本发明涉及流量控制领域，具体涉及一种快速可控比例混液设备及其操作方法。
背景技术：
目前，液体按比例混合时多以每种液体按流量控制输入的方法混液，采用安装流量计的方式进行流量控制最为普遍。流量计在液体流过（单位体积）时会输出一个脉冲信号，捕获并累加就可计算出液体的体积。使用这种方法时，在每种液体的流出管路上均需要安装流量计和控制阀，使用时先打开控制阀，液体流过流量计、对外输出脉冲信号，检测流量计脉冲并累加计算达到指定的液体体积数时，关闭控制阀，流出的这部分液体就是一种需要混液的液体体积。
采用流量计的方法混液有两个缺陷：液体流过的体积测量精度受到流量计自身的限制；要求流入流出的液体在一定的压差范围内，压差太小流量计不能正常工作，压差太大，就不能准确测量。除此之外，由于一般的流量计精度都不高，为实现高精度的准确控制只能采用质量流量计，但质量流量计价格是普通体积流量计的10倍以上。并且需要混合的液体每种都要加压，实现的成本高。
技术实现要素：
为解决现有技术的液体流量控制方式所存在的精度差或者实现成本高的技术问题，本发明提供一种以较低的成本实现高精度的液体按流量控制的快速可控比例混液设备及其操作方法。
一种快速可控比例混液设备，包括第一原液容器、第二原液容器、混液容器、第一混合缸、第二混合缸、第一活塞、第二活塞、位移传感器、连杆；以及连接管道和第一阀门~第七阀门。
所述第一混合缸、所述第二混合缸均为圆柱形缸体，所述第一混合缸一端密封、一端敞开，所述第二混合缸两端密封，二者内部空间的长度相同。所述第一混合缸、所述第二混合缸同轴设置，所述第一混合缸的敞开端朝向所述第二混合缸。
所述第一活塞、所述第二活塞分别以平行于所述第一混合缸、所述第二混合缸端面的角度设于其内，且均可沿其轴向密封的滑动，二者滑动的行程相同。所述第一混合缸、所述第二混合缸之间的间距大于或等于所述位移传感器的行程，所述位移传感器的行程大于或等于所述第一活塞、所述第二活塞的行程。
所述连杆的长度等于所述所述第一混合缸、所述第二混合缸之间的间距；所述连杆平行于所述第一混合缸、所述第二混合缸的轴向，一端伸入所述第一混合缸与所述第一活塞连接，另一端密封的贯穿所述第二混合缸的端面、与所述第二活塞连接。所述连杆中部位置衍生出一根分支与所述位移传感器的感应端连接，所述分支运动时不接触所述第一混合缸、所述第二混合缸。
所述第一原液容器通过管道与所述第一混合缸远离所述连杆的一端、所述第二混合缸靠近所述连杆的一端、所述第二混合缸远离所述连杆的一端连通，分别设有第一阀门、第三阀门、第四阀门；所述第二原液容器通过管道与所述第二混合缸靠近所述连杆的一端连通，设有第二阀门；所述混液容器通过管道与所述第一混合缸远离所述连杆的一端、所述第二混合缸靠近所述连杆的一端、所述第二混合缸远离所述连杆的一端连通，分别设有第五阀门、第六阀门、第七阀门。
所述第一混合缸、所述第二混合缸的轴向水平，高度上位于所述第一原液容器、所述第二原液容器之下，所述混液容器之上；所述第一原液容器内液体压强可以推动所述第一活塞、所述第二活塞。
在本发明提供的快速可控比例混液设备的一种较佳实施例中，第一阀门、第二阀门、至第七阀门均为电磁阀。
所述快速可控比例混液设备的操作方法，包括以下步骤：
步骤一，初始准备：
所述第一原液容器内填充混合过程中使用较多的液体，内部空间的横截面积记为sa，所述第二原液容器内填充混合过程中使用较少的液体，内部空间的横截面积记为sb；所述第二混合缸内填充满所述第一原液容器内的液体。
所述第一活塞移动至远离所述第二混合缸的一端，记为左端，所述第二活塞、所述位移传感器的感应端随所述连杆同步移动至相应的左端，此时记为初始位置。
所述第一活塞、所述第二活塞的行程记为l，所述位移传感器的感应端的从初始位置开始向右的位移量记为ls；所述第一阀门~所述第七阀门均关闭。
步骤二，加注液体：
