自動化溶液分配器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于分配具有一系列限定特性的溶液的自動化溶液分配器。具體而言，根據(jù)本發(fā)明的自動化溶液分配器具備一個或多個以下模塊：中央混合腔室（CMC）、沖洗與驗證系統(tǒng)（FVS）、液體處理系統(tǒng)（LHS）、控制系統(tǒng)（CS）、樞軸導(dǎo)管系統(tǒng)（PPS）、固體處理系統(tǒng)（SHS）（其包括輸送機構(gòu)和測量機構(gòu)）、瓶處理系統(tǒng)（BHS）、水凈化系統(tǒng)（WPS）和瓶標(biāo)記/標(biāo)簽（BM）。這些模塊之中一個或多個模塊的組合支持具有所需特性的溶液的自動化制作。
【專利說明】自動化溶液分配器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于分配具有一系列限定特性的溶液的自動化溶液分配器。
【背景技術(shù)】
[0002]在許多化學(xué)領(lǐng)域中最常見的活動之一是液體溶液的制備。這例如發(fā)生在工業(yè)和學(xué)術(shù)界中的液體處理(濕法)實驗室中。在工業(yè)之外，大多數(shù)制備是手動完成的。在一些情況下，這種制備非常精細(xì)，而且必須伴隨制備過程控制各種參數(shù)，諸如溫度和pH，有時有必要進(jìn)行額外的脫氣(從液體中消除溶解的氣體)。
[0003]控制進(jìn)入溶液中的物質(zhì)的量是至關(guān)重要的，因為否則該溶液基本上會是隨機的。這在科學(xué)中尤其重要，其中少有對于溶液內(nèi)容物的線索(視覺上或其他形式)。此外，對于科學(xué)實驗而言，經(jīng)常需要監(jiān)控諸如溶液的PH值等特性，在這些實驗中該信息是必要的，而這對于各種其他應(yīng)用也具有重大意義。類似地，在科學(xué)中監(jiān)控溫度是有價值的，因為PH和溫度是相關(guān)聯(lián)的——溫度的變化可以掩蓋PH值的差異。有鑒于此，在不知道溶液溫度的情況下，不可能將PH控制到非常精確的程度。
[0004]清潔制備溶液的環(huán)境是至關(guān)重要的，因為交叉污染在科學(xué)領(lǐng)域是不可接受的，并且在任何其他領(lǐng)域也是不期望的。另一方面，在任何過程自動化中，減少使用的時間也很重要，而手動清潔和/或消耗性組件更換將會大為抹殺這樣的益處。
[0005]控制溶液的溫度也很重要，因為一些溶液必須在一定的溫度下制備。雖然有解決該問題的方法(輸入物質(zhì)處于特定溫度下)，但理想情況應(yīng)在腔室內(nèi)嵌入加熱元件和冷卻元件，以調(diào)控腔室的溫度。
[0006]控制溶液的pH是同樣重要的，因為校正pH并不是特別困難(添加一定量的酸或堿)。這對于許多科學(xué)溶液是至關(guān)重要的，因為它們在各組分混合之后將不會正處于正確的pH。
[0007]然而，迄今為止，用于在實驗室中使用的自動化溶液尚不令人滿意。因此，認(rèn)識到對于改進(jìn)的自動化溶液混合器和分配器的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供自動化溶液分配器，用于分配具有一系列限定特性的溶液，所述特性包括選自含pH、溫度、化學(xué)組成在內(nèi)的一組特性中的一種或多種特性，該分配器包括:混合腔室；至少一個通往該腔室的可控入口端，用于可控地接收待混合至溶液中的組分；至少一個輸入傳感器，用于確定待混合至溶液中的組分的定量輸入；攪拌裝置，用于攪拌接收的組分；至少一個溶液傳感器，用于感測溶液的一個或多個特性；耦合至混合腔室的出口端；可控出口端閥，用于控制通過輸出端的溶液流動；以及控制器，其耦合至所述至少一個可控入口端、所述至少一個輸入傳感器、所述攪拌器、所述至少一個溶液傳感器以及所述出口端閥，并且該控制器配置用于測量接收的組分，將接收的組分混合至溶液中以及分配該溶液，其中所述至少一個可控入口端包含可控固體端口，用于可控地從一個或多個固體源向混合腔室供應(yīng)固體組分，該可控固體端口包含固體分配系統(tǒng)，該固體分配系統(tǒng)可與固體定量機構(gòu)接合，用于可控地分配來自固體源的定量的固體。
[0009]通過提供可控固體端口而支持溶液制作的自動化，因為各種類型的固體都可在無使用者干預(yù)的情況下得到處理。例如，結(jié)晶形式、松散粉末或塊狀粉末。
[0010]優(yōu)選地，固體分配系統(tǒng)包含定量機構(gòu)驅(qū)動器，該定量機構(gòu)驅(qū)動器可移入和移出與固體定量機構(gòu)的接合，并且其中，當(dāng)接合時，固體定量機構(gòu)可由定量機構(gòu)驅(qū)動器驅(qū)動以分配定量的固體。
[0011]在實施方式中，溶液分配系統(tǒng)包含可移動管，該管從混合腔室的入口向固體定量機構(gòu)延伸，該管具有:入口，用于接收從固體源分配的固體；出口，耦合至混合腔室的入口并配置成允許從固體源接收的固體穿過其中。優(yōu)選地，可移動管可移入和移出與固體定量機構(gòu)的接合，并且其中，當(dāng)接合時，該管在固體分配機構(gòu)與混合腔室之間形成通路，固體可穿過該通路。
[0012]在帶有可移動管的實施方式中，將管塑形以防止分配的固體附著于管的內(nèi)表面。此外，該管的壁可帶靜電或者可涂覆有不粘材料以排斥分配的固體。
[0013]在一些實施方式中，固體定量機構(gòu)包含:入口，用于接收固體；
定量螺桿，可繞其縱軸旋轉(zhuǎn)，用于運送接收的固體；可旋轉(zhuǎn)基座，耦合至定量螺桿，該可旋轉(zhuǎn)基座可協(xié)同定量螺桿旋轉(zhuǎn)；以及出口，用于從定量螺桿接收運送的固體，其中，當(dāng)繞其縱軸旋轉(zhuǎn)時，定量螺桿將接收的固體從所述入口運送至所述出口，并且其中定量螺桿和可旋轉(zhuǎn)基座可沿定量螺桿的縱軸在打開位置與關(guān)閉位置之間移動，在打開位置上出口是打開的，而在關(guān)閉位置上出口是關(guān)閉的。
[0014]優(yōu)選地，定量螺桿和可旋轉(zhuǎn)基座耦合至用于驅(qū)動定量螺桿和可旋轉(zhuǎn)基座的齒輪閘門，并且其中齒輪閘門可由定量機構(gòu)驅(qū)動器來驅(qū)動。
[0015]在實施方式中，定量螺桿和可旋轉(zhuǎn)基座在關(guān)閉位置上是偏置的。這使得能夠從系統(tǒng)移除包含定量機構(gòu)的固體源，而不會讓包含在固體源內(nèi)的固體濺出。
[0016]在一些實施方式中，控制器配置用于根據(jù)定量機構(gòu)受到驅(qū)動的時間和速率來確定從固體源分配的定量固體的重量。
[0017]在其他實施方式中，固體源是含有待分配的固體的容器，并且固體定量機構(gòu)可耦合至該容器。在其他實施方式中的一些實施方式中，自動化溶液分配器包含多個容器，每個容器可稱合至固體定量機構(gòu)。
[0018]優(yōu)選地，所述多個容器可在分配位置與存儲位置之間可控地移動，在分配位置上容器與可控入口端對準(zhǔn)以使所含固體能夠進(jìn)行分配，在存儲位置上容器不與可控入口端對準(zhǔn)。
[0019]更優(yōu)選地，所述多個容器安設(shè)在具有旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)臺上，以便容器可在分配位置與存儲位置之間移動。
[0020]在一些實施方式中，輸入傳感器包含稱量器件，該稱量器件配置用于在從容器向混合腔室中分配固體之后確定容器的重量損失，并且其中控制器配置用于基于所確定的容器的重量損失而可控地向混合腔室供應(yīng)固體直至達(dá)到固體的目標(biāo)重量。
[0021]在其他實施方式中，輸入傳感器包含固體稱量器件，該固體稱量器件用于接收、稱量從固體定量機構(gòu)分配的固體以及將該固體分配至混合腔室之中。[0022]在包含固體稱量器件的實施方式中，固體稱量器件包含:可移動式容納器，用于接收分配的固體；稱量器件，耦合至可移動式容納器，用于稱量分配的固體；以及分配機構(gòu)，用于將稱量的固體分配至混合腔室中。優(yōu)選地，稱量器件包含測力傳感器或力補償電磁體。
[0023]在這些實施方式中的一些實施方式中，分配機構(gòu)配置用于當(dāng)接收來自固體定量機構(gòu)的待稱量的固體時，將容納器移動至接收位置，并且配置用于當(dāng)要將所稱量的固體分配至混合腔室中時，將容納器移動至分配位置。
