ES2636546T3 - Sistema de bomba con curva de calibración - Google Patents
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Abstract
Un sistema de bombeo (110) que bombea uno de varios líquidos con viscosidades variables, que comprende: una bomba de desplazamiento positivo (100); y un control (140) para operar la bomba de desplazamiento positivo (100); caracterizado por que el control (140) comprende datos de compensación de la viscosidad que comprenden varias gráficas de compensación de la viscosidad; en donde los datos de compensación de la viscosidad se refieren a, al menos, uno de los varios líquidos; y en donde el control (140) está dispuesto para recibir un caudal deseado, calibrar el caudal deseado en base a la viscosidad del uno de los varios líquidos, las gráficas de compensación de la viscosidad y el rendimiento volumétrico de la bomba de desplazamiento positivo (100) e instruir a la bomba de desplazamiento positivo (100) en base al caudal calibrado.
Description
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DESCRIPCION
Sistema de bomba con curva de calibracion
La presente solicitud se refiere en general a sistemas de bombeo y mas particularmente se refiere a un sistema de bomba de desplazamiento positivo que utiliza curvas de calibracion de la bomba.
Segun se describe en general, una bomba de desplazamiento positivo proporciona un volumen fijo de lfquido por cada ciclo de funcionamiento de la bomba. El unico factor que afecta el caudal en una bomba de desplazamiento positivo ideal es la velocidad de la bomba. Las caractensticas del caudal del sistema global en el que funciona la bomba no deben afectar el caudal a traves de la misma.
En la practica, existen variaciones entre el caudal teorico y el caudal real debido principalmente a las influencias del rendimiento volumetrico de la bomba, el deslizamiento de la bomba (desviacion interna del lfquido desde la salida a la entrada), la presion del sistema y la viscosidad del lfquido. Cada bomba individual podna tener caractensticas de rendimiento diferentes dependiendo de estas y otras variables.
Por lo tanto, hay un deseo de una bomba que se pueda adaptar a las diferentes influencias tales como lfquidos de diferentes viscosidades y rendimientos volumetricos. Espedficamente, el sistema de bomba debe adaptarse a las diferentes caractensticas de los lfquidos y a las variaciones en el propio sistema.
El documento EP 1356866 describe un sistema de bombeo que se considera la tecnica anterior mas cercana para la formulacion de lfquidos de alta viscosidad en el que se mezclan juntos varios lfquidos precursores controlando con precision el suministro de la bomba de cada lfquido. Un sensor proporcionado en el recipiente de mezcla supervisa diferentes propiedades ffsicas de la formulacion del lfquido y puede retroalimentar los datos detectados para controlar el suministro de la bomba de uno o mas de los lfquidos precursores.
El documento US 5457626 describe un sistema de bomba en el que los datos de presion detectados se retroalimentan en tiempo real para controlar la velocidad de la bomba con el fin de reducir las ondulaciones de presion.
El documento WO 00/029103 describe un sistema de bombeo para mezclar lfquidos en el que un viscosfmetro detecta la viscosidad de la mezcla y retroalimenta la informacion para controlar los sistemas de dosificacion de la bomba.
De acuerdo con un primer aspecto, la invencion proporciona un sistema de bombeo de acuerdo con la reivindicacion 1 que bombea uno de los varios lfquidos con viscosidades variables, que comprende: una bomba de desplazamiento positivo; y un control para operar la bomba de desplazamiento positivo; caracterizado por que el control comprende datos de compensacion de la viscosidad que comprenden varios graficas de compensacion de la viscosidad; en donde los datos de compensacion de la viscosidad se refieren a al menos uno de los varios lfquidos; y en donde el control se dispone para recibir un caudal deseado, calibrar el caudal deseado en base a la viscosidad del uno de los varios lfquidos, los graficas de compensacion de la viscosidad y el rendimiento volumetrico de la bomba de desplazamiento positivo e instruir el desplazamiento positivo en base al caudal calibrado.
