專利名稱：用于制備高粘度流體配劑的自動(dòng)系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于制備流體配劑的系統(tǒng)。具體來(lái)講，本發(fā)明涉及一種小型設(shè)備，其例如可用在試驗(yàn)室中，用于制備少量的流體配劑。本發(fā)明將計(jì)算機(jī)與機(jī)械配制設(shè)備結(jié)合到一起，而形成了一種用于制備這些流體配劑的、精確而又具有重復(fù)再現(xiàn)性的配制方法。
如果要試圖配制漿質(zhì)和膠體等高粘度、高稠度的流體時(shí)，某些特有的設(shè)計(jì)特征以及處理元件就排除了采用牛頓流體通常所用設(shè)備的可能性。在流體為牛頓流體的情況下，無(wú)論所要求的流體量是多少，設(shè)備中分配系統(tǒng)和混合系統(tǒng)都能穩(wěn)定而精確地測(cè)量流體量。而由于漿質(zhì)和凝膠等非牛頓流體對(duì)剪切流是非常敏感的，所以對(duì)于這些流體就會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。如果通過(guò)壓力作用使高粘度、高稠度流體流過(guò)管道，則就會(huì)產(chǎn)生剪切力，此剪切力作用在這些類型的流體上，從而使這些流體的粘度發(fā)生變化。粘度的這種變化是不可預(yù)測(cè)的，這就會(huì)影響對(duì)流經(jīng)管道的流體執(zhí)行的測(cè)量工作。由剪流造成的粘度變化會(huì)干擾對(duì)流體的體積測(cè)量。由于那些基于體積來(lái)測(cè)出流體中組分量的裝置對(duì)粘度的變化是非常敏感的，所以就不能保證對(duì)各個(gè)被測(cè)試樣的測(cè)量精度，不論該種試樣代表的是某一種特定配劑中的獨(dú)份劑量、還是用在多種配劑中的重復(fù)劑量。因而，最終配制成的試劑將不能與所希望的配劑精確對(duì)應(yīng)。
對(duì)于體積測(cè)量系統(tǒng)的正常工作，很重要的還有一點(diǎn)它們的內(nèi)部器件不能發(fā)生結(jié)垢或堵塞。對(duì)于與低粘度、低稠度流體配套使用的混合裝置，它們的清洗工作很容易完成。通過(guò)用水或適當(dāng)?shù)娜芤簺_洗內(nèi)部器件就可簡(jiǎn)單完成清洗。而在用上述系統(tǒng)處理高粘度、高稠度流體時(shí)，另一個(gè)必須要關(guān)注的問(wèn)題就涉及到清洗事項(xiàng)。如利用專用于處理低粘度流體的流體分配系統(tǒng)和混合系統(tǒng)來(lái)處理高粘度、高稠度的流體，則流體就會(huì)在器件的內(nèi)表面上形成薄膜。這種薄膜是很難通過(guò)簡(jiǎn)單的沖刷而清除掉的。清除這些沉積物的唯一方法通常是將發(fā)生堵塞的器件拆開。但即使采用這樣的清除方法，由于沉積會(huì)不斷地出現(xiàn)，所以也只能維持較短的時(shí)間。如果不保持器件的清潔，則沉積在管道內(nèi)部或分配噴嘴上的物質(zhì)就會(huì)嚴(yán)重地影響流體的流動(dòng)、甚至完全阻斷了流體的流動(dòng)。由于此類系統(tǒng)是對(duì)體積敏感的，所以薄膜的增長(zhǎng)將會(huì)擠占可自由流動(dòng)的流體。從而導(dǎo)致對(duì)組分的測(cè)量不準(zhǔn)確，進(jìn)而使配制出的制品不能與所希望的配劑精確對(duì)應(yīng)。操作者可能不會(huì)意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題(即使曾經(jīng)意識(shí)到)，直到已配制出大量的試劑才會(huì)發(fā)現(xiàn)此問(wèn)題。
力圖解決上述問(wèn)題的一種方案體現(xiàn)在這樣一種機(jī)器中其用于對(duì)涂料中的高粘度染色劑進(jìn)行處理。這種機(jī)器通常也被稱作著色機(jī)，在五金店的漆工商品部可見到這種機(jī)器。這種機(jī)器采用高壓泵來(lái)泵送高粘度流體。盡管在涂染作業(yè)中各種顏料的粘度變化是可接受的，但由于這樣的粘度變化會(huì)造成體積測(cè)量上的不精確，所以在高精度的流體制劑配制系統(tǒng)中，這樣的粘度變化是不允許的。
