專利名稱：配制恒定流速液體及精確可重復體積液體的方法、裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液體流動及配制技術領域，尤其涉及配制特定體積及流速的液 體的測量和控制。
背景技術：
在許多場合下，需要將各種液體按照精確的比例進行混合，配制特定數(shù)量 的每一比例液體決定了混合后液體的形態(tài)。配制過程傳統(tǒng)是采用天平或者計量 泵來完成的。計量泵具有附加功能，不僅能夠提供特定數(shù)量的液體，還能提供 特定流速的液體。然而，這兩種設備都需要周期性的校準，以便保證精度，如 果發(fā)現(xiàn)天平或者計量泵沒有校準，那么自上一次校準后，用它們測出的所有結 果都有待商榷，以它們?yōu)橛嬃繕藴噬a(chǎn)的可疑產(chǎn)品勢必導致被召回并被重新制 造。
因此，迫切需要一種不用周期性校準，且能在液體數(shù)量及液體流速的配制 過程中，進行測量和控制的技術。

發(fā)明內容
本部分的目的是概述本發(fā)明的一些方面，并簡要介紹一些優(yōu)選實施例。本 部分中的簡述或省略與摘要或題目中的一樣，能夠避免本部分、摘要以及題目 的目的不清楚，這些簡述或省略并非想要限制本發(fā)明的保護范圍。
總體而言，本發(fā)明屬于配制特定數(shù)量液體或恒定流速液體的技術領域。依
據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過可調節(jié)的管狀組件維持入口與出口間的高度差；溢 流組件用于放出從貯液室中溢出的液體，以維持特定液位；傳感器在探測到溢 流組件中有液體溢出時，觸發(fā)關閉安裝在入口處的入口閥。依據(jù)本發(fā)明的另 一方面，所處高度可以向上和向下調節(jié)的管狀組件包括》文 液閥，所述放液閥可用于使液體在重力作用下從管狀組件中緩慢流出。根據(jù)不 同的實施方式，可以采用至少一個液位傳感器或者溢流組件來維持液位。通過 將貯液室中的液位維持在需要的高度，即可維持恒定高度的液體，所述恒定高 度的液體在經(jīng)出口流出的液體上維持了恒定的排出壓力，從而配制出恒定流速 的液體。
依據(jù)本發(fā)明的一個實施例， 一種配液系統(tǒng)，包括第一貯液室，垂直放置 并與管狀組件相連；所述第一貯液室的開口經(jīng)由入口閥與入口連接，并與溢流 組件連接；出口經(jīng)由管狀組件與所述第一貯液室連接；在所述系統(tǒng)中， 一種液 體經(jīng)由入口和入口閥流入第一貯液室，并從出口流出特定數(shù)量的液體，所述特 定數(shù)量由入口與出口間的高度差精確確定。所述配液系統(tǒng)能夠重復配制所述特 定數(shù)量的液體。
所述配液系統(tǒng)還能夠通過在第一貯液室中維持恒定高度的液體來提供恒 定流速的液體，其中，所述恒定高度的液體在經(jīng)出口流出的液體上維持恒定的 排出壓力，從而配制出恒定流速的液體。
通過下面結合說明書附圖進行詳細闡述的實施例，可以更加明確本發(fā)明的 其它目的、技術特征以及有益效果。


通過說明書、所附權利要求以及說明書附圖，本發(fā)明的各技術特征、各方 面以及各有益效果能夠被更好的理解。說明書附圖中
圖1為依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的采用U形管的結構示意圖； 圖2為依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的采用U形管的結構示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明通過大量的過程、步驟、邏輯框圖、處理流程，或其它直接或者間接類似于流體混合、傳送及控制操作的符號表現(xiàn)手法來進行詳細闡述。這些過 程的描述及表現(xiàn)手法是本領域一些技術人員的慣用手段，以使其技術實質最有 效的傳達給本領域的其它技術人員。這里提及的"一個實施例"或"一實施例，， 意味著結合具體實施方式
描述的特定技術特征、結構或特點等能夠被包含于本 發(fā)明的至少一個實施例中。說明書中多處出現(xiàn)的短語"在一個實施例中"不都 是指同一個實施例，也不是獨立的或者與其它實施例相互排斥的實施例。
在此結合圖1和圖2來論述本發(fā)明的具體實施方式
。然而，本領域的技術 人員容易領會到，此處關于這些附圖的詳細說明，僅僅是為了解釋本發(fā)明方案， 本發(fā)明并不僅局限于下述實施例。
