TWI294792B

Liquid flow controller and precision dispense apparatus and system

Abstract

Apparatus and a control system for monitoring (preferably digitally) and/or controlling pressure to a pneumatic load such as a proportional fluid control valve and using a measurement input from a fluid measurement device that responds to a flow rate, the liquid measurement input being used to control the pressure to the pneumatic load so that pneumatic load may be increased or decreased (to proportionally open or close the pneumatic valve) to change the flow rate of the fluid to a desired rate. The pneumatic load can also be adjusted (to proportionally open or close the pneumatic valve) to accommodate changes in temperature and viscosity of a fluid.

TWI294792B, drawing sheet 1
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52 claims: 52 independent, 0 dependent

  1. 1
    一種流體流量控制裝置,包括:一比例式流體控制閥,具有一流體入口及一流體出口;一氣動型比例式控制閥,係與該比例式流體控制閥相連通,用以和該比例式流體控制閥形成模組(或單元);一摩擦式流量元件,在流體與該比例式流體控制閥相連通處具有一摩擦式流量元件流體入口,並具有一摩擦式流量元件流體出口,係與該摩擦式流量元件流體入口相隔開,該摩擦式流量元件係在該摩擦式流量元件流體入口及該摩擦式流量元件流體出口間,造成一壓力降;一測量該壓力降之裝置;一控制器,係與該壓力降測量裝置與該氣動型比例式控制閥相連通,用以反應於該所測得之壓力降而控制流經該比例式流體控制閥之流體流量者。
  2. 2
    如申請專利範圍第1項之流體流量控制裝置,其中該摩擦式流量元件包括一螺旋式線圈者。
  3. 3
    如申請專利範圍第1項之流體流量控制裝置,尚包括一用以感知該流體溫度之裝置,且其中該控制器係比較所感知之溫度與所預設之溫度,並係反應於該種比較而控制該氣動型比例式控制閥者。
  4. 4
    如申請專利範圍第1項之流體控制裝置,該用以測量該壓力降之該裝置包括一第1壓力感知器,用以感知該比例式流體控制閥流體出口處之該流體壓力,及一第2壓力感知器,用以感知該摩擦式流量元件流體出口處之該流體壓力者。
  5. 5
    如申請專利範圍第4項之流體控制裝置,其中該第1壓力感知器係容設在與該比例式流體控制閥形成一體之殼體內者。
  6. 6
    如申請專利範圍第1項之流體控制裝置,尚包括一吸回閥,其氣動係與該氣動型比例式控制閥相連通者。
  7. 7
    如申請專利範圍第1項之流體控制裝置,其中該氣動型比例式控制閥為電磁線圈之電磁閥者。
  8. 8