另外，在諸如涂漆機(jī)等的裝置中，可用作配制原料的各種組分的數(shù)目受裝置上可安裝的分配容器的最大個(gè)數(shù)的限制。如果需要改變其中的一種組分，則就必須要將專用泵、流體儲(chǔ)器、以及管道系統(tǒng)整個(gè)都拆下，并進(jìn)行清洗，這將是非常耗時(shí)的，且勞動(dòng)強(qiáng)度很大。因而，嚴(yán)重限制了采用很多種流體原料組分來(lái)執(zhí)行配制工作的能力。
因而，希望能有一種自動(dòng)化的流體配制系統(tǒng)，其能勝任對(duì)數(shù)目眾多且種類各異的流體原料組分進(jìn)行處理的工作，這些原料組分被用來(lái)制備高粘度、高稠度的流體配劑。該流體配制系統(tǒng)必須能精確地測(cè)量出對(duì)剪切流敏感的高粘度流體的量值，且當(dāng)從一種配方變化到另一種配方時(shí)，該系統(tǒng)易于進(jìn)行清洗，而無(wú)需拆解裝置的任何部件或部分。
本發(fā)明系統(tǒng)通過(guò)采用一些管道、泵和傳感器的組合方案，而解決了對(duì)剪切流敏感流體進(jìn)行處理時(shí)所要面臨的問(wèn)題，其中的管道等器件被設(shè)計(jì)成是根據(jù)所要分配的流體質(zhì)量、而非其體積來(lái)配量配劑的原料組分。另外，傳感器可對(duì)流體配劑的其它物理特性進(jìn)行測(cè)量，并按照需要對(duì)配方或配制工藝作出調(diào)整。
本發(fā)明通過(guò)在配制工藝步驟中預(yù)先編程設(shè)置一個(gè)循環(huán)，而解決了對(duì)混合設(shè)備執(zhí)行清洗過(guò)程會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)中斷、并消耗工時(shí)的問(wèn)題，利用上述的循環(huán)，在每制出一種獨(dú)特的配方之后，首先是將混合器件從混合容器中提出，然后，將其運(yùn)送到一清洗容器中。一旦程序預(yù)定的清洗循環(huán)被完成之后，計(jì)算機(jī)將指示混合器件返送到混合容器中，從而執(zhí)行隨后的配制工作。在該自動(dòng)工作循環(huán)的過(guò)程中，無(wú)需操作人員的參預(yù)。另外，通過(guò)為各種配制原料設(shè)置專用管線、并通過(guò)將流體組分密封在各自的管線中，就不需要為清洗管道或泵而停工檢修。
本發(fā)明的第二個(gè)方面是一種用于制備少量高粘度、高稠度流體的方法。由于該方法是高度自動(dòng)化的，所以不需要操作人員進(jìn)行監(jiān)控，并顯著提高了同種配劑的不同生產(chǎn)批次之間的一致性，且通過(guò)簡(jiǎn)化并加快了清洗過(guò)程，而極大地縮短了從制備某種配劑變?yōu)橹苽淞硪环N配劑時(shí)所需的時(shí)間。


圖1是一個(gè)整體示意圖，表示了本發(fā)明的整個(gè)流體配制系統(tǒng)；圖2是沿圖1中的2-2線對(duì)泵裝置所作的俯視圖，圖中表示出了多條柔性導(dǎo)管以及它們各自對(duì)應(yīng)的限流器；圖3是對(duì)其中一種限流器所作的局部截面圖，圖中，該限流器被啟動(dòng)而限制了流經(jīng)對(duì)應(yīng)柔性導(dǎo)管的流體；以及圖4是一側(cè)視圖，表示了本發(fā)明流體配制系統(tǒng)的局部，圖中表示出了混合容器和清洗室，所述混合裝置被插入到了清洗室中。
所述系統(tǒng)優(yōu)選地是用在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的工作中，在這樣的情況中，為了進(jìn)行評(píng)估和比較，必須要制備出多種不同的流體配劑，各種配劑之間的差別只在于各項(xiàng)物理特性存在較小的差別，這些物理指標(biāo)例如為粘度、質(zhì)量、體積和PH值。作為備選方案，也可以按照這種方式以很高的精度制備出同種配劑的多個(gè)試樣。
