УСТАНОВКА ДЛЯ ПОДАЧИ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ И ОТНОСЯЩИЕСЯ К НЕЙ СПОСОБЫ
FLUID FEEDER AND METHODS RELATED HEREWITH

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к установке для подачи текучей среды и относящимся к ней способам. Предпочтительные примеры осуществления изобретения относятся к установке и способам для подачи текучего и/или жидкого красителя в пластический материал.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Применение жидких красителей для окрашивания пластических материалов известно. Обычно окрашивание производят точным дозированием жидких красителей в устройство для предварительного смешивания, входящее в формовочное оборудование для изготовления пластических масс, например в установку для литья под давлением или экструдер. Один из примеров подобной системы описан в Европейской патентной заявке №99304839.6 (№ публикации 0965423): система включает дозирующий насос, посредством которого жидкий краситель отбирают из вертикально расположенных складывающихся резервуаров и направляют в устройство для предварительного смешивания.
Другой пример известной системы описан в заявке WO 03/035346. В рассматриваемой системе жидкий окрашивающий материал, предназначенный для окрашивания пластического материала перед проведением формования пластического материала, находится в по меньшей мере одном основном резервуаре. Краситель отбирают из основного резервуара при помощи дозирующего насоса, который позволяет подавать предварительно установленное количество красителя. Между основным резервуаром (резервуарами) и впускным отверстием дозирующего насоса расположен промежуточный резервуар для временного хранения окрашивающего материала. К промежуточному резервуару присоединен откачивающий насос, предназначенный для откачки газа из указанного резервуара. Задачей описываемого изобретения является создание средств для точного и равномерного дозирования окрашивающего материала, позволяющих предотвращать захват воздуха окрашивающим материалом.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача настоящего изобретения состоит в решении проблем, имеющихся у известных установок для подачи текучей среды и относящихся к ним способов.
В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения предложена установка для подачи текучей среды к определенному участку; при этом установка включает средства снабжения текучей средой, находящиеся в гидродинамическом (жидкостном) соединении с резервуаром, имеющим изменяемый объем, и при этом резервуар включает выпускное отверстие, через которое текучая среда может быть направлена в указанный участок.
Резервуар может иметь максимальный объем V-max и минимальный объем V-min. Отношение V-max к V-min может составлять по меньшей мере 100, предпочтительно по меньшей мере 500, более предпочтительно по меньшей мере 1000. V-max может составлять по меньшей мере 0,5 л, предпочтительно по меньшей мере 1 л. Предпочтительно, объем V-max находится в диапазоне от 0,5 до 5 л, более предпочтительно, от 1 до 3 л. V-min может составлять менее 20 мл, представляет собой менее 10 мл, более предпочтительно менее 5 мл. По существу, V-min может быть равен нулю.
В опустошенном состоянии указанный резервуар может не представлять собой самонесущий резервуар. Предпочтительно, в опустошенном состоянии указанный резервуар обвисает. Предпочтительно, указанный резервуар представляет собой складываемый резервуар. Указанный резервуар может быть изготовлен из гибкого материала. Предпочтительно, если указанный резервуар включает несамонесущие стенки. Предпочтительно, толщина стенок резервуара (предпочтительно по существу всех стенок резервуара) составляет менее 1,5 мм, более предпочтительно менее 1 мм. Предпочтительно, указанный резервуар изготовлен из пластического материала. Предпочтительно, указанный резервуар изготовлен из гибкого листового материала, например, из листового полиэтилена. Указанный резервуар может включать первый слой, включающий гибкий листовой материал, и наложенный на первый слой второй слой, включающий гибкий листовой материал, причем первый и второй слои соединены друг с другом с образованием контейнера, предназначенного для удержания текучей среды. Предпочтительно, резервуар сконструирован таким образом, что при достижении минимального объема первый слой вплотную прилегает ко второму слою. Предпочтительно, в указанном состоянии по существу вся поверхность указанного первого слоя вплотную прилегает к указанному второму слою. Предпочтительно, резервуар сконструирован таким образом, что при достижении максимального объема первый и второй слои расположены на расстоянии друг от друга, предпочтительно, на расстоянии, составляющем по меньшей мере 3 см, предпочтительно по меньшей мере 4 см, более предпочтительно по меньшей мере 5 см.
Максимальная длина резервуара, измеренная при достижении минимального объема, может превышать максимальную ширину резервуара, измеренную при достижении минимального объема, и предпочтительно, если отношение длины к ширине составляет по меньшей мере 1,1, предпочтительно, по меньшей мере 1,3, предпочтительно по меньшей мере 1,5.
Практически, резервуар может иметь форму четырехугольника; он может быть квадратным или прямоугольным; предпочтительно, при достижении минимального объема резервуар по существу имеет форму прямоугольника.
Установка предпочтительно включает средства для подвешивания, предназначенные для подвешивания резервуара, которые предпочтительно присоединять к его верхней части. Указанный резервуар предпочтительно включает средства взаимодействия с указанными средствами для подвешивания, образующие разъемное соединение с указанными средствами для подвешивания. Указанные средства взаимодействия могут включать отверстие в резервуаре, к которому могут быть присоединены указанные средства для подвешивания. Указанное отверстие предпочтительно имеет удлиненную форму. Указанное отверстие предпочтительно включает рукав, который может быть присоединен скользящим соединением к удлиненным средствам для подвешивания. Если указанный резервуар включает описанные первый и второй слои, то отверстие предпочтительно располагать между слоями. Например, слои могут быть соединены друг с другом на некотором расстоянии, которое определяет размер отверстия.
Резервуар предпочтительно включает впускное отверстие для текучей среды и отдельное выпускное отверстие для текучей среды. Выпускное отверстие предпочтительно располагают в нижней части сосуда. Выпускное отверстие предпочтительно располагать выше выпускного отверстия. Выпускное отверстие может быть сконструировано для выпуска текучей среды из резервуара в первом направлении, а указанное впускное отверстие может быть сконструировано для впуска текучей среды в резервуар во втором направлении; при этом указанное второе направление перпендикулярно первому направлению, и предпочтительно угол между указанными первым и вторым направлениями составляет по меньшей мере 45°, предпочтительно по меньшей мере 75°, в особенности по меньшей мере приблизительно 90°. Указанное первое направление по существу предпочтительно горизонтально; второе направление может быть по существу вертикальным.
Предпочтительно, указанное выпускное отверстие для текучей среды соединено с дозирующими средствами, например, дозирующим насосом, который предназначен для подачи заранее определенных количеств текучей среды в указанный участок. Предпочтительно, конструкция указанной установки позволяет подавать текучую среду из указанного резервуара в указанные дозирующие средства по существу при постоянном давлении.
Указанные дозирующие средства могут быть соединены с дозирующим насосом, который представляет собой поршневой насос прямого вытеснения, предпочтительно перистальтический насос.
Установка может быть смонтирована для подачи текучей среды к любому участку, к которому должны быть направлены заранее определенные количества текучей среды. Тем не менее, предпочтительно, указанная установка смонтирована для подачи текучей среды в пластический материал, с которым текучую среду смешивают. Указанная установка может быть сконструирована для подачи текучих сред, например, красителя, в устройство для предварительного смешивания, включаемое в формовочное оборудование для изготовления пластических масс, например, в установку для литья под давлением или экструдер.
Предпочтительно, если установка включает трубопровод для текучей среды, предназначенный для пропускания текучей среды из средств снабжения текучей средой в резервуар через указанное впускное отверстие для текучей среды. Трубопровод может быть соединен с резервуаром простыми соединительными средствами. Например, они могут включать постоянное соединение (например, трубопровод может быть приварен к резервуару), или они могут включать резьбовое соединение. Предпочтительно использовать средства соединения, которые не представляют собой клапанное соединение, например, средства для сухого разъема, которые позволяют минимизировать стоимость установки.
Указанный трубопровод для текучей среды может быть соединен при помощи разъемного соединения со средствами снабжения текучей средой. Для соединения трубопровода со средствами снабжения текучей средой может быть использован клапанный механизм. Предпочтительно, если конструкция установки позволяет производить разъем указанных средств снабжения текучей средой и указанного трубопровода по существу без утечки текучей среды как из средств снабжения текучей средой, так и из трубопровода, т.е. без потерь. Это может быть достигнуто за счет откачки текучей среды из участка трубопровода, находящегося вблизи точки разъема средств снабжения текучей средой и указанного трубопровода, и/или за счет установки клапана для сухого разъема между средствами снабжения текучей средой и трубопроводом. Эти устройства более подробно описаны ниже.
