專利名稱：閉環(huán)粉末流調(diào)節(jié)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有閉環(huán)粉末流速調(diào)節(jié)的粉末送料系統(tǒng)。
熱噴涂，即火焰噴涂，包括對如金屬或陶瓷這樣的熱易熔材料的熱退火和將粉粒狀的退火材料涂到待覆蓋的表面并將熱易熔材料粘結(jié)其上。熱噴槍通常作此用途，其中一種類型的噴槍，熱易熔材料是以末狀加到噴槍中的。粉末是一種如小于美國標(biāo)準(zhǔn)篩100目規(guī)格這樣小的粒子，其小到1微米，所以難以度量和控制。
熱噴槍通常利用燃燒或等離子體火焰使粉末融化，但是，使用一種或結(jié)合幾種其他加熱手段，如電弧、電阻加熱器或感應(yīng)加熱器，也能達(dá)到目的。在粉末型燃燒熱噴槍中，粉末的載氣可用燃燒氣中的一種或壓縮空氣。在等離子體噴槍中，盡管在特定場合下使用碳?xì)浠衔镞@樣的氣體，但一般使用的載氣和初級等離子體氣體一樣。
為了獲得高質(zhì)量的噴涂，必需精確控制經(jīng)噴槍送出粉末料的流速，使在給定的一系列條件下保持恒定的流速。細(xì)微型粉末是一種不易處理和難以用某一均勻的速度加到載氣中的材料。而許多以重力為原理的、采用不同結(jié)構(gòu)設(shè)計和操作方式的裝置，無論是機械傳送的和氣體傳送的，還是兩者結(jié)合的，它們幾乎一般都有不能可靠保持恒定的粉末送料速度以及常常發(fā)生機械磨損和破裂的缺點。較大范圍內(nèi)的用于熱噴涂的粉末的粗細(xì)、粉末材料和顆粒形狀均是影響因素。
本發(fā)明大致上屬于和使用一種如在美國專利No.4，561，808中介紹過的這種類型的粉末送料器。本發(fā)明公開一種粉末送料系統(tǒng)，其包括一用來容納松散顆粒狀的粉末的封閉的漏斗。一連接載氣源的載氣導(dǎo)管在漏斗的下部位穿越漏斗，并延伸至一粉末載氣利用點。載氣導(dǎo)管中有在低于粉末料面處伸入漏斗中的粉末輸入節(jié)流孔，它的幾何形狀和設(shè)置使在沒有流化氣流過節(jié)流孔的情況下，不會使重力粉末流經(jīng)過輸入節(jié)流孔進到載氣導(dǎo)管中的載氣流中去。
在調(diào)定壓力下的流化送料氣供到漏斗中，因此，在流過節(jié)流孔通道時，氣體必定通過固體物料而被擴散開。漏斗的結(jié)構(gòu)設(shè)計使氣體匯向粉末輸入導(dǎo)管并將緊靠輸入導(dǎo)管處的流化區(qū)中的粉末流化，而在流化區(qū)四周的粉末是未流化的，用作將流化氣均勻進入流化區(qū)的擴散區(qū)。
如在美國專利No.4，561，808中進一步公開的，載氣是預(yù)定恒量供入的。送料氣的流量是依靠載氣導(dǎo)管中的壓力調(diào)節(jié)的，這個壓力響應(yīng)經(jīng)過導(dǎo)管中的固體物料的流速的變化。即在送氣管道中的任何壓力變化調(diào)節(jié)著流化氣的流量。由于送料氣壓力是恒定的，當(dāng)載氣導(dǎo)管壓力升高時，流化氣的流量就減小，否則相反。可看到美國專利No.4，561，808公開的這種類型的裝置具有出色的重復(fù)性和能均勻控制粉末送料速度，比起原來的送料器明顯改進了性能。例如，粉末流速能保持在約5%以內(nèi)。但是，在一些使用場合，需要更高的精度。
可采用許多其它裝置，利用閉環(huán)反饋檢測和控制粉末流速。例如，美國專利No.3，976，332公開了一前面提到的美國專利No.4，561，808中的送料器的前驅(qū)，該專利介紹使用一流體放大器，以一靠載氣導(dǎo)管中的壓力控制的流速將送料氣供給于漏斗。美國專利No.2，623，793公開了一差壓控制器，用其檢測在粉末一氣體分離器和在粉末一氣體提升管的底部的供氣管道之間的壓差。差壓控制器操作一將氣體供給到送料器中的控制閥門。
美國專利No.3，365，242介紹了一種利用調(diào)節(jié)貯罐中的粉末上方的氣體空間中的壓力實現(xiàn)粉末流的粗調(diào)節(jié)的方法。利用一將氣體供到主粉末排放管道的閥門可實現(xiàn)粉末排放的細(xì)調(diào)節(jié)。該閥門是由一檢測排放管中壓力的壓力響應(yīng)驅(qū)動器操作的。取代前述用粉末壓力調(diào)節(jié)排放速度的方法，在專利中提到的一種稱量裝置，用它發(fā)出一響應(yīng)粉末流的信號。