如果利用普通的裝置來(lái)進(jìn)行制備，則每種配劑都將消耗很長(zhǎng)的時(shí)間。必須要仔細(xì)地測(cè)量各種原料組分，并仔細(xì)地監(jiān)控混合操作，有時(shí)可能還需要在混勻和混合階段的多個(gè)時(shí)刻提取試樣，以保證最終配制出的流體具有所需的特性。
本發(fā)明將兩方面的特征結(jié)合到了一起配劑的各種原料組分是分開供送的、并采用了計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的另加特征是對(duì)流體配劑物理特性的監(jiān)控是在混合過(guò)程中實(shí)時(shí)進(jìn)行的。對(duì)各種原料組分執(zhí)行的計(jì)算機(jī)調(diào)控、以及在需要時(shí)所采取的反饋監(jiān)控可確保最終制成的流體配劑能盡可能地接近于所需的配劑。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于如果必須要制備出同種配劑的多個(gè)試樣，則能保持精確的重復(fù)性。
再參見圖1，圖中的涂料系統(tǒng)包括多條柔性導(dǎo)管12、14、16和18，每條導(dǎo)管都分別具有一入口端20、22、24和26，以及分別具有一出口端28、30、32、34。盡管在圖中只表示出了四條柔性管線及對(duì)應(yīng)設(shè)備，但這僅是為了對(duì)本發(fā)明作示例性的描述。應(yīng)當(dāng)理解在實(shí)際情況中，可根據(jù)需要設(shè)置更多或更少的管線。這些柔性管道可操作地設(shè)置在多個(gè)泵送裝置36中的至少一個(gè)裝置中。泵送裝置在現(xiàn)有技術(shù)中是公知技術(shù)。在采用本發(fā)明的實(shí)際情況中，可采用各種形式的泵。某些合適的泵例如是Moyno或Seepex等廠商出品的變腔泵；MasterFlex和Watson-Marlow出品的蠕動(dòng)泵；Sage和Harvard出品的注射泵；可從KNF購(gòu)得的隔膜泵；可從Micropump購(gòu)得的齒輪泵；以及Fluid Meterinig Inc產(chǎn)品的活塞泵。圖中只表示出了一個(gè)蠕動(dòng)泵，但這僅是為了進(jìn)行舉例說(shuō)明，而并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。為了對(duì)所示的蠕動(dòng)泵作更為詳細(xì)的描述，可參見第4025241號(hào)和4365943號(hào)美國(guó)專利。
每一柔性導(dǎo)管的入口端都被設(shè)置在多個(gè)儲(chǔ)存容器38、40、42和44的之一中。每個(gè)儲(chǔ)存容器中都盛裝了一種不同的液態(tài)原料組分、或者幾種組分的混合物，然后，這些組分(或混合物)被混勻到一起而形成所需的流體配劑。
各條柔性導(dǎo)管的出口端28、30、32和34通入到一混合容器46中，從而向其輸送各個(gè)儲(chǔ)存容器中所容納的各種原料組分。泵36設(shè)置在儲(chǔ)存容器38、40、42、44和混合容器46之間，以便于將精確量的各種原料組分從各自對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)存容器輸送到混合容器46中。
圖1和圖2中所示的單個(gè)蠕動(dòng)泵36是由一些均勻分布的滾子37a、37b、37c、37d、37e和37f構(gòu)成的，這些滾子被制成圓柱狀，并繞一中心驅(qū)動(dòng)軸136等距地分布。電機(jī)137驅(qū)動(dòng)著轉(zhuǎn)軸136使其轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使?jié)L子37a-37f繞轉(zhuǎn)軸136的軸線滾動(dòng)。柔性導(dǎo)管12、14、16和18被布置在泵36的各個(gè)滾子上。
