液体喷射系统的监测的制作方法

液体喷射系统的监测的制作方法
【专利摘要】一种用于能够以图案将液体(L)喷射在槽(40)的内表面(41)上的液体喷射设备(100)的监测布置，监测布置包括传感器单元，其生成指示液体(L)与槽(40)的内表面(41)接触的信号(Ss)，以及处理单元(30)，其构造成：接收信号(Ss)；取得指示液体(L)与内表面(41)接触的基准性质(Tref,tref,Aref,fref)；在流体喷嘴(112)喷射液体(L)时的测量时段(ΔT2)期间，寄存信号(Ss)的至少一个当前性质(T2,t2,A2,f2)；将当前性质与基准性质比较；并且如果当前性质与基准性质偏差超过预定水平，则发出指示偏差的消息。
【专利说明】液体喷射系统的监测

【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于槽的内部清洁和/或用于槽中的内容物的混合的系统，并且特别 地涉及用于监测此类系统的操作的技术。

【背景技术】
[0002] 液体容纳槽或容器在许多工业过程中使用，诸如，食品制造、药品制造、化学处理、 材料发酵等。通常关键的是确保槽的内部没有不需要的碎屑和污染物。例如，典型地填充 至一定水平的槽可展现在槽最常填充所至的水平处围绕其内圆周的"桶环"。另外，槽内的 各种装备、槽入口和出口等可捕集可随后在使用期间再进入槽内容物的沉淀物或碎屑。
[0003] 槽中的不需要的污染物可不利地影响制造或处理的成品的质量。另外，如果应当 遵循关于某些行业（诸如药品处理）的规章，则槽的内部应当被适当地清洁。因此，通常以 一定间隔（例如，在每个处理批次之后）清洁此类槽的内部，以确保产品质量和遵守任何相 关规章。
[0004] 槽清洁系统为可用的，其通过使用通常称为冲击清洁的来从槽和其它器皿的内部 清洁碎屑和残余物。一种常见类型的此类系统使用清洁设备，其插入到槽中，并且具有延伸 到槽中的管。旋转喷头附连在管的最内端处。旋转喷头能够围绕一条或两条轴线旋转，并 且在后一情况中，典型地有齿轮，使得当喷头围绕管的轴线旋转时，其也基于垂直于管的轴 线转动。
[0005] 围绕两条轴线的旋转之间的关系取决于齿轮比，其选定成使得喷头的特定定向和 位置的组合仅在围绕管的轴线多次回转之后重复。该技术使在旋转头的每次回转时的针对 槽内部的喷雾的随后跟踪错开，以确保槽内部的大致每一部分在清洁过程期间的一些时间 处暴露于清洁喷雾。实现的针对槽的喷雾的跟踪提供了以预定图案将清洁液体喷洒在槽的 内表面上的清洁设备。
[0006] 为了确保槽的内部充分清洁，清洁液体应当以预定图案喷洒。作为备选，清洁持续 时间可延长，然而这可导致浪费过多时间、清洁液体和能量。
[0007] 为了确保充分清洁同时仍避免过多浪费，已经使用了一些不同的技术。例如，专利 文献US2008/0142042 A1公开了槽清洁系统，其允许清洁过程被监测，并且提供了清洁验 证。这通过自动地解决清洁的槽的特性和通过相应地改变清洁操作来完成。其它技术使用 液体传感器来感测清洁液体射流，并且使用用于基于来自液体传感器的信号输出来确定射 流的旋转中是否存在异常的单元，该异常可妨碍充分的清洁。
[0008] 清洁设备还可用于混合槽的内容物。这典型地通过以内容物填充槽直到旋转喷头 完全在内容物的表面下方来完成。内容物接着通过使其从槽的出口循环并且经由旋转喷头 回到槽中来混合。如同清洁一样，混合物必须充分执行，并且重要的是，这可在没有例如内 容物的过多循环的情况下完成。当槽清洁设备能够还执行槽的内容物的混合时，设备通常 称为液体喷射设备。
[0009] 即使本技术有时成功地确保了实现槽的内部的清洁或槽的内容物的混合，但有时 可存在问题，例如，由于槽的尺寸和形状、待从槽内部清洁或在槽中混合的物质的类型、槽 周围的环境中的变化的气候条件、与液体喷射设备协作的构件的不规则或不足的性能等。 因此，估计的是，可相对于更准确地验证或确定实现充分的清洁和/或混合而作出改进。


【发明内容】

[0010] 本发明的目的在于改进以上技术和现有技术。特别地，目的在于提供一种液体喷 射系统，其可在确定槽的充分清洁或槽内容物的混合是否实现时考虑不可预见的因素。 [0011]为了解决这些目的，监测布置提供了液体喷射系统，该液体喷射系统包括液体喷 射设备，其具有构造成延伸到槽中并且接收液体的管，其中旋转头布置在管上，并且装配有 流体喷嘴用于以图案朝槽的内表面喷射液体。监测布置包括传感器单元，其构造成安装于 槽，使得传感器单元生成指示液体与槽的内表面接触的信号，以及处理单元，其构造成从传 感器单元接收指示液体与槽的内表面接触的信号。处理单元构造成：从存储器单元取得指 示液体与内表面接触的基准性质；在流体喷嘴朝槽的内表面喷射液体时的测量时段期间， 寄存由传感器单元生成的信号的至少一个当前性质；将当前性质与基准性质比较；并且如 果当前性质与基准性质偏差超过预定水平，则发出指示偏差的消息。
