CN1345259A - 流体注入压力箱的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

为了把一种流体(8)注入一个压力箱(4)而又不中断压力箱(4)的运行,本发明提出了一种从一个位于较高位置的再注入箱(36)中把一种流体(8)注入一个压力箱(4)的方法,这两个箱通过一根气体连接管(5)和一根流体注入管(7)相互连接。该方法包括下列步骤:通过一个位于压力箱(4)的一根进气管中的比例阀(15)调节压力箱(4)内的压力,而此时连接管(5,7)到再注入箱(36)则是关闭的;把再注入箱(36)内的压力调节到压力箱(4)内的压力;打开再注入箱(36)和压力箱(4)之间的连接管(5,7)。此外,提出了实施上述方法的一种装置。

Description

流体注入压力箱的方法和装置
本发明涉及流体注入压力箱的方法和装置。
众所周知，这种方法和装置可用于基片例如光盘(CD)的涂漆系统。
在这种系统中，位于一个压力箱内的漆通过该压力箱内存在的压力可经一根立管流到涂漆站。在涂漆站通过一个排出阀把漆涂到待涂漆的光盘上。到排出阀的漆的出口压力尽可能保持规定的恒定值对光盘的均匀的和连续的涂漆至关重要。
但在迄今为止的已知的系统中，光盘的这种均匀而连续的涂漆在漆注入或再注入压力箱的过程中是不可能的，因此在再注入的过程中必须中断涂漆。在漆注入或再注入压力箱的过程中，压力箱排放到环境压力，然后通过一个注入孔使漆流入压力箱中。但这样一来就势必引起涂漆过程的不希望的中断以及氮气的大量消耗，因为在注满后一般都需要用氮气使压力箱重新升到要求的压力。
本发明的目的是把一种流体注入一个压力箱中，而不需要中断压力箱的使用。
根据本发明，这个目的是通过从一个位于较高位置的再注入箱中把流体注入一个压力箱的一种方法来实现的，这两个箱通过一根气体连接管和一根流体注入管相互连接，通过一个位于压力箱的进气管中的比例阀来调节压力箱内的压力，这时连接管到再注入箱是关闭的，把再注入箱内的压力调到压力箱内的压力，并打开再注入箱和压力箱之间的连接管。用于再注入箱内的压力被调到与压力箱内的压力相同，所以流体可注满压力箱而不用前述的泄压。此外，注入过程不会引起压力箱内的压力比例发生变化，因为两个箱内保持相同的压力，所以不影响压力箱的功能和使用。由于再注入箱比压力箱的位置高，所以产生了一个静液压力差，这个压力差导致流体流入压力箱中，而不改变压力箱内的气体压力。
根据本发明的一种优选结构型式，在调节再注入箱内的压力之前，关闭比例阀和压力箱之间的进气管，并通过该比例阀进行再注入箱内的压力调节，这个比例阀是用来调节压力箱内的压力的同一个比例阀。这样做的优点是，调节再注入箱内的压力和调节压力箱内的压力可用相同的部件进行，而不影响压力箱内的压力。在调节再注入箱内的压力的过程中，虽然不可能重调压力箱内的压力，但在压力箱内限制压力箱功能的基本压力变化持续的时间则比再注入箱内的压力调节到压力箱内的压力所需的时间长一些。在再注入箱内达到相同的压力后，可重新打开进气管，所以短时间的关闭对系统不会产生有害的影响。
压力箱内的压力最好调到一个压力额定值，该额定值是根据设置在压力箱的一根排出管道中的第一个压力传感器的测量结果算出的，以便达到系统自动适应各种变化的影响因素，例如箱内流体的注入高度以及一般位于排出管内的过滤器的过滤压力损失。其中，在关闭此例阀和压力箱之间的进气管时，最好该压力额定值不变化，因为在这一时刻重调压力箱内的压力是不可能的，且压力额定值的变化势必导致再注入箱调到一个不同于压力箱的压力。从而在打开再注入箱和压力箱之间的连接管时，导致不希望的压力变化。
最好测出进气管内的压力，以便确定在调节压力箱内的压力或再注入箱内的压力时所需的实际压力。测量进气管内的实际压力具有这样的优点，即同一个压力传感器可用于压力箱和再注入箱，从而可达到较高的精确度并可节省一个附加的压力传感器的费用。此外，在进气管道中不产生动态的管道压力损失和/或过滤器压力损失，所以比例阀达到了稳定的调节性能，而不产生振动。
在本发明的另一种优选结构型式中，在再注入箱和压力箱之间的连接管打开时，根据一个设置在压力箱的进气管和排出管之间的压差传感器测出压力额定值。通过在压力箱的进气管和排出管之间使用一个压差传感器可考虑在注入时不断变化的液位高度和压力额定值的相应平衡。此外，使用一个压差传感器可自动显示注入过程的结束。
