TWI592604B - Backstop delivery system and its control method - Google Patents

Description

逆止輸送系統及其控制方法

本發明是有關於一種逆止輸送系統，特別是指一種能夠限止流體單向流動的逆止輸送系統及其控制方法。

參閱圖1，以中華民國公告第M366624號案的逆止閥1為例，其與市面上大多數的逆止閥相同，主要具有一套筒11、一密封組12，及一彈性元件13。該套筒11具有供流體進、出的一入口111與一出口112。該密封組12容置在該套筒11內，並具有一定位塊121，及設置在該定位塊121的一墊圈122。該彈性元件13安裝在該定位塊121反向於該入口111的一端面且推頂該定位塊121相對該入口111位移，至以該墊圈122與該套筒111一內表面氣密接觸而封閉該入口111。

藉此，當流體由該入口111進入且流體壓力大於該彈性元件13的彈性作用力時，流體壓力就會推頂該定位塊121與該墊圈122遠離該入口111，而釋放流體通過的逆止閥1。相反的，當流體由該出口112進入時，流體壓力會與該彈性元件13的彈性作用力形成加乘作用，推頂該定 位塊121連同該墊圈122愈與該套筒11內表面氣密接觸，防止流體迴流。惟，前述逆止閥1雖然能夠達到防止流體逆向迴流，卻仍然於實際使用時存在有以下缺點：

一、由於該逆止閥1是以機械式的定位塊121(或球)控制流體的流向，而必須形成有供該定位塊121容納及活動的空間，因此，若前述逆止閥1應用在由奈升流量進入微升流量的系統環境(如高效液相層析系統)時，就會因為容積變大而導致流體壓力產生波動，有流體壓力不夠穩定的情形，而降低實驗數據的準確度。

二、再者，若前述高效液相層析系統使用黏度較高的流體(移動相)時，會因為沾黏問題，或存在顆粒，使該定位塊121的反應速度不夠靈敏，且會影響該定位塊121與該墊圈122的密合效果，而有滲漏，及流體壓力不夠穩定的情形，而降低實驗數據的準確度。

三、且使用含鹽類或其它具侵蝕作用的流體時，會影響該定位塊121或該墊圈122的使用壽命，及密合效果，而導致該逆止閥1喪失逆止作用，而必須頻繁更換，不但成本較高，且無法滿足使用需求。

因此，本發明之目的，即在提供一種能夠提升反應速度、壓力穩定性、使用壽命，且清洗、維護容易的逆止輸送系統及其控制方法。

於是，本發明的逆止輸送系統，與一流體輸入源、一流體輸出源、一第一壓差泵、一第二壓差泵連通， 該逆止輸送系統包含：一第一切換閥，及一第二切換閥。

該第一切換閥連接該流體輸入源，且在能夠連通該第一壓差泵的一第一閥位與能夠連通該第二壓差泵的一第二閥位間切換；及該第二切換閥與該第一切換閥、該流體輸出源、該第一壓差泵、該第二壓差泵連接，且在一第一轉接位與一第二轉接位間切換，在該第一轉接位時，與第二閥位的第一切換閥，形成連通該流體輸入源與該第二壓差泵的一第一迴路，而透過該第二壓差泵唧取流體填充該第一迴路，及形成連通該流體輸出源與該第一壓差泵的一第二迴路，而透過該第一壓差泵加壓流體經該第二迴路進入該流體輸出源，在該第二轉接位時，與該第一閥位的一第一切換閥，形成連通該流體輸入源與該第一壓差泵的一第三迴路，而透過該第一壓差泵唧取流體填充該第三迴路，及形成連通該流體輸出源與該第二壓差泵的一第四迴路，而透過該第二壓差泵加壓流體經該第二迴路進入該流體輸出源。

本發明的逆止輸送系統的控制方法，以一中控單元為工具，該控制方法包含下列步驟：步驟a：該中控單元控制該第一切換閥與該第二切換閥，形成透過該第二壓差泵由該流體輸入源唧取流體的第一迴路，及透過該第一壓差泵加壓流體進入該流體輸出源的第二迴路；及步驟b：該中控單元控制該第一切換閥與該第二 切換閥，形成透過該第一壓差泵由該流體輸入源唧取流體的第三迴路，及透過該第二壓差泵加壓流體進入該流體輸出源的第四迴路。

本發明之功效：以該第一切換閥與該第二切換 閥特殊的切換設計，形成能夠交替變換流體流向，及兼具逆止作用的迴路，不但反應速度快、壓力穩定，且清洗、維護容易，能夠大幅提升實用性與使用壽命。