[0012] 液体喷射设备典型地执行清洁或混合。大体上，在混合操作完成之后，清洁操作可 开始。在清洁操作期间，与槽的内表面接触的液体典型地是液体射流或液体束，其直接冲击 槽表面。在混合操作期间，与槽的内表面接触的液体典型地是以液体的本体沿朝槽表面的 方向流动的液体波或液体流。预定水平典型地是指示不足的清洁或混合的水平。准确地使 用哪个水平取决于清洁或混合要求。基准性质可为数值，在获得令人满意的清洁或混合时， 该数值对应于当前值。因此，由于当前性质接着将与基准性质远远偏差，因而发出指示故障 的信号，故监测将容易地检测到系统是否有一些故障。信号继而允许操作者相对于故障采 取行动，例如，通过执行系统的维护或修理。在本文中，〃性质〃可理解为〃测量值〃或仅〃 值"，g卩，基准性质可理解为例如基准值，并且当前性质可理解为例如当前测量值。
[0013] 处理单元可构造成：在流体喷嘴朝内表面喷射液体时的初始时段期间，寄存信号 的至少一个当前值；并且在储存单元中将信号的当前性质储存为基准性质。该操作典型地 在确定获得了充分的清洁或混合时执行，使得基准性质从而表示适当地工作的系统。此类 寄存和储存的有利之处在于可获得非常准确的基准性质。
[0014] 如指示的，测量时段可与槽的内表面的清洁相关联，或者与槽的液体内容物的混 合相关联。
[0015] 从存储器单元取得的性质可包括以下中的任一个：信号脉冲之间的持续时间、信 号脉冲的持续时间、信号幅值、信号频率值和信号图案。
[0016] 处理单元可构造成：在流体喷嘴朝内表面喷射液体时的又一个测量时段期间，寄 存信号的至少一个当前性质；并且在储存单元中将信号的当前性质储存为基准性质。这典 型地在上文提到的初始时段之后完成，例如，在系统应当通过重置基准性质来再校准时。在 又一个测量时段期间的此类寄存和储存的有利之处在于可获得布置的非常准确的重置。
[0017] 处理单元还可构造成反复地：在流体喷嘴朝内表面喷射液体时的又一个测量时段 期间，寄存信号的至少一个当前性质；将当前性质与基准性质比较；并且如果当前性质与 基准性质偏差超过预定水平，则发出指示偏差的消息。这意味着监测布置可连续地监测系 统的性能。
[0018] 传感器单元可构造成安装在槽内，使得传感器单元在流体喷嘴喷射液体时经受液 体，并且生成指示液体与传感器单元接触的信号。
[0019] 传感器单元可为具有感测表面的压力传感器，该感测表面沿槽的内表面延伸超过 至少lcm的距离。
[0020] 根据本发明的另一个方面，提供了一种液体喷射系统，该系统包括：液体喷射设 备，其具有构造成延伸到槽中并且接收液体的管，其中旋转头布置在管上，并且装配有流体 喷嘴用于以图案将液体喷射在槽的内表面；以及根据上文的监测布置。
[0021] 根据本发明的另一个方面，提供了一种用于监测液体喷射系统的方法，该液体喷 射系统包括：喷射设备，其具有构造成延伸到槽中并且接收液体的管，其中旋转头布置在管 上，并且装配有流体喷嘴用于以图案将液体喷射在槽的内表面上；以及传感器单元，其构造 成安装于槽，使得传感器单元生成指示液体与槽的内表面接触的信号。该方法包括：从存储 器单元取得指示液体与内表面接触的基准性质；在流体喷嘴朝槽的内表面喷射液体时的测 量时段期间，寄存由传感器单元生成的信号的至少一个当前性质；将当前性质与基准性质 比较；以及如果当前性质与基准性质偏差超过预定水平，则发出指示偏差的消息。
[0022] 根据本发明的液体喷射系统和方法可包括由与监测布置相关联的以上描述特征 实施的功能中的任一个，并且分享对应的优点。例如，该方法可包括对应于监测布置的各种 单元和装置的操作的许多步骤。
[0023] 本发明的另外的目的、特征、方面和优点将从以下详细描述、从所附权利要求以及 从附图清楚。

【专利附图】

【附图说明】
[0024] 现在将参照示意性附图经由实例描述本发明的实施例，在该示意性附图中： 图1为与发明的监测布置的实施例相关联的用于清洁槽的内表面和/或用于混合槽的 内容物的液体喷射系统的示意图， 图2a_2c不出了在三个连贯的时间点处由图1中的液体喷射系统生成的喷射液体的预 定图案， 图3为示出从图1中的传感器单元获得的传感器信号中的信号脉冲的出现的正时图， 图4为示出监测图1的液体喷射系统的方法的实施例的流程图， 图5为实施图4中的监测过程的装置的框图，以及 图6为用于图1的系统的备选旋转头的实施例。

【具体实施方式】
[0025] 参照图1，示出了构造成将液体L喷射在槽40中的液体喷射系统2的实施例。系 统2包括液体喷射设备100、用于液体喷射设备100的驱动单元21，以及构造成控制驱动单 元21并且从而控制液体L如何从液体喷射设备100喷射并且进入槽40中的图案的处理单 元30。
[0026] 液体喷射设备100具有管101，其经由槽40的上部中的开口延伸到槽40中。液体 喷射设备100具有凸缘102,其提供至槽40的稳固连接以及紧密密封。在槽40外的管101 的上部具有用于接收液体L的入口 103。延伸到槽40中的管101的下部在其端部处具有连 接凸缘105,旋转头106连接于连接凸缘105。
[0027] 旋转头106包括壳体107,其能够围绕平行于管101的第一轴线A1旋转。第一轴 承108布置在连接凸缘105与面对连接凸缘105的壳体107的输入端之间，使得壳体107 可关于连接凸缘105旋转。
