流量调节阀和应用该流量调节阀进行流量调节的方法 本发明涉及一种流量调节阀以及一种应用该流量调节阀进行流量调节的方法。本发明尤其涉及一种精度高、结构简单的流量调节阀，以及一种应用该流量调节阀进行流量调节的方法。
在一种已知的方法中，应用一种针阀调节流体流量。针阀的缺点是缺少阀结构的位移量与流体流量之间的线性关系，依据位移量精确确定流量需要复杂的结构。如公开的日本专利(日本专利公开号)JP-A58-121381，它实际上是一种用于自动气动控制阀的流量调节阀，例如膜片阀和蝶形阀，以及一种自动马达操作控制阀，例如球形阀。
即使使用这些类型的阀，也很难在较宽流量范围内获得阀开口面积与流量之间的线性关系。例如，可以肯定，只是在较低的流量范围内获得一个线性关系。但是，这是与在较高范围内获得阀开口面积与流量之间的线性关系相矛盾的。也可以肯定在较高范围内获得一个线性关系，但是，这是与在较低范围内获得阀开口面积与流量之间的线性关系是相矛盾的。而且，在特别低的流量范围内还会产生流量调节地低分辨率问题。
注意到上述问题，本发明的一个目标是提供一种高精度的流量调节阀，在较宽的流量范围内获得阀开口面积与流量之间的线性关系，以及一种应用该流量调节阀进行流量调节的方法。
本发明的另一个目标是提供一种能够在特别低流量范围内进行流量调节的精度高、结构简单的流量调节阀，以及一种应用该流量调节阀进行流量调节的方法。
本发明的第三个目标是提供一种能够在为了制造高质量的感光材料而进行流体流量的精确调节的方法。
为了实现上述目标和其它目标以及本发明的其它优点，一个阀室带有一个圆形入口。阀室带有一个阀腔，与入口相连并与入口方向相交的水平方向上延伸。阀腔上有一个第一容纳阀柱部分。阀室带有一个出口阀片，并与第一容纳阀柱部分相对。在出口阀片上有一个第二容纳阀柱部分。阀片上带有一个出口，与第二容纳阀柱部分相连通，为一个在水平方向上延伸的细长条形。一个阀柱可滑动地置于第一容纳阀柱部分和第二容纳阀柱部分内，用于改变出口的有效开口面积，以调节流体的流量。
阀柱大致是一个圆柱形，每一个第一和第二容纳阀柱部分大致是一个半圆柱形。
阀腔的垂直距离小于阀柱的直径，阀出口的垂直距离小于阀柱的直径，两个垂直距离均与阀柱的滑动方向相交。
阀腔的水平距离约等于阀出口的水平距离，阀腔的垂直距离大于出口的垂直距离，两个水平距离均在阀柱的滑动方向上。
从含有银离子的溶液，含有卤素离子的溶液以及含有卤化银的感光乳剂中选择流体。
在感光乳剂的生产方法中，第一和第二溶液提供给反应池，第一和第二溶液中的一个溶液包含银离子，第一和第二溶液中的另一个溶液包含卤素离子的。第一流量调节阀装置置于第一根管线上，第一根管线提供第一溶液给反应池。对于第一流量调节阀装置，一个马达使阀柱滑动以改变阀的有效开口面积，以调节从出口流出的第一溶液的流量。对反应池中的银离子的密度进行测量。依据银离子的密度确定第一目标流量。对从第一流量调节阀装置中流出的第一溶液的流量进行测量。控制马达的转速，调节第一测量值为第一目标值，以调节反应池中银离子的密度。
计算测量值和目标值的比值，马达使阀柱依据变化的长度滑动，变化的长度通过比值与有效开口长度相乘得到，以实现伺服控制，使测量值逐渐接近目标值。
而且，一个第二流量调节阀装置置于第二根管线上，第二根管线向反应池提供第二溶液，其中的第二流量调节阀装置的结构类似于第一流量调节阀装置。对第二流量调节阀装置流出的第二溶液的流量进行测量。通过实现对第二流量调节阀装置的伺服控制，将第二测量值设定为第二目标值。
为了制造感光乳剂，要使用一种感光乳剂制造设备。感光乳剂制造设备包括一个第一根管线和第二根管线，带有马达的第一流量调节阀。在该设备中，测量设备对反应池内的银离子的密度进行测量。一个流量计测量从第一流量调节阀装置中流出的第一溶液的流量。一个控制器依据银离子的密度确定第一目标流量，控制马达转速将第一测量值调节为第一目标值。
根据本发明，该流量调节阀具有很高的精度，可以在较宽的流量范围内获得阀开口面积与流量的线性关系。