Указанные средства снабжения текучей средой могут представлять собой устройства любого типа. Они могут включать клапанный элемент, конструкция которого позволяет присоединять его к клапанному элементу, присоединенному к указанному трубопроводу для текучей среды; при этом два указанных клапанных элемента в совокупности представляют собой указанный клапанный механизм, предназначенный для соединения трубопровода со средствами снабжения текучей средой. В предпочтительном примере осуществления, указанные средства снабжения текучей средой включают клапан, имеющий отверстие, в котором расположен рабочий элемент, предназначенный для регулирования потока текучей среды через клапан; и указанный трубопровод для текучей среды включает соединительное устройство для соединения с клапаном; при этом указанное соединительное устройство включает средства герметизации, предназначенные для герметичного присоединения клапана, и управляющие средства, предназначенные для контакта с указанным рабочим элементом, что позволяет открывать/закрывать клапан; и при этом конструкция соединительного устройства позволяет производить разъемное соединение этого устройства с клапаном, так что герметизирующие средства позволяют производить герметизацию клапана до проведения взаимодействия управляющих средств с рабочим элементом, что позволяет текучей среде протекать между клапаном и соединительным устройством. Указанное соединительное устройство более подробно описано далее при рассмотрении пятого аспекта настоящего изобретения.
Указанные средства снабжения текучей средой могут содержать текучую среду, например жидкий краситель, направляемый в указанный участок.
Указанные средства снабжения текучей средой могут включать средства подачи типа «мешок в коробке», например, POLITAINER (товарный знак). В предпочтительном примере осуществления, указанные средства снабжения текучей средой включают сосуд, включающий средства для выпуска среды, которые включают отверстие для пропускания текучей среды и область, окружающую отверстие; при этом указанная область может перемещаться из первого положения удержания во второе рабочее положение, в котором она сужается по направлению к указанному выпускному отверстию (для облегчения дозирования текучей среды из сосуда, который включает указанные средства для выпуска). Более подробно указанный предпочтительный пример осуществления описан ниже при описании указанного второго аспекта настоящего изобретения.
Средства для перекачивания предпочтительно соединены с трубопроводом для текучей среды, который расположен между средствами снабжения текучей средой и резервуаром, и предназначены для перекачивания текучей среды из средств снабжения текучей средой в резервуар. Указанные средства для перекачивания предпочтительно представляют собой поршневой насос прямого вытеснения. Предпочтительно, средства для перекачивания не контактируют с текучей средой, находящейся в трубопроводе для текучей среды. Предпочтительно, в области присоединения средств для перекачивания, только внутренняя часть трубопровода для текучей среды контактирует с текучей средой, находящейся внутри трубопровода. Предпочтительно, соединение насоса и трубопровода для текучей среды не включает использование клапанного механизма. Указанные средства для перекачивания предпочтительно включают перистальтический насос. Предпочтительно, между трубопроводом для текучей среды и резервуаром установлен лишь один такой насос. Указанный перистальтический насос предпочтительно представляет собой ротационный перистальтический насос.
Конструкция указанного резервуара предпочтительно позволяет нагнетать в него давление таким образом, что в рабочем режиме текучая среда, направляемая в резервуар через указанное выпускное отверстие, находится по существу при постоянном давлении, что позволяет направлять текучую среду в дозирующие средства установки по существу при постоянном давлении. Предпочтительно, если установка включает средства нагнетания давления для нагнетания давления в сосуде. Указанные средства нагнетания давления предпочтительно бесконтактные; то есть, предпочтительно, эти средства не проникают через стенки резервуара и/или не контактируют с находящейся внутри него текучей средой. Конструкция указанных средств нагнетания давления предпочтительно позволяет сжимать резервуар при помощи приложения силы к резервуару, в результате чего происходит выдавливание текучей среды из резервуара по существу при постоянном давлении. Указанные средства нагнетания давления предпочтительно включают средства приложения силы, которые позволяют прикладывать к резервуару силу с целью создания давления внутри резервуара; предпочтительно, если элемент, обеспечивающий приложение силы, представляет собой движущийся элемент. Указанные средства приложения силы могут перемещаться между первым и вторым положением. Указанные средства приложения силы могут перемещаться относительно взаимодействующего элемента. Предпочтительно, указанный резервуар расположен между средствами приложения силы и взаимодействующим элементом. Указанные средства приложения силы предпочтительно могут перемещаться относительно взаимодействующего элемента с целью приложения силы, как описано выше. Указанные средства приложения силы могут вращаться; в этом случае, они могут вращаться относительно взаимодействующего элемента. Предпочтительно, указанные средства приложения силы могут скользить между первым и вторым положением. Предпочтительно, указанные средства приложения силы могут линейно перемещаться между первым и вторым положением. Указанный взаимодействующий элемент может перемещаться; в этом случае, как взаимодействующий элемент, так и указанные средства приложения силы могут перемещаться. Тем не менее, предпочтительно, указанный взаимодействующий элемент остается стационарным при нагнетании давления посредством движения указанных средств приложения силы.
Предпочтительно, если указанные средства нагнетания давления включают средства приложения силы в виде первого элемента приложения давления, например, пластины для приложения давления, которая установлена таким образом, что контактирует с указанным резервуаром (предпочтительно, вплотную прилегает к резервуару) с целью приложения силы, позволяющей сжимать материал резервуара. Пластина для приложения давления предпочтительно может перемещаться между первым и вторым положениями, как описано выше, и, более предпочтительно, может скользить и предпочтительно перемещаться в линейном направлении при наложении указанной силы. Указанный элемент приложения давления предпочтительно по существу имеет плоскую форму, по меньшей мере в области его контакта с резервуаром. Указанные средства нагнетания давления предпочтительно включают взаимодействующий элемент, и, предпочтительно, если он представляет собой элемент приложения давления, например, пластину для приложения давления. Такой элемент подходящим образом обеспечивает силу реакции, направленную противоположно силе приложения первого элемента приложения давления. Такой элемент предпочтительно находится в стационарном состоянии при нагнетании давления в указанном резервуаре. Указанный взаимодействующий элемент предпочтительно по существу имеет плоскую форму, по меньшей мере в области его контакта с резервуаром.
Указанные средства нагнетания давления позволяют прикладывать к резервуару силу в направлении, перпендикулярном (по существу практически перпендикулярном) направлению истекания текучей среды из резервуара.
Указанные средства нагнетания давления предпочтительно позволяют прикладывать силу, предпочтительно по существу постоянную силу, практически вдоль всей основной поверхности резервуара.
Указанная установка предпочтительно включает первые средства слежения, предназначенные для слежения за количеством текучей среды, находящейся в указанном резервуаре. Указанные средства слежения предпочтительно представляют собой бесконтактные средства (т.е. предпочтительно они не контактируют с текучей средой, находящейся в резервуаре, и не проникают через стенку резервуара). Предпочтительно, если указанные средства слежения предназначены для отслеживания расстояния между двумя точками или положениями; при этом две точки или положения соотнесены с количеством текучей среды, находящейся в указанном резервуаре. При условии, что резервуар имеет изменяемый объем, указанные две точки или два положения выбирают таким образом, что расстояние между ними изменяется по мере изменения количества текучей среды в резервуаре. Предпочтительно указанные средства слежения включают первую и вторую детали, которые контактируют или связаны с противоположными сторонами резервуара таким образом, что резервуар расположен между первой и второй деталью. Предпочтительно поддерживать контакт первой и второй деталей с резервуаром во время изменения объема текучей среды в резервуаре и, соответственно, при этом расстояние между первой и второй деталями показывает количество текучей среды в резервуаре в любой момент времени.
По меньшей мере одна из деталей, предпочтительно, как указанная первая, так и вторая деталь, предпочтительно соединены с указанными средствами приложения силы (если таковые имеются). В предпочтительном примере осуществления, указанная первая деталь соединена с указанным первым элементом приложения давления, например, представляет собой его часть, который, в свою очередь, включен в средства приложения силы, которые могут перемещаться. Указанная вторая часть может представлять собой часть взаимодействующего элемента.
В предпочтительном примере осуществления, средства приложения силы включают пластину для приложения давления и взаимодействующий элемент, между которыми расположен резервуар, и средства слежения, предназначенные для слежения за расстоянием между деталями пластины для приложения давления и взаимодействующим элементом, которые обеспечивают информацию о количестве текучей среды, находящейся в резервуаре.
Установка предпочтительно включает вторые средства слежения, предназначенные для слежения за содержимым резервуара. Указанные вторые средства слежения предпочтительно представляют собой бесконтактные средства (т.е. предпочтительно они не контактируют с текучей средой, находящейся в резервуаре, и не проникают через стенку резервуара). Указанные вторые средства слежения предпочтительно предназначены для отслеживания состояния резервуара и показывают нахождение в резервуаре газа, например воздуха, и/или указывают на то, что количество газа в резервуаре превышает заранее установленный уровень. Указанные вторые средства слежения предпочтительно позволяют различать газ и указанную текучую среду, направляемую в указанный участок, но не контактируют с текучей средой, находящейся в сосуде. Например, указанные вторые средства слежения могут определять текучую среду посредством физических измерений, осуществляемых снаружи сосуда. Такие физические измерения могут включать оптическое или электрическое измерение. Предпочтительно, измерения включают электрическое измерение. Например, может быть измерено емкостное сопротивление сосуда. Если указанная установка включает элемент для приложения давления, например пластину для приложения давления, и взаимодействующий элемент, то по меньшей мере одна из деталей указанных вторых средств контроля, например, датчик емкостного сопротивления, может быть соединен либо с указанным элементом для приложения давления, либо со взаимодействующим элементом.