根据本发明，这个目的也是通过从一个位于较高的再注入箱中把流体注入一个压力箱的一种装置来实现的，这两个箱通过一根进气管和一根液体注入管相互连接，这个装置具有一个设置在进气管道内用来把一种在压力作用下的气体输出该压力箱的比例阀、一个设置在该比例阀和压力箱之间的第一阀、一个设置在该比例阀和再注入箱之间的第二阀和一个设置在流体注入管内的第三阀。通过上述的装置可使再注入箱内的压力增加到与压力箱内的压力相同的压力而不影响压力箱内的压力。接着在再注入箱和压力箱之间建立了连接，所以由于静液压力差，位于再注入箱内的流体便可流入压力箱中，而不改变压力箱中的气体-压力比例。
最好在压力箱的一根排出管中设置第一个压力传感器，该压力传感器与一个控制单元连接，而该控制单元则根据该第一个压力传感器的测量结果算出比例阀的压力额定值。如上所述，这样就可使系统适应各种变化的影响因素，例如箱内的液位和过滤器压力损失。该装置最好具有第二个压力传感器，这个压力传感器设置在进气管中，以便确定该比例阀调节用的压力实际值，该压力实际值不受动力管道压力损失和过滤器压力损失的影响。
该装置最好在进气管和排出管之间具有一个压差传感器，以便在流体注入压力箱的过程中，系统的参数可自动匹配箱内不断变化的液位高度。
在本发明的另一种优选结构型式中，再注入箱可通过连接元件与进气管和流体再注入管连接。这样，再注入箱可远离压力箱进行灌注，而且再注入箱还可用来依序灌注多个压力箱。其中，这些连接元件最好具有传感器，以便在连接元件连接好时可自动显示出来。在本发明的一种结构型式中，第二个和第三个阀通过连接元件的拆卸可自动关闭，以便在可能错误地拆卸连接元件时，不影响压力箱的整个系统。连接元件最好为快速连接器。
下面结合一个优选实施例并参照附图来说明本发明；附图表示：
图1  流体注入压力箱的本发明的装置；
图2  流体注入压力箱的本发明装置的另一种形式；
图3  再注入过程的工艺流程示意图。
图1表示光盘的一个涂漆系统1。这个涂漆系统1具有一个包括一根进气管5、一根排出管6和一根流体注入管7的压力箱4。该进气管打开到压力箱4的上部区域，而排出管6和流体注入管7则伸入该压力箱的下部区域并向该下部区域打开。压力箱4部分地装有光盘涂漆用的一种漆8。由于漆8的自重，所以漆可充满压力箱4的下部区域，而位于漆上方的区域则充满一种在压力作用下的气体10，例如氮气。
氮气10从一个与进气管5连接的氮气供应站12注入压力箱4中。在进气管5中，一个带有一比例阀15和一个内部压力传感器16的阀总成16位于氮气源12和压力箱4之间，而该压力传感器则布置在比例阀15和压力箱4之间。
在进气管5中，在阀总成14和压力箱4之间设置了一个用来关闭和打开该进气管的阀17。
在压力箱4上侧的附近，在进气管5和排出管6之间设置了一个压差传感器18，该传感器可测量这两根管之间的压差。
在排出管6中，从压力箱4看去，在压差传感器18的后面设置了一个过滤器22以及一个与排出管6连接的压力传感器24和一个排出阀26。在阀26的后面(从压力箱4看去)，排出管6打开到涂漆站28的通路。在该涂漆站内，在打开阀26时，漆8就可涂到光盘上。
在进气管5内，设置了另一个阀30，该阀是一个单/双通阀，而且不位于阀总成14和压力箱4之间的直接连接线上。确切地说，阀30位于进气管5的一部分内，这部分终止在快速连接器32的一个连接元件内。阀30可使进气管5的连接端与阀总成连接，或关闭这种连接并使进气管5的连接端与大气连接。
连接管35可通过快速连接器32连接在该进气管上，而该进气管则与一个再注入箱36连接。再注入箱36装有漆8并可通过进气管5和连接管35用压力作用下的气体进行供漆，这时连接管35在再注入箱36的一个上部范围内打开。
压力箱36位于一个滚动车38上并与该滚动车一起运送。再注入箱36的位置比压力箱4高。
再注入箱36具有一根流体排出管40，该排出管终止在一个快速连接器42的一个连接元件内并通过快速连接器42与流体注入管7远离压力箱4的一端连接。在快速连接器42和压力箱4之间，在流体注入管7内设置了一个用来打开和关闭该流体注入管的阀44。
涂漆系统具有一个控制单元45，该控制单元与该涂漆系统的不同元件连接并控制它们。为图示简化起见，在图1中设置了多个用SW表示的方块，这些方块分别表示控制单元45。
滚动车38通过一个快速连接器47与控制单元45进行电连接，以便显示再注入箱是否正确连接在涂漆系统1上。
