TW201529975A - 注射計量器 - Google Patents

Abstract

一種注射計量器，包括有：一供料槽、一可變容積之容器、一傳動組件、至少一供氣管、至少一排液管、以及數閥件，該可變容積之容器為一伸縮式囊管，該伸縮式囊管兩端封閉，該供料槽另具有循環管及泵與該伸縮式囊管相連通，使液體得以循環流動於該供料槽與該伸縮式囊管之間；該傳動組件負責帶動該伸縮式囊管作線性壓縮或拉伸，進而改變管內之容積；該供氣管及該排液管係與該可變容積之容器相連通；數閥件則安裝於前述各管處，適時控制管的開閉時機；藉由控制該伸縮式囊管之容積，能維持每次定量的輸出，或是在液體注滿該伸縮式囊管後，再驅動該傳動組件壓縮該伸縮式囊管，以精確控制流出之液量。

Description

注射計量器

本發明為一種計量器之技術領域，尤其指一種採容積可變之容器，在密閉的管路中，精確地控制輸出之液量。

目前產業用之計量方式，至少包括有：a、溢流槽計量；b、流量計計量；C.定體積計量。如第一圖示，為溢流槽計量之架構示意圖。該溢流槽計量之運作方式是由泵11將一原料槽12內的液體輸送至一計量槽13內，當液體由該計量槽13之溢流管14溢出時就停止輸送，之後打開計量槽13底部的閥門15，使計量槽13內定量的液體流入混合槽16，完成計量的工作。然而此結構具有下列缺點：1. 利用溢流方式計量，雖可有效維持每次定量，但如果要改變計量體積，就不容易；2. 計量過程中，經溢流管14流出的液體原料不易回收，容易造成原料的浪費；3. 閥門15打啟後，只能藉由重力自然流出，如果原料液體流動性較差，例如具濃稠性或具黏性，排出速度緩慢；4. 整個管路在不計量時液體是完全停止流動，如果液體為研磨液，就可能造成沈積與結塊，使DIW(Deionized water去離子水)管路中TOC(Total organic carbon總有機碳量)增加； 5. 整體液體流動迴路處於開放的空間，容易造成環境的污染。

該流量計計量方式，主要是在泵運作時，利用流量與時間去計算輸出液體的體積，以達計量之目的。但此種計量方式具有下列幾項缺點：1. 流速不穩定的系統容易失真，例如，泵間歇開關；2. 來源管路分支使用，造成來源的壓力變化，亦影響流量；3. 在高流量時須使用大管徑，在小流量或補償時需設置小管徑計量；4. 整個迴路在不計量時完全停止，如果液體為研磨液，就可能造成沈積與結塊，使DIW管路中TOC增加；5. 入料的管內如存有殘液，容易造成計量誤差。

該定體積計量方式，主要是採用一定量幫浦(Dosing pump)，每次利用活塞輸送定量的液體，以達計量之目的。然而此種計量方式具有下列幾項缺點：

1. 為求精度，每個行程的體積設計盡量縮小，流量通常約5lpm。因此不適用於大量計量，計量的準度會因運轉次數過多而累積失真。

2. 整個管路在不計量時液體是完全停止，如果液體為研磨液，容易造成研磨液沈積與結塊，使DIW管路中TOC增加。

3. 入料的管內如存有殘液，容易造成計量誤差。

為解決上述問題，本發明憑藉著多年的經驗，設計了此一注射計量器。

本發明之主要目的係提供一種容積可變之計量器，主要係運用一容積可變之容器，該容器可為一伸縮式囊管(Bellows tube)，該伸縮式囊管配合一 組傳動組件精密控制壓縮或拉抻行程，以達到精確控制計量體積之目的。

本發明之次要目的係提供一種在封密式循環管路中進行的計量器，在密閉的管路中，能減少與其他氣體接觸的機會，降低環境污染風險。而在不斷循環流動的管路中，能減少液體沉積或結塊，維持液體品質。另外在計量過程中密封的壓力管路，可藉由提高壓力差，增加流速，縮短計量時間，減少液體沉積或結塊，以及降低生技食品用液中的TOC值。

本發明再一目的係提供一種適用於多種不同型態的計量模式，例如大量(每次皆以全容積輸出計量)、小量或微量(每次皆依需求以部份容積輸出計量)等，如此就能滿足使用者購買單一產品，就能用於多種不同的計量模式。

