CN101389564A - 用于分配饮料的具有受控的进气口的设备及方法 - Google Patents

Abstract

一种用于计量基础液体并将基础液体与稀释剂混合以制备食品的设备(3)，该设备具有用于与包含基础液体的容器(4)相连的装置，设备(3)包括：稀释剂进口(71)，用于混合基础液体与稀释剂的混合室(80)。设有进气装置，以选择性地使环境空气进入设备并将该环境空气引入容器(4)。设有控制装置，以选择性地将基础液体计量供给到混合室内，并且仅在没有基础液体被计量供给到混合室期间，选择性地使空气流过进气装置。

Description

用于分配饮料的具有受控的进气口的设备及方法

技术领域

本发明涉及从容器中分配液体。更具体地，本发明涉及通过从至少一个容器中分配食用液体并且有选择性地将它与至少一种稀释剂混合来制备和输送饮料或其他食用液体。

背景技术

例如，在由液体浓缩物和水卫生、容易且快速地输送有或者没有泡沫、热的或者冷的液体食物(例如汤)和饮料时，即使输送的体积很大，也可应用本发明。

在常规的饮料分配器中，饮料由装在储罐中的液体浓缩物或者粉末复原而成。在分配器内部，通过管子、泵和混合罐，先计量液体浓缩物或者粉末，然后将它与一般是热水或者冷水的稀释剂混合。混合一般由装在腔室内的机械搅拌器进行。因此，按常规方法制备这些饮料需要大量的维护和清洁，以便时刻保持与食品接触的那些部件洁净，并且避免污染和细菌滋长的风险。针对该机器(的使用方法)，还需要对操作者进行大量的投资。最后，虽然目前的趋势是扩大热、冷、起泡或无泡饮料的选择范围，但是这些机器在所供应的饮料的选择方面缺乏通用性。

确实存在从一次性的或者可循环的、装有浓缩物并且与泵相结合的预装件中供应果汁的系统，其中泵由所述预装件外部的分配设备操作。这种系统在例如专利US 5 615 801中做了描述。

在专利US 5 305 923和US 5 842 603中描述了类似的设备，它们具有和已经论述过的专利一样的缺点。

US 6 568 565涉及由装在一次性的多部分容器中的浓缩物供应饮料的方法和设备。

WO 01/21292涉及用于生产饮料的方法和设备，其中浓缩物被运送到混合室中的掺和区域；在该掺和区域中，浓缩物与稀释剂混合在一起。

当从密闭容器中计量供给一定量的液体时，会出现如下问题，即容器的装液高度会连续下降。这样，要么容器内的压力下降(从而产生真空)，和/或在容器壁有一定柔韧性的情况下，容器本身会变形(＂皱缩＂)。在受控制的条件下，两种现象都对正常的分配操作不利。