打开所述第一阀门、所述第二阀门、所述第七阀门；所述第一原液容器内的液体经所述第一阀门流至所述第一混合缸的左端，推动所述第一活塞向右运动；带动所述第二活塞也向右运动，所述第二原液容器内的液体经所述第二阀门抽至所述第二混合缸的左端；所述第二混合缸右端的液体经所述第七阀门排出至所述混液容器。
步骤三，切换加注条件：
ls根据混液比例预先设定，当所述位移传感器的读数为ls时，关闭所述第二阀门、打开所述第三阀门，即改为所述第一原液容器内的液体经所述第三阀门抽至所述第二混合缸的左端，其他不变。
步骤四，混合加液：
当所述第一活塞、所述第二活塞均运动至最右端时，关闭全部阀门；此时所述第一混合缸内左端填满所述第一原液容器内的液体，所述第二混合缸内左端填满混合液体，比例可由ls确定。
步骤五，排空混合液：
打开所述第四阀门、所述第五阀门、所述第六阀门；所述第一原液容器内的液体经所述第四阀门流至所述第二混合缸的右端，推动所述第二活塞向左运动，将所述第二混合缸左端的混合液体经所述第六阀门排出至所述混液容器；带动所述第一活塞也向左运动，所述第一混合缸左端液体经所述第五阀门流至所述混液容器。
步骤六，回复初始状态：
当所述第一活塞、所述第二活塞均运动至最左端时，关闭全部阀门，回复至初始状态；所述混液容器内得到混合完成的液体。
步骤三中ls的数值与两种原液的比例相关，计算公式为：
计算公式中（sa/sb） 2为常数，通过更换不同尺寸的所述第一混合缸、所述第二混合缸进行修改。可以根据v1/v2的大小适应性的调整，避免l/ls过大，从而保证混液的精度。
相较于现有技术，本发明提供的所述快速可控比例混液设备采用的活塞缸、电磁阀等部件都是市面上十分普遍的产品，并且依靠液体的压强推动活塞往返活动，无需电力推动装置，稍微提升液体容器的高度即可，以十分简单的结构和极低的成本实现高精度的混液。
相较于现有技术，本发明提供的所述快速可控比例混液设备以设定固定体积的方法实现混液，不需要动态计量和计算，因此可以获得很高的精度，且一致性好；对于等分量制备混液，十分便利。
附图说明
图1是快速可控比例混液设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1，是本发明提供的快速可控比例混液设备1的结构示意图。所述快速可控比例混液设备1包括第一原液容器c、第二原液容器d、混液容器e、第一混合缸a、第二混合缸b、第一活塞a1、第二活塞b1、位移传感器f、连杆g；电磁阀k1~电磁阀k7。
所述第一混合缸a、所述第二混合缸b均为圆柱形缸体，所述第一混合缸a左端密封、右端敞开，所述第二混合缸b两端密封。所述第一混合缸a内部空间的直径为所述第二混合缸b的两倍，内部空间的长度相同。所述第一混合缸a、所述第二混合缸b同轴设置，所述第一混合缸a的敞开端朝向所述第二混合缸b。
所述第一活塞a1、所述第二活塞b1分别以平行于所述第一混合缸a、所述第二混合缸b端面的角度设于其内，且可沿其轴向密封的滑动，二者在缸内可滑动的行程相同。所述第一混合缸a、所述第二混合缸b之间的间距大于所述位移传感器f的行程，所述位移传感器f的行程等于所述第一活塞a1、所述第二活塞b1的行程。
所述连杆g的长度等于所述所述第一混合缸a、所述第二混合缸b之间的间距；所述连杆g平行于二者的轴向，且一端伸入所述第一混合缸a与所述第一活塞a1连接，另一端密封的贯穿所述第二混合缸b的端面、与所述第二活塞b1连接。所述连杆g中部位置衍生出一根分支g1与所述位移传感器f的感应端连接，所述分支g1在运动时不接触所述第一混合缸a、所述第二混合缸b。
所述第一原液容器c通过管道与所述第一混合缸a的左端、所述第二混合缸b的左端、所述第二混合缸b的右端连通，并分别设有电磁阀k1、电磁阀k3、电磁阀k4。
所述第二原液容器d通过管道与所述第二混合缸b的左端连通，并设有电磁阀k2；所述混液容器e通过管道与所述第一混合缸a的左端、所述第二混合缸b的左端、所述第二混合缸b的右端连通，并分别设有电磁阀k5、电磁阀k6、电磁阀k7。