[0028] 旋转头106还包括旋转毂110,许多液体喷射喷嘴112布置在旋转毂110上。在所 示的实施例中，四个喷嘴对称地布置在旋转毂110上，即使可以具有例如旋转毂110上的仅 一个喷嘴。第二轴承111布置在旋转毂110与面对旋转毂110的壳体107的出口端之间， 使得旋转毂110可关于壳体107旋转。第二轴承111允许旋转毂110围绕第二轴线A2旋 转，第二轴线A2典型地与第一轴线A1偏离80°到100°的角（在所示实施例中是90° )。 因此，如关于管101或关于槽40看到的，旋转毂110和喷嘴112能够沿第一方向R1围绕第 一轴线A1旋转，并且沿第二方向R2围绕第二轴线A2旋转。
[0029] 入口 103和管101均具有常规管的主要形状，并且能够输送待喷射到槽40中的液 体L。液体L进入入口 103,传送到管101中，并且朝旋转头106。液体L接着在壳体107与 连接凸缘105的连接部处进入旋转头106,并且在壳体107与旋转毂110的连接部处退出壳 体107。旋转毂110从壳体107接收液体，并且将液体L进一步分送至喷嘴112,其将液体 L喷射到槽40中，使得液体L撞击槽40的内表面41 (当执行清洁时），作为备选，将液体L 喷射到槽40中，使得液体L朝槽40的内表面41流入槽的内容物中（当执行混合时）。
[0030] 沿第一方向R1围绕第一轴线A1的旋转经由轴104实现，轴104从管101的上端 延伸，并且延伸至旋转头106,其中其连接于壳体107。轴104具有小于管101的内径、连接 凸缘105的内径两者，以及壳体107的入口端处的开口的直径的直径。这允许液体L流过 轴104。当轴104旋转时，壳体107和因此旋转头106沿第一方向R1旋转。
[0031] 管101连接于连接件23,并且变速箱22连接于连接件23。轴104连接于变速箱 22,变速箱22继而连接于驱动单元21。驱动单元21在此处为常规电动马达21，但也可仅 使用其它类型的马达（诸如气动马达）。当触动马达21时，其生成轴104的旋转，并且从而 生成旋转头106沿第一方向R1的旋转。作为备选，驱动单元21可体现为叶轮，该叶轮布置 在液体L的流动路径中，例如，在入口 103后，其中，叶轮的旋转驱动变速箱22并且因此实 现旋转头106沿第一方向R1的旋转。此类叶轮在专利文献EP1324818 A1中描述。
[0032] 为了实现沿第二方向R2的旋转，呈叶轮109形式的驱动部件109布置在壳体107 内。马达21和叶轮109形成驱动单元21，109,其提供沿第一方向R1和第二方向R2的旋 转。叶轮109的旋转由液体L流动引起，液体L穿过壳体107,从壳体107的入口端到出口 端。当叶轮109旋转时，其旋转移动用于生成旋转头106的旋转，或更具体而言，用于生成 旋转毂110沿第二方向R2的旋转。可使用用于布置叶轮109和用于将叶轮109的旋转移 动传递至旋转毂110的任何适合技术，诸如，专利文献EP1324818 A1中公开的技术。
[0033] 液体回路50连接于槽40,并且连接于液体喷射设备100,用于实现将从喷嘴112 喷射并且进入槽40中的液体L的流动。液体回路50沿下游方向包括液体源51、第一阀52、 第一连接点53、泵54、第二连接点55和第二阀58。在第二阀58之后，液体回路50连接于 液体喷射设备100的入口 103。槽40的底部在第一连接点53处连接于液体回路50。液体 出口 57经由第三阀56连接于第二连接点55。液体的第二源60经由第四阀61连接于槽 40。
[0034] 例如，泵54可为齿轮泵、润滑油泵、离心泵或另一适合类型的泵。阀52, 56, 58, 61 可为蝶形阀，球阀或另一适合类型的阀。来自液体源51的液体典型地为待在槽40中混合 的液体，或构成待在槽40中混合的液体的主要部分的液体。液体的第二源60的液体内容 物62可为待与来自液体源51的液体混合的液体，或者可为待用于清洁槽40的液体。附加 的液体源可如预定混合或清洁应用所需地连接于槽40。
[0035] 通过开启第一阀52,并且通过闭合第二阀58和第三阀56 (或使泵54停用，取决于 泵类型），液体可从液体源51给送，并且经由第一连接点53进入槽40中。以该方式，槽40 可填充有液体内容物。当系统2将执行混合时，槽40典型地填充至如下程度使得槽40中 的液体内容物完全地覆盖旋转头106和所有喷嘴112。因此，液体内容物的表面接着远高于 旋转头106和喷嘴112。
[0036] 通过闭合第一阀52和第三阀56,开启第二阀58并且操作泵54,槽40的液体内容 物可经由液体回路50和液体喷射设备100循环。该循环实现了液体内容物的混合，因为液 体L接着喷射到液体内容物中，这有效地引起液体内容物被搅拌。
[0037] 通过闭合第一阀52和第二阀58,开启第三阀56并且操作泵54,液体内容物可通 过将其输送至液体出口 57来从槽40排出。在该背景下，当排出液体内容物时，一些内容物 典型地仍存在于槽40中，S卩，排出液体内容物不一定意味着槽40中的液体内容物的每一部 分完全从槽40除去。在排出之后存在于槽40中的内容物典型地在由液体喷射设备100执 行的清洁过程中被清洁。
