JP2005510342A - 連続計量及び補正を用いた電子比例装置 - Google Patents

連続計量及び補正を用いた電子比例装置 Download PDF

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Abstract

複数成分プロポーショナ（１０）は両方の成分（或いは、もしも３つの成分材料があれば３つの全て）を（少なくとも最初に）同時に分配し、どの成分のポンプ（１２）が（変位が利用できる場合に）所望の移動量に達したかを決定することにより、そしてバルブ（１６）を利用してそのポンプの出力を他方の側が追いつくまで遮断することによって、比率を材料が各所定量になった最後において維持する。ポンプが切り替わると、そのポンプ（１２）の出力バルブが遮断されて、エアモータ（１２ａ）が、キャビテーション、エアの取り込み、圧縮性、或いは不十分な入口チェック性能を補償するために、移動が停止するまで運転できる。

Description

関連出願には２０００年３月２日出願の米国出願第60/186405号、２００１年３月２日出願のＰＣＴ出願第PCT/US01/069号、及び２００１年１１月２７日出願の米国出願第60/333,697号が含まれる。
参照によって内容をここに導入するところの上記の出願において示されかつ説明された比例装置(proportioner)は本発明の譲受人によって、商標VALUEMIX(で市場に販売されている。
本発明において、一対（もしくはそれ以上）のエア作動式往復ピストンポンプ（本発明の譲受人により商標KINGTMで販売されているようなもの）は、（上記の出願に開示されているように）エアモータ及びポンプロッドの直線位置の正確な表示を送る直線移動変換器（linear displacement transducer）(ＬＤＴ)を備えている。ポンプの各々の出力側に接続された制御可能なバルブも備えられている。
上記VALUEMIX（これは最初に一つの成分を次いで他の複数の成分材料を連続的に送出する）、とは異なり、本発明のコントローラは両方の成分（或いは、もしも３つの成分材料があれば３つの全て）を同時に送出し、比率を材料が各所定量になった最後において維持する。
例えば、（成分Ａ及びＢについて）２：１の比率が求められる場合、両方のバルブが最初に開かれる。次いで、コントローラはどちらの側が最初に目標（Ａ側については２、Ｂ側については１）に達したかを調べ、他の側が追いついて（"catches up"）目標に達するまでその側のバルブを閉じる。
キャビテーション、エアの取り込み、圧縮性、或いは不十分な入口チェック性能は全てその結果としてポンプの行程と流体の送出との間の相関がなくなる。以下のプロセスはこれらの問題を正すためのものである。まず、コントローラはポンプが切り替わったときを決定する。（これは前のサイクルから予測でき、あるいはＬＤＴの読みから観測できる。）コントローラは次いで流体バルブを閉じる。これによってポンプが何らかのガスを圧縮でき、そしてチェックバルブを積極的に閉じることができる。ポンプが停止したら流体バルブが再び開かれる。この時点におけるポンプの位置がそのストロークで流体を送出するための開始値となる。
これら及びその他の目的及び利点は添付の図面に関連して行う以下の説明からより十分に理解されるであろう。そこでは図を通じて、同様な参照番号は同じもしくは類似の部材を指している。
本発明１０において、一対（もしくはそれ以上）のエア作動式往復ピストンポンプ１２（例えば本発明の譲受人により商標KINGTMで販売されているもの）は、エアモータ１２ａとポンプロッド１２ｂの直線位置の正確な表示を（上記の出願で論じたように）送ることができる直線変位変換器（linear displacement transducer (LTD)）１４を各々備えている。勿論、ポンプロッド１２ｂに動力を与えるためにはいかなる往復動力源も利用できる。ＬＴＤ１４は利用したモデルによって変わり得る移動もしくは変位の単位で出力を提供する。好ましい実施例において、変位は1/4〜1/2インチの範囲である。各ポンプ１２の出力に接続された制御可能なバルブ１５も設けられている。
上記従来技術、VALUEMIX（これは最初に一つの成分を次いで他の複数の成分材料を連続的に分配する）、とは異なり、本発明のコントローラは両方の成分（或いは、もしも３つの成分材料があれば３つの全て）を（少なくとも最初に）同時に送出し、比率を材料が各所定量になった最後において維持する。
例えば、（成分Ａ及びＢについて）２：１の比率が求められる場合、両方のバルブが最初に開かれる。次いで、コントローラ１８はどちらの側が最初に目標（Ａ側については２単位、Ｂ側については１単位の進行）に達したかを調べ、他の側が追いついて（"catches up"）目標に達するまでその側のバルブを閉じる。つまり、このシステムは一般にみられるように、一方を流しておいて他方をそれに合わせるようにするのではなく、両方の側を真に制御するのである。
キャビテーション、エアの取り込み、圧縮性、或いは不十分な入口チェック性能は全てその結果ポンプの行程と流体の送出との間の相関がなくなる。以下のプロセスはこれらの問題を正すためのものである。まず、コントローラはポンプが切り替わったときを決定する。（これは前のサイクルから予測でき、あるいはＬＤＴの読みから観測できる。）コントローラは次いで流体バルブを閉じる。これによってポンプが何らかのガスを圧縮でき、そしてチェックバルブを積極的に閉じることができる。ポンプが停止したら流体バルブが再び開かれる。この時点におけるポンプの位置がそのストロークで流体を送出するための開始値となる。
エア圧を変えることで両方のポンプを同時かつ連続的に効率的に運転することができる。また、制御は圧力よりもむしろ流量を制御するように設定できる。所望によりまた十分な長さが利用できる場合には、混合を補助するインテグレータとしてホースを利用できる。別の代替実施例において、低容積側または材料は、高圧でかつ単一の投与バルブを用いて流すことができる。
インターフェースは３つのセクションに分かれている。ベースセクションは運転及び停止ボタンである。カバーの下には以下のための比率を示すディスプレイやサイクルカウンタや４位置回転スイッチが有る。
・運転
・テスト
・Ａポンプ独立運転
・Ｂポンプ独立運転
・比率を表示するための小数点付きの５デジット７セグメント
・点灯“スタート”ボタン（運転中点灯）−瞬時非ラッチ
・停止ボタン−瞬時非ラッチ
・比率設定増分は０．１、範囲は０〜１０。
・デジタルディスプレイに表示されるエラーコード（例えばＥ：２７）
以下が操作モードである。
運転（比例）： 両流体バルブを開く。各ポンプの行程をモニターする。一方のポンプが他のポンプより先に非比例的に動いた場合にはその流体バルブを閉じる。残りのポンプの行程をモニターする。後続のポンプが追いついたならば他の流体バルブを開く。繰り返す。
運転モード及びポンプのテストモードにおいてコントローラはトップ切替（top change-over）に関連する物理的問題を補償する。キャビテーション、エア取り込み、圧縮性、或いは不十分な入口チェック性能は全てその結果、ポンプ行程と流体分配との間の相関がなくなる。以下のアルゴリズムはこれらの問題を正すためのものである。
ポンプが切り替わったときを決定する。（これは前のサイクルから予測でき、或いはＬＤＴの読みから観測できる。）流体バルブを閉じる。これによってポンプが何らかのガスを圧縮してチェックバルブを積極的に閉じることができる。ポンプが停止したら流体バルブを再び開く。この時点におけるポンプの位置がそのストロークで分配される流体のための開始値である。
独立運転：いずれか一つの（そして単一の）ポンプを通常のポンプと同様に運転する。サイクルを通じて流体バルブは常に開かれている。500ms以下での切替を繰り返さないこと（暴走制御）。５サイクルの後に停止する。
ポンプテスト：各ポンプを３つの完全なサイクルに加えてトップ切替誤差の補償に必要な付加距離を加えて運転する。（トップ切替誤差補償アルゴリズムの説明については運転モードを参照。）各ストロークの中間で一旦流体バルブを閉じて、ポンプが停止する迄の時間遅れを測定する。これによって故障した流体バルブ、ピストンパッキング、或いはチェックバルブ、或いは入口バルブの故障をチェックする。
停止： 流体バルブとエアバルブが閉じる。
エラー： 停止モードの特定の場合。流体バルブ及び再循環バルブは閉じる。エラーは“確認”されねばならない。
校正： 各ＬＤＴは異なるオフセット及びゲインを有している。コントローラは適正な作動のためにこれらのデータを必要とする。
以下の請求の範囲によって規定される発明の精神及び範囲から逸脱することなくプロポーショナに様々な変更及び変形をなすことができるものと考えられる。
本発明の前側斜視図である。 本発明の後側斜視図である。