[0024]在其他實施方式中，輸入傳感器包含稱量器件，該稱量器件配置用于確定在將固體從固體源接收至混合腔室中之后混合腔室的重量增加，并且其中控制器配置用于基于所確定的混合腔室的重量增加而可控地向混合腔室供應(yīng)固體，直至達(dá)到固體的目標(biāo)重量。
[0025]在實施方式中，輸入傳感器包含溶液傳感器，該溶液傳感器用于感測溶液的一種或多種特性，并且其中控制器配置用于可控地向混合腔室供應(yīng)固體直至檢測到溶液的目標(biāo)特性。
[0026]在其他實施方式中，控制器還配置用于控制分配器以實現(xiàn)清潔循環(huán)，在清潔循環(huán)中控制至少一個入口端以向混合腔室中輸入清潔液，并且控制可控出口閥以分配清潔液。
[0027]在包含清潔循環(huán)的實施方式中，自動化溶液分配器還包含清潔度測量傳感器，該清潔度測量傳感器耦合至控制器，并且其中所述控制器配置用于測定清潔度，以及響應(yīng)于在清潔循環(huán)后感測到的清潔液的清潔度而進(jìn)行一個或多個另外的清潔循環(huán)。優(yōu)選地，清潔度測量傳感器包含電導(dǎo)率傳感器或濁度傳感器。
[0028]在一個實施方式中，至少一個輸入端口耦合至一個或多個清潔噴嘴，該一個或多個清潔噴嘴布置用于在腔室內(nèi)噴射接收的清潔液。備選地，至少一個輸入端口耦合至噴頭，該噴頭包含布置用于在腔室內(nèi)噴射接收的清潔液的多個噴嘴。備選地，混合腔室包含安設(shè)在混合腔室的壁內(nèi)的多個清潔噴嘴，所述噴嘴耦合到至少一個輸入端口并且布置用于在腔室內(nèi)噴射接收的清潔液。
[0029]在一些實施方式中，所述至少一個輸入耦合至用于在壓力下供應(yīng)清潔液的泵。優(yōu)選地，所述至少一個輸入耦合至用于向清潔液中分配洗滌劑的洗滌劑源。更優(yōu)選地，洗滌劑源包含噴射泵。
[0030]在這些實施方式中，清潔循環(huán)清潔從混合腔室的入口端直至出口端的輸出的可流動通路。
[0031 ] 此外，在這些實施方式中，自動化溶液分配器包含耦合至控制器的可控干燥裝置，并且其中控制器控制該可控干燥裝置以實現(xiàn)干燥循環(huán)，從而干燥混合腔室和/或入口端。優(yōu)選地，可控干燥裝置包含風(fēng)扇或基本上干燥的空氣的源。
[0032]本發(fā)明還提供用于分配具有一系列限定特性的溶液的自動化溶液分配器，該特性包含選自含pH、溫度、化學(xué)組成在內(nèi)的一組特性中的一種或多種特性，該分配器包含:混合腔室；至少一個通往該腔室的可控入口端，用于可控地接收待混合至溶液中的組分；至少一個輸入傳感器，用于確定待混合至溶液中的組分的定量輸入；攪拌裝置，用于攪拌所接收的組分；至少一個溶液傳感器，用于感測溶液的一種或多種特性；清潔度測量傳感器；耦合至混合腔室的出口端；可控出口端閥，用于控制通過輸出端口的溶液流動；以及控制器，其耦合到所述至少一個可控入口端、所述至少一個輸入傳感器、所述攪拌器、所述至少一個溶液傳感器、所述清潔度測量傳感器和所述出口端閥，并且該控制器配置用于測量接收的組分，將接收的組分混合至溶液中以及分配該溶液，其中控制器還配置用于控制分配器以實現(xiàn)清潔循環(huán)，在清潔循環(huán)中控制至少一個入口端以向混合腔室中輸入清潔液，并且控制可控出口閥以分配清潔液，并且其中控制器配置用于測量清潔度，以及響應(yīng)于在清潔循環(huán)之后感測到的清潔液的清潔度而進(jìn)行一個或多個另外的清潔循環(huán)。
[0033]通過實現(xiàn)清潔循環(huán)，自動化溶液分配器有利地支持溶液的自動化批量處理，因為在所制造的不同溶液之間不需要使用者干預(yù)。因此，在制作的溶液之間不存在交叉污染。
[0034]清潔度測量傳感器支持自動化清潔循環(huán)以確定剛剛進(jìn)行的清潔循環(huán)是否已獲得成功。如果未成功，則重復(fù)該循環(huán)直至清潔度測量傳感器指示清潔溶液足夠清潔，從而表明自動化溶液分配器是清潔的。
[0035]優(yōu)選地，清潔度測量傳感器包含電導(dǎo)率傳感器或濁度傳感器。
[0036]在自動化溶液分配器的實施方式中，至少一個輸入端口耦合至一個或多個清潔噴嘴，該一個或多個清潔噴嘴布置用于在腔室內(nèi)噴射接收的清潔液。在自動化溶液分配器的備選實施方式中，至少一個輸入端口耦合至噴球，該噴球包含布置用于在腔室內(nèi)噴射接收的清潔液的多個噴嘴。在自動化溶液分配器的其他備選實施方式中，混合腔室包含安設(shè)在混合腔室的壁內(nèi)的多個清潔噴嘴，該噴嘴耦合到至少一個輸入端口并且布置用于在腔室內(nèi)噴射接收的清潔液。
[0037]在實施方式中，所述至少一個輸入耦合至用于供應(yīng)清潔液的泵。
[0038]在一些實施方式中，所述至少一個輸入耦合至用于向清潔液中分配洗滌劑的洗滌劑源。優(yōu)選地，洗滌劑源包含噴射泵。
[0039]在實施方式中，清潔循環(huán)清潔從混合腔室的入口端直至出口端的輸出的可流動通路。因此，在產(chǎn)生溶液的循環(huán)之間不存在交叉污染的風(fēng)險，因為涉及制作溶液的系統(tǒng)的每一部分都得到清潔。
[0040]在一些實施方式中，自動化溶液分配器包含耦合至控制器的可控干燥裝置，并且其中控制器控制該可控干燥裝置以實現(xiàn)干燥循環(huán)，從而干燥混合腔室和/或入口端。優(yōu)選地，可控干燥裝置包含風(fēng)扇或基本上干燥的空氣的源。
[0041]通過提供干燥循環(huán)，防止了從一個或多個清潔循環(huán)遺留的清潔液滴(或任何殘余濕度)對清潔循環(huán)后制造的溶液的交叉污染或以其他方式影響清潔循環(huán)后制造的溶液。
[0042]本發(fā)明還提供了用于分配具有一系列限定特性的溶液的自動化溶液分配器，該特性包含選自含pH、溫度、化學(xué)組成在內(nèi)的一組特性中的一種或多種特性，該分配器包含:混合腔室；至少一個通往該腔室的可控入口端，用于可控地接收待混合至溶液中的組分；至少一個輸入傳感器，用于確定待混合至溶液中的組分的定量輸入；攪拌裝置，用于攪拌所接收的組分；至少一個溶液傳感器，用于感測溶液的一種或多種特性；耦合至混合腔室的出口端；可控出口端閥，用于控制通過輸出端口的溶液流動；以及控制器，其耦合到所述至少一個可控入口端、所述至少一個輸入傳感器、所述攪拌器、所述至少一個溶液傳感器和所述出口端閥，并且該控制器配置用于測量接收的組分，將接收的組分混合至溶液中以及分配該溶液，其中控制器還配置用于控制分配器以實現(xiàn)清潔循環(huán)，在清潔循環(huán)中控制至少一個入口端以向混合腔室中輸入清潔液，并且控制可控出口閥以分配清潔液，其中所述至少一個可控入口端包含可控液體入口端，該可控液體入口端用于可控地從一個或多個液體源向混合腔室供應(yīng)液體，并且其中所述至少一個可控入口端包含可控固體端口，該可控固體端口用于可控地從一個或多個固體源向混合腔室供應(yīng)固體組分。
[0043]在一些實施方式中，所述至少一個可控入口端包含可控液體入口端，用于可控地從一個或多個液體源向混合腔室供應(yīng)液體。
[0044]在該實施方式中，自動溶液分配器的液體源包含連續(xù)供應(yīng)、溶液分配器內(nèi)部的儲器或溶液分配器外部的儲器。
[0045]在實施方式中，可控液體入口端包含耦合至控制器的一個或多個泵，并且其中控制器配置用于控制所述一個或多個泵以從所述一個或多個液體源分配期望量的液體。優(yōu)選地，泵包括蠕動泵、注射泵、活塞泵、往復(fù)式泵、隔膜泵、螺桿泵、旋轉(zhuǎn)凸輪泵、齒輪泵或柱塞栗。
[0046]在一些實施方式中，所述的任何自動化溶液分配器的出口端均可耦合至可控弓I導(dǎo)機構(gòu)，該可控引導(dǎo)機構(gòu)用于將分配的溶液引導(dǎo)至期望的站，并且其中控制器配置用于根據(jù)自動化溶液分配器的程序模式而控制該引導(dǎo)機構(gòu)將溶液分配至期望的站。
[0047]在這樣的實施方式中，所述站包括泄放道、瓶處理站、pH傳感器存儲液回收站、過濾與裝瓶站、脫氣與裝瓶站或者分析與裝瓶站。
[0048]在任何上述實施方式中，溶液傳感器包括溫度傳感器，并且其中控制器配置用于基于目標(biāo)溫度而控制加熱裝置和/或冷卻裝置，從而控制溶液的溫度。
