循环泵加压，然后再通过再循环管线引入溶液产生器贮存器中。系统100可以继续使溶液产生器贮存器104中的流体再循环，直到与该系统相关联的传感器指示在稀释剂中溶解和/或侵蚀的化学品的浓度已经达到目标浓度。系统100然后可以终止再循环。

如图6D所示，一旦在溶液产生器贮存器104中已经形成适当浓度的溶液，该溶液可以通过开口124排放到溶解化学品贮存器106。溶液可以保留在溶解化学品贮存器106中，直到例如根据需要将其取出以供下游使用和/或直到溶液例如由于过期而排出。图6E示出了输送泵130通过排出导管132从溶解化学品贮存器106输送溶液。

根据本公开的用于溶解固体化学品的系统可以提供有效且紧凑的布置，该布置可以从浓缩的固体产物产生一致且准确的液体化学品溶液。

本公开中描述的技术，包括由控制器、控制单元或控制系统执行的功能，可以在通用微处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑设备(PLD)或其他等效逻辑设备中的一个或多个内实现。因此，如本文中所使用，术语“处理器”或“控制器”可指代前述结构中的任何一个或多个或适于实施本文中所描述的技术的任何其他结构。

本文所示的各种组件可以通过硬件、软件和固件的任何适当的组合来实现。在附图中，各种组件被描绘为单独的单元或模块。然而，参考这些附图描述的所有组件中的全部或几个可以被集成到通用硬件、固件和/或软件内的组合单元或模块中。因此，将特征表示为组件、单元或模块旨在突出特定的功能特征，以便于说明，并且不必要求通过单独的硬件、固件或软件组件来实现这种特征。在某些情况下，各种单元可以被实现为由一个或多个处理器或控制器执行的可编程过程。

本文中描述为模块、设备或组件的任何特征可以在集成逻辑设备中一起实现，或者分别作为离散但可互操作的逻辑设备实现。在各个方面，这样的组件可以至少部分地形成为一个或多个集成电路设备，其可以被统称为集成电路设备，诸如集成电路芯片或芯片组。可以在单个集成电路芯片设备中或在多个可互操作的集成电路芯片设备中提供这样的电路。

如果部分地由软件实现，则该技术可以至少部分地由计算机可读数据存储介质(例如，非暂时性计算机可读存储介质)来实现，该计算机可读数据存储介质包括带有指令的代码，该指令在由一个或多个处理器或控制器执行时执行本公开中描述的一种或多种方法和功能。计算机可读存储介质可以形成计算机程序产品的一部分，该计算机程序产品可以包括包装材料。该计算机可读介质可以包括随机存取存储器(RAM)，例如同步动态随机存取存储器(SDRAM)、只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(NVRAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、嵌入式动态随机存取存储器(eDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、闪存、磁或光数据存储介质。所使用的任何软件都可以由一个或多个处理器执行，例如一个或多个DSP、通用微处理器、ASIC、FPGA或其他等效的集成或离散逻辑电路。

已经描述了各种实例。这些和其它实例在所附权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种用于溶解固体化学品的系统，包括：

固体化学品贮存器，其被配置为接收待溶解的固体化学品，所述固体化学品贮存器具有多孔底壁和从所述多孔底壁垂直向上延伸的至少一个侧壁；

溶液产生器贮存器，其围绕所述固体化学品贮存器的所述多孔底壁和至少一部分侧壁，所述溶液产生器具有开口，所述溶液产生器贮存器中产生的溶解的化学品通过所述开口排出；

溶解化学品贮存器，其通过所述出口开口与所述溶液产生器选择性地流体连通；

再循环回路，其包括再循环泵和再循环管线，所述再循环管线具有对准所述多孔底壁的出口，所述泵配置成从所述溶液产生器贮存器中抽出流体并通过所述再循环管线的出口排出所述流体；和

控制器，其配置为：

控制向所述溶液产生器贮存器中添加水，至少直到所述固体化学品贮存器的所述多孔底壁浸没到水中；

控制所述再循环回路以使所述溶液产生器贮存器中的流体再循环，以通过侵蚀所述固体化学品贮存器中的固体化学品，产生具有目标浓度的固体化学品的溶液；和

控制所述溶液向所述溶解化学品贮存器的排放。

2.根据权利要求2所述的系统，其还包括输送泵，所述输送泵配置成从所述溶解化学品贮存器中抽出溶液并输送加压的溶液，其中所述输送泵配置成在比所述再循环泵更高的压力和更低的体积下操作。