為達上述之目的，本發明包括有一供料槽、一可變容積之容器、一傳動組件、至少一供氣管、至少一排液管、以及數關件，該可變容積之容器為伸縮式囊管，該伸縮式囊管兩端封閉，該供料槽另具有一循環管及至少一泵與該伸縮式囊管相連，使液體得以循環流動於供料槽與伸縮囊管之間；該傳動組件負責帶動該伸縮式囊管作壓縮或拉伸，進而改變容積；至少一進氣管，與該可變容積之容器相連通；至少一排液管，與該可變容積之容器相連通；以及數閥件，安裝於前述各管處，控制與伸縮式囊管相連之各管的開閉時機。

在本發明中，該排液管進一步包括有一第一排液管，而該供氣管係安裝於該可變容積之容器的頂部位置，該第一排液管安裝於該可變容積之容器的底部位置，該供氣管及該第一排液管與該可變容積之容器銜接處各安裝著一該閥件，當兩該閥件開啟後，該容器內之原料液得以藉壓力直接經 第一排液管流出。此實施例為一種大容量的計量模式，運作時是先由該傳動組件控制該伸縮式囊管的容積，調整後每次皆注入定量液體，在開啟該閥件後，管內液體就能經第一排液管快速流出，達到大量的計量目的。

另外如果計量過程中，欲進行適量的補償計量，可採取另一種小量的計量方式，此模式為依需求以部份容積輸出計量。在此實施例中，該排液管還包括有一第二排液管，該第二排液管安裝於該可變容積之容器的頂部位置，兩者銜接處安裝有該閥件，當閥件被開啟後液體因重力關係，並無法自行逆流向上流出，故本實施例須藉由該傳動組件帶動該伸縮式囊管被壓縮，該液體才會經該第二排液管流出預計的流量，一般作為小量或補償的計量。

再者，本發明該排液管可進一步包括有一第三排液管，該第三排液管安裝於該可變容積之容器的底部位置，兩者銜接處安裝有該閥件，此處的該閥件為一微量開關，此實施例為一微量計量模式，當該微量開關被開啟後，該伸縮式囊管內液體因之本身表面張力是無法流出的，必須由該傳動組件帶動該伸縮式囊管壓縮，而流出定量的液體，因此藉由精確控制該伸縮式囊管的行程，就能進行微量精確的計量。

以下配合圖式及元件符號對本創作的實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

11‧‧‧泵

12‧‧‧原料槽

13‧‧‧計量槽

14‧‧‧溢流管

15‧‧‧閥門

16‧‧‧混合槽

2‧‧‧供料槽

21‧‧‧供液管

22‧‧‧回流管

23‧‧‧泵

3‧‧‧可變容積之容器

31‧‧‧伸縮式囊管

311‧‧‧上端壁

312‧‧‧下端壁

4‧‧‧傳動組件

41‧‧‧螺桿

42‧‧‧齒輪組

43‧‧‧動力裝置

44‧‧‧旋鈕

5‧‧‧供氣管

6‧‧‧排液管

61‧‧‧第一排液管

62‧‧‧第二排液管

63‧‧‧第三排液管

71~76‧‧‧閥件

8‧‧‧混合槽

第一圖為習用溢流槽計量之架構示意圖；第二圖為本發明第一實施例之架構示意圖； 第三圖為本發明第二實施例之架構示意圖；第四圖為本發明實際運作之示意圖；第五圖為本發明第一種計量模式之示意圖；第六圖為本發明第二種計量模式之示意圖；第七圖為本發明第三種計量模式之示意圖。

如第二圖所示，為本發明架構之示意圖。本發明注射計量器包括有一供料槽2、一可變容積之容器3、一傳動組件4、至少一進氣管5、至少一排液管6、以及數關件71~76。

該供料槽2為用以容納原料液體之容器槽體，具有一循環管與該可變容積之容器3相通，該循環管包括有一出液管21、一回流管22及至少一泵23。該出液管21及該回流管22分別連接於該可變容積之容器3上下兩端壁，藉由泵23使該供液槽2內的液體得以循環流動於該供料槽2與該可變容積之容器3。

該可變容積之容器3可為一伸縮式囊管31。該伸縮式囊管31兩端是由一上端壁311及一下端壁312封閉，連接兩端之間的囊壁則能被線性壓縮或拉伸，藉此改變該伸縮式囊管31內部之容積，達到可變容積之目的。