還有一些其他的測量粉末送料速度的方法。例如，美國專利No.4，613，259公開了檢測經(jīng)過一裝有粉末的直管的核輻射的方法。檢測器信號由一計算機處理，計算機控制一在送料器上的機械計量裝置。這個專利還描述了一個用于使粉末載氣流通過和截住的橡膠管夾緊閥的另一個用途。管子的外面圍著一內(nèi)部填充有高壓流體的空腔體，以夾緊管子和阻沽魍ā 德國專利申請3，211，712公開了一前一后兩只粉末漏斗，一可調(diào)節(jié)送料速度的送料裝置，一貯存容器，一有可變間隙的從貯存容器的重力送料器和一載氣噴射器，粉末經(jīng)過一預(yù)置的間隙裝入噴射器內(nèi)。一控制裝置檢測貯存容器中的粉末的高度，調(diào)節(jié)送料裝置以保持恒定的粉末高度。
與本申請轉(zhuǎn)讓給同一受讓人的、于1986年11月4日申請(代理人登記號No.ME-3612)的共同待批美國專利申請(系列號927，012)公開了一用于測量粉末流速的測力傳感器的具體用途。來自測力傳感器的一個模擬信號響應(yīng)裝了粉末的漏斗的重量。模擬信號由一電路處理，該電路將信號微分為一變化率，過濾掉瞬變信號，提供一合適比例的輸出以顯示送料速度。為了防止被一些次要的瞬變信號弄亂，通常的時間常數(shù)是幾秒至一分鐘這樣的等級，提供的電路用于快速響應(yīng)流速的大的變化。這個裝置能出色地測量出平均流速，但是時間常數(shù)太長以致在要求能快速控制粉末流的變化的反饋環(huán)口不能單獨使用。
因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種改進的粉末送料系統(tǒng)和一種具有在很短響應(yīng)時間內(nèi)能調(diào)節(jié)粉末流速的高精度的方法。
本發(fā)明的另一目的是在粉末送料系統(tǒng)中提供新型的閉環(huán)速度調(diào)節(jié)，這種類型的系統(tǒng)具有一帶有一吸入節(jié)流孔的載氣導(dǎo)管，該節(jié)流孔用以在有通入漏斗的送料氣的情況下從漏斗吸入粉末。
為實現(xiàn)上述的和其他的目的，可采用一種具有粉末送料速度閉環(huán)調(diào)節(jié)的粉末送料系統(tǒng)，其包括一具有裝粉末的封閉漏斗的粉末送料器，一用于在恒壓下將送料氣排放到漏斗中的送料氣導(dǎo)管，一流通載氣流的載氣導(dǎo)管，和吸入節(jié)流孔裝置，該節(jié)流孔用來在有送料氣壓力條件下以實際流速從漏斗將粉末吸入到載氣導(dǎo)管中。載氣導(dǎo)管與一載氣源相連并伸至一粉末載氣利用點。
按照本發(fā)明，用于改變載氣導(dǎo)管中的壓力的如閥門裝置這樣的壓力裝置是裝在載氣導(dǎo)管上的位于吸入節(jié)流孔裝置和粉末載氣利用點之間的位置上，依靠調(diào)節(jié)導(dǎo)管流通口徑限制載氣流來改變導(dǎo)管壓力，壓力裝置的控制也將控制粉末流速。
給定值裝置給出一個表示一選擇的粉末流速的選擇的給定值信號。流量測量裝置測出粉末從漏斗流出的實際流速，并產(chǎn)生一相應(yīng)的流速信號。第一控制器裝置產(chǎn)生一表示給定值信號與流速信號之間的差值的參考信號。
壓力測量裝置測量載氣導(dǎo)管壓力，最好是測量在吸入節(jié)流孔與閥門裝置之間的漏斗壓力和載氣導(dǎo)管壓力之間的壓差。壓力測量裝置產(chǎn)生一對應(yīng)于壓差的差分信號。第二控制器裝置產(chǎn)生一表示壓差信號與參考信號之間的差值的控制信號，即載氣壓力和參考信號的和。閥門裝置根據(jù)控制信號按比例地限制載氣流，以調(diào)節(jié)粉末流速。
流量測量裝置有一用于調(diào)節(jié)粉末流速的、響應(yīng)流速變化的第一時間常數(shù)。壓力測量裝置有一用于調(diào)節(jié)粉末流速的、響應(yīng)流速變化的第二時間常數(shù)。本發(fā)明尤其適用于第二時間常數(shù)快于第一時間常數(shù)的場合。
附圖
表示按照本發(fā)明的一粉末送料器的縱剖面的側(cè)視圖和一閉環(huán)系統(tǒng)簡圖。