3.根据权利要求2和3中任一项所述的系统，其还包括产生器壳体，在其中设置有所述固体化学品贮存器、所述溶液产生器贮存器、所述溶解化学品贮存器和所述再循环回路，其中所述固体化学品贮存器和所述溶液产生器贮存器定位在所述溶液产生器贮存器的顶表面上方。

4.根据权利要求3所述的系统，其中

所述溶液产生器贮存器具有底壁和至少一个侧壁，所述至少一个侧壁限定了供所述固体化学品贮存器插入其中的腔，以及

所述溶液产生器的侧壁从所述产生器壳体偏移，以限定所述再循环泵所处的空间。

5.根据权利要求3和4中任一项所述的系统，还包括化学品分配对接站，其位于所述固体化学品贮存器上方的所述产生器壳体的顶表面上。

6.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述再循环管线的出口位于所述固体化学品贮存器的侧壁下方。

7.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述再循环管线的出口与所述固体化学品贮存器的所述多孔底壁共面定位。

8.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述多孔底壁具有圆锥形状。

9.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其还包括固定在所述固体化学品贮存器的所述多孔底壁上的至少一个过滤器层。

10.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述溶液产生器贮存器的所述开口经由阀选择性地与水管线流体连通，并且所述控制器被配置为通过控制所述阀控制通过所述开口的水的添加。

11.根据前述权利要求中任一项所述的系统，进一步包括传感器，所述传感器被配置为产生指示所述流体中的固体化学品的浓度的信息，其中所述控制器被配置为当从所述传感器收到的信息指示所述流体已达到目标浓度时控制所述再循环回路以终止所述溶液产生器贮存器中的流体的再循环。

12.根据前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述控制器被配置为在所述溶液已经在所述溶解化学品贮存器中阈值时间量之后排出所述溶解化学品贮存器中的溶液，并产生新一批溶液。

13.一种方法，其包括：

将水引入溶液产生器贮存器中，所述溶液产生器贮存器包围着含有要溶解的固体化学品的固体化学品贮存器的多孔底壁和至少一部分侧壁，直到所述溶液产生器中的水高度润湿了在所述固体化学品贮存器中的部分但并非全部的固体化学品；

通过用泵将流体从所述溶液产生器贮存器中抽出，并通过再循环管线将所述流体重新引入所述溶液产生器中，使所述溶液产生器贮存器中的流体再循环，所述再循环管线的出口对准所述固体化学贮存器的所述多孔底壁，其中流体被再循环，直到通过将在所述固体化学品贮存器中的所述固体化学品溶解而产生具有目标浓度的溶液为止；

将所述溶液从所述溶液产生器贮存器中排放到溶解化学品贮存器中。

14.根据权利要求13所述的方法，其还包括利用输送泵从所述溶解化学品贮存器中抽出溶液并输送加压的溶液，其中所述输送泵在比用于再循环流体的泵更高的压力和更低的体积下运行。

15.根据权利要求13和14中任一项所述的方法，其还包括产生器壳体，在其中设置有所述固体化学品贮存器、所述溶液产生器贮存器、所述溶解化学品贮存器和所述泵，其中所述固体化学品贮存器和所述溶液产生器贮存器定位在所述溶液产生器贮存器的顶表面上方，以及将所述溶液从所述溶液产生器贮存器排放到所述溶解化学品贮存器中包括将所述溶液从所述溶液产生器贮存器垂直向下输送到所述产生器壳体内的所述溶解化学品贮存器中。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括使包含要添加到所述固体化学品贮存器中的化学品的贮存器与位于所述产生器壳体的顶表面上的化学品分配对接站接合，并且打开所述贮存器以将所述固体化学品添加到所述固体化学品贮存器中。

17.根据权利要求13-16中任一项所述的方法，其中所述再循环管线的出口位于所述固体化学品贮存器的侧壁下方。

18.根据权利要求13-17中任一项所述的方法，其中所述再循环管线的出口与所述固体化学品贮存器的所述多孔底壁共面定位。

19.根据权利要求13-18中任一项所述的方法，还包括：

测量指示所述流体中所述固体化学品的浓度的信息，以及

根据接收到的指示所述流体已达到目标浓度的信息终止所述流体的再循环。

20.根据权利要求13-19中任一项所述的方法，其中将水引入到所述溶液产生器贮存器中包括通过所述溶液产生器贮存器中的开口引入水，以及将所述溶液从所述溶液产生器贮存器排放到所述溶解化学品贮存器中包括通过所述溶液产生器中的引入水的同一开口排放所述溶液。

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