[0049]在任何上述實施方式中，自動化溶液分配器還包含記憶存儲裝置，并且其中控制器配置用于測量和儲存自動化溶液分配器在操作期間的多個操作參數(shù)以及將所述參數(shù)儲存在記憶存儲裝置內(nèi)。
[0050]在這樣的實施方式中，操作參數(shù)優(yōu)選地包含以下各項中的一項或多項:操作時間、目標(biāo)溫度、目標(biāo)PH和溶液的目標(biāo)組成。優(yōu)選地，控制器配置用于輸出一個或多個所述操作參數(shù)。優(yōu)選地，控制器配置用于將一個或多個操作參數(shù)輸出至標(biāo)簽以貼附至含有由自動化溶液分配器所分配的溶液的容器。
[0051]在任何上述實施方式中，控制器配置用于在不使用自動溶液分配器時實現(xiàn)存儲循環(huán)，該存儲循環(huán)包括:控制入口端以向混合腔室中輸入存儲溶液，并且其中選擇存儲溶液以保護(hù)溶液傳感器。
[0052]在任何上述實施方式中，控制器配置用于實現(xiàn)校準(zhǔn)循環(huán)以校準(zhǔn)溶液傳感器，該校準(zhǔn)循環(huán)包括:控制入口端以向混合腔室中輸入具有已知特性的溶液；讀取溶液傳感器的輸出；將讀數(shù)與已知特性相比較；以及基于讀取的輸出與已知特性之間的差異來調(diào)節(jié)溶液傳感器。
[0053]在任何所述實施方式中，自動化溶液分配器可包含與出口端處于流體連通的過濾器，該過濾器用于過濾通過出口端處置的接收的溶液。
[0054]在任何所述實施方式中，自動化溶液分配器可包含水凈化器，該水凈化器提供將要在自動化溶液分配器中使用的除離子水或濾過水，所述水凈化器與中央混合腔室的至少一個入口端直接流體連通或經(jīng)由泵而與之流體連通。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0055]現(xiàn)將參考附圖，僅以示例方式描述本發(fā)明，在附圖中:
[0056]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的自動化溶液分配器的概觀；[0057]圖2示出了中央混合腔室；
[0058]圖3示出了沖洗與驗證系統(tǒng)；
[0059]圖4示出了液體處理系統(tǒng)；
[0060]圖5示出了機械密封件；
[0061]圖6不出了樞軸導(dǎo)管；
[0062]圖7示出了固體處理系統(tǒng)；
[0063]圖8示出了用于固體處理系統(tǒng)的轉(zhuǎn)臺；
[0064]圖9更詳細(xì)地示出了圖8的轉(zhuǎn)臺；
[0065]圖10示出了定量系統(tǒng)；
[0066]圖11示出了固體平臺稱量臺和定量驅(qū)動器；
[0067]圖12示出了備選的固體平臺和定量驅(qū)動器；
[0068]圖13示出了備選的稱量臺；
[0069]圖14示出了瓶處理系統(tǒng)。
【具體實施方式】
[0070]簡言之，自動化溶液分配器由固體和液體的組合來制備液體溶液，其使用一系列傳感器來驗證所制備的溶液的正確性。若干個子系統(tǒng)構(gòu)成了自動化溶液分配器，這些子系統(tǒng)歸為核心系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)。
[0071]核心系統(tǒng)包含以下各項:
1.中央混合腔室(CMC)。CMC收集和保存分配的液體和固體，在液體處理系統(tǒng)(LHS)和固體處理系統(tǒng)(SHS)的幫助下將它們混合起來并調(diào)節(jié)溶液的pH值，以及根據(jù)使用者的規(guī)范來調(diào)節(jié)溶液的溫度。而后將得到的溶液排入樞軸導(dǎo)管系統(tǒng)(PPS)。接下來，清潔CMC以便為下一溶液做好準(zhǔn)備。其包括以下子系統(tǒng):
a.混合腔室(例如，借助于圓柱形容器)
b.pH傳感器(例如，借助于pH傳感器)
c.溫度傳感器和控制(例如，借助于受控浸入式加熱器)
d.攪動器/攪拌器(例如，借助于CMC中所包含的由外部旋轉(zhuǎn)磁場驅(qū)動的磁力攪拌棒)
e.液面?zhèn)鞲衅?例如，借助于超聲液面?zhèn)鞲衅?
f.濁度傳感器(例如，借助于濁度傳感器)
g.受控出口(例如，借助于球閥)
2.沖洗與驗證系統(tǒng)(FVS)。FVS是集成系統(tǒng)，其確保CMC在每次使用前都是清潔的，以防止循序制備的液體溶液之間的任何交叉污染。其包括以下子系統(tǒng):
a.清潔機構(gòu)(例如，借助于釋放經(jīng)加熱的水的噴射器件)
b.清潔度傳感器(例如，借助于監(jiān)控CMC排放的電導(dǎo)率)
3.液體處理系統(tǒng)(LHS)。LHS向CMC中釋放受控量的液體。其包括以下子系統(tǒng):
a.輸送機構(gòu)(例如，借助于蠕動泵)
b.測量機構(gòu)(例如，借助于蠕動泵)
4.控制系統(tǒng)(CS)。CS是控制設(shè)備內(nèi)所有核心系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的電子器件及軟件邏輯。
5.樞軸導(dǎo)管系統(tǒng)(PPS)。PPS將CMC排放引導(dǎo)至正確的站(例如，過濾/裝瓶位置或泄放位置)。
[0072]輔助系統(tǒng)包括但不限于以下各項:
6.固體處理系統(tǒng)(SHS)。其包括以下子系統(tǒng):
a.輸送機構(gòu)(例如，借助于封閉式定量螺桿)
b.測量機構(gòu)(例如，借助于測力傳感器)
7.瓶處理系統(tǒng)(BHS)。BHS向CMC排放點供應(yīng)空瓶(或任何其他合適的容器)，該瓶繼而由從CMC排放的溶液來填充。其還確保瓶的正確定位。在一些情況下，BHS將會直接向另一機器/設(shè)備中饋送。
8.過濾系統(tǒng)。過濾系統(tǒng)在溶液裝瓶前對其進(jìn)行過濾。
9.瓶標(biāo)記/標(biāo)簽(BM)—BM用溶液信息標(biāo)簽來標(biāo)記/標(biāo)注含有所制備的溶液的瓶(例如，借助于印刷的標(biāo)簽貼或?qū)⑿畔⒅苯佑∷⒅疗可?。
10.水凈化器。水凈化器包括對饋送/輸入的水進(jìn)行的除離子和/或過濾以獲得特定的水質(zhì)，例如，“超純(ultrapure)”或例如由IS03696所列為的I類水。在自動化溶液制備系統(tǒng)中添加水凈化系統(tǒng)是有利的，因為經(jīng)凈化的水主要用于制備液體溶液或清潔制備過程中所使用的材料和組分。
中央混合腔室
[0073]中央混合腔室(CMC)的用途是在無需直接人工輸入的情況下由各種形式的固體和液體混合出使用者指定的液體溶液。CMC具有多個方面:
-A)液體入口和固體入口 -B)混合區(qū)和加熱 -O攪動器 -D)儀表 -E)閥和出口
[0074]參照圖2，液體入口和固體入口位于CMC的頂部(2-A)，其中每一液體具有其自己的入口(2-3)，而固體則具有公共入口端(2-2)。液體管使用噴嘴(針)來控制每次進(jìn)入CMC的液滴的大小，從而增加液體定量的精確度。液體入口將液體管固定就位，并且必要時將會具有利用密封劑(2-3A)或機械密封件(2-3B)的密封連接。
[0075]在一些實施方式中，機械密封件可以是利用O形環(huán)密封件的螺紋連接形式，或者作為壓縮式接頭。液體入口可直接地或通過噴嘴進(jìn)入CMC。
[0076]清潔噴嘴環(huán)(2-2的下面部分)也位于CMC的頂部，并且圍繞公共固體入口。清潔噴嘴提供清潔和沖洗液以在每次溶液制作之間清潔CMC。CMC的所有暴露的內(nèi)表面都得到清潔以防止溶液的循序制備之間的交叉污染。一個噴嘴示例是中空環(huán)，其在內(nèi)側(cè)(朝向固體入口)和外側(cè)(朝向暴露的CMC內(nèi)表面)具有噴射嘴，通過該噴射嘴將加壓熱水輸送至所有的CMC表面。
[0077]相反在一些實施方式中，固體入口和清潔噴嘴是分開的，并且使用噴球嘴(靜態(tài)的或動態(tài)的)。清潔噴嘴還可并入到CMC壁中，以使噴嘴中心成為固體的入口并且還可包含液體入口。