[0038] 液体的第二源60的液体内容物62可通过开启第四阀61引入槽40中。如果在混 合操作期间这样做，则液体的第二源60的液体内容物62有效地混合到槽10的内容物中。
[0039] 当系统2将实现槽40的清洁时，液体的第二源60的液体内容物62可为清洁液体。 接着，液体内容物62在（混合的）液体内容物排出之后引入槽40中。清洁接着通过闭合 第一阀52和第三阀56,通过开启第二阀58和通过操作泵54来实现。接着，液体L为排出 到槽40中且碰撞内表面41的清洁液体，其有效地实现了内表面41的清洁。大体上，当实 现清洁时，槽40中的清洁液体并未覆盖旋转头106,即，旋转头106和喷嘴112接着不浸没 在液体内容物中。作为替代，液体以预定图案喷射在槽40的内表面41上。
[0040] 当液体从喷嘴112喷射用于清洁内表面41时，旋转毂110沿第一方向R1和第二 方向R2旋转。接着，液体作为喷雾射流以预定图案喷射在内表面41上。图2a-2c示出了 此类预定图案的实例，其中图2a中的粗略图案可在例如1分钟之后实现，图2b中的较密的 图案在2. 5分钟之后实现，并且如图2c中的所谓的完整图案在7分钟之后实现。当系统2 执行混合时，旋转毂110沿相同的第一方向R和第二方向R2旋转。然而，液体接着大体上 不冲击内表面41，而是改为直接射入到槽的内容物中。射入的方向仍遵循如图2a-2c中所 示的相同图案。
[0041] 返回到图1，处理单元30具有中央处理单元31 (CPU)，其连接于并且控制电子输入 /输出接口 36(1/0)。I/O接口 36继而电连接于马达21和泵54,以提供控制信号Sm和Sp。 CPU31为常规类型的中央处理单元或微处理器，并且代表处理单元30的部分，其能够执行 计算机程序指令，该计算机程序储存在处理单元30的存储器单元32中。CPU31为执行单元 30的功能的主元件。单元30还包括用户界面38,其允许操作者输入操作参数、信号的各种 基准性质，并且/或者允许单元30将关于清洁或混合过程的进展的信息输出至操作者。该 信息可通过处理传感器信号Ss由单元30至少部分地计算，传感器信号Ss经由I/O接口 36 从槽40中的专用传感器单元71获得。
[0042] 传感器单元71配合在凸缘102中。当液体喷射系统2安装于槽40时，传感器单 元71限定表面，该表面面对槽40的内部，并且布置成由液体L间断地冲击，液体L在旋转 头106和旋转毂110的旋转期间由喷嘴112喷出。
[0043] 每当传感器单元71直接地通过例如来自喷嘴112的液体束或间接地通过由来自 喷嘴112的液体喷射引起的液体波由液体冲击时，生成信号脉冲。传感器在预定时间段期 间受冲击的次数可变化，取决于例如传感器的尺寸和形状，传感器所处位置等。传感器典型 地安装在槽40内，使得传感器单元71在流体喷嘴112喷射液体时经受液体L。传感器单元 可具有压力传感器的形式，该压力传感器具有感测表面，该感测表面沿槽40的内表面延伸 超过至少lcm的距离。
[0044] 传感器单元71可基于能够感测槽40的内表面41上的液体冲击的任何适合的传 感器技术。此类传感器技术包括用于直接冲击检测的传感器，诸如，各种类型的压力传感 器，以及用于间接冲击检测的传感器，包括电导率传感器、液体检测传感器、pH传感器、振动 传感器和温度传感器。压力传感器可基于任何可用的技术，诸如，压阻应变仪、压电材料、电 容检测、电磁检测、光学检测等。还能够构想出的是，传感器单元71的感测表面由在计算机 的触摸垫中使用的类型（例如，塑料材料）的市售的压力感测膜形成。
[0045] 取决于对传感器单元71实施哪种传感器技术，传感器单元71可典型地在清洁操 作期间响应于来自液体的直接冲击，并且典型地在混合操作期间响应于经由槽40的液体 内容物中的波或流的冲击。因此，如果传感器单元71安装于槽的侧壁，则其可在例如混合 操作期间浸没在液体中。然而，传感器单元仍能够提供指示液体与槽40的内表面41接触 的传感器信号，即使其经由槽的内容物的波或搅拌动作来实现。
[0046] 传感器单元71可限定整体检测表面，使得其生成信号脉冲，而不管感测表面上的 冲击的位置（零维度检测）。此类传感器单元可例如生成如图3中所示的一系列信号脉冲。 应当注意，图3示出了脉冲序列的主要实例。实际上，取决于例如传感器的类型和是否应用 信号处理，各个脉冲的信号值和信号轮廓可略微变化。
[0047] 在变型中，传感器单元71可设有一维或二维的空间分辨率，S卩，传感器信号Ss不 但指示液体已经碰撞传感器单元71，而且指示这发生在何处。一维（1D)空间分辨率可沿传 感器单元71提供，使得可以识别由液体冲击的液体的位置和/或程度。传感器单元71的 二维（2D)空间分辨率将实现在液体横越传感器单元71时完全评估液体的程度和路径。空 间分辨率的使用不但可实现确定更高级的监测参数，而且改进了识别/抑制由液体飞溅等 引起的干扰的能力。