发明内容

本发明的目的在于当从至少一个容器中分配液体时，改善分配操作。

根据本发明的方案，通过从容器中计量供给基础液体而损失的体积由受控地流入容器内的空气来补偿。

在本发明的框架内，通过引入补偿性的空气体积来补偿因从容器中计量供给液体而损失的体积也被称为“通风”。

该目的由独立权利要求的特征来实现。从属权利要求进一步发展了本发明的中心思想。

就第一方面而言，本发明涉及从容器中分配液体的设备，该设备包括：

-用于来自至少一个容器的液体的进口，和

-液体出口，

其中，设有控制装置，该控制装置设计用于

-控制液体从至少一个容器排到液体出口，且

-在不允许液体离开容器并流过液体出口期间，控制空气流入至少一个容器中。

本发明的第二方面涉及从容器中分配液体的设备，该设备包括：

-用于来自至少一个容器的液体的进口，和

-至少一个旋转计量装置，

-分配出口，

其中，设有控制装置，该控制装置设计用于

-通过控制至少一个旋转计量装置的操作来控制从至少一个容器流到分配出口的液体的流量，和

-控制流入至少一个容器内的空气的补偿性流量。

根据本发明，在离开设备的分配出口之前，液体(即基础液体)可以在分配设备的混合室内与至少一种稀释剂混合，其中，稀释剂也被引入混合室。

该设备可包括具有组装在一起的两个半壳的端帽，该两个半壳构造成包住泵送装置和阀装置，并限定混合室的轮廓。

阀包括伸到其中一个半壳外部的致动部件。

泵送装置可以包括伸到其中一个半壳外面的连接部件。

阀的致动部件和泵送装置的连接部件可以定位在同一个半壳上。

该设备可以包括用于将所述端帽可拆卸地连接到该设备的对接站上的至少一个定位(referential)支承装置。

对接站可以包括：

-电动机、驱动轴和驱动连接器，该驱动连接器用于与泵送装置的连接部件可拆卸地连接，

-致动器，该致动器构造用于有选择地与阀的致动部件接合，

-至少一个与端帽的引导装置互补接合的引导装置。

控制装置可以设计成在停止从容器中经液体出口受控地计量供给大量预定剂量的液体时、或恰在这之后、或者恰在这之前，控制空气开始流入容器。

控制装置可以设计成在停止从容器中经液体出口受控地计量供给单个的预定剂量的液体时、或恰在这之后、或者恰在这之前，控制空气开始流入容器。

就另一方面而言，本发明涉及通过混合至少两种营养液来制备稀释混合物的设备，其中：液体来自于容器的不同的隔间或者不同的容器；该设备包括至少两个液体计量装置和两根分别用于计量进入混合室的两种液体的计量导管，液体在所述混合室中混合在一起。至少一根稀释剂导管定位成与其中一根液体导管相交。还设置有进气口，以便在混合物中提供空气。

术语＂营养＂包括任何可食用的液体，例如，食物或者饮料浓缩物、芳香剂、调味剂、营养增补剂、和/或添加剂。

本发明的其他方面涉及从至少一个容器中分配液体的方法。

附图说明

参照下面的附图可更好地理解本发明的特征和优点：

图1描绘了制备系统的总体透视图，该系统包括处于与基站分开的位置的多部分预装件；

图2描绘了图1的系统的总体透视图，其中多部分预装件处于与基站对接的位置；

图3描绘了根据本发明的计量及混合装置的前部半壳的视图；

图4描绘了根据本发明的计量及混合装置的后部半壳的视图；

图5描绘了从图3和4的设备的上方看到的视图；

图6描绘了图3到5的设备的前部半壳的内视图，其中没有齿轮元件；

图7描绘了图3到5的设备的后部半壳的内视图；

图8描绘了图3到7的设备的泵的局部剖面详图；

图9描绘了液体计量泵的旋转元件的局部透视图；

图10描绘了旋转元件在给定的齿轮结构中的前视简图；

图11描绘基站内部的简图；

图12描绘了基站联接装置的详图；

图13描绘了根据不同流控配置的本发明的设备的简图；

图14描绘了本发明的设备、具体地说是位于泵出口用于防止液体滴落的止回阀的一个实施方式的横断面详图；

图15示出根据本发明的通风装置的视图；

图16示出本发明的通风装置的详图；

图17示出根据本发明的通风装置的剖面图；

图18示出根据本发明的实施方式的端帽的分解图；

图19示出对本发明的通风和计量流程进行控制的例子的流程图；

图20和21图解说明了具有多个容器和/或旋转计量设备的实施方式。

具体实施方式

图1和2展示了根据本发明用于复原和供应配制食品的系统、尤其是用于制备热饮或冷饮的系统1的一个例子的整体视图。

该系统一方面包括至少一个由计量及混合设备3和容器4形成的功能预装件2，另一方面包括用于固定功能预装件2的基站5，该系统用于通过计量及混合设备3制备和供应饮料。设备3与容器4相连，容器4可以是任何类型，例如瓶状、砖块状、袋状、盒状等等。容器内装有要用稀释剂稀释的食用液体，稀释剂一般为热的、环境温度的或者冷却过的水，并且所述稀释剂通过基站5供应给计量设备3。所述(食用)液体可以是咖啡浓缩物、增白剂(例如牛奶浓缩物)、可可浓缩物、果汁、或者混合物例如以咖啡浓缩物、乳化剂、调味剂、糖或者人工甜味剂、防腐剂和其他成分为基础制备的制品。

