система и способ приготовления раствора

Формула изобретения

1. Система приготовления раствора, объединяющая растворитель и химикат и содержащая первый участок, принимающий растворитель, второй участок, принимающий раствор растворителя и химиката, процессор и выпуск, отличающаяся тем, что она содержит датчик концентрации, выполненный с возможностью подачи сигнала, первый обратный канал, возвращающий упомянутый раствор на первый участок, при концентрации раствора ниже желательной, второй обратный канал, возвращающий упомянутый раствор на второй участок, при концентрации раствора выше желательной, причем второй обратный канал содержит впуск, выполненный с возможностью ввода через него в упомянутый раствор дополнительного растворителя, при этом процессор выполнен с возможностью определения концентрации раствора посредством упомянутого сигнала, а выпуск выполнен с возможностью вывода упомянутого раствора, имеющего упомянутую желательную концентрацию.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутая желательная концентрация представляет собой диапазон концентраций.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый химикат является твердым.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый химикат является взвесью.

5. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит емкость добавки, вмещающую добавку, участок смешения, на котором добавка смешивается с упомянутым раствором, а процессор выполнен с возможностью определения возможности смеси добавки и раствора до желательной концентрации или желательного объема и управления смешением добавки и раствора с получением по меньшей мере одного из упомянутой желательной концентрации и упомянутого желательного объема.

6. Система по п.5, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик, связанный с упомянутой емкостью добавки, и выполненный с возможностью подачи сигнала, при этом упомянутый процессор выполнен с возможностью определения посредством упомянутого сигнала объема добавки в упомянутой емкости добавки.

7. Система по п.5, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик, связанный с емкостью раствора, вмещающей упомянутый раствор, и выполненный с возможностью подачи сигнала, при этом упомянутый процессор выполнен с возможностью определения посредством упомянутого сигнала объема раствора в упомянутой емкости раствора.

8. Система по п.5, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик, связанный с выпускной емкостью и выполненный с возможностью подачи сигнала, при этом упомянутый процессор выполнен с возможностью определения посредством упомянутого сигнала доступного объема в упомянутой выпускной емкости для вмещения выпускаемой смеси упомянутого раствора и упомянутой добавки.

9. Система по п.5, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит датчик, выполненный с возможностью подачи сигнала в упомянутый процессор, при этом упомянутый процессор выполнен с возможностью осуществления посредством упомянутого сигнала упомянутого определения.

10. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый датчик концентрации представляет собой датчик проводимости.

11. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый датчик концентрации представляет собой датчик удельного веса.

12. Система по п.1, отличающаяся тем, что упомянутый датчик концентрации представляет собой рефрактометрический датчик.

13. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит проем на упомянутом первом участке, принимающем упомянутый химикат.

14. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит проем на упомянутом втором участке, принимающем упомянутый химикат.

15. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средство очистки.

16. Система по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена без средства очистки.

17. Система ввода добавки, содержащая участок смешения, выполненный с возможностью растворения по меньшей мере одного растворяемого вещества в по меньшей мере одном растворителе, первый канал, возвращающий упомянутый раствор на упомянутый участок смешения, и вывод, отличающаяся тем, что она содержит второй канал, возвращающий упомянутый раствор и дополнительный растворитель на упомянутый участок смешения, участок подмешивания добавки с датчиком, определяющим возможность желательной концентрация смеси добавки и раствора, а вывод связан с упомянутым участком подмешивания добавки и выдает желательную концентрацию упомянутой смеси добавки и раствора.

18. Система по п.17, отличающаяся тем, что упомянутая желательная концентрация представляет собой диапазон.

19. Система по п.17, отличающаяся тем, что упомянутый датчик представляет собой датчик давления.

20. Система по п.17, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит процессор с вводом, принимающий данные о желательном количестве смеси добавки и раствора, причем упомянутый процессор выполнен с возможностью определения достаточности объема на участке подмешивания добавки для упомянутого желательного количества смеси добавки и раствора и подачи предупреждающего сигнала при недостатке доступного объема упомянутого участка подмешивания для желательного количества смеси добавки и раствора.

21. Система по п.17, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит процессор с вводом, принимающим данные о желательном количество смеси добавки и раствора, причем упомянутый процессор выполнен с возможностью определения достаточности количества имеющейся добавки для упомянутого желательного количества упомянутой смеси добавки и раствора и подачи предупреждающего сигнала при недостатке упомянутой добавки для упомянутого желательного количества смеси добавки и раствора.

22. Система по п.17, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит процессор с вводом, принимающий данные о желательном количестве смеси добавки и раствора, причем упомянутый процессор выполнен с возможностью определения достаточности количества имеющегося раствора для упомянутого желательного количества смеси добавки и раствора и подачи предупреждающего сигнала при недостатке раствора для желательного количества смеси добавки и раствора.

23. Система по п.17, отличающаяся тем, что она использует упомянутый первый канал при концентрации упомянутой смеси раствора ниже желательной.

24. Система по п.17, отличающаяся тем, что она использует упомянутый первый канал при концентрации упомянутой смеси раствора выше желательной.

25. Система по п.17, отличающаяся тем, что по меньшей мере один из упомянутого первого канала и упомянутого второго канала выполнен с возможностью приема непрерывного потока упомянутого раствора.

26. Система по п.17, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит средство очистки на участке смешения.

27. Система ввода добавки, содержащая питатель, подающий смесь раствора, отличающаяся тем, что она содержит участок подмешивания добавки с датчиком, определяющим возможность желательной концентрации добавки и упомянутой смеси раствора, и вывод из упомянутого участка подмешивания добавки, выдающий желательную концентрацию упомянутой смеси раствора и добавки.

28. Система по п.27, отличающаяся тем, что упомянутая желательная концентрация представляет собой диапазон.

29. Система по п.27, отличающаяся тем, что упомянутый датчик представляет собой датчик давления.

30. Система по п.27, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит процессор с вводом, принимающим данные о желательном количестве смеси добавки и раствора, причем упомянутый процессор выполнен с возможностью определения достаточности объема на участке подмешивания добавки для упомянутого желательного количества смеси добавки и раствора и подачи предупреждающего сигнала при недостатке доступного объема упомянутого участка подмешивания для желательного количества смеси добавки и раствора.

31. Система по п.27, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит процессор с вводом, принимающим данные о желательном количестве смеси добавки и раствора, причем упомянутый процессор выполнен с возможностью определения достаточности количества имеющейся добавки для упомянутого желательного количества упомянутой смеси добавки и раствора и подачи предупреждающего сигнала при недостатке упомянутой добавки для упомянутого желательного количества смеси добавки и раствора.

32. Система по п.27, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит процессор с вводом, принимающий данные о желательном количестве смеси добавки и раствора, причем упомянутый процессор выполнен с возможностью определения достаточности количества имеющегося раствора для упомянутого желательного количества смеси добавки и раствора и подачи предупреждающего сигнала при недостатке раствора для желательного количества смеси добавки и раствора.

Описание изобретения к патенту

ИНФОРМАЦИЯ О РОДСТВЕННОЙ ЗАЯВКЕ

[0001] Настоящая заявка является частичным продолжением заявки США № 11/190395, поданной 27 июля 2005 г., содержание которой в явной форме включено в настоящую заявку путем отсылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Аспекты настоящего изобретения относятся к аппарату и способу и системе управления, применяемым для приготовления химических растворов (например, концентрированного солевого раствора). В частности, аспекты изобретения относятся к аппарату для растворения химиката в растворителе с получением раствора конкретной концентрации.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] Химикаты, растворенные в растворителе в конкретной концентрации, применяют во множестве отраслей промышленности. Например, применение солевого раствора для уменьшения количества снега и льда на дорогах, тротуарах, проезжих частях дорог и других поверхностях является общепринятой промышленной практикой. Солевой раствор обычно создают смешением каменной соли и воды с получением раствора. Затем концентрацию раствора можно отрегулировать добавлением пресной воды для разбавления смеси или добавлением соли для концентрирования смеси. Раствор с концентрацией приблизительно 23-27% по массе эффективен для удаления льда и снега (когда по меньшей мере одной из солей является хлорид натрия). В этом диапазоне концентрации раствор будет расплавлять лед и снег при температуре окружающей среды приблизительно -10 градусов Фаренгейта. Если желательная концентрация раствора не выдерживается, и этот раствор применяют на улицах в точных количествах, то возможны аварии и несчастные случаи. Например, слишком малое содержание соли в смеси может не снизить температуру замерзания воды ниже температуры окружающей среды, что дает смесь, которая может способствовать гололедообразованию на дорогах вместо расплавления ранее накопленного льда.

[0004] Один способ контроля и регулировки концентрации раствора заключается в измерении удельного веса раствора и добавлении растворителя (пресной воды в случае некоторых солей) в раствор до тех пор, пока не обеспечивается желательный удельный вес. Следовательно, в данном способе устанавливается соотношение удельного веса раствора с концентрацией раствора. По меньшей мере одна традиционная система обеспечивает получение больших количеств растворенной каменной соли или гранул ацетата кальция-марганца (CMA) в воде для приготовления солевого раствора, используемого в качестве жидкого противообледенителя, который следует применять для разбрызгивания на дорогах, тротуарах, проездных частях дорог и шоссе для расплавления снега и льда. Электронный плотномер (устройство для измерения удельного веса) измеряет удельный вес концентрированного водного солевого раствора (рассола). Если удельный вес является слишком большим или слишком малым, то открывается или закрывается клапан для регулировки количества пресной воды в смеси. Тем самым осуществляется регулировка смеси до желательной солености.

[0005] Как упоминалось выше, способы получения солевых растворов, в которых в качестве показателя концентрации используют удельный вес, устанавливают соотношение удельного веса с концентрацией. Упомянутое соотношение, в некоторых случаях, может быть ошибочным. Например, твердые вещества, такие как диоксид кремния, грязь и другие инородные материалы в растворе, могут повлиять на удельный вес раствора и/или показание измерительного устройства. Это, в свою очередь, может приводить к нежелательному уровню концентрации соли в растворе в случае решения, основанного на флуктуациях в смешиваемом растворе. Кроме того, измерения, основанные на удельном весе, обычно являются последовательностью отдельных измерений, разнесенных во времени и в технологическом процессе, а не непрерывным измерением во время операции или операций смешивания.

