[發明專利]用于組合材料的控制系統及方法

有效

• 申請號: 200680038138.4
• 申請日: 2006-08-30
• 公開（公告）號: CN101288034A
• 公開（公告）日: 2008-10-15
• 發明（設計）人: 約恩·凱文·麥克勞克林;羅杰·菲利普·威廉斯
• 申請（專利權）人: 寶潔公司
• 主分類號: G05D11/13
• 分類號: G05D11/13
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 王新華

技術領域

本發明涉及一種用于組合材料的方法和控制系統。

背景技術

在本領域中已知有多種用于組合材料的方法。通常，所述材料在混合槽的上游被組合。這些材料然后被共同添加到混合槽中并進行攪拌，直到獲得均一化的共混物。匯合區域下游的進一步的加工步驟可包括添加更多的材料、添加或移除能量，例如熱能等。

除此之外或作為另外一種選擇，這些材料可在動態混合槽中使用機械攪拌和/或攪拌的替代形式例如超聲振動來混合。組合的材料或共混物可然后被傳送到下游并成為用于進一步加工的中間體。作為另外一種選擇，這些材料可被添加到容器中以用于最終銷售或使用。

現有技術方法和系統具有幾種缺點。如果使用這種混合槽，它需要相當大的能量來獲得所期望的混合。如果期望改變制劑或甚至次要材料，該更改通常需要清潔整個槽及相關系統。清潔整個系統可能會既耗時又費力。然后添加新的材料，加工重新開始。這可能會浪費大量的時間和材料。

當不同產品之間的更改發生時，從停產或低生產率到全能力生產的過渡是不可避免的。一般期望這種過渡能夠盡快結束，并且能夠盡快地恢復穩態操作。這是因為人們通常期望以最快可行的速度達到穩態生產率。此外，在過渡期間制造的不符合規格的產品可能被浪費。如果接受較慢的過渡，則很可能可以在過渡期間所制造的產品具有更大的精度，并且由于具有較慢的過渡而可能減少產品的浪費。因此，本領域存在著折衷。

系統響應過渡的速度經常受到硬件的制約。例如，旨在在某個特定時間點提供實際流量的流量計未能如人們對于所述過渡的變化速度那樣快速地跟隨和/或指示流量的變化。例如，提供流動控制及最終材料添加速度率的閥門的響應速度沒有人們所期望的那樣迅速。此外，與閥門、同閥門聯合使用的操作員、甚至不同制造商制造的閥門的不同尺寸在接收到命令時的響應速度可能不同。此外，即使是相同的閥門在打開/關閉循環的不同階段的響應速度也可能不同。

因此，所需要的是一種設備以及使用該設備的方法，所述方法允許快速地更改共混物的配方、準確地跟隨過渡、最小化材料浪費、以及快速地提供共混物的均一性。除非另外指明，本文中所表示的所有時間均為秒，本文中的比例和百分比均基于體積。可選地，本發明可使用基于質量的比例和百分比。

發明內容

本發明包括一種用于以預定比例將兩種或更多種材料共混在一起的方法和設備。所述材料可以不同的流量組合并且期間具有不同的斜率，同時將預定比例保持在相對小的誤差范圍內，考慮某一時間點的瞬時誤差或一段時間內的累積誤差。

附圖說明

圖1為根據本發明的示例性系統的示意圖，其以局部剖開的形式顯示并提供八種次要材料。

圖2為根據本發明的示例性系統的瞬時垂直截面圖，示意性地用于向匯合區域供給次要材料的泵和圍繞其的環形夾具。

圖3為根據現有技術的示例性系統的性能曲線圖，所述系統用于具有階躍輸入的命令信號。

圖4為根據本發明的用于階躍輸入的示例性系統的瞬時響應曲線圖，與現有技術的用于相同階躍輸入的理想的理論響應形成對比。

圖5為用于0.2秒斜率輸入的瞬時響應曲線圖，其顯示命令信號和用于一種主要材料和兩種次要材料的某些工藝變量。

圖6為圖5中的一種次要材料的瞬時響應曲線的放大圖。

圖7顯示圖4的系統的瞬時誤差。

圖8顯示圖4的系統的累積誤差。

圖9為根據現有技術的流量反饋控制系統的示意圖。

圖10為可用于本發明的馬達位置反饋控制系統的示例性示意圖，其以虛線顯示任選組件。

具體實施方式

參見圖1至2，本發明包括用于組合、共混或混合兩種或更多種材料的設備10和方法。組合是指使用或不使用大量的混合將材料添加在一起以獲得均一性。混合和共混可互換使用，其是指組合并在之后進一步獲得相對更大程度的均一性。

所得的材料的組合可設置在容器內(未示出)。可將容器插入到設備10內，也可將容器從設備10中移除。設備10包括用于將至少一種主要或第一材料添加到容器中和用于將至少一種次要或第二至第n種材料添加到容器中的設備10硬件。用于添加主要材料和次要材料的設備10使得這些材料中的一些或全部在匯合區域12中混合。匯合區域12為一個區域或點，所述主要材料和至少一種(可能每種)次要材料在該區域或點上初始形成相互接觸的關系并可發生混合。主要材料和次要材料的混合可在匯合區域12、其下游或這兩個位置發生。