該傳動組件4是負責帶動該伸縮式囊管31產生線性的壓縮或拉抻，此類結構有著許多型式可以應用，本實施中僅就其中一種作說明。該傳動組件4包括有一螺桿41及與螺桿相接嚙合的一齒輪組42。該螺桿41是螺接於該伸縮式囊管31之上端壁311，並能帶動該上端壁311產生線性的位移。該齒輪組42是用以精確控制該螺桿41的旋轉行程，達成最終調整控制該伸 縮式囊管31容積之目的。而調整方式可採手動或電動模式，如第二圖為電動模式控制，因此該齒輪組42另安裝有一動力裝置43，該動力裝置43可為一伺服馬達，由該伺服馬達精確控制該螺桿41的行程。或如第三圖所示，為手動模式控制，因此該齒輪組43處另具有連動及刻度的旋鈕44，由手動該旋鈕44以進行微調控制。

該排液管6包括有一第一排液管61、一第二排液管62及一第三排液管63，各管最終連接至欲排放處的混合槽，但各管連接於該伸縮式囊管31的位置有些不同。該第一排液管61及第三排液管63安裝於該下端壁312，該第二排液管62則安裝於該上端壁311處。另各管的管徑也可略為不同，該第一排液管61大於第二排液液管62，第二排液管62大於第三排液管63。其中該第一排液管61用於大量的計量模式，該第二排液管62用於少量或補償用的計量模式，第三排掖管63用於微量的計量。

該供氣管5一端連通於該該伸縮式囊管31之上端壁311，另一端連接一氣體的供氣裝置或連接至外界大氣。本實施例是連接一氮氣供給裝置，以適時提供氮氣於該伸縮式囊管31內，防止管內液體被污染。

數該閥件係安裝於該循環管路、供氣管5、第一排液管61、第二排液管62及第三排液管63處，另透過控制各閥件的開關，讓多種不同的計量模式就得以順利進行。但為了更精確控制該伸縮式囊管31的容積，各件閥件係安裝於各管於該伸縮式囊管31的接合處，部份閥件因用途不同，結構也略為不同。其中該閥件71安裝於該出液管21與該下端壁312的接合處，該閥件72安裝於該回流管22與該上端壁311的接合處，該該閥件73安裝於該供氣管5與該上端壁311的接合處，該閥件74安裝於該第二排液管62 與該上端壁311的接合處。該閥件75位於該第一排液管61與該下端壁312的接合處。該閥件76為一微量開關，安裝於第三排液管63與下端壁312的接合處，該微量開關的孔徑較小，當開啟後液體因本身之表面張力是無法自行流出。

接著就，本發明運作方式作一清楚的說明，本發明之計量模式依輸出量的多寡分為三種模式：1、大量模式(dumping adding)；2、中量模式(displacement adding)以及3、微量模式(needle injection)；各模式能單獨作業，或依序混合作業，以滿足各種不同計量的需求。

如第四圖所示，在尚未啟動計量前，該閥件71及72可維持開啟狀態，該閥件73、74、75、76為關閉狀態，該供料槽2內的液體經該循環管路及泵23的運作，持續流動該供料槽2與該伸縮囊管31之間，如此能防止液體沉積於管內或結塊。當欲進行大量計量模式，先驅動該傳動組件4拉伸或壓縮該伸縮式囊管31至預設容積，如果拉伸行程中，亦可打開閥件73，注入氮氣，以縮短拉伸時間。該泵23將該供料槽2液體持續注入預設容積之該伸縮式囊管31內，當在該回流管22處之感應器感應滿管後，該泵23停止且該閥件71、72關閉，如第五圖所示，該閥件73開啟注入氮氣，該閥件75開啟，使液體大量快速經該第一排液管61排至一混合槽8內，待該第一排液管61處之感應器感應無液體流出後，再度關閉該閥件73、75。如此就能維持每次定量之大量的計量模式。

如第四、六圖，在進行中量的計量模式時，須先使該伸縮式囊管31注滿液體，運作方式如第四圖，先驅動該傳動組件4調整該伸縮式囊管31至預設容積，該泵23將該供料槽2內液體持續注入該伸縮式囊管31，在該回 流管22處之感應器感應滿管後，該泵23停止且該閥件71、72關閉。如第六圖所示，接著再度驅動該傳動組件4，以該螺桿41精確控制該伸縮式囊管31的壓縮行程，使管內液體經該第二排液管62流至該混合槽8內，待第二排液管62內之感應器感應無液體流出後再度關閉該閥件74。由於此計量方式係經由該傳動組件4驅動，故流速較慢，但輸出量可精確的控制，一般作為中量或補償的計量。