[0048] 明显地，传感器单元71必须不一定布置在槽40的顶部分中，而是可布置在允许传 感器单元71生成指示液体L与槽40的内表面41接触的信号Ss的任何适合的位置处。
[0049] 处理单元30构造成从传感器单元71接收指示液体L与槽40的内表面41接触的 信号Ss。处理单元30接着能够使用信号Ss来监测液体喷射系统2。
[0050] 参照图4,示出了监测系统2的方法的流程图。监测基于来自传感器单元71的传 感器信号Ss。该方法典型地为自动的，并且通过重复地执行步骤301-313的序列来操作。 在图1的实例中，监测方法可通过处理单元30来实施。
[0051] 该方法通过首先在步骤304观看在何处开始新液体喷射操作来描述。液体喷射操 作可为用于清洁槽40的内表面41的清洁操作，或者可为用于混合槽40的液体内容物的混 合操作。已经关于图1描述了可如何实现相应的混合或清洁。
[0052] 在下一个步骤305中，指示液体L与内表面41接触的基准性质T,ef，t, ef，A,ef， fMf从存储器单元32取得。转回到图3,基准性质可为或可包括以下中的一个或更多个：信 号脉冲之间的持续时间T、信号脉冲的持续时间t、幅值A，以及脉冲的频率f值（计算为1/ T)。基准性质还可包括信号图案，即，脉冲的分布，诸如，由图3中的框401指示的脉冲的分 布，并且/或者可包括其它信号性质，诸如，独立脉冲的正时、传感器上的冲击的空间宽度、 传感器上的独立冲击的位置，以及给定时间段期间的许多独立脉冲。自然地，基准性质关于 (即，指示）当前由系统2执行的操作。典型地，基准性质对应于已知在系统2充分执行清 洁或混合时从传感器单元71获得的信号性质。
[0053] 在下一个步骤306中，由传感器单元71生成的信号Ss的至少一个当前性质T2， t2，A2，f2在流体喷嘴112朝槽40的内表面41喷射液体L时被寄存。这在测量时段Λ Τ2 期间完成，其可称为操作时段Λ Τ2,并且性质T2，t2，Α2，&与在步骤305中取得的基准性 质 Tref，tref，Aref，fref 类型相同。
[0054] 在下一个步骤307中，在步骤306中由传感器单元71生成的信号Ss的当前性质 T2，t2，A2，&与在步骤305中取得的基准性质T Mf，tMf，AMf，fMf比较。如果例如在下 一个步骤308中确定差异（偏差）高于预定水平，则执行发出309指示偏差的消息的下一 个步骤309。比较可实施用于比较各种信号性质的任何常规操作，并且发出消息可根据任何 适合的常规技术完成。
[0055] 例如，比较可包括从当前性质减去基准性质。如果差异超过预定水平（容限）或 在其外，则发出指示偏差的消息。该过程可应用于以下中的任一个：例如，信号脉冲的持续 时间、信号幅值或信号频率值。适合的预定水平或容限值可根据经验确定，例如，通过设定 水平使得获得充分的清洁或混合。还可以基于信号脉冲、信号幅值或信号频率值中的任一 个之间的组合或合计的差异来确定偏差。可选地或作为备选，差异可基于将呈基准信号图 案形式的基准性质与呈当前信号图案形式的当前性质比较来确定。信号图案典型地包括若 干信号性质，其可在预定时间窗口内发现，诸如，由图3中的框401指示的窗口。用于比较 不同值或信号的任何适合的数学方法可在该过程中使用。
[0056] 在下一个步骤310中，确定清洁或混合操作是否完成，例如，通过证实预定时间已 经过去。如果操作并未完成，则再进入步骤306。如果操作完成，则进入下一个步骤311用 于确定基准性质T Mf，tMf，AMf，是否应当重置。用于确定重置的条件可例如包括证实 由系统2执行的清洁或混合操作的数量。对于该实例，如果执行小于预定数量的操作，则不 完成重置，并且再进入步骤304用于开始新的液体喷射操作。
[0057] 如果基准性质I；ef，tMf，AMf，f； ef的重置应当完成，则进入步骤301。步骤301包 括操作（清洁或混合）的开始，为此，基准性质应当重置。步骤301还可代表一旦其已经安 装在其操作地点处就校准设备的步骤。在步骤301中，当流体喷嘴112朝槽40的内表面41 喷射液体L时，S卩，当液体喷射系统在建立或校准过程中操作时，寄存由传感器单元71生成 的信号Ss的当前性质1\，L Ap 。这在测量时段ΛΤ1期间完成，其可称为开始或校准 时段ΛΤ1，并且当前性质?\，h，Αρ &为与将重置的基准性质相同的类型。
[0058] 在下一个步骤302中，当前性质1\，h，Ap 用于生成基准性质T,ef，t,ef，A,ef， fMf。该步骤可包括任何适合的信号增强和处理，包括容限值的应用。步骤302可简化，例 如，通过将基准性质TMf, tMf, Araf, fraf设定为等于当前性质1\，h，Ap flt)
[0059] 在下一个步骤303中，在步骤302中生成的基准性质或在步骤301中获得的当前 性质（如果步骤302简化）储存在存储器单元32中。如指示的，步骤301-303代表系统2 的初始化或校准。在储存在存储器单元32中之前，清洁或混合操作典型地通过例如目视检 查或通过分析混合样品来人工地验证，使得可确保新基准性质指示充分的清洁或混合。
