液體噴射系統(tǒng)的監(jiān)測的制作方法
【專利摘要】一種用于能夠以圖案將液體(L)噴射在槽(40)的內(nèi)表面(41)上的液體噴射設備(100)的監(jiān)測布置，監(jiān)測布置包括傳感器單元，其生成指示液體(L)與槽(40)的內(nèi)表面(41)接觸的信號(Ss)，以及處理單元(30)，其構造成：接收信號(Ss)；取得指示液體(L)與內(nèi)表面(41)接觸的基準性質(Tref,tref,Aref,fref)；在流體噴嘴(112)噴射液體(L)時的測量時段(ΔT2)期間，寄存信號(Ss)的至少一個當前性質(T2,t2,A2,f2)；將當前性質與基準性質比較；并且如果當前性質與基準性質偏差超過預定水平，則發(fā)出指示偏差的消息。
【專利說明】液體噴射系統(tǒng)的監(jiān)測

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于槽的內(nèi)部清潔和/或用于槽中的內(nèi)容物的混合的系統(tǒng)，并且特別 地涉及用于監(jiān)測此類系統(tǒng)的操作的技術。

【背景技術】
[0002] 液體容納槽或容器在許多工業(yè)過程中使用，諸如，食品制造、藥品制造、化學處理、 材料發(fā)酵等。通常關鍵的是確保槽的內(nèi)部沒有不需要的碎屑和污染物。例如，典型地填充 至一定水平的槽可展現(xiàn)在槽最常填充所至的水平處圍繞其內(nèi)圓周的"桶環(huán)"。另外，槽內(nèi)的 各種裝備、槽入口和出口等可捕集可隨后在使用期間再進入槽內(nèi)容物的沉淀物或碎屑。
[0003] 槽中的不需要的污染物可不利地影響制造或處理的成品的質量。另外，如果應當 遵循關于某些行業(yè)（諸如藥品處理）的規(guī)章，則槽的內(nèi)部應當被適當?shù)厍鍧?。因此，通常?一定間隔（例如，在每個處理批次之后）清潔此類槽的內(nèi)部，以確保產(chǎn)品質量和遵守任何相 關規(guī)章。
[0004] 槽清潔系統(tǒng)為可用的，其通過使用通常稱為沖擊清潔的來從槽和其它器皿的內(nèi)部 清潔碎屑和殘余物。一種常見類型的此類系統(tǒng)使用清潔設備，其插入到槽中，并且具有延伸 到槽中的管。旋轉噴頭附連在管的最內(nèi)端處。旋轉噴頭能夠圍繞一條或兩條軸線旋轉，并 且在后一情況中，典型地有齒輪，使得當噴頭圍繞管的軸線旋轉時，其也基于垂直于管的軸 線轉動。
[0005] 圍繞兩條軸線的旋轉之間的關系取決于齒輪比，其選定成使得噴頭的特定定向和 位置的組合僅在圍繞管的軸線多次回轉之后重復。該技術使在旋轉頭的每次回轉時的針對 槽內(nèi)部的噴霧的隨后跟蹤錯開，以確保槽內(nèi)部的大致每一部分在清潔過程期間的一些時間 處暴露于清潔噴霧。實現(xiàn)的針對槽的噴霧的跟蹤提供了以預定圖案將清潔液體噴灑在槽的 內(nèi)表面上的清潔設備。
[0006] 為了確保槽的內(nèi)部充分清潔，清潔液體應當以預定圖案噴灑。作為備選，清潔持續(xù) 時間可延長，然而這可導致浪費過多時間、清潔液體和能量。
[0007] 為了確保充分清潔同時仍避免過多浪費，已經(jīng)使用了一些不同的技術。例如，專利 文獻US2008/0142042 A1公開了槽清潔系統(tǒng)，其允許清潔過程被監(jiān)測，并且提供了清潔驗 證。這通過自動地解決清潔的槽的特性和通過相應地改變清潔操作來完成。其它技術使用 液體傳感器來感測清潔液體射流，并且使用用于基于來自液體傳感器的信號輸出來確定射 流的旋轉中是否存在異常的單元，該異?？煞恋K充分的清潔。
[0008] 清潔設備還可用于混合槽的內(nèi)容物。這典型地通過以內(nèi)容物填充槽直到旋轉噴頭 完全在內(nèi)容物的表面下方來完成。內(nèi)容物接著通過使其從槽的出口循環(huán)并且經(jīng)由旋轉噴頭 回到槽中來混合。如同清潔一樣，混合物必須充分執(zhí)行，并且重要的是，這可在沒有例如內(nèi) 容物的過多循環(huán)的情況下完成。當槽清潔設備能夠還執(zhí)行槽的內(nèi)容物的混合時，設備通常 稱為液體噴射設備。
[0009] 即使本技術有時成功地確保了實現(xiàn)槽的內(nèi)部的清潔或槽的內(nèi)容物的混合，但有時 可存在問題，例如，由于槽的尺寸和形狀、待從槽內(nèi)部清潔或在槽中混合的物質的類型、槽 周圍的環(huán)境中的變化的氣候條件、與液體噴射設備協(xié)作的構件的不規(guī)則或不足的性能等。 因此，估計的是，可相對于更準確地驗證或確定實現(xiàn)充分的清潔和/或混合而作出改進。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于改進以上技術和現(xiàn)有技術。特別地，目的在于提供一種液體噴 射系統(tǒng)，其可在確定槽的充分清潔或槽內(nèi)容物的混合是否實現(xiàn)時考慮不可預見的因素。 [0011]為了解決這些目的，監(jiān)測布置提供了液體噴射系統(tǒng)，該液體噴射系統(tǒng)包括液體噴 射設備，其具有構造成延伸到槽中并且接收液體的管，其中旋轉頭布置在管上，并且裝配有 流體噴嘴用于以圖案朝槽的內(nèi)表面噴射液體。監(jiān)測布置包括傳感器單元，其構造成安裝于 槽，使得傳感器單元生成指示液體與槽的內(nèi)表面接觸的信號，以及處理單元，其構造成從傳 感器單元接收指示液體與槽的內(nèi)表面接觸的信號。處理單元構造成：從存儲器單元取得指 示液體與內(nèi)表面接觸的基準性質；在流體噴嘴朝槽的內(nèi)表面噴射液體時的測量時段期間， 寄存由傳感器單元生成的信號的至少一個當前性質；將當前性質與基準性質比較；并且如 果當前性質與基準性質偏差超過預定水平，則發(fā)出指示偏差的消息。