參照說明書附圖，在各附圖中，相同的數(shù)字表示相同的部件。依據(jù)本發(fā)明 的一個實施例，圖1示出了釆用U形管組件的配液系統(tǒng)，用以精確配制固定數(shù)
量的液體。 一種液體(例如化學液體)在入口 1通過入口閥2流入，假定此時 入口閥2處于打開狀態(tài)。如果貯液室8沒有充滿液體，則液體流入并積聚在該 貯液室8中。4艮據(jù)不同的實施方式，貯液室8可以是水箱、一4殳水管或者任何 具有一定容積的容器。當液位到達水平線位置16時，如果仍然有液體從入口 1 流入，則流入的液體將順著管段4流至溢流口 7,流至溢流口7的液體在重力 的作用下流出到容器中(圖中未示出)。
貯液室的開口 3的作用是能夠避免氣泡被堆積或者被引入到系統(tǒng)中，但是 貯液室的開口 3并非是必需的。傳感器6用于檢測是否有液體從管段4中溢出， 傳感器6例如可以是電容傳感器。如果傳感器6檢測到有液體溢出，就可以關 閉入口閥2，以阻止液體繼續(xù)流入。當傳感器6才企測到?jīng)]有液體溢出時，j艮設 管段4中剛好不再溢出液體時，可以打開出口閥13,以配制液體。由于存在高 度差17,所以每當貯液室8中的液體充滿至水平線位置16時(例如，充分到 達溢流組件所處的高度時)，就能配制出一份精確數(shù)量的液體。同樣的，當傳 感器28才全測到不再有液體>^人出口 14流出時，出口閥13凈皮關閉，以開始下一 輪的配制(例如，液體從入口 1經(jīng)由入口閥2流入，重新充滿貝i液室8)。與貯液室8相連的組件9包括管段IO、放液閥11、出口閥13、出口 14、 通風口 15以及傳感器28。在配制液體時，液體在重力的作用下持續(xù)流過管段 10，并通過出口閥13流出出口 14。在前期準備(也就是"i兌，準備第一輪配液 時)，液體流入并通過管段10到達水平線19的高度時，之前存留在管段10中 的空氣就會從出口 14及通風口 15排出。關閉出口閥13，液體此時充滿了組件 9,液位持續(xù)升高直到貯液室8中的液位到達水平線16的高度，此時如果入口 閥2仍然處于開啟狀態(tài)，那么液體將會流過側面的管段4進入溢流口 7,從溢 流口 7流出的液體可以收集到貯液容器中，并重新通過入口 1引入，例如可以 用泵將貯液容器中的液體重新？I入。
依據(jù)本發(fā)明的一個實施例，傳感器6在探測到有液體從溢流口 7流出時， 觸發(fā)關閉入口閥2。當傳感器6探測到溢流口 7停止溢出液體時，觸發(fā)開啟出 口閥13,這樣就可以通過出口 14配制液體。貯液室8中的液位從水平線16 的高度開始下降，當貯液室8中的液位下降至水平線19的高度時，出口14停 止流出液體。
通風口 15確保虹吸效應不會發(fā)生，虹吸效應可能會導致5&液室8中的液 位到達水平線19后，繼續(xù)下降。當出口 14停止流出液體時，傳感器28檢測 到配制過程結束，并觸發(fā)出口閥13關閉。此時可以重復上述向系統(tǒng)中充入液 體以及配制液體的過程。
通過維持出口 14處于水平線19的高度，高度差17能夠精確控制由于重 力作用引起的通過組件9的液體流。因此，每一輪循環(huán)的操作都能夠從出口 14 流出相同數(shù)量的液體。如果可移動的組件9從示例位置21移動到示例位置22， 那么此時出口 14就會移動到水平位置20,這樣就會形成一個更大的高度差18, 從而導致能夠配制出更大體積的液體。
依據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，圖1所示的系統(tǒng)還能夠被用來提供恒定流速 的液體。當液體在入口l流入，通過入口閥2流入貯液室開口 3后，流入貯液 室8以及管段10，并通過出口閥13從出口 14流出，從入口閥2流入液體的速度大于從出口 14流出液體的速度，使得貯液室8中的液位上升直至到達管段4 所處的高度，并從溢流口7溢出。當傳感器6檢測到有液體溢出時，觸發(fā)關閉 入口閥2,從而使得系統(tǒng)(包括貯液室8及組件9)中維持恒定數(shù)量的液體。 通過將貯液室8中的液位維持在水平線16的高度，來維持恒定的高度差17。 這個恒定高度的液體在出口 14流出的液體上維持恒定的排出壓力，從而配制 出恒定流速的液體。從溢流口 7流出的液體可以收集到貯液容器中，并通過入 口 l重新引入，例如可以用泵將貯液容器中的液體引入。