所述液体可以包含纯的液相，也可能带有固体或者糊状夹杂物，例如糖粒、坚果、水果等等。所述液体最好能在环境温度下稳定几天、几星期、乃至几个月。因此，浓缩物的水活度通常被调到允许它在环境温度下保持所需的时长的值。

计量及混合设备3和容器4最好设计成一旦容器的内容物被清空之后就被扔掉或者反复应用。容器被保持在倒放位置，即它的开口朝下，而它的底部朝上，以便依靠重力连续不断地向计量及混合设备3、特别是向包含在它里面的液体计量泵供应液体。容器4和设备3由连接装置相连，该连接装置可以是可拆卸的或者固定的，视情况而定。然而，最好提供固定的连接装置，以免过分延长地使用计量及混合设备，因为在经历过长的使用期后，如果没有清洗干净，可能会引起卫生问题。因此一旦容器被清空之后，乃至在此之前，如果该设备过长时间不用，并且如果存在卫生风险，则固定连接会强制更换整个预装件2。然而，设备3的内部也设计成能在高温下定期地例如在冲洗周期内用稀释剂清洗和/或冲洗，这从基站5由程序或者由手动启动和控制。

图3到9详细地展示了按照优选实施例设计的本发明的计量及混合设备3。设备3最好是端帽的形式，当容器处于开口朝下的倒放位置时，所述设备用密封的方式封闭容器的开口。端帽具有管状连接部分30，该部分装备有连接装置例如内螺纹31，该内螺纹与例如也是螺纹型的属于容器的连接装置41互补。连接部分的内部有一端面和一穿过该端面的进口32，以便让液体进入该设备。应该指出的是，只有当容器具有用于平衡容器内的压力的进气口并因此当容器排空时不会收缩的情况下，容器的倒转位置才是有效的。如果情况相反，例如对于没有空气时会收缩的袋子，可以在该容器处于不一定是倒转位置的位置且带有端帽时计量液体。

设备3最好由两个沿分型线P装配在一起的半壳3A、3B组成，分型线P大体上沿在设备内循环的导管特别是液体导管和混合室的纵向延伸。两个半壳形式、即前部3A和后部3B形式的构造可以使该设备简化，同时限定一系列的计量、混合、可能的起泡、以及输送混合物所需的导管和腔室。

当容器是不可收缩的容器时，必须提供进入容器的进气口，以便补偿排出的液体。这种进口可以通过容器本身，例如容器底部上的开口来提供——只要该容器处于倒转位置即可，或者可以是至少一个通过所述设备的管状连接部分30且与容器进口相通的空气通道。

下面详细介绍计量及混合设备3的基本原理。该设备包括用于计量经过开口32的液体的嵌入式计量泵6。该泵最好是由腔室60限定的齿轮泵，腔室各侧面67、68的底部装备有支靠部61、62、63、64，并且这些支靠部能引导两个按照齿轮的方式配合的旋转元件65、66，从而在该腔室内形成泵的可动的计量元件。旋转元件65是＂主＂元件，它装有与联接装置651相联的轴650，联接装置651能与属于基站5的互补的联接装置(稍后描述)接合。在支靠部64和轴650之间最好装一唇形密封件，以相对于外界密封泵室。泵运行时的内压力通过对该密封件加压，从而有助于保持密封。旋转元件66是＂从属＂元件，它由主元件沿相反的旋转方向驱动。旋转计量元件65、66沿图8和10所示的方向A、B被驱动，以便能计量通过所述腔室的液体。半壳形式的构造使得，所述腔室由两个部分3A、3B装配而成。因此，腔室60的前部3A可以被限定成一个凹部，其中底面67限定出其中一个侧面。另一部分借助于基本平坦的表面部分68围住所述腔室，所述部分68例如包括支承驱动轴650的支靠部64，驱动轴650穿过一穿过壳体部分3B的通道78向后延伸。