各柔性導(dǎo)管12、14、16和18分別被牢固地安裝到各自的支架組件13、15、17和19上。各個(gè)支架都被設(shè)置在一殼體21中，在一電磁線圈、液壓系統(tǒng)、壓縮氣體或類似裝置131、151、171和191(下文中將這些裝置稱為“執(zhí)行裝置”)的獨(dú)立控制下，各支架能沿基本垂直的方向移動(dòng)。執(zhí)行裝置131、151、171和191是由一計(jì)算機(jī)62通過(guò)線路132、152、172、192分別進(jìn)行控制的。當(dāng)各個(gè)執(zhí)行裝置131、151、171或191被觸發(fā)時(shí)，與其對(duì)應(yīng)的支架就會(huì)被促推向泵36。柔性導(dǎo)管12、14、16和18在與各個(gè)滾子37a、37b、37c、37d和37f發(fā)生接觸時(shí)，它們會(huì)被壓扁，從而限制了流體的流動(dòng)，與此同時(shí)，還在與滾子接觸的兩相鄰點(diǎn)之間形成了容納著流體的管袋。當(dāng)泵36被接通后，各個(gè)滾子會(huì)順著柔性導(dǎo)管滾動(dòng)，并基本上沿直線的方向?qū)⑦@些流體袋依次擠推向混合容器46。泵36還可反向運(yùn)轉(zhuǎn)，從而如果配制過(guò)程已經(jīng)完成、或當(dāng)要將其中的一種或多種流體原料換為另外的流體原料時(shí)，可將某幾種或全部原料流體返送回各自的儲(chǔ)存容器中。
在混合容器46中，設(shè)置了一個(gè)用于對(duì)原料組分進(jìn)行混合從而形成所需流體配劑的裝置56?？捎迷诒景l(fā)明實(shí)際應(yīng)用中的混合裝置56是與試驗(yàn)室級(jí)別小規(guī)模設(shè)備的工作相適應(yīng)的。此類混合裝置的幾種實(shí)例包括例如由Cole-Palmer Servodyne和IKA試驗(yàn)室制造的頂置混合器(overheadmixer)；例如由Corning出品的磁力攪拌器；可從PowerGen購(gòu)得的轉(zhuǎn)子一定子均化器；可從Thomas Scientific購(gòu)得的聲波均化器；以及由Cole-Palmer出品的渦旋混合器。圖1中表示的一種頂置混合器，但這僅是為了舉例說(shuō)明，而并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限定。如圖所示，混合器56包括一電機(jī)80，其通過(guò)軸桿82與一片或多片攪拌漿葉相連接，圖中這些漿葉總體上用標(biāo)號(hào)84指代?；旌掀?6被固定到支撐架88上。線性動(dòng)作器/控制裝置86調(diào)節(jié)混合器56的垂直移動(dòng)和橫向移動(dòng)。線性動(dòng)作器/控制裝置86可由步進(jìn)電機(jī)、電磁線圈或液壓閥構(gòu)成。線性動(dòng)作器/控制裝置86能將混合器56縮回，從而使其完全脫離與混合容器46的接觸。
對(duì)計(jì)算機(jī)62進(jìn)行了編程設(shè)計(jì)，從而其可控制本發(fā)明流體配制系統(tǒng)的各個(gè)工作步驟。所需要、或所設(shè)想的流體配劑的配方(如通常所稱謂的那樣)通過(guò)各種措施輸入到計(jì)算機(jī)62的數(shù)據(jù)庫(kù)中，其中的輸入措施例如是由操作人員人工輸入、或者是從與該計(jì)算機(jī)62相連接的其它數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)中輸送來(lái)，其中的其它數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)例如為L(zhǎng)IMS系統(tǒng)(試驗(yàn)室信息管理系統(tǒng))或通常用在涂覆作業(yè)中的專家系統(tǒng)。
