CN1950140A - 分配多种物料的设备以及混合物质的方法 - Google Patents

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Abstract

一种分配多种分配的设备，例如油漆、染料的着色剂、填缝料或者水泥浆或者化妆品组分，包括多个盛放粉末的容器(5)、多个粉末计量泵(4)，其与容器相连，或者用一连接器来可释放地连接各泵和容器，其中粉末计量泵的容量是可选的。

Description

分配多种物料的设备以及混合物质的方法
技术领域
公开了一种分配多种可流动物料的设备，例如油漆、染料的着色剂、填缝料或者水泥浆或者化妆品组分，以及一种混合可流动物质的方法。
背景技术
美国专利申请2003/0230355公开了这类设备的现有技术。该文献是有关一种交互式的具有销售点分配器的化妆品粉末选择系统。该系统包括一化妆品粉末分配器，其含有多种深浅度、色调、或色度，其可以按照预定比例进行分配以形成客户定制的颜色选择。在销售点提供一种用户交互系统以使用户可以选择或分配颜色、效果或二者结合。关于选择的信息用于分配适当比例的组分。优选该组分是通过人工来分配到粉罐里，其带有与粉罐流体连通的刷子。在另一实施例中，该系统是自动化系统。
US4959947涉及一种用来生产以及包装混合物的设备，其可以非常精确以及迅速地对各组分进行称重、按比例分配以及包装。为此，灌料站(filling station)(4至6)配备了组合的排放、称重和传输装置(22)，该装置可以进行单组分的处理。在第4列第25至32行指出“图1所示的第一类型的灌料站4(各容器1至4)具有排放装置23，其由两个上下叠放的电控蜗杆传送器24以及一个电控关闭阀25组成。该双蜗杆传送器用于配比所要传送物料的比例容量或者配比从输入容器7称出物料的量。”
德国实用新型29924013涉及一种用于粉末例如制造多孔混凝土的铝粉的计量装置，其包括一较大螺杆用来产生较大量的物流，和一较小螺杆，其接收来自较大螺杆的物料。
本文公开了一种能相对精确且相对迅速地分配不定量可流动物料例如粉末、水泥浆及液体的设备和方法。
在一个实施例中，所述量可在一较宽范围内变化。
所公开的设备具有相对坚固的结构。
发明内容
一种用来分配多种粉末及其它可流动物料的设备，例如油漆、染料的着色剂、填缝料或者水泥浆或者化妆品组分，包括多个盛放粉末的容器、多个计量泵，其与容器相连，或者用一连接器来可释放地连接各泵和容器，其中计量泵的容量是可选的，即，每转(在螺杆泵的情况下)分配的量或者额定行程是可选的。
通过采用容量可选的计量泵，分配特定量可流动物料的时间可以减少，和/或增加分配量的精度。换句话说，可以一方面优化速度另一方面优化精度。
可以通过各种方式来获得可选量，例如，通过提供一种螺杆泵，其可以是斜的从而可以降低出口并促进物料流动，或者通过提供一种螺杆泵，该螺杆包括螺旋线或者将弹簧绕在一杆上，从而可以通过加长螺旋线或弹簧来增加容量或者通过缩短螺旋线或弹簧来降低容量。可以采用容纳在锥形容室(水平的)内的锥形螺杆，其出口设在锥形容室的顶点上。通过在轴向方向上朝着出口或远离出口来移动螺杆，可以相应地增加或降低泵容量。
然而，优选让计量泵包括至少两个泵机构，一个机构具有相对较大的分配容量，另一机构具有相对较小的分配容量。通过这种泵，可以在很宽的范围内分配量。
优选本发明设备包括至少一个称重装置，用于称重至少一个优选为所有的分配量。
公开了一种混合物质例如油漆、染料的着色剂、填缝料或者水泥浆或者化妆品组分的方法，包括
提供包括多个盛放粉末的容器和多个泵的设备
通过至少一个计量泵来分配一定量的粉末到容器中，
在分配该量的过程中或者之前选择该粉末计量泵的容量。
优选地，至少某些优选为所有的计量泵都包括至少两个泵机构，该方法还包括
通过一个机构分配所述量的相对较大部分，
通过另一机构分配所述量的相对较小部分。
如果所述的较大部分是所述较小部分的至少十倍时能进一步优化速度和/或精度。