El sistema de bombeo puede incluir ademas varios recipientes de lfquido para los varios lfquidos. Los recipientes de lfquido pueden incluir un identificador colocado sobre los mismos. El identificador puede incluir una etiqueta de identificacion de radiofrecuencia. El sistema de bombeo puede incluir ademas un dispositivo de identificacion de la fuente de lfquido capaz de leer el identificador.
Los datos de compensacion de la viscosidad pueden incluir datos relativos a una salida de la bomba con un caudal dado. Los datos de compensacion de la viscosidad pueden incluir datos del rendimiento volumetrico de la bomba de desplazamiento positivo.
De acuerdo con un segundo aspecto, la invencion proporciona un metodo para operar una bomba de desplazamiento positivo segun la reivindicacion 8 con uno de los varios lfquidos con viscosidades variables, que comprende: determinar la tasa de deslizamiento de la bomba de desplazamiento positivo para cada uno de los varios lfquidos diferentes con un caudal dado; determinar la tasa de compensacion para cada uno de los varios lfquidos diferentes; almacenar la tasa de compensacion para cada uno de los varios lfquidos diferentes en un control, en donde las tasas de compensacion comprenden los graficas de compensacion de la viscosidad; colocando uno de los varios lfquidos en comunicacion con la bomba; y bombeando el uno de los varios lfquidos con un caudal en base a un caudal dado y calibrado en base a la viscosidad del lfquido, los graficas de compensacion de la viscosidad y el rendimiento volumetrico de la bomba de desplazamiento positivo.
La etapa de bombear los lfquidos con el caudal determinado en base a la tasa de compensacion puede incluir variar el numero o la velocidad de las carreras, los ciclos, los pasos o la modulacion de la anchura de impulso de la bomba de desplazamiento positivo. La etapa tambien puede incluir aumentar la velocidad de la bomba de desplazamiento positivo o aumentar la duracion del tiempo que la bomba de desplazamiento positivo funciona. La etapa de
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determinar la tasa de compensacion para cada uno de los diferentes Kquidos puede incluir datos del rendimiento volumetrico de la bomba de desplazamiento positivo.
La presente solicitud describe ademas un dispensador de bebidas. El dispensador de bebidas incluye varias fuentes de lfquido con varios lfquidos de diferentes viscosidades, una valvula dispensadora, una bomba de desplazamiento positivo para bombear uno de los lfquidos desde las fuentes de lfquido a la valvula dispensadora y un control para operar la bomba de desplazamiento positivo en respuesta a la valvula dispensadora. El control incluye datos de compensacion relacionados con varios lfquidos, de manera que la bomba de desplazamiento positivo compensa la viscosidad de los lfquidos durante el funcionamiento.
Los datos de compensacion incluyen varias graficas de compensacion de la viscosidad. Los datos de compensacion pueden incluir datos del rendimiento volumetrico de la bomba de desplazamiento positivo de manera que la bomba de desplazamiento positivo compense el rendimiento volumetrico de la bomba de desplazamiento positivo.
Las fuentes de lfquido pueden incluir varios recipientes de lfquido. Los recipientes de lfquido pueden incluir un identificador colocado sobre los mismos. El identificador puede incluir una etiqueta de identificacion de radiofrecuencia. El dispensador de bebidas puede incluir un dispositivo de identificacion de fuente de lfquido capaz de leer el identificador.
A continuacion, se describiran las formas de realizacion preferidas de la invencion, a modo de ejemplo solamente, y con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La FIG. 1 es una grafica de calibracion de la bomba de desplazamiento.
La FIG. 2 es una grafica de calibracion de la bomba de desplazamiento alternativo.
La FIG. 3 es una vista esquematica de un sistema de bomba segun se describe en la presente memoria.