[0006] Кроме того, другие смесительные системы являются однонаправленными и не учитывают тех флуктуаций, которые могут иметь место во время операций смешивания, тем самым обеспечивая смеси, которые имеют слишком низкую или слишком высокую концентрацию.

[0007] Поэтому в данной области техники существует потребность в аппарате и способе, который выдает точный уровень концентрации в смеси.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0008] Настоящее краткое описание предлагается для ознакомления в упрощенной форме с выбором принципов, которые в дальнейшем поясняются ниже в подробном описании. Настоящее краткое описание не предназначено для определения основных характеристик или существенных признаков заявляемого объекта.

[0009] Настоящая заявка раскрывает усовершенствованные систему и способ объединения соединений и/или добавок. Описанные система и способ обладают способностью создавать раствор с желательной концентрацией химикатов. Альтернативно, они могут создавать раствор с по меньшей мере определенной концентрацией или по большей мере определенной концентрации химикатов. Система содержит область, в которой могут смешиваться химикаты, и датчик концентрации, используемый для определения того, требуется ли сделать раствор более концентрированным или разбавленным. Если концентрация находится в пределах допуска на заданную концентрацию, то раствор можно направлять в бак хранения или другой резервуар.

[0010] И хотя раскрыты многочисленные варианты реализации, специалистам в данной области техники станут очевидными и другие варианты реализации изобретения из нижеследующего подробного описания, в котором показаны и описаны иллюстративные варианты реализации изобретения. Как будет понятно, изобретение допускает модификации в различных очевидных аспектах, которые не выходят за пределы существа и объема изобретения. Соответственно, чертежи и подробное описание следует считать по своему существу пояснительными, а не ограничивающими.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0011] Более полного понимания настоящего изобретения и его потенциальных преимуществ можно достичь при обращении к нижеследующему описанию иллюстративных вариантов реализации с учетом прилагаемых чертежей.

[0012] На фигуре 1 представлен перспективный вид установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0013] На фигуре 2 представлен вид спереди бункера установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0014] На фигуре 3 представлен вид спереди с местным разрезом бункера установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0015] На фигуре 4 представлен перспективный вид с местным разрезом бункера установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0016] На фигуре 5 представлен вид изнутри с местным разрезом бункера установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0017] На фигуре 6 представлен внутренний вид бункера установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0018] На фигуре 7 представлен вид сзади бункера установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0019] На фигуре 8 представлен вид сбоку бункера установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0020] На фигуре 9 представлен вид сбоку с местным разрезом бункера установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0021] На фигуре 10 представлена решетка установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0022] На фигуре 11 представлен пульт управления установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0023] На фигуре 12 представлены пульт управления и механические конструктивные элементы установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0024] На фигуре 13 представлен коллектор управления с программируемым логическим контроллером и человеко-машинным интерфейсом установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0025] На фигуре 14 представлен технологический маршрут установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0026] На фигуре 15 представлен перспективный вид установки для приготовления раствора и пульта управления в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0027] На фигуре 16 представлен перспективный вид поплавкового узла в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0028] На фигуре 17 показана подача растворителя в первую часть установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0029] На фигуре 18 показано смешение растворителя с химикатом в первой части установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0030] На фигуре 19 представлен вид изнутри первой части установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0031] На фигуре 20 представлен вид изнутри первой части установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0032] На фигуре 21 представлен вид изнутри второй части установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения.

[0033] На фигуре 22 представлена блок-схема последовательности операций, которая иллюстрирует процесс приготовления смеси химикатов, взвесей и/или растворителей в соответствии с аспектами изобретения.

[0034] На фигурах 23A-23C представлены блок-схемы последовательности операций, которые иллюстрируют различные способы подмешивания добавок во взвесь в соответствии с аспектами изобретения.

[0035] На фигуре 24 представлена блок-схема последовательности операций, которая иллюстрирует процесс выпуска взвеси в другой резервуар в соответствии с аспектами изобретения.

[0036] На фигурах 25A-25B показаны различные процессы дозирования по меньшей мере одного из раствора и/или смеси в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

[0037] На фигуре 26 представлена альтернативная установка для приготовления раствора в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

[0038] На фигуре 27 представлена еще одна альтернативная установка для приготовления раствора в соответствии с аспектами настоящего изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

[0039] Различные аспекты, кратко описанные выше, могут быть воплощены в различных формах. Нижеследующее описание показывает на примерах различные комбинации и конфигурации, в которых эти аспекты могут быть реализованы на практике. Следует понимать, что описанные аспекты и/или варианты реализации являются просто примерами, и что можно использовать другие аспекты и/или варианты реализации, и можно выполнять конструктивные и функциональные модификации без отклонения от объема настоящего изобретения.

[0040] Следует отметить, что в нижеследующем описании представлены различные соединения между элементами. Следует отметить, что упомянутые соединения, в общем и если не указано иное, могут быть непосредственными или опосредованными, и что настоящее описание не предполагает ограничений в этом отношении.

[0041] Настоящее описание разбито на шесть разделов, чтобы способствовать пониманию пользователем аспектов настоящего изобретения. Этими разделами являются:

a. Установка для приготовления раствора

b. Добавки

c. Дозирование

d. Химикаты, растворы и растворители

e. Модификации

f. Варианты реализации и применения

Установка для приготовления раствора

[0042] Предлагается установка для приготовления раствора. В частности, аспекты настоящего изобретения предусматривают аппарат и способ получения раствора, такого как солевой раствор, с желательной концентрацией посредством измерения концентрации раствора, определения количества растворителя, которое следует добавить к раствору, и добавления этого количества растворителя в раствор. По всей этой заявке раствор, который является любой комбинацией растворителя и частично или полностью растворенного химиката, может также именоваться взвесью. Например, высококонцентрированную смесь соли и растворителя, в которой менее чем вся соль растворена в растворителе, может именоваться взвесью в целях настоящей заявки. Устройство может быть дополнительно выполнено с возможностью отделения отстоя от химиката и растворителя и вымывания осажденного отстоя. Следовательно, устройство может быть выполнено с возможностью отделения инородного материала, например нерастворенных диоксида кремния, грязи и крупного песка от раствора.

[0043] Установка для приготовления раствора может работать в ручном режиме, в котором пользователь контролирует пульт управления, решая, когда концентрация раствора является желательной концентрацией. Альтернативно, установка для приготовления раствора может работать автономно и сама регулировать уровень концентрации. Кроме того, установка для приготовления раствора может работать в пооперационном порядке, когда некоторые аспекты решаются в автономном режиме, а другие аспекты основаны на операторском управлении.

[0044] В одном варианте реализации установка для приготовления раствора может быть выполнена с возможностью получения чистого рассола посредством растворения одной или более солей (например, хлорида натрия) в воде или другом растворителе. В других вариантах реализации установка для приготовления раствора может быть применена для растворения других химикатов. Примеры включают ацетат кальция-магния, хлорид кальция, хлорид магния, ацетат калия, формиат калия, формиат натрия, ацетат магния, диаммонийфосфат, моноаммонийфосфат, мочевину, этилгликоль, пропиленгликоль и другие химикаты. Установка для приготовления раствора может производить раствор с концентрацией, равной желательной заданной концентрации, в диапазоне желательных заданных концентраций или равной или большей, чем заданная концентрация. Установка для приготовления раствора может также разбавлять растворы или взвеси, которые уже были получены ранее.

[0045] Как показано на фигурах 1-3, в соответствии с одним аспектом установка для приготовления раствора 100 может включать в себя смеситель 102, содержащий первую емкость 104 и вторую емкость 106. Примерная подходящая вместимость смесителя 102 равна пяти кубическим ярдам. Первая емкость 104 и вторая емкость 106 разделены решеткой 142. Первая емкость 104 приспособлена вмещать химикат для растворения в растворителе с получением раствора. При получении рассола компонент может быть, например, хлоридом натрия (NaCl или солью) или сульфатом кальция-магния. Химикат может быть предусмотрен в любой подходящей форме. Например, если химикат является солью, он может быть предусмотрен в форме гранул или кусков. Для приготовления других растворов можно применять другие компоненты. Как более подробно изложено ниже, установка для приготовления раствора может быть откалибрована для применения с разными химикатами или растворителями для приготовления разных растворов. В одном варианте реализации установка для приготовления раствора смешивает хлорид натрия и пресную воду с получением рассола. Химикат в первой части может образовывать слой химиката. Например, при приготовлении рассола в первой емкости 104 может быть сформирован слой соли.

[0046] Первая емкость 104 дополнительно приспособлена вмещать растворитель для смеси с химикатом с получением заданного раствора. Разные компоненты в установке для приготовления рассола могут стекать вниз, и растворитель проходит сквозь слой химиката в первой емкости 104 под собственным весом. Растворитель может подаваться в первую емкость 104 любым подходящим образом. Может быть предусмотрена линия растворителя, ведущая в смеситель 102. С линией растворителя может быть связан необязательный саморегулирующийся нагревательный элемент для защиты растворителя от замерзания. В варианте реализации по фигуре 1 растворитель подается через клапан 136 растворителя, который включает приток из впуска 138 растворителя. Впуск 138 растворителя может быть предусмотрен в виде электроприводного клапана, и привод клапана может управляться контроллером, например программируемым логическим контроллером (ПЛК) 216 (см. фигуру 12). Хотя можно применять контроллеры многих типов, термин «ПЛК» использован для простоты при описании контроллера в различных аспектах изобретения. Приведение в действие клапана может зависеть от одного или более датчиков уровня жидкости и/или может регулироваться оператором или автоматическим управлением в комбинации с управлением оператором. Как более подробно поясняется ниже и показано на фигуре 3, могут быть предусмотрены первый датчик 118 уровня жидкости, второй датчик 120 уровня жидкости и третий датчик 122 уровня жидкости. Как показано на фигурах 8, 12 и 19, в конкретном варианте реализации впуск 138 растворителя может находиться под давлением и может подавать растворитель в установку 100 для приготовления раствора через клапан 136 растворителя, трубопровод 200, клапан 186 с ручным управлением, клапан 158 с ручным управлением, трубопровод 176 и распылительную головку 178 к клапану 134 разбавления. Клапан 136 свежего растворителя может дополнительно содержать ручное управление в обход автоматики. Разумеется, хотя здесь описана конкретная конфигурация, установка для приготовления раствора в пределах объема настоящего изобретения может содержать меньше или больше составных частей, что должно быть понятно специалисту в данной области техники.