用于本發(fā)明的粉末送料器10是一種上述美國專利No.4.561.808所述類型的粉末送料器。參閱附圖，供料漏斗12裝有如陶瓷粉末的粉末14，陶瓷粉末顆粒度主要是在-325目-15微米(美國標(biāo)準(zhǔn)篩)范圍內(nèi)。漏斗有一入口蓋16，用以定期加入粉末。漏斗上裝有一振動器18，用以必須將粉末保持于松散自由流動狀態(tài)，以便允許氣體通過。漏斗內(nèi)可加壓，采用O形圈或其他類似的東西(未畫出)予以合適地密封住。
穿過漏斗12的底部有一根載氣導(dǎo)管20。載氣為如氬或氮等惰性氣體，或壓縮空氣，或如甲烷等碳?xì)浠衔铮蚱渌愃频臍怏w。在漏斗中低于粉末物料面處的導(dǎo)管20段上有一打有一個或多個粉末吸入節(jié)流孔22(畫出兩個孔)的加速段21。這個吸入節(jié)流孔裝置的設(shè)置要使在沒有送料氣流過節(jié)流孔情況下，也不會有粉末因重力而流過這些節(jié)流孔。例如，可使節(jié)流孔面向下方或側(cè)面，或者用懸垂物或其它類似東西與重力流隔開。根據(jù)需要，導(dǎo)管20也可設(shè)幾根(雖然圖中只畫出一根)，它們平行穿過粉末后匯集到從漏斗12伸出的載氣導(dǎo)管的一個送料段86上。
通常與載氣相同類型的流化送料氣進到漏斗中，送氣點，最好位于緊靠吸入節(jié)流孔22的任何物料流化區(qū)的外部。如圖所示，送料氣經(jīng)過管道23送入漏斗12的底部，經(jīng)過一多孔構(gòu)件26和靜止的粉末物料14，進到吸入節(jié)流孔。部分流化送料氣最好也通過一連接于漏斗12頂部附近、位置高于正常最高的粉末料面的地方的支管道25送入漏斗。隨著送料氣一起，粉末被吸經(jīng)節(jié)流孔22進到夾帶著送料氣的載氣管道20中，然后將粉末傳送到如熱噴槍24或唯一的一個粉末排放開口這樣的使用點。粉末流速正比于流經(jīng)節(jié)流孔22的送料氣流速，而送料氣流速又是正比于漏斗與載氣管道之間的壓差。在另一實施例(未畫出)中，沒有單獨供給的載氣，兩只有送料氣自己攜帶粉末送入載氣導(dǎo)管。
來自一氣源(未畫出)的氣體經(jīng)過一上面裝有一電磁截止閥30的輸入導(dǎo)管28送入本裝置中。一部分氣體經(jīng)過支管32、一裝有一控制閥門36的流量計34，進到載氣導(dǎo)管20的輸入段31中，控制閥36用來計量所需的、流經(jīng)載氣導(dǎo)管20的氣體的恒定的質(zhì)量流速。需要的話，如在導(dǎo)管段31采用一氣體流速傳感器(未畫出)和采用一對控制閥36的反饋環(huán)，則可實現(xiàn)較高的恒定載氣流。
第二部分較少的氣源經(jīng)一第二支管38、一第二電磁截止閥40和一控制調(diào)節(jié)器42，進到送料氣導(dǎo)管23中。調(diào)壓器42是預(yù)先調(diào)定好的，使進入漏斗中的送料氣源的壓力恒定且較低，例如，在0.07～0.7巴(1～10磅/平方英寸)范圍內(nèi)。與送料氣導(dǎo)管23相接的還有一只壓力表44，用以指示壓力，還可用作粉末流速的相對指示器。
在漏斗12的頂部附近有一通風(fēng)口50，用來當(dāng)送料氣切斷時給漏斗通風(fēng)。為此，設(shè)置了一電磁閥52。
如要起動，打開系統(tǒng)閥門30(或一調(diào)到所需壓力的調(diào)壓器)，使產(chǎn)生載氣流。再打開送料氣閥門40，同時關(guān)閉通風(fēng)口閥門52。漏斗12內(nèi)的壓力很快形成，粉末被吸進節(jié)流孔22，再被攜帶到載氣導(dǎo)管20的加速段21上的軸向孔54中。由此，由載氣、送料氣和粉末組成的混合物流經(jīng)載氣導(dǎo)管送到熱噴槍。如要停止操作，則程序相反，將閥門40關(guān)閉，打開通風(fēng)口閥門52。
按照本發(fā)明，各粉末流速測量元件是流量控制環(huán)56的一部分。流速是用任一所熟悉的或希望的方法測得，即產(chǎn)生一帶有0.5～5秒最好為1～3秒的時間常數(shù)的電信號。這樣的時間常數(shù)是測量本身沒有短時間波動的現(xiàn)有流速所需的并為適宜的流量測量裝置所固有。