Con referencia ahora a los dibujos, en los que numeros de referencia similares indican elementos similares a lo largo de todas las diversas vistas, la FIG. 1 muestra una grafica de calibracion 10 para una bomba de desplazamiento positivo 100 segun se describe en la presente memoria. Como anteriormente, una bomba ideal tendna un desplazamiento fijo independientemente de las influencias del sistema. En la practica, sin embargo, el desplazamiento puede variar a lo largo del intervalo de caudal debido a las variables del sistema. Una razon para la variacion del desplazamiento de la bomba es la viscosidad del lfquido. Por ejemplo, la FIG. 1 muestra la grafica de variacion 10 para un lfquido de la viscosidad media tal como el jarabe. La FIG. 2, por otra parte, muestra una grafica
de deslizamiento 20 para un lfquido menos viscoso similar al agua en viscosidad. Segun se muestra, la utilizacion de
este lfquido da lugar a una mayor variacion. Las bombas conocidas 100 pueden calibrarse para tener en cuenta la variacion, pero esta calibracion generalmente solo es precisa para un lfquido dado con una condicion dada. Muchas bombas conocidas tambien pueden tener tolerancias de fabricacion de hasta el tres por ciento (3%) o ast
La FIG. 3 muestra un sistema de bomba 110. En este ejemplo, el sistema de bomba 110 puede ser un dispensador de bebidas 115 aunque cualquier tipo de aplicacion de bombeo puede utilizarse en la presente memoria. El dispensador de bebidas 115 puede adaptarse a diferentes tipos de lfquidos con diferentes tipos de viscosidades. Por ejemplo, el dispensador de bebidas 115 puede de este modo dispensar refrescos gaseosos, bebidas deportivas, zumos, aguas, cafes, tes, aromatizantes, aditivos o cualquier otro tipo de lfquido. Cada uno de estos lfquidos puede tener una viscosidad diferente.
La bomba 100 puede ser cualquier tipo de bomba de desplazamiento positivo. Por ejemplo, la bomba 100 puede ser una bomba de solenoide, una bomba de engranajes, una bomba anular, una bomba peristaltica, una bomba de jeringa, una bomba piezoelectrica o cualquier otro tipo de dispositivo de desplazamiento positivo que este destinado a bombear un desplazamiento fijo por cada ciclo de bomba. La bomba 100 puede ser operada de cualquier manera convencional tal como electrica, presion o de otro modo. Por ejemplo, la bomba 100 puede incluir un motor de corriente continua que se opere por medio de modulacion por anchura de impulso, es decir, el motor (y por tanto la bomba 100) funcione con una velocidad mas alta dada por impulsos mas largos. Tambien pueden usarse otros medios de funcionamiento tales como un motor paso a paso operado por un numero de impulsos dado. La fuente de presion para la bomba 100 puede ser a partir de un suministro de agua o de un gas comprimido. Cualquier tipo de medios de funcionamiento de la bomba pueden utilizarse y adaptarse en la presente memoria.
El sistema dispensador de bebidas 115 puede incluir varias fuentes de lfquido 120 en comunicacion con la bomba 100. Las fuentes de lfquido 120 pueden ser recipientes convencionales de bolsa en caja (bag in box), conexiones de agua convencionales o cualquier otro tipo dispositivo de almacenamiento, suministro o entrega de lfquido. La bomba 100 y las fuentes de lfquido 120 pueden estar conectadas de cualquier manera conveniente baja, ligeramente negativa o no presurizada. El sistema dispensador de bebidas 115 puede tener un dispositivo de seleccion con el objetivo de seleccionar la fuente de lfquido deseada.
El sistema dispensador de bebidas 115 puede incluir ademas una valvula dispensadora 130 en comunicacion con la bomba 100. La valvula dispensadora 130 puede ser de diseno convencional. La valvula dispensadora 130 puede dispensar un lfquido dado o la valvula 130 puede mezclar varios lfquidos para crear, por ejemplo, un refresco
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carbonatado a partir de jarabe o concentrado y agua. La bomba 100 y la valvula dispensadora 130 pueden estar conectadas de cualquier manera conveniente.