如第四及七圖所示，在進行微量的計量模式時，也必須先進行該調整該伸縮式囊管31的容積及注滿液體的動作，此部份如第四圖及先段內容所述相同，故不再描述。如第七圖所示，開啟微量關開之該閥件76，由於該微量開關的孔徑較小，液體因本身之表面張力是無法自行流出，接著再度驅動該傳動組件4，由螺桿41精確控制該伸縮式囊管31的壓縮行程，將液體經該第三排液管63流至該混合槽8內。當壓縮行程結束即可開閉該閥件76，此為微量的計量模式。

綜合以上所述，本發明注射計量器在實際運用時，具有下列幾項具體的優點：

(a)計量體積容易調整。

(b)可同時兼具大、中、微量之計量，達成高精度之要求。

(c)密閉循環迴路設計，持續回流，不計量時不會有沈積、結塊、TOC增加之情況。

(d)密閉循環迴路設計，降低與環境接觸，降低污染源。

(e)迴路不留殘液，不影響精度。

(f)可同時入料，增加混合速率。

以上所揭露的僅為本發明的較佳實例而已，當然不能以此來限定本發明之權利範圍，因此依本發明申請專利範圍所作的等同變化，仍屬於本發明所涵蓋的範圍。

2‧‧‧供料槽

21‧‧‧供液管

22‧‧‧回流管

23‧‧‧泵

3‧‧‧可變容積之容器

31‧‧‧伸縮式囊管

311‧‧‧上端壁

312‧‧‧下端壁

4‧‧‧傳動組件

41‧‧‧螺桿

42‧‧‧齒輪組

43‧‧‧動力裝置

5‧‧‧供氣管

6‧‧‧排液管

61‧‧‧第一排液管

62‧‧‧第二排液管

63‧‧‧第三排液管

71~76‧‧‧閥件

Claims (7)

1. 一種注射計量器，包括有一供料槽；一可變容積之容器，為伸縮式囊管，該伸縮式囊管兩端封閉，該供料槽另具有循環管及泵與該伸縮式囊管相連通，使液體得以循環流動於該供料槽與該伸縮式囊管；一傳動組件，能帶動該伸縮式囊管作壓縮或拉伸，進而改變該伸縮式囊管內部容積；至少一供氣管，與該可變容積之容器相連通；至少一排液管，與該可變容積之容器相連通；以及數閥件，安裝於前述各管處；藉此，可預先控制該伸縮式囊管的容積，維持每次定量的輸出，或在液液體注滿該伸縮式囊管後，啟動該傳動組件壓縮該伸縮式囊管，精確控制流出之液量。
2. 如申請專利範圍第1項所述之注射計量器，其中該供氣管係連接於該可變容積之容器的頂部，該排液管包括有第一排液管，該第一排液管連通於該可變容積之容器底部，該供氣管及第一排液管與該可變容積之容器銜接處各安裝著一該閥件，兩當閥件開啟後，該可變容積之容器內之液體得以藉壓力直接經第一排液管流出。
3. 如申請專利範圍第1項所述之注射計量器，其中該排液管包括有第二排液管，該第二排液管連通於該可變容積之容器的頂部，兩者銜接處安裝有該閥件，當閥件被開啟後且該傳動組件帶動該伸縮式囊管被壓縮，該伸 縮式囊管內之液體才會經該第二排液管流出。
4. 如申請專利範圍第1項所述之注射計量器，其中該排液管包括有第三排液管，該第三排液管連通於該可變容積之容器的底部，兩者銜接處安裝有該閥件，此處的該閥件為一微量開關，當該微量開關件被開啟後，液體因本身之表面張力並無法流出，必須在該傳動組件帶動該伸縮式囊管壓縮時才會流出。
5. 如申請專利範圍第1至第4項中任一項所述之注射計量器，該傳動組件包括有能帶動該伸縮式囊管作線性壓縮或拉伸的一螺桿、及與螺桿相接嚙合的一齒輪組、以及能帶動該齒輪組旋動的一動力裝置，當該動力裝置帶動該齒輪組轉動，該齒輪組就會帶動該螺桿同步轉動，而使得該伸縮囊管產生線性的壓縮或拉伸。
6. 如申請專利範圍第1至第4項中任一項所述之注射計量器，其中該傳動組件包括能帶動該伸縮式囊管作線性壓縮或拉伸的一螺桿，及與該螺桿相接嚙合的一齒輪組，當手動旋轉該齒輪組，該螺桿會同步轉動，而使得該伸縮囊管產生線性壓縮或拉伸。
7. 如申請專利範圍第1至第4項中任一項所述之注射計量器，其中該數閥件係安裝於該循環管、供氣管、第一排液管、第二排液管及第三排液管等各管於該伸縮式囊管的接合處。