Указанные вторые средства слежения предпочтительно предназначены для слежения за состоянием указанного резервуара на участке, находящемся между впускным отверстием и выпускным отверстием резервуара, предпочтительно, на участке, находящемся ближе к впускному отверстию, чем к указанному выпускному отверстию.
Указанные вторые средства слежения предпочтительно предназначены для слежения за состоянием указанного резервуара на участке, в котором может скапливаться воздух при нагнетании давления в указанный резервуар, например, при помощи описанных средств нагнетания давления.
Указанная установка предпочтительно включает средства контроля/слежения. Указанные средства контроля/слежения могут быть предназначены для слежения за содержимым резервуара, например, посредством контроля и/или отслеживания информации, получаемой от первых средств слежения, если таковые имеются. Если установка включает средства перекачивания, присоединенные к трубопроводу для текучей среды, который расположен между средствами снабжения текучей средой и резервуаром, то указанные средства контроля/слежения могут контролировать работу средств перекачивания. Предпочтительно, при необходимости, указанные средства контроля/слежения могут приводить в действие средства перекачивания таким образом, который позволяет перекачивать текучую среду по трубопроводу для текучей среды в противоположном направлении. Если установка включает дозирующие средства, то указанные средства контроля/слежения могут взаимодействовать с и/или контролировать дозирующие средства. Если установка включает вторые средства слежения, то указанные средства контроля/слежения могут контролировать работу и/или отслеживать информацию, получаемую от вторых средств слежения. Указанные средства контроля/слежения могут управлять сигнальными средствами, предназначенными для подачи оператору сигнала о необходимости замены средств снабжения текучей средой.
В общем случае, в опустошенном состоянии резервуар может иметь цилиндрическую форму. Резервуар может быть изготовлен из эластичного материала. Предпочтительно, материал представляет собой пластик. Резервуар может включать растяжимую часть. Стенки резервуара могут образовывать гармошку. Предпочтительно, резервуар включает по меньшей мере одну часть, имеющую по существу жесткие стенки. Растяжимая часть может быть расположена между жесткими частями резервуара. Растяжимая часть может образовывать среднюю часть резервуара. Длина резервуара может превышать его диаметр в растянутом состоянии. Резервуар может быть подвешен за жесткую часть. Предпочтительно, резервуар подвешивают за его верхнюю часть.
Резервуар может быть саморастягивающимся. Резервуар сам по себе может смещаться, вытягиваясь. Предпочтительно, масса подвешенного резервуара вызывает его растяжение. Установка может включать средства натяжения, предназначенные для растяжения резервуара. Средства натяжения могут обеспечивать растяжение резервуара в длину. Средства натяжения могут включать пружину, обеспечивающую силу натяжения, направленную вниз и приложенную к нижней части резервуара.
Установка может включать средства для складывания резервуара. Средства для складывания могут уменьшать объем резервуара. Средства для складывания могут быть приведены в действие вручную или приведены в действие электрическим, пневматическим или гидравлическим устройством. Средства для складывания могут представлять собой рычаг, присоединенный к резервуару. Предпочтительно, средства для складывания предназначены для подъема нижней части резервуара.
Предпочтительно, резервуар расположен ниже средств снабжения текучей средой. Предпочтительно, резервуар расположен под средствами снабжения текучей средой. Предпочтительно, происходит самозаполнение резервуара из средств снабжения текучей средой. Самозаполнение может осуществляться как под действием силы тяжести, так и за счет действия силы тяжести и разрежения, создаваемого в результате собственного растяжения резервуара. Предпочтительно, между средствами снабжения текучей средой и резервуаром отсутствуют механические средства перекачивания.
Резервуар предпочтительно включает средства для выпуска текучей среды. Средства выпуска текучей среды могут представлять собой трубопровод. Предпочтительно, трубопровод включает средства перекачивания. В альтернативном случае, на трубопроводе могут быть установлены средства перекачивания. Средства перекачивания могут воздействовать на трубопровод перистальтическим способом.
В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения, установка включает средства выпуска из сосуда; при этом указанные средства выпуска включают отверстие для протекания текучей среды и область, окружающую отверстие (далее называемую «окружающей областью»), и при этом указанная окружающая область может перемещаться из первого положения удержания во второе рабочее положение, в котором она сужается по направлению к указанному выпускному отверстию, что облегчает вытекание текучей среды из сосуда, который включает указанные средства выпуска.
Указанные средства выпуска могут включать крышку, съемным образом присоединенную к сосуду или представляющую собой часть сосуда. Целесообразно, если соединение средств выпуска с сосудом предпочтительно представляет собой съемное соединение. В этом случае, сосуд может иметь стандартную конструкцию и может включать готовый стандартный сосуд.
Предпочтительно, указанные средства выпуска имеют такую конструкцию, что при их нахождении в первом положении удержания, в котором они представляют собой средства герметизации сосуда, указанная окружающая область не выходит за пределы плоскости, которая включает внешний периметр средств выпуска. Если указанные средства выпуска включают крышку сосуда, то указанная плоскость может быть определена как бесконечная область, направленная к периферической части крышки.
Указанная окружающая область и связанное с нею отверстие предпочтительно могут перемещаться в направлении, по существу параллельном направлению истечения текучей среды из отверстия во время работы оборудования.
При нахождении указанной окружающей области в указанном втором рабочем положении, указанная область по меньшей мере частично расположена на одной стороне плоскости нахождения указанных средств выпуска; а при нахождении указанной окружающей области в указанном положении удержания, указанная область по меньшей мере частично расположена на противоположной стороне указанной плоскости.
При нахождении указанной окружающей области в указанном втором рабочем положении, указанная область предпочтительно включает выпуклую наружу поверхность. Указанная окружающая область может включать коническую или частично коническую, например, усеченно коническую выпуклую наружу поверхность.
Указанное выпускное отверстие предпочтительно по существу центровано по отношению к указанной окружающей области. Если указанная окружающая область включает коническую или частично коническую поверхность, то центральная ось указанного отверстия может совпадать с осью конуса.
При нахождении указанной окружающей области в указанном положении удержания, указанная окружающая область может включать вогнутую внутрь поверхность. Указанная окружающая область может включать коническую или частично коническую, например, усеченно коническую вогнутую внутрь поверхность.
Указанная окружающая область может быть шарнирно закреплена при помощи средств для крепления, которые позволяют ей перемещаться между первым и вторым положениями. Указанные средства для крепления могут включать первую область, например первую ослабленную область средств выпуска, расположенную вокруг периферической части окружающей области. Указанная первая область предпочтительно имеет по существу круглую форму. Указанные средства для крепления могут включать вторую область, например вторую ослабленную область, расположенную вблизи или вплотную к отверстию, предпочтительно вокруг отверстия, находящегося в окружающей области. Указанная вторая область предпочтительно имеет по существу круглую форму. Указанные первая и вторая области могут представлять собой по существу концентрические окружности, предпочтительно расположенные по одной оси с указанным отверстием, предназначенным для пропускания текучей среды.
Указанная первая область предпочтительно находится на участке указанной окружающей области, изготовленном из пластического материала. Указанная вторая область предпочтительно находится на участке указанной окружающей области, изготовленном из пластического материала.
Указанные средства выпуска предпочтительно включают средства функционирования, предназначенные для перемещения окружающей области из первого во второе положение, а также обратно из второго в первое положение. Указанные средства функционирования могут включать выступающий элемент, который оператор приводит в движение вручную с целью перемещения окружающей области из первого положения удержания в рабочее положение.
Указанные средства выпуска предпочтительно включают отверстие для впуска воздуха, которое позволяет впускать воздух в сосуд во время вытекания текучей среды из сосуда через указанное отверстие для пропускания текучей среды. Указанное отверстие для впуска воздуха может включать однолинейный распределитель (клапан одностороннего действия), позволяющий впускать воздух в сосуд, но практически не позволяющий текучей среде вытекать из сосуда через указанный однолинейный распределитель.
Указанная окружающая область указанных средств выпуска предпочтительно включает пластический материал и предпочтительно по существу полностью изготовлена из пластического материала. Указанные средства выпуска предпочтительно по существу полностью изготовлены из пластического материала.
Отверстие в указанных средствах выпуска может включать отдельный компонент, закрепленный, например, при помощи съемного прикрепления, к области, окружающей отверстие. Например, он может быть закреплен в отверстии, находящемся в указанной области, окружающей отверстие. Указанный отдельный компонент может включать клапанный элемент, описанный выше при описании указанных средств снабжения текучей средой.