[0060] 校准可以以其它方式完成。例如，通过实施将基准性质TMf，tMf，A Mf，fMf直接 下载（输入）在存储器单元32中的步骤312。下载的基准性质接着可为基于经验的性质， 其之前已经获得用于类似的系统和槽。
[0061] 当执行方法时，在步骤306中获得的当前性质T2，t2，A 2，f2可连续地储存在存储 器单元32中，以提供清洁或混合操作的验证记录。验证记录可包含当前性质的值的时间序 列，以及/或传感器信号Ss中的信号值的时间序列。验证记录可在方法的另一个步骤313 中从存储器单元32上传（输出），例如，呈允许分析清洁和混合的清洁或混合报告的形式。 例如，在食品和药品行业中，可需要验证记录来满足规章要求。
[0062] 监测的方法在可连续地再进入步骤306 (只要混合或清洁操作进行）的意义上为 反复的。然而，校准可通过再进入步骤301来执行任何次数。
[0063] 该方法产生了许多优点，并且可包括附加特征。例如，在一个实施中，步骤307和 308可处理当前性质和/或基准性质，用于检测其间的不可接受的差异，其典型地指示液体 喷射系统2中的故障，例如，通过比较性质用于验证液体的预定图案在槽中喷射。基准性质 可通过用于特定槽的液体喷射系统的数学建模来获得，并且在步骤312中下载，并且其可 在专用初始化程序（步骤301-303)中获得。为了减小当前性质T 2，t2，A2，f2的影响，步 骤307, 308可操作成基于当前性质的最近的值的时间平均值（可选加权）来检测故障。故 障可包括旋转头106或旋转毂110的减弱的旋转（或没有旋转），一个或更多个喷嘴112的 完全或部分堵塞，以及泵不能将足量的液体供应至液体喷射系统2。泵的失效可通过合计 (例如，总计）来自不同喷嘴112的连贯射流的幅值和监测根据时间的合计值来监测。在检 测到故障的情况下，即，如果步骤308中的差异大于允许的，则可在步骤309中发出可听警 报和/或可见信号，以警告液体喷射系统的操作者，例如，经由用户界面38 (图1)。
[0064] 在另一个实施中，方法的步骤可用于验证槽被适当地清洁或内容物被适当地混 合。这些实施完全等同于故障的前述检测。
[0065] 在另一个实施中，步骤307和308可处理当前性质!^，t2，A2，f2和基准性质I； ef， tMf，AMf，fMf，用于分析槽内的射流的移动图案。在一个实例中，出于验证特定槽的清洁过 程的目的，分析当前性质。在另一个实例中，出于验证和改进槽中的清洁或混合过程的数学 模型的目的，分析性质。在又一个实例中，性质分析用于确定它们对各种控制或设计参数的 功能依赖，诸如，液体的压力、液体的类型、喷嘴的数量、喷嘴的类型、旋转头106和/或旋转 毂110的转速、槽的尺寸和构造、液体喷射系统的放置等，例如，出于优化清洁或混合过程 的目的。
[0066] 大体上，根据本文公开的各种实施例的监测过程可通过数据处理装置实施，诸如， 处理单元30,其连接于样品，或者另外从传感器单元71获得测量值。参照图1，数据处理装 置可与处理单元30分开，处理单元30控制液体喷射系统的操作。
[0067] 图5示出了构造成实施图4中的监测过程的数据处理装置30'的实例。装置30' 包括用于接收传感器信号Ss的输入部36a。装置30'还包括用于在步骤301和306中获得 当前性质的寄存模块（或器件）501、用于在步骤302中生成基准性质的性质生成模块（或 器件）502、用于在步骤303中储存基准性质的储存模块（或器件）503、用于在步骤304中 开始清洁或混合的开始模块（或器件）504、用于在步骤305中取得基准性质的性质取得模 块（或器件）505、用于在步骤307中比较性质的比较模块（或器件）507、用于执行步骤308 的确定模块（或器件）508、用于在步骤309中发出消息的消息发出模块（或器件）509、用 于在步骤310中确定操作是否完成的确定模块（或器件）510、用于在步骤311中确定是否 应当执行校准的确定模块（或器件）511、用于在步骤312中将数据下载到存储器单元32中 的输入模块（或器件）512、用于在步骤513中从存储器单元32上传或输出数据的输出模块 (或器件）513,以及用于输出表示监测的结果的数据的输出部36b。如图5中指示的，装置 30'可电连接于电子存储器单元32'，例如，用于取得基准性质或储存当前性质。
[0068] 装置30'可通过在一个或更多个通用或专用计算装置上运行的专用软件（或固 件）实施。在该背景下，将理解的是，此类计算装置的各个〃模块〃或〃器件〃是指方法步 骤的构思等同物；并非总是存在元件/器件与硬件或软件例行程序的特定段之间的一一对 应。一件硬件有时包括不同的模块/器件。例如，处理单元可在执行一个指令时用作一个 模块/器件，但在执行另一个指令时用作另一个模块/器件。此外，一个模块/器件可在一 些情况下通过一个指令来实施，但在一些其它情况下通过多个指令来实施。自然地，能够构 想出一个或更多个模块（器件）完全由模拟硬件构件实施。
