化学制品的配制系统的制作方法

专利名称:化学制品的配制系统的制作方法
化学制品，例如用于洗涤之类的，一般是通过某些方式提供。首先这种化学制品可以把适合于最后使用的配材成分，以浓缩和组合方式提供。这种分配方法的问题在于适用于不同用途的多种混合物以及由于在任何最后使用的化学制品中，都有相当大量的水分存在，因而，为了储存这些化学制品需要面向大量体积和重量。
解决体积和重量问题的一个方法是提供浓缩形式的化学制品，由此允许最后使用者可以根据需要适当地解释该溶液。但是另一方面，这种方法似乎会引起注意，因为在常用的洗涤情况下，要达到所要求的精确稀释是有困难的，这种解释可能产生问题。太浓或是太稀的溶液可能同样是不适当的。
不同的混合装置在工艺技术上是已知的，而且在美国专利2，955，726，3，977，682，3，251，508，3，951，311，3，960，295和3，268，119中大体上给出了这种装置。虽然这些专利在完成其预期目的方面多少是有效的，但是，这些专利中没有一篇能够适合于最后使用混合多种成分的产物，而在费用方面对使用者来说是可行的。特别是，没有一篇记载有本发明所设计的抽经多级泵、和单级泵(draw-through mani-fold and single pump)，也没有记载在下文中所描述和要求的其他发明特征。
显然，所要求的同种种机械装置在日常化学加工厂中大量地实施了。但是，这种机械装置是非常昂贵的，而且实际上比在下文叙述的准备使用的机械装置更加复杂。
因此，本发明的一个目的是提供一种能以精确方式混合化学组分的配制装置，精确地提供与适当的稀释水或其他溶剂结合在一起的所要求的每种组分的量，这种水或是其他溶剂对所有的化学组分都是基本的。
本发明的另一个目的是提供一种相当紧凑的，并且是可以廉价制造的一种化学制品混合系统，以便能够适于最后使用的情况。
本发明是为用于混合不同的超浓基本组分流体，与冲洗流体一起，以形成最后使用的产品而设计的。其中使用的术语“冲洗流体”概括地定义为包括用于稀释各种配料基本组分的流体。例如，在下文将要讨论的使用各种冲洗流体的具体方案中，水是用于稀释各种液体基本组分的冲洗流体。这种冲洗流体也可以是各种配料组分的混合物，例如，可以是乙醇-水的混合物。
在可能含有油基的另外的应用中，可以认识到一种液体例如，矿物油精可以是冲洗流体，这种冲洗流体可用于混合和稀释各种的油漆颜料，或者是诸如此类的各种组分。显然，术语“基本组分(ba-se)”在这里定义的不是指碱的意思(译者注在英文中“碱”和“基本组分”是同一个单词“base”，因而有此说明)。
管路输送是从充满各种主要组分的容器向以直线型方式，最佳排列的分配支管流动。
可以认识到其他的不同排列也是可使用的，例如，环形排列。用电操纵的螺线管控制在化学制品组分的入口和中心通道之间的流通。泵连接在中心通的出口端，并且希望是一种往复簧片泵(oscilla-ing leaf spring pump)，该泵抽吸所选择的配料组分，使之通过支管到支管出口，随后经过测量，把经过测定的量与按已知固定比例的加压水流(或者是被选用的冲洗流体)混合。
冲洗口和连接的螺线管设置在出口的分配支管的另一端;各种组分的配料口设置在这二者之间。把连接有流量调节的进水阀螺线管连接到出口支管的入口。上面详述的冲洗管是连接到与入口邻接的出口支管上。该冲洗管安装有单向阀，以防止反向液流从分配支管直接通过冲洗管流向出口支管。
有单向阀的排放管路是与出口支管邻接的。排放管在一端是与大气相通的，并且该阀只允许液流从大气流入分配支管。最后，上述泵的出口是连接到出口支管上。
在出口支管上的排放单向阀是有重要作用的。在泵关掉之后，在配制循环的末端，通常有相当大量的流体残留在出口支管和配制管中。因为这种管路当然是不漏流体的，所以残留下来的流体会一直维持到下次配制流体时，不希望有的或是不能共存的成分，有可能被一起混合。通过安装单向阀，在降低出口支管的压力时，使空气能够流入出口支管和配制管中，因此，使留存在这里的相当量的流体残留物能够排放掉，以使不会发生有害的混合。出口支管部分的特定排列是重要的，象这样的排列可以使该系统进行最有利的运转。尤其是，在冲洗管入口的顺流方向的空气单向排放阀的设置，使冲洗管能够接受从供水阀出来的流体，而不混有空气。换句话说，进入出口支管的连续加压的供水始终提供不混有空气的水进入冲洗管，这对于维持正常的液流通过该管是重要的。在泵出口的逆流方向上设置的空气排放阀有助于这种排放作用。