2‧‧‧流體輸入源

3‧‧‧流體輸出源

4‧‧‧第一壓差泵

5‧‧‧第二壓差泵

6‧‧‧第一切換閥

a~f‧‧‧閥口

7‧‧‧第二切換閥

A~F‧‧‧閥口

8‧‧‧管路單元

81‧‧‧第一管路

82‧‧‧第二管路

83‧‧‧第三管路

84‧‧‧第四管路

85‧‧‧第五管路

86‧‧‧第六管路

9‧‧‧中控單元

91‧‧‧壓力感測元件

92‧‧‧壓力感測元件

93‧‧‧處理器

1‧‧‧第一迴路

L2‧‧‧第二迴路

L3‧‧‧第三迴路

L4‧‧‧第四迴路

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是中華民國公告第M366624號案的剖視圖；圖2是本發明逆止輸送系統及其控制方法的一較佳實施例的方塊圖；圖3是該較佳實施例中流體依循一第一迴路、一第二迴路行進的示意圖；圖4是該較佳實施例中一第二壓差泵加壓流體的示意圖；圖5是該較佳實施例中流體依循一第三迴路、一第四迴路行進的示意圖；圖6是該較佳實施例中一第一壓差泵加壓流體的示意圖；及圖7是該較佳實施例的一流程圖。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2、圖3，本發明逆止輸送系統的一較佳實施例與一流體輸入源2、一流體輸出源3、一第一壓差泵4、一第二壓差泵5連通。該逆止輸送系統包含：一第一切換閥6、一第二切換閥7、一管路單元8，及一中控單元9。

該第一切換閥6連接該流體輸入源2，並具有順序排列的一閥口a~一閥口f。該閥口a、c、e在連通該閥口b、d、f的一第一閥位(如圖4、圖5)與連通該閥口f、b、d間的一第二閥位(如圖3、圖6)間切換位置。

該第二切換閥7與該第一切換閥6、該流體輸出源2、該第一壓差泵4、該第二壓差泵5連接，並具有一閥口A~一閥口F。該閥口A、C、E分別在連通該閥口B、D、F的第一轉接位(如圖3、圖4)與連通該閥口F、B、D的第二轉接位間切換位置(如圖5、圖6)。

該管路單元8具有連接該流體輸入源2與該第一切換閥6閥口a的一第一管路81、連接該流體輸出源3與該第二切換閥7閥口A的一第二管路82、分別連接該第二切換閥7閥口B、F與該第一壓差泵4、第二壓差泵5的一第三管路83與一第四管路84，及連接該第一切換閥6閥口b、f與該第二切換閥7閥口C、E的一第五管路85與一第六管路86。

該中控單元9具有安裝在該第三管路83與該第 四管路84的二壓力感測元件91、92，及與該等壓力感測元件91、92、該第一切換閥6、該第二切換閥7、該第一壓差泵4、該第二壓差泵5電連接的一處理器93。該處理器93預設有一壓力預設值V₀。

值得說明的是，如圖3所示，當該第一切換閥6位於第二閥位，該第二切換閥7位於第一轉接位時，會與該第一管路81、第五管路85、第四管路84形成連通該流體輸入源2與該第二壓差泵5的一第一迴路L1，及與該第二管路82、該第三管路83形成連通該流體輸出源3與該第一壓差泵4的一第二迴路L2。如圖5所示，當該第一切換閥6位於第一閥位，該第二切換閥7位於第二轉接位時，會與該第一管路81、第六管路86、第三管路83形成連通該流體輸入源2與該第一壓差泵4的一第三迴路L3，及與該第二管路82、該第四管路84形成連通該流體輸出源3與該第二壓差泵5的一第四迴路L4。

參閱圖7，及圖2~圖6，以下即針對本發明逆止輸送系統的控制方法結合實施例步驟說明如後：值得說明的是，下列實施例步驟是以圖3所示的狀態為例，此時，流體分別在該第一迴路與該第二迴路中流動。

步驟101：如圖2、圖7，及圖3所示，該處理器93控制該第一壓差泵4加壓該第三管路83、第二管路82中的流體，使該第三管路83中的流體通過該閥口B、A，同時依循如實線箭頭所示的第二迴路L2進入該流體輸出 源3。

步驟102：該處理器93控制該第二壓差泵5於 該第一迴路L1中產生負壓，而由該流體輸入源2唧取流體通過該閥口a、f、該閥口E、F，同時依循如虛線箭頭所示的第一迴路L1行進。