[0078]CMC的底部包含閥與出口部分(最低點)(2-E)、位于閥與出口部分上方的儀表(傳感器)部分(2-D)以及位于儀表部分之上的攪動器/攪拌器部分(2-C) (2-C和2-D這兩部分可以互換)。閥與出口部分包含閥(2-9)，該閥具有致動器(2-8)，該致動器可以是步進(jìn)馬達(dá)或任何其他形式的致動器。該致動器將閥打開和關(guān)閉。所繪的實現(xiàn)方式使用并入CMC主體之中的球閥設(shè)計，其他設(shè)計利用插塞設(shè)計。當(dāng)處于關(guān)閉位置時，閥(2-9)將會保持CMC內(nèi)的液體溶液。當(dāng)閥打開時，液體將被引導(dǎo)穿過出口(2-11)流向泄放道或者流向設(shè)備的瓶處理系統(tǒng)(BHS)或過濾系統(tǒng)。如果使用塞閥設(shè)計，則插塞直接地或間接地由線性致動器(例如，螺線管)打開。
[0079]可使用現(xiàn)成的標(biāo)準(zhǔn)閥來代替集成閥組裝件。 [0080]通過液面?zhèn)鞲衅?2-1)測量CMC中溶液的體積，因為CMC的液面/體積可以數(shù)學(xué)地確定。儀表部分允許pH傳感器(2-7)穿透CMC壁，該CMC壁以密封劑或機械密封件(2-7A)密封。這個部分還容納溫度傳感器(2-6)，并且具有用于額外傳感器的空間。儀表可位于攪動器部分的下方或上方，以防止儀表受到可能由旋轉(zhuǎn)的攪動器(2-4)造成的損害。
[0081]機械密封件可以是具有O形環(huán)或壓縮式接頭的螺紋連接形式。
[0082]攪動器包含兩個部件，8卩，外部驅(qū)動器(2-5 )和內(nèi)部攪動器(2-4 )。內(nèi)部攪動器是位于CMC內(nèi)的磁棒(2-4)或等同物。外部驅(qū)動器(2-5)
位于CMC之外,并且提供圍繞CMC的中心線的旋轉(zhuǎn)磁場。該磁場與內(nèi)部攪動器的永久磁場相互作用，從而導(dǎo)致其繞CMC的中心線旋轉(zhuǎn)。如附圖中所示，外部驅(qū)動器的一個示例是一組同步電磁體，它們的時序設(shè)定成感應(yīng)出旋轉(zhuǎn)電磁場。
[0083]備選地，將一個或多個磁體安裝在支座或滾道軌(race-raiI)上，而后使用馬達(dá)或類似的致動器和聯(lián)軸器(皮帶、齒輪等)使其繞CMC的中心線旋轉(zhuǎn)。
[0084]專用硬點支撐(2-12) CMC、其組件以及液體溶液的所有重量。
[0085]此外，可以實現(xiàn)加熱和冷卻布置以便控制正在制作的溶液的溫度。
[0086]為CMC和所有潤濕面選定的材料需要與所處理的化學(xué)品范圍相容(材料示例:PET)。CMC的大小設(shè)定成容納最大期望液體溶液體積外加支持均勻混合所需的任何額外空間(例如，CMC總體積為最大期望液體溶液體積的1.25倍)。
[0087]CMC組件可具有對其一定程度的集成。例如，閥可集成至CMC主體中或被視為單獨的組件。這同樣適用于清潔噴嘴。
[0088]對清潔噴嘴的一個替代方案是密封CMC并反復(fù)浸洗/沖洗CMC直至其變得清潔。
[0089]額外選項是在支柱上安裝測力傳感器以測量CMC和溶液的重量。對具有測力傳感器的支柱支撐件的一個替代方案是將CMC安裝在具有集成的測力傳感器/應(yīng)變儀的懸臂上。還可以將所有的支柱安裝在單一測力傳感器/稱量臺上。
沖洗與驗證系統(tǒng)(FVS)
[0090]沖洗與驗證系統(tǒng)(FVS)的用途是提供具有用以清潔CMC的自動化系統(tǒng)的設(shè)備以及驗證CMC的清潔度的能力。這是通過提供加壓水，連同向CMC中添加洗滌劑的選項以及測量離開CMC的水的電導(dǎo)率或等同量從而測量清潔度來實現(xiàn)的。
[0091]參照圖3，F(xiàn)VS包含:
?具有可選存儲的熱水發(fā)生器(HWGS) (3-2)
?壓力泵(3-3)
?管系與管道，以及配件 ?清潔度傳感器，如電導(dǎo)率計或等同物(3-5)?可選洗滌劑箱和噴射泵(3-6)
[0092]備選地，可外部地提供加壓水，從而使壓力泵成為冗余。
[0093]FVS連接至水源，并且可通過使用入口閥(3-1)而得到隔離。這是為了在水源意外中斷的情況下防止泄漏而無需遵照泄放規(guī)程。
[0094]水流入熱水發(fā)生器和可選存儲(HWGS) (3-2)中。HWGS可以是具有安裝的電熱器的定制水箱，或者是流過式加熱器。
[0095]根據(jù)供水水源規(guī)格，有可能用無存儲的流過式加熱器來替代HWGS (3-2)。如果供給水不足，則HWGS (3-2)的熱出口連接至壓力泵(3-3)的入口，并且泵的出口連接至CMC。否則HWGS的熱出口連接至CMC。泵(3-3)的大小定為用以提供足夠的壓力和流量來清潔CMC,并且將取決于CMC的大小及其清潔噴嘴設(shè)計?？梢允褂萌魏伪茫灰錆M足流量和壓力要求并且能夠安全地處理熱水。
[0096]來自CMC的水將流入泄放站(3-4)，該泄放站連接至泄放道。在該管線中將會安裝電導(dǎo)率傳感器(3-5)或等同物以測試離開CMC的水的清潔度。
[0097]洗滌劑選項(3-6)包含洗滌劑源、噴射泵和止回閥。該選項可通過在熱水箱與壓力泵之間的連接上安裝止回閥來實現(xiàn)。洗滌劑可儲存在內(nèi)部箱或外部箱/瓶中，并且連接至噴射泵。噴射泵將迫使洗滌劑進(jìn)入止回閥與泵之間的水管線中。洗滌劑需要克服水壓。止回閥用于防止洗滌劑流入熱水箱中。洗滌劑箱和噴射泵可組合成注射器，一旦其流空，使用者將需要將其更換。
液體處理系統(tǒng)
[0098]液體處理系統(tǒng)(LHS)的用途是精確地輸送指定量的液體。這些液體包括但不限于:
?酸(各種濃度)
?堿(各種濃度)
?水
?PH校準(zhǔn)液
?PH傳感器存儲溶液
?儲備溶液(例如:僅以液體形式可用的化學(xué)品)
?出于安全、定量精確度等要求而需要以液體形式添加的組分
[0099]LHS從各種源汲取，這些源可分類為:
?連續(xù)供給(例如:來自輸水干線的水)
?內(nèi)部供給(例如:集成箱)
?外部供給(例如:存儲瓶)
[0100]參照圖4，通過例如蠕動泵(4-2、4-5、4-7)吸入液體，繼而將其以受控量泵入CMC中。泵配置可以是每個CMC具有單一泵或者一個泵服務(wù)于多個CMC。在多個CMC的情況下，將需要通過單一閥/選擇器或經(jīng)一系列閥來控制液體通路。泵由齒輪/非齒輪步進(jìn)馬達(dá)(4-1、4-4)、齒輪/非齒輪DC馬達(dá)(4-1、4-4)或線性驅(qū)動器(4_8)來驅(qū)動。
[0101]所使用的泵是容積式(positive displacement type),其包括但不限于:
?單一螺動泵(4-5)
?多通道蠕動泵(4-2、4-3)?注射泵(4-7)
?活塞栗/柱塞栗(4_7 )
?往復(fù)式泵(4-7)
?隔膜泵 ?螺桿泵 ?旋轉(zhuǎn)凸輪泵[0102]泵可以是自吸式、通過將泵放置在液體源之下而使其成為重力吸取式，或者可對液體源(例如:主水管線)加壓。
[0103]定量閥或定量特定量的液體的備選方法
[0104]液體源、泵、CMC都通過管(4-9 )連接起來。管的材料選擇成適合于其內(nèi)所含的液體。管的連接可隨每一應(yīng)用而變，并且包括以下方面:
?密封。使用對所處理的液體具有耐受性的粘合劑和密封劑將管永久性地密封至物品。?機械密封(MS)。參照圖5，將管(5-1)安置在管座(5-2)中，而管座繼而以螺絲(5-4)擰入或扭轉(zhuǎn)鎖入基座(5-5 )。O形環(huán)(5-3 )確保不存在滲漏，并且可安裝在任何管座(5-2 )和基座(5-5 )界面上。另一選項是在基座(5-5 )中并入閥(5-6 )，該閥(5-6 )將由管座(5-2 )打開。當(dāng)移除管座(5-2)時，閥(5-6)將由彈簧(5-7)關(guān)閉。
?標(biāo)準(zhǔn)壓縮式接頭 ?倒鉤式接頭 控制系統(tǒng)
[0105]控制系統(tǒng)(CS)的用途是控制設(shè)備中所有系統(tǒng)的操作。CS可分為:
1.低層電路，包括硬件驅(qū)動器(例如，步進(jìn)馬達(dá)控制器、功率繼電器等)
2.傳感器信息后處理電路(例如，電流回路驅(qū)動器、低噪聲放大器等)
3.用以控制低層電路的微控制器/微處理器
4.觸摸屏用戶界面和CPU，其運行程序代碼并保存數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu) 樞軸導(dǎo)管
[0106]樞軸導(dǎo)管(PP)的用途是將CMC排放引導(dǎo)至正確的站。至少將會存在兩個站:
?泄放(用于FVS)
?裝瓶站
[0107]其他站可包括但不限于:
?PH傳感器存儲液回收
?過濾與裝瓶 ?脫氣與裝瓶
?分析(例如，熒光分析)與裝瓶