利用一以一如常用的測力傳感器58這樣的壓力傳感器為基礎(chǔ)的應(yīng)變傳感器，再結(jié)合一如在上面提到的美國專利申請(系列號927，012)中所述的電訊號調(diào)節(jié)器60，就可以檢測出所需的流速。漏斗12是懸架在一與測力傳感器相連的托架61上。測力傳感器剛性連接到一支撐于底座64上的支架62上的，在線路66上輸出其大小為0～20伏直流的低壓電模擬信號，該訊號正比于裝有粉末的漏斗12的重量。
當(dāng)接通載氣和送料氣后，物料從漏斗流到載氣導(dǎo)管20，然后送到噴槍24或其他使用點。這樣，就使漏斗重量和因此形成的測力傳感器的輸出隨時間而減小。來自測力傳感器的輸出經(jīng)導(dǎo)線66送至信號調(diào)節(jié)器60，它將模擬信號微分，濾除瞬變信號，產(chǎn)生一正比于粉末流速的、大小通常為10伏直流以下范圍的流速信號Sf。為消除來自測力傳感器的、由于如振動和移動等外部原因造成的那些信號，濾波是必須的，其時間常數(shù)為0.5～5秒，最好為1～3秒范圍。通過線路69在顯示器67上指示出流速。
按照本發(fā)明，流速信號Sf經(jīng)過導(dǎo)線68送到一第一控制器裝置70。經(jīng)導(dǎo)線72，從一給定值裝置74在控制器70上還收到一第二信號，給定值裝置74產(chǎn)生一給定值信號電壓Ss，用來與流速信號Sf作比較。給定值裝置是普通常用的，例如包括一帶有一可變電位計的調(diào)壓器或一數(shù)模轉(zhuǎn)換器，它可經(jīng)調(diào)節(jié)以預(yù)先設(shè)定一所需的粉末流速。
在線路76上的控制器70的輸出是一個表示給定值Ss和流速信號Sf之間的誤差信號(Ss-Sf)的參考信號Sr。一般，信號Sr包括一正比于誤差信號的項，還至少包括有從誤差信號推導(dǎo)出來的一項。控制器70是一種常用的可逆動作處理控制器，該控制器在線路76上具有一輸出參考信號Sr，該信號是正比于誤差信號的一項和誤差信號的積分項之和。在穩(wěn)態(tài)時，誤差信號為0，本實施例的參考信號為高至5伏直流的范圍。
再進一步看本發(fā)明，一第二控制環(huán)，即一壓力控制環(huán)78是和上述的流控制環(huán)56的諸元件組合成一體?。压力控痔O釩ㄒ徊鈦勾釁 0，用來測量在漏斗中的，經(jīng)第一管82檢測的送料氣壓力Ph與載氣導(dǎo)管壓力Pg之間的差值(Ph-Pg)。載氣導(dǎo)管壓力是靠一來自導(dǎo)管20上的送料段86的一第二管84測得的，送料管段86位于吸入節(jié)流孔裝置22與下面要介紹的閥門裝置88之間。典型的漏斗表壓為1～10磅/平方英寸(0.07-0.7巴)，載氣導(dǎo)管表壓為0～5磅/平方英寸(0～0.3巴)。壓差(Ph-Pg)是一包括短時間波動在內(nèi)的粉末流速的測量值。
壓力傳感器80以導(dǎo)線90上的電壓的方式供給一壓差信號Sd，該電壓約1～6伏直流，對應(yīng)于壓差(Ph-Pg)。傳感器80有一較快的時間常數(shù)，它小于流量測量裝置58、60的時間常數(shù)，即小于0.1秒，最好小于0.01秒。
第二控制器裝置92接收導(dǎo)線90上的微分信號Sd和導(dǎo)線76上的參考信號Sr。這樣，Sr作為一第二給定值信號起作用。第二控制器92在線94上的輸出是一大小約為0～60毫安直流的控制信號Sc，該信號表示一正比于壓差信號Sd和參考信號Sf之間的差值(Sd-Sr)的第二誤差信號，例如，信號Sc可以正比于第二誤差信號。但最好檢制器92是一在線路94上具有一輸出控制信號Sc的常用的直接動作處理控制器，信號Sc是正比于第二誤差信號的第二項與第二誤差信號的第二積分項之和。
如閥門裝置88這樣的壓力裝置能響應(yīng)控制信號Sc而調(diào)節(jié)改變載氣導(dǎo)管20中的壓力。之所以能這樣，是因為閥門88限制了節(jié)流載氣和載氣導(dǎo)管20中的粉末流。閥門裝置不是本身明顯地改變粉末流速，而是用作一改變背壓以影響壓差(Ph-Pg)的裝置，如此來間接地控制流速。在本發(fā)明中，對于這里所述類型的送料器情況，需要用手動方式調(diào)節(jié)壓力裝置即閥門88的方法來控制粉末流速。
控制器70、92可由如運算放大器之類的諸個模擬電子元件組成，或按熟知的或所希望的方式用一數(shù)字計算機實現(xiàn)。