Предпочтительно, сосуды, включающие средства выпуска, предлагаемые в соответствии со вторым аспектом изобретения, могут быть уложены в пачки за счет помещения средств выпуска в положение для удержания. Тем не менее, предпочтительно, при необходимости, средства выпуска могут быть переведены в рабочее положение, в котором они суживаются книзу, как было описано выше. В этом случае, сосуд может быть установлен так, что его выпускное устройство будет направлено вниз таким образом, что сужение окружающей области по направлению к выпускному отверстию будет способствовать опорожнению сосуда. Таким образом, хранение сосуда может быть столь же простым, как и хранение сосуда POLITAINER (товарный знак), но опорожнение предлагаемого сосуда будет облегчено за счет сужения выпускного отверстия.
Изобретение также относится к способу изготовления средств выпуска, предлагаемых согласно второму аспекту изобретения; при этом указанный способ включает изготовление, например, при помощи формования пластического материала, средств выпуска, которые включают отверстие для пропускания текучей среды и область, окружающую отверстие, и установку в указанном отверстии отдельного компонента, причем указанный отдельный компонент может представлять собой клапанный элемент.
В соответствии с третьим аспектом настоящего изобретения, предложено сборное устройство, включающее множество сосудов, каждый из которых включает соответствующие средства выпуска, герметизирующие сосуд, предлагаемые согласно второму аспекту настоящего изобретения, и при этом первый из указанных сосудов установлен на втором из указанных сосудов; и указанная окружающая область указанных средств выпуска указанного второго сосуда находится, подходящим образом, в первом положении удержания.
Предпочтительно, указанный первый сосуд включает основание, которое установлено на средствах выпуска второго сосуда. Штабель сосудов может включать по меньшей мере три указанных сосуда.
В соответствии с четвертым аспектом настоящего изобретения, предложен способ изготовления сосуда, который включает средства выпуска, предлагаемые в соответствии со вторым аспектом изобретения, или представляет собой часть сборного устройства, предлагаемого в соответствии с третьим аспектом изобретения, и который применяют в установке для подачи текучей среды в определенный участок, например, в установке, предлагаемой в соответствии с первым аспектом изобретения; при этом указанный способ включает:
(i) выбор сосуда, который содержит текучую среду, например краситель, для ее подачи в определенный участок; при этом указанный сосуд включает средства выпуска, которые позволяют закрывать сосуд и включают указанную окружающую область, находящуюся в первом положении удержания;
(ii) перемещение окружающей области из положения удержания в рабочее положение;
(iii) монтаж указанного сосуда таким образом, что выпускное отверстие сосуда направлено книзу;
и при этом этап (ii) может предшествовать этапу (iii) или наоборот.
В соответствии с пятым аспектом настоящего изобретения предложен соединительный элемент для соединения с клапаном, имеющим отверстие, в котором расположен исполнительный элемент, предназначенный для регулирования потока текучей среды через клапан; при этом соединительный элемент включает герметизирующие средства, предназначенные для герметичного присоединения к клапану, и управляющие средства, контактирующие с исполнительным элементом клапана, что позволяет открывать/закрывать клапан; при этом соединительный элемент присоединен разъемным соединением к клапану, что позволяет производить герметичное соединение герметизирующих средств с клапаном перед проведением взаимодействия управляющих средств с исполнительным элементом, в результате чего происходит протекание текучей среды между клапаном и соединительным элементом.
В соответствии с шестым аспектом настоящего изобретения, предложен способ подачи текучей среды в определенный участок, и при этом указанный способ включает:
(i) подачу текучей среды из средств снабжения текучей средой в резервуар, имеющий изменяемый объем; и
(ii) подачу текучей среды из резервуара в указанный участок.
Способ может включать использование установки, рассматриваемой в настоящем описании.
Способ подачи текучей среды в резервуар предпочтительно включает использование средств перекачивания, которые не контактируют с подаваемой текучей средой. Способ предпочтительно включает использование одного насоса для подачи текучей среды в резервуар.
Способ предпочтительно включает нагнетание давления в резервуар, которое может быть выполнено сжатием резервуара. При выпуске текучей среды из резервуара форма резервуара может изменяться. Предпочтительно, во время подачи текучей среды в указанный участок к резервуару прикладывают практически постоянную силу. Предпочтительно, способ включает поддержание практически постоянного давления выпуска текучей среды из резервуара. Способ предпочтительно включает слежение за количеством текучей среды, находящейся в указанном резервуаре, и подачу сигнала, например, оператору, если количество среды оказывается меньше заранее определенного значения. Предпочтительно, подачу сигнала производят таким образом, чтобы у оператора было достаточно времени для замены средств снабжения текучей средой до полного опустошения резервуара, что позволяет производить непрерывную подачу текучей среды в указанный участок даже во время замены средств снабжения текучей средой.
Способ предпочтительно включает слежение за содержимым резервуара. Слежение может быть произведено при помощи вторых средств слежения, описанных выше. Способ может включать слежение за содержимым резервуара с целью обнаружения газа, например воздуха. Если количество газа превышает заранее заданное значение, то способ может включать извлечение текучей среды (включающей газ) из резервуара и возврат указанной текучей среды в средства снабжения текучей средой. Извлечение предпочтительно производить через впускное отверстие указанного резервуара и предпочтительно через тот же самый трубопровод для текучей среды, который используют для подачи текучей среды из средств снабжения текучей средой в указанный резервуар. Предпочтительно, указанный трубопровод для текучей среды присоединен к указанному резервуару в области, в которой может собираться газ, если газ находится в резервуаре. При условии, что газ с большей вероятностью собирается в верхней части резервуара, указанный трубопровод для текучей среды предпочтительно присоединять к верхней части резервуара.
После извлечения текучей среды из резервуара и возвращения в средства снабжения текучей средой, способ может включать повторную подачу текучей среды из средств снабжения текучей средой в резервуар. Если после возврата текучей среды в средства снабжения текучей средой количество газа в резервуаре все еще превышает указанное заранее определенное значение, то предпочтительно направлять соответствующий сигнал оператору. В этом случае, оператор может заменить средства снабжения текучей средой, поскольку диагностика может показать, что газ (воздух) перекачивается из средств снабжения текучей средой в резервуар из-за того, что средства снабжения текучей средой практически опустошены. В этом случае, для замены средств снабжения текучей средой также имеется достаточно времени, поскольку используют ту же последовательность замены, что и при снижении уровня текучей среды ниже заранее определенного значения.
Перед разъединением гидродинамического соединения между средствами снабжения текучей средой и резервуаром, способ может включать извлечение текучей среды из точки разъединения (например, при помощи клапанного механизма), которое предпочтительно производить, направляя текучую среду в резервуар, что снижает риск утечки среды из точки разъединения.
Способ может включать заполнение резервуара из средств снабжения текучей средой. Предпочтительно, резервуар заполняется под действием силы тяжести.
Способ может включать натяжение резервуара. Предпочтительно, к резервуару прикладывают силу, направленную вниз. Сила, направленная вниз, может быть приложена к нижней части резервуара. Предпочтительно, резервуар наполняют, не применяя перекачивания текучей среды из средств снабжения текучей средой в резервуар.
Предпочтительно, способ включает разъединение резервуара и средств снабжения текучей средой во время истекания или выпуска текучей среды из резервуара. Предпочтительно, средства снабжения текучей средой заменяют в тот момент, когда резервуар находится в рабочем состоянии. После замены средств снабжения текучей средой или разъединения средств снабжения текучей средой, из резервуара откачивают воздух. Воздух может быть откачан из резервуара приложением к резервуару силы сжатия. Предпочтительно, резервуар сминают до достижения минимального объема. Предпочтительно, газ, находящийся в резервуаре, выталкивают вверх, по направлению к средствам снабжения текучей средой.
В соответствии с седьмым аспектом настоящего изобретения, предложен способ монтажа установки, предлагаемой в соответствии с первым аспектом изобретения; при этом указанный способ включает выбор резервуара, выбор средств снабжения текучей средой и установление гидродинамического (жидкостного) соединения между указанными устройствами.
Способ может включать выбор питающего блока, который включает резервуар и трубопровод для текучей среды, например, трубу. Трубопровод предпочтительно присоединен к резервуару при помощи соединения, которое не включает клапан, и/или при помощи соединения, которое всегда находится в открытом состоянии, при котором текучая среда может свободно течь через трубопровод в резервуар.
Питающий блок может быть присоединен к средствам снабжения текучей средой, а между средствами снабжения текучей средой и резервуаром предпочтительно устанавливать клапанные средства. Средства снабжения текучей средой могут включать клапанную деталь, которая может быть взаимосвязана с другой деталью, установленной на конечном участке трубопровода для текучей среды, находящегося в питающем блоке.
