MX2008011208A

MX2008011208A - Sistema de bomba con curva de calibracion.

Info

Publication number: MX2008011208A
Application number: MX2008011208A
Authority: MX
Inventors: Robert Hughes; Lawrence B Ziesel; Gregg Carpenter; David Newman
Original assignee: Coca Cola Co
Priority date: 2006-03-06
Filing date: 2007-03-01
Publication date: 2008-09-11
Also published as: AU2007254017B2; BRPI0708597A2; AU2007254017A1; EP1999371B1; CN101400895A; WO2007136905A3; US20070207040A1; WO2007136905A2; US7740152B2; BRPI0708597B1; BRPI0708597A8; EP1999371A2; JP2009529120A; JP5133269B2; ZA200807504B; RU2008139145A; CN101400895B; RU2435984C2; ES2636546T3

Abstract

Se presenta un sistema de bombeo para bombear uno de varios fluidos con viscosidades variadas. El sistema de bombeo puede incluir una bomba de desplazamiento positivo y un control para operar la bomba de desplazamiento positivo. El control puede incluir datos de compensación de viscosidad. Los datos de compensación de viscosidad se refieren por lo menos a uno de los fluidos de tal manera que el control da instrucciones a la bomba de desplazamiento positivo para operar con base en la viscosidad del fluido.

Description

SISTEMA DE BOMBA CON CURVA DE CALIBRACIÓN La presente solicitud se refiere, en términos generales, a sistemas de bombeo y más particularmente a un sistema de bomba de desplazamiento positivo que utiliza curvas de calibración de bomba. ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En términos generales, una bomba de desplazamiento positivo suministra un volumen fijo de liquido para cada ciclo de operación de la bomba. El único factor que se tiene un impacto sobre el régimen de flujo en una bomba de desplazamiento positivo ideal es la velocidad de la bomba. Las características de flujo del sistema global en el cual opera la bomba no deben tener un impacto sobre el régimen de flujo. En la práctica, existen variaciones entre el régimen de flujo teórico y el régimen de flujo real debido primariamente a influencias de la eficiencia volumétrica de la bomba, pérdida de la bomba (derivación de flujo interno desde las salidas hacia la entrada) , presión de sistema y viscosidad de fluido. Cada bomba individual podría presentar características de desempeño diferentes según éstas y otras variables . Por consiguiente, existe el deseo de contar con una bomba que pueda dar cabida a las diferentes influencias tales como fluidos de viscosidades diferentes y eficiencias volumétricas diferentes. Específicamente, el sistema de bomba debe dar cabida a diferentes características de fluido y variaciones en el sistema mismo. RESUMEN DE LA INVENCIÓN La presente solicitud describe por consiguiente un sistema de bombeo para bombear uno de varios fluidos con viscosidades variables. El sistema de bombeo puede incluir una bomba de desplazamiento positivo y un control para operar la bomba de desplazamiento positiva. El control puede incluir datos de compensación de viscosidad. Los datos de compensación de viscosidad se refieren a por lo menos uno de los fluidos de tal manera que el control dé instrucciones a la bomba de desplazamiento positivo para operar con base en la viscosidad del fluido. El sistema de bombeo puede incluir además varios recipientes de fluido para los varios fluidos. Los recipientes de fluido pueden incluir un identificador colocado ahí. El identificador puede incluir una etiqueta de identificación de radio frecuencia. El sistema de bombeo puede incluir además un dispositivo de identificación de fuente de fluido capaz de leer el identificador . Los datos de compensación de viscosidad pueden incluir datos con relación a una salida de bomba a un flujo dado. Los datos de compensación de viscosidad pueden incluir varias gráficas de compensación de viscosidad. Los datos de compensación de viscosidad pueden incluir datos de eficiencia volumétrica en la bomba de desplazamiento positivo. La presente solicitud describe además un método para operar una bomba de desplazamiento positiva con uno de varios fluidos con viscosidades variables. El método puede incluir la determinación del régimen de pérdida de la bomba de desplazamiento positivo para cada uno de los diferentes fluidos a un régimen de flujo dado, determinar la tasa de compensación para cada uno de los varios fluidos diferentes, colocar uno de los varios fluidos en comunicación con la bomba, y bombear uno de los varios fluidos al régimen de flujo dado con base en la tasa de compensación. El paso de bombear los fluidos al régimen de flujo dado, con base en la tasa de compensación puede incluir el hecho de variar el número o la velocidad de carreras, ciclos, pasos o modulación de ancho de pulso de la bomba de desplazamiento positivo. El paso puede también incluir el incremento de la velocidad de la bomba de desplazamiento positivo o el incremento del lapso de tiempo durante el cual opera la bomba de desplazamiento positivo. El paso determina la fase de compensación para cada uno de los fluidos diferentes puede incluir tasa de eficiencia volumétrica en la bomba de desplazamiento positivo. La presente solicitud puede describir además un surtidor de bebida. El surtidor de bebida puede incluir varias fuentes de fluido con varios fluidos de viscosidades diferentes, una válvula de surtido, una bomba de desplazamiento positivo para bombear uno de los fluidos desde las fuentes de fluido hacia una válvula surtidora, y un control para operar la bomba de desplazamiento positivo en respuesta a la válvula surtidora. El control puede incluir datos de compensación con relación al número de fluidos de tal manera que la bomba de desplazamiento positivo compense la viscosidad de los fluidos durante la operación. Los datos de compensación pueden incluir varias gráficas de compensación de viscosidad. Los datos de compensación pueden incluir datos de eficiencia volumétrica en la bomba de desplazamiento positivo de tal manera que la bomba de desplazamiento positivo compense la eficiencia volumétrica de la bomba de desplazamiento positivo. Las fuentes de fluidos pueden incluir varios recipientes de fluido. Los recipientes de fluido pueden incluir un identificador colocado ahi. El identificador puede incluir una etiqueta de identificación de radio frecuencia. El surtidor de bebida puede incluir un dispositivo de identificación de fuente de fluido capaz de leer el identificador . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS. La Figura 1 es una gráfica de calibración de desplazamiento de bomba.