[0012] 液體噴射設備典型地執(zhí)行清潔或混合。大體上，在混合操作完成之后，清潔操作可 開始。在清潔操作期間，與槽的內(nèi)表面接觸的液體典型地是液體射流或液體束，其直接沖擊 槽表面。在混合操作期間，與槽的內(nèi)表面接觸的液體典型地是以液體的本體沿朝槽表面的 方向流動的液體波或液體流。預定水平典型地是指示不足的清潔或混合的水平。準確地使 用哪個水平取決于清潔或混合要求?；鶞市再|可為數(shù)值，在獲得令人滿意的清潔或混合時， 該數(shù)值對應于當前值。因此，由于當前性質接著將與基準性質遠遠偏差，因而發(fā)出指示故障 的信號，故監(jiān)測將容易地檢測到系統(tǒng)是否有一些故障。信號繼而允許操作者相對于故障采 取行動，例如，通過執(zhí)行系統(tǒng)的維護或修理。在本文中，〃性質〃可理解為〃測量值〃或僅〃 值"，g卩，基準性質可理解為例如基準值，并且當前性質可理解為例如當前測量值。
[0013] 處理單元可構造成：在流體噴嘴朝內(nèi)表面噴射液體時的初始時段期間，寄存信號 的至少一個當前值；并且在儲存單元中將信號的當前性質儲存為基準性質。該操作典型地 在確定獲得了充分的清潔或混合時執(zhí)行，使得基準性質從而表示適當?shù)毓ぷ鞯南到y(tǒng)。此類 寄存和儲存的有利之處在于可獲得非常準確的基準性質。
[0014] 如指示的，測量時段可與槽的內(nèi)表面的清潔相關聯(lián)，或者與槽的液體內(nèi)容物的混 合相關聯(lián)。
[0015] 從存儲器單元取得的性質可包括以下中的任一個：信號脈沖之間的持續(xù)時間、信 號脈沖的持續(xù)時間、信號幅值、信號頻率值和信號圖案。
[0016] 處理單元可構造成：在流體噴嘴朝內(nèi)表面噴射液體時的又一個測量時段期間，寄 存信號的至少一個當前性質；并且在儲存單元中將信號的當前性質儲存為基準性質。這典 型地在上文提到的初始時段之后完成，例如，在系統(tǒng)應當通過重置基準性質來再校準時。在 又一個測量時段期間的此類寄存和儲存的有利之處在于可獲得布置的非常準確的重置。
[0017] 處理單元還可構造成反復地：在流體噴嘴朝內(nèi)表面噴射液體時的又一個測量時段 期間，寄存信號的至少一個當前性質；將當前性質與基準性質比較；并且如果當前性質與 基準性質偏差超過預定水平，則發(fā)出指示偏差的消息。這意味著監(jiān)測布置可連續(xù)地監(jiān)測系 統(tǒng)的性能。
[0018] 傳感器單元可構造成安裝在槽內(nèi)，使得傳感器單元在流體噴嘴噴射液體時經(jīng)受液 體，并且生成指示液體與傳感器單元接觸的信號。
[0019] 傳感器單元可為具有感測表面的壓力傳感器，該感測表面沿槽的內(nèi)表面延伸超過 至少lcm的距離。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種液體噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：液體噴射設 備，其具有構造成延伸到槽中并且接收液體的管，其中旋轉頭布置在管上，并且裝配有流體 噴嘴用于以圖案將液體噴射在槽的內(nèi)表面；以及根據(jù)上文的監(jiān)測布置。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種用于監(jiān)測液體噴射系統(tǒng)的方法，該液體噴 射系統(tǒng)包括：噴射設備，其具有構造成延伸到槽中并且接收液體的管，其中旋轉頭布置在管 上，并且裝配有流體噴嘴用于以圖案將液體噴射在槽的內(nèi)表面上；以及傳感器單元，其構造 成安裝于槽，使得傳感器單元生成指示液體與槽的內(nèi)表面接觸的信號。該方法包括：從存儲 器單元取得指示液體與內(nèi)表面接觸的基準性質；在流體噴嘴朝槽的內(nèi)表面噴射液體時的測 量時段期間，寄存由傳感器單元生成的信號的至少一個當前性質；將當前性質與基準性質 比較；以及如果當前性質與基準性質偏差超過預定水平，則發(fā)出指示偏差的消息。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的液體噴射系統(tǒng)和方法可包括由與監(jiān)測布置相關聯(lián)的以上描述特征 實施的功能中的任一個，并且分享對應的優(yōu)點。例如，該方法可包括對應于監(jiān)測布置的各種 單元和裝置的操作的許多步驟。
[0023] 本發(fā)明的另外的目的、特征、方面和優(yōu)點將從以下詳細描述、從所附權利要求以及 從附圖清楚。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024] 現(xiàn)在將參照示意性附圖經(jīng)由實例描述本發(fā)明的實施例，在該示意性附圖中： 圖1為與發(fā)明的監(jiān)測布置的實施例相關聯(lián)的用于清潔槽的內(nèi)表面和/或用于混合槽的 內(nèi)容物的液體噴射系統(tǒng)的示意圖， 圖2a_2c不出了在三個連貫的時間點處由圖1中的液體噴射系統(tǒng)生成的噴射液體的預 定圖案， 圖3為示出從圖1中的傳感器單元獲得的傳感器信號中的信號脈沖的出現(xiàn)的正時圖， 圖4為示出監(jiān)測圖1的液體噴射系統(tǒng)的方法的實施例的流程圖， 圖5為實施圖4中的監(jiān)測過程的裝置的框圖，以及 圖6為用于圖1的系統(tǒng)的備選旋轉頭的實施例。

【具體實施方式】