Claims (3)

  1. 所定の比率で混合される少なくとも第１及び第２部分を有する複数の成分材料を分配するための方法であって、該装置は前記第１及び第２部分に接続される第１及び第２往復ポンプを有し、前記ポンプの各々は変位変換器と前記ポンプの出口のバルブとを有するものにおいて、当該方法は、
    前記変換器の変位及び前記所定の比率に対応する前記変換器の各々の出力を予め定める段階；
    前記第１及び第２のポンプを前記変換器の一方が前記予め定めた出力に達するまで運転する段階；
    前記予め定めた出力に達したポンプに関連する前記バルブを閉じて他のポンプをそれが前記の予め定めた出力に達する迄運転を継続する段階、
    を有する。
  2. 各流体バルブを関連するポンプが切替に達するに伴って閉じて、該ポンプが何らかのガスを圧縮してチェックバルブを積極的に閉じる段階と、
    前記ポンプがストールしたら前記流体バルブを開く段階と、
    前記バルブが閉じたらそのサイクルの部分の間の移動及びそれによる流れを無視する段階と、
    をさらに有する請求項１の方法。
  3. チェックバルブを有する往復ポンプにおける切替を補償するための方法であって、前記ポンプは変位変換器と前記ポンプの出口におけるバルブとを有するものにおいて、
    前記流体バルブをポンプが切替に達するに伴って閉じて、前記ポンプが何らかのガスを圧縮してチェックバルブを積極的に閉じる段階と、
    前記ポンプがストールしたら前記流体バルブを開く段階と、
    前記バルブが閉じたらそのサイクルの部分の間の移動及びそれによる流れを無視する段階と、
    を有する方法。

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