[0108]參照圖6，齒輪支架(6-1)與CMC出口配合，利用O形環(huán)(6-2 )來形成密封以使得CMC排放不會漏出。齒輪支架(6-1)在該齒輪支架(6-1)的頂部和底部具有兩個推力軸承(6-3)，并且具有用螺栓(6-8)固定到頂部支撐板(6-4)的底板(6-5)。推力軸承(6_3)安置在凹槽中以確保它們得到正確定位并允許齒輪支架自由旋轉(zhuǎn)。齒輪支架(6-1)具有在外徑上的一組齒輪，該組齒輪與樞軸輪齒(6-6)相配合。樞軸輪齒安裝在控制齒輪支架的旋轉(zhuǎn)和位置的馬達(dá)(6-7)上。彎曲剛性導(dǎo)管(6-9)附接至齒輪支架(6-1)，并隨其旋轉(zhuǎn)。來自CMC的液體經(jīng)剛性導(dǎo)管(6-9)流至正確的站?？墒褂孟尬婚_關(guān)來確認(rèn)剛性導(dǎo)管(6-9)排放的位置。
[0109]其他替代方案包括支持對(柔性或剛性)導(dǎo)管的正確定位的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可包括線性系統(tǒng)或一次性系統(tǒng)。
[0110]當(dāng)使用塞閥設(shè)計時，有可能消除對樞軸導(dǎo)管的需求。
固體處理系統(tǒng) [0111]固體處理系統(tǒng)(SHS)的用途是精確地定量各種松散固體/粉末形式的化學(xué)品。
[0112]參照圖7，該系統(tǒng)包括以下組件:
?固體轉(zhuǎn)臺(STT) (7-1)(或等同物)
?固體容器(7-2)
?固體定量機構(gòu)(SDM) (7-3)
?輸送系統(tǒng)(SDS) (7-4)
?定量機構(gòu)驅(qū)動器(DMD) (7-4)
?固體稱量臺(SWS) (7-4)
[0113]固體可以是各種形式，其可包括:
?結(jié)晶形式
?松散粉末 ?塊狀粉末
[0114]固體保存在固體容器(7-2 )中。這些固體容器可以是定制/特制容器或原始固體容器。每個容器具有安裝在容器底部的SDM (7-3)。容器位于STT (7-1)上，或者位于使期望的固體容器能夠與期望的CMC的固體入口對準(zhǔn)的等效器件上。一旦容器就位，則SDS(7-4)升起并接合SDM (7-3)。在該過程中，DMD (7-4)連接至SDM (7-4)，并且由DMD (7-4)來驅(qū)動SDM (7-3)并以受控的量來定量固體。固體分配至SWS (7-4)上，SffS (7_4)位于SDM (7-3)的正下方。一旦分配了適當(dāng)?shù)牧?質(zhì)量)，則SWS繼而將固體輸送至CMC中。
[0115]SWS可并入固體處理的各個方面中。例如，可將其設(shè)計用于測量固體容器減少的重量。
[0116]參照圖8和圖9，STT可以是在圓周上附接有容器(8-5)的轉(zhuǎn)臺(8-1和9-1)?？捎脢A片將容器(8-5)固定就位，或者將其開縫固定就位(8-4)或懸掛于臺上。轉(zhuǎn)臺(8-1)被支撐在推力軸承(8-2)或等同物上，并且轉(zhuǎn)臺(8-1)由安裝在中心軸上的馬達(dá)(8-3)來旋轉(zhuǎn)。
[0117]備選地，可實現(xiàn)傳送系統(tǒng)，用于以增加的復(fù)雜度將更多個瓶放進(jìn)相同的足跡區(qū)域內(nèi)。轉(zhuǎn)臺還可由皮帶系統(tǒng)間接驅(qū)動。
[0118]參照圖10，SDM包含旋擰在保存固體的容器(10-1)上的接合器配件(10-2)。旋轉(zhuǎn)基座(10-3)裝配在接合器(10-2)內(nèi)，并且基座支承定量螺桿(10-4)。旋轉(zhuǎn)基座(10-3)與定量螺桿(10-4)能夠繞接合器自由旋轉(zhuǎn)。齒輪閘門(10-6)具有裝配在旋轉(zhuǎn)基座(10-3)上的開縫凹槽。這允許齒輪閘門上下移動。彈簧(10-5)保持齒輪閘門處于關(guān)閉位置(下)，并且齒輪閘門在SDS接合SDM時打開。齒輪閘門(10-6)在外徑上具有用于DMD的一組齒輪，利用或通過該組齒輪來提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動和控制。
[0119]齒輪閘門(10-6)有兩個用途。第一是為旋轉(zhuǎn)基座(10-3)和定量螺桿(10-4)提供旋轉(zhuǎn)驅(qū)動和控制。第二是當(dāng)容器未接合并且正在定量固體時關(guān)閉容器和SDM的內(nèi)部運轉(zhuǎn)。這還允許將容器與固體儲存在任何位置而不泄漏任何固體。
[0120]當(dāng)定量螺桿(10-4)旋轉(zhuǎn)時，暴露的螺桿抓取固體并將固體運送至該螺桿的封閉部分之中。一旦固體到達(dá)螺桿底部，其自由地從螺桿上脫落并通過打開的閘門落出。如果固體粘附到螺桿上，則以上固體的運動將卡住的固體推出。
[0121]另一附加將會是并入可通過控制齒輪閘門的高度來選擇的多變量流過式螺桿。
[0122]參照圖11，DMD 包含容納 SWS (11-8、11-9、11-10、11-11、11-12)的輸送管(11-1 )。在輸送管頂部安置有齒輪輪齒(11-3)。齒輪輪齒(11-4)與齒輪閘門(10-6)緊密配合，齒輪設(shè)計成自對準(zhǔn)式。齒輪輪齒由馬達(dá)(步進(jìn)式、DC等)經(jīng)由齒輪、皮帶或等同物來驅(qū)動。管的螺紋部分(11-5)形成升降系統(tǒng)的一部分。導(dǎo)引齒輪(11-6)接合管螺紋(11-5)，并由(馬達(dá)驅(qū)動的)驅(qū)動輪齒(11-7)來驅(qū)動。該驅(qū)動輪齒使導(dǎo)引齒輪(11-6)旋轉(zhuǎn)，而該導(dǎo)引齒輪(11-6)轉(zhuǎn)而經(jīng)由管螺紋(11-5)向上或向下驅(qū)動管(11-1)。
[0123]SWS包含稱重盤(11-8)，該稱重盤(11-8)附接至重量傳感器(11-9)。重量傳感器被容納在旋轉(zhuǎn)殼體(11-10)內(nèi)。該殼體具有使稱重盤、傳感器和殼體旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)軸(11-11)。這種旋轉(zhuǎn)由馬達(dá)、螺線管或等同物(11-11)驅(qū)動。軸(11-11)是中空的，用于重量傳感器(11-9)的線纜。將屏障(例如，波紋管)(11-12)放置就位以保護(hù)傳感器免受液體和固體的進(jìn)入。該屏障既不能限制盤的運動也不能支承任何負(fù)荷。
[0124]一種替代方案是將重量傳感器(11-9)安裝在管(10-1)外部以保護(hù)傳感器免受任何潛在液體、固體或腐蝕損壞。
[0125]需要注意，固體可能傾向于附著至管(10-1)壁。應(yīng)當(dāng)設(shè)計管的形狀以消除或減少這個問題。其他更積極的做法包括被動/主動靜電屏障、不粘涂料或材料等。然而，管(11-1)的內(nèi)部直至并包括SWS將在清潔循環(huán)期間由噴射嘴來清潔。
[0126]備選地，可使用其他線性致動器系統(tǒng)替代導(dǎo)引螺桿來抬升平臺。
[0127]替代方案:參照圖12，DMD包含安裝在馬達(dá)(10-5)上的齒輪輪齒(12-6)。齒輪輪齒(12-6)與齒輪閘門(10-6)緊密配合，齒輪設(shè)計成自對準(zhǔn)式。DMD繼而安裝在SDS的抬升平臺(12-4)上。平臺(12-4)由導(dǎo)引螺桿組裝件抬升。該組裝件包含附接至平臺(12-4)的螺帽(12-2)，該螺帽(12-2)安置在導(dǎo)引螺桿(12-1)上。導(dǎo)引螺桿通過抬升或降低平臺的馬達(dá)(12-3)而旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)而接合或脫離SDM。參照圖13，使用SWS (7_6)來實現(xiàn)精確定量和應(yīng)用。SWS測量從選定容器定量的固體。SWS包含稱重盤(13-1)、稱量機構(gòu)(13-2、12-4A、13-4B)(測力傳感器或力補償電磁體)和翻轉(zhuǎn)機構(gòu)(13-3)。翻轉(zhuǎn)機構(gòu)(13-3)可以是獨立的(專用驅(qū)動器)或從屬于抬升平臺(12-4)(是一組導(dǎo)桿或機械連桿)。SWS沿CMC的固體入口的軸上下移動，并且在此過程中旋轉(zhuǎn)，以使得稱重盤(13-1)朝上以接收來自上方位置的SDM的固體。稱重盤(13-1)在向下移動時旋轉(zhuǎn)以將稱重盤中的固體放入CMC中，并且該盤繼而能夠關(guān)閉CMC的固體入口。