[0047] Решетка 142 по существу не дает химикату пройти из первой емкости 104 смесителя 102 во вторую емкость 106 смесителя 102 до того, пока химикат не растворится в растворителе. В решетке 142 могут быть предусмотрены перфорационные отверстия. Когда раствор, содержащий растворитель и растворенный химикат, образуется в первой емкости 104, перфорационные отверстия в решетке 142 позволяют раствору пройти через решетку 142 во вторую емкость 106 смесителя 102. На фигуре 5 представлен один вариант реализации решетки 142, пригодный для использования в установке для приготовления раствора. Как показано, решетка 142 может содержать множество круглых перфорационных отверстий 143. Эти перфорационные отверстия 143 могут быть приблизительно 3/16 дюйма в диаметре. Желательно, перфорационные отверстия 143 являются достаточно большими для того, чтобы обеспечивать равномерное течение раствора через решетку 142, но при этом достаточно мелкими для предотвращения проникания химиката через решетку 142. Следовательно, решетка 142 служит опорой для химиката, собирает мусор и обеспечивает прохождение раствора. В одном аспекте решетка 142 является неметаллической и содержит 1,5-дюймовые стекловолоконные несущие поперечины.

[0048] На фигурах 19 и 20 показана внутренность первой емкости 104 установки для приготовления раствора. На фигуре 19 можно видеть распылительные головки 178 для распределения растворителя и решетку 142. На фигуре 20 показано истечение через распылительные головки 178.

[0049] Как указано выше, может быть предусмотрен один или более датчиков уровня жидкости. Датчики уровня жидкости являются устройствами, измеряющими уровень жидкости. Они могут быть снабжены переключателями, которые пересылают сигнал в ПЛК 216. По существу, датчики уровня жидкости могут быть в рабочем состоянии подсоединены к входам ПЛК 216. Датчики уровня жидкости могут быть предусмотрены в виде любого подходящего устройства. В одном варианте реализации подходящий датчик уровня жидкости является механическим переключателем с поплавковым устройством, которое приводит в действие микропереключатель. В другом варианте реализации возможно применение индуктивно-емкостного бесконтактного переключателя. Датчики уровня жидкости поддерживают уровни жидкости в смесителе 102 и, в частности, в первой части смесителя 102, на желательном уровне. Как правило, высокие уровни воды могут вызывать переполнение смесителя 102 и пролив, а низкие уровни воды могут приводить к работе перекачивающего насоса 124 всухую и, следовательно, повреждению уплотнений насоса.

[0050] Как показано на фигуре 3, предусмотрены первый, второй и третий датчики уровня жидкости соответственно 118, 120 и 122. Дальнейшие пояснения, касающиеся датчиков уровня жидкости, даны со ссылками на фигуры 7 и 9. В некоторых вариантах реализации может быть предусмотрено более чем три датчика уровня жидкости. Альтернативно, датчики уровня жидкости могут быть не предусмотрены. Первый датчик 118 уровня жидкости примыкает к смесителю 102, и обычно находится рядом со вторым датчиком 120 уровня жидкости, и может быть подключен к входу ПЛК 216. Первый датчик 118 уровня жидкости обнаруживает, не является ли низким уровень воды в смесителе 102. Если уровень воды низок и установка 100 для приготовления раствора находится в рабочем режиме, то насос 124 переключается в состояние «выключено». Этот защищает насос 124 от повреждения, вызываемого работой всухую.

[0051] Второй датчик 120 уровня жидкости обычно находится рядом с первым датчиком 118 уровня жидкости и третьим датчиком 122 уровня жидкости и может быть подключен к входу ПЛК 216. Второй датчик 120 уровня жидкости обнаруживает, присутствует ли в смесителе 102 достаточное количество воды или другого растворителя. На основании определения достаточного количества растворителя насос 124 приводится в действие и переключается в состояние «включено». Насос 124 фиксируется в состоянии «включено» до тех пор, пока не заканчивается порция или пока первый датчик 118 уровня жидкости не определит, что уровень жидкости является низким.

[0052] Третий датчик 122 уровня жидкости примыкает к смесителю 102, и обычно находится рядом со вторым датчиком 120 уровня жидкости, и может быть подсоединен к входу ПЛК 216. Третий датчик 122 уровня жидкости обнаруживает, выдерживает ли смеситель 102 заданный уровень жидкости. Если данный уровень жидкости измерен, то клапан 136 растворителя переключается в состояние «выключено», что служит защитой от переполнения смесителя 102.

[0053] Вторая емкость 106 смесителя 102 содержит трубу 164 всасывания рассола, соединенную с трубопроводом 148 и выпускным клапаном 154 рассола. Выпускной клапан 154 рассола соединен с перекачивающим насосом 124 выпускным трубопроводом 148. К трубопроводу 148 могут быть подсоединены впуск 146 разбавления растворителем и линия всасывания насоса. Как показано, насос 124 может быть выполнен связанным с датчиком 132 раствора.

[0054] Датчик 132 раствора, в одном примере, измеряет концентрацию химикатов в растворе. В одном аспекте этот датчик является датчиком проводимости. Например, он может представлять собой датчик проводимости тороидального типа, который является твердотельным без контактных точек и измеряет поле индукции раствора. Однако в технике известно много датчиков проводимости. В другом аспекте датчик 132 раствора может быть рефрактометром. Преломляющие свойства раствора изменяются в зависимости от концентрации. Рефрактометр определяет показатель преломления раствора, и затем ПЛК 216 может вычислить и, при необходимости, отрегулировать показание концентрации. В других аспектах в качестве датчика 132 раствора может использоваться плотномер или другое устройство, применяемое для определения удельного веса раствора.

[0055] Датчик 132 раствора может быть выполнен с возможностью непрерывно измерять и, следовательно, постоянно выдавать входной сигнал вместо периодической передачи коротких сигналов в ПЛК 216, что повысит эффективность установки.

[0056] Альтернативно, можно применить рефрактометр вместо датчика 132 раствора. Преломляющие свойства раствора изменяются в зависимости от концентрации. Рефрактометр определяет показатель преломления раствора, и затем ПЛК 216 может вычислить и, при необходимости, отрегулировать концентрацию.

[0057] В другом аспекте датчик 132 раствора может быть объединен с датчиком температуры. Это может оказаться желательным, поскольку в случае, если датчик раствора является датчиком проводимости, электрическое сопротивление раствора может изменяться в зависимости от температуры, а также от концентрации. Показания от датчика раствора и датчика температуры будут использоваться для формирования показания проводимости с температурной компенсацией. Это показание может быть приведено к кривой концентрации, которая, в свою очередь, выражает показание для раствора в виде массовой концентрации с температурной компенсацией. Кривую концентрации, устанавливающую взаимосвязь термокомпенсированной проводимости с концентрацией, можно построить для любых химикатов в растворенном виде. Так, например, в установке для приготовления рассола используется кривая концентрации для хлорида натрия. Как упоминалось выше, в одном аспекте датчик раствора измеряет температуру и проводимость раствора. Свойства рассола изменяются с температурой, и, следовательно, может оказаться желательным измерять температуру для приведения к фактической концентрации.

[0058] Альтернативно, датчик 132 раствора может работать без помощи датчика температуры. Это может быть желательно, когда датчик раствора непосредственно измеряет свойство, которое не изменяется с температурой. Это может быть желательно также потому, что работа без измерения температуры дешевле и проще.

[0059] Как более полно поясняется ниже, раствор, который находится за пределами допуска на заданную концентрацию, может быть скорректирован, а раствор, который находится в пределах допуска на заданную концентрацию, может направляться в бак хранения. Посредством измерения и регулировки концентрации по ходу процесса установка для приготовления раствора непрерывно производит раствор с заданной концентрацией без вмешательства оператора.

[0060] Как показано на фигурах 1, 12 и 13, датчик 132 раствора может быть в рабочем состоянии связан с ПЛК 216. В зависимости от найденной концентрации, ПЛК 216 может приводить в действие клапан 134 разбавления или отводной клапан 130 для обеспечения отведения раствора только с желательной концентрацией в бак хранения. Заданная концентрация раствора может быть любой желательной концентрацией. В случае рассолов подходящая заданная концентрация может находиться в диапазоне от 19,6 до 27% по массе. Например, заданная концентрация может составлять 23,3% по массе. В дополнение к назначению желательной концентрации раствора, может быть назначен допуск на желательную концентрацию раствора, и в таком случае некоторое отклонение от желательной концентрации раствора считается допустимым. Подходящий допуск может составлять +/- 0,3% от заданной концентрации.

[0061] Отводной клапан 130 отводит поток от насоса 124 по обратной трубе 126, если концентрация раствора оказывается выше или ниже заданной концентрации, или по трубе 128 для готового продукта, если концентрация раствора находится в пределах приблизительно желательной концентрации раствора. Отводной клапан 130 может работать под управлением ПЛК 216 (и/или оператора или их сочетания) и зависит от различия между заданной и фактической концентрациями. Раствор, который вышел за пределы допуска на заданную концентрацию, может отводиться к трубопроводу 126, клапану 156, трубопроводу 180 и смесительным соплам 166 для дальнейшего прохождения через смеситель 102. Опять же, несмотря на то что здесь приведен конкретный вариант реализации отводящего механизма, могут использоваться альтернативные механизмы, известные специалисту в данной области техники, для отведения раствора, вышедшего за пределы допуска на заданную концентрацию или диапазона заданных концентраций, в смеситель 102.

[0062] Обратная труба 126 пропускает поток к клапану 156, трубопроводу 180 и смесительным соплам 166 в первой емкости 104 смесителя 102. Раствор протекает по обратной трубе 126 и возвращается в смеситель 102. Труба 128 для готового продукта проходит к баку 410 хранения (см. фигуру 14). Отводной клапан 136 может дополнительно содержать ручное управление в обход автоматики.

