KR20040068162A - 연속 계량 및 보정을 사용하는 전자식 분배 장치 - Google Patents

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Abstract

복수 성분의 분배 장치(10)의 제어기는 양 성분(또는 3 성분의 재료인 경우 3 성분 모두)을 (적어도 초기에는) 동시에 분배하고 어느 성분의 펌프(12)가 행정(주어진 가능한 레졸루션)의 원하는 양에 도달하였는지 여부를 결정하고 다른 쪽이 캐치-업할 때까지 펌프의 출력을 차단하도록 밸브를 사용함으로써 결국에는 재료의 각각의 미리 정해진 체적 비를 유지시킨다. 펌프의 체인지 오버 시점에서, 펌프(12)에 대한 출력 밸브는 차단되고 에어 모터(12a)는 캐비테이션, 공기 유입, 압축성 또는 열악한 입구 점검 성능을 보완하도록 행정이 정지할 때까지 작동이 허용된다.

Description

연속 계량 및 보정을 사용하는 전자식 분배 장치 {ELECTRONIC PROPORTIONER USING CONTINUOUS METERING AND CORRECTION}
그 내용이 본 명세서에서 참조되는, 앞선 출원에서 도시되고 기술된 바와 같은 분배 장치는 상표명 VALUEMIX®로서 본 발명의 양수인에 의해 시장에서 판매되고 있다.
관련 출원으로는 2000년 3월 2일자로 출원된 미국 출원 번호 제60/186405호, 2001년 3월 2일자로 출원된 PCT 출원 번호 제PCT/US01/069호 및 2001년 11월 27일자로 출원된 미국 출원 번호 제60/333,697호를 포함한다.
도1은 본 발명의 전방 사시도이다.
도2는 본 발명의 후방 사시도이다.
본 발명에 있어서, 각각 한 쌍(또는 그 이상)의 공기 구동식 왕복 피스톤 펌프(상표명 KINGTM으로서 본 발명의 양수인에 의해 판매되는 것들과 같음)에는 에어 모터 및 펌프 로드의 선형 위치의 정확한 표시를 (전술된 출원에서 논의된 바와 같이) 전달할 수 있는 선형 변위 변환기(LDT)가 제공된다. 또한 각각의 펌프의 출력에 연결되는 제어 밸브가 제공된다.
전술된 VALUEMIX와는 달리, 본 발명의 제어기는 양 성분(또는 3 성분의 재료인 경우 3 성분 모두)을 동시에 분배시키고 최종적으로 재료의 각각 미리 정해진 체적 비를 유지시킨다.
예를 들면, 재료가 2:1의 비(성분 A 및 B)를 요구하는 경우, 초기에는 양 밸브가 개방될 것이다. 이어서 제어기는 어느 쪽인지 간에 그 기준을 먼저 맞추는지 여부를 관찰하고 다른 쪽이 "캐치 업(catch up)"하여 그 기준(A 쪽에 대해 2 그리고 B 쪽에 대해 1)을 맞출 때까지 이미 기준이 맞추어진 쪽의 밸브를 폐쇄시킨다.
캐비테이션, 공기 유입, 압축성 또는 열악한 입구 점검 성능 모두 펌프 행정 및 유체 분배 사이의 상호 관계를 손상시키는 결과를 낳는다. 다음의 프로세스는 이들 문제들에 대한 보정을 의미한다. 먼저, 제어기는 펌프가 언제 체인지 오버(change over)되는지를 결정한다.(이는 이전 사이클로부터 예상 가능하거나, LDT 판독으로부터 관찰 가능함) 이어서 제어기는 유체 밸브를 폐쇄시킬 것이다. 이는 펌프가 임의의 가스를 압축시키고 체크 밸브를 능동적으로 폐쇄시키는 것을 허용한다. 펌프가 정지하면, 유체 밸브는 재개방된다. 이 시점에서의 펌프의 위치가 그 스트로크에 분배된 유체에 대한 시작값이다.
본 발명의 이들 목적 및 장점 그리고 다른 목적 및 장점은 유사한 도면 부호가 몇몇 도면을 통해 동일 또는 유사한 부분을 나타내는 첨부 도면과 연계하여 이루어지는 다음 설명으로부터 더 명백해질 것이다.
본 발명(10)에 있어서, 각각 한 쌍(또는 그 이상)의 공기 구동식 왕복 피스톤 펌프(12)(상표명 KINGTM으로서 본 발명의 양수인에 의해 판매되는 것들과 같음)에는 에어 모터(12a) 및 펌프 로드(12b)의 선형 위치의 정확한 표시를 (전술된 출원에서 설명된 바와 같이) 전달할 수 있는 선형 변위 변환기(LDT)(14)가 제공된다. 물론 임의의 왕복 운동 동력원이 펌프 로드(12b)에 동력을 공급하는데 사용될 수도 있다. LDT(14)는 사용되는 모델에 따라 변화할 수도 있는 행정 또는 레졸루션(resolution)의 유닛에서의 출력을 제공한다. 양호한 실시예에 있어서, 레졸루션은 1/4 내지 1/2 인치의 범위 내일 수도 있다. 또한 각각의 펌프(12)의 출력에 연결되는 제어 밸브(16)가 제공된다.
전술된 종래 기술의 VALUEMIX(순차적으로 한 성분을 먼저 분배하고 이이서 복수의 성분 재료 중 다른 성분을 분배시킴)와는 달리, 본 발명의 제어기는 양 성분(3 성분의 재료인 경우 3 성분 모두)을 (적어도 초기에는) 동시에 분배시키고 최종적으로 재료의 각각 미리 정해진 체적 비를 유지시킨다.