[0128]如前所述，該系統(tǒng)測量從固體容器分配的固體。另一替代方案是在正在定量固體時測量固體容器。這將需要設(shè)計上的不同變化。
瓶處理系統(tǒng)
[0129]參照圖14，BHS的用途是確保將正確的瓶放置在裝瓶站的正確位置。BHS還具有瓶標(biāo)注(14-5)系統(tǒng)，該系統(tǒng)給瓶標(biāo)記必要的信息。[0130]對于瓶處理存在從具有單一瓶站到完全自動化系統(tǒng)等多種選項。每個系統(tǒng)將包括以下各項:
?瓶位置
?位置驗證(14-3)
?瓶類型(無瓶、空瓶、滿瓶)驗證(14-3 )
[0131]附加系統(tǒng)可包括:
?RFID/條形碼閱讀器(14-4)
?瓶存儲[0132]瓶標(biāo)注系統(tǒng)提供可貼附于化學(xué)品瓶上的標(biāo)簽。備選地，可將標(biāo)簽自動地應(yīng)用至瓶或者可直接將信息應(yīng)用至瓶(噴墨)。
[0133]瓶儲存在存儲區(qū)域中待用。傳送系統(tǒng)將瓶傳送至填充站(14-3)。在途中可能存在閱讀器(14-4)，該閱讀器將會驗證進(jìn)入瓶中的溶液。在填充站，將會驗證瓶的位置以及瓶是否為空瓶。一旦確認(rèn)，即可用新制作的溶液來填充瓶。另一傳送系統(tǒng)將會把瓶傳送至拾取區(qū)域。在途中應(yīng)用瓶標(biāo)簽/標(biāo)記。傳送系統(tǒng)可包含皮帶或卷帶機構(gòu)，或者匣式/盒式機構(gòu)。
[0134]備選地，可通過將瓶手動放置于填充站并繼而手動應(yīng)用標(biāo)簽來簡化瓶處理。
[0135]可將過濾系統(tǒng)集成到BHS中，或者可將其與BHS分開。
過程描述
[0136]雖然對于各種溶液將存在略有不同的過程(取決于溶液需求和化學(xué)過程)，但一般過程如下:
?沖洗CMC并驗證CMC的清潔度
?開始并行地定量以下組分:水、可作為儲備溶液使用的任何組分、固體形式的任何可用組分。對水進(jìn)行定量，以便一旦完成定量，就已填充最終量的大約80% (除非有對更多量的化學(xué)需要)
?在整個過程期間進(jìn)行攪拌，并且一旦完成所有的定量并且所有物質(zhì)均已溶解，則停止攪拌。
?填充至所需體積的99.9%
?用液體或固體組分來調(diào)節(jié)PH直至達(dá)到目標(biāo)pH，在過程中進(jìn)行攪拌 ?輸出溶液(可能輸出至瓶或其他容器)
?為容器打印具有關(guān)于其內(nèi)含物的所有關(guān)鍵信息的標(biāo)簽 ?儲存關(guān)于所做操作的信息以創(chuàng)建可追溯性 ?開始對CMC進(jìn)行清潔循環(huán)以便為新溶液做準(zhǔn)備
[0137]當(dāng)不使用該設(shè)備時，應(yīng)將預(yù)制溶液泵入CMC以便安全地儲存pH儀表。在制作新溶液之前，需對CMC進(jìn)行泄放和清潔。替代方案包括可儲存在干燥環(huán)境中的pH儀表。
[0138]此外，使用實驗室認(rèn)可的標(biāo)準(zhǔn)溶液對pH傳感器進(jìn)行定期校準(zhǔn)。抽檢校準(zhǔn)使用一種經(jīng)驗證的pH溶液來檢查讀數(shù)。完整校準(zhǔn)將會使用兩種或更多種經(jīng)驗證的pH溶液來正確地校準(zhǔn)pH傳感器。
[0139]雖然上文已參照特定實施方式對本發(fā)明予以描述，但本發(fā)明并不限于這些特定實施方式，并且對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在本發(fā)明范圍內(nèi)的各種修改是顯而易見的。上文所述的任何實施方式可以任意組合使用。
【權(quán)利要求】
1.一種自動化溶液分配器，用于分配具有一系列限定特性的溶液，所述特性包括選自含pH、溫度、化學(xué)組成在內(nèi)的一組特性中的一種或多種特性，所述分配器包括: 混合腔室； 至少一個通向所述腔室的可控入口端，用于可控地接收待混合至溶液中的組分； 至少一個輸入傳感器，用于確定待混合至所述溶液中的所述組分的定量輸入； 攪拌裝置，用于攪拌所述接收的組分； 至少一個溶液傳感器，用于感測所述溶液的一種或多種特性； 耦合至所述混合腔室的出口端； 可控出口端閥，用于控制通過輸出端口的溶液流動；以及 控制器，其耦合至所述至少一個可控入口端、所述至少一個輸入傳感器、所述攪拌器、所述至少一個溶液傳感器和所述出口端閥，并且所述控制器配置用于測量所述接收的組分，將所述接收的組分混合至溶液中以及分配所述溶液， 其中所述至少一個可控入口端包含可控固體端口，該可控固體端口用于可控地從一個或多個固體源向所述混合腔室供應(yīng)固體組分，所述可控固體端口包含固體分配系統(tǒng)，該固體分配系統(tǒng)可與固體定量機構(gòu)接合，用于可控地分配來自固體源的定量的固體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動化溶液分配器，其中所述固體分配系統(tǒng)包含定量機構(gòu)驅(qū)動器，該定量機構(gòu)驅(qū)動器可移入和移出與所述固體定量機構(gòu)的接合，并且其中，當(dāng)接合時，所述固體定量機構(gòu)可由所述定量機構(gòu)驅(qū)動器驅(qū)動以分配定量的所述固體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自動化溶液分配器，其中所述溶液分配系統(tǒng)包含從所述混合腔室的入口向所述固體定量機構(gòu)延伸的可移動管，所述管具有:入口，用于接收從固體源分配的固體；出口，耦合至所述混合腔室的所述入口，并且配置成允許從所述固體源接收的固體穿過其中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動化溶液分配器，其中所述可移動管可移入和移出與所述固體定量機構(gòu)的接合，并且其中，當(dāng)接合時，所述管在所述固體分配機構(gòu)與所述混合腔室之間形成通路，固體可穿過該通路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的自動化溶液分配器，其中將所述管塑形為防止分配的固體附著于所述管的內(nèi)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4或5所述的自動化溶液分配器，其中所述管的壁帶靜電或涂覆有不粘材料以排斥分配的固體。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述固體定量機構(gòu)包含: 入口，用于接收固體； 可繞其縱軸旋轉(zhuǎn)的定量螺桿，用于運送所述接收的固體； 耦合至所述定量螺桿的可旋轉(zhuǎn)基座，所述可旋轉(zhuǎn)基座可協(xié)同所述定量螺桿旋轉(zhuǎn)；以及 出口，用于從所述定量螺桿接收所述運送的固體， 其中，當(dāng)繞其縱軸旋轉(zhuǎn)時，所述定量螺桿將從所述入口接收的固體運送至所述出口，并且 其中所述定量螺桿和所述可旋轉(zhuǎn)基座可沿所述定量螺桿的所述縱軸在打開位置與關(guān)閉位置之間移動，在所述打開位置上所述出口是打開的，在所述關(guān)閉位置上所述出口是關(guān)閉的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的自動化溶液分配器，其中所述定量螺桿和所述可旋轉(zhuǎn)基座耦合至用于驅(qū)動所述定量螺桿和所述可旋轉(zhuǎn)基座的齒輪閘門，并且其中所述齒輪閘門可由所述定量機構(gòu)驅(qū)動器來驅(qū)動。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的自動化溶液分配器，其中所述定量螺桿和所述可旋轉(zhuǎn)基座在所述關(guān)閉位置上是偏置的。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述控制器配置用于根據(jù)所述固體定量機構(gòu)受到驅(qū)動的時間和速率來確定從固體源分配的定量固體的重量。