用于穿過導管的流的熱控制的系統和方法
【專利說明】用于穿過導管的流的熱控制的系統和方法
[0001]相關專利申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2014年5月5日提交的題為“用于穿過導管的流的熱控制的系統和方法”的美國非臨時專利申請N0.14/270，097的優先權和權益，該申請通過引用的方式并入本文中，并且該申請主張于2013年6月5日提交的題為“用于穿過導管的流的熱控制的系統和方法”的美國臨時專利申請N0.61/831，529的優先權和權益，該臨時申請通過引用的方式并入本文中。
[0003]發明背景
[0004]本發明總體上涉及用于穿過導管的流的熱控制的系統和方法。
[0005]導管在各種系統中用于傳輸流體流，例如，氣體流或液體流。在許多系統中，流體流在流過導管之前或之后可能被加熱或冷卻。例如，導管的第一端可以連接至與導管分開的加熱器或冷卻器。遺憾的是，很長的導管會導致從導管的第一端到第二端顯著的溫度變化。這對于可能依賴于流體流的某一溫度范圍的許多系統可能特別有問題。例如，噴涂裝置可以使用氣流以霧化并形成液體噴涂(例如，油漆噴涂)。空氣的溫度會影響由噴涂所產生的涂層的固化以及質量。遺憾的是，供應到噴涂器的加壓空氣的溫度會在一天的不同時間和一年的不同季節發生變化。加壓空氣溫度的變化會影響噴涂操作，從而造成噴涂的不規律、缺損和大體的不均勻。因此，不能在目標物體上正確地進行噴涂。因此，希望提供更好的流體流(例如，通過導管傳輸的液體流或氣體流)的溫度控制。
【發明內容】
[0006]以下概述與最初主張的發明的范圍相同的某些實施例。這些實施例并非旨在限制要求保護的發明的范圍，而是這些實施例僅僅旨在提供本發明的可行形式的簡要概述。實際上，本發明可以包括類似于或不同于以下闡述的實施例的各種形式。
[0007]在一個實施例中，一種系統，其包括熱控軟管系統，所述熱控軟管系統包括:柔性軟管；所述柔性軟管的流體路徑內的熱控元件；以及傳感器，所述傳感器配置成檢測流過所述柔性軟管的流體的溫度。
[0008]在另一個實施例中，一種系統，其包括:柔性軟管；所述柔性軟管的流體路徑內的加熱元件；熱傳感器，所述熱傳感器配置成檢測流過所述柔性軟管的流體的溫度；以及控制器，所述控制器耦接至所述傳感器并且配置成響應于所述熱傳感器所檢測的溫度來控制電源以增加和減少所述加熱元件的產熱。
[0009]在另一個實施例中，一種方法，包括經由與柔性軟管一體的熱控元件來控制流過所述柔性軟管的流體流的溫度，其中所述熱控元件直接支撐在所述柔性軟管的流體流路徑中。
【附圖說明】
[0010]當結合附圖閱讀以下詳細說明時，會更加明白本發明的這些和其他特征、方面和優點，附圖中相似的附圖標記代表在整個附圖中相似的零件，其中:
[0011]圖1是溫控軟管系統的實施例的示意圖；
[0012]圖2是噴涂系統的實施例的示意圖；
[0013]圖3是噴涂系統的實施例的示意圖；
[0014]圖4是溫控軟管的實施例的剖切透視圖；
[0015]圖5是溫控軟管的實施例的剖切透視圖；
[0016]圖6是溫控軟管的實施例的剖切透視圖；
[0017]圖7是溫控軟管的實施例的剖切透視圖；
[0018]圖8是溫控軟管的實施例的剖切透視圖；
[0019]圖9是溫控軟管的實施例的剖切透視圖；
[0020]圖10是溫控軟管的實施例的剖切透視圖；
[0021]圖11是溫控軟管的實施例的剖切透視圖；
[0022]圖12是溫控軟管的實施例的剖切透視圖；
[0023]圖13是溫控軟管的支撐結構的實施例的透視圖；
[0024]圖14是溫控軟管的支撐結構的實施例的透視圖；并且
[0025]圖15是用于使用圖1-3的熱軟管系統和噴涂系統的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0026]以下將描述本發明的一個或多個具體實施例。為了提供這些實施例的精確描述，本說明書中不會描述實際實施方式的所有特征。應當理解，在開發任何這種實際實施方式中，如同在任何工程或設計項目中，必須作出眾多實施方式專用的決定來實現開發者的具體目的，例如，符合系統相關的和商業相關的約束，這些目的可能因實施方式的不同而異。此外，應當理解，這種開發工作可能很復雜且費時，但是對于從本發明受益的普通技術人員而言，這可能是設計、制備和制造的例行任務。