[0063] Клапан 134 разбавления работает под управлением ПЛК 216. Клапан 134 разбавления может сообщаться с насосом 124 перекачивания раствора. Таким образом, клапан 134 разбавления срабатывает на открывание, пропуская достаточно растворителя для разбавления раствора, когда насос 124 перекачивает поток, и датчик 132 раствора определяет превышение фактической концентрации раствора над заданной концентрацией. Клапан 134 разбавления сообщается с впуском 138 растворителя. Клапан 134 разбавления срабатывает на открывание, когда насос 124 перекачивает поток, и датчик 132 раствора определяет превышение фактической концентрации раствора над заданной концентрацией. Когда клапан 134 разбавления открыт, растворитель из впуска 138 растворителя проходит через клапан 134 разбавления в трубопровод 212 и во впуск 146 разбавления. Растворитель объединяется с раствором, проходящим из второй емкости 106 смесителя 102 к насосу 124. Клапан 134 разбавления позволяет достаточному количеству растворителя разбавить переконцентрированный раствор для достижения им заданной концентрации и при этом не производит чрезмерного разбавления раствора. Клапан 134 разбавления может дополнительно содержать ручное управление в обход автоматики.

[0064] Измеряемый раствор может разбавляться любым подходящим образом в любой подходящей точке. Например, измеряемый раствор может разбавляться добавлением растворителя в выпускную трубу. Альтернативно, измеряемый раствор может разбавляться посредством возврата в смеситель 102 и смешения с дополнительным растворителем в смесителе 102.

[0065] Для измерения объема готового раствора, перекачиваемого в бак хранения, может быть предусмотрено устройство 204 измерения расхода, показанное на фигуре 12. Устройство 204 измерения расхода может быть выполнено связанным с ПЛК 216. Кроме того, может быть предусмотрен насос 210 добавки, устройство 206 измерения расхода и исполнительный клапан 208 для обеспечения возможности течения в трубопровод 128. Насос 210 добавки, устройство 206 измерения расхода и исполнительный клапан 208 могут быть связанными с ПЛК 216 для обеспечения подмешивания добавки в раствор по мере того, как раствор перекачивается в бак хранения, как более полно описано ниже.

[0066] Во время работы твердые вещества, например грязь и диоксид кремния, могут проникать в установку для приготовления раствора. Эти твердые вещества обычно вызывают накопление отстоя в установках для приготовления растворов. В общем, желательно, чтобы раствор был как можно более чистым. Инородный материал в растворе является абразивным. Абразивность может вызывать чрезмерный износ насосов, расходомеров и клапанов, связанных с приготовлением и применением рассола. Осаждающиеся отложения, создаваемые инородным материалом, взвешенным в растворе, оседают со временем и формируют слои отстоя в баке хранения. Очистка отстоя может занимать много времени и может потребовать простаивания установки.

[0067] В одном варианте реализации вторая емкость 106 смесителя 102 выполнена с возможностью удобной чистки. Следовательно, вторая емкость 106 (см., например, фигуры 3 и 21) содержит по меньшей мере одну наклонную плоскость, вдоль которой отстой соскальзывает в отстойник, расположенный внизу наклонной плоскости. Подходящий наклон этой по меньшей мере одной наклонной плоскости составляет приблизительно 15 градусов. В одном показанном варианте реализации вторая емкость 106 содержит первую наклонную плоскость 150, вторую наклонную плоскость 152 и третью наклонную плоскость 202. Отстой, который проходит через решетку 142, собирается на дне второй емкости 106 смесителя 102 в области отстойника, образованного первой наклонной плоскостью 150, второй наклонной плоскостью 152 и третьей наклонной плоскостью 202. Область отстойника может иметь размер, например, приблизительно 12 дюймов на 12 дюймов. Средним специалистам в данной области техники хорошо известны другие покрытия, которые обеспечивают возможность удобной чистки.

[0068] Для промывки смесителя 102 от отстоя может быть предусмотрено выпускное отверстие 108 отстойника. Подобную промывку можно выполнять посредством разбрызгивающих патрубков 402 (показанных, например, на фигурах 2 и 9) и сопла 162 (показанного, например, на фигуре 3). Может быть предусмотрено множество сопел, например сопла, оборудованные на каждой стенке с левой, правой и задней стороны отстойника, для вытеснения отстоя через отстойник и наружу из установки для приготовления раствора. Установка для приготовления раствора может быть выполнена с возможностью промывки от отстоя или ручной промывки от отстоя. Кроме того, отстой может вымываться из смесителя 102, когда в первой емкости 104 смесителя 102 содержится химикат, или же может вымываться из смесителя 102, когда в первой емкости 104 смесителя 102 по существу нет химиката. Решетка 142 в смесителе 102 служит опорой всей массе химиката, тем самым позволяя смывать отстой, когда химикат находится в смесителе 102.

[0069] Следовательно, установка для приготовления раствора дополнительно обеспечивает способ вывода инородного материала, например нерастворенных диоксида кремния, грязи и крупного песка, из смесителя 102. Инородный материал может накапливаться в области отстойника, из которой отложения можно смывать в последующем. Кроме того, установка для приготовления раствора позволяет вымывать отложения инородного материала из смесителя 102, когда химикат еще находится в первой части смесителя 102.

[0070] В другом варианте реализации установка для приготовления раствора может быть без вышеописанной системы очистки. В таком альтернативном варианте реализации возможно применение смесителя 102, менее сложного для изготовления, что обеспечивает экономию затрат в условиях, при которых очистка смесителя 102 либо не требуется вообще, либо не требуется периодическая очистка смесителя 102. В таких случаях системы, которые не накапливают мусор или являются относительно чистыми, можно применять со смесителем 102 без очистки.

[0071] Установка для приготовления раствора может, в некоторых вариантах реализации, вмещать 10000-20000 фунтов химиката, например соли. Следовательно, смеситель 102 изготавливают достаточно прочным для выдерживания такой загрузки. Смеситель 102 может быть выполнен из любого подходящего материала. В одном варианте реализации подходящим материалом, из которого можно изготавливать смеситель 102, является стекловолокно. Стекловолокно является прочным и не подвержено воздействию солевых растворов. В частности, смеситель 102 можно изготавливать из стекловолокна с прочностью на разрыв 16000 фунт-сила и изофталевой смолы. Другие подходящие материалы для смесителя 102 включают, но не ограничиваются ими, нержавеющую сталь и полипропилен. Внутренние поверхности смесителя 102 могут быть покрыты керамическим полимером. Такое покрытие может быть, например, приблизительно 0,050 дюйма толщиной. Внутри смесителя 102 могут быть предусмотрены выполненные заодно усиливающие ребра для ограничения прогиба до не более чем одного дюйма между порожним и заполненным состояниями. В одном варианте реализации общая толщина стекловолокна и полимера в смесителе 102 составляет приблизительно 0,35 дюйма. Несущие зоны, такие как ребра, углы и настил, можно снабдить дополнительными слоями тканого стекловолокнистого мата до общей толщины приблизительно 0,50 дюйма.

[0072] При эксплуатации установка для приготовления раствора может применяться дорожной организацией для получения рассола для очистки дорог от льда. Установка для приготовления раствора может применяться в условиях окружающей среды в холодную погоду. Следовательно, установка для приготовления раствора может быть снабжена одним или более конструктивными элементами с подогревом. Нагревательные элементы 168 (см., например, фигуру 3) могут быть предусмотрены в смесителе 102. В смесителе 102 может быть предусмотрено измеряющее температуру устройство, связанное с ПЛК 216. Измеряющее температуру устройство показывает, требуется ли включать нагревательные элементы 168 для повышения температуры смесителя 102. Эти элементы могут включаться и выключаться в термостатическом режиме (посредством терморегулятора) и способны поддерживать температуру в 32 градуса Фаренгейта или выше для предотвращения замерзания резервуара.

[0073] Таким образом, смеситель 102 может нагреваться для снижения до минимума вероятности замерзания смесителя 102 в холодную погоду. В одном варианте реализации в смеситель 102 могут быть встроены силиконовые маты-нагреватели. Например, в смеситель 102 могут быть встроены два силиконовых мата площадью по девять футов. В сочетании с этими нагревателями для обогрева смесителя 102 может применяться рулонный брезент, например постоянно закрепленный рулонный брезент. Такой рулонный брезент может быть снабжен дугами и механизмом сворачивания и пригоден для сохранения тепла внутри и защиты от внешнего мусора. При его наличии, рулонный брезент может быть закреплен над открытым верхом смесителя 102. Средним специалистам в данной области техники хорошо известны другие способы подогрева.

[0074] На фигурах 11-13 представлены варианты реализации пульта управления установки для приготовления раствора. В состав пульта управления 500 могут входить механические устройства управления расходом, датчик 132 проводимости, ПЛК 216 и человеко-машинный интерфейс (ЧМИ) 214. В другом варианте реализации ПЛК 216 находится в связи с ЧМИ 214 для формирования журнала регистрации данных. Раствор, производимый и отводимый в бак хранения, измеряется устройством 204 измерения расхода (см., например, фигуру 12) и записывается в программе ПЛК 216. Данное измерение может выполняться расходомером реле расхода. В программу ПЛК 216 могут быть введены вычисления для определения количества приготовленного раствора, расхода химиката и расхода растворителя в процессе производства. Таким образом, журнал регистрации данных составляет отчеты, которые можно просматривать на ЧМИ 214 или распечатывать на принтере. Упомянутые отчеты могут составляться ежедневно и могут показывать общее количество раствора, приготовленного в рабочем сезоне, а также расхода химиката и растворителя (и расхода добавки, если в раствор вводят добавку). Возможно составление отчетов для нескольких пользователей. Например, может подсчитываться и отслеживаться ежедневное и сезонное общее количество для отдельных лиц в целях учета и выставления счетов.

[0075] Пульт 500 управления может содержать один или более процессоров, которые управляют работой пульта управления. Пульт 500 управления может также содержать внутреннюю память, содержащую по меньшей мере одно из твердотельной RAM (оперативная память), ROM (постоянная память), флэш-, магнитной и т.п.) и динамической памяти (CD-диск, DVD-диск, жесткий диск и т.д.). Пульт управления может не иметь или иметь различные магистрали ввода/вывода, включая, но не ограничиваясь этим, проводные (например, шину USB, шину Firewire и другие проводные магистрали), беспроводные (например, магистрали стандарта IEEE 802.11*, стандарта Wi-Max, сотовые, спутниковые, радиочастотные, стандарта Bluetooth и другие беспроводные магистрали) и интерфейсы на носителях (например, интерфейсы на CD-диске, DVD-диске и других носителях). Пульт 500 управления может необязательно иметь возможность подключения к сети или другим устройствам, включая сеть Интернет. Кроме того, пульт 500 управления может необязательно содержать систему определения местоположения (включая, но без ограничения, сотовую, спутниковую и т.п.). Система определения местоположения может обеспечивать информацию, которая позволяет передавать данные о местоположении пульта 500 управления в другое устройство или сеть. Кроме того, пульт 500 управления может быть способен использовать данную информацию при изменении желательных концентраций, примешивании добавок и т.п. с учетом найденного местоположения. Например, пульт 500 управления может обеспечивать больше добавок с учетом одного местоположения по сравнению с тем, что в другом месте вводиться меньше добавок. Альтернативно, его местоположение может обеспечиваться на основе ввода пользователем, или местоположение может передаваться в него дистанционно.