第一原液容器c的高度高于所述第二原液容器d、高于所述所述第一混合缸a和所述第二混合缸b、高于所述混液容器e。具体的高度以可以顺利推动所述第一活塞a1、所述第二活塞b1为准。
所述快速可控比例混液设备1的操作方法如下：
步骤一，初始准备：
所述第一原液容器c内填充混合过程中使用较多的液体，内部空间的横截面积记为sa，所述第二原液容器d内填充混合过程中使用较少的液体，内部空间的横截面积记为sb；所述第二混合缸b内填充满所述第一原液容器c内的液体。
所述第一活塞a1移动至左端，所述第二活塞b1、所述位移传感器f的感应端随所述连杆g同步移动至左端，此时记为初始位置。所述第一活塞a1、所述第二活塞b1的行程记为l，所述位移传感器f的感应端的从初始位置开始向右的位移量记为ls。
电磁阀k1~电磁阀k7均关闭。
步骤二，加注液体：
打开电磁阀k1、电磁阀k2、电磁阀k7；所述第一原液容器c内的液体经电磁阀k1流至所述第一混合缸a的左端，推动所述第一活塞a1向右运动；带动所述第二活塞b1也向右运动，所述第二原液容器d内的液体经电磁阀k2抽至所述第二混合缸b的左端；所述第二混合缸b右端的液体经电磁阀k7排出至所述混液容器e。
步骤三，切换加注条件：
ls预先设定为（1/2）l，当所述位移传感器的读数为ls时，关闭电磁阀k2、打开电磁阀k3，即改为所述第一原液容器c内的液体经电磁阀k3抽至所述第二混合缸b的左端，其他不变。
步骤四，混合加液：
当所述第一活塞a1、所述第二活塞b1均运动至最右端时，关闭全部电磁阀；此时所述第一混合缸a内左端填满所述第一原液容器c内的液体，所述第二混合缸b内左端填满混合液体。
步骤五，排空混合液：
打开电磁阀k4、电磁阀k5、电磁阀k6；所述第一原液容器c内的液体经电磁阀k4流至所述第二混合缸b的右端，推动所述第二活塞b1向左运动，将所述第二混合缸b左端的混合液体经电磁阀k6排出至所述混液容器e；带动所述第一活塞a1也向左运动，所述第一混合缸b左端液体经电磁阀k5流至所述混液容器e。
步骤六，回复初始状态：
当所述第一活塞a1、所述第二活塞b1均运动至最左端时，关闭全部电磁阀，回复至初始状态。
所述混液容器e内得到混合完成的液体，由于预先设定的ls为（1/2）l，结合所述第一混合缸a内部空间的直径为所述第二混合缸b的两倍，即sa/sb为4/1，则根据公式：
计算可得v1/v2为11/1。计算公式的具体推导过程如下：
由于所述第一混合缸a、所述第二混合缸b的尺寸是确定的，所述计算公式中（sa/sb） 2为常数，通过更换不同尺寸的所述第一混合缸、所述第二混合缸进行修改。在实际使用过程中可以根据v1/v2的大小适应性的调整，避免l/ls过大，从而保证混液的精度。
如果使（sa/sb） 2=3，制作v1/v2为2/1的混合液体，则ls=l；
制作v1/v2=10/1的混合液体，则ls=（1/3）l；
在需要制作v1/v2=30/1的混合液体时，如依旧采用（sa/sb） 2=3的结构，会导致ls=（3/31）l，精度难以保证；
而采用（sa/sb） 2=10，则ls=（10/31）l。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。
1.一种快速可控比例混液设备，包括第一原液容器、第二原液容器、混液容器，其特征在于：还包括第一混合缸、第二混合缸、第一活塞、第二活塞、位移传感器、连杆；所述第一混合缸、所述第二混合缸内分别设有可密封滑动的所述第一活塞、所述第二活塞，二者的滑动方向、以及所述位移传感器的伸缩方向均平行；所述连杆同时与所述第一活塞、所述第二活塞、所述位移传感器的感应端连接；所述第一原液容器通过管道与所述第一混合缸远离所述连杆的一端、所述第二混合缸靠近所述连杆的一端、所述第二混合缸远离所述连杆的一端连通，分别设有第一阀门、第三阀门、第四阀门；所述第二原液容器通过管道与所述第二混合缸靠近所述连杆的一端连通，设有第二阀门；所述混液容器通过管道与所述第一混合缸远离所述连杆的一端、所述第二混合缸靠近所述连杆的一端、所述第二混合缸远离所述连杆的一端连通，分别设有第五阀门、第六阀门、第七阀门。