예를 들면, 재료가 2:1의 비(성분 A 및 B)를 요구하는 경우, 초기에는 양 밸브가 개방될 것이다. 이어서 제어기(18)는 어느 쪽인지 간에 그 기준을 먼저 맞추는지 여부를 관찰하고(A 쪽에 대해 2 단위의 행정 그리고 B 쪽에 대해 1) 다른 쪽이 "캐치 업"하여 그 기준을 맞출 때까지 이미 기준이 맞추어진 쪽의 밸브를 폐쇄시킨다. 따라서, 시스템은 보통 발생하는 바와 같이 한 쪽의 작동을 허용하면서다른 쪽을 정합시키기 보다는 양 쪽 모두를 실제로 제어한다.
캐비테이션, 공기 유입, 압축성 또는 열악한 입구 점검 성능 모두 펌프 행정 및 유체 분배 사이의 상호 관계를 손상시키는 결과를 낳을 수 있다. 다음의 프로세스는 이들 문제들에 대한 보정을 의미한다. 먼저, 제어기는 펌프가 언제 체인지 오버되는지를 결정한다(이는 이전 사이클로부터 예상 가능하거나, LDT 판독으로부터 관찰 가능함). 이어서 제어기는 유체 밸브를 폐쇄시킬 것이다. 이는 펌프가 임의의 가스를 압축시키고 체크 밸브를 능동적으로 폐쇄시키는 것을 허용한다. 펌프가 정지하면, 유체 밸브는 재개방된다. 이 시점에서의 펌프의 위치가 그 스트로크에서 분배된 유체에 대한 시작값이다.
공기압은 동시에 연속적으로 양 펌프를 효과적으로 작동시키기 위해 변화될 수 있다. 또한, 제어는 압력보다는 유량을 제어하도록 설정될 수도 있다. 원하는 충분한 길이가 가능하다면, 호스는 혼합을 보조하도록 인테그레이터(integrator)로서 사용될 수도 있다. 대체 실시예에 있어서, 하부 체적 측 또는 재료는 더 높은 압력에서 단일 정량 주입 밸브로서 작동될 수도 있다.
인터페이스는 3개의 섹션으로 나누어진다. 기본 섹션은 작동 및 정지 버튼이다. 커버 아래에는 비율을 도시하는 디스플레이 및 사이클 카운터와 다음을 위한 4단 회전 스위치가 존재한다.
작동
테스트
A 펌프 단독 작동
B 펌프 단독 작동
비율을 표시하기 위해 소수점을 포함한 5-디짓(digit) 7-세그먼트(segment)
광 "시작" 버튼(작동 중 켜짐)-모멘터리(momentary), 비래칭(non-latching)
정지 버튼-모멘터리, 비래칭
비 설정 증분은 0.1, 범위는 0 내지 10
디지털 디스플레이에 표시되는 에러 코드(예를 들면 E:27)
다음은 작동 모드이다.
작동(혼합 분배): 유체 밸브를 두 개 모두 개방시킨다. 각 펌프의 행정을 감시한다. 일 펌프가 다른 펌프 이전에 미리 불균형하게 행정이 이루어지면, 그 유체 밸브를 폐쇄시킨다. 나머지 펌프의 행정을 감시한다. 일단 후발 펌프가 캐치 업하면, 다른 유체 밸브를 개방한다. 이를 반복한다.
작동 모드 및 펌프 테스트 모드에 있어서 제어기는 탑 체인지 오버(top change over)와 관련된 물리적인 문제들을 보상할 것이다. 캐비테이션, 공기 유입, 압축성 또는 열악한 입구 점검 성능 모두 펌프 행정 및 유체 분배 사이의 상호 관계를 손상시키는 결과를 낳는다. 다음 알고리즘은 이들 문제들에 대한 보정을 의미한다.
펌프가 언제 체인지 오버되는지를 결정한다(이는 이전 사이클로부터 예상 가능하거나, LDT 판독으로부터 관찰 가능함). 유체 밸브를 폐쇄시킨다. 이는 펌프가 임의의 가스를 압축시키고 체크 밸브를 능동적으로 폐쇄시키는 것을 허용한다. 펌프가 정지하면, 유체 밸브를 재개방시킨다. 이 시점에서의 펌프의 위치가 그 스트로크에 분배된 유체에 대한 시작값이다.
단독 작동 : 일반 펌프와 같은 임의의 하나(오직 하나)의 펌프를 작동시킨다. 유체 밸브는 사이클에 걸쳐 끊임없이 개방된다. 500ms 미만에서는 체인지 오버를 반복하지 않는다[런어웨이(run away) 제어]. 5 사이클 이후에 정지시킨다.
펌프 테스트 : 각각의 펌프를 탑 체인지 오버 에러에 대한 보상에 필요한 여분의 거리를 더한 3회의 전체 사이클에 걸쳐 작동시킨다.(체인지 오버 에러 보상 알고리즘의 설명에 대해선 작동 모드를 참조) 각각의 스트로크의 중간 기간 중에 한번 유체 밸브를 폐쇄시키고 펌프가 정지할 때까지 시간 지연을 측정한다. 이는 오작동된 유체 밸브, 피스톤 패킹(packing) 또는 체크 밸브, 또는 입구 밸브 오작동에 대해서 점검한다.
정지 : 유체 밸브 및 에어 밸브가 폐쇄된다.
에러 : 정지 모드의 특이한 경우. 유체 밸브 및 재순환 밸브가 폐쇄된다. 에러는 "인식(acknowledge)"되어야만 한다.
캘리브레이션(calibration) : 각각의 LDT는 다양한 오프셋 및 게인을 가진다. 제어기는 적절하게 작업하기 위해 이러한 데이터를 필요로 한다.
다양한 변화 및 변형이 다음의 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 정신 및 범위 내에서 분배 장치에 대해 이루어짐을 예상할 수 있다.
본 발명에 의하면, 연속적으로 계량 및 보정이 가능한 전자식 분배 장치가 제공된다.