La Figura 2 es una gráfica de calibración de desplazamiento de bomba alternativa. La Figura 3 es una vista esquemática de un sistema de bomba de conformidad con lo descrito aquí. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Con referencia a los dibujos, en donde los mismos números indican los mismos elementos en las varias vistas, la Figura 1 muestra una gráfica de calibración 10 para una bomba de desplazamiento positivo 100 de conformidad con lo descrito aquí. Como arriba, una bomba ideal tendría un desplazamiento fijo independientemente de las influencias del sistema. En la práctica, sin embargo, el desplazamiento puede variar en el rango de flujo debido a variables de sistema. Una razón de la variación del desplazamiento de la bomba es la viscosidad del fluido. Por ejemplo, la Figura 1 muestra una gráfica de variación 10 para el fluido de viscosidad media como, por ejemplo un jarabe. La Figura 2 por otro lado muestra una gráfica de pérdida 20 para el fluido menos viscoso similar al agua en cuanto a viscosidad. Como se muestra, el uso de este fluido resulta en una mayor variación. Bombas conocidas deben ser calibradas para tomar en cuenta la variación, pero esta calibración generalmente es exacta solamente para un fluido dado en una condición dada. Muchas bombas conocidas pueden también tener tolerancias de fabricante desde tres por ciento (3%) aproximadamente.