[0025] 參照圖1，示出了構造成將液體L噴射在槽40中的液體噴射系統(tǒng)2的實施例。系 統(tǒng)2包括液體噴射設備100、用于液體噴射設備100的驅動單元21，以及構造成控制驅動單 元21并且從而控制液體L如何從液體噴射設備100噴射并且進入槽40中的圖案的處理單 元30。
[0026] 液體噴射設備100具有管101，其經(jīng)由槽40的上部中的開口延伸到槽40中。液體 噴射設備100具有凸緣102,其提供至槽40的穩(wěn)固連接以及緊密密封。在槽40外的管101 的上部具有用于接收液體L的入口 103。延伸到槽40中的管101的下部在其端部處具有連 接凸緣105,旋轉頭106連接于連接凸緣105。
[0027] 旋轉頭106包括殼體107,其能夠圍繞平行于管101的第一軸線A1旋轉。第一軸 承108布置在連接凸緣105與面對連接凸緣105的殼體107的輸入端之間，使得殼體107 可關于連接凸緣105旋轉。
[0028] 旋轉頭106還包括旋轉轂110,許多液體噴射噴嘴112布置在旋轉轂110上。在所 示的實施例中，四個噴嘴對稱地布置在旋轉轂110上，即使可以具有例如旋轉轂110上的僅 一個噴嘴。第二軸承111布置在旋轉轂110與面對旋轉轂110的殼體107的出口端之間， 使得旋轉轂110可關于殼體107旋轉。第二軸承111允許旋轉轂110圍繞第二軸線A2旋 轉，第二軸線A2典型地與第一軸線A1偏離80°到100°的角（在所示實施例中是90° )。 因此，如關于管101或關于槽40看到的，旋轉轂110和噴嘴112能夠沿第一方向R1圍繞第 一軸線A1旋轉，并且沿第二方向R2圍繞第二軸線A2旋轉。
[0029] 入口 103和管101均具有常規(guī)管的主要形狀，并且能夠輸送待噴射到槽40中的液 體L。液體L進入入口 103,傳送到管101中，并且朝旋轉頭106。液體L接著在殼體107與 連接凸緣105的連接部處進入旋轉頭106,并且在殼體107與旋轉轂110的連接部處退出殼 體107。旋轉轂110從殼體107接收液體，并且將液體L進一步分送至噴嘴112,其將液體 L噴射到槽40中，使得液體L撞擊槽40的內(nèi)表面41 (當執(zhí)行清潔時），作為備選，將液體L 噴射到槽40中，使得液體L朝槽40的內(nèi)表面41流入槽的內(nèi)容物中（當執(zhí)行混合時）。
[0030] 沿第一方向R1圍繞第一軸線A1的旋轉經(jīng)由軸104實現(xiàn)，軸104從管101的上端 延伸，并且延伸至旋轉頭106,其中其連接于殼體107。軸104具有小于管101的內(nèi)徑、連接 凸緣105的內(nèi)徑兩者，以及殼體107的入口端處的開口的直徑的直徑。這允許液體L流過 軸104。當軸104旋轉時，殼體107和因此旋轉頭106沿第一方向R1旋轉。
[0031] 管101連接于連接件23,并且變速箱22連接于連接件23。軸104連接于變速箱 22,變速箱22繼而連接于驅動單元21。驅動單元21在此處為常規(guī)電動馬達21，但也可僅 使用其它類型的馬達（諸如氣動馬達）。當觸動馬達21時，其生成軸104的旋轉，并且從而 生成旋轉頭106沿第一方向R1的旋轉。作為備選，驅動單元21可體現(xiàn)為葉輪，該葉輪布置 在液體L的流動路徑中，例如，在入口 103后，其中，葉輪的旋轉驅動變速箱22并且因此實 現(xiàn)旋轉頭106沿第一方向R1的旋轉。此類葉輪在專利文獻EP1324818 A1中描述。
[0032] 為了實現(xiàn)沿第二方向R2的旋轉，呈葉輪109形式的驅動部件109布置在殼體107 內(nèi)。馬達21和葉輪109形成驅動單元21，109,其提供沿第一方向R1和第二方向R2的旋 轉。葉輪109的旋轉由液體L流動引起，液體L穿過殼體107,從殼體107的入口端到出口 端。當葉輪109旋轉時，其旋轉移動用于生成旋轉頭106的旋轉，或更具體而言，用于生成 旋轉轂110沿第二方向R2的旋轉。可使用用于布置葉輪109和用于將葉輪109的旋轉移 動傳遞至旋轉轂110的任何適合技術，諸如，專利文獻EP1324818 A1中公開的技術。
[0033] 液體回路50連接于槽40,并且連接于液體噴射設備100,用于實現(xiàn)將從噴嘴112 噴射并且進入槽40中的液體L的流動。液體回路50沿下游方向包括液體源51、第一閥52、 第一連接點53、泵54、第二連接點55和第二閥58。在第二閥58之后，液體回路50連接于 液體噴射設備100的入口 103。槽40的底部在第一連接點53處連接于液體回路50。液體 出口 57經(jīng)由第三閥56連接于第二連接點55。液體的第二源60經(jīng)由第四閥61連接于槽 40。
[0034] 例如，泵54可為齒輪泵、潤滑油泵、離心泵或另一適合類型的泵。閥52, 56, 58, 61 可為蝶形閥，球閥或另一適合類型的閥。來自液體源51的液體典型地為待在槽40中混合 的液體，或構成待在槽40中混合的液體的主要部分的液體。液體的第二源60的液體內(nèi)容 物62可為待與來自液體源51的液體混合的液體，或者可為待用于清潔槽40的液體。附加 的液體源可如預定混合或清潔應用所需地連接于槽40。
[0035] 通過開啟第一閥52,并且通過閉合第二閥58和第三閥56 (或使泵54停用，取決于 泵類型），液體可從液體源51給送，并且經(jīng)由第一連接點53進入槽40中。以該方式，槽40 可填充有液體內(nèi)容物。當系統(tǒng)2將執(zhí)行混合時，槽40典型地填充至如下程度使得槽40中 的液體內(nèi)容物完全地覆蓋旋轉頭106和所有噴嘴112。因此，液體內(nèi)容物的表面接著遠高于 旋轉頭106和噴嘴112。
[0036] 通過閉合第一閥52和第三閥56,開啟第二閥58并且操作泵54,槽40的液體內(nèi)容 物可經(jīng)由液體回路50和液體噴射設備100循環(huán)。該循環(huán)實現(xiàn)了液體內(nèi)容物的混合，因為液 體L接著噴射到液體內(nèi)容物中，這有效地引起液體內(nèi)容物被攪拌。