这种流量调节阀结构简单，在特别低的流量范围内进行流量调节时，具有很高的分辨率。
本发明中，该流量调节方法可以在制造高质量的感光材料中实现流量的精确调节。
结合附图，本发明的上述目标和优点在下面的详细描述中变得非常明显。
图1是带有流量调节阀的制造感光乳剂设备的说明图。
图2是流量调节阀的部分剖面的透视图。
图2A是流量调节阀的出口阀片的后视图。
图3是流量调节阀的横截面图。
图4A是一个顶视图，说明一个马达及其传动装置沿水平方向与流量调节阀相连，其中的流量调节阀处于开启位置。
图4B是一个顶视图，说明一个马达及其传动装置带有流量调节阀，其中的流量调节阀处于半开启位置。
图4C是一个顶视图，说明一个马达及其传动装置带有流量调节阀，其中的流量调节阀处于关闭位置。
图5是一个喷涂设备的说明图，使用本发明的流量调节阀进行感光乳剂的喷涂。
图6是流量与阀开口面积之间的线性关系的曲线图。
图7类似图4B，但是，一个流量调节阀装置于下游管线中。
图8是根据已有技术中流量与阀开口面积之间的线性关系的曲线图。
在图1中，本发明的一个流量调节阀用于制造感光乳剂设备中。在该设备中，反应池中装有凝胶溶液。KBr溶液和AgNO3溶液以合适的速度加入到凝胶溶液中。在KBr溶液中的卤素离子Br-和在AgNO3溶液中的银离子Ag+相互反应，生成溴化银(AgBr)乳剂。注意到，除了KBr溶液外，也可以使用其它的卤素的碱金属的溶液，例如NaCl和KI。卤素离子Cl-和I-与银离子Ag+反应生成AgCl和AgI的卤化银乳剂，也可能生成两种或更多种卤化银。
KBr溶液通过泵11从液池(图中未示出)提供。KBr溶液流过第一流量调节阀12加入到反应池10中的凝胶溶液中。通过流量计13测量KBr溶液的流量。AgNO3溶液从液池(图中未示出)提供。AgNO3溶液流过第二流量调节阀加入到反应池10的凝胶溶液中。通过流量计17测量AgNO3溶液的流量。流量调节阀12和16的开口面积分别通过由控制器20驱动的马达21和22来改变。流向反应池10的流体流量，即单位时间内的流体数量得到调节。流量调节阀12和16的详细结构见下面的描述。
流量计13测量单位时间内从流量调节阀12流到凝胶溶液中的KBr溶液的流量。流量计13依据测得的流量向控制器20发送一个KBr的流量信号。流量计17测量单位时间内从流量调节阀16流到凝胶溶液的AgNO3溶液的流量。流量计17依据测得的流量向控制器20发送一个AgNO3溶液的流量信号。
搅拌器的叶片23置于反应池10中，由马达24旋转使得凝胶溶液与KBr溶液以及AgNO3溶液混合，使得凝胶溶液中的银离子Ag+密度pAg均匀。凝胶溶液中产生细的AgBr颗粒或晶体，并且成熟，使得凝胶溶液中银离子密度均匀。
在制造感光乳剂时，如果AgBr细颗粒的尺寸或者晶体状态(晶体领域里所说的“习性”)发生变化，胶卷的感光性或者图象的粒度将发生变化。AgBr颗粒的形状、尺寸和类似性质可以改变，这取决于感光乳剂制造和成熟过程中凝胶溶液中银离子的密度PAg。在反应池10中放置有密度探测器25或者静电计或者传感器，用于测量反应池中凝胶溶液中的银离子的密度。密度探测器25依据测量得到的离子密度值产生一个密度信号，并把密度信号发送给控制器20。
控制器20依据密度信号探测凝胶溶液中的银离子的密度，依据密度的测量值确定流量调节阀12和16的阀开口面积信息。控制器20也接收来自流量计13的Kbr的流量以及来自流量计17的AgNO3溶液的流量，对流量进行判断，或者提高KBr溶液和AgNO3溶液的加入速度，以调节流量调节阀12和16的阀开口面积。因此控制器20使得反应池10内凝胶溶液中的银离子的密度Pag保存在个预定的水平上。
在图2和图2A中，描述了流量调节阀16的一个阀装置30。阀装置30包括一个阀体31和一个圆形的阀柱32。阀体31由紧密相连的阀室33和出口阀片34组成。在阀室33和出口阀片34之间形成一个阀腔35或者阀箱。在阀室33内形成一个入口36，通过这个入口，AgNO3溶液流入阀腔35。在出口阀片34上形成一个出口37，通过这个出口37，阀腔35中的溶液流出。出口37与阀柱32协调工作，调节溶液流出的流量。