单向阀同样也安装在水螺线管和出口支管之间，以防止液流返回到可能水压下降的水源。
装配控制系统，以提供对不同成分进行循环操作，为的是使各种组分达到最好的混合和配制。例如，如果用泵抽吸组分A2秒钟，其次在螺线管之前，通过冲洗管供给水几秒钟，然后，转接到组分B、经2秒钟，这种循环操作的措施使组分A和组分B，只能以适当的方式混合。例如，尽管组分A和组分B，最终可以是，以稀释的形式相容的，而且是可以混溶的，但是，在超高浓时，这些组分不容易混溶的情况也并不是罕见的。因此，如果在组分A之后紧接着就加入组分B，在分配支管中有二者的混合物，而泵抽吸转向高粘性凝胶，这样该凝胶就不能精确地被抽吸。如果首先分送组分A，然后在泵抽吸组分B之前用水冲洗，把各种组分稀释到可以适当地混合的程度，在泵的顺流方向，进行混合以使可以精确地测定其含量。此外，还应注意，在配制循环期间打开的最后的螺线管，该冲洗螺线管，能使水冲洗支管和泵并起到适当的稀释作用。这种冲洗是配制操作的一部分，并且在配制循环中间完全排除了任何人工的清洗。
控制机构的安排为的是只有当这种阀是同时打开时，分配支管的螺线管阀中的一个始终是打开的。这样一种安排使排放和分配支管可以始终用某种液体充满。这种恒定不断的填充使泵可以连续不断地运行，并且由此以恒定的速度给出一种高精度的抽吸和测量系统。
虽然只揭示了一种制作清洗化学制品的实施方案，但是本发明的配制系统对其他别的任何应用都是适宜的。例如，该系统可以用于制造各种不同的化学制品的组合物。本系统的简便性可适合于最终使用，系统的准确性扩大了其可能应用的范围。
本发明上述这些以及其他的目的和优点，通过下面与附图一起所作的描述，将会更加充分地显示出来，在附图中的标记符号，是指所有的几个视图中的或是类似的部件。
附图的说明图1是固定在壁上的本发明配制器的透视图。
图2是移去后盖的分配装置的后视图。
图3是分配装置的图示说明。
图4是分配装置控制盘的示图。
图5是本发明所用泵的详细图。
图6是沿图26-6线切开的剖面图。
固定在壁12上的本发明配制器10概括地示于图1。如果配制器10表明可以固定在壁12上，则可以认识到配制器10也可以活动地安装在一个“推车”上或作为独立式机壳的一部分。如图所示，配制器10设计有通常的软管18和20分别连接热水和冷水水源14和16。在配制器10右边伸出一个配制出口管22。配制管22最好选用清洁的塑料管制成，该管放进要分配最终产品的料罐或瓶子。
用动力线24把配制器10与通用电器26联起来。六瓶浓缩的基本组分(28)，即28a-28f放在配制器下方。输入管30a-30f相应地伸入浓缩组分的瓶内并连在配制器10上，这在下文中将作叙述。在下文中还会更完整地表述，任意数量的浓缩成分28都可用于特殊的它们要制备的组合物中。为了讨论目的，这里仅论述六个浓缩成分的情况。
水螺线管32安置在配制器内连接热水和冷水软管18和20。软管18和20挂在水螺线管32的热和冷的支管32a和32b，螺线管32能够按指令通过螺线管出口32c分配热和/或冷水。水螺线管具有一个流体控制机构以便保证恒定流量而不考虑入口压力。这种流动控制机构是众所周知的，是由爱登公司(Eaton Corpora-tion)以适于予定用途的洗净器方式出品的。螺线管出口32C接有一个水入口单向阀34起阻止化学物回流进入水压可能下落的供水流18和20。
分配支管36连接供水单向阀32，而单向阀34连在分配支管入口36a。冲洗水出口36b，气门入口36C和化学入口36d顺序排列在分配支管36的顶部。上面提到过的配制管22连接一个配制出口36e。冲洗管38上装有冲洗管出口36b，冲洗管38装有一个只能按离开分配支管方向流动的单向阀，以便阻止不想要的化学物通过冲洗管38而回流。
