[发明专利]液体质量测量和流体输送装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年4月18日递交的题为“LIQUID MASS MEASUREMENT AND FLUID TRANSMITTING APPARATUS”的美国申请No.13/088,796的权益。该申请的全部内容通过引用被结合至本公开。

技术领域

本发明涉及流体流量测量和控制的领域，并且特别涉及用于测得的液体质量的量或汽化的液体质量的量的输送的系统。

背景技术

各种工业过程需要引入精确数量的液体或汽化的液体。对于许多过程，液体或蒸汽的输送速率必须被精确测量和控制以达到可接受的结果。所述过程包括，例如，血液诊断、滴定、配量、腔加湿、蒸镀、汽提（stripping）、退火和化学腐蚀。

常规的液体和蒸汽质量输送系统依赖于例如排量计量泵、基于时间的压强分配、基于热量的流量控制器、超声波、压差和科里奥利（Coriolis）的技术。虽然每一种所述技术都有特定的缺点，但其共同的缺陷是它们缺乏对于夹带气的免疫力。为减少由夹带气导致的误差，许多液体流量控制器的制造商推荐安装除气设备。该设备增加了输送系统的成本和复杂度并且也引入其他潜在的误差，即除气过程的效率受到影响。

常规蒸汽输送系统包括起泡器、蒸发器和闪蒸器。对于每一个这样的蒸汽输送系统，多个设备被要求将蒸汽的前体（precursor）输送至处理腔。起泡器的缺陷是当液体温度或起泡器压强改变时导致化学蒸汽与运载气体的比率改变。虽然起泡器蒸汽输出反馈补偿技术已经被开发以补偿这些影响，但这会使系统的成本显著增加。蒸发器的缺陷是仍需要质量流量控制设备来控制和报告汽化前体的流速度。而且活性化学蒸汽的输送可能影响流控制设备的准确度或导致其过早地失效。闪蒸器的缺陷是其需要液体流量控制设备，例如容积排量泵或液体质量流量控制器以将精确数量的液体注入至温度保持在足以使液体汽化的被加热的腔中。所述液体注入技术引入潜在的显著误差，并且汽化器的温度通常必须被保持在化学制品的分解温度或其之上。

发明目的

因此，本发明的一个目的是提供一种液体质量测量和流体输送装置，该装置提供关于驻留（resident）质量的直接指示，而不管液体温度、所施加的压强和溶解在液体中的气体的浓度的波动。

本发明的另一个目的是提供一种控制精确质量的液体的引入或提取的器件以支持处理。本发明还有另一个目的是提供一种便于对各种液体化学制品进行处理的装置，各种液体化学制品可以被一起添加以达到精确的混合。本发明还有另一个目的是提供一种便于报告和控制蒸汽相（vapor-phase）液体的输送的系统以支持处理。并且，本发明还有另一个目是提供一种对在规定的时间段内穿过设备的前体的质量进行累加的器件。

发明内容

本发明提供了一种测量和报告容器内所容纳的液体的总质量的设备，而不管液体温度、所施加的压强和溶解在液体中的气体浓度的波动。

在本发明的一个方面，待测量的参数是容器中所容纳的驻留液体质量和引入容器或从容器中提取的精确数量的质量的受控输送。在本发明的另一个方面，待测量的参数是容器中所容纳的驻留液体质量和从中提取的蒸汽相质量。

以最简化的形式，该装置包括与容器（如具有一个或多个与其连接的导管的密封圆柱（containment column））进行传输的传感器、控制流体通过所述导管的运动的器件、和与传感器和流体传输控制系统进行双向传输的方法。而且，传感器能检测圆柱中的液体的质量，而不依赖于密封压强。

在本发明的一个方面，提供了一种流体质量测量和输送系统，该系统包括与容器耦合的传感器。传感器被配置为产生与容器中的流体质量成比例的一个或多个电信号，而不依赖于液体上的压强的变化。该系统还包括与容器进行流体流传输的入口和与容器进行流体流传输的流体出口，以允许流体被从容器输送。控制器与传感器电耦合以接收和处理电信号。控制器提供对容器中的液体质量的测量，并且还可控制添加到容器中或从容器中移除的流体的量。控制器也可控制系统中的其他设备以控制和/或监测各个参数，例如压强和温度。