    如申請專利範圍第1項之流體控制裝置,其中該摩擦式流量元件流體入口係與該比例式流量控制閥之該流體出口兩者間之流體為相連通,則自該閥之該流體出口流出之全部流量必進入該摩擦式流量元件之該流體入口者。
  9. 9
    一種控制方法,用以控制自一供給器(dispenser)將流體供給予使用之點,包括:提供一具有一第1流體入口與第1流體出口之比例式流體控制閥;提供一摩擦式流量元件,其流體係與該第1流體出口相連通,該摩擦式流量元件可造成一壓力降;感知橫跨於該摩擦式流量元件之壓力降;及反應於該所感知之壓力降而調節該比例式流量控制閥者。
  10. 10
    如申請專利範圍第9項之控制方法,其中設以一氣動型比例式控制閥,用以依氣動方式調節該比例式流體控制閥者。
  11. 11
    如申請專利範圍第10項之控制方法,尚包括令該氣動型比例式控制閥保持開啟,俾自該氣動型比例式控制閥保有最小程度之排氣者。
  12. 12
    如申請專利範圍第10項之控制方法,其中具有複數個流體控制閥,且其中該氣動型比例式控制閥係保持在一設定準位上之開啟,則供應於各該流體控制閥之氣壓,在該等複數個流體控制閥中即有偏差,可令各該流體控制閥依相同之時間量及/或依相同之壓力而啟開者。
  13. 13
    如申請專利範圍第10項之控制方法,尚包括提供一控制器,可反應該所測得之壓力降而控制該氣動型比例式控制閥者。
  14. 14
    如申請專利範圍第9項之控制方法,其中該摩擦式流量元件包括一螺旋線圈者。
  15. 15
    如申請專利範圍第9項之控制方法,尚包括一用以調節進入該第1流體入口之該流體壓力的調壓裝置者。
  16. 16
    一種比例式流體控制閥,包括一流體入口;一第1圓穴,其流體係與該流體入口相通;一圓形流體通道,其流體係與該第1圓穴相通;一第2圓穴,其流體係與該圓形通道相通;及一流體出口,其流體係與該第2圓穴相通者。
  17. 17
    如申請專利範圍第16項之比例式流體控制閥,尚包括一氣動穴,其流體係與一氣動入口相通;及在該第1圓穴內之至少一只隔膜;則施加於該氣動穴之氣壓乃使該隔膜變形而令該閥開啟者。
  18. 18
    如申請專利範圍第17項之比例式流體控制閥,尚包括一彈簧,可令該隔膜偏動,並在該氣動壓力大於該偏動彈簧力之前,可保持該閥為正常關閉位置者。
  19. 19
    如申請專利範圍第16項之比例式流體控制閥,尚包括一第1感知器殼體,其流體係與該流體出口相通,該第1感知器殼體具有一感知器殼體出口;及一第2感知器殼體,其流體係與該第1感知器殼體出口相通者。
  20. 20
    如申請專利範圍第19項之比例式流體控制閥,其中該第1圓穴、該第2圓穴、該第1感知器殼體及該第2感知器殼體係一種一體模製之組件者。
  21. 21
    如申請專利範圍第19項之比例式流體控制閥,尚包括一摩擦式流量元件,係設於該感知器殼體流體入口與該第2感知器殼體之間者。
  22. 22
    如申請專利範圍第16項之比例式流體控制閥,其中該流體入口界定一第1水平面,該流體出口則界定一第2水平面,且其中該第1與該第2水平面並未交叉者。
  23. 23
    一種閥,包括:一閥殼體,具有一氣動穴;一氣動隔膜,係位於該氣動穴內,依加諸於該氣動穴內之應用壓力而變形動作;一第1閥穴;一第1隔膜,係設於該第1閥穴內;一第2閥穴;一第2隔膜,係設於該第2閥穴內;及一第1彈簧,係用以偏動該第2隔膜,以防止該第1與第2閥穴間之流體連通,直至該應用壓力大於該彈簧所加諸之偏動壓力為止者。
  24. 24
    如申請專利範圍第23項之閥,其中該第1與第2閥穴為圓形,且其中該第1閥穴內之流體係與一線性流體入口路徑中之流體相連通,而該第2圓形閥穴內之流體則係與一線性流體出口路徑相連通者。
  25. 25
    如申請專利範圍第24項之閥,尚包括一壓力感知器,係設於該線性流體出口路徑中者。
