用于監(jiān)測儲(chǔ)器中的材料的重量的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明提供一種通過減輕歸因于由連接管和線管施加在儲(chǔ)器上的外力而引起的干擾來利用重量傳感器以高精度監(jiān)測在運(yùn)行期間儲(chǔ)器的材料消耗率的方法，所述連接管運(yùn)送材料且所述線管在分配系統(tǒng)的儲(chǔ)器和其它構(gòu)件之間傳輸電信號(hào)。
【背景技術(shù)】
[0002]已知多種類型的用于測量儲(chǔ)器中的材料(液體、固體或氣體)的高度、重量、料位或體積的傳感器，例如泡沫傳感器、壓力傳感器、差壓傳感器、雷達(dá)傳感器、超聲波傳感器、激光干涉?zhèn)鞲衅?、直線光傳感器、電容性和電導(dǎo)性探針、柱塞、浮子和衡器/稱量裝置。當(dāng)要求高精度時(shí)，這些傳感器中的多數(shù)傳感器不能容易地用在工業(yè)應(yīng)用中用來監(jiān)測從儲(chǔ)器分配的材料的消耗率，因?yàn)榫哂行枨缶鹊膫鞲衅骺赡苓^于昂貴、過于復(fù)雜或過于脆弱而不能用于需求應(yīng)用中。
[0003]例如，可能希望以±1克的精度來監(jiān)測容納于儲(chǔ)器中的材料的Ikg的消耗量。如果通過測量材料的料位來監(jiān)測消耗量，則料位的變化將取決于儲(chǔ)器形狀并且可通過制造具有狹小截面的較高儲(chǔ)器被最大化。然而，由于工廠中對(duì)設(shè)備的空間制約，這并非始終是可行的。在許多情況下，儲(chǔ)器具有小而緊湊的形狀，并且材料量的I克的變化通常對(duì)應(yīng)于儲(chǔ)器中的材料的料位的0.05mm或更小的變化。測量這種料位的微小變化可能需要非常復(fù)雜和昂貴的料位計(jì)。此外，測量材料的高度或料位還會(huì)遇到許多其它問題:液面可能不是平坦的，并且在儲(chǔ)器傾斜的情況下應(yīng)當(dāng)測量至少三個(gè)點(diǎn)(以確定平面)。此外，如果液體包含化學(xué)制劑，則可能必需保護(hù)傳感器以防止其與化學(xué)物質(zhì)接觸，從而避免感測設(shè)備的損壞或腐蝕。
[0004]已知用于測量儲(chǔ)器中的材料的量的另一類型的傳感器為應(yīng)變儀或衡器。該方案具有將傳感器放置在儲(chǔ)器外部從而與內(nèi)含物隔離的優(yōu)點(diǎn)。此外，該測量因而不受儲(chǔ)器的形狀和定向或容納于儲(chǔ)器中的材料的化學(xué)相的影響。該類型衡器的一個(gè)示例為基于惠斯通電橋原理的稱重傳感器，例如威世特迪亞單點(diǎn)式傳感器(鋁)，型號(hào)1022。該稱重傳感器為可高精度地測量應(yīng)變的變化的低成本傳感器。當(dāng)該傳感器被加載重量時(shí)，在傳感器中發(fā)生豎向變形。變形的大小給出了負(fù)載重量的測量值。例如，利用該稱重傳感器，如果儲(chǔ)器與分配設(shè)備的其余部分隔離，則能以±0.01克的精度測量儲(chǔ)器(如上述示例中的儲(chǔ)器)的重量。
[0005]美國專利N0.7，770，448中描述了使用稱重傳感器以在從儲(chǔ)器分配材料時(shí)確定儲(chǔ)器的內(nèi)含物的重量。其中描述的方案解決了測量儲(chǔ)存在罐中的化學(xué)物質(zhì)的用量的問題，而不論化學(xué)物質(zhì)類型或化學(xué)相如何，但它具有這樣的缺點(diǎn)，即需要稱皮重功能以允許操作人員稱量罐的皮重從而計(jì)量由連接器作用在罐上的力的差異，該連接器在罐在插入分配裝置之前被充填時(shí)可不存在。
[0006]如果連接器的位置在運(yùn)行期間改變或如果運(yùn)行被中斷并且儲(chǔ)器移動(dòng)或分離并再連接，則由連接器施加在儲(chǔ)器上的力可能改變并且將在連續(xù)測量中產(chǎn)生間斷。該間斷可被解釋為數(shù)量級(jí)可高于(或多于)應(yīng)測量的材料消耗量的最小變化量的、測量材料量的突然變化。如果連接器的位置改變而在儲(chǔ)器上施加更大的力，則就像突然向儲(chǔ)器增加材料一樣。如果連接器的位置改變以使得在儲(chǔ)器上施加更小的力，則就像突然從儲(chǔ)器移出材料一樣。在后一種情況下，監(jiān)測消耗的操作人員可能錯(cuò)誤地認(rèn)為是發(fā)生了泄漏。
[0007]因此，美國專利N0.7，770, 448中所述的發(fā)明包括手動(dòng)稱皮重功能；但手動(dòng)稱皮重需要操作人員干預(yù)且因此在操作人員不知道連接器位置發(fā)生變化的情況下無法解決問題。此外，這種用于稱皮重的干預(yù)是冗長的并且需要停止分配，這引起生產(chǎn)效率降低。如果操作人員不專心，則操作效率將進(jìn)一步降低。
[0008]在一些情況下，所消耗的材料是非常昂貴的。可能期望監(jiān)測以確保材料在分配期間、在儲(chǔ)器插入分配裝置之前、在裝置運(yùn)行時(shí)以及在裝置停止并且儲(chǔ)器被移除時(shí)被正確地計(jì)量或不泄漏。這種情況下，了解當(dāng)材料從分配設(shè)備中移出時(shí)有多少材料留在儲(chǔ)器中是重要的。