步驟103：如圖2、圖7，及圖4所示，該處理 器93在該第一迴路L1充填一定量的流體後，控制該第一切換閥6由該第二閥位切換至該第一閥位，而阻斷該流體輸入源2與該第二壓差泵5連通。

步驟104：該處理器93控制該第二壓差泵5加 壓流體，使該第一迴路L1中該第五管路85與該第四管路84內的流體壓力升高。

步驟105：該處理器93根據該壓力感測元件92 所偵測的壓力值V，判斷該第五管路85與該第四管路84中的流體壓力是否大於前述壓力預設值V₀，如果是，進行步驟106，如果否，回到步驟104。

步驟106：如圖2、圖7，及圖5所示，該處理 器93控制該第二切換閥7由該第一轉接位切換至該第二轉接位，形成該第三迴路L3與該第四迴路L4。

步驟107：該處理器93控制該第二壓差泵5加壓該第四管路84、第二管路82中的流體，使該第四管路94中的流體通過該閥口F、A，同時依循如實線箭頭所示的第四迴路L4進入該流體輸出源3

步驟108：該處理器93控制該第一壓差泵4於 該第三迴路L3中產生負壓，而由該流體輸入源2唧取流體通過該閥口a、b、該閥口E、F，同時依循如虛線箭頭所示的第三迴路L3行進。

步驟109：如圖2、圖7，及圖6所示，該處理 器93在該第三迴路L3充填一定量的流體後，控制該第一切換閥6由該第一閥位切換至該第二閥位，而阻斷該流體輸入源2與該第一壓差泵4連通。

步驟110：該處理器93控制該第一壓差泵4加 壓流體，使該第三迴路L3中該第三管路83與該第六管路86內的流體壓力升高。

步驟111：該處理器93根據該壓力感測元件91 所偵測的壓力值V，判斷該第三管路83與該第六管路86中的流體壓力是否大於前述壓力預設值V₀，如果是，進行步驟112，如果否，回到步驟110。

步驟112：如圖2、圖7，及圖3所示，該處理 器93控制該第二切換閥7由該第二轉接位切換至該第一轉接位，再次形成該第一迴路L1與該第二迴路L2。

如此週而復始，就可以在不間斷及兼具逆止作 用的情形下，同時進行輸入、輸出流體的程序，一直到停機為止。

綜上所述，本發明之逆止輸送系統及其控制方法具有下列優點及功效：

一、本發明能夠以該第一切換閥6與該第二切換閥7特殊的切換設計，形成能夠交替變換流體流向，及 兼具逆止作用的迴路，由於該管路單元8的容積固定，且沒有墊圈或定位塊、球等密封元件，因此，在流體流動的過程中，可以維持均壓，而提升實驗數據的準確度。

二、根據前述，輪送流體的管路單元8為一暢 通的管路，因此，不管是具有較高黏度的流體，或是含有顆粒的流體、或是具有侵蝕作用的流體，能夠在不影響流動順暢性的情形下，達到輸送效果，且清洗、維護容易，能夠大幅提升實用性與使用壽命。

三、由於管路單元8只負責輸送流體，而電子 式的第一切換閥6或第二切換閥7，不但反應速度較機械式的定位塊或球體快，且密合效果佳，能夠進一步提升壓力的穩定性。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已 ，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

4‧‧‧第一壓差泵

5‧‧‧第二壓差泵

6‧‧‧第一切換閥

7‧‧‧第二切換閥

9‧‧‧中控單元

91‧‧‧壓力感測元件

92‧‧‧壓力感測元件

93‧‧‧處理器

Claims (10)