La Figura 3 muestra un sistema de bomba 110. En este ejemplo, el sistema de bomba 110 puede ser un surtidor 115 aun cuando cualquier tipo de aplicación de bombeo puede utilizarse aquí. El surtidor de bebida 115 puede dar cabida a diferentes tipos de fluidos con diferentes tipos de viscosidades. Por ejemplo, el surtidor 115 puede surtir bebidas carbonatadas, bebidas deportivas, jugos, aguas, cafés, tés, saborizantes, aditivos, u otro tipo de fluidos. Cada uno de estos fluidos puede tener una viscosidad diferente. La bomba 100 puede ser cualquier tipo de bomba de desplazamiento positivo. Por ejemplo, la bomba 100 puede ser una bomba solenoide, una bomba de engranaje, una bomba anular, una bomba peristáltica, una bomba de jeringa, una bomba piezo o cualquier otro tipo de dispositivo de desplazamiento positivo que se contempla para bombear un desplazamiento fijo para cada sitio. La bomba 100 puede operar de cualquier forma convencional como, por ejemplo, de manera eléctrica, presión, o de otra forma. Por ejemplo, la bomba 100 puede incluir un motor CC que opera a través de modulación de ancho de pulso, es decir, el motor (y por consiguiente la bomba 100) opera a una velocidad acelerada dados pulsos mayores. Otros medios de operación como, por ejemplo, un motor de incrementos escalonados operado por un número dado de pulsos puede también utilizarse. La fuente de presión para la bomba 100 puede ser a partir de una alimentación de agua o gas comprimido. Cualquier tipo de medio de operación de bomba puede utilizarse y emplearse aquí . El sistema de surtidor de bebida 115 puede incluir numerosas fuentes de fluido 120 en comunicación con la bomba 100. Las fuentes de fluido 120 pueden ser una bolsa convencional en recipientes de caja, conexiones de agua convencionales, o cualquier otro tipo de almacenamiento, suministro o dispositivo de entrega de fluido. La bomba 100 y las fuentes de fluidos 120 pueden estar conectadas de cualquier manera conveniente a baja presión, presión negativa ligera o no presurizada. El sistema de surtidor de bebidas 115 puede tener un dispositivo de selección con el objeto de seleccionar la fuente de fluido deseada. El sistema de surtidor de bebida 115 puede incluir además una válvula surtidora 130 en comunicación con la bomba 100. La válvula surtidora 130 puede ser de diseño convencional. La válvula surtidora 130 puede surtir un fluido bajo o la válvula surtidora 130 puede mezclar varios fluidos para crear, como por ejemplo, una bebida de tipo refresco carbonatada a partir de un jarabe o concentrado y agua. La bomba 100 y la válvula surtidora 130 pueden estar conectadas de cualquier manera conveniente. El surtidor de bebida 115 puede incluir además un control 140. El control 140 puede ser un microprocesador convencional o cualquier otro tipo de sistema de control convencional. El control 140 puede tener una memoria convencional 150 u otro tipo de almacenamiento de datos asociado. Alternativamente, la memoria 150 puede estar asociada con la bomba 100 en forma de una memoria FLASH o estructuras similares. El control 140 puede ser dedicado para la bomba 100 o bien el control 140 puede operar el surtidor de bebida 115 globalmente. Específicamente el control 140 puede estar en comunicación con la bomba 100 y la válvula surtidora 130. El control 140 puede estar basado remotamente y/o puede ser mandado a distancia para dar instrucciones a la bomba 100. Los comandos remotos pueden ser inalámbricos y/u ópticos. El control 140 puede estar en comunicación con la red, continua o intermitentemente, par el intercambio y actualización de información. El control 140 puede también estar en comunicación con un dispositivo de identificación de fuente de fluidos 160 colocado alrededor de la fuente de fluido 120. Por ejemplo, cada fuente de fluido 120 puede tener una etiqueta de identificación de radio frecuencia (RFID) 170 colocada ahí o un tipo similar de dispositivo. De la misma manera, cualquier tipo de protocolo de comunicación inalámbrica puede utilizarse. Una etiqueta de código de barras, una etiqueta bidimensional, u otros tipos de identificadores visuales pueden utilizarse. Además, se pueden