[0009]已有的方案并未提供在分配期間以及當(dāng)不能可靠地執(zhí)行測量裝置的校準(zhǔn)時(shí)以高精度準(zhǔn)確地測量來自儲(chǔ)器的材料的消耗量的方法。
[0010]由于這些原因，有必要找到一種允許在分配操作期間或在執(zhí)行維護(hù)程序時(shí)準(zhǔn)確測量而不需要用于稱皮重的手動(dòng)操作干預(yù)的方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]只要在分配操作完成之前由連接器施加在儲(chǔ)器上的外力的幅度或方向不變，就可以在分配單元運(yùn)行時(shí)準(zhǔn)確測量儲(chǔ)器的重量。當(dāng)連接器由柔性材料構(gòu)成時(shí)，如果它們移動(dòng)或如果它們的位置在管路長度的彈性極限內(nèi)改變，材料便將反應(yīng)于所述外力而變形，并且管路在儲(chǔ)器上施加的力的變化將是可忽略不計(jì)的。
[0012]但是，由于管路用作用于將從儲(chǔ)器分配的材料輸送到系統(tǒng)的其它構(gòu)件的管道，因而所述管路通常是剛性的或半剛性的，以防止可能阻止材料的流動(dòng)并堵塞分配單元的扭結(jié)。為了允許在移除儲(chǔ)器方面的靈活性或?qū)C(jī)器進(jìn)行維護(hù)，或由于成本原因，管路常常是半剛性的，以使得它可容易地移動(dòng)，但僅能部分地響應(yīng)于位置變化而變形。這種情況下，為了防止管在儲(chǔ)器上施加變化的力，必須消除所述力或使該力恒定不變。
[0013]當(dāng)在下述實(shí)施例之一中實(shí)施時(shí)，利用具有足夠精度的衡器例如稱重傳感器能以高精度測量儲(chǔ)器中的材料量而不受外部擾動(dòng)的影響。
[0014]在一示例性實(shí)施例中，將諸如應(yīng)變儀或稱重傳感器的衡器放置在容納有待分配的材料的儲(chǔ)器下方。該材料可以是油墨或溶劑并且儲(chǔ)器可被包含在打印機(jī)中。稱重傳感器與處理器連接，該處理器對(duì)來自稱重傳感器的電信號(hào)進(jìn)行濾波和處理，從而將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成重量測量結(jié)果，該重量測量結(jié)果被發(fā)送到分配應(yīng)用程序控制邏輯以在分配期間記錄重量。將所分配的材料運(yùn)送至或運(yùn)送出分配設(shè)備(例如打印機(jī))中的儲(chǔ)器的管通過下述三種方法之一插入儲(chǔ)器中，每種方法都解決了由連接管施加在儲(chǔ)器上的變化的外力的問題。如此，所記錄的重量可由軟件應(yīng)用程序或分配控制單元控制器記錄并可選地在屏幕上向操作人員顯不O
[0015]為了解決由位于儲(chǔ)器與分配單元之間的連接器施加在儲(chǔ)器上的力的變化的問題，描述了以下三種解決方案:
[0016]1.圍繞連接器的柔性隔膜(圖1-20)
[0017]2.位于連接器與分配單元之間的柔性管部段(圖21-26)
[0018]3.滑動(dòng)罩帽(圖27-29)
[0019]1.圍繞連接器的柔性隔膜(本節(jié)中的所有附圖標(biāo)記涉及圖1-20)
[0020]可通過將連接器(例如管、線纜、針等)直接放置在儲(chǔ)器的敞開口部中來消除材料儲(chǔ)器上的外力，但是，如果材料發(fā)生蒸發(fā)或升華或如果儲(chǔ)器一一文中也稱為容器一一由于其它原因而必須保持封閉，或如果材料為危險(xiǎn)品或發(fā)生蝕變，則這種方案不可行。這種情況下，可使用由可具有低彈性的合適的材料(例如，特氟隆FEP、PFA和TFE ;聚丙烯PP，聚丙烯共聚物PPC0)制成的密封件、隔膜、薄膜或箔來封閉儲(chǔ)器的開口，管被推入該密封件、隔膜、薄膜或箔中以將所述管插入儲(chǔ)器中并允許分配或再充填材料。
[0021]使用密封件具有在儲(chǔ)器被設(shè)置到分配單元中之前的配送和庫存期間提供顯啟指示的附加優(yōu)點(diǎn)。移出材料或?qū)⒉牧戏湃雰?chǔ)器中的嘗試將很有可能使密封件破損，這將在隔膜中留下明顯的痕跡(孔)。圖1示出了具有密封開口 3并容納有待分配的材料2的儲(chǔ)器
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[0022]通過如圖6所示將管壓入隔膜中來將管插入儲(chǔ)器中。出于說明的目的僅示出了一個(gè)管，但在實(shí)踐中，如果必須添加或移出不同類型的材料，則可將若干管插入穿過隔膜。一個(gè)管可用于從儲(chǔ)器分配材料，而另一個(gè)可用于使未使用的材料返回到儲(chǔ)器中。在一些應(yīng)用中，可能需要向材料添加溶劑以維持特定粘度并且這種情況下可能需要另外的管。其它類型的連接