[0076] В одном примере ПЛК 216 может управлять операциями независимо от ЧМИ 214. В других условиях ПЛК 216 может быть заменен одним лишь ЧМИ 214. Кроме того, ПЛК может быть связан по сети с другими компьютерами или компьютерными системами, что обеспечивает возможность связи между ними и/или загрузки новой информации в ПЛК 216. Например, главный центр управления может передавать команды в ПЛК 216, находящиеся в разных местах, увеличить расходование одного химиката/растворителя/растворяемого вещества/взвеси в сравнении с другим. Кроме того, подключение ПЛК 216 к сети (например, Интернету или другой сети) может обеспечивать обновление микропрограммных средств или обновление данных, касающихся расхода и других показателей. Кроме того, функции сопровождения данных могут выдавать отчеты или запросы в сеть для сопровождения данных и/или заказа других или дополнительных материалов.

[0077] Далее, объединение нескольких ПЛК 216 в сеть может обеспечивать дистанционное управление всей системой. Например, можно работать на одном ЧМИ, управляя двумя или более смесителями 102.

[0078] Отчеты могут дополнительно обеспечивать количественные результаты измерения раствора или другой выходной продукции и/или времени, потребовавшегося для приготовления растворов или других смесей. Подобные отчеты могут выдаваться в одной или более формах, включая формы, подходящие для сохранения в базе данных (SQL, Microsoft Access и т.п.).

[0079] Пульт управления обеспечивает возможность регулирования потока растворителя в первую часть смесителя 102. Может контролироваться (отслеживаться) концентрация и/или фактическая термокомпенсированная концентрация растворителя, и, если эта концентрация выходит за пределы допуска на заданную концентрацию, то раствор может возвращаться обратно в смеситель 102. Альтернативно, раствор может разбавляться по ходу после выхода из смесителя 102 до соответствия желательному уровню концентрации. Раствор с желательной концентрацией может направляться в накопительный бак. Как показано, ПЛК, анализатор проводимости и другие электрические средства управления могут быть установлены в корпусе электрооборудования на задней стороне пульта. Главная панель пульта управления может содержать обозначения клапанов и назначения клапанов. Информация, отображаемая на экране, может содержать фактическую концентрацию приготавливаемого раствора в виде % концентрации по массе, объем в галлонах растворителя, израсходованный на получение раствора, данные самодиагностики датчика проводимости, данные самодиагностики электрических клапанов (указывающие, отклоняется ли какой-либо и какой клапан от нормального функционирования), открытое или закрытое состояние клапана и состояние установки вместе с состоянием электрических конструктивных элементов. В одном варианте реализации дисплей является многоцветным, причем зеленый экран означает нормальное состояние системы, красный экран означает неисправность в установке, а оранжевый экран означает отображение установочных параметров.

[0080] Накопительный(е) бак или баки могут заполняться по отдельности или заполняться в порядке, заданном с пульта управления или ЧМИ. Например, можно назначить первый накопительный бак в качестве места назначения продукции установки 100 для приготовления раствора или смесителя 102. Затем может заполняться другой бак после того, как наполнен первый накопительный бак (исходя из заданного количества дозированного раствора или по сигналу датчика на баке). Пуль управления может быть запрограммирован на наполнение некоторого числа баков, а затем прекращение процесса дозирования и/или смешения.

[0081] Установка для приготовления раствора может быть выполнена с возможностью самодиагностики. Соответственно, клапаны и датчики могут в процессе работы связаны с контроллером для подтверждения текущего состояния. Система может быть выполнена с возможностью останова, в случае отказа какого-либо конструктивного элемента, и выдачи информации о конкретном отказе вместе с мерой по его устранению, включая рекомендацию, каким образом вручную справиться с проблемой в обход автоматики, и номер отказавшей детали.

[0082] На фигуре 14 изображен технологический маршрут установки для приготовления раствора в соответствии с одним вариантом реализации настоящего изобретения. Как показано, растворитель 402, например вода, поступает в смеситель 404 (102). В смесителе 404 (102) растворитель смешивается с химикатом, таким как соль, с образованием раствора, такого как рассол. Раствор 406 вытекает из смесителя 404 (102). Датчик 408 проводимости измеряет проводимость вытекающего раствора 406 и тем самым определяет концентрацию раствора 406. Если концентрация находится в пределах желательного диапазона, то раствор 406 продолжает движение в бак 410 хранения. Если требуется, в раствор 406 может быть введена добавка 412 после того, как определено, что он имеет допустимую концентрацию. Если раствор 406 не имеет желательную концентрацию, то его возвращают, 414, обратно в смеситель 404 (102). Ниже приведено более точное описание этого процесса.

[0083] Во время работы химикат, например каменную соль, загружают в первую емкость 104 смесителя 102. Насос 124 сначала пребывает в состоянии «выключено», а клапан 136 растворителя находится в положении «включено». Оператор вводит на ЧМИ 214 желательную заданную концентрацию раствора, подлежащий приготовлению объем раствора и, если необходимо, относительное содержание (долю) добавки в готовом растворе. После ввода этой информации оператор включает пусковой переключатель, который запускает программу ПЛК в рабочий режим. В рабочем режиме начинается течение растворителя из клапана 136 в 104 смесителя 102. Первая емкость 104 смесителя 102 получает растворитель из распылительных головок 178 через впуск 138 растворителя, исполнительный клапан 136, трубопровод 200, клапан 186, клапан 158 и трубопровод 176. Растворитель растворяет химикат, и образовавшийся раствор проходит через решетку 142 во вторую емкость 106 смесителя 102. Растворитель продолжает поступать через распылительные головки 178 в смеситель 102 до тех пор, пока третий датчик 122 уровня жидкости не обнаружит, что смеситель 102 наполнен жидкостью, и не переключит клапан 136 растворителя в положение «выключено», чтобы смеситель 102 не переполнился.

[0084] В то время как смеситель 102 получает растворитель, второй датчик 120 уровня жидкости определяет, присутствует ли в смесителе 102 достаточное количество растворителя. Когда в смесителе 102 присутствует достаточное количество растворителя, насос 124 приводится в положение «включено». Насос 124 фиксируется в этом положении «включено» до тех пор, пока не заканчивается порция, или пока первый датчик 118 уровня жидкости не определит, что уровень жидкости является низким.

[0085] Насос 124 перекачивает раствор из второй емкости 106 смесителя 102 через первую трубу 164 всасывания, трубопровод 188, клапан 154, трубопровод 148, впуск 146 разбавления и в боковую линию всасывания насоса 124. Насос 124 может быть выполнен с возможностью перекачивания приблизительно 5000 галлонов раствора в час при динамическом напоре 45 футов.

[0086] Датчик 132 раствора измеряет проводимость и температуру раствора, перекачиваемого насосом 124 из 106 смесителя 102. Датчик 132 раствора измеряет электрическое сопротивление раствора, протекающего мимо датчика 132 раствора. Данное измерение может выполняться зондом и анализатором проводимости датчика 132 раствора. Электрическое сопротивление сравнивается с температурой раствора, и упомянутые две переменные используются в уравнении для формирования показания проводимости с температурной компенсацией. Это показание приводят к кривой концентрации химиката, которая, в свою очередь, выражает показание для раствора в виде термокомпенсированной массовой концентрации. Кривую концентрации, устанавливающую взаимосвязь между термокомпенсированной проводимостью и концентрацией, можно построить для любых химикатов в растворенном виде. Так, например, в установке для приготовления рассола используется кривая концентрации хлорида натрия (и/или другой соли).

[0087] Если раствор имеет превышенную концентрацию, то анализатор проводимости связывается с ПЛК 216, который, в свою очередь, открывает клапан 134 разбавления, позволяя растворителю разбавлять раствор с превышенной концентрацией, вытекающий из 106 смесителя 102, до заданной концентрации. Когда клапан 134 разбавления включен, растворитель из впуска 138 растворителя протекает через клапан 134 разбавления и во впуск 146 разбавления и объединяется с раствором, протекающим из второй емкости 106 смесителя 102 к насосу 124. Клапан 134 разбавления остается включенным до тех пор, пока раствор не достигает заданной концентрации. Раствор с превышенной концентрацией отводится из насоса 124 отводным клапаном 130 и протекает по обратной трубе 126 в первую емкость 104 смесителя 102 через трубопровод 180, клапан 156 и смесительные сопла 166.

[0088] Если раствор имеет недостаточную концентрацию, то этот раствор с недостаточной концентрацией отводится из насоса 124 отводным клапаном 130 и протекает по обратной трубе 126 в первую емкость 104 смесителя 102 через клапан 156, трубопровод 180 и смесительные сопла 166.

[0089] Если раствор находится в пределах допуска на заданную концентрацию, то раствор отводится из насоса 124 отводным клапаном 130 и протекает по трубе 128 для готового продукта и в бак хранения (не показанный). Необязательно, если во время работы установки для приготовления раствора этим раствором загружают автоцистерны, то раствор в пределах допуска на заданную концентрацию может отводиться непосредственно в автоцистерну по наливному шлангу автоцистерны. При отведении раствора в бак хранения может быть предусмотрен съемный жгут проводки с откидной электрической вилкой, чтобы выключать наполнение бака хранения после наполнения. Следовательно, может быть предусмотрено измерительное устройство для контроля за состоянием бака хранения.

[0090] С течением времени уровень жидкости в смесителе 102 падает вследствие того, что раствор в пределах допуска на заданную концентрацию перекачивается в бак хранения. Первый датчик 118 уровня жидкости определяет, является ли уровень воды в смесителе 102 низким, и переключает насос 124 в состояние «выключено», если установка 100 для приготовления раствора находится в рабочем режиме. Альтернативно, растворитель и химикаты могут непрерывно подаваться в установку для приготовления раствора. В полунепрерывном варианте реализации установка 100 для приготовления раствора непрерывно приготавливает раствор с желательной концентрацией. Следовательно, установка 100 для приготовления раствора может быть выполнена с возможностью проведения непрерывно-периодического процесса. Проведение непрерывно-периодического процесса обеспечивает приготовление большего количества раствора за единицу времени работы установки для приготовления раствора.