  26. 26
    如申請專利範圍第24項之閥,其中流體係由該流體入口路徑流入該第1圓形閥穴,且在施加於該氣動隔膜之氣動壓力大於該彈簧之偏動壓力前,流體仍存在於其內者。
  27. 27
    如申請專利範圍第24項之閥,其中該流體入口路徑界定一第1水平面,該流體出口路徑界定一第2水平面,且其中該第1與第2水平面並不交叉者。
  28. 28
    一種堆疊式閥總成,包括:一第1比例式流體控制閥,含有一第1流體入口;一第1圓穴,其內之流體係與該第1流體入口內之流體相通;一第1圓形流體通道,其內之流體係與該第1圓穴內之流體相通;一第2圓穴,其內之流體係與該第1圓形流體通道內之流體相通;一第1流體出口,其內之流體係與該第2圓穴內之流體相通;一第1感知器殼體,其內之流體係與該第1流體出口內之流體相通,該第1感知器殼體具有一第1感知器殼體流體出口;及一第2感知器殼體,其內之流體係與該第1感知器殼體流體出口之流體相通;及一第2比例式流體控制閥,在垂直方向上,係與該第1比例式流體控制閥成一直線,而該第2比例式流體控制閥包括;一第2流體入口;一第2圓穴,其內之流體係與該第2流體入口內之流體相通;一第3圓形流體通道,其內之流體係與該第2圓穴內之流體相通;一第4圓穴,其內之流體係與該第2圓形通道內之流體相通;一第2流體出口,其內流體係與該第4圓穴內流體相通;一第3感知器殼體,其內流體係與該第2流體出口內之流體相通,該第3感知器殼體具有一第3感知器殼體流體出口;及一第4感知器殼體,其內流體係與該第3感知器殼體流體出口內之流體相通;其中該第1與第2感知器殼體係分別與第3與第4感知器殼體成垂直之對正者。
  29. 29
    如申請專利範圍第28項之堆疊式閥總成,尚包括一第1限制流量元件,係設於該第1與第2感知器殼體之間,及一第2限制流量元件,係位於該第3與第4感知器殼體之間者。
  30. 30
    一種閥,包括:一閥殼體,具有一氣動穴;一氣動隔膜,係設於該氣動穴內,依施加於該氣動穴之應用壓力而變形動作;一閥穴;一閥隔膜,係設於該閥穴內,該閥隔膜,係固設於該氣動隔膜;及一彈簧,係令該氣動隔膜及該閥隔膜偏動,在此一彈簧之偏壓小於該應用之氣動壓力前,可防止液體自該閥穴流出者。
  31. 31
    如申請專利範圍第30項之閥,尚包括一感知器穴者。
  32. 32
    如申請專利範圍第31項之閥,其中該感知器穴係位設在該閥隔膜密封處之上方上者。
  33. 33
    如申請專利範圍第30項之閥,尚包括一液體入口,係正切於該閥穴者。
  34. 34
    如申請專利範圍第30項之閥,其中該閥穴內之流體係與一流體入口與一流體出口中之流體相通,且其中該流體入口界定一第1水平面,而該流體出口界定一第2水平面,且其中該第1與第2水平面不相交叉者。
  35. 35
    一種方法,用以輔助一流體閥中止其液體之供給,包括:提供一流體閥;提供一吸回閥;令該流體閥在整個周期內均關閉;及在時間之周期內,令該吸回閥動作者。
  36. 36
    如申請專利範圍第35項方法,尚包括一旦該時間之周期業已終結而該吸回閥作再次動作時,具有一段預設時間之延遲者。
  37. 37
    如申請專利範圍第35項方法,其中用以動作該吸回閥之該步驟,係在告知令該流體閥關閉之步驟後,於一段預設之時間之後,方予告知者。
  38. 38
    如申請專利範圍第35項方法,其中用以動作該吸回閥之步驟,係在該時間之周期終結前即終止者。
  39. 39
