美国
专利申请2003/0230355公开了这类设备的
现有技术。该文献 是有关一种交互式的具有销售点分配器的化妆品粉末选择系统。该系 统包括一化妆品粉末分配器,其含有多种深浅度、
色调、或
色度,其 可以按照预定比例进行分配以形成客户定制的
颜色选择。在销售点提 供一种用户交互系统以使用户可以选择或分配颜色、效果或二者结合。 关于选择的信息用于分配适当比例的组分。优选该组分是通过人工来 分配到粉罐里,其带有与粉罐
流体连通的刷子。在另一
实施例中,该 系统是自动化系统。
US4959947涉及一种用来生产以及
包装混合物的设备,其可以非 常精确以及迅速地对各组分进行称重、按比例分配以及包装。为此, 灌料站(filling station)(4至6)配备了组合的排放、称重和传输装 置(22),该装置可以进行单组分的处理。在第4列第25至32行指出 “图1所示的第一类型的灌料站4(各容器1至4)具有排放装置23, 其由两个上下叠放的电控
蜗杆传送器24以及一个电控关闭
阀25组成。 该双蜗杆传送器用于配比所要传送物料的比例容量或者配比从输入容 器7称出物料的量。”
德国实用新型29924013涉及一种用于粉末例如制造多孔
混凝土 的
铝粉的计量装置,其包括一较大螺杆用来产生较大量的物流,和一 较小螺杆,其接收来自较大螺杆的物料。
本文公开了一种能相对精确且相对迅速地分配不定量可流动物料 例如粉末、
水泥浆及液体的设备和方法。
在一个实施例中,所述量可在一较宽范围内变化。
所公开的设备具有相对坚固的结构。
发明内容
一种用来分配多种粉末及其它可流动物料的设备,例如油漆、染 料的
着色剂、填缝料或者水泥浆或者化妆品组分,包括多个盛放粉末 的容器、多个计量
泵,其与容器相连,或者用一连接器来可释放地连 接各泵和容器,其中
计量泵的容量是可选的,即,每转(在
螺杆泵的 情况下)分配的量或者额定行程是可选的。
通过采用容量可选的计量泵,分配特定量可流动物料的时间可以 减少,和/或增加分配量的
精度。换句话说,可以一方面优化速度另一 方面优化精度。
可以通过各种方式来获得可选量,例如,通过提供一种螺杆泵, 其可以是斜的从而可以降低出口并促进物料流动,或者通过提供一种 螺杆泵,该螺杆包括螺旋线或者将
弹簧绕在一杆上,从而可以通过加 长螺旋线或弹簧来增加容量或者通过缩短螺旋线或弹簧来降低容量。 可以采用容纳在锥形容室(水平的)内的锥形螺杆,其出口设在锥形 容室的
顶点上。通过在轴向方向上朝着出口或远离出口来移动螺杆, 可以相应地增加或降低泵容量。
然而,优选让计量泵包括至少两个泵机构,一个机构具有相对较 大的分配容量,另一机构具有相对较小的分配容量。通过这种泵,可 以在很宽的范围内分配量。
优选本发明设备包括至少一个称重装置,用于称重至少一个优选 为所有的分配量。
公开了一种混合物质例如油漆、染料的着色剂、填缝料或者水泥 浆或者化妆品组分的方法,包括
提供包括多个盛放粉末的容器和多个泵的设备
通过至少一个计量泵来分配一定量的粉末到容器中,
在分配该量的过程中或者之前选择该粉末计量泵的容量。
优选地,至少某些优选为所有的计量泵都包括至少两个泵机构, 该方法还包括
通过一个机构分配所述量的相对较大部分,
通过另一机构分配所述量的相对较小部分。
如果所述的较大部分是所述较小部分的至少十倍时能进一步优化 速度和/或精度。
所公开的方法特别适用于在零售点混合物质,或者在物质为涂料 的情况下,适用于涂料店。
在本发明的