[0091] Таким образом, эта конфигурация установки для приготовления раствора предполагает конструкцию с нисходящим потоком. В первой емкости 104 смесителя 102 растворитель протекает вниз сквозь химикат с образованием раствора. Конструкция с восходящим потоком широко известна в данной области техники, но должна также содержать насосы для противодействия силам тяготения, которые содействуют конструкции с нисходящим потоком. Следует понимать, что описанные здесь аспекты включают в себя конструкции как с восходящим, так и нисходящим потоками.

[0092] Раствор протекает через решетку 142 во вторую емкость 106. Раствор с наивысшей концентрацией осаждается на дно второй емкости 106, откуда этот раствор выводится для переработки.

[0093] Установка для приготовления раствора может составлять журнал регистрации данных для записи объема приготовленного раствора и количества использованных ингредиентов (химиката и растворителя).

[0094] На фигурах 3, 5 и 20 дополнительно изображен аспект удобной очистки установки для приготовления раствора.

[0095] На фигурах 3, 5 и 21 показаны наклонные поверхности и отстойник второй емкости 106 смесителя 102. Благодаря наклонным поверхностям, отстой, который проходит через решетку 142, собирается на дне второй части в области вблизи выпускного отверстия 108 отстойника. Может быть использовано любое подходящее число наклонных поверхностей. В представленном варианте реализации предусмотрены первая наклонная плоскость 150, вторая наклонная плоскость 152 и третья наклонная плоскость 202. Таким образом, отстой, который проходит через решетку 142, собирается на дне второй емкости 106 смесителя 102 в области, образованной первой наклонной плоскостью 150, второй наклонной плоскостью 152 и третьей наклонной плоскостью 202. Выпускное отверстие 108 отстойника позволяет смывать отстой из смесителя 102 при помощи разбрызгивающих патрубков 402 и сопел 162, как описано выше.

[0096] На фигурах 2-4 представлен смеситель 102. Смеситель 102 содержит первую емкость 104 и вторую емкость 106. Сопла 162 предусмотрены на второй емкости 106. Сопла 162 разбрызгивают жидкость по существу в направлении выпускного отверстия 108 отстойника, предусмотренного во второй емкости 106. В одном варианте реализации жидкость, которая разбрызгивается соплами 162, является водой. Таким образом, жидкость выталкивается из сопел 162 и направляется в сторону отстоя, накопленного вблизи выпускного отверстия 108 отстойника. Усилие, создаваемое факелом разбрызгивания, вынуждает отстой проходить через выпускное отверстие 108 отстойника. Разумеется, могут быть использованы любые другие подходящие средства для вытеснения отстоя через выпускное отверстие отстойника.

[0097] Как дополнительно показано на фигурах 19 и 20, первая емкость 104 смесителя 102 может содержать распылительную головку 178. Альтернативно, первая емкость 104 может содержать множество распылительных головок. Распылительная головка 178 получает растворитель из впуска 138 растворителя через клапан 136 растворителя.

[0098] На фигурах 6 и 9 показано множество разбрызгивающих патрубков 402 (показана только одна сторона), которые расположены на противоположных сторонах второй емкости 106 смесителя 102. Разбрызгивающие патрубки 402 разбрызгивают жидкость, которая проталкивает отстой к выпускному отверстию 108 отстойника.

[0099] Как описано выше, во время эксплуатации установки для приготовления раствора отстой может проходить через решетку 142 во вторую емкость 106 смесителя 102. Отстой, который осаждается на первую наклонную плоскость 150 и вторую наклонную плоскость 152, проталкивается вниз к дну второй емкости 106 посредством разбрызгивающих патрубков 402, которые расположены вдоль первой наклонной плоскости 150 и второй наклонной плоскости 152. Жидкость в разбрызгивающие патрубки 402 подается через впуск 138 растворителя, трубопровод 200, впуск 186 воды, промывочный клапан 160 и трубопровод 174. Отстой, который находится на дне второй емкости 106, вытесняется из выпускного отверстия 108 отстойника второй емкости 106 с помощью сопла 162. Жидкость подается к соплу 162 через впуск 138 растворителя, трубопровод 200, впуск 186 воды и трубопровод 172.

[00100] Химикат поддерживается внутри первой емкости 104 посредством решетки 142. Таким образом, отстой можно вымывать из смесителя 102, когда в первой емкости 104 смесителя 102 содержится химикат. Альтернативно, отстой можно вымывать из смесителя 102, когда в первой емкости 104 смесителя 102 по существу нет химиката.

[0101] На фигуре 12 показан пульт управления установки для приготовления раствора, в которой в раствор может подаваться добавка. Таким образом, эту установку для приготовления раствора можно применять для впрыскивания добавки в желательной пропорции в раствор с желательной концентрацией. Например, когда установку для приготовления раствора применяют для приготовления рассола, могут быть полезными добавки, которые делают рассол действующим при еще более низких температурах или уменьшают коррозионную активность рассола.

[0102] Рассол обычно применяют при приблизительно 20 градусах Фаренгейта или выше. При смешивании с рассолом добавок эффективную температуру применения рассола можно снизить до приблизительно 0 градусов Фаренгейта, тем самым обеспечивая раствор, расплавляющий снег и лед при более низких температурах. Солевой рассол является по своей природе агрессивным, и коррозионные свойства рассола вызывают коррозию мостовых настилов, транспортных средств и дорог. Уменьшение коррозионных свойств рассола и снижение температуры замерзания рассола посредством подмешивания по меньшей мере одной добавки в заданной пропорции в рассол приносит экологическую пользу. Как правило, такие добавки имеют высокую стоимость по сравнению со стоимостью рассола. Необязательно, система может иметь возможность вводить желательное количество добавки в раствор при необходимости и тем самым сокращать затраты и обеспечивать возможность приготовления при необходимости обогащенного продукта.

[0103] При использовании варианта реализации по фигуре 12 пользователь вводит через ЧМИ 214 желательное процентное содержание от общего объема, в котором добавку требуется подавать в бак хранения, в котором хранится готовый продукт. По мере того, как рассол производится и отводится в бак хранения, заданная доля добавки подается в трубопровод 128 насосом 210, управляемым посредством ПЛК 216 и соединенным с питающим баком для добавки (не показан). Насос 210 перекачивает раствор. Расходомер 206 связан с ПЛК 216 и измеряет объем добавки. Исполнительный клапан для перекрывания потока работает под управлением ПЛК 216.

[0104] Следовательно, в варианте реализации, показанном на фигуре 12, может приготавливаться раствор с желательными концентрациями, и, когда этот раствор транспортируется в накопительный бак, с раствором может смешиваться желательная порция добавки в расчете на объем раствора. Эта пропорция может составлять от 0 до 100%, по требованию. Таким образом, установка для приготовления раствора приготавливает рассол и обладает способностью подмешивать и вводить в раствор добавку в любой пропорции.

[0105] На фигуре 16 представлен перспективный вид поплавкового узла на смесителе 102.

[0106] На фигуре 17 показана подача растворителя в первую емкость 104 установки для приготовления раствора посредством распылительных головок 178.

[0107] На фигуре 18 показано смешение растворителя с объемным химикатом в первой емкости 104 установки для приготовления раствора.

[0108] На фигуре 19 показана первая емкость 104 с распылительной головкой 178 над решеткой 142 до того, как любой объемный химикат загружен в первую емкость 104.

[0109] На фигуре 20 показана первая емкость 104 с растворителем, разбрызгиваемым в нее из распылительной головки 178 над объемным материалом.

[0110] На фигуре 21 показана вторая емкость 106 с первой наклонной плоскостью 150 и третьей наклонной плоскостью 202, с изображением раствора, приготовленного и протекающего к выпускному клапану 154 рассола.

[0111] На фигурах 22-25B представлены различные процессы, которые могут применяться в связи с установкой 100 для приготовления раствора, и дополнительные компоненты.

[0112] На фигуре 22 представлен процесс создания смеси растворяемых веществ и растворителей. Хотя для изготовления взвеси часто объединяют единственное растворяемое вещество и единственный растворитель, аспекты изобретения этим не ограничены. Взвесь можно составлять из нескольких растворяемых веществ и растворителей. Например, на фигуре 22 растворитель 2201 и растворитель 2202 объединяют с твердым химикатом 2203 и твердым химикатом 2204 с получением новой взвеси 2206. Хотя на данном чертеже показано применение твердых химикатов, можно также применять жидкости. Например, в растворители 2201 и 2202 можно также вводить взвесь 2205, чтобы получать взвесь 2206. В случае, если взвесь 2205 является единственным химикатом, вводимым в растворители, установка для приготовления раствора будет работать как установка разбавления.

[0113] Как изложено выше, установку для приготовления раствора можно применять для обеспечения того, что взвесь 2206 находится в, выше или ниже заданной, концентрации. На этапе 2208 концентрацию взвеси 2206 проверяют любыми подходящими средствами, включая измеряющие показатель преломления, удельный вес и/или проводимость. Как изложено выше, можно также измерять температуру, чтобы точнее приводить проводимость/ удельный вес/ показатель преломления к фактической концентрации химикатов во взвеси. Например, в некоторых случаях концентрация может проверяться датчиком в месте расположения смесителя 102. В других случаях датчик может располагаться фактически на удалении от места физического расположения смесителя 102. Например, в холодном климате датчик можно устанавливать в отапливаемом здании, тогда как смеситель 102 находится снаружи, для защиты датчика и сопряженного технологического/управляющего оборудования.

[0114] Если взвесь 2206 не является достаточно концентрированной, то во взвесь 2206 будут добавляться растворяемые вещества или взвеси 2203, 2204 и 2205. Если взвесь 2206 является слишком концентрированной, то на этапе 2207 во взвесь 2206 будут добавляться растворители 2201 и/или 2202.