[0069] 软件控制的装置30'可包括一个或更多个处理单元（参照图1中的31)，例如， CPU(〃中央处理单元〃）、DSP(〃数字信号处理器〃）、ASIC(〃专用集成电路〃）、离散模拟和/ 或数字构件，或一些其它可编程逻辑装置，诸如FPGA (〃现场可编程门阵列〃）。装置30'还可 包括系统存储器和系统总线，该系统总线将包括系统存储器的各种系统构件联接于处理单 元。系统总线可为若干类型的总线结构中的任一种，包括使用多种总线构架中的任一种的 存储器总线或存储器控制器、外围总线，以及本地总线。系统存储器可包括呈易失性和/或 非易失性存储器形式的计算机储存介质，诸如，只读存储器（ROM)、随机存取存储器（RAM) 和闪速存储器。专用软件、基准值和执行期间所需的任何其它数据可储存在系统存储器中， 或其它可除去/非可除去的易失性/非易失性计算机储存介质上，其包括在计算装置中或 对计算装置而言为可访问的，诸如，磁性介质、光学介质、闪速存储卡、数字磁带、固态RAM、 固态ROM等。数据处理装置可包括一个或更多个通信接口，诸如，串行接口、并行接口、USB 接口、无线接口、网络适配器等，以及一个或更多个数据采集装置，诸如A/D转换器。专用软 件可在任何适合的计算机可读介质（包括记录介质和只读存储器）上提供至装置30'。
[0070] 参照图6,示出了用于图1的系统的旋转头206的另一个实施例。旋转头206布置 在管201的下端处，其类似于图1的管101。旋转头206包括球形本体207,其经由轴承208 连接于管201，轴承208允许旋转头206沿第一方向围绕平行于管201的轴线A1旋转。液体 可从管201进入旋转头206,并且从旋转头206经由本体207中的许多缝隙271-274喷射。 缝隙271-274以常规方式沿如下方向喷射液体，该方向实现了旋转头206的旋转移动，并且 如本领域内已知的，预定液体流实现了旋转头206的预定转速。由此得到，缝隙271-274形 成驱动部件，其提供旋转头206围绕轴线A1的旋转，使得液体以预定图案喷射到槽中。在 该实施例中，不需要马达，像图1的马达21。然而，监测在装备有旋转头206时的系统2的 方法保持与其装备有图1中所示的旋转头106时相同。旋转头的其它实施例为正如可构想 的，只要传感器单元71可生成指示来自旋转头的液体与槽40的内表面41接触的信号Ss。
[0071] 液体喷射系统可安装在待清洁的槽的任何壁部分中的开口中，并且管因此可沿任 何期望的方向延伸到槽中。此外，传感器单元不必安装在液体喷射系统上（例如，在安装凸 缘102中），而可改为直接安装在槽的壁部分中。来自附加的传感器单元的附加传感器信号 可合计信号Ss，并且可作为单独信号发送至处理单元30。
[0072] 按照以上说明，尽管已经描述和示出了本发明的各种实施例，但本发明不限于此， 而是还可以以以下权利要求中限定的主题的范围内的其它方式体现。
【权利要求】
1. 一种用于液体喷射液体系统（2)的监测布置，所述液体喷射液体系统（2)包括具有 构造成延伸到槽（40)中并且接收液体（L)的管（101)的喷射设备（100)，其中旋转头（106) 布置在所述管（101)上，并且装配有流体喷嘴（112)，用于以图案将所述液体（L)喷射在所 述槽（40)的内表面（41)上，所述监测布置包括 ： 传感器单元（71)，其构造成安装于所述槽（40)，使得所述传感器单元（71)生成指示液 体（L)与所述槽（40)的内表面（41)接触的信号（Ss)，以及 处理单元（30)，其构造成从所述传感器单元（71)接收指示液体（L)与所述槽（40)的 内表面（41)接触的所述信号（Ss)， 所述监测布置的特征在于， 所述处理单元（30)构造成 从存储器单元（32)取得指示液体（L)与所述内表面（41)接触的基准性质 (Tref，tref，Aref，fref) ' 在所述流体喷嘴（12)将液体（L)朝所述槽（40)的内表面（41)喷射时的测量时 段（ΛΤ2)期间寄存由所述传感器单元（71)生成的所述信号（Ss)的至少一个当前性质 (丁2，t2, A2，f2)， 将所述当前性质（T2, t2, A2, f2)与所述基准性质（TMf, tMf, AMf, fMf)比较，并且 如果所述当前性质（T2，t2，A2，f2)与所述基准性质（T raf，tMf，AMf，f；rf)偏差超过预定水 平，则发出指示所述偏差的消息。
2. 根据权利要求1所述的监测布置，其特征在于，所述处理单元（30)构造成 在所述流体喷嘴（112)朝所述内表面（41)喷射液体（L)时的初始时段（ΛΤ1)期间寄 存所述信号（Ss)的至少一个当前性质 基于所述信号（Ss)的当前性质来生成基准性质（TMf，tMf，AMf，f Mf)j 且 将所述基准性质（TMf，tMf，AMf，fMf)储存在所述存储器单元（32)中。
3. 根据权利要求1或权利要求2所述的监测布置，其特征在于，所述测量时段（Λ T2) 与所述槽（40)的液体内容物的混合相关联。
4. 根据权利要求1至权利要求3中任一项所述的监测布置，其特征在于，从所述存储 器单元（32)取得的所述性质包括信号脉冲之间的持续时间（Τ)。
5. 根据权利要求1至权利要求4中任一项所述的监测布置，其特征在于，从所述存储 器单元（32)取得的所述性质包括信号脉冲的持续时间（t)。