[0037] 通過閉合第一閥52和第二閥58,開啟第三閥56并且操作泵54,液體內(nèi)容物可通 過將其輸送至液體出口 57來從槽40排出。在該背景下，當排出液體內(nèi)容物時，一些內(nèi)容物 典型地仍存在于槽40中，S卩，排出液體內(nèi)容物不一定意味著槽40中的液體內(nèi)容物的每一部 分完全從槽40除去。在排出之后存在于槽40中的內(nèi)容物典型地在由液體噴射設備100執(zhí) 行的清潔過程中被清潔。
[0038] 液體的第二源60的液體內(nèi)容物62可通過開啟第四閥61引入槽40中。如果在混 合操作期間這樣做，則液體的第二源60的液體內(nèi)容物62有效地混合到槽10的內(nèi)容物中。
[0039] 當系統(tǒng)2將實現(xiàn)槽40的清潔時，液體的第二源60的液體內(nèi)容物62可為清潔液體。 接著，液體內(nèi)容物62在（混合的）液體內(nèi)容物排出之后引入槽40中。清潔接著通過閉合 第一閥52和第三閥56,通過開啟第二閥58和通過操作泵54來實現(xiàn)。接著，液體L為排出 到槽40中且碰撞內(nèi)表面41的清潔液體，其有效地實現(xiàn)了內(nèi)表面41的清潔。大體上，當實 現(xiàn)清潔時，槽40中的清潔液體并未覆蓋旋轉頭106,即，旋轉頭106和噴嘴112接著不浸沒 在液體內(nèi)容物中。作為替代，液體以預定圖案噴射在槽40的內(nèi)表面41上。
[0040] 當液體從噴嘴112噴射用于清潔內(nèi)表面41時，旋轉轂110沿第一方向R1和第二 方向R2旋轉。接著，液體作為噴霧射流以預定圖案噴射在內(nèi)表面41上。圖2a-2c示出了 此類預定圖案的實例，其中圖2a中的粗略圖案可在例如1分鐘之后實現(xiàn)，圖2b中的較密的 圖案在2. 5分鐘之后實現(xiàn)，并且如圖2c中的所謂的完整圖案在7分鐘之后實現(xiàn)。當系統(tǒng)2 執(zhí)行混合時，旋轉轂110沿相同的第一方向R和第二方向R2旋轉。然而，液體接著大體上 不沖擊內(nèi)表面41，而是改為直接射入到槽的內(nèi)容物中。射入的方向仍遵循如圖2a-2c中所 示的相同圖案。
[0041] 返回到圖1，處理單元30具有中央處理單元31 (CPU)，其連接于并且控制電子輸入 /輸出接口 36(1/0)。I/O接口 36繼而電連接于馬達21和泵54,以提供控制信號Sm和Sp。 CPU31為常規(guī)類型的中央處理單元或微處理器，并且代表處理單元30的部分，其能夠執(zhí)行 計算機程序指令，該計算機程序儲存在處理單元30的存儲器單元32中。CPU31為執(zhí)行單元 30的功能的主元件。單元30還包括用戶界面38,其允許操作者輸入操作參數(shù)、信號的各種 基準性質，并且/或者允許單元30將關于清潔或混合過程的進展的信息輸出至操作者。該 信息可通過處理傳感器信號Ss由單元30至少部分地計算，傳感器信號Ss經(jīng)由I/O接口 36 從槽40中的專用傳感器單元71獲得。
[0042] 傳感器單元71配合在凸緣102中。當液體噴射系統(tǒng)2安裝于槽40時，傳感器單 元71限定表面，該表面面對槽40的內(nèi)部，并且布置成由液體L間斷地沖擊，液體L在旋轉 頭106和旋轉轂110的旋轉期間由噴嘴112噴出。
[0043] 每當傳感器單元71直接地通過例如來自噴嘴112的液體束或間接地通過由來自 噴嘴112的液體噴射引起的液體波由液體沖擊時，生成信號脈沖。傳感器在預定時間段期 間受沖擊的次數(shù)可變化，取決于例如傳感器的尺寸和形狀，傳感器所處位置等。傳感器典型 地安裝在槽40內(nèi)，使得傳感器單元71在流體噴嘴112噴射液體時經(jīng)受液體L。傳感器單元 可具有壓力傳感器的形式，該壓力傳感器具有感測表面，該感測表面沿槽40的內(nèi)表面延伸 超過至少lcm的距離。
[0044] 傳感器單元71可基于能夠感測槽40的內(nèi)表面41上的液體沖擊的任何適合的傳 感器技術。此類傳感器技術包括用于直接沖擊檢測的傳感器，諸如，各種類型的壓力傳感 器，以及用于間接沖擊檢測的傳感器，包括電導率傳感器、液體檢測傳感器、pH傳感器、振動 傳感器和溫度傳感器。壓力傳感器可基于任何可用的技術，諸如，壓阻應變儀、壓電材料、電 容檢測、電磁檢測、光學檢測等。還能夠構想出的是，傳感器單元71的感測表面由在計算機 的觸摸墊中使用的類型（例如，塑料材料）的市售的壓力感測膜形成。
[0045] 取決于對傳感器單元71實施哪種傳感器技術，傳感器單元71可典型地在清潔操 作期間響應于來自液體的直接沖擊，并且典型地在混合操作期間響應于經(jīng)由槽40的液體 內(nèi)容物中的波或流的沖擊。因此，如果傳感器單元71安裝于槽的側壁，則其可在例如混合 操作期間浸沒在液體中。然而，傳感器單元仍能夠提供指示液體與槽40的內(nèi)表面41接觸 的傳感器信號，即使其經(jīng)由槽的內(nèi)容物的波或攪拌動作來實現(xiàn)。
[0046] 傳感器單元71可限定整體檢測表面，使得其生成信號脈沖，而不管感測表面上的 沖擊的位置（零維度檢測）。此類傳感器單元可例如生成如圖3中所示的一系列信號脈沖。 應當注意，圖3示出了脈沖序列的主要實例。實際上，取決于例如傳感器的類型和是否應用 信號處理，各個脈沖的信號值和信號輪廓可略微變化。