如上所述，參考信號和控制信號是分別從各自的誤差信號中分出來的。正比例項的常數(shù)典型的為0.1～1.5，而積分常數(shù)對于第一控制器是1～8秒而對于第二控制器是0.5～4秒。利用例行試驗很容易建立各特定參數(shù)的設(shè)定值，對于寬范圍的載氣導(dǎo)管直徑和長度、多種類型的粉末、較大范圍的流速和背壓變化都可以從使用角度實現(xiàn)最優(yōu)化。
盡管差壓傳感器80是最好的，但是較簡單的實施例中，導(dǎo)管82被略去了，傳感器只能經(jīng)導(dǎo)管84測量載氣導(dǎo)管壓力。在這種情況下，信號Sd反相對應(yīng)于載氣導(dǎo)管壓力，因此被用作控制器92的輸入以產(chǎn)生控制信號Sc。由于依靠恒定的送料氣壓力使漏斗壓力基本上保持恒定，所以，盡管精度稍低些，但是操作在其他方面是類似的。
在本發(fā)明的一最佳實施例中，閥門裝置88包括一閥門95(在附圖中用比其他元件更大些的比例畫出的)。最佳的閥門結(jié)構(gòu)設(shè)計是使用如橡膠或其他類似物的彈性材料制作的管道96做成縮頸形式，該管是位于節(jié)流孔22和噴槍24之間，特別要位于分支導(dǎo)管84與導(dǎo)管20上通向噴槍24的使用段98之間。一密封的環(huán)狀流體壓力腔100是用一閥體102圍住橡膠而成的。選用這種橡膠閥門是因為它受研磨的粉末的影響最小。
為利用控制信號Sc使閥門控制有效，閥門裝置88還應(yīng)包括一電流-氣動轉(zhuǎn)換器104，用以接收線路94上的控制信號。轉(zhuǎn)換器還經(jīng)過管道106接收如壓縮空氣這樣的流體源來的(未畫出)加壓流體或由送料器的氣流來的氣體。轉(zhuǎn)換器經(jīng)過管道108將流體送到腔100中，送入壓力與控制信號Sc對應(yīng)。這樣，例如當(dāng)控制信號電壓升高時也造成腔內(nèi)壓力提高，所以造成膠管96的收縮。
來自給定值裝置74的給定值電壓Ss減去了流速信號電壓Sf，這樣，(例如)粉末流速的某一不希望的降低導(dǎo)致躍變?yōu)橐坏土魉傩盘枺撔盘柺沟谝豢刂破鳟a(chǎn)生一正比于差值(Ss-Sf)的較高的參考信號Sr。由第二控制器從壓力傳感器產(chǎn)生的差壓信號Sd中減去這個較高的參考信號，以產(chǎn)生一較低的控制信號。因此，低粉末流速使一正比例于差值(Sd-Sr)的較低控制信號打開閥門95以提高壓差，相應(yīng)就提高了流速。同樣結(jié)果，壓差的減小(由于低流量)也會造成控制信號Sc降低，由此提高粉末流速。類似，如流速過高，由此造成的高控制信號也收縮了閥門95，降低了壓差，故降低了粉末流速。
第一控制環(huán)56控制基本的送料速度，而兩個控制環(huán)56、78又是聯(lián)合起作用的。例如，最初時將流控制器74調(diào)定在一所需的給定值信號Ss。當(dāng)只有載氣流過時，漏斗壓力和粉末流速均為0。當(dāng)接通送料氣起動送料系統(tǒng)后，漏斗壓力提高到由調(diào)節(jié)器42預(yù)先調(diào)定的一個比期望值稍大的粉末流速數(shù)值上。這時粉末流信號Sf低于給定值Ss，向前動作的第一控制器70將一較高參考信號送給第二控制器92。因為第二控制器92是可逆動作的，所以它將一低控制信號送給控制閥門88，使其大大打開。當(dāng)粉末流速信號趨近給定值時，第一控制器減低了第二控制器的參考信號Sr。在這階段，由差壓傳感器80測得的壓差(Ph-Pc)將產(chǎn)生一比參考信號Sr高的差壓信號Sd。由于控制信號Sc提高，使控制閥門88開始關(guān)閉，因此減小了差值(Ph-Pg)，減小了粉末流速。
第二控制環(huán)78調(diào)節(jié)得使流速中沒有較小的波動。例如，粉末流速的急速增高伴隨著相對于恒定的漏斗壓力而言的載氣壓力的減小。通向控制器92的信號Sd增大，控制信號Sc也增大了。(由于較長時間恒定的參考信號Sr保持不變)。這樣，閥門95進一步使口徑縮小，使載氣壓力提高到足以使流速下降到合格值而無波動。