因此通过截面缩小的液体出口导管69来计量液体。该液体出口导管的直径约为0.2到4毫米，最好是0.5到2毫米。导管69允许精确控制液体离开泵的流速，并且可以形成相对较细的液体流，从而有助于精确计量。

该设备包括用于供应稀释剂的导管70，该导管与液体导管69相交。稀释剂通过穿过端帽后部3B的稀释剂入口71被输送到设备内。该入口的形式为连接管，该连接管能密封地强制装配到位于基站5上的管状联接和稀释剂供应部。稀释剂流速由位于基站5内的稀释剂泵控制。稀释剂导管70结束于节流段72，节流段72从液体导管69和稀释剂导管70的交会点的上游一点点开始，并且至少延伸到该交会点为止，最好延伸超过该交会点。节流段可以加速稀释剂，并且利用文丘里现象使交会点处的压力低于或者等于液体出口导管69中的液体压力。当泵被关掉时，这种压力平衡或者差异就能保证稀释剂通过计量点直到腔室，而不会向上回灌到液体导管内。液体泵停止而稀释剂例如朝饮料制备循环的终点继续穿过设备，以获得想要的稀释饮料。另外，稀释剂还用于定期冲洗设备。因此，可防止容器内或泵内的液体例如咖啡或者可可浓缩物被通过导管69倒吸的稀释剂污染。

因此节流段的大小要能在交会点处产生轻微的低压。然而，需要控制低压，以便它不会过分降低沸点，并且在制备热饮时，不会使导管内的稀释剂沸腾。

节流段的直径优选在0.2和5毫米之间，更优选在0.5和2毫米之间。

交会点之后，由同一根导管73输送流体。导管加粗首先是为了减小压降，并且考虑了流体在交会点处会合后体积的增加。加粗的导管73延伸到混合室80内的适当位置，产品在混合室内均匀混合。

当然，导管部分73和腔室80可以形成同一根导管或者同一个腔室，不一定要从导管突变到腔室。

如果需要液体-稀释剂混合物起泡，那么最好让具体地为空气导管74的进气口通入空气。空气导管可优选定位成与节流段交会。在该交会区域，能感受到文丘里效应，并且由于流体加速而是压降最大。因此，空气导管可以定位成例如与导管部分73交会。进气口的位置可以变化，也可以位于通向稀释剂导管70或者通向液体导管69的地方。因此，进气口优选如此定位，使得空气被稀释剂加速通过节流段的效应吸入。

按照一种可能的方式(未图示)，空气泵可以与进气口相连。空气泵可用于在进气口产生正压，这可强制空气与稀释剂流混合。通常，稀释剂导管的节流段足以吸入足量的空气，以在混合物中产生气泡，但是空气泵也证明可以有所帮助，尤其是在稀释剂温度升高时，蒸汽可能开始在设备中形成，从而导致未能吸入足量的空气。空气泵也可用于在分配循环的结尾将空气送入混合室，以便排空混合物的腔室和/或出于卫生目的弄干混合室。在分配循环的结尾，进气口也应与大气压相连，以便保证混合室可以真正排空。这样的大气压力平衡可以由放在供气系统中较高位置上的主动阀获得。

混合室80的宽度约为位于交会点附近的导管部分73的横截面的至少5倍，优选至少10或者20倍。宽的腔室比简单的导管更有助于混合，并且在设备休止时还能防止任何液体被倒吸到文丘里系统内，而倒吸可能不利于保持设备内的卫生。然而，原则上，腔室可以用横截面较小的导管来代替。

腔室还允许混合物减速，从而避免混合物被过于突然地排出，在输送混合物时，这可能导致飞溅。由于这一原因，腔室例如呈弓形，或者呈S形，以便延长混合物的路径，并且降低混合物的速度。

所述腔室主要与用于输送混合物的输送管道85相连。因为该腔室呈弓形，因此也可以提供虹吸通道81，以便在每个饮料输送循环之后完全排空所述腔室。

导管优选包括用于减小导管内的混合物的动能的元件86、87、88。这些元件可以是，例如，几面沿导管横向延伸并与混合物流局部交会且迫使混合物沿蜿蜒路径行进的壁。这些元件还能用于在混合物流出之前均化混合物。当然，其他形式也可用于中断饮料的流动。

根据本发明的计量及混合装置还优选地包括允许与基站对接、尤其有利于稀释剂连接器和泵驱动装置对齐的引导装置。例如，这些引导装置可以是例如横向于部分3A、3B贯穿设备的表面部分33、34、35、36。例如，这些表面可以部分或者全部是柱状部分。引导装置还能支承预装件的重量，并确保牢固而稳定的对接。这些(引导)装置当然可以采用其他差别很大的形状。

部分3A、3B可用任何合适的手段例如焊接、粘合、等等组装。在优选实施例中，这两个部分用激光焊接。激光焊接可以由电脑控制，并且具有不需要任何移动就将这两个部分焊接在一起的优点，这不同于振动焊接；这改善了焊接的尺寸公差和精度的适应性。对于激光焊接来说，其中一个部分可以由易吸收激光能的材料形成，而另一个部分由激光能量可穿透的塑料制成。然而，也可以使用其他焊接技术例如振动焊接，而不会脱离本发明。

优选提供连接接头79，例如焊接部，来局部或者完全加宽设备的导管和腔室。该接头优选被完全密封。然而，为了控制空气进入设备内，也可以提供具有非焊接区域的接头。

图9和10详细展示了液体泵的旋转元件65、66。在一个有利的结构中，每个齿轮元件各具有形状互补的齿652、660，齿的横截面具有朝向端部的圆形，在各个齿的基部具有面积缩小的横截面661。这种圆形齿几何形状可以产生封闭的体积计量区域662，该区域不受压缩，并且每转一圈都输送体积恒定的液体。这种结构能降低对计量液体的压缩效应，这提高了泵的效率，降低了泵的负荷。另外，优选各齿最外面的部分662变平坦，其半径大于各齿侧面663的半径。特别地，使最末端的部分664变平坦允许齿更接近泵送室的表面，从而减小间隙，并改善密封。

应该指出的是，该设备可以计量粘度范围很宽的液体。然而，当液体的流动性太强时，就必须为液体计量导管69或者进口32增加阀，以防止液体泄露。阀设置成在由泵施加的液体的推力作用下打开，并且当泵关闭时，保持关闭和密封，以便防止任何液体从设备泄露。

还应指出的是，如果容器没有特别设计成可压瘪的，则需要经通风装置恢复与外界环境的压力平衡。如果容器没有通风，则该容器可能因内部压降而被压瘪，并且可能破裂。通风装置可以是阀，例如鸭嘴形阀、等等。另一种容器通风方法可以是驱动泵沿与计量方向相反的方向转几圈。优选的通风方法将结合图15到17来描述，在本说明书的后面将对此进行解释。

参考图1-2、11和12，根据本发明的系统还包括形成机器一部分的基站5，它与预装件2相对。基站包括一般位于内部并至少部分由盖子55保护的技术区50，并包括用户可直接接触的界面区域51。界面区域还提供用于控制饮料输送的控制装置53。控制装置可以是电子控制面板的形式(图1和2)或者杠杆的形式(图11)。

界面区域51设置成允许经至少一个对接站52与至少一个预装件2对接。可以提供几个排列成排的对接站，以分别接受一个内含不同或者相同食用液体的预装件，从而可以提供饮料的不同选择，或者增加系统的服务能力。如图12详细所示，对接站包括稀释剂联接装置520和用于将驱动器联接到计量泵521上的装置。

装置520可以是装有单向阀的管子的一部分，其直径与计量及混合装置的稀释剂入口71的直径互补，以便与之接合。可以利用一个或多个密封件实现装配。例如，联接装置521是轴的一部分，轴的该部分结束于具有较小横截面的头部，并具有与计量及混合装置的联接装置651的内表面互补的表面。该头部可以具有多边形横截面的尖端形状，或者可以是星形，以便例如既提供接合速度又为泵的旋转驱动提供可靠性。对接站还可能包含引导装置522、523，它与计量及混合装置的引导装置33、34互补。这些装置522、523可以是简单的条状物或者指状物，以滑动地接受引导装置的表面。毫无疑问，引导装置522、523、33、34的形状可以采用很多形式，而不会脱离发明的范围。因此，对接站的引导装置522、523可以是中空的形状，并且导向设备33、34可以隆起。