用計(jì)算機(jī)來(lái)控制流體配制系統(tǒng)的另一個(gè)好處在于可以對(duì)整個(gè)配制過(guò)程執(zhí)行編程控制，并對(duì)各種原料組分的添加率、或其中一種或多種組分的加入量進(jìn)行調(diào)節(jié)。在混合過(guò)程中，隨著配制的進(jìn)行對(duì)流體配劑的各項(xiàng)物理特性進(jìn)行監(jiān)控將是有利的。這也可被稱作閉環(huán)反饋。其中某種組分的量太多、或另一種組分的量不足都將在總體上改變所需配劑的產(chǎn)量。因而，作為可選配置，還可在混合容器46中安裝一多功能傳感器裝置58，用于定量地測(cè)量流體配劑的一項(xiàng)或多項(xiàng)物理特性。這些物理特性通常是流體配劑的總質(zhì)量、體積、粘度和PH值。多功能傳感器58能將測(cè)得的各種物理特性轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)物理特性測(cè)量值。由于傳感器58可被編程設(shè)計(jì)成在整個(gè)混合循環(huán)中持續(xù)地進(jìn)行工作，所以其具有在配制過(guò)程中對(duì)流體執(zhí)行實(shí)時(shí)分析的性能。
傳感器58上連接有一個(gè)電子發(fā)送裝置60，其將物體特性的測(cè)量值通過(guò)導(dǎo)線61傳輸給計(jì)算機(jī)62。隨著計(jì)算機(jī)62從傳感器58持續(xù)地接收到反饋信息，其可對(duì)動(dòng)態(tài)過(guò)程執(zhí)行實(shí)時(shí)的分析。其中的“動(dòng)態(tài)”意味著隨著在混合容器46中不斷地加入各種原料組分，最終制品的各項(xiàng)物理特性會(huì)隨時(shí)間而變化。計(jì)算機(jī)62接收到由發(fā)送裝置60傳送來(lái)物理特性測(cè)量值，并將物理特性的各個(gè)測(cè)量值與其對(duì)應(yīng)的預(yù)期值進(jìn)行比較。如上文所述的那樣，物理特性的預(yù)期值此前已被輸入到了計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中。如果操作人員希望對(duì)流體配制過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，則就可啟用傳感器58與計(jì)算機(jī)62之間的閉環(huán)反饋。
可被傳感器58檢測(cè)到的最重要的一個(gè)物理特性即為流體配劑的動(dòng)態(tài)粘度。動(dòng)態(tài)粘度是流體在被配制時(shí)其所表現(xiàn)出來(lái)的阻抗力矩的函數(shù)，該粘度值在1厘泊到10000泊的范圍內(nèi)。“泊”被定義為克/百分秒。也可按照帕斯卡秒的量綱來(lái)測(cè)量動(dòng)態(tài)粘度，此時(shí)，動(dòng)態(tài)粘度的單位被定義為牛頓/平方米。至于二者的比較關(guān)系，1000帕斯卡秒等于10000泊。
不論計(jì)算機(jī)是僅根據(jù)先前輸入到其數(shù)據(jù)庫(kù)中的配方信息執(zhí)行工作、還是被編程控制著在配制過(guò)程中不斷地接收和處理從傳感器58反饋來(lái)信息，都必須要對(duì)流經(jīng)各柔性導(dǎo)管的各種原料流體進(jìn)行精確的控制。參見圖2，各個(gè)獨(dú)立的限流器48、50、52和54被可動(dòng)作地設(shè)置在各條柔性導(dǎo)管上，用于對(duì)輸送給混合容器46的各種原料組分的量進(jìn)行調(diào)節(jié)。盡管在本發(fā)明中可采用多種設(shè)計(jì)形式的限流器，但如圖3所示，一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)形式包括一閥柱塞49，其例如可被一液壓系統(tǒng)、壓縮空氣、或電磁線圈裝置51(下文中將該裝置稱為“閥”)驅(qū)動(dòng)。每個(gè)限流器48、50、52和54分別通過(guò)導(dǎo)電線路64、66、68和70與計(jì)算機(jī)62相連。例如，對(duì)計(jì)算機(jī)62發(fā)出的一個(gè)信號(hào)作出響應(yīng)，經(jīng)導(dǎo)線64向限流器48發(fā)出控制信號(hào)，從而啟動(dòng)閥51，進(jìn)而使閥柱塞49頂觸到柔性導(dǎo)管12，并向其加壓。