所公开的方法特别适用于在零售点混合物质，或者在物质为涂料的情况下，适用于涂料店。
在本发明的框架内，措辞“粉末”被定义为尺寸从0到1500μm范围内的颗粒，优选在10到1000μm的范围内，更优选地为10到500μm的范围内，至少包括碎粒、微粒、晶体、玻璃料、磨料、微球体及类似物。
附图说明
图1是所公开用来分配粉末和其他可流动物料的设备的透视图；
图2是图1设备中所用计量泵的俯视图；
图3是所述计量泵的另一俯视图；
图4和5是图1装置所用容器和计量泵的剖面侧视图；
图6和7是用来分配粉末的第二种设备的透视图，其中该粉末包含几种附加特征；
图8A至8C是用在同一设备中的再灌料容器和阀的透视图。
图9A和9B示出了本发明优选连接系统的透视图。
图10A至10D示出了一搅拌系统的两透视图和两侧视图。
需要指出的是附图不是必须成比例的，且对于理解本发明不必要的零件可以省略。措辞“上”、“下”、“水平”、“垂直”、“前”、“后”以及类似词是关于在图中定向的实施例的。另外，至少大致相同或者完成大致相同功能的元件用相同附图标记指代。
具体实施方式
图1和2示出了设备1的实施例，其用来分配多种粉末或者其它可流动物料例如用于混合涂料、染料、填缝剂或者水泥浆或者化妆品组分如粉底。其可以用于多种涂料或者化妆品配方，并且可以安置于零售店、矿泉疗养区或者汽车养护店。
这种特定的分配设备1是一种自动化版本的，包括一水平转台2，其安装在支座3上，并沿其外周支撑多个计量泵4和二十四个盛粉末或柔性物料的容器5。转台2可以在位于支座3内部的电机的带动下绕一垂直中心轴在两分开的位置之间转动，在这种情况下四十八个位置(每个容器有两个位置，从下文的介绍中将明确)包括带有步进电机6的前位置或分配位置，其中步进电机6用于驱动泵4之一。
设备1还包括一控制装置7，带有一小键盘8用于输入信息，例如客户数据和涂料配方，和一显示器9。控制装置7还包括一计算机10来存储所述信息和驱动转台2和步进电机6。
一称重装置11包括一上盘(图1所示)和一测压元件(图中隐藏了该元件)，一杯状装置或者其它容器可以放置在该盘上，该称重装置11位于分配位置的泵4和容器5下方。可选地，可以设置用于杯或其它容器的分配器(未示出)，特别是当设备1用于分配化妆品组分的时候。
从图2和3可以看出，各测量泵4包括一带有进气室13的壳体12，进气室13具有一向上的进气口且位于容器5下方，和朝下的通向出气室14的多圆柱形孔(图4和5的剖面图中示出了)，在分配期间位于容器15上方。盖16可转动安装在壳体12上，用于封闭出气室14。
插件(insert)17通过例如外螺纹安置在所述通道中。这些插件17具有轴向延伸的泵室，其容纳两个凹进轮廓concave profile的螺钉18，其具有不同尺寸，且在例如需要装配不同类型或者尺寸的螺钉时易于更换。
在该实施例中，螺钉18相对于转台2径向延伸。较大螺钉18A直径为22mm，双螺距为12mm，每转所产出的分配量为735mm3，而较小螺钉18B直径为8.5mm，双螺距为7mm，每转所产出的分配量为35mm3。螺钉18的第一端从转台2的垂直轴线伸出，各具有一转接器19来与步进电机6啮合，下文将详细介绍。另外，各螺钉18是由聚丙烯或者特富龙TeflonTM(PTFE)制成，由圆柱形金属杆20加强。
为了进一步改善螺杆18的分配精度，螺杆18的有效外径可以超出相应容室的有效内径。螺杆边缘在泵的移动方向至少部分弯曲。这种弯曲可以简单地通过将超径螺杆从出口侧向进口侧插入通道来获得。
在一可选实施例中，其更适用于脆性粉末，螺杆的有效外径小于相应容室的有效内径，从而在螺杆与容室之间形成间隙，且其中螺杆具有刚刺来塞进该间隙。已发现这类螺杆能更有效地减小施加在粉末上的力。