框架内,措辞“粉末”被定义为尺寸从0到1500μm 范围内的颗粒,优选在10到1000μm的范围内,更优选地为10到 500μm的范围内,至少包括碎粒、微粒、晶体、玻璃料、
磨料、微球 体及类似物。
附图说明
图1是所公开用来分配粉末和其他可流动物料的设备的透视图;
图2是图1设备中所用计量泵的俯视图;
图3是所述计量泵的另一俯视图;
图4和5是图1装置所用容器和计量泵的剖面侧视图;
图6和7是用来分配粉末的第二种设备的透视图,其中该粉末包 含几种附加特征;
图8A至8C是用在同一设备中的再灌料容器和阀的透视图。
图9A和9B示出了本发明优选连接系统的透视图。
图10A至10D示出了一搅拌系统的两透视图和两侧视图。
需要指出的是附图不是必须成比例的,且对于理解本发明不必要 的零件可以省略。措辞“上”、“下”、“水平”、“垂直”、“前”、“后” 以及类似词是关于在图中定向的实施例的。另外,至少大致相同或者 完成大致相同功能的元件用相同附图标记指代。
图1和2示出了设备1的实施例,其用来分配多种粉末或者其它 可流动物料例如用于混合涂料、染料、填缝剂或者水泥浆或者化妆品 组分如粉底。其可以用于多种涂料或者化妆品配方,并且可以安置于 零售店、矿泉疗养区或者
汽车养护店。
这种特定的分配设备1是一种自动化版本的,包括一水平转台2, 其安装在支座3上,并沿其外周
支撑多个计量泵4和二十四个盛粉末 或柔性物料的容器5。转台2可以在位于支座3内部的
电机的带动下 绕一垂直中
心轴在两分开的
位置之间转动,在这种情况下四十八个位 置(每个容器有两个位置,从下文的介绍中将明确)包括带有步进电 机6的前位置或分配位置,其中步进电机6用于驱动泵4之一。
设备1还包括一控制装置7,带有一小
键盘8用于输入信息,例 如客户数据和涂料配方,和一显示器9。控制装置7还包括一计算机 10来存储所述信息和驱动转台2和步进电机6。
一称重装置11包括一上盘(图1所示)和一测压元件(图中隐藏 了该元件),一杯状装置或者其它容器可以放置在该盘上,该称重装置 11位于分配位置的泵4和容器5下方。可选地,可以设置用于杯或其 它容器的分配器(未示出),特别是当设备1用于分配化妆品组分的时 候。
从图2和3可以看出,各测量泵4包括一带有进气室13的壳体 12,进气室13具有一向上的进气口且位于容器5下方,和朝下的通向 出气室14的多圆柱形孔(图4和5的剖面图中示出了),在分配期间 位于容器15上方。盖16可转动安装在壳体12上,用于封闭出气室 14。
插件(insert)17通过例如外
螺纹安置在所述通道中。这些插件17 具有轴向延伸的泵室,其容纳两个凹进轮廓concave profile的螺钉18, 其具有不同尺寸,且在例如需要装配不同类型或者尺寸的螺钉时易于 更换。
在该实施例中,螺钉18相对于转台2径向延伸。较大螺钉18A 直径为22mm,双
螺距为12mm,每转所产出的分配量为735mm3,而 较小螺钉18B直径为8.5mm,双螺距为7mm,每转所产出的分配量 为35mm3。螺钉18的第一端从转台2的垂直轴线伸出,各具有一转 接器19来与步进电机6
啮合,下文将详细介绍。另外,各螺钉18是 由聚丙烯或者特富龙TeflonTM(PTFE)制成,由圆柱形金属杆20加强。
为了进一步改善螺杆18的分配精度,螺杆18的有效外径可以超 出相应容室的有效内径。螺杆边缘在泵的移动方向至少部分弯曲。这 种弯曲可以简单地通过将超径螺杆从出口侧向进口侧插入通道来获 得。