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述固體源是含有待分配的固體的容器，并且所述固體定量機構(gòu)可耦合至所述容器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中任一項所述的自動化溶液分配器，包含多個容器，每個容器可耦合至固體定量機構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的自動化溶液分配器，其中所述多個容器可在分配位置與存儲位置之間可控地移動，在所述分配位置上容器與所述可控入口端對準(zhǔn)以使所含固體能夠進(jìn)行分配，在所述存儲位置上所述容器不與所述可控入口端對準(zhǔn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的自動化溶液分配器，其中所述多個容器安設(shè)于具有旋轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)臺上，以使得所述容器可在所述分配位置與所述存儲位置之間移動。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述輸入傳感器包含稱量器件，該稱量器件配置用于確定在從所述容器向所述混合腔室中分配固體之后所述容器的重量損失，并且其中所述控制器配置用于基于所確定的所述容器的重量損失而可控地向所述混合腔室供應(yīng)所述固體直至達(dá)到所述固體的目標(biāo)重量。
16.根據(jù)權(quán)利要求1至15中`任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述輸入傳感器包含固體稱量器件，該固體稱量器件用于接收、稱量從所述固體定量機構(gòu)分配的固體以及將所述固體分配至所述混合腔室中。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的自動化溶液分配器，其中所述固體稱量器件包含: 可移動式容納器，用于接收所述分配的固體； 耦合至所述可移動式容納器的稱量器件，用于稱量所述分配的固體；以及 分配機構(gòu)，用于將所述稱量的固體分配至所述混合腔室中。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的自動化溶液分配器，其中所述稱量器件包含測力傳感器或力補償電磁體。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的自動化溶液分配器，其中所述分配機構(gòu)配置用于當(dāng)從所述固體定量機構(gòu)接收待稱量的固體時將所述容納器移動至接收位置，并且配置用于當(dāng)要將所述稱量的固體分配至所述混合腔室中時將所述容納器移動至分配位置。
20.根據(jù)權(quán)利要求1至19中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述輸入傳感器包含稱量器件，該稱量器件配置用于確定在從固體源將固體接收至所述混合腔室中之后所述混合腔室的重量增加，并且其中所述控制器配置用于基于所確定的所述混合腔室的重量增加而可控地向所述混合腔室供應(yīng)所述固體直至達(dá)到所述固體的目標(biāo)重量。
21.根據(jù)權(quán)利要求1至20中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述輸入傳感器包含溶液傳感器，該溶液傳感器用于感測所述溶液的一種或多種特性，并且其中所述控制器配置用于可控地向所述混合腔室供應(yīng)所述固體直至檢測到所述溶液的目標(biāo)特性。
22.根據(jù)權(quán)利要求1至21中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述控制器還配置用于控制所述分配器以實現(xiàn)清潔循環(huán)，在該清潔循環(huán)中控制至少一個入口端以向所述混合腔室中輸入清潔液，并且控制所述可控出口閥以分配所述清潔液。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的自動化溶液分配器，還包含耦合至所述控制器的清潔度測量傳感器，并且其中所述控制器配置用于測量清潔度，以及響應(yīng)于在清潔循環(huán)之后感測到的所述清潔液的清潔度而進(jìn)行一個或多個另外的清潔循環(huán)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的自動化溶液分配器，其中所述清潔度測量傳感器包含電導(dǎo)率傳感器或濁度傳感器。
25.根據(jù)權(quán)利要求22、23或24所述的自動化溶液分配器， 其中至少一個輸入端口耦合至一個或多個清潔噴嘴，所述清潔噴嘴布置用于在所述腔室內(nèi)噴射接收的清潔液。
26.根據(jù)權(quán)利要求22、23或24所述的自動化溶液分配器，其中所述至少一個輸入端口耦合至噴球，所述噴球包含布置用于在所述腔室內(nèi)噴射接收的清潔液的多個噴嘴。
27.根據(jù)權(quán)利要求22、23或24所述的自動化溶液分配器，其中所述混合腔室包含安設(shè)于所述混合腔室的壁內(nèi)的多個清潔噴嘴，所述噴嘴耦合到至少一個輸入端口并且布置用于在所述腔室內(nèi)噴射接收的清潔液。
28.根據(jù)權(quán)利要求22至27中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述至少一個輸入耦合至用于在壓力下供應(yīng)清潔液的泵。
29.根據(jù)權(quán)利要求22至28中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述至少一個輸入耦合至用于向所述清潔液中分配洗滌劑的洗滌劑源。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的自動化溶液分配器，其中所述洗滌劑源包含噴射泵。
31.根據(jù)權(quán)利要求22至30中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述清潔循環(huán)清潔從所述混合腔室的所述入口端直到所述出口端的輸出的可流動通路。
32.根據(jù)權(quán)利要求22至31中任一項所述的自動化溶液分配器，包含耦合至所述控制器的可控干燥裝置，并且其中所述控制器控制所述可控干燥裝置來實現(xiàn)干燥循環(huán)，以便干燥所述混合腔室和/或所述入口端。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的自動化溶液分配器，其中所述可控干燥裝置包含風(fēng)扇或基本上干燥的空氣的源。
34.一種自動化溶液分配器，用于分配具有一系列限定特性的溶液，所述特性包括選自含pH、溫度、化學(xué)組成在內(nèi)的一組特性中的一種或多種特性，所述分配器包括: 混合腔室； 至少一個通向所述腔室的可控入口端，用于可控地接收待混合至溶液中的組分； 至少一個輸入傳感器，用于確定待混合至所述溶液中的所述組分的定量輸入； 攪拌裝置，用于攪拌所述接收的組分； 至少一個溶液傳感器，用于感測所述溶液的一種或多種特性； 清潔度測量傳感器； 耦合至所述混合腔室的出口端； 可控出口端閥，用于控制通過輸出端口的溶液流動；以及 控制器，其耦合至所述至少一個可控入口端、所述至少一個輸入傳感器、所述攪拌器、所述至少一個溶液傳感器、所述清潔度測量傳感器和所述出口端閥，并且所述控制器配置用于測量所述接收的組分，將所述接收的組分混合至溶液中以及分配所述溶液， 其中所述控制器還配置用于控制所述分配器以實現(xiàn)清潔循環(huán)，在所述清潔循環(huán)中控制至少一個入口端以向所述混合腔室中輸入清潔液，并且控制所述可控出口閥以分配所述清潔液，并且 其中所述控制器配置用于測量清潔度，以及響應(yīng)于在清潔循環(huán)之后感測到的所述清潔液的清潔度而進(jìn)行一個或多個另外的清潔循環(huán)。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的自動化溶液分配器，其中所述清潔度測量傳感器包含電導(dǎo)率傳感器或濁度傳感器。
36.根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的自動化溶液分配器，其中至少一個輸入端口耦合至一個或多個清潔噴嘴，所述清潔噴嘴布置用于在所述腔室內(nèi)噴射接收的清潔液。