控制单元45设置了一个输出端48，以便例如可将一个压力额定值输入该涂漆系统中。
控制单元45与一个阀总成14的内部压力传感器16连接并从该压力传感器接收在进气管5内测出的压力p内部。控制单元45根据进气管5和排出管6之间测出的压差从压差传感器18接收一个压差值Δp。控制单元45从压力传感器24接收一个在排出管6中测出的压力值p外部。
控制单元45从测出的压力值中以及从通过输出端48给定的压力额定值中求出一个校正的压力额定值p额定，校正并将该压力额定值传送到阀总成14的比例阀15，以便调节进气管5内的压力。在进气管5内测出的压力p内部也被压力传感器16作为实际压力传送到比例阀15，以便进行同样的调节。
校正压力额定值p额定，校正的计算已在本发明同一申请人在同一天提出的题为“从一个压力箱中供给一种流体的方法和装置”的中请中进行了详细说明。为避免重复，该文作为本次申请的内容。
控制单元45通过适当的连接对阀17、26、30和44的打开和关闭进行控制。
图2表示光盘涂漆系统1的示意图。凡是相同或类似的零部件，在图1和图1中都用相同的符号表示。
为避免重复，只就这两个图之间的差别参照图2进行说明。
在图2所示的系统中，采用两个分开的阀50、51代替图1所示的单/双通阀30，这两个阀交替进行转换，以便通过阀50使进气管5的连接端部与进气管5的其余部分连接或通过阀51排到大气。
控制单元45具有一个输入部分45，内部压力传感器16、压差传感器18和压力传感器24的压力值输入该输入部分。此外，控制单元45具有一个处理器单元55，在该处理器单元中计算不同的控制参数。控制单元45通过一个输出单元56对不同阀17、26、44、50和51的打开和关闭进行控制。此外，通过控制单元56对阀总成14，特别是对比例阀15给定一个压力额定值p额定，校正，该压力额定值是根据内部压力传感器16、压差传感器18和压力传感器24的输入的压力值算出的。
下面在根据图3所示的工艺流程来说明涂漆系统1的运行，在一个用方块60表示的系统的起始位置内，阀44关闭和阀30通大气，或阀50关闭和阀51打开。再注入箱不连接在涂漆系统1上。阀17打开，并通过阀26的打开和关闭进行位于涂漆站28内的光盘的涂漆，这时位于压力箱4内的漆通过压力箱4内的压力被压到涂漆站28。为避免重复起见，有关系统内的涂漆过程和压力调节请参看上述题为“从一个压力箱中供给一种流体的方法和装置”的申请，该申请作为本次申请的相关的内容。
当确认压力箱4内的漆8的液位下降到一个需要再注入漆8的液位时，在方块62中，装有漆8的再注入箱36便通过快速连接器32，42与气体进气管5和流体注入管7的管端连接。快速连接器32、42配有电容式传感器，以便在快速连接器可能错误脱接时立即显示出来，并在必要时关闭阀30或50和44。
紧接着在方块64中，阀17被关闭，所以压力箱4相对于阀总成14关断。与此同时，控制单元45内中断校正压力额定值p额定，校正的计算并关断输入端48，以阻止一个改变了的压力额定值的输入。虽然中断了供气，但压力箱4内的压力保持不变，而不可能在这个时刻进行重调。尽管如此，在喷漆站28内继续进行光盘的喷涂过程，因为压力箱内的压力只有在大约五十个喷漆循环后才下降到需要进行重调。
在方块66中，阀30或阀50打开，阀51关闭，以便通过进气管5和连接管35在阀总成14和再注入箱36之间建立连接。然后在阀17关闭之前，再注入箱36内的压力被调节最后算出的压力额定值p额定，校正。
在达到这个压力时，方块68中的阀17重新打开。现在可通过阀总成14同时调节压力箱4和再注入箱36内的压力。只要阀17关闭，由此产生的不需要进行压力箱内的压力重调的最小压差就可平衡，而不影响系统。在这个时刻，重新进行校正的压力额定值p额定，校正的计算。
接着在方块70内，流体注入管7中的阀44打开。由于再注入箱36内的漆8和压力箱4内的漆8之间的静液压差，再注入箱36中的漆流入压力箱4中。由于压力箱4内的漆8的液位高度不断变化，在这个阶段的校正压力额定值只根据压差传感器18的测量结果来确定，因为该传感器为不断变化的箱内液位高度配置了一个灵敏的显示器。所以系统可匹配不断变化的箱内液位高度。
在方块72中，根据压差传感器18的测量结果确定注入过程的结束。注入过程的结束是通过是否满足下列方程式来识别的，即：
                d(Δp)/dt＝0。
