用于穿过导管的流的热控制的系统和方法
【专利说明】用于穿过导管的流的热控制的系统和方法
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2014年5月5日提交的题为“用于穿过导管的流的热控制的系统和方法”的美国非临时专利申请N0.14/270，097的优先权和权益，该申请通过引用的方式并入本文中，并且该申请主张于2013年6月5日提交的题为“用于穿过导管的流的热控制的系统和方法”的美国临时专利申请N0.61/831，529的优先权和权益，该临时申请通过引用的方式并入本文中。
[0003]发明背景
[0004]本发明总体上涉及用于穿过导管的流的热控制的系统和方法。
[0005]导管在各种系统中用于传输流体流，例如，气体流或液体流。在许多系统中，流体流在流过导管之前或之后可能被加热或冷却。例如，导管的第一端可以连接至与导管分开的加热器或冷却器。遗憾的是，很长的导管会导致从导管的第一端到第二端显著的温度变化。这对于可能依赖于流体流的某一温度范围的许多系统可能特别有问题。例如，喷涂装置可以使用气流以雾化并形成液体喷涂(例如，油漆喷涂)。空气的温度会影响由喷涂所产生的涂层的固化以及质量。遗憾的是，供应到喷涂器的加压空气的温度会在一天的不同时间和一年的不同季节发生变化。加压空气温度的变化会影响喷涂操作，从而造成喷涂的不规律、缺损和大体的不均匀。因此，不能在目标物体上正确地进行喷涂。因此，希望提供更好的流体流(例如，通过导管传输的液体流或气体流)的温度控制。
【发明内容】
[0006]以下概述与最初主张的发明的范围相同的某些实施例。这些实施例并非旨在限制要求保护的发明的范围，而是这些实施例仅仅旨在提供本发明的可行形式的简要概述。实际上，本发明可以包括类似于或不同于以下阐述的实施例的各种形式。
[0007]在一个实施例中，一种系统，其包括热控软管系统，所述热控软管系统包括:柔性软管；所述柔性软管的流体路径内的热控元件；以及传感器，所述传感器配置成检测流过所述柔性软管的流体的温度。
[0008]在另一个实施例中，一种系统，其包括:柔性软管；所述柔性软管的流体路径内的加热元件；热传感器，所述热传感器配置成检测流过所述柔性软管的流体的温度；以及控制器，所述控制器耦接至所述传感器并且配置成响应于所述热传感器所检测的温度来控制电源以增加和减少所述加热元件的产热。
[0009]在另一个实施例中，一种方法，包括经由与柔性软管一体的热控元件来控制流过所述柔性软管的流体流的温度，其中所述热控元件直接支撑在所述柔性软管的流体流路径中。
【附图说明】
[0010]当结合附图阅读以下详细说明时，会更加明白本发明的这些和其他特征、方面和优点，附图中相似的附图标记代表在整个附图中相似的零件，其中:
[0011]图1是温控软管系统的实施例的示意图；
[0012]图2是喷涂系统的实施例的示意图；
[0013]图3是喷涂系统的实施例的示意图；
[0014]图4是温控软管的实施例的剖切透视图；
[0015]图5是温控软管的实施例的剖切透视图；
[0016]图6是温控软管的实施例的剖切透视图；
[0017]图7是温控软管的实施例的剖切透视图；
[0018]图8是温控软管的实施例的剖切透视图；
[0019]图9是温控软管的实施例的剖切透视图；
[0020]图10是温控软管的实施例的剖切透视图；
[0021]图11是温控软管的实施例的剖切透视图；
[0022]图12是温控软管的实施例的剖切透视图；
[0023]图13是温控软管的支撑结构的实施例的透视图；
[0024]图14是温控软管的支撑结构的实施例的透视图；并且
[0025]图15是用于使用图1-3的热软管系统和喷涂系统的示例性方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]以下将描述本发明的一个或多个具体实施例。为了提供这些实施例的精确描述，本说明书中不会描述实际实施方式的所有特征。应当理解，在开发任何这种实际实施方式中，如同在任何工程或设计项目中，必须作出众多实施方式专用的决定来实现开发者的具体目的，例如，符合系统相关的和商业相关的约束，这些目的可能因实施方式的不同而异。此外，应当理解，这种开发工作可能很复杂且费时，但是对于从本发明受益的普通技术人员而言，这可能是设计、制备和制造的例行任务。