根據(jù)計(jì)算機(jī)62發(fā)出的指令，閥柱塞49可以部分或完全隔斷流體在柔性導(dǎo)管12中的流動(dòng)。如果需要將柔性導(dǎo)管12中的流動(dòng)完全切斷，則計(jì)算機(jī)就發(fā)出一個(gè)信號(hào)來(lái)啟動(dòng)限流器48，由此來(lái)完全切斷流經(jīng)的流體。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)62將通過(guò)導(dǎo)線132發(fā)出一個(gè)信號(hào)，指示執(zhí)行裝置131將支架單元13縮回，使其離開泵36，從而使導(dǎo)管12與泵上的滾子37a-37f脫離接觸。此時(shí)，導(dǎo)管12中所容納的特定流體原料就停止向混合容器46移動(dòng)。
作為備選方案，計(jì)算機(jī)62不論是響應(yīng)于預(yù)先編程設(shè)置的指令進(jìn)行工作、還是響應(yīng)于混合容器中傳感器發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行工作，其都能指示其中某個(gè)限流器48、50、52或54只是部分地限制在對(duì)應(yīng)柔性導(dǎo)管中流動(dòng)的流體，這樣就只是降低了向混合容器輸送的對(duì)應(yīng)原料組分的量。如果是根據(jù)輸入到計(jì)算機(jī)中的編程數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷的，則向混合容器添加各組分的操作既可是依次進(jìn)行的、也可以是并列進(jìn)行的。
通過(guò)啟用閉環(huán)反饋，就可將返回到計(jì)算機(jī)62中的物理特性測(cè)得值與對(duì)應(yīng)的預(yù)期值進(jìn)行比較?；跍y(cè)量值與預(yù)期值之間的差值(如果有的話)，計(jì)算機(jī)62按照程序判斷為制造各項(xiàng)物理特性達(dá)到適當(dāng)平衡的所需流體配劑是否需要添加各種特定的組分－如果需要的話，要添加多少。例如，隨著配劑被不斷地混合，傳感器58可檢測(cè)在當(dāng)前的工藝循環(huán)時(shí)刻點(diǎn)上、動(dòng)態(tài)粘度是否小于事先估計(jì)的數(shù)值。在這種情況下，例如可通過(guò)添加含有增稠劑的原料組分來(lái)達(dá)到理想的粘度等級(jí)。
在由預(yù)編程的配制規(guī)程進(jìn)行控制的條件下，一旦達(dá)到了預(yù)定的參數(shù)指標(biāo)，計(jì)算機(jī)62就停止整個(gè)系統(tǒng)，其中的參數(shù)指標(biāo)例如是總質(zhì)量、所需的粘度和/或PH目標(biāo)值。作為備選方案，如果觸發(fā)了傳感器58來(lái)向計(jì)算機(jī)62實(shí)時(shí)地返送處理信息，則一旦發(fā)現(xiàn)被監(jiān)控著的各物理特性數(shù)據(jù)等于了其對(duì)應(yīng)的預(yù)期值，則輸送系統(tǒng)就被停止。但是，無(wú)論是按照預(yù)編的規(guī)程進(jìn)行操作，還是利用反饋信息進(jìn)行判斷，都必須讓混合器多運(yùn)轉(zhuǎn)一段時(shí)間，用于滿足對(duì)各種配劑的具體處理要求。
本發(fā)明流體配制系統(tǒng)的另一重要特征是其能自動(dòng)執(zhí)行對(duì)混合器56中器件進(jìn)行清洗的工作。如圖1所示，在靠近混合容器的位置處設(shè)置有一清洗室90。清洗室90中包含一內(nèi)部容器92，該容器中盛有某種清洗流體。在本發(fā)明設(shè)計(jì)思想的范圍內(nèi)，可采用任何合適的清洗室，例如可采用超聲清洗室、攪動(dòng)裝置、內(nèi)部噴洗機(jī)或摩蝕式洗刷機(jī)。其中的清洗流體可以適于清洗混合器56各個(gè)表面上流體殘留物的任何流體。這些清洗流體包括水、碳?xì)浠衔锶芤骸⑺员砻婊罨瘎?、超臨界流體或這些流體的任何混合物。