[0115] После того как желательная концентрация достигнута, по результатам измерения на этапе 2208, взвесь 2206 может необязательно выпускаться, как показано пунктирными линиями на фигуре 22, в один или более накопительных баков 2209 и/или других емкостей 2212. Альтернативно, процесс может продолжаться для приготовления большего количества взвеси 2206 до тех пор, пока смеситель 102 не наполнится. Количество раствора, отводимого в накопительный(е) бак(и) 2209 и/или другую(ие) емкость(и) 2212, определяется на этапах 2210 и 2213. Данное количество, вместе с другой информацией о продукте, например времени поставки, использованных химикатах и растворителях, установочных параметрах концентрации и т.п., может быть записано в журнал 2211 регистрации данных.

[0116] Журналом 2211 регистрации данных можно пользоваться для ведения учета содержимого накопительного(ых) бака(ов) 2209 и/или другой(их) емкости(ей) 2212. Журнал регистрации данных может также служить для отслеживания количества используемых исходных растворяемых веществ/растворителей/химикатов/взвесей. Данной информацией можно воспользоваться для обработки заказов на пополнение химикатов и запасов.

[0117] Несмотря на то что на фигуре 22 показаны накопительные баки и другие емкости, раствор может выпускаться в порядке проведения непрерывного процесса. Например, вместо простого наполнения дискретного числа накопительных баков или других емкостей, раствор можно непрерывно или почти непрерывно подавать в любой приемный резервуар, например в ряд ожидающих в очереди автоцистерн, или в другой процесс, в котором применяется приготавливаемый раствор.

[0118] Как отмечено выше, выпуск взвеси 2206 в какую-либо другую емкость является необязательным. В некоторых случаях может оказаться целесообразной работа в режиме зимней эксплуатации. В таком режиме смеситель 102 располагается на открытом воздухе или в таком месте, где возможно замерзание ингредиентов или раствора. Пульт управления может находиться либо на открытом воздухе, либо в помещении. В режиме зимней эксплуатации можно периодически или непрерывно осуществлять циркуляцию взвеси 2206, даже если растворитель или растворяемое вещество не добавляются. Это может помочь поддерживать гарантированное равномерное перемешивание раствора, способствовать предотвращению накопления отстоя и способствовать предотвращению замерзания какой-либо части взвеси или раствора. Непрерывное перемешивание позволяет также более точно измерять проводимость, поскольку будет выдерживаться более однородная температура раствора, а измерения проводимости зависят как от концентрации растворяемого вещества, так и от температуры.

Добавки

[0119] На фигуре 23 показаны три возможных процесса подмешивания добавки в приготовленный раствор. На фигуре 23A показано, что объем раствора задают на этапе 2301. Исходя из данного объема на этапе 2302 вычисляют необходимый объем добавки. Альтернативно, сначала может задаваться объем добавки, и по объему подлежащей использованию добавки может быть вычислен требуемый объем раствора. Раствор и добавку смешивают на этапе 2303.

[0120] На фигуре 23B показана логическая схема, необходимая для автоматизации подмешивания добавки в раствор. Сначала, на этапе 2304 задают общий объем (количество) комбинированной смеси из добавки и раствора. Данный общий объем (например, количество) может быть, например, объемом емкости, в которую поместят комбинированную смесь. Упомянутая емкость может быть той же емкостью, в которой находится раствор или добавка, или может быть третьей емкостью 2307. Если желательный объем больше, чем общий объем пространства, доступного в емкости 2307, или емкости, в которую поместят комбинированную смесь, что определяют на этапе 2308, то будет выдано предупреждение 2312. Если бы смешение продолжалось, то произошло бы переполнение емкости. Альтернативно, подлежащий приготовлению объем комбинированной смеси может быть скорректирован так, чтобы он был меньше желательного объема, и, в предположении, что другие причины для предупреждения отсутствуют, процесс может продолжаться.

[0121] Желательный объем 2304 комбинированной смеси раствора и добавки можно использовать для вычисления необходимого объема раствора и необходимого объема добавки. Если достаточный объем раствора либо добавки отсутствует, что определяется на этапах 2309 и 2310, то должно быть выдано предупреждение 2312. Процесс может необязательно продолжаться приготовлением меньшего объема, чем желательный объем 2304.

[0122] Этапы 2309 и 2310, на которых измеряется объем раствора или добавки, могут быть осуществлены с использованием измерительного преобразователя давления. Датчик этого измерительного преобразователя будет устанавливаться на дне резервуара. Показание давления будет пропорционально массе столба раствора или добавки над датчиком измерительного преобразователя. Затем объем, содержащийся в резервуаре, можно вычислить с использованием размеров резервуара и удельного веса раствора или добавки.

[0123] Каждый из этапов 2305, 2306, 2307, 2308, 2309 и 2310, которые описаны выше, является необязательным, так как любого из этапов 2308, 2309 и 2310 достаточно для включения предупреждения. Альтернативно, могут использоваться лишь некоторые из вышеописанных этапов в обстоятельствах, когда требуется изготовить систему приготовления раствора с использованием меньшего числа датчиков или этапов. Если включено предупреждение, то процесс не сможет выработать желательный объем 2304, независимо от результатов других этапов. Если, с другой стороны, существует достаточный объем пространства для комбинированной смеси, что определяется на этапе 2308, и имеется достаточное количество раствора и добавки, что определяется на этапах 2309 и 2310, то на этапе 2311 будет произведен желательный объем комбинированной смеси раствора и добавки.

[0124] На фигуре 23C показана логическая схема для подмешивания добавки в раствор в ходе непрерывного процесса. В отличие от фигур 23A и 23B, желательный объем не нужен. Вместо этого раствор выпускают без учета подлежащего приготовлению конечного количества. Расход раствора определяется на этапе 2313. Это можно осуществлять множеством способов. Например, возможно измерение скорости, с которой поток раствора вращает турбину. Другой метод будет заключаться в определении скорости течения за интервал времени. В данном примере, пребывание клапана в открытом состоянии в течение 15 секунд при расходе 4 галлона в минуту будет приводить к дозированию 1 галлона.

[0125] После того как расход раствора известен, на этапе 2314 определяется расход добавки, необходимый для приготовления желательной смеси. На этапе 2315 расход добавки регулируется в соответствии с результатом вычисления на этапе 2314, чтобы производить желательную смесь. Альтернативно, можно измерять расход добавки, и можно регулировать расход раствора. Или же можно регулировать оба из них, чтобы обеспечить желательный расход готовой комбинированной смеси. Для динамического вычисления желательного расхода добавки, раствора или их обоих можно применить схему пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД) регулирования, которая известна в технике, даже если расход не является постоянным.

Дозирование

[0126] На фигуре 24 представлена управляющая логика для заполнения резервуара, например цилиндрического контейнера или автоцистерны, которая въехала на станцию загрузки, раствором, произведенным установкой для приготовления раствора. Резервуар можно наполнять из бака, применяемого для приготовления раствора, как на этапе 2208 по фигуре 22, или из накопительного бака или другой емкости, например емкостей на этапах 2209 и 2212 по фигуре 22. Продукт подают в резервуар на этапе 2401, как только получена команда на заполнение. Это может происходить после того, как пользователь нажимает кнопку, или после того, как подлежащая заполнению автоцистерна въехала на чувствительную к весу погрузочную площадку. На этапе 2402 показано вычисление и измерение потока продукта, подаваемого в резервуар. Как описано со ссылкой на фигуру 23, количество дозируемого продукта, вместе с любой другой информацией о продукте, которая может оказаться полезной, может записываться в журнал регистрации данных на этапе 2403. Например, если автоцистерна наполнена, то время и количество отгруженного продукта могут использоваться для выставления счета владельцу автоцистерны. Продукт будет протекать в подлежащий наполнению резервуар, как на этапе 2404, до тех пор, пока не наполнится резервуар хранения (этап 2405), пока не получена команда на останов перекачивания продукта (этап 2406), или пока не останется продукта для выдачи из-за отсутствия запаса или какой-либо неисправности (этап 2407). После того как обнаружено(ы) любое(ые) из вышеупомянутых событий, перекачивание прекращается, и клапаны перекрываются (этап 2408).

[0127] На фигуре 25A представлена управляющая логика в соответствии с другим аспектом изобретения. Данная управляющая логика может быть использована для дозирования желательного количества раствора, смеси (раствора с добавками) или их обоих. На этапе 2501 задают желательное количество подлежащего(ей) приготовлению раствора или смеси. Желательное количество может быть введено человеком-оператором, или желательное количество может поступить из предварительно заданного установочного параметра, например известного размера емкости, подлежащей наполнению. Желательное количество может быть также задано автоматически или определено из требований того процесса, в котором, в конечном счете, применяется дозированный раствор или смесь.

[0128] На этапе 2502 определяется количество раствора или смеси, которое уже имеется в наличии. Если данное количество равно или больше, чем количество, подлежащее дозированию, то желательное количество 2501 дозируется на этапе 2506. Объем (или другой показатель количества), дозированный на этапе 2506, записывается в журнал или базу данных на этапе 2507. Упомянутый журнал можно использовать для отслеживания ряда аспектов работы установки и можно использовать для автоматизации вспомогательных задач, как описано выше при упоминании журнала 2211 регистрации данных. На этапе 2508 проверяется дозированное количество. Это может выполняться измерением расхода, определением объема раствора или смеси в резервуаре (если такой резервуар существует), в который дозируется раствор или смесь, определением объема раствора или смеси в резервуаре, из которого дозируется раствор, или любым другим подходящим способом. Если желательное количество еще не дозировано, то дозирование и проверка продолжаются. После того как желательное количество дозировано, процесс прекращается (этап 2510).

[0129] Когда на этапе 2502 определяется имеющееся количество раствора или смеси, существует возможность, что имеющегося раствора или смеси не достаточно для дозирования желательного количества. В таком случае требуется приготовить больше раствора. Если материалы для приготовления желательного раствора или смеси имеются в наличии (этап 2504), то упомянутый раствор или смесь будут приготовлены на этапе 2505 и дозированы на этапе 2506.

[0130] Если имеющихся материалов не достаточно для приготовления желательного объема раствора или смеси (этап 2511), то на этапе 2512 выдается предупреждение, и процесс прекращается (этап 2510).

[0131] Возможно, чтобы этапы 2503 (раствор/смесь имеется в наличии) и 2505 (приготовить раствор/смесь) происходили одновременно: можно поддерживать запасное количество раствора или смеси. Запасное количество раствора или смеси всегда будет либо в наличии, либо в процессе восполнения в нормальном режиме работы. Работа в таком режиме может повышать эффективность сокращением любой задержки между введением желательного количества и наличием такого дозированного количества. В данном случае предупреждение 2512 может быть предупреждением о том, что желательное количество невозможно дозировать, но может быть также предупреждением о том, что желательный уровень запаса раствора невозможно поддерживать вследствие недостатка материалов.