也就是说，在压差传感器上的压差变成了零，这表明没有漆再注入，所以不再产生液位变化。
如果发现尚未达到压力箱注入结束，则在方块74中，阀44继续保持开启，且校正压力额定值p额定，校正继续通过压差Δp进行匹配。只要没有达到压力箱的注入结束，就一直保持这种状况。如果在一定的时间间隔内达不到压力箱的注入结束，而这个时间间隔比一次注入过程正常所需的时间长，则系统发出一个报警信号，从而显示出压力箱4在注入时的一次故障。
如果在一定时间间隔内达到了压力箱的注入结束，则在方块76中，阀44关闭。接着在方块78中，阀17首先关闭，然后或者单/双通阀30(按图1)调到排气，或者阀50关闭(按图2)和阀51打开。在这个转换过程中，阀17应当关闭，以便在进气管5内可能产生的压力冲击与压力箱隔离。必要时，在阀30或阀50和51转换后，必须重新调节进气管5内的压力。然后阀17重新打开，控制单元45又过渡到校正额定值p额定，校正的正常计算。
接着控制单元45又过渡到校正压力额定值p额定，校正的正常计算。
最后在方块80中拆掉再注入箱36的连接。
本发明在上面结合一些优选实施例进行了说明，但本发明不受此限制。例如再注入箱36不必要拆卸。相反，它也可以是固定的并可与进气管5或液全注入管7固定连接。

Claims (15)

1.从一个位于较高位置的再注入箱(36)中把一种流体(8)注入一个压力箱(4)的方法，这两个箱子通过一根气体连接管(5)和一根流体注入管(7)相互连接，该方法的步骤如下：
-通过一个位于压力箱(4)的进气管(5)中的比例阀(15)调节压力箱(4)内的压力，这时连接管(5，7)到再注入箱(36)是关闭的；
-把再注入箱(36)内的压力调到压力箱(4)内的压力；
-打开再注入箱(36)和压力箱(4)之间的连接管(5，7)。
2.按权利要求1的方法，其特征为，在调节再注入箱(36)内的压力之前，关闭比例阀(15)和压力箱(4)之间的进气管(5)。
3.按前述权利要求任一项的方法，其特征为，通过比例阀(15)来调节再注入箱(36)中的压力。
4.按前述权利要求任一项的方法，其特征为，把压力箱(4)内的压力调节到压力额定值(p额定，校正)，该压力额定值是根据设置在压力箱(4)的一根排出管(6)中的第一个压力传感器(24)的测量结果算出的。
5.按权利要求4的方法，其特征为，只要比例阀(15)和压力箱(4)之间的进气管(5)是关闭的，压力额定值(p额定，校正)就不会改变。
6.按前述权利要求任一项的方法，其特征为，在再注入箱(36)和压力箱(4)之间的连接管打开的时间内，根据设置在压力箱(4)的进气管(5)和排出管(6)之间的一个压差传感器(18)的测量结果算出压力额定值(p额定，校正)。
7.按前述权利要求任一项的方法，其特征为，测量进气管(5)内的压力。
8.从一个位于较高位置的再注入箱(36)中把一种流体(8)注入一个压力箱(4)的装置，这两个箱子通过一根进气管(5)和一根流体注入管(7)相互连接，该装置包括：
-一个设置在进气管(5)内的比例阀(15)用来把一种在压力作用下的气体(10)引入压力箱(4)中；
-设置在比例阀(15)和压力箱(4)之间的第一个阀(17)；
-设置在比例阀(15)和再注入箱(36)之间的第二个阀(30；50)；
-设置在流体注入管(7)内的第三个阀(44)。
9.按权利要求8的装置，其特征为，第一个压力传感器(24)设置在压力箱(4)的一根排出管内，该压力箱与一个控制单元(45)连接，该控制单元借助于第一个压力传感器(24)的测量结果算出比例阀(15)的压力额定值(p额定，校正)。
10.权利要求8或9的装置，其特征为，第二个压力传感器(16)设置在进气管(5)内。
11.按权利要求8至10任一项的装置，其特征为，在进气管(5)和排出管(6)之间设置了一个压差传感器(18)。
12.按权利要求8至11任一项的装置，其特征为，再注入箱(36)通过连接元件(32，42)可与进气管(5)和流体注入管(7)连接。
13.按权利要求12的装置，其特征为，连接元件(32，42)具有传感器。
14.按权利要求12或13的装置，第二个和第三个阀(30；50，44)通过拆开连接元件(32，42)可自动关闭。
15.按权利要求12至14任一项的装置，其特征为，连接元件(32，42)是快速连接器。
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