El dispensador de bebidas 115 puede incluir ademas un control 140. El control 140 puede ser un microprocesador convencional o cualquier otro tipo de sistema de control convencional. El control 140 puede tener una memoria convencional 150 u otro tipo de dispositivo de almacenamiento de datos asociado con el mismo. Alternativamente, la memoria 150 puede estar asociada con la bomba 100 en forma de memoria FLASH o estructuras similares. El control 140 puede estar dedicado a la bomba 100 o el control 140 puede operar el dispensador de bebidas 115 como un todo. Espedficamente, el control 140 puede estar en comunicacion con la bomba 100 y la valvula dispensadora 130. El control 140 puede situarse apartado y/o puede comandarse a distancia para instruir a la bomba 100. Los comandos remotos pueden ser inalambricos y/u opticos. El control 140 puede estar en comunicacion con una red, de forma continua o intermitente, para el intercambio y actualizacion de informacion.
El control 140 tambien puede estar en comunicacion con un dispositivo de identificacion de la fuente de tiquido 160 colocado alrededor de la fuente de tiquido 120. Por ejemplo, cada fuente de tiquido 120 puede tener una etiqueta de identificacion por radiofrecuencia (RFlD) 170 colocada sobre la misma o un tipo similar de dispositivo. Asimismo, pueden utilizarse cualquier tipo de protocolos de comunicacion inalambrica. Puede utilizarse una etiqueta de codigo de barras, una etiqueta bidimensional u otros tipos de identificadores visuales. Ademas, otras identificaciones pueden incluir la densidad/gravedad espedfica, el pH, etc. (El termino etiqueta 170 se refiere por tanto a todos estos identificadores). La etiqueta 170 identifica la naturaleza del tiquido en la misma. El dispositivo de identificacion de la fuente de tiquido 160 es capaz de leer la etiqueta 170 e informar al control 140 de la naturaleza del tiquido. Alternativamente, el control 140 puede tener otros tipos de medios de entrada de datos con el objetivo de determinar la naturaleza del tiquido. La bomba 100 y/o el control 140 tambien pueden tener un conjunto de conmutadores, puentes u otros tipos de identificadores electronicos u opticos.
Varias de las curvas de calibracion 10, 20 para la bomba 100 dada pueden almacenarse en la memoria 150. Las curvas de calibracion 10, 20 adaptan el deslizamiento y otros factores de la bomba 100 particular para un tiquido dado con un caudal predeterminado. La bomba 100 puede calibrarse para varios tiquidos diferentes con diferentes viscosidades.
En uso, la valvula dispensadora 130, cuando se activa, instruye a la bomba 100 para bombear un tiquido desde la fuente de tiquido 120 con un caudal predeterminado. Si la bomba 100 esta configurada para una senal analogica, el control 140 interpretana esa senal, correlacionana la senal con un caudal, calibrana el caudal en base a las curvas de calibracion 10, 20 para el tiquido dado y comandana la bomba 100 segun sea apropiado. Asimismo, si la valvula dispensadora 130 proporciona ordenes de paquetes de datos, entonces el control 140 interpretana ese paquete de datos, correlacionana el caudal con las curvas de calibracion 10, 20 y comandana la bomba apropiadamente.
Por ejemplo, si la valvula dispensadora 130 dispensa una bebida con un caudal dado, el control 140 considerana la grafica de calibracion 10 para el tiquido dado. El control 140 instruina de este modo a la bomba 100, por ejemplo, para aumentar la velocidad del motor u otra variable y, por lo tanto, proporcionar ciclos de bomba adicionales o instruir a la bomba 100 para que funcione durante una cantidad de tiempo adicional. Espedficamente, para una bomba de solenoide de volumen fijo, puede variar la duracion del ciclo de encendido/apagado; para un motor paso a paso, puede variar el numero o la velocidad de los pasos; para una bomba piezoelectrica, puede variar el perfil dclico; y en una bomba de CC, puede variar la velocidad de la bomba. Pueden usarse otras variaciones. En cualquier caso, se dispensara el volumen correcto de tiquido.