當(dāng)所制的流體配劑從一種變?yōu)榱硪环N時(shí)，就必須要清洗混合器56，從而使后序配制的流體配劑不會(huì)被先前配劑的殘留物所污染。計(jì)算機(jī)62按照程序，通過(guò)啟動(dòng)控制裝置86而將混合器56垂直縮回，從而將混合器從混合容器46中取出。然后，利用任何常規(guī)的機(jī)械裝置、電磁裝置或液壓裝置將混合器56沿支撐架88移動(dòng)到某個(gè)位置上，該位置剛好位于清洗室90的上方。在該位置上，控制裝置86將混合槳葉84和桿軸82完全伸入到內(nèi)部容器92中(見圖4)。然后啟動(dòng)清洗室90的工作，從而執(zhí)行預(yù)編程的清洗循環(huán)。一旦該循環(huán)完成之后，就將混合器從清洗室90中提出，然后再沿支撐架88將其移動(dòng)到位于混合容器46正上方的位置處，在此等待計(jì)算機(jī)62的指令，從而進(jìn)入到混合容器中，開始執(zhí)行對(duì)新配劑的混合工作。
權(quán)利要求
1.一種用于制備流體配劑的系統(tǒng)，其特征在于，所述的流體配劑是從如下的流體類別中選出的乳濁液、凝膠和膠質(zhì)流體，所述系統(tǒng)包括-多條柔性導(dǎo)管，每條柔性導(dǎo)管都具有一入口端和一出口端，所述多條柔性導(dǎo)管被可操作地設(shè)置在多個(gè)泵送裝置中的至少一個(gè)裝置中；-所述多條柔性導(dǎo)管的每一入口端，其都被設(shè)置在多個(gè)儲(chǔ)存容器的之一中，所述各個(gè)儲(chǔ)存容器中都盛裝了一種不同的液態(tài)原料組分；-所述多條柔性導(dǎo)管的出口端，其被設(shè)置成將各種原料組分輸送到一混合容器中；-多個(gè)泵送裝置中的至少一個(gè)泵送裝置，其被設(shè)置在儲(chǔ)存容器和混合容器之間，用于將一定量的各種原料組分從它們各自的儲(chǔ)存容器經(jīng)柔性導(dǎo)管泵送到所述混合容器中；-多個(gè)限流器，其與各條柔性導(dǎo)管保持工作連接，用于對(duì)輸送給所述混合容器的各種原料組分的量進(jìn)行單獨(dú)的調(diào)節(jié)；-用于在所述混合容器中將各種原料組分進(jìn)行混合、從而形成流體配劑的裝置；-清洗裝置，其設(shè)置在混合裝置的附近；以及-一計(jì)算機(jī)，其與所述泵送裝置、所述限流器和所述混合裝置進(jìn)行工作通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其還包括一傳感器裝置，其設(shè)置在所述混合裝置中，用于在混合工作過(guò)程中對(duì)流體配劑的至少一項(xiàng)物理特性執(zhí)行定量檢測(cè)，所述物理特性可以是質(zhì)量、體積、粘度或PH值，所述傳感器裝置將測(cè)得的物理特性中的至少一項(xiàng)轉(zhuǎn)換為至少一個(gè)對(duì)應(yīng)的物理特性測(cè)量值；以及電子發(fā)送裝置，其將至少一個(gè)物理特性測(cè)量值傳輸給所述計(jì)算機(jī)，其中，所述計(jì)算機(jī)接收到至少一個(gè)物理特性測(cè)量值，并將各個(gè)物理特性測(cè)量值與對(duì)應(yīng)的預(yù)期值進(jìn)行比較，物理特性的所述預(yù)期值是在先前被輸入到計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的，所述計(jì)算機(jī)向各個(gè)限流器和泵送裝置發(fā)送輸出信號(hào)，從而對(duì)經(jīng)各條柔性導(dǎo)管輸送到所述混合容器中的各種原料組分的量進(jìn)行單獨(dú)的調(diào)節(jié)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述泵送裝置是蠕動(dòng)泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述流體配劑的動(dòng)態(tài)粘度在1厘泊到10000泊之間。