出口37置于出口凹槽37a和37b，两个出口凹槽形成于出口阀片34和阀腔35的外侧，形状为槽形。出口37的纵向与溶液流出的方向A相交。当阀腔35内的出口凹槽37b的开口面积由阀柱32调节时，出口37的形状可以避免由于边际效应而使得在出口凹槽37b的边上产生不稳定流，后面还要详细描述。通过使用流量调节阀12和16，可以在包括特别低和特别高的流量范围内获得流量与阀开口面积的比例或者线性关系。在特别低的流量范围内进行流量控制有很高的分辨率。
假定出口37有一个长度L，阀腔35在出口37后面相对于垂直溶液的流出方向有一个大于L的长度。阀腔35由一个入口凹沟41和一个第二容纳阀柱部分42组成。入口凹沟41与入口36相连通。入口凹沟41包括一个第一容纳阀柱部分。第二容纳阀柱部分42与出口37相连通。
第二容纳阀柱部分42有一个空间，通过该空间入口凹沟41与出口37相连通，在作为阀座44的内表面的同时也作为阀室33和出口阀片34的密封表面。阀柱32通过一个套筒45插入到阀体31的一侧，阀柱32在第二容纳柱部分42内沿出口37的纵向可滑动。一个后面将要描述的移动机构使得阀柱32在全开位置和全关位置之间滑动。当在全开位置时，阀柱32从阀腔35中撤出以打开出口凹槽37b从而与第二容纳阀柱部分42相连通，当在全关位置时，覆盖整个出口凹槽37b，以关闭第二容纳阀柱部分42。
在图3中，阀结构30以剖面图的形式说明。阀柱44具有一个弯曲的凹形，直径等于阀柱32的直径。阀柱32的圆形表面与阀座44紧密接触。因此，可以防止充满于入口凹沟41内的溶液通过阀柱32和阀座44流出到出口。入口凹沟41的开口的高度小于阀柱32的直径，使得阀柱32与阀座44紧密接触，而且防止阀柱的末端抖动。
入口凹沟41包括一个在第一容纳阀柱部分内的凹沟。阀柱32的圆形表面与入口凹沟41的凹形表面紧密接触。
出口37的宽度即出口凹槽37b的宽度小于阀柱32的直径。当阀柱32在第二容纳阀柱部分42内滑动时，在第二容纳阀柱部分42内的入口凹槽37b的开口长度或开口宽度按比例增加或减少，因此从出口37流出的流体的流量正比于阀开口面积。具有阀结构30的流量调节阀16的结构简单，可以批量生产。安装流量调节阀16所需空间减少。
阀柱32与阀座44的表面光滑，使得在阀柱32与阀座44之间不会出现缝隙。出口37的宽度在允许的误差为3％精度范围内沿出口纵向保持恒定。因此可以保证阀开口面积与流量之间的线性关系。注意到阀柱32是一个圆柱形，但也可以是一个平板形或者棱柱形。考虑到密封和可操作性，阀柱32最好为圆柱形。
为了实现对阀柱位置的重复高精度控制，阀柱32由图4A和图4B中的一个机械结构来滑动调节阀开口面积。这个机械结构包括一个马达22、一个使得传递机构旋转的轴52、一个滑动板53以及一个导杆54。马达22例如是一种伺服马达，由控制器20控制。轴52有一个球螺纹52a，轴向与马达22相连。滑动板53有一个母螺纹53a，与球螺纹52a相配合。阀柱32的一端与滑动板5 3相连。导杆54调节滑动板53的滑动，使得滑动板53沿着轴52或者阀柱32的轴向滑动。球螺纹52a和母螺纹53a与传递机构配合工作。
马达22被驱动以使轴52旋转，因此阀柱32可以沿着阀全开和阀全关的方向滑动。在图4A中，阀柱32处于全开位置，其中的阀柱32从阀腔35内撤出以使得第二容纳阀柱部分的出口凹槽37b的开口面积最大。在图4B中，阀柱32处于关闭位置，在第二容纳阀柱部分内的凹槽37b的开口面积为0。阀柱32的滑动量依据马达22的旋转轴的转角进行比例调节，使得阀开口面积可以精确调节。即使当流动是分段或连续，流量调节的反应量也非常高，因为阀柱32的滑动量正比于马达22的转角，阀开口面积也正比于马达22的转角。
注意到，为了使阀柱32滑动，另一些机械结构可用于对阀柱的滑动量进行精确调节。例如，一个马达的转角可以通过一个旋转译码器测量。马达的旋转可以通过一个齿条-齿轮机构转换成直线运动以调节阀开口面积。
阀体31的材料和阀柱32的材料可以选择合适的材料。阀体31与阀柱32最好使用硬度不同的材料，以防止阀体31与阀柱32之间变得不能移动。选择材料时还要考虑材料工作的精度，防止由于被调节流体溶液的腐蚀作用下面是阀柱32与阀体31的材料的组合的例子：陶瓷/不锈钢；钛合金/陶瓷；不锈钢/镀铬不锈钢。
出口37的宽度W和长度L连同控制32的厚度和长度可随着所需的流量的调节的范围而改变。阀开口37的宽度W和长度L由所需调节的流量范围来决定，因此使用单一的阀能够实现在较大流量范围内的流量控制。注意到KBr溶液的流量调节阀12的结构与流量调节阀16相同。
本发明的操作描述如下。来自泵11的KBr溶液流过流量调节阀12和流量计13，加入到反应池10的凝胶溶液中。来自泵15的AgNO3溶液流过流量调节阀16和流量计17，加入到反应池10的凝胶溶液中。KBr溶液中的Br-与AgNO3溶液中的Ag+相互反应，生成AgBr或者溴化银盐或者卤素银盐。
当控制器20探测到在反应池10中的银离子Ag+的密度的变化偏离预定的允许范围时，控制器20计算KBr溶液和AgNO3溶液的单位时间内的流量以使银离子的密度PAg保持不变。依据计算的结果，控制器确定流量调节阀12和16的阀开口面积的信息。而且，控制器20依据流量调节阀12和16的阀开口面积的信息以及来自流量计13和17的流量信号所示的单位时间内的流量确定马达21和22的旋转方向和旋转角度。
当银离子密度超过一个参考值时，确定马达21的旋转方向及角度以扩大流量调节阀12的阀开口面积，提高KBr溶液的加入速度或流量。同时确定马达22的旋转方向和角度以减少阀16开口面积，降低AgNO3溶液的加入速度或流量。
在AgNO3溶液的流量调节阀16中，马达22旋转使得阀柱32向关闭位置滑动，定位于由控制器20确定的阀开口面积的信息所决定的位置。出口凹槽37b的开口面积依据阀柱32的滑动量而减少，以减少阀开口面积。流过流量调节阀16的AgNO3溶液减少。结果，加入到反应池10中的AgNO3溶液减少。
当控制器20考虑到阀开口面积而调节流量调节阀16时，控制器20监测来自流量计17的AgNO3溶液的流量。从而产生一个伺服控制。如果当流量调节阀16置于一个预定的打开位置时AgNO3溶液的流量还未达到预定流量，阀开口面积将调整。
同时，马达21旋转以扩大流量调节阀12的开口面积，增加KBr溶液的流量。监测来自流量计13的KBr溶液的流量信号，产生马达22的一个伺服控制，从而调节流量调节阀12的阀开口面积。因此银离子的密度维持在一个预定的水平上。
如果探测到凝胶溶液内的银离子的密度PAg小于参考值，马达22旋转使得阀柱32向全开方向滑动，增加AgNO3溶液加入到反应池10中流量。同时，马达21旋转以减少流量调节阀12的开口面积，降低KBr溶液的流量。监测来自流量计13和流量计17的流量信号以调节KBr和AgNO3溶液的流量。马达21、22可以伺服控制调节，分别调节流量调节阀12和16的阀开口面积。
在流量调节阀16中，出口37的纵向与溶液的流出方向相交。带有阀柱32的出口37的形状应防止出口凹槽37b的边缘的不稳定流出现。因此，可以获得阀开口面积与流量之间的良好的比例或者线性关系。即使流量重复或者突然改变，流量调节的反应量也很高，因为流量可随着开口面积的变化可靠地重新设定。如果AgNO3溶液在特别低的范围内进行流量调节，流量也可以精确和适度调节。阀开口面积随着马达22的转角的变化而成比例增加或减少，以实现流量调节。结果，通过上面的简单调节，加入到反应池10中的AgNO3溶液的流量可以正确调节。因此控制器20的负载很小。流量调节阀16的效果同样适用于流量调节阀12。
通过流量计13和17分别对KBr和AgNO3溶液的流量进行监测。依据测得的流量和探测器25的密度测量值对流量调节阀12和16进行调节。因而能够精确地调节KBr和AgNO3溶液的流量。
在上面的实施例中，对KBr溶液和AgNO3溶液进行流量调节。本发明同样可以调节其它溶液、液体或流体。在上面每一个阀中，溶液的进口方向与溶液的出口方向相同。在本发明中，阀的出口方向也可以与入口方向成一定角度。
在上面的实施例中，凝胶溶液用作含有卤素银盐的感光乳剂的制造中的粘结剂。也可以选择其它的粘结剂，例如，聚乙烯醇也可用于制造感光乳剂。
图5说明了另一个实施例，其中一个乳剂喷涂设备使用了本发明的一个流量调节阀61。该喷涂设备是一种已知的突出型喷涂设备，它有一个泵使乳剂或者喷涂溶液通过流量调节阀61和流量计62流到喷涂头63。喷涂头63从其端孔喷出乳剂，支撑材料以一个预定速度移动时，向胶卷的支撑材料64上喷涂乳剂层，流量调节阀61的结构与上述实施例中的类似。马达61b调节流量调节阀61的阀结构的阀开口面积，设置流向喷涂头63的乳剂的流量。流量计62测量提供给喷涂头63的乳剂的流量。根据测量结果，控制器65改变流量调节阀61的阀开口面积，使得乳剂的流量相对于支撑材料64的移动速度而保持不变。
由于该喷涂设备采用了本发明的流量调节阀61，流向喷涂头63的乳剂的流量可以由控制器65简单的控制来调节。乳剂层64a可以在支撑材料64上形成一个均一厚度层。注意到，尽管图5中的喷涂设备只形成一层乳剂层，包括流量调节阀61的多层喷涂设备可以同时用于多层喷涂。任何不同类型的喷涂设备，象淋涂设备，也可包括流量调节阀61。
一些试验已经作过。上述结构的流量调节阀12、16、61用于包含供液泵的系统。改变阀开口面积，以获得阀出口流量与与阀开口面积之间的关系。使用水作为被调节的流体。流量控制在0-10升/分钟。使用流量调节阀12、16、61的试验的曲线图见图6。作为对比，一个广泛使用的膜片流量调节阀用于同样的系统，检查从阀出口流出的流量与阀开口面积之间的关系。应用该膜片流量调节阀试验获得的曲线见图8。
在出口37中，宽度W＝2mm。长度L＝150mm。能够在0.1-10mm之间的范围内确定W的宽度，希望的范围是0.3-5mm。在图6中，当阀柱32完全关闭阀腔35的出口37的出口凹槽37b和37a时，阀开口面积是“0％”，当阀柱32完全打开出口37的出口凹槽37b和37a时，阀开口面积是“100％”。因此入口凹沟41的长度是150mm。从入口凹沟41的长度到整个150mm长度范围内取一个中间值。
在图8中，使用膜片阀没有获得流量与阀开口面积中间的直线关系。流量很难在微小范围内进行调节。在图6中，使用流量调节阀12、16、61获得了一个满意的包括微小流量范围的整个流量范围内阀开口面积与流量之间的线性关系。人们发现，使用本发明的流量调节阀12、16、61进行流量调节可以获得0.05升/分钟的分辨率。
然后，流量调节阀12、16、61的阀开口面积设置为25％、50％再25％，重复100次。测量流量的误差。对于膜片流量调节阀阀开口面积也设置为25％、50％再25％，重复100次以测量流量的误差。使用膜片流量调节阀进行流量调节的误差平均为3％。而使用流量调节阀12、16、61进行流量调节的误差只有1％或更少。
结论是本发明的流量调节阀12、16、61的阀开口面积与流量之间有良好的线性关系，有很高的可重复性，尽管重复滑动，在长时间内能够保证很高的精度。流量可以精确调节，而且具有很高的分辨率。
注意到流量调节阀12、16、61实际上安置在一根管线上，也可以在图7中的下游管线74上安装。下游管线74固定到出口阀片34上，包括一个与出口37直接相连的腔72以及一个与管线直接相连的圆形出口孔70。
在上述实施例中，出口阀片34先与阀室33分离，接着再固定到阀室33上。应用塑性材料也可以把出口阀片34与阀室3 3制成一个整体。
除了使用流量调节阀12和16用于两种溶液外，依据本发明，只有流量调节阀16和12中的一个采用常规的膜片流量调节阀，而另一个采用图2-5中的新型。
尽管本发明参考附图已经在前述的实施例中作了详细描述，各种改变、变化对本领域的技术人员是显而易见的。因此，除非这些改变偏离本发明的范围，它们都包含在本发明的保护范围内。