图2和图3和剖面图图6概括地表示了分配支管42。在最佳方案中，分配支管42是用单层材料做的。正如图6所示，入口通道44是从支管42的底部向上钻孔。中心通道46一般伸延有支管42的长度，正如图6中所见到的。多个螺线管48装在分配支管42顶部而且安在孔50中。孔50的肩部50a给螺线管48的底边提供了一个底座。连接通道52连螺线孔50的底部和中心通道46。收缩螺线管活塞48b盖住通道52以使流体有选择地由一个特别入口通道44流入。螺线管48是装在外活塞的弹簧以便能够封闭流体通过通道52。在加力时，螺线管活塞48b收缩因而使流体连续地通过入口通道44，孔48和通道52和46。围线活塞48b形成一个环状区54，通过它液体得以流动。
特别是，最佳方案中的螺线管是Brunswick Technetics Predyne Mini Series Go这样的电磁阀响应时间仅有3到5毫秒。在本发明的这种系统中，响应时间实质上是一瞬间，那么，泵没有机会吸入空气，所以泵是不精密的。
在分配支管42底部的入口通道44附着多个入口56用来连接软管28a-28f入口。一个冲洗孔58安装在分配支管42上用来连接软管28a-28f入口。一个冲洗孔58安装在分配支管42上用来连接软管28a-28f入口。一个冲洗孔58位于分配支管42上并连有冲洗管38。按下文所详述的，冲洗孔58位于分配支管42出口的另一端，该端与出口支管60的一端相对，为了混合化学制品的各种孔安置在这二者之间。
泵62连在分配支管42的出口60上。泵62是吸进型(dra-wterovgh type)的，并详细表示于图5。泵62具有一个入口64，一个框架66和一个泵支撑68。正如所示，支撑68使泵62从入口64到出口72向上倾斜。这样的斜角有助于阻止泵内气泡的吸收形成。这种气泡会降低测量精确度。同样的，在分配支管42的出口端有支管托架70支撑该管。在泵62的另一端有一个出口72。一个轴向叶轮组合件滑动地装配在泵62内，在叶轮74两端装有(摺式)风箱76和78。叶轮74固定在一个U形弹簧组件80上，其围壁使叶轮74能以振动方式作轴向移动。一个鸭嘴阀82装在叶轮74的内部而一个辅助输出鸭嘴阀84装在邻近泵62的出口72。
一个线圈86环绕叶轮74。当激发时，线圈86引起叶轮74做轴向振动，这样就导致通过阀82和84有一个抽吸作用。在泵62的出口72上连有一个泵输出管88。所说的输出管88连于分配支管36的孔36b。
当按本发明所述进行改进和组装时，Gorman-Rupp弹簧片振动泵14825型将特别适用于本发明。实际上，由于改进和组装，该泵能够在长时期内抽吸流体时保证精确，这不是寻常的改变，因为使用其他类的泵如隔膜泵会发生磨损。过去没有注意到这种振动泵的精确性是由于抽吸体积量取决于施于该泵的输入电压。用额定120伏线电压可以有高达20%的抽吸体积变化。
对精确度的进一步贡献在分配循环中由泵连续运转而完成。当各个螺线管都转换则改变由泵吸入的液体，泵的连续运行阻止了由于泵启动和关闭引起的体积变化，从而使泵在一个已知恒定的水平上运转。
连在泵62上的稳压器63是斜面和台座式的，众所周知这一般用于调压目的。实际上，把电压调在线电压一般能达到的最低水平108伏是最有效的。降低电压要比使一部分电压升高而另一部分降低(降低的部分处在108与120伏中间)更为容易和有效。靠调整至108伏电压并卷绕线圈因此也调整了泵，可以获得很高的精确度，以至于在全部使用期间泵的输出变化不大于3-5%。
分配支管36上的排放孔36C连有一个空气排放管90。一个空气排放单向阀92装在排放管90上，使通道只能流向由图3箭头所示的上方。
当然，还有一个如图2所示的框架94装有前面所述的各种配制器10的零件。一块载有一般用的微处理机电子线路的电路板96，它起控制作用，这在下文中的操作说明中将完整表述。LED(大电子显示器)板装在框架94上，在薄膜开关98上的各种按扭后进行LED的指示运行。图4表明了薄膜开关98的细节。再者薄膜开关是众所周知的，所以不属于本发明的目的。一个记忆盘式储存器102可放进线路板96内，记忆盘存储器102有能力为化学制品的各种混合编制程序，而且用它可以使类似设备用于多种不同生产领域。