如图4和5所示，在分配特定配方物料期间，例如只由将在杯状物中进行分配混合的粉末或者其它可流动材料组成的，或者由一基础材料组成，一种或多种粉末或者物质将分配到其中，转台2绕着其垂直轴线旋转，直到盛有所需粉末的容器5处于分配位置为止。然后，盖16打开，根据所要分配的量进行选择，大螺杆18A每转分配0.42g密度为0.57g/cm3的特定粉末，小螺杆18B每转分配20mg。例如，如果要分配84.36g，大螺杆18A定位于步进电机6的前方与之啮合，被驱动完成200转。然后，小螺杆18B定位于步进电机6的前面并与之啮合，被驱动完成18转，以产出所需的量。
在另一实施例中，采用称重装置11，如果螺杆精度为2％，则所需量的96％由大螺杆18A分配，分配量由称重装置11检测。如果确定所需量的97％已经分配好了，驱动大螺杆18A来分配总量的99％，余下部分由小螺杆18B分配。
螺杆的精度可以进一步通过在一转中相对于螺杆的参照位置一转中或零位置校准多个位置来进行加强，例如，在一转中每转30度进行一步，总共12步。通过校准几个位置，可以考虑到任何非线性影响。这些影响由其他的比如螺杆以及所要分配物料的尺寸和材料决定。在某些情况下，螺杆在两个或三个步骤中要分配较小的量或者不分配，而在第四步中分配较大的量，这种现象被称作“脉冲”。以发现许多这种影响足够规则而可以通过校准来补偿。
除了在分配期间使用上述称重这种11以外，其可以用于校准一个或多个泵。
当特定物料的分配已经完成时，盖16关闭，转台2转动，知道下一个所需容器5处于分配位置位置。关闭盖16可以放置物料在转动过程中掉落。在另一可选实施例中，刚才使用的螺杆在转台转动之前向相反方向转动，从而将物料拉回到计量泵。
对于上述分配设备和方法，可以相对精确和迅速地分配从例如10mg到500g范围内的量。
图6和7示出了分配粉末设备的第二实施例，其包括几个附加特征。该第二实施例与上述实施例大致包括相同的组件，包括一水平转台2(图10A清楚所示)，其外周安装多个计量泵4，在该实施例中为二十四个，和容器5。转台2可以在驱动装置(未示出)作用下绕一垂直中心轴线在两分开的位置间转动，在该实施例中，四十八个位置一前位置或分配位置(在图6中由一单独露出的容器标示出)。设备1包括一例如铝挤压型材制成的框架21，金属或聚合物(透明、半透明或不透明的)的板22通过例如螺钉连接到框21上。控制装置7带有显示器9和一键盘8用于输入信息，例如客户数据和涂料配方，安装在框架的右手侧，挨着门23。门23包括一计算机10来存储所述信息以及驱动转台2、致动器，致动器包括步进电机6，来操作泵4等。称重装置11位于门23下方凹陷处，其中用来接收所要分配的粉末的杯状物或者类似物可以安置其上。
在顶板22上沿其外缘之一可以转动安装一大致矩形的开口。另外，一金属盖板25设置在开口24下方，该盖板25包括一开口26，其形状对应于容器的形状，从而一次只允许一个容器4通过。
一通风单元位于转台下方，其包括栅格27且将除去在空气中的粉末。另外，一电离装置28(例如，静噪滤波器Static EliminatorAD1683EX ex A&D)设置在附加，优选在容器4处于分配位置时泵3的分配开口周围。该电离装置28用于减小甚至消除所分配物料的静电荷，从而防止物料例如附着在泵上或者附着在分配设备的其它部件上，并且能提高粉末的分配精度。
图8A到8C示出了一再灌料容器30和带有阀的盖31。在一端上，盖31包括一内螺纹32，通过该内螺纹盖31可以旋到再灌料容器30的顶部。在另一端，盖31的形状与容器4灌料口的形状相适应。阀元件在该实施例中是盘33，其可以通过杆34转动，安装在盖31的内侧。
在给容器4之一再灌料过程中，识别特定再灌料容器30的信息输入到计算机中，例如通过读取再灌料瓶上的条形码或者无线频率识别(RF-ID)标记，然后将相应容器4旋转到分配位置并且可以通过盖板25上的开口26进入。接着，打开容器4，将再灌料容器30置于容器4的灌注口上方，转动杆4将阀33打开。当容器4灌满和/或再灌料容器30清空后，关闭阀33，移开再灌料容器30。
在该过程中，能显著降低灌错粉末的可能性以及被粉末污染的可能性。为了完整，需要指出的是盖板25和再灌料容器30分别在其它介质例如液体和胶状物质的分配器和容器中具有相同的优势。