Segun se muestra en la Fig. 1, la variacion desde lo teorico para un tiquido de viscosidad media tal como el jarabe aumenta desde un factor K inverso de aproximadamente 0,0301 a aproximadamente 0,0302 cc (centimetres cubicos) por impulso (o carrera u otra variable) a medida que el caudal aumenta desde aproximadamente 0,4 a aproximadamente 0,6 cc por segundo y a continuacion disminuye de nuevo a aproximadamente 0,0300 cc por impulso a medida que el caudal continua mas alla de aproximadamente 0,8 cc por segundo. En la Fig. 2 por el contrario, la variacion para un tiquido de baja viscosidad aumenta de forma constante a medida que aumenta el caudal. Segun se muestra, la variacion aumenta desde un factor K inverso de aproximadamente 0,0297 cc por impulso a un caudal de aproximadamente 0,045 cc por segundo a mas de 0,0304 cc por impulso a aproximadamente 0,80 cc por segundo. (El factor K es una indicacion del rendimiento volumetrico.) La Fig. 1 es un ejemplo solamente. Diferentes bombas y tiquidos diferentes tendran diferentes curvas.
Una vez determinados, los factores de calibracion pueden aplicarse. Por ejemplo, si el caudal deseado para una bomba de solenoide con un tiquido dado es de 10 cc por segundo y un factor de calibracion independiente del caudal es de 0,1 cc por carrera de bomba, entonces el numero de carreras necesarias es de 100, es decir, 10 cc/s dividido por 0,1 cc/carrera. (Tambien se puede utilizar el numero de ciclos, pasos o el voltaje).
Asimismo, el factor de calibracion puede ser dependiente del caudal. Por ejemplo, si el caudal deseado es de nuevo 10 cc por segundo y el tiquido es un tiquido de baja viscosidad, tal como agua, puede ser 0,1 cc/carrera - 0,001 s/carrera * caudal (cc/s). El numero requerido de carreras puede ser de 111,1, es decir, 10 cc/s (0,1 cc/carrera - 0,001 s/carrera * 10 cc/s) o 10 cc/s / (0,09 cc/carrera). Si el tiquido es mas viscoso (aproximadamente 25 a 50 centipoise), entonces el factor de calibracion puede ser 0,1 cc/carrera - 0,005 s/carrera * caudal (cc/s). El numero
requerido de carreras puede ser de 200, es dedr, 10 cc/s (0,1 cc/carrera - 0,005 s/carrera * 10 cc/s o 10 cc/s / (0,050 cc/carrera).
Estos ejemplos son para los propositos de ilustracion solamente. Cualquier numero de otras variables puede ser adaptado. Por ejemplo, las graficas pueden compensar fuentes de baja presion, ligeramente negativas o no 5 presurizadas o multiples fuentes conectadas a la misma bomba 100. Las graficas tambien pueden crearse mediante la observacion visual de la cantidad de material suministrado desde un deposito de lfquido conocido tras su desplazamiento.
El sistema dispensador de bebidas 115, la bomba 100 y el control 140 tambien pueden tomar en consideracion la temperatura, la deteccion de fugas, la presion, la deteccion de la contaminacion, los dispositivos de pesado, los 10 sensores de nivel, los relojes, otros dispositivos de temporizacion, la edad (fecha de caducidad) y cualquier otro parametro de funcionamiento. Por ejemplo, si la viscosidad de un lfquido estuviese fuera del intervalo de calibracion, el sistema 115 podna aplicar calefaccion o refrigeracion. La bomba 100 tambien puede bombear ingredientes no lfquidos.
Claims (13)
- 51015202530354045REIVINDICACIONES1. Un sistema de bombeo (110) que bombea uno de varios Kquidos con viscosidades variables, que comprende: una bomba de desplazamiento positivo (100); yun control (140) para operar la bomba de desplazamiento positivo (100); caracterizado por queel control (140) comprende datos de compensacion de la viscosidad que comprenden varias graficas de compensacion de la viscosidad;en donde los datos de compensacion de la viscosidad se refieren a, al menos, uno de los varios lfquidos; yen donde el control (140) esta dispuesto para recibir un caudal deseado, calibrar el caudal deseado en base a la viscosidad del uno de los varios lfquidos, las graficas de compensacion de la viscosidad y el rendimiento volumetrico de la bomba de desplazamiento positivo (100) e instruir a la bomba de desplazamiento positivo (100) en base al caudal calibrado.