5.一種用于制備流體配劑的自動(dòng)化方法，其中的流體配劑是從如下的流體類別中選出的乳濁液、凝膠和膠質(zhì)流體，所述方法包括步驟-向一計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中輸入一流體配劑的配方，其中，所述計(jì)算機(jī)對(duì)所述自動(dòng)化方法的執(zhí)行過(guò)程進(jìn)行控制，而制備出流體配劑，其中的配方列出了制造流體配劑所必需的所有原料組分和工藝步驟，配方中還包括流體配劑至少一項(xiàng)物理特性的預(yù)期值；-按照所述計(jì)算機(jī)發(fā)出的指令，向一混合容器中輸送流體配劑的多種原料組分，其中的各種原料組分是通過(guò)多條柔性導(dǎo)管進(jìn)行輸送的，利用一泵送裝置的動(dòng)作，將所述原料組分推送到所述混合容器中；-利用一混合裝置在所述混合容器中對(duì)原料組分進(jìn)行混合，從而制出一種流體配劑；-如果配方所要求的所有的原料組分均已被加入到所述混合容器中、且配方規(guī)定的所有混合步驟均已被執(zhí)行完成，則所述計(jì)算機(jī)就終止所述自動(dòng)化方法的執(zhí)行；以及-將所述混合裝置從所述混合容器中提出，并將所述混合裝置運(yùn)送到某一位置，從而將其插入到緊鄰所述混合容器布置的一個(gè)清洗容器中。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)化方法，其還包括步驟在混合過(guò)程中，利用設(shè)置在所述混合容器中的傳感器裝置對(duì)流體配劑的至少一項(xiàng)物理特性進(jìn)行定量的檢測(cè)，所述物理特性可以是流體配劑的質(zhì)量、體積、粘度或PH值，并產(chǎn)生與各個(gè)被測(cè)物理特性對(duì)應(yīng)的物理特性測(cè)量值；-將至少一個(gè)物理特性測(cè)量值發(fā)送給所述計(jì)算機(jī)；-將各個(gè)物理特性測(cè)量值與其對(duì)應(yīng)的預(yù)期值進(jìn)行比較，所述預(yù)期值是在先前輸入到所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)中的；-所述計(jì)算機(jī)向各個(gè)限流器、泵送裝置發(fā)送輸出信號(hào)，用于對(duì)輸送給所述混合容器的各種原料組分的量進(jìn)行單獨(dú)的調(diào)節(jié)；以及-如果各個(gè)物理特性測(cè)量值與各個(gè)物理特性預(yù)期值都能對(duì)應(yīng)上，則關(guān)斷所述泵送裝置和混合裝置的工作。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述泵送裝置是一蠕動(dòng)泵。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述流體配劑的動(dòng)態(tài)粘度在1厘泊到10000泊之間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于制備流體配劑的自動(dòng)系統(tǒng)，其用在實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的小規(guī)模操作中。該系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)來(lái)對(duì)組分的測(cè)量、以及整個(gè)配制過(guò)程執(zhí)行精確的控制。本發(fā)明的新穎之處在于其可對(duì)高粘度、高稠度流體的配制過(guò)程進(jìn)行精確的控制，其中的流體例如為乳濁液或凝膠體。另外，在計(jì)算機(jī)中還輸入了一個(gè)預(yù)編程的清洗循環(huán)，用于自動(dòng)清洗混合元件，從而，混合元件不會(huì)由于沾染著先前配制工作時(shí)的物質(zhì)而污染后序的配劑。
文檔編號(hào)F04B43/12GK1451470SQ0312310
公開日2003年10月29日 申請(qǐng)日期2003年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者邁克爾·W·林森, 馬克·R·舒勒, 克里斯廷·魏德邁爾 申請(qǐng)人:羅姆和哈斯公司