2.根据权利要求1所述的快速可控比例混液设备，其特征在于：所述第一混合缸、所述第二混合缸均为圆柱形缸体，所述第一混合缸一端密封、一端敞开，所述第二混合缸两端密封，所述第一活塞、所述第二活塞分别以平行于二者端面的角度设于其内。
3.根据权利要求2所述的快速可控比例混液设备，其特征在于：所述第一混合缸内部空间的长度等于所述第二混合缸内部空间的长度，即所述第一活塞、所述第二活塞在其中的行程相同。
4.根据权利要求3所述的快速可控比例混液设备，其特征在于：所述第一混合缸、所述第二混合缸同轴设置，间距大于或等于所述位移传感器的行程，所述第一混合缸的敞开端朝向所述第二混合缸。
5.根据权利要求4所述的快速可控比例混液设备，其特征在于：所述连杆的长度等于所述所述第一混合缸、所述第二混合缸之间的间距；所述连杆平行于所述第一混合缸、所述第二混合缸的轴向，且一端伸入所述第一混合缸与所述第一活塞连接，另一端密封的贯穿所述第二混合缸的端面、与所述第二活塞连接。
6.根据权利要求4所述的快速可控比例混液设备，其特征在于：所述位移传感器的行程大于或等于所述第一活塞、所述第二活塞的行程；所述连杆中部位置衍生出一根分支与所述位移传感器的感应端连接，所述分支运动时不接触所述第一混合缸、所述第二混合缸。
7.根据权利要求4所述的快速可控比例混液设备，其特征在于：所述第一混合缸、所述第二混合缸的轴向水平，高度上位于所述第一原液容器、所述第二原液容器之下，所述混液容器之上；所述第一原液容器内液体压强可以推动所述第一活塞、所述第二活塞。
8.根据权利要求1~7任一所述的快速可控比例混液设备，其特征在于，所述快速可控比例混液设备的操作方法为：
步骤一：
所述第一原液容器内填充混合过程中使用较多的液体，内部空间的横截面积记为sa，所述第二原液容器内填充混合过程中使用较少的液体，内部空间的横截面积记为sb；所述第二混合缸内填充满所述第一原液容器内的液体；所述第一活塞移动至远离所述第二混合缸的一端，记为左端，所述第二活塞、所述位移传感器的感应端随所述连杆同步移动至相应的左端，此时记为初始位置；所述第一活塞、所述第二活塞的行程记为l，所述位移传感器的感应端的从初始位置开始向右的位移量记为ls；所述第一阀门~所述第七阀门均关闭；
步骤二：
打开所述第一阀门、所述第二阀门、所述第七阀门；所述第一原液容器内的液体经所述第一阀门流至所述第一混合缸的左端，推动所述第一活塞向右运动；带动所述第二活塞也向右运动，所述第二原液容器内的液体经所述第二阀门抽至所述第二混合缸的左端；所述第二混合缸右端的液体经所述第七阀门排出至所述混液容器；
步骤三：
ls根据混液比例预先设定，当所述位移传感器的读数为ls时，关闭所述第二阀门、打开所述第三阀门，即改为所述第一原液容器内的液体经所述第三阀门抽至所述第二混合缸的左端，其他不变；
步骤四：
当所述第一活塞、所述第二活塞均运动至最右端时，关闭全部阀门；此时所述第一混合缸内左端填满所述第一原液容器内的液体，所述第二混合缸内左端填满混合液体，比例可由ls确定；
步骤五：
打开所述第四阀门、所述第五阀门、所述第六阀门；所述第一原液容器内的液体经所述第四阀门流至所述第二混合缸的右端，推动所述第二活塞向左运动，将所述第二混合缸左端的混合液体经所述第六阀门排出至所述混液容器；带动所述第一活塞也向左运动，所述第二混合缸左端液体经所述第五阀门流至所述混液容器；
步骤六：
当所述第一活塞、所述第二活塞均运动至最左端时，关闭全部阀门，回复至初始状态；所述混液容器内得到混合完成的液体。
9.根据权利要求8所述的快速可控比例混液设备，其特征在于：所述第一原液容器内的液体、所述第二原液容器内的液体，在所述混液容器中的体积分别记为v1、v2，二者比例的计算公式为：
10.根据权利要求9所述的快速可控比例混液设备，其特征在于：计算公式中（sa/sb） 2为常数，其数值随v1/v2的大小调整。
技术总结