37.根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的自動化溶液分配器，其中至少一個輸入端口耦合至噴球，所述噴球包含布置用于在所述腔室內(nèi)噴射接收的清潔液的多個噴嘴。
38.根據(jù)權(quán)利要求34或35所述的自動化溶液分配器，其中所述混合腔室包含安設(shè)于所述混合腔室的壁內(nèi)的多個清潔噴嘴，所述噴嘴耦合到至少一個輸入端口并且布置用于在所述腔室內(nèi)噴射接收的清潔液。
39.根據(jù)權(quán)利要求37至38中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述至少一個輸入耦合至用于供應(yīng)清潔液的泵。
40.根據(jù)權(quán)利要求34 至39中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述至少一個輸入耦合至用于向所述清潔液中分配洗滌劑的洗滌劑源。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的自動化溶液分配器，其中所述洗滌劑源包含噴射泵。
42.根據(jù)權(quán)利要求34至41中任一項所述的自動化溶液分配器，其中所述清潔循環(huán)清潔從所述混合腔室的所述入口端直至所述出口端的輸出的可流動通路。
43.根據(jù)權(quán)利要求34至42中任一項所述的自動化溶液分配器，包含耦合至所述控制器的可控干燥裝置，并且其中所述控制器控制所述可控干燥裝置來實現(xiàn)干燥循環(huán)，以便干燥所述混合腔室和/或所述入口端。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的自動化溶液分配器，其中所述可控干燥裝置包含風(fēng)扇或基本上干燥的空氣的源。
45.一種自動化溶液分配器，用于分配具有一系列限定特性的溶液，所述特性包括選自含pH、溫度、化學(xué)組成在內(nèi)的一組特性中的一種或多種特性，所述分配器包括: 混合腔室； 至少一個通向所述腔室的可控入口端，用于可控地接收待混合至溶液中的組分； 至少一個輸入傳感器，用于確定待混合至所述溶液中的所述組分的定量輸入； 攪拌裝置，用于攪拌所述接收的組分； 至少一個溶液傳感器，用于感測所述溶液的一種或多種特性； 耦合至所述混合腔室的出口端； 可控出口端閥，用于控制通過輸出端口的溶液流動；以及 控制器，其耦合至所述至少一個可控入口端、所述至少一個輸入傳感器、所述攪拌器、所述至少一個溶液傳感器和所述出口端閥，并且所述控制器配置用于測量所述接收的組分，將所述接收的組分混合至溶液中以及分配所述溶液， 其中所述控制器還配置用于控制所述分配器以實現(xiàn)清潔循環(huán)，在所述清潔循環(huán)中控制至少一個入口端以向所述混合腔室中輸入清潔液，并且控制所述可控出口閥以分配所述清潔液， 其中所述至少一個可控入口端包含可控液體入口端，該可控液體入口端用于可控地從一個或多個液體源向所述混合腔室供應(yīng)液體，并且 其中所述至少一個可控入口端包含可控固體端口，該可控固體端口用于可控地從一個或多個固體源向所述混合腔室供應(yīng)固體組分。
46.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的自動化溶液分配器，其中所述至少一個可控入口端包含可控液體入口端，該可控液體入口端用于可控地從一個或多個液體源向所述混合腔室供應(yīng)液體。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的自動化溶液分配器，其中所述液體源包括連續(xù)供給、所述溶液分配器內(nèi)部的儲器或者所述溶液分配器外部的儲器。
48.根據(jù)權(quán)利要求46或47所述的自動化溶液分配器，其中所述可控液體入口端包含耦合至所述控制器的一個或多個泵，并且其中所述控制器配置用于控制所述一個或多個泵以分配來自所述一個或多個液體源的期望量的液體。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的自動化溶液分配器，其中所述泵包括蠕動泵、注射泵、活塞泵、往復(fù)式泵、隔膜泵、螺桿泵、旋轉(zhuǎn)凸輪泵、齒輪泵或柱塞泵。
50.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的自動化溶液分配器，其中所述出口端耦合至可控引導(dǎo)機構(gòu)，所述可控引導(dǎo)機構(gòu)用于將所分配的溶液引導(dǎo)至期望的站，并且其中所述控制器配置用于控制所述引導(dǎo)機構(gòu)以根據(jù)所述自動化溶液分配器的程序模式將溶液分配至期望的站。
51.根據(jù)權(quán)利要求50所述`的自動化溶液分配器，其中所述站包括泄放道、瓶處理站、pH傳感器存儲液回收站、過濾與裝瓶站、脫氣與裝瓶站或分析與裝瓶站。
52.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的自動化溶液分配器，其中所述溶液傳感器包含溫度傳感器，并且其中所述控制器配置用于控制加熱裝置和/或冷卻裝置，以便基于目標(biāo)溫度來控制所述溶液的溫度。
53.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的自動化溶液分配器，還包含記憶存儲裝置，并且其中所述控制器配置用于測量和儲存所述自動化溶液分配器在操作期間的多個操作參數(shù)，以及將所述參數(shù)儲存在所述記憶存儲裝置中。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的自動化溶液分配器，其中所述操作參數(shù)包含操作時間、目標(biāo)溫度、目標(biāo)PH和溶液的目標(biāo)組成之中的一個或多個。
55.根據(jù)權(quán)利要求53或54所述的自動化溶液分配器，其中所述控制器配置用于輸出一個或多個所述操作參數(shù)。
56.根據(jù)權(quán)利要求55所述的自動化溶液分配器，其中所述控制器配置用于將所述一個或多個操作參數(shù)輸出至標(biāo)簽，以將其貼附至含有由所述自動化溶液分配器分配的溶液的容器。
57.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的自動化溶液分配器，其中所述控制器配置用于當(dāng)不使用所述自動化溶液分配器時實現(xiàn)存儲循環(huán)，所述存儲循環(huán)包括:控制入口端以向所述混合腔室中輸入存儲溶液，并且其中選擇所述存儲溶液以保護(hù)溶液傳感器。
58.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的自動化溶液分配器，其中所述控制器配置用于實現(xiàn)校準(zhǔn)循環(huán)以校準(zhǔn)溶液傳感器，所述校準(zhǔn)循環(huán)包括: 控制入口端以向所述混合腔室中輸入具有已知特性的溶液； 讀取溶液傳感器的輸出； 將讀數(shù)與所述已知特性相比較；以及 基于所述讀取的輸出與所述已知特性之間的差異來調(diào)節(jié)所述溶液傳感器。
59.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的自動化溶液分配器，還包含與所述出口端處于流體連通的過濾器，該過濾器用于過濾通過所述出口端處置的接收的溶液。
60.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的自動化溶液分配器，還包含與所述中央混合腔室的至少一個入口端處于流體連通的水凈化器，該水凈化器用于對溶液制備和/或清潔所使用的水進(jìn)行過濾和除離子。
61.一種基本上如本文參照附圖所描述的自動化溶液分配器。
【文檔編號】G01G11/08GK103562694SQ201280014018
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年1月21日
【發(fā)明者】邁克爾·瓦茲尼, 約亨·W·克林格爾赫弗, 維勒·萊赫托寧, 卡米拉·奧克斯利 申請人:萊伯曼茲有限公司