本發(fā)明的串級控制環(huán)中被濾波的粉末流速傳感器的時間常數(shù)(如0.5～5秒)比載氣壓力的時間常數(shù)(小于0.1秒)長得多是非常必要的。因為在控制閥門95和漏斗12之間的載氣導(dǎo)管段的容積是很小的，第二控制器92能調(diào)諧到很快響應(yīng)壓力變化，從而在短在時間間隔內(nèi)保持恒定的粉末流速。第一控制器70由于受到粉末流速傳感器58和信號調(diào)節(jié)器60的時間常數(shù)的支配而調(diào)諧到較慢地響應(yīng)。環(huán)56中的控制器70有幾個功能;(a)它能為壓力控制器92提供一原始給定值，控制器92使粉末流速保持在一所需值;(b)它消除了由于材料成份變化、收縮軸的磨損、載氣流速的變化等等造成的粉末流速的波動和(c)它改變送到第二控制器上的參考信號以響應(yīng)粉末流速給定值的變化。
具有快速的時間常數(shù)的壓力控制環(huán)的78補償流速上的微小變化和波動，以保持恒定流速。本發(fā)明的送料裝置使從漏斗裝滿到幾乎放空期間粉末流速保持在1克/分鐘給定值流速以內(nèi)，典型的為約0.25克/分鐘。實際的送料速度為約2克/分鐘-約200克/分鐘，典型的為50克/分鐘-100克/分鐘。
盡管結(jié)合具體的幾個實施例在上面已詳細(xì)描述了本發(fā)明，那些均在本發(fā)明的精神和另附的各權(quán)利要求的范圍之內(nèi)的各種變化和修改，對于熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員是清楚的。所以，本發(fā)明僅由另附的各權(quán)利要求或它們的等效物所限制。
權(quán)利要求
1.一種粉末送料系統(tǒng)，包括一盛裝粉末用的封閉漏斗，在送料氣速度下將送料氣排放到漏斗中的送料氣裝置，一流通載氣用的、伸向使用點的載氣導(dǎo)管；以粉末流速將粉末從漏斗吸到與送料氣速度相對應(yīng)的載氣導(dǎo)管中的吸入裝置和一粉末流速的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于還包括一具有響應(yīng)粉末流速變化的第一時間常數(shù)的第一控制環(huán)，其包括用于測量粉末流速的流測量裝置和一與流測量裝置操作連接的、用于響應(yīng)粉末流速的測量以控制送料器速度從而控制粉末流速的第一控制器裝置，和一具有響應(yīng)粉末流速變化的第二時間常數(shù)的第二控制環(huán)，其包括用于測量在吸入節(jié)流孔裝置和使用點之間的載氣導(dǎo)管壓力的壓力測量裝置和與壓力測量裝置操作連接的、用于響應(yīng)載氣導(dǎo)管壓力的測量以控制送料氣速度從而控制粉末流速的第二控制器裝置，并且第一時間常數(shù)長于第二時間常數(shù)。
2.一種粉末送料系統(tǒng)，包括一盛裝粉末用的封閉漏斗，一以恒壓將送料氣排放到漏斗中的送料氣導(dǎo)管，一流通載氣流的載氣導(dǎo)管和以一流速將粉末從漏斗吸到一具有送料氣壓力的載氣導(dǎo)管中的吸入節(jié)流孔裝置，其中載氣導(dǎo)管與一載氣源相連并伸至一粉末載氣使用點，一調(diào)節(jié)粉末流速的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于還包括一具有響應(yīng)粉末流速變化的第一時間常數(shù)的第一控制環(huán)，其包括用于發(fā)出一表示一選用的粉末流速的給定值信號的給定值裝置，用于產(chǎn)生一相應(yīng)于粉末流速的流速信號的流測量裝置，用于產(chǎn)生一表示給定值信號與流速信號之差值的參考信號的第一控制器裝置和裝于載氣導(dǎo)管上并在吸入節(jié)流孔裝置與使用點之間的、用于改變載氣壓力的壓力裝置，壓力裝置響應(yīng)參考信號并相應(yīng)改變載氣壓力從而調(diào)節(jié)粉末流速，和一具有響應(yīng)粉末流速變化的第二時間常數(shù)的第二控制環(huán)，其包括用于測量吸入節(jié)流孔裝置與壓力裝置之淶腦仄脊苧沽筒幌嚶τ讜仄脊苧沽Φ難沽π藕諾難沽Σ飭孔爸?，用诱E幌煊ρ沽Σ飭啃藕諾目刂菩藕諾牡詼刂破髯爸?，和响应压力信号并蠂娄钢\湓仄沽Υ傭鶻詵勰┝魎俚難沽ψ爸?，并菢I(yè)諞皇奔涑Ｊび詰詼奔涑Ｊ
3.按照權(quán)利要求2所述的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于第一時間常數(shù)為0.5-5秒，第二時間常數(shù)小于0.1秒。
4.按照權(quán)利要求2所述的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于第一控制環(huán)和第二控制環(huán)是串級的。