最后，当然还要有一个动力源104对各个部件提供适当的动力。
下表所列的是在形成最终清洁产品中所使用的不同基本组分的不同比例的实施例。
在实际操作中，本发明的配制器是相当容易使用的。开始，操作者在控制板开关98上按“接通”开关，此后选择将使用的容器尺寸，并且按下相应的按扭，然后把配制管22置于容器中，并且同时选择所需产品的产品按扭。准备完毕，操作者按下“启动”按扭。
当按下“启动”按扭时，供水螺线管32打开，一般，利用由水管20通过冷却侧管32b来的冷水，如果需要热水，当在控制板98上可以看到，按下按扭时，打开热水侧管32a，闭上冷水侧管32b。在配制操作的整个过程中，供水螺线管32是打开的并运行，为冲洗管38提供水源压力。
同样地，当按下“启动”按扭时，泵62启动并且连续运行，直到完成产品配制操作循环。例如，如果选择的产品有三个组分，对应于第一个组分的螺线管将打开，从而使泵62通过软管30抽出瓶28中的组分，因而连续地通过出口44、54、52和46到出口60，再通过泵62和通过泵出口管88而进入分配支管36，最后通过配料管22。当第一个化学制品的分配量已经配好时，螺线管48关上，冲洗螺线管打开，使水流经并通过中心通道46的长度，从而净化任何微量的原来化学制品，在本发明中，通常6秒的冲洗时间认为是最佳时间。
此后，打开对应于第二个化学制品的螺线管，同时关上冲洗螺线管，重复上述过程，分配好第二个化学制品后，冲洗螺线管再一次打开，化学制品螺线管闭上，再一次冲洗支管。某些产品利用三种不同的基本组分，如果情况是那样，然后加入第三种化学制品，然后进行冲洗。
当完成冲洗循环后，关掉泵62，此刻，供水螺线管22中剩余一些液体，这里，分配支管36中减少压力而使排放管90和排放单向阀92打开，因而让空气进入分配支管，而让余液排入满载的容器中。
在配料循环开始时，最好先打开冲洗螺线管，以便在打开任何组分之前，稍微冲洗一下。这样使得在泵开动的整个期间，加入配料，然而泵的抽吸精度不是最好的。在泵已经启动之后不久，达到了释定操作水平，可以关上第一组分。在要配料的化学制品高度浓缩的情况下，这是必要的最初冲洗步骤是一起配制的。
因为各种液体基本组分具有不同粘度和其它流动特性。所以控制机构在控制抽吸时间和抽吸流体的量中要估计这些变化率的。
作为更详细的实施例，假设操作者要制造两加仑的碱性油剂型的碱性清洁剂，这个清洁剂使用如附表中所示的碱性和中性基本组分，特别是要分别稀释浓度各为1∶80和2∶100。对两加仑总量结果要3.2英两的碱性基本组分，1.2英两的中性基本组份和251.52英两的水。作为实施例，如果泵以每秒0.56英两的速率抽取碱性基本组份，而以每秒0.94英两的速率抽取中性基本组份，则要求与碱性基本组份相连的螺线管打开5.7秒，与中性基本组份相连的螺线管打开1.3秒。如果供水螺线管32以每分钟448英两的速率流动，则螺线管32将打开33.69秒。在实施例的操作中，供水螺线管打开总供33.69秒。在供水螺线管32打开的同时，在冲洗螺线管一开始开着时启动泵62，短时间后，碱性组份螺线管可打开2.85秒的时间。配制碱量的一半。然后碱性螺线管关上，冲洗螺线管短期内打开，然后中性螺线管打开0.68秒，配制中性基本组份的一半。重复操作使最后冲洗时间至少是6秒，直到完成总的供水螺线管32的时间。
上面已经描述了本发明的最佳具体方案，可以了解，在没有违背本发明的精神和所附权利要求
的范围可以进行各种改变、配合和调整。
权利要求
1.混合化学溶液的设备包括一个分配支管，该分配支管包括一个主要通道；连接到上述通道的多个入口；和接到上述通道的一个出口；有一个入口和一个出口的泵，上述泵的入口连接到上述支管出口上，以通过上述的支管和上述的泵抽吸溶液；和至少与上述多个口中的一个口连接的选择控制阀装置。
2.权利要求
1的设备，其中上述的泵是一个恒定的活塞泵(displacement pump)。
3.权利要求
1的设备，其中上述的泵是一个往复式泵(osci-llating pump)。
4.权利要求