图9A和9B示出了本发明优选连接系统的透视图，包括一支撑板40，其可以通过被电机42驱动的心轴41相对门(23)和分配位置的容器4前后移动，并穿过固定到框架上的一个元件(未示出)。
为了便于驱动装置6和处于分配位置的泵4对齐，该连接系统包括固定到支撑板40上的一对销43和一对弹性衬套44，每个衬套用于每个与销43接合的转接头19。衬套44优选用热塑性聚合物或者橡胶制成，并且包括一环形凹部45来引导销43。另外，为了补偿最小未对准误差，驱动装置6通过安装在弹性连接器46上的销45与转接头19接合。在该实施例中，连接器46的弹性通过一系列交错的、延伸到连接器中心轴线的横向切口获得。
图10A到10D示出了用于搅拌一个或多个容器4优选为全部容器4内所含物料的优选系统。在该实施例中，对于每个容器4，该系统包括一搅拌器50，其具有一轴51转动安装在各容器4的底面上并且从下方穿过泵3。轴51位于容器4内侧的部分包括搅拌件，例如搁置在各容器内壁上的柔性杆52A(图10C)或者形状覆盖各容器4体积的主要部分的刚性杆52B(图10D)。轴51的端部具有与驱动机构53啮合的装置，驱动机构53连接在设备1的框架上并且位于分配位置下方。
在该实施例中，轴51的端部包括一钩54，而驱动装置53包括板55、电机56、支撑板55旋转运动的导向件57和位于板55旁边(及上侧)的校正斜面58。板55具有一对短柱59用来与钩54相连。在运行过程中，容器4绕着设备1的中心轴线转动，容器4的钩54穿过，并且如果为远离中心轴线的方向则被对齐。当所需容器4到达分配位置时，容器4停下来，驱动机构53的板5转动。在转动过程中，短柱59与钩咬合，搅拌器50的轴51转动，从而搅拌容器4内部的粉末。
搅拌可以改善粉末的分配精度。除了搅拌外，或者取代搅拌，可以用其它装置搅动容器内的粉末，例如连在容器壁面上的振动装置60，如图10C和10D所示。体积压力的变化也会降低精度，其可以通过一位于各泵入口上方的分压器(公知的)来减小压力变化。
显而易见，本说明书不限于上述实施例，其可以进行改变且仍然包括在本发明的宗旨和范围内。例如，所公开的设备可以被构造成一直线分配设备，即容器排成一行。同样，如上文所述，该设备还可以包括至少一个用于液体或者其它可流动物料的容器和与该容器相连的计量液体泵。

Claims (29)

1.一种用来分配多种可流动物料的设备，包括：
多个盛放物料的容器，多个泵，每个泵连接到一个容器上，或者用一连接器来可释放地连接容器和相应的泵，其中计量泵的容量是可选的。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征在于至少某些优选为所有的泵都包括至少两个泵机构，一个机构具有相对较大的分配容量，另一机构具有相对较小的分配容量。
3.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于至少一个泵或泵机构包括一容纳在泵室中的泵螺杆。
4.按照权利要求3所述的设备，其特征在于螺杆的有效外径超过各容室的有效内径，且螺杆外缘至少部分地在泵移动方向弯曲。
5.按照权利要求3所述的设备，其特征在于螺杆的有效外径小于各容室的有效内径，从而在螺杆与容室之间形成间隙，且螺杆具有钢刺跨接该间隙。
6.按照权利要求1或2所述的设备，其特征在于所有计量泵共有一个分配位置，其中一与泵接合的驱动装置位于该分配位置上。
7.按照权利要求6所述的设备，其特征在于包括一连接机构，以便于对齐驱动装置和处于分配位置的泵。
8.按照权利要求7所述的设备，其特征在于该连接机构包括一对销，其与各泵或泵机构相连，或者优选地与驱动装置相连，和与销啮合的突起，其分别与驱动机构或各泵或泵机构相连。
9.按照权利要求8所述的设备，其特征在于该突起包括一弹性衬套，优选具有凹陷处来引导销。
10.按照权利要求6所述的设备，其特征在于该驱动装置包括一步进电机。