[0027]在介绍本发明的各种实施例的元件时，冠词“一种(a/an) ”和“所述(the/said) ”旨在表示有一个或多个元件的意思。术语“包括(comprising) ”、“包含(including) ”和“具有(having) ”旨在是包括性的，并且表示还可以具有除列举的元件之外的附加元件的意思。工作参数和/或环境条件的实例不排除公开的实施例的其他参数/条件。
[0028]本发明总体上涉及使用传感器反馈的柔性热控软管调节流体流的温度(例如，加热或冷却)到所需温度的系统和方法。柔性热控软管包括能够改变流过柔性热控软管的流体的温度的热控元件。例如，热控元件可以是加热元件(例如，电阻丝)或冷却元件(例如，软管内输送制冷剂、水等的导管)。柔性热控软管可以在喷涂操作中使用以改善干燥时间以及维持一致的喷涂条件(例如，一致的涂覆材料粘度)。尽管以下讨论的柔性热控软管可以加热并冷却流体流，但以下实施例将讨论具有位于流体流路径中的热控元件(加热元件)和/或传感器的柔性加热软管。
[0029]柔性加热软管包括放置于流体流路径(例如，通道)中的不同位置处的传感器和热控元件(例如，加热元件)。例如，加热元件可以直接支撑在远离壁的流动路径中，或者未支撑但仍然与围绕流体流路径(例如，通道)的壁偏置且分离。在一些实施例中，热控元件(例如，加热元件)和传感器导线/传感器在流体流路径的中心。在其他实施例中，热控元件(例如，加热元件)和感测导线/传感器定位成朝着流体流路径的外侧。在另外其他实施例中，传感器导线/传感器可以大致放置于流体流路径中心，而热控元件(例如，加热元件)朝着外侧放置，或反之亦然。除放置在流体流路径中之外，感测导线和热控元件(例如，加热元件)可以沿着柔性温控软管的长度放置于不同位置。例如，热控元件(例如，加热元件)和/或传感器可以靠近连接至喷涂器的柔性温控软管的端部放置。在其他实施例中，热控元件(例如，加热元件)可以沿着柔性温控软管的长度延伸。在操作中，系统用耦接至控制器/监测器的传感器测量流体温度。控制器/监测器使用传感器信息来控制供应到热控元件(例如，加热元件)的功率，并且因此控制在柔性温控软管中产生的流体温度。因此，系统允许更响应性的流体温度控制用于在一天的不同时间和不同季节进行的不连续喷涂操作。应当理解的是，附图中所示和以下所述的各种实施例可以结合在一起。例如，不同的支撑结构、加热元件配置、传感器放置和传感器导线配置可以是可互换的并且是可结合的。
[0030]图1是能够对用于不同应用(例如，喷涂)的流体10 (例如，液体或气体)进行加热的加热软管系统8的实施例的示意图。加热软管系统8包括柔性加热软管12，其具有围绕流体通道16的外壁14。流体通道16使流体10能从源穿过柔性加热软管12到达目的地(例如，喷涂器)。加热元件18定位在流体通道16内，随着流体10流过柔性加热软管12而加热流体。加热元件18可以是接收来自电源20的电流的电阻丝。随着加热元件18抵抗来自电源20的电流，加热元件18的温度升高。加热元件18的温升随着流体10流过柔性加热软管12而加热流体。控制器/监测系统22耦接至电源20。控制器/监测系统22控制从电源20到加热元件18的功率大小，并且因此控制加热元件18在柔性加热软管12中产生多少热量。控制器/监测系统22用来自传感器24的反馈控制电源20的输出。传感器24可以包括热电偶、电阻温度检测器(RTD)、红外线温度传感器、光学温度传感器或能够提供温度信息到控制器/监测系统22的另一个温度传感器。在操作中，控制器/监测系统22接收来自传感器24的温度信息并且使用温度信息来控制电源20。如图所示，控制器/监测系统22包括处理器26和存储器28。存储器28可以存储可由处理器26执行的指令(即，软件代码)以使用来自传感器24的反馈来控制加热软管系统8的操作。例如，如果柔性加热软管12中的流体10的温度大于传感器24所感测的目标温度，那么控制器/监测器22可以减小从电源20到加热元件18的功率大小，从而使流体的温度能朝着目标温度降低。然而，如果流体温度小于传感器24所感测的目标温度，那么控制器/监测器22可以增大到加热元件18的功率，从而使流体10的温度升高。因此，加热软管系统8允许输出所需温度的流体10用于下游操作(例如，喷涂)。
[0031]图2是具有柔性加热软管12的喷涂系统40的示意图，该柔性加热软管实现了一致的喷涂条件(例如，一致的涂覆材料粘度)以及更快的涂覆材料干燥时间。喷涂系统40包括材料输送系统42、电源20、控制器/监测系统41和加热软管12。这些系统一起工作以喷涂涂覆材料。材料输送系