在一可选实施例中,其更适用于脆性粉末,螺杆的有效外径小于 相应容室的有效内径,从而在螺杆与容室之间形成间隙,且其中螺杆 具有刚刺来塞进该间隙。已发现这类螺杆能更有效地减小施加在粉末 上的
力。
如图4和5所示,在分配特定配方物料期间,例如只由将在杯状 物中进行分配混合的粉末或者其它可流动材料组成的,或者由一
基础 材料组成,一种或多种粉末或者物质将分配到其中,转台2绕着其垂 直轴线旋转,直到盛有所需粉末的容器5处于分配位置为止。然后, 盖16打开,根据所要分配的量进行选择,大螺杆18A每转分配0.42g
密度为0.57g/cm3的特定粉末,小螺杆18B每转分配20mg。例如,如 果要分配84.36g,大螺杆18A
定位于步进电机6的前方与之啮合,被 驱动完成200转。然后,小螺杆18B定位于步进电机6的前面并与之 啮合,被驱动完成18转,以产出所需的量。
在另一实施例中,采用称重装置11,如果螺杆精度为2%,则所 需量的96%由大螺杆18A分配,分配量由称重装置11检测。如果确 定所需量的97%已经分配好了,驱动大螺杆18A来分配总量的99%, 余下部分由小螺杆18B分配。
螺杆的精度可以进一步通过在一转中相对于螺杆的参照位置一转 中或零位置校准多个位置来进行加强,例如,在一转中每转30度进行 一步,总共12步。通过校准几个位置,可以考虑到任何非线性影响。 这些影响由其他的比如螺杆以及所要分配物料的尺寸和材料决定。在 某些情况下,螺杆在两个或三个步骤中要分配较小的量或者不分配, 而在第四步中分配较大的量,这种现象被称作“脉冲”。以发现许多这 种影响足够规则而可以通过校准来补偿。
除了在分配期间使用上述称重这种11以外,其可以用于校准一个 或多个泵。
当特定物料的分配已经完成时,盖16关闭,转台2转动,知道下 一个所需容器5处于分配位置位置。关闭盖16可以放置物料在转动过 程中掉落。在另一可选实施例中,刚才使用的螺杆在转台转动之前向 相反方向转动,从而将物料拉回到计量泵。
对于上述分配设备和方法,可以相对精确和迅速地分配从例如 10mg到500g范围内的量。
图6和7示出了分配粉末设备的第二实施例,其包括几个附加特 征。该第二实施例与上述实施例大致包括相同的组件,包括一水平转 台2(图10A清楚所示),其外周安装多个计量泵4,在该实施例中为 二十四个,和容器5。转台2可以在驱动装置(未示出)作用下绕一 垂直中心轴线在两分开的位置间转动,在该实施例中,四十八个位置 一前位置或分配位置(在图6中由一单独露出的容器标示出)。设备1 包括一例如铝
挤压型材制成的框架21,金属或
聚合物(透明、半透明 或不透明的)的板22通过例如螺钉连接到框21上。控制装置7带有 显示器9和一键盘8用于输入信息,例如客户数据和涂料配方,安装 在框架的右手侧,挨着
门23。门23包括一计算机10来存储所述信息 以及驱动转台2、
致动器,致动器包括步进电机6,来操作泵4等。称 重装置11位于门23下方凹陷处,其中用来接收所要分配的粉末的杯 状物或者类似物可以安置其上。
在顶板22上沿其外缘之一可以转动安装一大致矩形的开口。另 外,一金属盖板25设置在开口24下方,该盖板25包括一开口26, 其形状对应于容器的形状,从而一次只允许一个容器4通过。
一通
风单元位于转台下方,其包括栅格27且将除去在空气中的粉 末。另外,一电离装置28(例如,静噪
滤波器Static Eliminator AD1683EX ex A&D)设置在附加,优选在容器4处于分配位置时泵3 的分配开口周围。该电离装置28用于减小甚至消除所分配物料的静电 荷,从而防止物料例如附着在泵上或者附着在分配设备的其它部件上, 并且能提高粉末的分配精度。