5.按照權(quán)利要求2所述的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于壓力裝置包括用于限制載氣流的閥門裝置。
6.按照權(quán)利要求5所述的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于閥門裝置包括一在吸入節(jié)流孔裝置與使用點之間的一載氣管段上設(shè)置的可收縮管道，一密封閥體，其與可收縮管一起形成一圍在可收縮管四周的壓力腔，和用于產(chǎn)生一相應(yīng)于控制信號的流體壓力的轉(zhuǎn)換器裝置，壓力腔接收流體壓力以相應(yīng)收縮可收縮管，從而限制載氣流。
7.一種粉末送料系統(tǒng)，包括一盛裝粉末用的封閉漏斗，一以恒壓將送料氣排放到漏斗中的送料氣導(dǎo)管，一流通載氣流的載氣導(dǎo)管和以一流速將粉末從漏斗吸到一具有送料氣壓力的載氣導(dǎo)管中的吸入節(jié)流孔裝置，其中載氣管與一載氣源相連并伸至一粉末載氣使用點，一調(diào)節(jié)粉末流速的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于還包括用于發(fā)出一表示一選用的粉末流速的給定值信號的給定值裝置，用于產(chǎn)生一相應(yīng)于粉末流速的流速信號的流測量裝置，用于產(chǎn)生一表示給定值信號與流速信號之差值的參考信號的第一控制器裝置。安裝在載氣導(dǎo)管中并在吸入節(jié)流孔裝置與使用點之間、用于改變載流氣壓力的壓力裝置，用于測量在吸入節(jié)流孔與壓力裝置之間的載氣導(dǎo)管內(nèi)壓力及產(chǎn)生一相應(yīng)于載氣管壓力的壓力信號的壓力測量裝置，和用于產(chǎn)生一表示壓力信號和參考信號的合成作用的控制信號的第二控制器裝置，能響應(yīng)控制信號并相應(yīng)改變載氣壓力以便調(diào)節(jié)粉末流速的壓力裝置。
8.按照權(quán)利要求7所述的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于流量測量裝置有一能響應(yīng)粉末流速變化的第一時間常數(shù)，壓力測量裝置有一能響應(yīng)粉末流速變化的第二時間常數(shù)，第一時間常數(shù)長于第二時間常數(shù)。
9.按照權(quán)利要求8所述的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于第一時間常數(shù)為0.5-5秒，第二時間常數(shù)小于0.1秒。
10.按照權(quán)利要求9所述的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于流量測量裝置包括用來產(chǎn)生一表示漏斗和漏斗中粉末重量的模擬信號的裝置和調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置可接收模擬信號，并將同一信號進行微分、濾波和定標(biāo)處理以得到流速信號。
11.一種粉末送料系統(tǒng)，包括一盛放粉末用的封閉漏斗，一以恒壓將送料氣排放到漏斗中的送料氣導(dǎo)管，一流通載氣流的載氣導(dǎo)管和以一流速將粉末從漏斗吸到一具有送料氣壓力的載氣導(dǎo)管中的吸入節(jié)流孔裝置，其中載氣管與一載氣源相連并伸至一粉末載氣使用點，一調(diào)節(jié)粉末流速的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于還包括用于發(fā)出一表示一選用的粉末流速的給定值信號的給定值裝置，用于產(chǎn)生一相應(yīng)于粉末流速的流速信號的流測量裝置，用于產(chǎn)生一表示給定值信號與流速信號之差值的參考信號的第一控制器裝置，安裝在載氣導(dǎo)管上并在吸入節(jié)流孔裝置與使用點之間、用于靠調(diào)節(jié)管口大小來限制載氣流的閥門裝置，用于測量在漏斗中的送料氣壓力與在吸入節(jié)流孔裝置和閥門裝置之間測得的載氣導(dǎo)管壓力之間的壓差的壓力測量裝置，它產(chǎn)生一相應(yīng)于壓差的差分信號，和用于產(chǎn)生一表示差分信號與參考信號之差值的控制信號的第二控制器裝置，閥門裝置能響應(yīng)控制信號并相應(yīng)地限制載氣流以便調(diào)節(jié)粉末流速。