11.按照权利要求1所述的设备，其特征在于一个或多个容器包括一搅拌机构。
12.按照权利要求11所述的设备，其特征在于至少一个搅拌机构包括一转动安装在容器内侧的搅拌件。
13.按照权利要求12所述的设备，其特征在于包括一所有容器所共有的分配位置，和与在分配位置的容器搅拌机构相接合的驱动机构。
14.按照权利要求1所述的设备，其特征在于所分配的量在10mg到1g的范围内。
15.按照权利要求1所述的设备，其特征在于包括至少一个称重装置，用于称重至少一个分配量。
16.按照权利要求1所述的设备，其特征在于还包括至少一个用于液体的容器和与该容器相连的计量液体泵。
17.按照权利要求3所述的设备，其特征在于该螺杆由聚烯烃制成，优选为PP或PTFE。
18.按照权利要求1所述的设备，其特征在于包括一盖来限制到容器或到单个容器的通路。
19.一种混合物料的方法，包括：
提供一种包括多个容器的设备，各容器盛放可流动物料，该设备还包括多个泵，各泵与一个容器相连，
通过至少一个泵来分配一定量的可流动物料到容器中，
对分配到容器中的可流动物料称重，
比较分配量与所需量，
利用分配量和所需量之间的差来在下一次分配中调整泵的操作。
20.按照权利要求18所述的方法，其特征在于至少某些优选为所有的计量泵都包括至少两个泵机构，其进一步包括：
通过一个机构分配所述量的相对较大部分，
通过另一机构分配所述量的相对较小部分。
21.按照权利要求20所述的方法，其特征在于所述较大部分是所述较小部分的至少十倍。
22.按照权利要求19所述的方法，其特征在于单独测量各可流动物料的重量。
23.按照权利要求19所述的方法，其特征在于至少一份可流动物料分配到一基础材料中，例如底漆。
24.按照权利要求19所述的方法，其特征在于该物料在零售点进行混合。
25.按照权利要求19所述的方法，其特征在于包括在分配量之前或期间选择泵的容量。
26.按照权利要求15所述的设备，其特征在于称重装置和泵连接到一控制器上，其中每次特定的泵分配一定量时，该称重机构称重所分配的量，并且控制器比较所分配的量和预定实际量，并利用分配量和所需量之间的差值来在下一次分配中修正特定泵的操作。
27.一种校准权利要求3设备的方法，包括：
将泵螺杆在一次旋转过程中转动到几个位置上，从而在每个位置上分配一定量的粉剂；
在螺杆的每个位置上称重所分配的粉剂量，和
提供一存储器来储存每个位置的测量量。
28.一种利用单独控制的分配泵来分配多种可流动组分的方法，该泵将可流动物料从各物料容器中抽出，泵被定位成将物料分配到一公共容器中，其使用一与公共容器相连的称重装置和一控制泵操作的计算机，该方法包括：
操作选定的泵来从所述容器中抽出第一数量的可流动物料并根据储存在所述计算机中的程序来将该第一数量分配到所述公共容器中，该程序涉及泵从所述容器中操作所需分配量的可流动物料的参数，
称重分配到公共容器中的实际量，
比较该实际量与第一量，
确定实际量与第一量之间的差值，将所确定的差值提供给泵，
利用所述差值作为一修正量，来进一步通过所述选定泵的可控操作来从所述容器分配到公共容器。
29.一种利用单独控制的分配泵来分配多种可流动组分的方法，该泵将可流动物料从各物料容器中抽出，泵被定位成将物料分配到一公共容器中，其采用一与公共容器相连的称重装置和一控制泵操作的计算机，该方法包括：
以一种可控的方式操作选定的泵，来根据储存在所述计算机中的程序来将小于所需完全量的预定量的选定可流动物料分配到所述公共容器中，该程序涉及泵操作预定量的可流动物料的参数，
称重实际分配到公共容器中的量并确定所分配的实际量，
比较实际分配量和预定量，确定所分配的实际量与预定量之间的差值，将所确定的预定量与实际分配量之间的差值提供给选定泵，
利用所述差值作为一参数修正量，来通过选定泵的可控操作来进行进一步分配。
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