[0027]在介紹本發明的各種實施例的元件時，冠詞“一種(a/an) ”和“所述(the/said) ”旨在表示有一個或多個元件的意思。術語“包括(comprising) ”、“包含(including) ”和“具有(having) ”旨在是包括性的，并且表示還可以具有除列舉的元件之外的附加元件的意思。工作參數和/或環境條件的實例不排除公開的實施例的其他參數/條件。
[0028]本發明總體上涉及使用傳感器反饋的柔性熱控軟管調節流體流的溫度(例如，加熱或冷卻)到所需溫度的系統和方法。柔性熱控軟管包括能夠改變流過柔性熱控軟管的流體的溫度的熱控元件。例如，熱控元件可以是加熱元件(例如，電阻絲)或冷卻元件(例如，軟管內輸送制冷劑、水等的導管)。柔性熱控軟管可以在噴涂操作中使用以改善干燥時間以及維持一致的噴涂條件(例如，一致的涂覆材料粘度)。盡管以下討論的柔性熱控軟管可以加熱并冷卻流體流，但以下實施例將討論具有位于流體流路徑中的熱控元件(加熱元件)和/或傳感器的柔性加熱軟管。
[0029]柔性加熱軟管包括放置于流體流路徑(例如，通道)中的不同位置處的傳感器和熱控元件(例如，加熱元件)。例如，加熱元件可以直接支撐在遠離壁的流動路徑中，或者未支撐但仍然與圍繞流體流路徑(例如，通道)的壁偏置且分離。在一些實施例中，熱控元件(例如，加熱元件)和傳感器導線/傳感器在流體流路徑的中心。在其他實施例中，熱控元件(例如，加熱元件)和感測導線/傳感器定位成朝著流體流路徑的外側。在另外其他實施例中，傳感器導線/傳感器可以大致放置于流體流路徑中心，而熱控元件(例如，加熱元件)朝著外側放置，或反之亦然。除放置在流體流路徑中之外，感測導線和熱控元件(例如，加熱元件)可以沿著柔性溫控軟管的長度放置于不同位置。例如，熱控元件(例如，加熱元件)和/或傳感器可以靠近連接至噴涂器的柔性溫控軟管的端部放置。在其他實施例中，熱控元件(例如，加熱元件)可以沿著柔性溫控軟管的長度延伸。在操作中，系統用耦接至控制器/監測器的傳感器測量流體溫度。控制器/監測器使用傳感器信息來控制供應到熱控元件(例如，加熱元件)的功率，并且因此控制在柔性溫控軟管中產生的流體溫度。因此，系統允許更響應性的流體溫度控制用于在一天的不同時間和不同季節進行的不連續噴涂操作。應當理解的是，附圖中所示和以下所述的各種實施例可以結合在一起。例如，不同的支撐結構、加熱元件配置、傳感器放置和傳感器導線配置可以是可互換的并且是可結合的。
[0030]圖1是能夠對用于不同應用(例如，噴涂)的流體10 (例如，液體或氣體)進行加熱的加熱軟管系統8的實施例的示意圖。加熱軟管系統8包括柔性加熱軟管12，其具有圍繞流體通道16的外壁14。流體通道16使流體10能從源穿過柔性加熱軟管12到達目的地(例如，噴涂器)。加熱元件18定位在流體通道16內，隨著流體10流過柔性加熱軟管12而加熱流體。加熱元件18可以是接收來自電源20的電流的電阻絲。隨著加熱元件18抵抗來自電源20的電流，加熱元件18的溫度升高。加熱元件18的溫升隨著流體10流過柔性加熱軟管12而加熱流體。控制器/監測系統22耦接至電源20。控制器/監測系統22控制從電源20到加熱元件18的功率大小，并且因此控制加熱元件18在柔性加熱軟管12中產生多少熱量。控制器/監測系統22用來自傳感器24的反饋控制電源20的輸出。傳感器24可以包括熱電偶、電阻溫度檢測器(RTD)、紅外線溫度傳感器、光學溫度傳感器或能夠提供溫度信息到控制器/監測系統22的另一個溫度傳感器。在操作中，控制器/監測系統22接收來自傳感器24的溫度信息并且使用溫度信息來控制電源20。如圖所示，控制器/監測系統22包括處理器26和存儲器28。存儲器28可以存儲可由處理器26執行的指令(即，軟件代碼)以使用來自傳感器24的反饋來控制加熱軟管系統8的操作。例如，如果柔性加熱軟管12中的流體10的溫度大于傳感器24所感測的目標溫度，那么控制器/監測器22可以減小從電源20到加熱元件18的功率大小，從而使流體的溫度能朝著目標溫度降低。然而，如果流體溫度小于傳感器24所感測的目標溫度，那么控制器/監測器22可以增大到加熱元件18的功率，從而使流體10的溫度升高。因此，加熱軟管系統8允許輸出所需溫度的流體10用于下游操作(例如，噴涂)。
[0031]圖2是具有柔性加熱軟管12的噴涂系統40的示意圖，該柔性加熱軟管實現了一致的噴涂條件(例如，一致的涂覆材料粘度)以及更快的涂覆材料干燥時間。噴涂系統40包括材料輸送系統42、電源20、控制器/監測系統41和加熱軟管12。這些系統一起工作以噴涂涂覆材料。材料輸送系