- 2. Un sistema de bombeo (110) segun se reivindica en la reivindicacion 1, que comprende ademas varios recipientes de lfquido (120) para los varios lfquidos.
- 3. Un sistema de bombeo (110) segun se reivindica en la reivindicacion 2, en donde los varios recipientes de lfquido (120) comprenden un identificador (170) colocado sobre los mismos.
- 4. Un sistema de bombeo (110) segun se reivindica en la reivindicacion 3, en donde el identificador (170) comprende una etiqueta de identificacion de radiofrecuencia.
- 5. Un sistema de bombeo (110) segun se reivindica en la reivindicacion 3 o 4, que comprende ademas un dispositivo de identificacion de la fuente de lfquido (160) capaz de leer el identificador (170).
- 6. Un sistema de bombeo (110) segun se reivindica en cualquier reivindicacion precedente, en donde los datos de compensacion de la viscosidad comprenden datos en relacion con una salida de bomba (100) con un caudal dado.
- 7. Un sistema de bombeo (110) segun se reivindica en cualquier reivindicacion precedente, en donde los datos de compensacion de la viscosidad comprenden datos del rendimiento volumetrico de la bomba de desplazamiento positivo (100).
- 8. Un metodo para operar una bomba de desplazamiento positivo (100) con uno de los varios lfquidos con viscosidades variables, que comprende:determinar la tasa de deslizamiento de la bomba de desplazamiento positivo (100) para cada uno de los varios lfquidos diferentes con un caudal dado;determinar la tasa de compensacion para cada uno de los varios lfquidos diferentes;almacenar la tasa de compensacion para cada uno de los varios lfquidos diferentes en un control (140), en donde las tasas de compensacion comprenden graficas de compensacion de la viscosidad;colocar uno de los varios lfquidos en comunicacion con la bomba (100); ybombear el uno de los varios lfquidos con un caudal en base al caudal dado y calibrado en base a la viscosidad del lfquido, las graficas de compensacion de la viscosidad y el rendimiento volumetrico de la bomba de desplazamiento positivo (100).
- 9. Un metodo segun se reivindica en la reivindicacion 8, en donde la etapa de bombear el uno de los varios lfquidos con el caudal dado en base a la tasa de compensacion comprende variar el numero o la velocidad de las carreras, los ciclos, los pasos o una modulacion de la anchura de impulso de la bomba de desplazamiento positivo (100).
- 10. Un metodo segun se reivindica en la reivindicacion 8, en donde la etapa de bombear el uno de los varios lfquidos con el caudal dado en base a la tasa de compensacion comprende incrementar la velocidad de la bomba de desplazamiento positivo (100).
- 11. Un metodo segun se reivindica en la reivindicacion 8, donde la etapa de bombear el uno de los varios lfquidos con el caudal dado en base a la tasa de compensacion comprende incrementar la duracion del tiempo que la bomba de desplazamiento positivo (100) funciona.
- 12. Un metodo segun se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en donde la etapa de determinar la tasa de compensacion para cada uno de los varios lfquidos diferentes comprende datos del rendimiento volumetrico en la bomba de desplazamiento positivo (100).
- 13. Un dispensador de bebidas (115), que comprende:varias fuentes de lfquido (120) con varios lfquidos de diferentes viscosidades;una valvula dispensadora; yun sistema de bombeo (110) segun se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7; en donde5 la bomba de desplazamiento positivo (100) se dispone para bombear uno de los varios lfquidos de las varias fuentes de lfquido (120) a la valvula dispensadora; yel control (140) es adecuado para operar la bomba de desplazamiento positivo (100) en respuesta a la valvula dispensadora.
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