3的设备，还包括对上述泵供应恒压电源的装置。
5.混合化学溶液的设备包括一个分配支管，该支管包括一个主要通道;连接到上述通道的一个出口;和一个冲洗口，上述冲洗口连接到一个冲洗流体供给源上;有一个入口和一个要出的泵，上述泵入口连接到上述支管出口上，以通过上述支管和上述泵抽吸溶液;和至少与上述多个口中的一个口连接的选择控制阀装置。
6.权利要求
5的设备，还包括一个出口支管，该出口支管包括连接到加压的冲洗流体源上的一个冲洗出口;一个分送出口;和连接到上述泵出口的一个流体入口。
7.权利要求
6的设备，上述的出口支管还包括一个空气入口，上述空气入口有一个与此连接的单向阀，它只能允许气流进入上述的出口支管。
8.权利要求
7的设备，其中上述冲洗出口靠近上述冲洗流体源的入口，上述的流体入口靠近上述的分送出口，和上述的空气入口是在上述流体的入口，和上述的冲洗出口的中间。
9.权利要求
5的设备，其中上述的泵是一个恒定的活塞泵。
10.权利要求
5的设备，其中上述的泵是一个往复式泵。
11.权利要求
10的设备还包括作为对上述泵供给恒电压电源的装置。
12.权利要求
5的设备。其中上述分配支管的上述主要通道有第一和第二末端，上述入口被连接到上述通道并在上述两末端中间，上述冲洗接近上述通道的第一个末端，而上述出口靠近上述通道的第二个末端。
13.混合化学溶液的设备包括一个分配支管，该分配支管包括一个主要通道;连接到上述通道上的多个化学液体的入口;连接到上述通道上的一个出口;和有一个入口和一个出口的泵，上述泵的入口连接到上述支管的出口，以通过上述支管抽吸溶液;与上述每一个口连接的选择可控制阀装置;所说控制的意思是操纵上述阀装置，以使只有上述的一个阀装置在任何给定的时间内是打开的。
14.权利要求
13的设备，其中上述的分配支管还包括连接到冲洗流体源的一个冲洗口，和与上述冲洗口连接的阀装置，该阀装置由上述的控制装置操作以使在打开每一个其他上述的阀装置之后，接着就打开一段时间。
15.权利要求
13的设备，上述的控制装置还可以操作控制上述的阀装置，以便提供浓缩化学制品的各种预定的体积、予定的组合、以及予定的浓度。
16.权利要求
13的设备，其中上述的可控制装置是与上述的泵相连接运转，以使上述泵在配制循环期间连续地运转。
17.权利要求
16的设备，其中上述的控制装置与上述的阀装置相连接运转，以使只有上述的一个阀装置能够在同时打开，并使上述的阀装置中的一个，在上述的配制循环期间始终是打开的。
18.权利要求
17的设备，其中上述的分配支管还包括连接到冲洗流体源上的一个冲洗口，和通过上述控制装置可以操纵的与上述冲洗口连接的阀装置，该控制装置在打开任何其他上述阀装置之前是开着的。
19.权利要求
13的设备，其中上述的控制装置包括一个有转换开关装置的控制盘，它的构造和排布可允许工作人员根据配制的目的要求，从予先决定选用的许多化学溶液类型、化学溶液浓度体积中进行选择。
20.一种混合和稀释浓缩化学药品的方法包括以下步骤测定要转入混合构成的第一种浓缩的化学制品的精确量;测定要转入上述构成的冲洗流体的精确量;测定要转入上述构成的冲洗流体的精确量;测定要转入上述构成的第二种浓缩的化学制品的精确量。
专利摘要
本发明提供了一个用于混合和配制化学制品的配制器，该配制器利用与若干个浓缩化学制品溶液相连接的吸经支管(draw-through manifold)。与每种化学基本组分相对应的螺线管可以有选择地运转，以使一种化学制品在某个时刻流经支管，并由通用螺线管阀抽吸水而与之进行混合。还提供了一个冲洗支管的系统，其中一个冲洗口设置在分配支管出口的另一端。在每种化学制品通过支管流过了一段时间之后，该冲洗系统开始运转以精确地稀释所配制的化学制品，并冲洗该支管。
文档编号B01F15/04GK85106680SQ85106680
公开日1987年3月25日 申请日期1985年9月5日
发明者约翰·D·柯什曼, 约翰·菲利普·索伯格 申请人:约翰·D·柯什曼, 约翰·菲利普·索伯格导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan