用于穿过导管的流的热控制的系统和方法_2

文档序号:9672000阅读:来源:国知局
统42包括工具44 (例如,喷涂装置)、材料源46 (例如,罐)和气体源48 (例如,空气罐和/或压缩机)。在操作中,喷涂器44接收来自材料源46的涂覆材料(例如,液体涂覆材料,微粒涂覆材料等),然后用加压气体将其喷涂在目标50上。在图示的实例中,工具44可以是气动喷涂枪(例如,空气喷涂枪或其他气体驱动的喷涂枪)。
[0032]喷涂系统40可以用控制器/监测系统41来控制喷涂操作。控制器/监测系统41包括可以由电源20供电的控制器/监测器22和用户界面52。如图所示,控制器/监测器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)以控制喷涂系统40的操作。具体地讲,控制器/监测器22耦接至材料输送系统42以控制各种参数。例如,控制器22可以控制来自材料源46的材料流、来自气流源48的气流以及柔性加热软管12内的加热元件18的加热。
[0033]用户界面52连接至控制器/监测器22并且接收来自其的信息。在某些实施例中,用户界面52可以被配置成允许用户调节各种设置和操作参数。具体地讲,用户可以用耦接至用户界面52的一系列按钮或旋钮54来调节设置或参数。在某些实施例中,用户界面52可以包括允许用户输入并且显示与喷涂系统40相关的信息的触控屏。例如,用户界面52可以允许用户设置进入喷涂器44的所需的气体温度。控制器/监测器22然后可以用来自传感器24的反馈控制供应到柔性加热软管12内的加热元件18的功率大小。此外,用户界面52可以包括用于喷涂系统40的预编程工作模式。这些模式可以是改变用于不同的喷涂操作中的不同类型的涂覆材料和/或气体的气体温度的工艺。例如,操作员可以通过使用按钮、旋钮、拨盘或用户界面52上的菜单54来启动一个或多个工作模式或改变空气温度。
[0034]图3是具有柔性加热软管12的喷涂系统70的实施例的示意图,该柔性加热软管加热流体(例如,气体和/或液体)到所需的温度用于下游操作。流体可以包括气体,例如,空气、氮气、氩气、惰性气体或其他合适的气体。柔性加热软管12限定第一端72和第二端74。第一端72被配置成连接至流体源76,而第二端74被配置成连接至喷涂器44。以此方式,柔性加热软管12使流体78能从流体源76行进到喷涂器44。随着流体78穿过柔性加热软管12,加热元件18加热流体以供喷涂器44使用。在喷涂器44中,流体78接触并喷涂涂覆材料80 (例如,油漆)。
[0035]如图所示,柔性加热软管12包括加热元件18。加热元件18沿着软管12在长度方向上从第一端72延伸到第二端74,由此允许柔性加热软管12沿着柔性加热软管12的整个长度加热流体78。然而,在其他实施例中,柔性加热软管12可以在离散的位置(例如,经由在离散位置的1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多加热元件)加热流体78。例如,柔性加热软管12可以仅在第二端74附近加热流体。如上所述,加热元件18可以是接收来自电源20的功率的电阻丝。加热元件18对电流的抵抗引起加热元件升温,随着流体78在流体源76与喷涂器44之间的柔性加热软管12中移动而加热流体78。
[0036]加热元件18包括第一端82和第二端84。第一端82接收来自电源20的功率,而第二端84使加热元件18接地。由于第二端84连接至地面,电流可以从电源20流出通过加热元件18。如图所示,加热元件18在第二软管端74处具有转向点86,从而使加热元件18的第一端82和第二端84在柔性加热软管12的一端上可及。连接至柔性加热软管12的T型接头88使柔性加热软管12能同时连接至流体源76和电源20。尽管本实施例图示了单个绕组,但是其他实施例可以在柔性加热软管12的第一端72和第二端74之间包括超过一个绕组(例如,1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或更多绕组)。在其他实施例中,可以有在柔性加热软管12的第一端72和第二端74之间来回卷绕的超过一个加热元件18。