图8A到8C示出了一再灌料容器30和带有阀的盖31。在一端上, 盖31包括一
内螺纹32,通过该内螺纹盖31可以旋到再灌料容器30 的顶部。在另一端,盖31的形状与容器4灌料口的形状相适应。阀元 件在该实施例中是盘33,其可以通过杆34转动,安装在盖31的内侧。
在给容器4之一再灌料过程中,识别特定再灌料容器30的信息输 入到计算机中,例如通过读取再灌料瓶上的
条形码或者无线
频率识别 (RF-ID)标记,然后将相应容器4旋转到分配位置并且可以通过盖 板25上的开口26进入。接着,打开容器4,将再灌料容器30置于容 器4的灌注口上方,转动杆4将阀33打开。当容器4灌满和/或再灌 料容器30清空后,关闭阀33,移开再灌料容器30。
在该过程中,能显著降低灌错粉末的可能性以及被粉末污染的可 能性。为了完整,需要指出的是盖板25和再灌料容器30分别在其它 介质例如液体和胶状物质的分配器和容器中具有相同的优势。
图9A和9B示出了本发明优选连接系统的透视图,包括一支撑板 40,其可以通过被电机42驱动的心轴41相对门(23)和分配位置的 容器4前后移动,并穿过固定到框架上的一个元件(未示出)。
为了便于驱动装置6和处于分配位置的泵4对齐,该连接系统包 括固定到支撑板40上的一对销43和一对弹性衬套44,每个衬套用于 每个与销43接合的转接头19。衬套44优选用热塑性聚合物或者
橡胶 制成,并且包括一环形凹部45来引导销43。另外,为了补偿最小未 对准误差,驱动装置6通过安装在弹性连接器46上的销45与转接头 19接合。在该实施例中,连接器46的弹性通过一系列交错的、延伸 到连接器中心轴线的横向切口获得。
图10A到10D示出了用于搅拌一个或多个容器4优选为全部容器 4内所含物料的优选系统。在该实施例中,对于每个容器4,该系统包 括一搅拌器50,其具有一轴51转动安装在各容器4的底面上并且从 下方穿过泵3。轴51位于容器4内侧的部分包括搅拌件,例如搁置在 各容器内壁上的柔性杆52A(图10C)或者形状
覆盖各容器4体积的 主要部分的刚性杆52B(图10D)。轴51的端部具有与驱动机构53啮 合的装置,驱动机构53连接在设备1的框架上并且位于分配位置下方。
在该实施例中,轴51的端部包括一钩54,而驱动装置53包括板 55、电机56、支撑板55旋转运动的导向件57和位于板55旁边(及 上侧)的校正斜面58。板55具有一对短柱59用来与钩54相连。在 运行过程中,容器4绕着设备1的中心轴线转动,容器4的钩54穿过, 并且如果为远离中心轴线的方向则被对齐。当所需容器4到达分配位 置时,容器4停下来,驱动机构53的板5转动。在转动过程中,短柱 59与钩咬合,搅拌器50的轴51转动,从而搅拌容器4内部的粉末。
搅拌可以改善粉末的分配精度。除了搅拌外,或者取代搅拌,可 以用其它装置搅动容器内的粉末,例如连在容器壁面上的振动装置 60,如图10C和10D所示。体积压力的变化也会降低精度,其可以通 过一位于各泵入口上方的
分压器(公知的)来减小压力变化。
显而易见,本
说明书不限于上述实施例,其可以进行改变且仍然 包括在本发明的宗旨和范围内。例如,所公开的设备可以被构造成一 直线分配设备,即容器排成一行。同样,如上文所述,该设备还可以 包括至少一个用于液体或者其它可流动物料的容器和与该容器相连的 计量液体泵。