參照圖2，圖2示出了本發(fā)明的另外一個實施例，即用增設的液位傳感器 控制液位高度，以配制特定體積的液體。液體通過入口 1流入，經(jīng)過入口閥2 流入貯液室的開口 3。初始狀態(tài)時，液體流入水箱或者貯液室8以及可移動的 組件9中，驅出管段10中的空氣，并最終通過出口閥13從出口 14流出。當 系統(tǒng)(包括所有的管#爻、組件9以及貯液室8)中的空氣排出后，傳感器28 檢測到有液體流出，并觸發(fā)出口閥13關閉。此時，液體充滿了組件9，且液位 持續(xù)升高直至到達傳感器27所處的位置，傳感器27檢測到貯液室8中的液位 到達自身所處的高度時，觸發(fā)入口閥2關閉。
如果通過入口閥2流入的液體流速快，就使得貯液室8中的液位可能超過 需要到達的水平線位置23,另 一個傳感器26用來檢測液位是否超過了需要達 到的高度，在檢測結果為是時，觸發(fā)開啟放液閥11，允許液體在重力的作用下 緩慢從管段10中流出。當傳感器27探測到液位回落至水平線位置23的高度， 或者稍微低于水平線23的高度時，觸發(fā)關閉放液閥11。依據(jù)本發(fā)明的一個實 施例，當傳感器26檢測到重復配制液體的循環(huán)中，液位升高到超過需要到達 的位置時，給出告警信號。
當貯液室8中的液位穩(wěn)定時，出口閥13被觸發(fā)開啟，允許液體通過出口 14流出，當貯液室8中的液位到達水平線19的高度時，液體停止流出。傳感 器28在^r測到出口 14沒有液體流出時，觸發(fā)出口閥13關閉、入口閥2開啟， 使系統(tǒng)準備進行下一輪的液體配制?？梢灾琅渲频囊后w數(shù)量取決于高度差24,如果組件9從示例位置21移 動到示例位置22，此時出口 14移動至較低的位置20，那么配制的液體數(shù)量將 會增加到一個較大的體積，所述較大體積取決于高度差25。需要說明的是，在 一些情形下，；故液閥11可以作為入口，甚至，還可以作為出口。依據(jù)另一個實施例，圖2所示的系統(tǒng)還能用于控制液體的流速，通過采用 一些液位傳感器將液位控制在一個恒定的高度，從而獲得恒定的液體流速。一 種液體通過入口 1流入，流過入口閥2以及貯液室開口 3,流入貯液室8和可 移動組件9，排出管段10中的空氣，并最終通過出口閥13從出口 14流出。流 入入口閥2的液體流速大于流出出口閥13的液體流速，4吏得貯液室8中的液 位上升直至到達傳感器27可以檢測到的高度。當傳感器27檢測到貯液室8中的液位到達自身所處的高度時，觸發(fā)入口 閥2關閉，允許液位下降至稍低于傳感器27所處的高度，當傳感器27檢測不 到液體存在時，觸發(fā)入口閥2再次開啟。上述過程可以將液位維持在水平線23 所處的高度，從而相對于水平線19所處的高度，形成恒定的高度差24，并在 通過出口 14流出的液體上維持恒定的排出壓力。所以，能夠獲得恒定流速的 液體。容易知道，本發(fā)明釆用液體高度差來控制配制出液體的數(shù)量及流速。通過 簡單的固定入口與出口所處的高度，配制出的液體數(shù)量及流速就不會偏離初始 預設值。當然，通過調整和重新固定的方法可以很容易的使出口所處的高度與 入口所處的高度間形成新的高度差?？梢酝ㄟ^簡單的機械按鈕、或者遠程控制 驅動器來控制入口與出口固定位置的移動?？梢酝ㄟ^多種裝置將液體引入配液 系統(tǒng)，包括通過泵、壓力容器，或者高架水槽。本發(fā)明已經(jīng)通過一系列的特征進行了詳細充分的闡述。本領域技術人員可 以理解本發(fā)明公開的實施例僅是給出了一些例子，在不脫離本發(fā)明所主張的精 神和范圍前提下，可以在裝置內做各種改動以及部件結合。因此，本發(fā)明所要 保護的范圍是通過所附的權利要求規(guī)定的，而不是通過上述實施例的描述。
權利要求
1、一種配液系統(tǒng)，包括第一貯液室，垂直放置并與管狀組件相連；所述第一貯液室的開口經(jīng)由入口閥與入口連接，并與溢流組件連接；出口經(jīng)由所述管狀組件與所述第一貯液室連接；其特征在于，一種液體經(jīng)由所述入口和所述入口閥流入所述第一貯液室，并從所述出口流出特定數(shù)量的液體，所述特定數(shù)量由所述入口與所述出口間的高度差精確確定。
2、 如權利要求1所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，當液位超過所述溢流組 件所處的高度時，液體流向所述溢流組件。
3、 如權利要求2所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，所述溢流組件包括通風 口及溢流口。
4、 如權利要求3所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，還包括第二貯液室，用 于收集從所述溢流口溢出的液體。
5、 如權利要求2所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，所述溢流組件包括傳感器；所述傳感器在探測到所述溢流組件中有液體溢出時，使所述入口閥關閉； 所述傳感器在所述特定數(shù)量的液體配制出后，使所述入口閥開啟。
6、 如權利要求1所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，所述入口所處的物理位 置比所述出口所處的物理位置高出所述高度差。
7、 如權利要求6所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，通過重新固定所述管狀 組件，調節(jié)所述出口上下移動。
8、 如權利要求7所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，所述管狀組件包括放液 閥，所述放液閥在打開時，允許液體在重力作用下從所述管狀組件中緩慢流出。
9、 如權利要求8所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，在第一貯液室上還包括 第一傳感器和第二傳感器；所述第一傳感器，用于檢測所述第一貯液室中的液位； 所述第二傳感器，用于檢測所述第一貯液室中的液位是否超出所述第一傳 感器所處的高度。
10、 如權利要求9所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，所述第一貯液室中的液 位下降到等于或稍低于所述第一傳感器所處的高度時，所述第一傳感器使所述 ;改液閥關閉。
11、 如權利要求9所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，如果經(jīng)由所述入口閥的 液體流動速率高，所述第二傳感器檢測到所述第一貯液室中的液位高于所述第 一傳感器所處的高度時，繼而使入口閥關閉。
12、 如權利要求1所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，所述第一貯液室的開口 用于防止氣泡被堆積或者被引入到所述配液系統(tǒng)中。
13、 如權利要求1所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，還包括連接在所述出口 與所述管狀組件之間的出口閥。
14、 如權利要求13所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，所述出口閥在液體流 入所述第一貯液室時處于打開狀態(tài)，用于釋力文存留在所述配液系統(tǒng)中的空氣。
15、 如權利要求13所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，在所述第一貯液室中 的液位上升直至到達所述溢流組件所處高度的過程中，所述出口閥處于關閉狀 態(tài)。
16、 如權利要求15所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，所述特定數(shù)量的液體 由所述配液系統(tǒng)配制。
17、 如權利要求1所述的配液系統(tǒng)，其特征在于，通過維持所述第一貯液 室中的液位，維持恒定高度的液體，所述恒定高度的液體在經(jīng)所述出口流出的 液體上維持恒定的排出壓力，得到恒定的流動速率。
全文摘要
本發(fā)明公開了配制特定數(shù)量液體或恒定流速液體的技術。依據(jù)本發(fā)明的一個方面，通過可調節(jié)的管狀組件維持入口與出口間的高度差；溢流組件用于放出從貯液室中溢出的液體，以維持特定液位；傳感器在探測到溢流組件中有液體溢出時，觸發(fā)關閉安裝在入口處的入口閥。
文檔編號B01F3/08GK101264430SQ200810006518
公開日2008年9月17日 申請日期2008年2月28日 優(yōu)先權日2007年3月14日
發(fā)明者莫爾頓·D·拉塞爾, 韓明海 申請人:易化科技(股份)公司