[0047] 在變型中，傳感器單元71可設有一維或二維的空間分辨率，S卩，傳感器信號Ss不 但指示液體已經(jīng)碰撞傳感器單元71，而且指示這發(fā)生在何處。一維（1D)空間分辨率可沿傳 感器單元71提供，使得可以識別由液體沖擊的液體的位置和/或程度。傳感器單元71的 二維（2D)空間分辨率將實現(xiàn)在液體橫越傳感器單元71時完全評估液體的程度和路徑。空 間分辨率的使用不但可實現(xiàn)確定更高級的監(jiān)測參數(shù)，而且改進了識別/抑制由液體飛濺等 引起的干擾的能力。
[0048] 明顯地，傳感器單元71必須不一定布置在槽40的頂部分中，而是可布置在允許傳 感器單元71生成指示液體L與槽40的內(nèi)表面41接觸的信號Ss的任何適合的位置處。
[0049] 處理單元30構造成從傳感器單元71接收指示液體L與槽40的內(nèi)表面41接觸的 信號Ss。處理單元30接著能夠使用信號Ss來監(jiān)測液體噴射系統(tǒng)2。
[0050] 參照圖4,示出了監(jiān)測系統(tǒng)2的方法的流程圖。監(jiān)測基于來自傳感器單元71的傳 感器信號Ss。該方法典型地為自動的，并且通過重復地執(zhí)行步驟301-313的序列來操作。 在圖1的實例中，監(jiān)測方法可通過處理單元30來實施。
[0051] 該方法通過首先在步驟304觀看在何處開始新液體噴射操作來描述。液體噴射操 作可為用于清潔槽40的內(nèi)表面41的清潔操作，或者可為用于混合槽40的液體內(nèi)容物的混 合操作。已經(jīng)關于圖1描述了可如何實現(xiàn)相應的混合或清潔。
[0052] 在下一個步驟305中，指示液體L與內(nèi)表面41接觸的基準性質T,ef，t, ef，A,ef， fMf從存儲器單元32取得。轉回到圖3,基準性質可為或可包括以下中的一個或更多個：信 號脈沖之間的持續(xù)時間T、信號脈沖的持續(xù)時間t、幅值A，以及脈沖的頻率f值（計算為1/ T)?；鶞市再|還可包括信號圖案，即，脈沖的分布，諸如，由圖3中的框401指示的脈沖的分 布，并且/或者可包括其它信號性質，諸如，獨立脈沖的正時、傳感器上的沖擊的空間寬度、 傳感器上的獨立沖擊的位置，以及給定時間段期間的許多獨立脈沖。自然地，基準性質關于 (即，指示）當前由系統(tǒng)2執(zhí)行的操作。典型地，基準性質對應于已知在系統(tǒng)2充分執(zhí)行清 潔或混合時從傳感器單元71獲得的信號性質。
[0053] 在下一個步驟306中，由傳感器單元71生成的信號Ss的至少一個當前性質T2， t2，A2，f2在流體噴嘴112朝槽40的內(nèi)表面41噴射液體L時被寄存。這在測量時段Λ Τ2 期間完成，其可稱為操作時段Λ Τ2,并且性質T2，t2，Α2，&與在步驟305中取得的基準性 質 Tref，tref，Aref，fref 類型相同。
[0054] 在下一個步驟307中，在步驟306中由傳感器單元71生成的信號Ss的當前性質 T2，t2，A2，&與在步驟305中取得的基準性質T Mf，tMf，AMf，fMf比較。如果例如在下 一個步驟308中確定差異（偏差）高于預定水平，則執(zhí)行發(fā)出309指示偏差的消息的下一 個步驟309。比較可實施用于比較各種信號性質的任何常規(guī)操作，并且發(fā)出消息可根據(jù)任何 適合的常規(guī)技術完成。
[0055] 例如，比較可包括從當前性質減去基準性質。如果差異超過預定水平（容限）或 在其外，則發(fā)出指示偏差的消息。該過程可應用于以下中的任一個：例如，信號脈沖的持續(xù) 時間、信號幅值或信號頻率值。適合的預定水平或容限值可根據(jù)經(jīng)驗確定，例如，通過設定 水平使得獲得充分的清潔或混合。還可以基于信號脈沖、信號幅值或信號頻率值中的任一 個之間的組合或合計的差異來確定偏差?？蛇x地或作為備選，差異可基于將呈基準信號圖 案形式的基準性質與呈當前信號圖案形式的當前性質比較來確定。信號圖案典型地包括若 干信號性質，其可在預定時間窗口內(nèi)發(fā)現(xiàn)，諸如，由圖3中的框401指示的窗口。用于比較 不同值或信號的任何適合的數(shù)學方法可在該過程中使用。
[0056] 在下一個步驟310中，確定清潔或混合操作是否完成，例如，通過證實預定時間已 經(jīng)過去。如果操作并未完成，則再進入步驟306。如果操作完成，則進入下一個步驟311用 于確定基準性質T Mf，tMf，AMf，是否應當重置。用于確定重置的條件可例如包括證實 由系統(tǒng)2執(zhí)行的清潔或混合操作的數(shù)量。對于該實例，如果執(zhí)行小于預定數(shù)量的操作，則不 完成重置，并且再進入步驟304用于開始新的液體噴射操作。
[0057] 如果基準性質I；ef，tMf，AMf，f； ef的重置應當完成，則進入步驟301。步驟301包 括操作（清潔或混合）的開始，為此，基準性質應當重置。步驟301還可代表一旦其已經(jīng)安 裝在其操作地點處就校準設備的步驟。在步驟301中，當流體噴嘴112朝槽40的內(nèi)表面41 噴射液體L時，S卩，當液體噴射系統(tǒng)在建立或校準過程中操作時，寄存由傳感器單元71生成 的信號Ss的當前性質1\，L Ap 。這在測量時段ΛΤ1期間完成，其可稱為開始或校準 時段ΛΤ1，并且當前性質?\，h，Αρ &為與將重置的基準性質相同的類型。
[0058] 在下一個步驟302中，當前性質1\，h，Ap 用于生成基準性質T,ef，t,ef，A,ef， fMf。該步驟可包括任何適合的信號增強和處理，包括容限值的應用。步驟302可簡化，例 如，通過將基準性質TMf, tMf, Araf, fraf設定為等于當前性質1\，h，Ap flt)
[0059] 在下一個步驟303中，在步驟302中生成的基準性質或在步驟301中獲得的當前 性質（如果步驟302簡化）儲存在存儲器單元32中。如指示的，步驟301-303代表系統(tǒng)2 的初始化或校準。在儲存在存儲器單元32中之前，清潔或混合操作典型地通過例如目視檢 查或通過分析混合樣品來人工地驗證，使得可確保新基準性質指示充分的清潔或混合。