Восьмой аспект изобретения относится к питающему блоку, применяемому в рассматриваемой установке и/или рассматриваемом способе. Резервуар питающего блока может содержать текучую среду, которую направляют в указанный участок.
В соответствии с девятым аспектом настоящего изобретения, предложен способ демонтажа установки, предлагаемой в соответствии с первым аспектом изобретения; причем указанный способ включает извлечение текучей среды из точки разъединения, которая находится между средствами снабжения текучей средой и резервуаром, причем среду предпочтительно направлять к резервуару и/или в резервуар, и указанный способ также включает последующее разъединение средств снабжения текучей средой и резервуара в указанной точке разъединения.
Способ может быть использован при необходимости замены указанных средств снабжения текучей средой.
Десятый аспект изобретения относится к способу испытания образца текучей среды, направляемой в определенный участок, например, определения цвета среды, направляемой в полимер; указанный способ включает:
(i) выбор питающего блока, описанного выше, который содержит образец текучей среды;
(ii) присоединение питающего блока к установке, предлагаемой согласно первому аспекту изобретения;
(iii) применение указанной установки для подачи текучей среды в указанный участок.
Способ также может включать еще один этап разъединения питающего блока и установки и присоединения другого питающего блока, содержащего другой образец.
Изобретение также относится к системе, предназначенной для подачи выбранных текучих сред в определенные участки, например, выбранных цветов в определенные участки, и при этом указанная система включает:
(i) множество средств снабжения текучей средой;
(ii) множество питающих блоков описанного типа, и при этом указанное множество питающих блоков содержит разные текучие среды;
(iii) установку, предлагаемую в соответствии с первым аспектом изобретения.
Устройства, указанные в пунктах (i) и (ii), могут храниться перед использованием (и после него) в установке, предлагаемой согласно первому аспекту изобретения. Предпочтительно конструкция установки позволяет производить быструю замену средств снабжения текучей средой, как описано выше, но не требует значительной очистки компонентов установки.
Любая особенность любого аспекта любого изобретения или примера осуществления изобретения, рассматриваемого в настоящем описании, может быть использована в сочетании с любым аспектом любого другого изобретения или примера осуществления изобретения, рассматриваемого в настоящем описании при введении соответствующих поправок.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Ниже описаны конкретные неограничивающие примеры осуществления изобретения, сопровождаемые соответствующими графическими материалами, в которых:
На Фиг.1 схематически показан первый пример осуществления дозирующей установки, включающей практически полный промежуточный резервуар;
На Фиг.2 показана часть установки, изображенной на Фиг.1, включающая практически пустой промежуточный резервуар;
На Фиг.3 показан первый пример осуществления сборного устройства, позволяющего менять цвета, отсоединенного от установки;
На Фиг.4 показано изображение в перспективе, частично в разрезе, тележки, на которой установлен первый пример осуществления дозирующей установки, на которой закреплена откидная панель установки, находящая в открытом положении;
На Фиг.5 показано изображение в перспективе тележки, показанной на Фиг.4, в которой промежуточный резервуар установлен в требуемом положении;
На Фиг.6 показано изображение в перспективе тележки, показанной на Фиг.4, в которой основной резервуар установлен в требуемом положении;
На Фиг.7-10 показаны различные узлы, включающие пластины для приложения давления, предназначенные для приложения практически постоянного давления к промежуточному резервуару, предлагаемому согласно первому примеру осуществления;
На Фиг.11 представлен вид в поперечном разрезе, на котором изображен один из вариантов основного дополнительного резервуара, установленного в требуемом положении;
На Фиг.12 представлен вид в поперечном разрезе, на котором изображен другой вариант дополнительного резервуара;
На Фиг.13 представлен вид сверху, на котором изображена половина крышки;
На Фиг.14 и Фиг.15 представлены изображения в поперечном разрезе вдоль линии XVII-XVII, изображенной на Фиг.13, на которых крышка показана в рабочем положении и положении удержания, соответственно;
На Фиг.16 представлен вид в поперечном разрезе через соединительный элемент сразу после монтажа его компонентов;
На Фиг.17 представлен вид, аналогичный виду, представленному на Фиг.16, с тем лишь исключением, что все компоненты находятся в соединенном состоянии;
На Фиг.18 представлено изображение в поперечном разрезе вдоль линии XVIII, изображенной на Фиг.16;
На Фиг.19 схематически показано изображение второго примера осуществления дозирующей установки с практически полным основным и полным промежуточным резервуаром;
На Фиг.20 показано изображение установки, представленной на Фиг.19, с опустошенным основным резервуаром и практически опустошенным промежуточным резервуаром;
На Фиг.21 показано изображение установки, представленной на Фиг.19, с практически полным основным резервуаром и промежуточным резервуаром, содержащим газ;
На Фиг.22 показано изображение установки, представленной на Фиг.19, с практически полным основным резервуаром и промежуточным резервуаром, из которого откачивают газ; и
На Фиг.23 показано изображение установки, представленной на Фиг.19, с практически полным основным резервуаром и полным промежуточным резервуаром;
Одни и те же элементы, представленные в графических материалах, обозначены одинаковыми цифрами.
СВЕДЕНИЯ, ПОДТВЕРЖДАЮЩИЕ ВОЗМОЖНОСТЬ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг.1 изображен первый пример осуществления дозирующей установки 2, которая включает основной резервуар 4 с добавкой, который соединен посредством трубопровода 6 с промежуточным резервуаром 8. Трубопровод 6 присоединен к резервуару 4 при помощи клапана 10, обеспечивающего герметичное разъемное соединение, и присоединен к трубопроводу 6 посредством простого резьбового соединения 12. К трубопроводу 6 подключен перистальтический насос 14 для перекачивания текучей среды из резервуара 4 в резервуар 8.
Соединение 12 через отверстие (не показано) в стационарной пластине 16 обеспечивает гидродинамическое соединение с резервуаром 8. Пластина 16 установлена на несущих деталях (не показано) установки.
Резервуар 8 включает пластиковый мешок, который включает отверстие (не показано), расположенное ближе к его верхней части и предназначенное для соединения с трубопроводом 6. Верхняя часть мешка включает удлиненный рукав 18 (Фиг.3), на концах 20, 22 которого имеются отверстия для ввода горизонтального удлиненного опорного стержня 17, который может быть введен в рукав с целью установки резервуара 8 вблизи пластины 16. Нижняя часть резервуара 8 включает выпускную трубку 24, которая предназначена для доставки текучей среды в дозирующий насос 26. В соответствии с настоящим описанием, показанное на Фиг.3 сборное устройство, включающее соединительные элементы 10, 12, трубопровод 6, резервуар 8, трубку 24 и насос 26 называют сборным устройством 29, предназначенным для замены окрашивающего вещества.
Дозирующий насос 26 предназначен для подачи заранее заданного количества текучей среды в технологический участок посредством трубопровода 28.
Напротив стационарной пластины 16 находится пластина 30 для приложения давления, которая может перемещаться и которая предназначена для приложения постоянного давления к мешку 8, который расположен между пластинами 16 и 30.
Пластина 16 включает емкостной датчик воздуха 32, который предназначен для слежения за содержимым резервуара 8, расположенный в заранее заданном положении и показывающий, чем заполнен резервуар - добавляемым веществом и/или воздухом. Зона обзора датчика 32 простирается приблизительно на 10-15 мм и, таким образом, частично охватывает содержимое резервуара 8.
Установка 2 включает центральный процессор (ЦПУ) 34, который присоединен к насосу 14, датчику 32 и насосу 26, и который позволяет контролировать и/или получать данные от указанных устройств.
Установка 2 может быть смонтирована и введена в использование следующим образом:
Выбирают сборное устройство 29 для замены окрашивающего вещества, включающее пустой, плоский резервуар 8, который подвешивают между расположенными на некотором расстоянии пластинами 16, 30 введением удлиненного опорного стержня 17 в удлиненный рукав 18, после чего резервуар 8 размещают между пластинами 16, 30, как показано на Фиг.2.
Резервуар 4 заполняют добавляемым веществом, которое требуется ввести в технологическую операцию. Резервуар 4 фиксируют в требуемом положении при помощи средств, которые не показаны, после чего к выпускному отверстию резервуара присоединяют трубопровод 6 посредством клапана 10. Затем трубопровод 6 присоединяют рабочим образом к перистальтическому насосу 14.
Насос 14, который включают и которым управляют при помощи ЦПУ 34, закачивает в промежуточный резервуар 8 добавляемое вещество, которое вытекает из резервуара 4 через трубопровод 6 и поступает в резервуар 8. Под действием давления, оказываемого пластинами 16, 30, резервуар 8 расширяется и переходит из состояния, показанного на Фиг.2, в состояние, показанное на Фиг.1, в котором он по существу заполнен текучей средой. Затем с ЦПУ подают команду на насос 26, означающую подачу добавляемого вещества из резервуара 8 через трубопровод 28 в технологический участок.