emplear otros identificadores que pueden incluir densidad/gravedad especifica, pH, etc. (el término etiqueta 170 se refiere por consiguiente a todos estos identificadores ) . La etiqueta 170 identifica la naturaleza del fluido ahí. El dispositivo de identificación de fuente de fluido 160 puede leer la etiqueta 170 e informar al control 140 de la naturaleza del fluido. Alternativamente, el control 140 puede tener otros tipos de medios de entrada de datos con el objeto de determinar la naturaleza del fluido. La bomba 100 y/o el control 140 pueden tener también un conjunto de conmutadores, puentes u otros tipos de identificadores electrónicos u ópticos. Varias curvas de calibración 10, 20 para la bomba dada 100 pueden almacenarse en la memoria 150. Las curvas de calibración 10, 20 dan cabida a la pérdida y otros factores de la bomba individual 100 para un fluido dado o un régimen de flujo deseado. La bomba 100 debe estar calibrada en varios fluidos diferentes con viscosidades diferentes. En use, la válvula surtidora 130, cuando es activada, da instrucciones a la bomba 100 para bombear un fluido a partir de la fuente de fluido 120 o un régimen de flujo predeterminado. Si la bomba 100 está configurada para una señal analógica, el control 140 interpretará esta señal, correlacionará la señal con un régimen de flujo, calibrará el régimen de flujo con base en las curvas de calibración 10, 20 para el liquido dado, y dará instrucciones a la bomba 100 según lo apropiado. De la misma manera, si la válvula surtidora 130 proporciona comandos de paquetes de datos, entonces el control 140 interpretará este paquete de datos, correlacionará el régimen de flujo con las curvas de calibración 10, 20 y comprobará la bomba apropiadamente. Por ejemplo, si la válvula surtidora 130 surte una bebida a un régimen de flujo dado, el control 140 considerará la gráfica de calibración 10 para el fluido dado. El control 140 dará instrucciones a la válvula 100 como, por ejemplo, en el sentido de incrementar la velocidad del motor u otra variable y por consiguiente proporcionará ciclos de bomba adicionales o dará instrucciones a la bomba 100 en el sentido de operar durante un lapso de tiempo adicional. Específicamente, para una bomba solenoide de volumen fijo, la longitud del ciclo de encendido/apagado puede variar; en el caso de un motor de incrementos escalonados, el número de pasos o la velocidad de los pasos puede variar; en el caso de una bomba piezo, el perfil cíclico puede variar; y en el caso de una bomba CC, la velocidad de la bomba puede variar. Otras variaciones pueden utilizarse. De cualquier manera, el volumen correcto de fluido será suministrado. Como se muestra en la figura 1, la variación a partir del nivel teórico para el fluido de viscosidad media como por ejemplo un jarabe se eleva a partir de un factor K inverso de aproximadamente 0.0301 a aproximadamente 0.0302 ce (centímetro cúbico) por pulso (o carrera u otra variable) conforme se eleva el régimen de flujo de aproximadamente 0.4 a aproximadamente 0.6 ce por segundo y después disminuye de nuevo a aproximadamente 0.0300 ce por pulso conforme el régimen de flujo sigue mas allá de aproximadamente 0.8 ce por segundo. En la figura 2, en contraste, la variación para un fluido de baja viscosidad se eleva de manera constante conforme se eleva el régimen de flujo. Como se muestra, la variación se eleva desde el factor K inverso de aproximadamente 0.0297 ce por pulso a un régimen de flujo de aproximadamente 0.045 ce por segundo a más de 0.0304 ce por pulso a aproximadamente 0.80 ce por segundo (El factor K es una indicación del rendimiento volumétrico) . La figura 1 es un ejemplo solamente. Bombas diferentes y fluidos diferentes tendrán curvas diferentes. Una vez determinados, se pueden aplicar los factores de calibración. Por ejemplo, si el régimen de flujo deseado para una bomba solenoide con el fluido dado es de 10 ce por segundo y un factor de calibración independiente es 0.1 ce por carrera de bomba, entonces el número de carreras requeridas es 100, es decir, 10 cc/s divido entre 0.1 cc/carrera. (El número de ciclos, pasos o tensión puede también utilizarse) .