6. 根据权利要求1至权利要求5中任一项所述的监测布置，其特征在于，从所述存储 器单元（32)取得的所述性质包括信号幅值（A)。
7. 根据权利要求1至权利要求6中任一项所述的监测布置，其特征在于，从所述存储 器单元（32)取得的所述性质包括信号频率（f)值。
8. 根据权利要求1至权利要求7中任一项所述的监测布置，其特征在于，从所述存储 器单元（32)取得的所述性质包括信号图案。
9. 根据权利要求1至权利要求8中任一项所述的监测布置，其特征在于，所述处理单 元（30)构造成 在所述液体喷嘴（112)朝所述内表面（41)喷射液体（L)时的又一个测量时段期间，寄 存所述信号（Ss)的至少一个当前性质，并且 基于所述信号（Ss)的当前性质生成基准性质（TMf，tMf，AMf，f Mf)，并且 将所述基准性质（TMf，tMf，AMf，fMf)储存在所述存储器单元（32)中。
10. 根据权利要求1至权利要求9中任一项所述的监测布置，其特征在于，所述处理单 元（30)构造成反复地 在所述液体喷嘴（112)朝所述内表面（41)喷射流体（L)时的又一个测量时段期间，寄 存所述信号（Ss)的至少一个当前性质， 将所述当前性质与所述基准性质（TMf，tMf，AMf，fMf)比较，并且 如果所述当前性质与所述基准性质（TMf，tMf，AMf，f； rf)偏差超过预定水平，则发出指 不所述偏差的消息。
11. 根据权利要求1至权利要求10中任一项所述的监测布置，其特征在于，所述传感 器单元（71)构造成 安装在所述槽（40)内，使得所述传感器单元（71)在所述流体喷嘴（112)喷射液体（L) 时经受液体（F)，并且 生成指示液体（L)与所述传感器单元（71)接触的信号（Ss)。
12. 根据权利要求1至权利要求11中任一项所述的监测布置，其特征在于，所述传感 器单元（71)为具有感测表面的压力传感器，所述感测表面沿所述槽（40)的内表面（41)延 伸超过至少lcm的距离。
13. -种液体喷射系统，包括 液体喷射设备（100)，其具有构造成延伸到槽（40)中并且接收液体（L)的管（101)，其 中旋转头（106)布置在所述管（101)上，并且装配有流体喷嘴（112)，用于以图案将所述液 体（L)喷射在所述槽（40)的内表面（41)上，以及 根据权利要求1至权利要求12中任一项所述的监测布置。
14. 一种监测液体喷射系统（2)的方法，所述液体喷射系统（2)包括具有构造成延伸 到槽（40)中并且接收液体（L)的管（101)的喷射设备（100)，其中旋转头（106)布置在所 述管（101)上，并且装配有流体喷嘴（112)，用于以图案将所述液体（L)喷射在所述槽（40) 的内表面（41)上，其中传感器单元（71)构造成安装于所述槽（40)，使得所述传感器单元 (71)生成指示液体（L)与所述槽（40)的内表面（41)接触的信号（Ss)， 所述方法包括 从存储器单元（32)取得（305)指示液体（L)与所述内表面（41)接触的基准性质 (Tref，tref，Aref，fref) ' 在所述流体喷嘴（112)将液体（L)朝所述槽（40)的内表面（41)喷射时的测量时段 (△T2)期间，寄存（306)由所述传感器单元（71)生成的所述信号（Ss)的至少一个当前性 质（T2, t2, A2, f2)， 将所述当前性质（T2, t2, A2, f2)与所述基准性质（TMf，tMf，AMf，f Mf)比较（307)，以及 如果所述当前性质（T2，t2，A2，f2)与所述基准性质（T raf，tMf，AMf，f；rf)偏差超过预定水 平，则发出（308, 309)指示所述偏差的消息。
15. 根据权利要求14所述的方法，其特征在于，包括： 在所述流体喷嘴（112)朝所述内表面（41)喷射液体（L)时的初始时段（ΛΤ1)期间， 寄存（301)所述信号（Ss)的至少一个当前性质（Τρ^ΑρΑ)， 基于所述信号（Ss)的当前性质（1\，怀軋f\)来生成（302)基准性质 (Tref，tref，Aref，fr ef)，以及 将所述基准性质（TMf，tMf，AMf，fMf)储存（303)在所述存储器单元（32)中。
16.根据权利要求14或权利要求15所述的方法，其特征在于，包括： 在所述流体喷嘴（112)朝所述内表面（41)喷射液体（L)时的又一个（311)测量时段 期间，寄存（301)所述信号（Ss)的至少一个当前性质，以及 基于所述信号（Ss)的当前性质生成（302)基准性质（TMf，tMf，AMf，f Mf)，以及 将所述基准性质（TMf，tMf，AMf，fMf)储存（303)在所述存储器单元（32)中。
【文档编号】B05B13/06GK104093497SQ201380009213
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2013年2月11日 优先权日:2012年2月13日
【发明者】H.发斯特-汉森, K.S.马德森, C.布兰德 申请人:阿尔法拉瓦尔股份有限公司