12.按照權(quán)利要求11所述的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于第一控制器裝置包括一可逆動作處理控制器，其確定一正比于給定值信號與流速信號之差值的第一誤差信號，并產(chǎn)生參考信號以作為一正比于誤差信號的第一比例項和一第一誤差信號的積分項之和，而第二控制器裝置包括一直接動作處理控制器，其確定一正比于差分信號與參考信號之差值的第二誤差信號，并產(chǎn)生控制信號以作為一正比于第二誤差信號的第二比例項和一第二誤差信號的第二積分項之和。
13.按照權(quán)利要求11所述的閉環(huán)調(diào)節(jié)器，其特征在于閥門裝置包括一作為在輸入節(jié)流孔裝置與使用點之間的一載氣管段而設(shè)置的可收縮管道，一密封閥體，其與可收縮管一起形成一圍在可收縮管四周的壓力腔，和用于產(chǎn)生一相應(yīng)于控制信號的流體壓力的轉(zhuǎn)換器裝置，壓力腔接收流體壓力以相應(yīng)收縮可收縮管，從而限制載氣流。
14.一種粉末送料系統(tǒng)，其特征在于同時包括一盛裝粉末用的封閉漏斗，用于以一送料氣流速在恒壓下將送料氣排放到漏斗中的送料氣裝置，一流通載氣用、與載氣源相連并伸至粉末載氣使用點的載氣導(dǎo)管，和安裝在載氣導(dǎo)管中并在吸入節(jié)流孔裝置與使用點之間、用于控制載氣壓力以便控制粉末流速的壓力裝置。
15.按照權(quán)利要求14所述的粉末送料系統(tǒng)，其特征在于壓力裝置包括用于限制載氣流的閥門裝置。
16.按照權(quán)利要求15所述的粉末送料系統(tǒng)，其特征在于閥門裝置包括一在吸入節(jié)流孔裝置與使用點之間的一載氣導(dǎo)管的管段上設(shè)置的可收縮管，一密封閥體，其與可收縮管一起形成一圍在可收縮管四周的壓力腔，和用于產(chǎn)生一相應(yīng)于控制信號的流體壓力的轉(zhuǎn)換器裝置，壓力腔接收流體壓力以相應(yīng)收縮可收縮管，從而限制載氣流。
17.一種粉末送料系統(tǒng)，包括一盛裝粉末用的封閉漏斗，一以恒壓將送料氣排放到漏斗中的送料氣導(dǎo)管，一流通載氣流的載氣導(dǎo)管和以一流速將粉末從漏斗吸到一具有送料氣壓力的載氣導(dǎo)管中的吸入節(jié)流孔裝置，其中載氣導(dǎo)管與一載氣源相連并伸至一粉末載氣使用點，其特征在于，用閉環(huán)調(diào)節(jié)粉末流速的方法包括發(fā)出一表示一選用的粉末流速的給定值信號，產(chǎn)生一相應(yīng)于粉末流速的流速信號，產(chǎn)生一表示給定值信號與流速信號之差值的參考信號，測量位于吸入節(jié)流孔裝置與使用點之間的一載氣導(dǎo)管段中的載氣導(dǎo)管壓力，產(chǎn)生一相應(yīng)于載氣導(dǎo)管壓力的壓力信號，產(chǎn)生一表示壓力信號和參考信號的合成作用的控制信號，和響應(yīng)控制信號改變導(dǎo)管段中的載氣壓力以便調(diào)節(jié)粉末流速。
全文摘要
一種具有粉末流速閉環(huán)調(diào)節(jié)的粉末送料系統(tǒng)。恒壓送料氣排到一封閉漏斗中。一測力傳感器測量粉末經(jīng)一節(jié)流孔從漏斗吸到一載氣管中的流速，并產(chǎn)生一流速信號。第一、第二控制器分別產(chǎn)生一表示一給定值信號與流速信號之差的參考信號、一相應(yīng)于漏斗壓力與在節(jié)流孔和一閥門之間測得的載氣管壓力之差的差分信號和一表示差分信號與參考信號之差的控制信號。閥門能響應(yīng)控制信號并收縮載氣管以限制載氣流，從而調(diào)節(jié)粉末流速。
文檔編號B65G53/04GK1031208SQ8810408
公開日1989年2月22日 申請日期1988年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月1日
發(fā)明者愛德華·P·賈內(nèi)拉, 格雷戈里·加里斯蒂那, 馬克·F·斯波爾丁 申請人:珀金-埃爾默公司