Поскольку пластина 30 для приложения давления оказывает на резервуар 8 по существу постоянное давление, текучая среда попадает в насос 26 также при по существу постоянном давлении (вне зависимости от количества текучей среды, содержащейся в резервуаре 8), что в высшей степени способствует точному дозированию текучей среды в следующий технологический участок при помощи насоса 26.
По мере подачи текучей среды в насос 26, количество текучей среды в резервуаре 8 уменьшается, и пластина 30 сближается с пластиной 16. Когда пластина 30 оказывается на заранее заданном расстоянии от пластины 16, с ЦПУ 34 подают команду на насос 14, вызывающую заполнение резервуара 8 до состояния «полный».
Емкость содержимого резервуара 8 постоянно контролируют при помощи емкостного датчика 32 воздуха (на Фиг.1), который позволяет определять, чем является среда напротив датчика - добавляемым веществом или воздухом. Воздух может попадать в резервуар 8, если в резервуаре 4 имеется воздушная пробка; воздух засасывается в трубопровод 6 через неплотные участки в соединительном элементе; или воздух оказывается в резервуаре 4 из-за его опустошения. Воздух обычно собирается в верхней части резервуара 8. Следует отметить, что, если воздух, находящийся в резервуаре 8, попадает в насос 26, то это значительно снижает точность дозирования вещества, добавляемого в технологический участок через трубопровод 28. Таким образом, если датчик 32 фиксирует наличие воздуха, то должны быть предприняты меры по удалению воздуха из резервуара 8. Для этого, при обнаружении воздуха в резервуаре 8, действие насоса 14 обращают, перекачивая текучую среду в обратном направлении из резервуара 8 и возвращая ее в резервуар 4. Так как трубопровод 6 присоединен к верхней части резервуара 8, извлекаемая текучая среда будет включать содержащийся в резервуаре воздух, который будет накапливаться в верхней части резервуара 8. Текучую среду откачивают насосом 14 до тех пор, пока датчик 32 не покажет отсутствие воздуха в резервуаре 8.
После возвращения текучей среды (включающей воздух) в резервуар 4, насос 14 вновь возвращают в состояние перекачивания текучей среды из резервуара 4 в резервуар 8. Возможное присутствие воздуха в резервуаре 8 продолжают отслеживать при помощи датчика 32. Возможно, что на этой стадии датчик не обнаруживает присутствие воздуха в резервуаре 8 (в этом случае можно заключить, что в резервуаре 4 находилась воздушная пробка (или подобное ей образование), которая была перекачана в резервуар 8). С другой стороны, если датчик 32 все еще показывает наличие воздуха, то ЦПУ 34 снова может дать команду перекачивания текучей среды в резервуар 4, после чего текучую среду вновь перекачивают из резервуара 4 в резервуар 8. Если и на этой стадии датчик обнаруживает присутствие воздуха, то ЦПУ 34 посылает оператору сообщение о необходимости замены резервуара 4, в котором заканчивается текучая среда, поскольку из указанного резервуара 4 в резервуар 8 поступает не добавляемое вещество, а воздух.
При подаче текучей среды из резервуара 8 в резервуар 4 (и обратно), текучую среду непрерывно направляют из резервуара 8 в насос 26 при постоянном перепаде давления. Таким образом, добавляемое вещество может непрерывно транспортироваться насосом 26 через трубопровод 28 в технологический участок.
Спустя некоторое время резервуар 4 неизбежно опорожняется. Это становится очевидным, когда пластина 30 оказывается на заранее заданном расстоянии от пластины 16, но работа насоса 14 не вызывает заполнения резервуара 8. В этом случае оператор получает сигнал тревоги, предупреждающий о необходимости замены резервуара 4. Установка сконструирована таким образом, что резервуар 4 может быть заменен без остановки подачи (или изменения давления подачи) текучей среды в насос 26. Первоначально, при получении сигнала тревоги, резервуар 8 может быть наполовину полон. Поскольку пластина 30, оказывающая давление, находится под действием постоянной силы, давление текучей среды, направляемой в насос 26, также остается постоянным. Объем текучей среды в резервуаре 8 при подаче сигнала тревоги и скорость перекачивания текучей среды насосом 26 таковы, что для замены резервуара 4 и заполнения резервуара 8 до состояния, изображенного на Фиг.1, при помощи насоса 14 имеется достаточное и заранее известное количество времени. При условии, что резервуар 4 заменяют в течение заранее заданного количества времени, обеспечивается непрерывная подача текучей среды в насос 26.
Кроме того, конструкция установки позволяет заменять резервуар 4 практически без утечек среды. Для этого установлен клапан 10, обеспечивающий герметичное разъемное соединение или быстрое разъединение. Для дальнейшего снижения риска утечки перед разъединением трубопровода 6 и резервуара 4, ЦПУ 34 подает команду на насос 14, обеспечивающую откачку текучей среды от клапана 10 (т.е. в направлении резервуара 8). Перекачка всей текучей среды, находящейся в трубопроводе 6, в сторону резервуара 8 от насоса 14 обеспечивает пониженный риск утечки текучей среды из разъема клапан 10/трубопровод 6.
Спустя некоторое время у оператора может возникнуть необходимость прекратить подачу одного материала, например, одного красителя, при помощи указанной установки, и начать подачу другого материала, например, другого красителя. В этом случае, трубопровод 6 может быть отсоединен от резервуара 4, и трубопровод 28 может быть отсоединен от любого технологического участка, в который направляют текучую среду. Резервуар 4 и сборное устройство 29 для замены окрашивающего вещества могут быть отправлены на хранение и введены в работу позднее. В одном из примеров осуществления, насос 26 может представлять собой перистальтический насос; в этом случае, сборное устройство для замены окрашивающего вещества может включать перистальтическую трубку 24, но не включает насос 26, поскольку насос 26 может представлять собой по существу постоянную деталь установки 2. Следует отметить, что компоненты сборного устройства для замены окрашивающего вещества (в частности, трубопровод 6, клапан 10 и мешок 8) имеют относительно невысокую стоимость и/или представляют собой одноразовые устройства, которые дешевле хранить, чем чистить и/или повторно использовать каждый раз при подаче другого окрашивающего вещества (или другого материала) с использованием установки 2. Таким образом, одно из преимуществ предлагаемого способа состоит в том, что в промежутке между рабочими циклами установки, в которых используют разные материалы / окрашивающие вещества, не происходит потеря материала (например, дорогостоящего окрашивающего вещества), и, кроме того, время, требуемое для замены одного материала / окрашивающего вещества на другое, очень незначительно.
В некоторых случаях, у пользователя установки 2 может возникнуть необходимость в тестировании образца окрашивающего вещества или другого материала до совершения покупки больших количеств материалов, находящихся в резервуарах 4. В этом случае, производитель может предоставить сборное устройство для замены окрашивающего вещества, включающее резервуар 8, заполненный или частично заполненный испытуемым материалом. Сборное устройство для замены окрашивающего вещества может быть установлено в установке 2, и материал может быть направлен из резервуара 8 на тестирование. Если испытуемый материал приемлем, то резервуары 4, заполненные материалом, могут быть приобретены и присоединены к приобретенному ранее сборному устройству для замены окрашивающего вещества. Предоставление образцов в виде описываемых сборных устройств для замены окрашивающего вещества позволяет покупателю относительно быстро проверять материалы, не прибегая к продолжительным остановкам или очисткам установки 2.
Установка 2 может быть зафиксирована на тележке, которая может быть перемещена в определенный участок, в который необходимо направить материал, например, окрашивающее вещество, как показано на Фиг.4-6. Графические материалы показывают, что установка включает панель 40 на шарнирах, которая в закрытом положении представляет собой стационарную пластину 16, которая установлена напротив пластины 30 для приложения давления. К панели 40 присоединен удлиненный опорный стержень 17, который может быть закреплен в рукаве 18 резервуара 8. После закрепления резервуара 8 на стержне 17, трубопровод 6 пропускают через отверстие 42 и присоединяют к клапану (не показан), находящемуся на нижней стороне резервуара 4, а трубка 24 может быть пропущена через отверстие и присоединена к насосу 26.
На Фиг.7-11 показаны различные средства, при помощи которых пластина 30 для приложения давления может перемещаться под действием практически постоянной силы в направлении стационарной пластины 16. В любом случае, пластина 30 для приложения давления закреплена при помощи средств (не показаны), которые направляют ее, например, заставляют скользить вдоль линии по направлению к и от пластины 16.
На Фиг.7 изображена система шкивов и грузов, применяемая для упругого смещения пластины 30 по направлению к пластине 16. Система включает диски 50, 52 и 54 шкивов, которые могут поступательно перемещаться, и закреплены на неподвижной структуре (не показана). Следует отметить, что два шкива 50 расположены напротив друг друга, хотя на Фиг.6 показан только один диск. Диски 56 шкивов могут поступательно перемещаться и закреплены на пластине 30 для приложения давления. Вокруг дисков шкивов расположена проволока 58, которая присоединена к грузу 60. По мере смещения груза 60 под действием силы тяжести, пластина 30 перемещается по направлению к пластине 16 под действием практически постоянной силы.