    一種流體流量控制裝置,包括:一比例式流量閥,具有一流體入口及一流體出口;一氣動型比例式控制閥,其流體係與該比例式流量閥之流體相通,用以調節該比例式流量閥;一摩擦式流量元件,具有一摩擦式流量元件流體入口,其流體係與該比例式流量閥之流體出口流體相通,及一摩擦式流量元件流體出口,係與該摩擦式流量元件流體入口相隔開,該摩擦式流量元件在該摩擦式流量元件流體入口及該摩擦式流量元件流體出口之間,可造成一壓力降;一上游之壓力感知器;一下游之壓力感知器;一控制器,係與該上游之感知器、下游之感知器及該氣動型比例式控制閥均相通,該控制器尚包括:一個或多個處理器;一電腦可讀記憶體;及一套電腦可讀之指令,係儲存於該電腦可讀記憶體上,且可用一個或多個處理器予以執行,該套電腦可讀指令包括可執行下列之指令:接收一上游之壓力信號;接收一下游之壓力信號;計算一錯誤信號;基於上游壓力信號、下游壓力信號及錯誤信號而計算閥之控制信號者。
  40. 40
    如申請專利範圍第39項之裝置,其中該套電腦可讀之指令尚包括可執行下列之指令:接收一溫度信號;及基於溫度信號而可調整上游壓力信號及下游壓力信號者。
  41. 41
    如申請專利範圍第39項之裝置,其中該套電腦可執行之令復包括可執行下列之指令:基於比例、積分、導數等數值而計算錯誤信號,以用於上游壓力信號及下游壓力信號者。
  42. 42
    如申請專利範圍第41項之裝置,其中該等電腦可讀指令尚包括可執行將錯誤增益加諸於錯誤信號之各種指令者。
  43. 43
    如申請專利範圍第39項之裝置,其中該等電腦可讀之指令尚包括可執行下列之指令:在記憶體中可保持一個或多個閥增益曲線;基於所對應閥之閥增益曲線,決定用於特定閥之閥增益;及當計算閥控制信號時,計及閥增益者。
  44. 44
    如申請專利範圍第39項之裝置,其中電腦可讀指令尚包括基於一套以往之位置數值而可用以調整閥控制信號之指令者。
  45. 45
    如申請專利範圍第39項之裝置,其中該套電腦可讀之指令尚包括可執行下列之指令:將閥控制信號變換為類比式閥驅動信號;及接通該閥驅動信號,以驅動該氣動型比例式控制閥者。
  46. 46
    一種裝置,包括一套電腦可讀指令,係儲存於一電腦可讀記憶體中,可用一個或多個處理器執行該等指令,該套電腦可讀指令包括可執行下列之指令:接收一上游壓力信號;接收一下游壓力信號;計算一錯誤信號;基於所對應閥之閥增益曲線而決定用於一特定閥之閥增益;及基於上游壓力信號、下游壓力信號、錯誤信號及閥增益等,計算一閥控制信號者。
  47. 47
    如申請專利範圍第46項之裝置,其中該套電腦可讀指令尚包括可執行下列之指令:接收一溫度信號;及基於該溫度信號而調整上游壓力信號與下游壓力信號者。
  48. 48
    如申請專利範圍第46項之裝置,其中該電腦可讀指令尚包括可執行下列之指令:基於比例值、積分值及導數值等而可計算用於上游壓力信號及下游壓力信號之錯誤信號者。
  49. 49
    如申請專利範圍第46項之裝置,其中該電腦可讀指令尚包括可執行將一錯誤增益加諸於該錯誤信號之指令者。
  50. 50
    如申請專利範圍第46項之裝置,其中該電腦可讀指令尚包括基於一套過去位置之數值,而可執行適當調整閥控制信號之指令者。
  51. 51
    如申請專利範圍第46項之裝置,其中該套電腦可讀指令尚包括可執行下列之指令:將閥控制信號變換為類比式閥驅動信號;及接通該閥驅動信號,以驅動該氣動型比例式控制閥者。
  52. 52
    一種裝置,包括儲存在一電腦可讀記憶體上之一套電腦可讀指令,可用一個或多個處理器執行該等指令,該套電腦可讀指令包括可執行下列之指令:接收一上游壓力信號;接數一下游壓力信號;基於比例值、積分值及導數值等,而計算用於上游壓力信號及下游壓力信號之錯誤信號;將一錯誤增益加諸於錯誤信號;基於所對應閥之閥增益曲線而決定用於一特定閥之閥增益,其中該增益係依該特定閥之位置而改變;基於上游壓力信號、下游壓力信號、錯誤信號及閥增益等,計算一閥控制信號;及基於一套過去位置之數值而可適當的調整閥控制信號者。
Independent claims52