[0132] И, наконец, когда выполняются любые из вышеописанных этапов, установка может контролировать свои функции на этапе 2513 для определения расхода материалов, а также нарушения работоспособности. Если обнаруживается неисправность (этап 2514), то установка может прекратить дозирование раствора для обеспечения безопасности и/или точности. В неограничивающем примере неисправность может заключаться в обнаружении неожиданно высокого или низкого уровня раствора или исходных материалов, что указывало бы на утечку или неправильное дозирование.

[0133] Этап 2505 приготовления желательного раствора или смеси для дозирования может включать в себя весь процесс, показанный на фигуре 25A. Это может иметь место, если желательное количество смеси должно быть приготовлено на этапе 2501. Смесь является сочетанием добавки и раствора. На этапе 2505 смесь будет составляться объединением раствора и добавки. Количество раствора, необходимое для смешения с добавкой, может рассматриваться как желательное количество 2501. Поэтому процесс дозирования раствора может быть включен в этап 2505 процесса дозирования смеси.

[0134] Фигура 25B подобна фигуре 25A, но она иллюстрирует, что наличие предварительно приготовленного раствора или смеси не обязательно и не должно обеспечиваться. Согласно данному аспекту изобретения количества материалов, необходимые для приготовления раствора или смеси, проверяются на этапе 2515 после того, как введено желательное количество (этап 2501). Если в наличии имеется достаточно материалов для приготовления желательного количества (этап 2517), то данное количество производиться (этап 2505) и дозируется (этап 2506). Если имеющихся материалов не достаточно (этап 2516), то возникает предупреждение (этап 2512), и процесс прекращается. Конструкция по фигуре 25B может быть полезна в обстоятельствах, когда иметь заранее приготовленный раствор или смесь сложнее или дороже из-за, например, пространственных ограничений.

[0135] И, наконец, хотя бак по настоящему изобретению использован с системой управления, которая регулирует смешение химикатов, бак может использоваться отдельно от системы управления, и система управления может использоваться отдельно от бака или в сочетании с отличающимся баком.

Химикаты, растворы и растворители

[0136] С использованием аспектов настоящего изобретения можно применять и создавать различные химикаты, растворы и растворители. Примеры включают в себя ацетат кальция-магния, хлорид кальция, хлорид магния, ацетат калия, формиат калия, формиат натрия, ацетат магния, диаммонийфосфат, моноаммонийфосфат, мочевину, этилгликоль, пропиленгликоль и другие химикаты.

Модификации

[0137] В различных аспектах могут быть использованы одна (один) или более из конструкций, систем, способов и т.п. в сочетании с другими. Кроме того, конструкция установки для приготовления раствора может содержать дополнительные модификации, как поясняется ниже. Во-первых, например, один или более конструктивных элементов установки для приготовления раствора могут быть выполнены из непластикового материала. Например, решетка 142 может быть выполнена из непластикового материала, по меньшей мере частично или целиком. Аналогично, по меньшей мере одна из первой емкости 104 и второй емкости 106 может быть, по меньшей мере частично, выполнена из непластикового материала. Пластик имеет ряд преимуществ по сравнению с другими материалами. Тем не менее, в различных ситуациях пластиковые материалы не так выгодны, как другие материалы. Например, пластиковые материалы могут становиться хрупкими при низких температурах или под действием на них различных химикатов или ультрафиолетового света. В этом отношении нержавеющая сталь, алюминий или другие металлы могут быть полезными для применения в разных окружающих условиях. В одном примере нержавеющая сталь имеет преимущество высокой коррозионной стойкости в условиях, когда другие материалы будут корродировать. Альтернативно, вместо пластиковых материалов можно применить каучук для повышения гибкости, упругости и перемещения одного или более конструктивных элементов установки 100 для приготовления раствора и/или связанных с ней линий. Кроме того, можно применить бетон или другие материалы, так как бетон является одновременно прочным и экономически эффективным.

[0138] Во-вторых, впуски воды в установку 100 для приготовления раствора могут быть простыми впускными клапанами или такими активными устройствами, которые изменяют вид факела разбрызгивания подаваемого растворителя, чтобы более полно растворять химикаты в раствор. Например, впускные клапаны могут обеспечивать вращающиеся факелы разбрызгивания, колеблющиеся факелы разбрызгивания и любой другой факел разбрызгивания, который предотвращает нежелательное накопление химиката на решетке 142. Аналогично, впускные клапаны второй емкости 106 можно сходным образом заменить одним или более клапанами, которые изменяют форму своих факелов разбрызгивания.

[0139] В-третьих, смеситель 102 может быть вообще исключен и заменен смесительными клапанами с регулированием расхода, которые обеспечивают такие условия смешения, чтобы позволить различным химикатам и растворителям смешиваться без потребности в смесительном баке.

[0140] В-четвертых, установка 100 для приготовления раствора может иметь видоизмененную конструкцию, показанную на фигуре 26. На фигуре 26 изображены первая часть 2601 и вторая часть 2602. Вместо проницаемой решетки дно первой части 2601 представляет собой непроницаемый слой 2603. Растворитель 2609 поступает в первую часть 2601 через проходное устройство 2610. Затем растворитель 2611 заполняет часть 2601, что показано в виде объема 2611. Следует понимать, что проходное устройство 2610 может находиться на любой стороне (включая верхнюю и нижнюю стенки) части 2601.

[0141] Верх части 2602 представляет собой проницаемую решетку 2604. Химикат, подлежащий растворению в растворителе 2609, может вводиться через одну или более боковых сторон (или даже по верхнему трубопроводу, не показанному) по проходам 2605 и, необязательно, 2607 в направлении стрелок 2606 и 2608. Подлежащий растворению химикат накапливается на решетке 2604, что показано в виде химиката 2612. Затем растворитель 2611 проходит по трубопроводу 2614 из первой части 2601 в 2602. Затем растворитель 2611 направляется вверх через решетку 2604 или может разбрызгиваться непосредственно между решеткой 2604 и непроницаемым слоем 2603. По мере того как химикат 2612 растворяется в растворителе 2611, смесь проходит через решетку 2604, что показано раствором 2616. Затем раствор 2616 может быть обработан далее согласно описанному здесь.

[0142] Следует понимать, что химикат 2612 может быть твердым материалом, жидкостью или взвесью. Например, химикат 2612 может быть солью, солевым раствором или жидким химикатом (например, этиленгликолем или удобрением), который(ая) смешивается с растворителем 2611, например водой или другим соединением, в котором растворяется химикат 2612.

[0143] В-пятых, еще один аспект смесительной системы 102 может быть модифицирован так, что накопительный бак отсутствует. На фигуре 27 показана смесительная система 102, которая не имеет накопительного бака. Первая питающая магистраль 2701 обеспечивает концентрированный раствор 2703. Вторая питающая магистраль 2702 обеспечивает растворитель 2704. Концентрированный раствор 2703 и растворитель 2704 смешиваются в точке 2705. Определение концентрации выполняют в точке 2706. Результат определения концентрации 2706 управляет отводящим устройством 2707 таким образом, что смешанные растворы с желательной концентрацией подаются через проходное устройство 2708 отводящего устройства и выводятся в точке 2709. Смеси со слишком высокими концентрациями подаются через проходное устройство 2710 отводящего устройства и отводятся обратно в подводимый концентрированный раствор 2703 с использованием необязательного регулировочного клапана 2711. Смеси со слишком низкими концентрациями подаются через проходное устройство 2712 отводящего устройства и отводятся обратно в подводимый растворитель 2704 с использованием необязательного регулировочного клапана 2713. Когда смесь имеет концентрацию, которая является слишком высокой, подача смеси в концентрированный раствор 2703 снижает концентрацию смеси в точке 2705 из-за ранее добавленного растворителя. В результате, происходит снижение концентрации смеси в точке 2705. Аналогично, когда смесь имеет концентрацию, которая является слишком низкой, подача смеси в растворитель 2704 повышает концентрацию смеси в точке 2705 из-за ранее добавленного концентрата 2703. В результате, происходит повышение концентрации смеси в точке 2705.

Варианты реализации и применения

[0144] Аспекты изобретения могут быть применены во множестве различных областей, как раздельно показано в следующих вариантах реализации.

[0145] В первом варианте реализации аспекты изобретения могут быть применены в агрессивной среде, такой как смешение рассола для использования в борьбе с обледенением. Рассол, применяемый для удаления льда, является очень агрессивным. Важно минимизировать число чувствительных приборов, которые контактируют с рассолом. Например, введение ротационного расходомера в раствор может создать сложные проблемы технического обслуживания и ремонта вследствие постоянных отказов расходомера. Хотя расходомер можно применять в этой едкой среде, затраты на расходомер могут быть высокими, тем самым установка для приготовления раствора - в целом более дорогостоящей. Однако одно преимущество применения расходомера данного типа состоит в том, что он может обеспечивать высокоточные измерения материала, протекающего через него.

[0146] Во втором варианте реализации аспекты изобретения могут быть применены в других отраслях, связанных с посолом, где имеются менее едкие среды. Например, аспекты изобретения могут быть применены в сыродельном производстве, производстве напитков или мясоперерабатывающем производстве. В данном случае продукты питания могут вымачиваться в рассоле, содержание соли в котором ниже, чем в средах для борьбы с обледенением.

[0147] В третьем варианте реализации аспекты изобретения могут быть применены в системах промышленного водоснабжения, в которых большие количества подаваемой воды или других жидких химикатов требуется смешивать перед подачей на последующую обработку или применением. Например, больницы, технологические установки, энергогенерирующие установки и т.п. могут нуждаться в больших количествах обработанной воды или других материалов. Аспекты настоящего изобретения могут быть применены для содействия смешению растворов для этих сфер применения.

[0148] В четвертом варианте реализации аспекты изобретения могут быть применены для смешения других химикатов или взвесей, включая, но без ограничения, различные масла, растворы, применяемые при резке водяной струей или пескоструйной обработке, в производстве смешанных удобрений, измельчении или обогащении и т.п.

[0149] Хотя настоящее изобретение было описано на примере вариантов его реализации, специалистам в данной области техники будет очевидно, что в них могут быть внесены изменения по форме и деталям без отклонения от существа и объема изобретения.