[发明专利]用于组合材料的控制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于组合材料的方法和控制系统。

背景技术

在本领域中已知有多种用于组合材料的方法。通常，所述材料在混合槽的上游被组合。这些材料然后被共同添加到混合槽中并进行搅拌，直到获得均一化的共混物。汇合区域下游的进一步的加工步骤可包括添加更多的材料、添加或移除能量，例如热能等。

除此之外或作为另外一种选择，这些材料可在动态混合槽中使用机械搅拌和/或搅拌的替代形式例如超声振动来混合。组合的材料或共混物可然后被传送到下游并成为用于进一步加工的中间体。作为另外一种选择，这些材料可被添加到容器中以用于最终销售或使用。

现有技术方法和系统具有几种缺点。如果使用这种混合槽，它需要相当大的能量来获得所期望的混合。如果期望改变制剂或甚至次要材料，该更改通常需要清洁整个槽及相关系统。清洁整个系统可能会既耗时又费力。然后添加新的材料，加工重新开始。这可能会浪费大量的时间和材料。

当不同产品之间的更改发生时，从停产或低生产率到全能力生产的过渡是不可避免的。一般期望这种过渡能够尽快结束，并且能够尽快地恢复稳态操作。这是因为人们通常期望以最快可行的速度达到稳态生产率。此外，在过渡期间制造的不符合规格的产品可能被浪费。如果接受较慢的过渡，则很可能可以在过渡期间所制造的产品具有更大的精度，并且由于具有较慢的过渡而可能减少产品的浪费。因此，本领域存在着折衷。

系统响应过渡的速度经常受到硬件的制约。例如，旨在在某个特定时间点提供实际流量的流量计未能如人们对于所述过渡的变化速度那样快速地跟随和/或指示流量的变化。例如，提供流动控制及最终材料添加速度率的阀门的响应速度没有人们所期望的那样迅速。此外，与阀门、同阀门联合使用的操作员、甚至不同制造商制造的阀门的不同尺寸在接收到命令时的响应速度可能不同。此外，即使是相同的阀门在打开/关闭循环的不同阶段的响应速度也可能不同。

因此，所需要的是一种设备以及使用该设备的方法，所述方法允许快速地更改共混物的配方、准确地跟随过渡、最小化材料浪费、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时间均为秒，本文中的比例和百分比均基于体积。可选地，本发明可使用基于质量的比例和百分比。

发明内容

本发明包括一种用于以预定比例将两种或更多种材料共混在一起的方法和设备。所述材料可以不同的流量组合并且期间具有不同的斜率，同时将预定比例保持在相对小的误差范围内，考虑某一时间点的瞬时误差或一段时间内的累积误差。

附图说明

图1为根据本发明的示例性系统的示意图，其以局部剖开的形式显示并提供八种次要材料。

图2为根据本发明的示例性系统的瞬时垂直截面图，示意性地用于向汇合区域供给次要材料的泵和围绕其的环形夹具。

图3为根据现有技术的示例性系统的性能曲线图，所述系统用于具有阶跃输入的命令信号。

图4为根据本发明的用于阶跃输入的示例性系统的瞬时响应曲线图，与现有技术的用于相同阶跃输入的理想的理论响应形成对比。

图5为用于0.2秒斜率输入的瞬时响应曲线图，其显示命令信号和用于一种主要材料和两种次要材料的某些工艺变量。

图6为图5中的一种次要材料的瞬时响应曲线的放大图。

图7显示图4的系统的瞬时误差。

图8显示图4的系统的累积误差。

图9为根据现有技术的流量反馈控制系统的示意图。

图10为可用于本发明的马达位置反馈控制系统的示例性示意图，其以虚线显示任选组件。

具体实施方式

参见图1至2，本发明包括用于组合、共混或混合两种或更多种材料的设备10和方法。组合是指使用或不使用大量的混合将材料添加在一起以获得均一性。混合和共混可互换使用，其是指组合并在之后进一步获得相对更大程度的均一性。

所得的材料的组合可设置在容器内(未示出)。可将容器插入到设备10内，也可将容器从设备10中移除。设备10包括用于将至少一种主要或第一材料添加到容器中和用于将至少一种次要或第二至第n种材料添加到容器中的设备10硬件。用于添加主要材料和次要材料的设备10使得这些材料中的一些或全部在汇合区域12中混合。汇合区域12为一个区域或点，所述主要材料和至少一种(可能每种)次要材料在该区域或点上初始形成相互接触的关系并可发生混合。主要材料和次要材料的混合可在汇合区域12、其下游或这两个位置发生。