[0060] 校準可以以其它方式完成。例如，通過實施將基準性質TMf，tMf，A Mf，fMf直接 下載（輸入）在存儲器單元32中的步驟312。下載的基準性質接著可為基于經(jīng)驗的性質， 其之前已經(jīng)獲得用于類似的系統(tǒng)和槽。
[0061] 當執(zhí)行方法時，在步驟306中獲得的當前性質T2，t2，A 2，f2可連續(xù)地儲存在存儲 器單元32中，以提供清潔或混合操作的驗證記錄。驗證記錄可包含當前性質的值的時間序 列，以及/或傳感器信號Ss中的信號值的時間序列。驗證記錄可在方法的另一個步驟313 中從存儲器單元32上傳（輸出），例如，呈允許分析清潔和混合的清潔或混合報告的形式。 例如，在食品和藥品行業(yè)中，可需要驗證記錄來滿足規(guī)章要求。
[0062] 監(jiān)測的方法在可連續(xù)地再進入步驟306 (只要混合或清潔操作進行）的意義上為 反復的。然而，校準可通過再進入步驟301來執(zhí)行任何次數(shù)。
[0063] 該方法產(chǎn)生了許多優(yōu)點，并且可包括附加特征。例如，在一個實施中，步驟307和 308可處理當前性質和/或基準性質，用于檢測其間的不可接受的差異，其典型地指示液體 噴射系統(tǒng)2中的故障，例如，通過比較性質用于驗證液體的預定圖案在槽中噴射?；鶞市再| 可通過用于特定槽的液體噴射系統(tǒng)的數(shù)學建模來獲得，并且在步驟312中下載，并且其可 在專用初始化程序（步驟301-303)中獲得。為了減小當前性質T 2，t2，A2，f2的影響，步 驟307, 308可操作成基于當前性質的最近的值的時間平均值（可選加權）來檢測故障。故 障可包括旋轉頭106或旋轉轂110的減弱的旋轉（或沒有旋轉），一個或更多個噴嘴112的 完全或部分堵塞，以及泵不能將足量的液體供應至液體噴射系統(tǒng)2。泵的失效可通過合計 (例如，總計）來自不同噴嘴112的連貫射流的幅值和監(jiān)測根據(jù)時間的合計值來監(jiān)測。在檢 測到故障的情況下，即，如果步驟308中的差異大于允許的，則可在步驟309中發(fā)出可聽警 報和/或可見信號，以警告液體噴射系統(tǒng)的操作者，例如，經(jīng)由用戶界面38 (圖1)。
[0064] 在另一個實施中，方法的步驟可用于驗證槽被適當?shù)厍鍧嵒騼?nèi)容物被適當?shù)鼗?合。這些實施完全等同于故障的前述檢測。
[0065] 在另一個實施中，步驟307和308可處理當前性質!^，t2，A2，f2和基準性質I； ef， tMf，AMf，fMf，用于分析槽內(nèi)的射流的移動圖案。在一個實例中，出于驗證特定槽的清潔過 程的目的，分析當前性質。在另一個實例中，出于驗證和改進槽中的清潔或混合過程的數(shù)學 模型的目的，分析性質。在又一個實例中，性質分析用于確定它們對各種控制或設計參數(shù)的 功能依賴，諸如，液體的壓力、液體的類型、噴嘴的數(shù)量、噴嘴的類型、旋轉頭106和/或旋轉 轂110的轉速、槽的尺寸和構造、液體噴射系統(tǒng)的放置等，例如，出于優(yōu)化清潔或混合過程 的目的。
[0066] 大體上，根據(jù)本文公開的各種實施例的監(jiān)測過程可通過數(shù)據(jù)處理裝置實施，諸如， 處理單元30,其連接于樣品，或者另外從傳感器單元71獲得測量值。參照圖1，數(shù)據(jù)處理裝 置可與處理單元30分開，處理單元30控制液體噴射系統(tǒng)的操作。
[0067] 圖5示出了構造成實施圖4中的監(jiān)測過程的數(shù)據(jù)處理裝置30'的實例。裝置30' 包括用于接收傳感器信號Ss的輸入部36a。裝置30'還包括用于在步驟301和306中獲得 當前性質的寄存模塊（或器件）501、用于在步驟302中生成基準性質的性質生成模塊（或 器件）502、用于在步驟303中儲存基準性質的儲存模塊（或器件）503、用于在步驟304中 開始清潔或混合的開始模塊（或器件）504、用于在步驟305中取得基準性質的性質取得模 塊（或器件）505、用于在步驟307中比較性質的比較模塊（或器件）507、用于執(zhí)行步驟308 的確定模塊（或器件）508、用于在步驟309中發(fā)出消息的消息發(fā)出模塊（或器件）509、用 于在步驟310中確定操作是否完成的確定模塊（或器件）510、用于在步驟311中確定是否 應當執(zhí)行校準的確定模塊（或器件）511、用于在步驟312中將數(shù)據(jù)下載到存儲器單元32中 的輸入模塊（或器件）512、用于在步驟513中從存儲器單元32上傳或輸出數(shù)據(jù)的輸出模塊 (或器件）513,以及用于輸出表示監(jiān)測的結果的數(shù)據(jù)的輸出部36b。如圖5中指示的，裝置 30'可電連接于電子存儲器單元32'，例如，用于取得基準性質或儲存當前性質。
[0068] 裝置30'可通過在一個或更多個通用或專用計算裝置上運行的專用軟件（或固 件）實施。在該背景下，將理解的是，此類計算裝置的各個〃模塊〃或〃器件〃是指方法步 驟的構思等同物；并非總是存在元件/器件與硬件或軟件例行程序的特定段之間的一一對 應。一件硬件有時包括不同的模塊/器件。例如，處理單元可在執(zhí)行一個指令時用作一個 模塊/器件，但在執(zhí)行另一個指令時用作另一個模塊/器件。此外，一個模塊/器件可在一 些情況下通過一個指令來實施，但在一些其它情況下通過多個指令來實施。自然地，能夠構 想出一個或更多個模塊（器件）完全由模擬硬件構件實施。