На Фиг.8 показано устройство, аналогичное изображенному на Фиг.7, за исключением того, что для приложения силы, смещающей пластину 30 по направлению к пластине 16, применяют пружину 62 (например, пружину сжатия, пружину натяжения или пневматическую пружину).
На Фиг.9 показан пример осуществления, имеющий особенности, сходные с особенностями примера, изображенного на Фиг.6, за исключением того, что отсутствующие диски 54 шкивов заменены пружиной 70 сжатия, а грузы заменены управляемым катушечным устройством 72. Устройство 72 включает катушку 74, вокруг которой расположена проволока 58 таким образом, что при вращении катушки при помощи двигателя 76 в направлении, показанном стрелкой 78, эффективная длина проволоки 58 укорачивается, и, таким образом, пластина 30 перемещается по направлению к пластине 16.
На Фиг.10 показан пример осуществления, включающий пневмоцилиндр 80, который закреплен на пластине 30 и предназначен для ее перемещения по направлению к пластине 16.
Монтаж пустого резервуара 8 в установку 2, например, тележку, изображенную на Фиг.4, осуществляют просто: открывают панель 40, закрепляют резервуар 8 на стержне 17 и закрывают панель 40. Тем не менее при монтаже полного или частично наполненного резервуара 4 в установке 2 (например, при проведении тестирования окрашивающего вещества или при повторном применении используемого ранее сборного устройства для замены окрашивающего вещества), пластина 30 установки должна быть отведена от пластины 16 на расстояние, достаточное для помещения резервуара 8. Установка включает средства (не показаны) для отведения пластины 30.
На Фиг.19-22 изображен второй пример осуществления дозирующей установки. Детали, конструкция и функции которых аналогичны конструкции и функциям соответствующих деталей, показанных в первом примере осуществления, обозначены одинаковыми цифрами.
Второй пример осуществления дозирующей установки 200 включает основной резервуар 4 с добавкой, который присоединен посредством трубопровода 6 к промежуточному резервуару 208. Как и в первом примере осуществления, присоединение промежуточного резервуара 208 к резервуару 4 с добавкой посредством трубопровода 6 включает клапан 10, обеспечивающий герметичное разъемное соединение, и подходящие средства соединения, например, резьбовое соединение 12, присоединенные к промежуточному резервуару 208. Тем не менее в отличие от первого примера осуществления, здесь отсутствует насос 14, располагавшийся между основным резервуаром 4 и промежуточным резервуаром 208.
Резервуар 208 включает три секции, расположенные вертикально. Обычно между верхней и нижней жесткими секциями резервуара 208 расположена складываемая средняя секция. Средняя секция включает множество складок, которые образованы множеством попеременно выступающих вовне и вовнутрь ребер. Таким образом, средняя секция резервуара представляет собой «гармошку», которая может переходить из сложенного состояния в растянутое при воздействии на среднюю секцию натяжения. В растянутом состоянии множество складок имеет большое угловое сечение между каждой парой складок, а в сложенном состоянии складки в основном лежат вплотную одна к другой при очень малом угловом сечении между каждой парой складок.
В свободном состоянии резервуар 208 имеет промежуточную конфигурацию и промежуточный объем. При натяжении средней секции, например, при приложении противоположно направленных сил к верхней и нижней секциям, резервуар 208 перемещается и принимает растянутую форму, имеющую максимальный объем. Аналогично, при наложении сжимающих сил резервуар 208 переходит в сложенное состояние. Резервуар 208 изготовлен из достаточно гибкого пластического материала, который в промежуточной конфигурации имеет естественно растянутую форму.
В установке 200 резервуар 208 обычно подвешивают вертикально, так что резервуар естественным образом стремится оказаться в растянутой конфигурации под действием силы тяжести, воздействующей на резервуар 208.
Нижняя часть резервуара 208 включает выпускную трубку 24, которая предназначена для подачи текучей среды в дозирующий насос 26. Дозирующий насос может представлять собой перистальтический насос, который воздействует на выпускной трубопровод 24, перекачивая текучую среду из резервуара 208 и направляя заранее заданное количество текучей среды в технологический участок посредством трубопровода 24.
В рабочем режиме к резервуару 208 прикладывают силу натяжения, что позволяет транспортировать текучую среду из основного резервуара 4. Силу натяжения желательно минимизировать, чтобы снизить получаемый диапазон давления текучей среды, находящейся в резервуаре 208. Если давление, оказываемое на текучую среду, находящуюся в резервуаре 208, изменяется в широком диапазоне, это создает изменения давления на уровне впускного отверстия насоса 26, которое может негативно влиять на поддержание точности дозирования установки 200. Таким образом, в идеале, резервуар 208 подвергается самонатяжению под действием собственной массы или небольшой силы натяжения, прикладываемой к резервуару 208 посредством подходящих механических средств натяжения, например, пружины (не показана).
Кроме того, установка включает механические средства высвобождения или снятия натяжения, предназначенные для первоначального снятия напряжения с резервуара 208 и последующего наложения силы сжатия, которая позволяет перемещать резервуар 208 в направлении сложенного состояния. Как указано ниже, это позволяет вытеснять воздух, находящийся в резервуаре 208, по направлению к основному резервуару 4, что используют при замене основного резервуара 4.
Сборное устройство, состоящее из соединительных элементов 10, 12, трубопровода 6, резервуара 208 и трубки 24, образует сборное устройство 290 для замены окрашивающего вещества, предлагаемое согласно второму примеру осуществления.
Емкостной датчик 32 воздуха предназначен для слежения за содержимым резервуара 208 и установлен в определенном положении; датчик позволяет определять, что содержит резервуар - добавляемое вещество и/или воздух. Если емкостной датчик 32 воздуха обнаруживает воздух, он посылает сигнал тревоги пользователю.
На Фиг.19 показана установка 200 в рабочем состоянии, включающая основной резервуар, частично заполненный текучей средой, и подвешенный промежуточный резервуар 208, заполненный текучей средой и находящийся в обычном растянутом состоянии.
Установка 200 может быть смонтирована и приведена в рабочее состояние следующим образом:
Выбирают сборное устройство 290 для замены окрашивающего вещества, включающее пустой резервуар 208, который подвешивают, например, на опорном стержне (не показан).
Резервуар 4 заполняют добавляемым веществом, которое следует транспортировать в технологический участок. Резервуар 4 фиксируют в требуемом положении при помощи средств, которые не показаны на изображении, и затем к выпускному отверстию резервуара посредством клапана 10 присоединяют трубопровод 6.
Сочетание расширения резервуара 208 и изменения статического давления в резервуаре 4 приводит к заполнению резервуара 208 добавляемым веществом. Кроме того, для заполнения промежуточного резервуара 208 добавляемым веществом применяют насос 26; вещество перетекает из резервуара 4 через трубопровод 6 в резервуар 208. Перекачивание насосом способствует транспортировке добавляемого вещества в резервуар 208.
Резервуар 208 расширяется до тех пор, пока он полностью не заполняется текучей средой, как показано на Фиг.19. Добавляемое вещество из резервуара 208 перекачивают насосом 26 через трубопровод 24 в технологический участок.
По мере транспортировки текучей среды в насос 26, количество текучей среды в резервуаре 208 снижается, и дополнительное количество текучей среды извлекается из основного резервуара 4 и заполняет резервуар 208.
Емкость содержимого резервуара 208 непрерывно отслеживают при помощи емкостного датчика 32 воздуха, что позволяет определять - добавляемое вещество или воздух находится вблизи датчика.
Желательно, чтобы вязкость текучей среды превышала вязкость воды и, более предпочтительно, значения вязкости находились в диапазоне от 1000 до 30000 сП. Вязкость текучей среды затрудняет переход резервуара 208 из растянутого положения в сложенное и обратно. Это помогает оператору «обнаруживать» извлечение воздуха из резервуара 208, благодаря снижению сопротивления резервуара 208 при заполнении резервуара 208 или удалении из него воздуха, как рассмотрено ниже.
Как показано на Фиг.20, при обнаружении датчиком 32 попадания воздуха в резервуар 208, ЦПУ 34 подает сигнал тревоги оператору. Затем основной резервуар 4 заполняют, заменяя новым заполненным контейнером, и к новому резервуару 4 присоединяют соединительный элемент 10. Во время заполнения или замены резервуара, насос 26 продолжает работать, перекачивая текучую среду в технологический участок, что позволяет снижать время простоя при замене резервуара 4.