[0037]在本实施例中,喷涂器44包括控制器/监测器22。由于耦接至喷涂器44的控制器/监测器22,操作员可以在喷涂时选择或改变进入喷涂器44的流体78的流体温度。操作员也可以用用户界面52接收柔性加热软管12中的流体温度的即时反馈。在其他实施例中,控制器/监测器22与喷涂器44分离。如上所述,控制器/监测器22用传感器24接收流体温度的反馈。传感器24可以放置于喷涂器44中并且/或者在柔性加热软管12中。如图所示,可以有多个传感器24位于沿着柔性加热软管12的长度的不同位置放置,并且/或者可以有多个传感器24放置于大致相同位置(例如,大致在第二软管端74)。在具有多个传感器24的实施例中,传感器可以彼此相同或不同。例如,所有的传感器24可以是热电偶或电阻温度检测器。在其他实施例中,每个传感器24可以是不同的(例如,热电偶、电阻温度检测器、光学传感器、红外线传感器)。在具有多个传感器24的实施例中,系统70提供温度测量冗余并且可以增加系统可靠性。在图示的实施例中,传感器24通过线路90和92接收来自电源20的功率并且将温度信息输送到控制器/监测器22。由于传感器24允许精确控制加热软管12,喷涂系统70可以产生更一致的喷涂条件(例如,一致的涂层材料粘度)并且更快干燥涂覆材料。
[0038]图4是柔性加热软管12的实施例的剖切透视图。柔性加热软管12包括围绕流体通道16的外壁14。外壁14可以是由抵抗传热的柔性材料(例如,橡胶,如氯丁橡胶、三元乙丙橡胶和丁钠橡胶;含氟聚合物,如高密度聚乙烯、氟橡胶、聚偏二氟乙烯;聚氯乙烯和其他乙烯树脂;织物;塑料,如乙烯和丙烯;和玻璃纤维绝缘层)制成的。流体通道16使流体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,沿着柔性加热软管12的轴线延伸并且随着流体流过柔性加热软管而加热流体。加热元件18可以是接收来自电源20的电流的电阻丝。在本实施例中,加热元件18定位成接近壁14的内部表面110,从而在柔性加热软管12的中心提供更多空间供流体流过。然而,在某些实施例中,加热元件18可以定位成从壁14偏置以限制或避免加热元件18与壁14之间接触,从而限制加热元件18与壁14之间的热传导并且增加供流体传热的表面积。在某些实施例中,壁14可以是由耐热材料制成的以减小通过壁14的热损失,从而使流体能吸收加热元件18产生的更多热能。在一些实施例中,柔性软管12的耐热性可以随着沿着内部表面110使用反射涂层或内衬112而增大。反射涂层或内衬可以反射热辐射远离壁14,从而允许更多的流体吸收加热元件18产生的热能。为了测量柔性加热软管12内的流体的温度,加热软管12包括传感器导线114。传感器导线114使柔性加热软管12中的传感器24耦接至外部控制器/监测器22,从而提供反馈用于控制加热元件18。如上所述,传感器24可以包括能够提供温度信息的热电偶、电阻温度检测器(RTD)、红外线传感器、光学传感器等。在操作中,控制器/监测器22接收来自传感器24的温度信息并且使用信息以控制电源20。
[0039]图5是柔性加热软管12的实施例的剖切透视图。在图示的实施例中,传感器导线114大致靠在位于壁14附近的加热元件114 (例如,夹在元件18之间的导线)之间的流体通道16的中心。传感器导线114可以是能够在柔性加热软管12内的特定点处(例如,靠近第二端74)测量流体的温度的热电偶导线。在图示的配置中,热电偶导线可以提高流体温度测量的可靠性。具体地讲,通过使热电偶导线与加热元件间隔开并且位于流体的主流动路径中,热电偶导线可以更精确地反映流过柔性加热软管12的流体的温度而不是加热元件18的温度。
[0040]图6是柔性加热软管12的实施例的剖切透视图。在图示的实施例中,加热元件18定位成大致在导线114之间的流体通道16的中心。这种配置减少了向壁14的传热。相反,加热元件18能够传递更多热能到流过柔性加热软管12并且在围绕加热元件18的流体。
[0041]图1是柔性加热软管12的实施例的剖切透视图。在图示的实施例中,加热元件18形成盘绕贯穿柔性加热软管12的一个或多个线圈、螺旋状元件或螺旋形元件。然而,在其他实施例中,加热元件18可以形成一个或多个螺旋(例如,螺旋线)。在螺旋配置中,加热元件18提供每软管12的体积或长度的更大的表面积,从而增大每软管12的体积或长度的传热量。表面积的增大能够允许对流过柔性加热软管12的流体增加的且更均匀的加热。螺旋配置还可以使得流体流朝着流体通道16的中心并且背离壁14聚焦。流体和壁14之间更少的接触可以减少或阻碍壁14充当改变流体温度的热沉。
[0042]图8是柔性加热软管12的实施例的剖切透视图。在图示的实施例中,加热元件18被覆盖在保护套或涂层120中。涂层120可以是由有效导热但是隔绝流体与加热元件18 (例如,薄塑料涂层;涂有或覆盖有聚合物的聚合物;塑料和纸带;油漆;和环氧树脂)之间的电接触的材料制成的。在此实施例中,柔性加热软管12可以在不暴露加热元件18以直接接触液体的情况下加热液体以及气体。此外,将加热元件18放置在流体通道16的中心减少了壁14的辐射和导热。相反,加热元件18能够传递更多的热能到流过柔性加热软管1
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