Claims (3)

  1. 미리 정해진 비율로 혼합될 적어도 제1 및 제2 부분을 가지는 복수 성분의 재료를 분배하기 위한 방법이며,
    장치는 상기 제1 및 제2 부분에 연결되는 제1 및 제2 왕복 펌프를 가지고, 상기 각각의 펌프는 상기 펌프의 출구에 밸브 및 변위 변환기를 가지며,
    상기 방법은
    상기 변환기의 레졸루션과 상기 미리 정해진 비율과 대응하는 상기 각각의 변환기의 출력을 미리 정하는 단계와,
    상기 변환기 중 하나가 상기 미리 정해진 출력에 도달할 때까지 상기 밸브가 개방한 상태에서 상기 제1 및 제2 펌프를 작동시키는 단계와,
    상기 미리 정해진 출력에 도달한 펌프와 관련된 밸브를 폐쇄시키고 상기 펌프 중 다른 하나를 상기 미리 정해진 출력에 도달할 때까지 계속하여 작동시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 펌프가 임의의 가스를 압축시키고 체크 밸브를 능동적으로 폐쇄시키는 것을 허용하도록 그와 관련된 펌프가 체인지 오버에 도달되면 상기 각각의 유체 밸브를 폐쇄시키는 단계와,
    상기 펌프가 정지하면, 유체 밸브를 개방하는 단계와,
    상기 밸브가 폐쇄되면 사이클의 일부분 동안 임의의 행정 및 귀속(imputed)유동을 무시하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 펌프가 상기 펌프의 출구에 밸브 및 변위 변환기를 가지는 체크 밸브를 가지는 왕복 펌프에서의 체인지 오버를 보상하기 위한 방법이며,
    상기 펌프가 임의의 가스를 압축시키고 체크 밸브를 능동적으로 폐쇄시키는 것을 허용하도록 펌프가 체인지 오버에 도달되면 상기 유체 밸브를 폐쇄시키는 단계와,
    상기 펌프가 정지하면, 유체 밸브를 개방하는 단계와,
    상기 밸브가 폐쇄되면 사이클의 일부분 동안 임의의 행정 및 귀속 유동을 무시하는 단계를 포함하는 방법.
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