[0069] 軟件控制的裝置30'可包括一個或更多個處理單元（參照圖1中的31)，例如， CPU(〃中央處理單元〃）、DSP(〃數(shù)字信號處理器〃）、ASIC(〃專用集成電路〃）、離散模擬和/ 或數(shù)字構件，或一些其它可編程邏輯裝置，諸如FPGA (〃現(xiàn)場可編程門陣列〃）。裝置30'還可 包括系統(tǒng)存儲器和系統(tǒng)總線，該系統(tǒng)總線將包括系統(tǒng)存儲器的各種系統(tǒng)構件聯(lián)接于處理單 元。系統(tǒng)總線可為若干類型的總線結構中的任一種，包括使用多種總線構架中的任一種的 存儲器總線或存儲器控制器、外圍總線，以及本地總線。系統(tǒng)存儲器可包括呈易失性和/或 非易失性存儲器形式的計算機儲存介質，諸如，只讀存儲器（ROM)、隨機存取存儲器（RAM) 和閃速存儲器。專用軟件、基準值和執(zhí)行期間所需的任何其它數(shù)據(jù)可儲存在系統(tǒng)存儲器中， 或其它可除去/非可除去的易失性/非易失性計算機儲存介質上，其包括在計算裝置中或 對計算裝置而言為可訪問的，諸如，磁性介質、光學介質、閃速存儲卡、數(shù)字磁帶、固態(tài)RAM、 固態(tài)ROM等。數(shù)據(jù)處理裝置可包括一個或更多個通信接口，諸如，串行接口、并行接口、USB 接口、無線接口、網(wǎng)絡適配器等，以及一個或更多個數(shù)據(jù)采集裝置，諸如A/D轉換器。專用軟 件可在任何適合的計算機可讀介質（包括記錄介質和只讀存儲器）上提供至裝置30'。
[0070] 參照圖6,示出了用于圖1的系統(tǒng)的旋轉頭206的另一個實施例。旋轉頭206布置 在管201的下端處，其類似于圖1的管101。旋轉頭206包括球形本體207,其經(jīng)由軸承208 連接于管201，軸承208允許旋轉頭206沿第一方向圍繞平行于管201的軸線A1旋轉。液體 可從管201進入旋轉頭206,并且從旋轉頭206經(jīng)由本體207中的許多縫隙271-274噴射。 縫隙271-274以常規(guī)方式沿如下方向噴射液體，該方向實現(xiàn)了旋轉頭206的旋轉移動，并且 如本領域內(nèi)已知的，預定液體流實現(xiàn)了旋轉頭206的預定轉速。由此得到，縫隙271-274形 成驅動部件，其提供旋轉頭206圍繞軸線A1的旋轉，使得液體以預定圖案噴射到槽中。在 該實施例中，不需要馬達，像圖1的馬達21。然而，監(jiān)測在裝備有旋轉頭206時的系統(tǒng)2的 方法保持與其裝備有圖1中所示的旋轉頭106時相同。旋轉頭的其它實施例為正如可構想 的，只要傳感器單元71可生成指示來自旋轉頭的液體與槽40的內(nèi)表面41接觸的信號Ss。
[0071] 液體噴射系統(tǒng)可安裝在待清潔的槽的任何壁部分中的開口中，并且管因此可沿任 何期望的方向延伸到槽中。此外，傳感器單元不必安裝在液體噴射系統(tǒng)上（例如，在安裝凸 緣102中），而可改為直接安裝在槽的壁部分中。來自附加的傳感器單元的附加傳感器信號 可合計信號Ss，并且可作為單獨信號發(fā)送至處理單元30。
[0072] 按照以上說明，盡管已經(jīng)描述和示出了本發(fā)明的各種實施例，但本發(fā)明不限于此， 而是還可以以以下權利要求中限定的主題的范圍內(nèi)的其它方式體現(xiàn)。
【權利要求】
1. 一種用于液體噴射液體系統(tǒng)（2)的監(jiān)測布置，所述液體噴射液體系統(tǒng)（2)包括具有 構造成延伸到槽（40)中并且接收液體（L)的管（101)的噴射設備（100)，其中旋轉頭（106) 布置在所述管（101)上，并且裝配有流體噴嘴（112)，用于以圖案將所述液體（L)噴射在所 述槽（40)的內(nèi)表面（41)上，所述監(jiān)測布置包括 ： 傳感器單元（71)，其構造成安裝于所述槽（40)，使得所述傳感器單元（71)生成指示液 體（L)與所述槽（40)的內(nèi)表面（41)接觸的信號（Ss)，以及 處理單元（30)，其構造成從所述傳感器單元（71)接收指示液體（L)與所述槽（40)的 內(nèi)表面（41)接觸的所述信號（Ss)， 所述監(jiān)測布置的特征在于， 所述處理單元（30)構造成 從存儲器單元（32)取得指示液體（L)與所述內(nèi)表面（41)接觸的基準性質 (Tref，tref，Aref，fref) ' 在所述流體噴嘴（12)將液體（L)朝所述槽（40)的內(nèi)表面（41)噴射時的測量時 段（ΛΤ2)期間寄存由所述傳感器單元（71)生成的所述信號（Ss)的至少一個當前性質 (丁2，t2, A2，f2)， 將所述當前性質（T2, t2, A2, f2)與所述基準性質（TMf, tMf, AMf, fMf)比較，并且 如果所述當前性質（T2，t2，A2，f2)與所述基準性質（T raf，tMf，AMf，f；rf)偏差超過預定水 平，則發(fā)出指示所述偏差的消息。
2. 根據(jù)權利要求1所述的監(jiān)測布置，其特征在于，所述處理單元（30)構造成 在所述流體噴嘴（112)朝所述內(nèi)表面（41)噴射液體（L)時的初始時段（ΛΤ1)期間寄 存所述信號（Ss)的至少一個當前性質 基于所述信號（Ss)的當前性質來生成基準性質（TMf，tMf，AMf，f Mf)j 且 將所述基準性質（TMf，tMf，AMf，fMf)儲存在所述存儲器單元（32)中。
3. 根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的監(jiān)測布置，其特征在于，所述測量時段（Λ T2) 與所述槽（40)的液體內(nèi)容物的混合相關聯(lián)。