После замены основного резервуара 4, из резервуара 208 и трубопровода 6 необходимо удалить воздух. Для этого используют средства снятия натяжения, которые позволяют перевести резервуар 208 в сложенное состояние, как показано на Фиг.21. В одном из примеров осуществления, средства снятия натяжения представляют собой рычажный механизм, приводимый в движение пользователем для приведения резервуара 208 в сложенное состояние. Уменьшение объема резервуара 208 заставляет воздух подниматься вверх через трубопровод 6 в основной резервуар 4, в верхней части которого воздух собирается. Затем воздействие на резервуар 208 постепенно прекращают, позволяя ему увеличиваться в объеме, и, таким образом, заполняться текучей средой из основного резервуара 4, как показано на Фиг.22.
Основной резервуар 4 с добавкой может иметь любую традиционную конструкцию. В одном из примеров осуществления, он может включать известный контейнер 110 «мешок в коробке», например, изделие POLITAINER (товарный знак), показанное на Фиг.11. Контейнер 110 имеет по существу кубическую форму, и его нижняя часть включает клапан 112, который регулирует истечение текучей среды из пластикового вкладыша (не показан), находящегося внутри коробки. На Фиг.11 показан контейнер 110, находящийся внутри корпуса 114, который может быть установлен на тележке, подобной показанной на Фиг.4. Контейнер 110 имеет форму, удобную для хранения (контейнеры кубической формы могут быть легко уложены в штабеля), но затрудняющую извлечение всего содержимого из-за наличия плоских внутренних стенок 116. Контейнер 200, который может представлять собой решение проблемы, связанной с формой контейнера 110, показан на Фиг.13-15.
Контейнер 200 включает стакан 202, имеющий стандартную конструкцию. Соответственно, он может представлять собой готовый стакан и, соответственно, может быть относительно дешевым. Стакан 202 закрепляют при помощи съемного соединения на крышке 204. Крышка включает однолинейный распределитель (клапан одностороннего действия) 206, который предназначен для заполнения воздухом пространства, получаемого при извлечении текучей среды из стакана 202 во время работы установки, но предотвращает утечку текучей среды через клапан.
Крышка включает внешний выступ 208, предназначенный для традиционного присоединения к ободу стакана 202. Внутрь от выступа 208 крышка включает кольцевую область 210, которая может перемещаться из положения, показанного на Фиг.14, в котором она ограничивает выпуклую внешнюю поверхность 212, в положение, показанное на Фиг.15, в котором внешняя поверхность 212 вогнута. Крышку изготавливают из пластического материала литьем под давлением. Кольцевые области 216 и 218 формы могут функционировать как шарнирные прикрепления или слегка ослабленные участки, которые позволяют кольцевой области 210 перемещаться между положениями, показанными на Фиг.14 и Фиг.15.
Крышка включает выпуклый участок 220, который герметично присоединен к одной из частей клапана 10, обеспечивающего герметичное разъемное соединение (например, соединительному элементу 130, описанному ниже).
В рабочем режиме, стакан 202 может быть заполнен жидкостью обычным образом. Затем стакан обычным образом закрывают крышкой 204. После этого крышка может быть переведена из положения, показанного на Фиг.14, в положение, показанное на Фиг.15, человеком, который нажимает сверху вниз на выпуклый участок 220. Если клапан 130 находится в положении, показанном на Фиг.15, он достаточно утоплен в крышку и не затрудняет помещение такого же сочетания стакан/крышка поверх крышки 204 (присоединенной к стакану). Таким образом, сборный узел стакан/крышка можно транспортировать и хранить, и при этом он занимает минимальный объем.
При подготовке контейнера 200 с крышкой 202 к использованию, т.е. к подаче жидкости, крышка может быть перемещена в положение, показанное на Фиг.15, и конструкция контейнер/крышка переведена в другую сторону, как показано на Фиг.12. Это положение позволяет оптимизировать извлечение жидкости из контейнера 200, благодаря тому, что внутренняя поверхность 230 сужается книзу.
Клапан 10, обеспечивающий герметичное разъемное соединение, присоединенный к резервуару 4, может иметь любую подходящую конструкцию. В одном из примеров осуществления, резервуар 4 может включать охватываемую втулку, конструкция которой описана в патенте US 5911403 или патентной заявке US 2003/0196703 A, которая предназначена для соединения с соответствующей охватывающей втулкой, которая также может иметь конструкцию, описанную в указанных документах. Охватываемые втулки описываемого типа дешевы в изготовлении и, таким образом, могут быть выброшены вместе с резервуаром 4 после опустошения последнего. Тем не менее описываемые охватывающие втулки 20 стоят дороже, и поэтому их следует повторно использовать.
Как указано выше, может возникнуть необходимость поставки заказчику сборного устройства для замены окрашивающего вещества (Фиг.3), которое включает образец окрашивающего вещества, который позволяет заказчику проверить окрашивающее вещество, а также набор сборных устройств для замены окрашивающего вещества, который может храниться для последующего повторного использования. Для эффективного использования таких устройств соединительный элемент на трубопроводе 6 должен быть относительно дешевым. Для этой цели может быть использован относительно дешевый соединительный элемент, предназначенный для взаимодействия с охватываемыми соединительными втулками, имеющими конструкцию, описанную в патенте US 5911403 или патентной заявке US 2003/0196793 A и рассмотренную со ссылками на Фиг.16-18.
На Фиг.16-18 изображена первая соединительная деталь 130, которая может в общем случае иметь конструкцию, описанную в патентной заявке US 2003/0196703 A, например, показанную на Фиг.4а и Фиг.14 указанной заявки. Часть патентной заявки US 2003/0196703 A, включающая описание соединительной детали 130, включена в настоящее описание посредством ссылки на нее. Соединительная деталь 130 включает тарельчатый элемент 132, который под действием пружины 134 может смещаться вниз (как показано Фиг.16). Тарельчатый элемент 132 может перемещаться между положением «закрыто», изображенным на Фиг.16, и положением «открыто», в котором он поднят вверх относительно положения, изображенного на Фиг.16, и позволяет текучей среде протекать из части 136 в часть 138 соединительной детали.
Соединительная деталь 140, показанная на Фиг.16, включает жесткий корпус 141, который соединен разъемным соединением с корпусом 142 соединительной детали 130 (указанная деталь не показана на Фиг.16 и Фиг.17). Внутри корпуса 141 находится жесткий активирующий выступающий элемент 144, сужающийся кверху и имеющий крестообразное поперечное сечение (как показано на Фиг.16). Между корпусом 141 и выступающим элементом 144 имеется кольцевое сильфонное уплотнение 148, изготовленное из эластомерного материала и, таким образом, сжимаемое.
В исходном положении, соединительная деталь 140 может быть соединена с соединительной деталью 130 закреплением внешнего края 150 сильфонного уплотнения 148 в ступенчатом участке 152 соединительной детали 130, что приводит к образованию по существу непроницаемого для жидкости уплотнения между уплотнением 148 и соединительной деталью 130. В исходном положении выступающий элемент 144 контактирует с тарельчатым элементом 132. Соединительные детали 130 и 140 могут быть прижаты друг к другу, как показано на Фиг.20; при этом выступающий элемент 144 прижимает тарельчатый элемент 132 к пружине 134, в результате чего между краевыми элементами 136, 138 соединительного элемента 130 открывается канал для прохождения текучей среды, а сильфонное уплотнение 148 сжимается в направлении участка ввода соединительной детали 140 в соединительную деталь 130, но при этом сохраняется герметичное соединение уплотнения со ступенчатым участком 152, и при этом уплотнение остается в области, находящейся между корпусом 141 и выступающим элементом 144. В описываемом случае, корпус 141 может быть соединен разъемным соединением с корпусом 142, например, штыковым или резьбовым соединением.
Поскольку соединительную деталь 130 приводят в открытое/закрытое положение посредством пружинного тарельчатого элемента 132, соединительная деталь 140 не включает клапанов и, кроме сильфонного уплотнения, не включает движущихся деталей.
Следует отметить, что соединение соединительных элементов 130 и 140 может быть произведено практически без утечек, поскольку указанные соединительные элементы герметично соединяют при помощи сильфонного уплотнения 148 до проведения подъема тарельчатого элемента 132 с образованием в клапане 130 канала для пропускания текучей среды.
Разъединение соединительных элементов 130 и 140 может быть произведено выполнением указанных этапов в обратном порядке. Несмотря на то что соединительный элемент 140 может сам по себе не включать клапанов, сухое разъединение соединительных деталей 130 и 140 может быть произведено с подключением перистальтического насоса 14 (Фиг.1), который позволяет откачивать текучую среду из соединительной детали 140 и присоединенного к ней трубопровода 6 в резервуар 8, так что при разъединении соединительных деталей 130 и 140 в соединительном элементе 140 отсутствует текучая среда, и, таким образом, утечки не происходит.
Следует отметить, что соединительный элемент 140 может быть достаточно дешевым в изготовлении и, таким образом, при необходимости, может быть одноразовым, что является преимуществом по сравнению с более сложным устройством, описанным в патенте US 5911403.