1. 一種逆止輸送系統，與一流體輸入源、一流體輸出源、一第一壓差泵、一第二壓差泵連通，該逆止輸送系統包含：一第一切換閥，連接該流體輸入源，且在能夠連通該第一壓差泵的一第一閥位與能夠連通該第二壓差泵的一第二閥位間切換；及一第二切換閥，與該第一切換閥、該流體輸出源、該第一壓差泵、該第二壓差泵連接，且在一第一轉接位與一第二轉接位間切換，在該第一轉接位時，與第二閥位的第一切換閥，形成連通該流體輸入源與該第二壓差泵的一第一迴路，而透過該第二壓差泵唧取流體填充該第一迴路，及形成連通該流體輸出源與該第一壓差泵的一第二迴路，而透過該第一壓差泵加壓流體經該第二迴路進入該流體輸出源，在該第二轉接位時，與該第一閥位的一第一切換閥，形成連通該流體輸入源與該第一壓差泵的一第三迴路，而透過該第一壓差泵唧取流體填充該第三迴路，及形成連通該流體輸出源與該第二壓差泵的一第四迴路，而透過該第二壓差泵加壓流體經該第四迴路進入該流體輸出源。
2. 如請求項1所述的逆止輸送系統，更包含有一管路單元，該管路單元連接該流體輸入源、該第一切換閥、該第二切換閥、該第一壓差泵、該第二壓差泵與該流體輸出源。
3. 如請求項2所述的逆止輸送系統，其中，該管路單元具有連接該流體輸入源與該第一切換閥的一第一管路、連接該流體輸出源與該第二切換閥的一第二管路、分別連接該第二切換閥與該第一壓差泵、第二壓差泵的一第三管路與一第四管路，及連接該第一切換閥與該第二切換閥的一第五管路與一第六管路。
4. 如請求項3所述的逆止輸送系統，其中，該第一切換閥具有連通該第一管路的一閥口a、連通該第六管路的一閥口b，及連通該第五管路的一閥口f，該閥口a在連通該閥口f的第二閥位與連通該閥口b的第一閥位間切換位置。
5. 如請求項3或4所述的逆止輸送系統，其中，該第二切換閥具有連通該第二管路的一閥口A、連通該第三管路的一閥口B、連通第六管路的一閥口C、一閥口D、連通該第五管路的一閥口E，及連通該第四管路的一閥口F，該閥口A、C、E分別在連通該閥口B、D、F的第一轉接位與連通該閥口F、B、D的第二轉接位間切換位置。
6. 如請求項3所述的逆止輸送系統，更包含有一中控單元，該中控單元具有安裝在該管路單元的二壓力感測元件，及與該等壓力感測元件、該第一切換閥、該第二切換閥、該第一壓差泵、該第二壓差泵電連接的一處理器，該等壓力感測元件分別安裝在該管路單元，且分別用於偵測該第三管路、該第四管路中的壓力，該處理器根據 一壓力預設值，分別在該第三管路、或該第四管路中的壓力值大於前述壓力預設值時，控制該該第一切換閥、該第二切換閥切換而形成該第一迴路與該第二迴路、或形成該第三迴路與該第四迴路。
7. 如請求項6所述的逆止輸送系統，其中，該處理器在該第一迴路充填一定量的流體後，先控制該第一切換閥由該第二閥位切換至該第一閥位，及控制該第二壓差泵加壓流體，至該第四管路中的壓力值大於前述壓力預設值時，再控制該第二切換閥由該第一轉接位切換至該第二轉接位，該處理器進一步在該第三迴路充填一定量的流體後，先控制該第一切換閥由該第一閥位切換至該第二閥位，及控制該第一壓差泵加壓流體，至該第三管路中的壓力值大於前述壓力預設值時，控制該第二切換閥切換至該第一轉接位。
8. 一種如請求項1所述的逆止輸送系統的控制方法，以一中控單元為工具，該控制方法包含下列步驟：步驟a：該中控單元控制該第一切換閥與該第二切換閥，形成透過該第二壓差泵由該流體輸入源唧取流體的第一迴路，及透過該第一壓差泵加壓流體進入該流體輸出源的第二迴路；及步驟b：該中控單元控制該第一切換閥與該第二切換閥，形成透過該第一壓差泵由該流體輸入源唧取流體的第三迴路，及透過該第二壓差泵加壓流體進入該流體輸出源的第四迴路。
9. 如請求項8所述的逆止輸送系統的控制方法，其中，該步驟b包含有一步驟b-1：該中控單元在該第一迴路充填一定量的流體後，控制該第一切換閥由該第二閥位切換至該第一閥位，而阻斷該流體輸入源與該第二壓差泵連通，一步驟b-2：該中控單元控制該第二壓差泵加壓流體，一步驟b-3：該中控單元於該第一迴路中的壓力值大於一壓力預設值時，控制該第二切換閥由該第一轉接位切換至該第二轉接位，形成該第三迴路與該第四迴路。
10. 如請求項8或9所述的逆止輸送系統的控制方法，其中，該步驟a包含有一步驟a-1：該中控單元在該第三迴路充填一定量的流體後，控制該第一切換閥由該第一閥位切換至該第二閥位，而阻斷該流體輸入源與該第一壓差泵連通，一步驟a-2：該中控單元控制該第一壓差泵加壓流體，一步驟a-3：該中控單元於該第三迴路中的壓力值大於一壓力預設值時，控制該第二切換閥由該第二轉接位切換至該第一轉接位，形成該第一迴路與該第二迴路。