4. 根據(jù)權利要求1至權利要求3中任一項所述的監(jiān)測布置，其特征在于，從所述存儲 器單元（32)取得的所述性質包括信號脈沖之間的持續(xù)時間（Τ)。
5. 根據(jù)權利要求1至權利要求4中任一項所述的監(jiān)測布置，其特征在于，從所述存儲 器單元（32)取得的所述性質包括信號脈沖的持續(xù)時間（t)。
6. 根據(jù)權利要求1至權利要求5中任一項所述的監(jiān)測布置，其特征在于，從所述存儲 器單元（32)取得的所述性質包括信號幅值（A)。
7. 根據(jù)權利要求1至權利要求6中任一項所述的監(jiān)測布置，其特征在于，從所述存儲 器單元（32)取得的所述性質包括信號頻率（f)值。
8. 根據(jù)權利要求1至權利要求7中任一項所述的監(jiān)測布置，其特征在于，從所述存儲 器單元（32)取得的所述性質包括信號圖案。
9. 根據(jù)權利要求1至權利要求8中任一項所述的監(jiān)測布置，其特征在于，所述處理單 元（30)構造成 在所述液體噴嘴（112)朝所述內(nèi)表面（41)噴射液體（L)時的又一個測量時段期間，寄 存所述信號（Ss)的至少一個當前性質，并且 基于所述信號（Ss)的當前性質生成基準性質（TMf，tMf，AMf，f Mf)，并且 將所述基準性質（TMf，tMf，AMf，fMf)儲存在所述存儲器單元（32)中。
10. 根據(jù)權利要求1至權利要求9中任一項所述的監(jiān)測布置，其特征在于，所述處理單 元（30)構造成反復地 在所述液體噴嘴（112)朝所述內(nèi)表面（41)噴射流體（L)時的又一個測量時段期間，寄 存所述信號（Ss)的至少一個當前性質， 將所述當前性質與所述基準性質（TMf，tMf，AMf，fMf)比較，并且 如果所述當前性質與所述基準性質（TMf，tMf，AMf，f； rf)偏差超過預定水平，則發(fā)出指 不所述偏差的消息。
11. 根據(jù)權利要求1至權利要求10中任一項所述的監(jiān)測布置，其特征在于，所述傳感 器單元（71)構造成 安裝在所述槽（40)內(nèi)，使得所述傳感器單元（71)在所述流體噴嘴（112)噴射液體（L) 時經(jīng)受液體（F)，并且 生成指示液體（L)與所述傳感器單元（71)接觸的信號（Ss)。
12. 根據(jù)權利要求1至權利要求11中任一項所述的監(jiān)測布置，其特征在于，所述傳感 器單元（71)為具有感測表面的壓力傳感器，所述感測表面沿所述槽（40)的內(nèi)表面（41)延 伸超過至少lcm的距離。
13. -種液體噴射系統(tǒng)，包括 液體噴射設備（100)，其具有構造成延伸到槽（40)中并且接收液體（L)的管（101)，其 中旋轉頭（106)布置在所述管（101)上，并且裝配有流體噴嘴（112)，用于以圖案將所述液 體（L)噴射在所述槽（40)的內(nèi)表面（41)上，以及 根據(jù)權利要求1至權利要求12中任一項所述的監(jiān)測布置。
14. 一種監(jiān)測液體噴射系統(tǒng)（2)的方法，所述液體噴射系統(tǒng)（2)包括具有構造成延伸 到槽（40)中并且接收液體（L)的管（101)的噴射設備（100)，其中旋轉頭（106)布置在所 述管（101)上，并且裝配有流體噴嘴（112)，用于以圖案將所述液體（L)噴射在所述槽（40) 的內(nèi)表面（41)上，其中傳感器單元（71)構造成安裝于所述槽（40)，使得所述傳感器單元 (71)生成指示液體（L)與所述槽（40)的內(nèi)表面（41)接觸的信號（Ss)， 所述方法包括 從存儲器單元（32)取得（305)指示液體（L)與所述內(nèi)表面（41)接觸的基準性質 (Tref，tref，Aref，fref) ' 在所述流體噴嘴（112)將液體（L)朝所述槽（40)的內(nèi)表面（41)噴射時的測量時段 (△T2)期間，寄存（306)由所述傳感器單元（71)生成的所述信號（Ss)的至少一個當前性 質（T2, t2, A2, f2)， 將所述當前性質（T2, t2, A2, f2)與所述基準性質（TMf，tMf，AMf，f Mf)比較（307)，以及 如果所述當前性質（T2，t2，A2，f2)與所述基準性質（T raf，tMf，AMf，f；rf)偏差超過預定水 平，則發(fā)出（308, 309)指示所述偏差的消息。
15. 根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，包括： 在所述流體噴嘴（112)朝所述內(nèi)表面（41)噴射液體（L)時的初始時段（ΛΤ1)期間， 寄存（301)所述信號（Ss)的至少一個當前性質（Τρ^ΑρΑ)， 基于所述信號（Ss)的當前性質（1\，懷軋f\)來生成（302)基準性質 (Tref，tref，Aref，fr ef)，以及 將所述基準性質（TMf，tMf，AMf，fMf)儲存（303)在所述存儲器單元（32)中。
16.根據(jù)權利要求14或權利要求15所述的方法，其特征在于，包括： 在所述流體噴嘴（112)朝所述內(nèi)表面（41)噴射液體（L)時的又一個（311)測量時段 期間，寄存（301)所述信號（Ss)的至少一個當前性質，以及 基于所述信號（Ss)的當前性質生成（302)基準性質（TMf，tMf，AMf，f Mf)，以及 將所述基準性質（TMf，tMf，AMf，fMf)儲存（303)在所述存儲器單元（32)中。
【文檔編號】B05B13/06GK104093497SQ201380009213
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年2月11日 優(yōu)先權日:2012年2月13日
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