De la misma manera, el factor de calibración puede ser dependiente del flujo. Por ejemplo, si el régimen de flujo deseado es otra vez 10 ce por segundo y el fluido es un fluido de baja viscosidad como por ejemplo agua puede ser 0.1 cc/carrera - 0.001 s/carrera*fluj o (cc/s) . El número requerido de carreras puede ser de 111.1, i.e., 10 cc/s (0.1 cc/carrera - 0.001 s/carrera*10 cc/s) o bien de 10 cc/s / (0.09 cc/carrera). Si el fluido es más viscoso (aproximadamente 25 a 50 centipoise) , entonces el factor de calibración puede ser 0.1 cc/carrera - 0.005 s/carrera*flujo (cc/s). El número requerido de carreras puede ser 200, i.e., 10 cc/s / (0.1 cc/carrera - 0.005 s/carrera*10 cc/s) o bien 10 cc/s / (0.050 cc/carrera). Estos ejemplos son solamente para propósitos ilustrativos. Numerosas otras variables puede manejarse. Por ejemplo, las gráficas pueden compensar las fuentes de baja presión, presión ligeramente negativa, fuentes no presurizadas o bien múltiples fuentes conectadas a la misma bomba 100. Las gráficas pueden también ser creadas por observación visual de la cantidad de material entregado a partir de un depósito de flujo conocido al ser desplazado. El sistema de surtidor de bebidas 115, la bomba 100, y el control 140 pueden también tomar en cuenta la temperatura, detección de fuga, presión, detección de contaminación, dispositivos de pesaje, sensores de nivel, relojes, otros dispositivos de temporización, edad (vida de anaquel) , y cualquier otro parámetro de operación. Por ejemplo, si la viscosidad de un fluido se está fuera del rango de calibración, el sistema 115 puede aplicar calor o enfriamiento. La bomba 100 puede también bombear ingredientes no líquidos.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un sistema de bomba de varios fluidos con varias viscosidades, que comprende: una bomba de desplazamiento positivo; y un control de bucle abierto para operar la bomba de desplazamiento positivo; el control comprende datos de compensación de viscosidad; en donde los datos de compensación de viscosidad se refiere a por lo menos uno de los varios fluidos; y en donde el control da instrucciones a la bomba de desplazamiento positivo para operar con base en la viscosidad de uno de los varios fluidos.
2. El sistema de bombeo de la reivindicación 1, que comprende además varios recipientes de fluido para el número de fluidos.
3. El sistema de bombeo de la reivindicación 2, en donde los varios recipientes de fluido comprenden un identificador colocado ahi.
4. El sistema de bombeo en conformidad con la reivindicación 3, en donde el identificado comprende una etiquete de identificación de radio frecuencia.
5. El sistema de bombeo de conformidad con la reivindicación 3, que comprende además un dispositivo de identificación de fuentes de fluido capaz de leer el identificador .
6. El sistema de bombeo de la reivindicación 1, en donde los datos de compensación de viscosidad comprenden datos relacionados con una salida de bomba a un flujo dado.
7. El sistema de bombeo de la reivindicación 1, en donde los datos de compensación de viscosidad comprenden varias gráficas de compensación de viscosidad.
8. El sistema de bombeo de la reivindicación 1, en donde los datos de compensación de viscosidad comprenden datos de eficiencia volumétrica en la bomba de desplazamiento positiva .
9. Un método para alterar una bomba de desplazamiento positivo con uno de varios fluidos con varias viscosidades, dicho método comprende: determinar la tasa de pérdida de la bomba de desplazamiento para cada uno de diferentes fluidos a un régimen de flujo dado; determinar la tasa de compensación para cada uno de los varios fluidos diferentes; almacenar la tasa de compensación para cada uno de los varios fluidos diferentes en un control de bucle abierto; colocar uno de varios fluidos en comunicación con la bomba; bombear uno de los varios fluidos a un régimen de flujo dado con base en la tasa de compensación.
10· El método de conformidad con la reivindicación 9, en donde el paso de bombear uno de los varios fluidos a un régimen de flujo dado con base en la tasa de compensación comprende la variación de los números o velocidad de carrera, ciclos, pasos, o una modulación de ancho de pulso de la bomba de desplazamiento positivo.
11. El método de conformidad con la reivindicación 9, en donde el paso de bombear uno de varios fluidos a un régimen de flujo dado con base en la tasa de compensación comprende el incremento de la velocidad de la bomba de desplazamiento positivo.
12. El método de conformidad de la reivindicación 9, en donde el paso de bombear uno de los varios fluidos a un régimen de flujo dado con base a la tasa de compensación comprende el incremento del periodo del tiempo durante el cual opera la bomba de desplazamiento positivo.
13. El método de conformidad con la reivindicación 9, en donde el paso de determinar la tasa de compensación para cada uno de los varios fluidos diferentes comprende datos de eficiencia volumétrica en la bomba de desplazamiento positiva .