如图11所示，基站具有技术区50，该技术区组合有用于向计量及混合装置3供应稀释剂、以及用于驱动液体泵的主要构件。因此，基站包括稀释剂供给源，例如与抽水系统91相连的饮用水储罐90。然后水沿着管子(未示出)被输送到水温控制系统92。这样的系统可以是加热系统和/或制冷系统，在水被引入计量及混合装置3之前，所述系统允许将水升高或者降低到所需的温度。此外，基站还有一台由控制器94控制的电动机93。电动机93包括穿过对接面板58的驱动轴524。

优选的是，由于可以选择按钮，每个按钮可选择一种特定的饮料分配程序，因此根据本发明的系统提供了根据需要通过在界面区域内起重要作用的控制面板53改变液体计量的可能性。特别的是，液体与稀释剂的稀释比可以通过改变泵的驱动速度来改变。当此速度较慢时，由于稀释剂流速仍由稀释剂泵送系统91保持恒定，因此液体与稀释剂之比减小，导致输送更稀的饮料。相反，如果液体泵速度较高，那么饮料浓度可以增大。另一个可控制的参数可以是饮料的体积，它通过控制稀释剂泵送系统启动的时间长度和液体泵驱动的时间长度来控制。因此，控制器94包含所有必要的饮料程序，这些饮料程序对应于通过控制面板53上的每个按钮来实现的选择。

计量及混合装置或者容器还可包括可以由与基站5相联的读数器读取的代码。代码包括关于产品的身份和/或特性的信息，和/或有关启动稀释剂供应和/或液体泵驱动装置的参数的信息。例如，代码可用于管理包含于基站中的液体泵和/或稀释剂泵的流速，以便控制液体与稀释剂之比。代码也可控制进气口的打开或者关闭，以便获得起泡的或者不起泡的饮料。

如图13所示，进气口或者进气通道74可以安置成与稀释剂导管70交会。因此，所述进气通道被安置在液体流和稀释剂流交汇之前。进气通道安置在液体导管和稀释剂导管交会位置之后的问题在于，进气通道可能被稀释过并且可能引起细菌滋长的液体污染。该问题主要是由几何结构和自然因素引起的，例如液体表面张力、相变、等等。由于节流段造成从进气通道到混合室的吸入效应，这会限制清洗液进入进气通道，因此在用清洗液(即热水)进行清洗的冲洗循环中，该进气通道不能正确地清洗。因此，这个新位置保证食用液体不可能进入进气通道。在目前的例子中，稀释剂导管70和液体计量导管69没有直接定位成彼此交会，而是都与混合室80会合。然而，稀释剂导管70的位置如此确定，即它的液流朝向液体流流动，即，朝着液体出口或者稍微靠下的方向流动。此外，进气口74还设置在节流段72附近。在该区域中，稀释剂的速度使得，在稀释剂流与液体流会合之前，能将空气吸到稀释剂流中。这种方案减小了进气口被偶然进入的稀释产品污染的风险。

在如图14所示的实施方式中，设备包括位于计量泵65和混合室80之间的阻断阀690。阻断阀690是单向的阀设备，它在泵压下打开，以让液体流向混合室，但防止回流，即防止稀释剂进入计量泵65并到达容器。阀690充当卫生和安全屏障，以便食用液体在到达混合(稀释)腔之前不被污染。实际上，如果稀释剂接触液体，例如饮料浓缩物，那么部分液体会被稀释，并且会获得较高的水活度，而这可能易于构成适于微生物生长的介质。因此，阻断阀690保证液体既不会在泵中也不会在泵的上游被稀释。另外，由于实际上不可能保证绝对密封，尤其是对于低粘度液体，因此增加的例如位于泵下游的液体计量导管中的阀690可防止液体滴落在混合室中或者交会区域72中。由于交会区域72和混合室中的水迹不会被完全除去或者变干，因此如果液体从泵滴到这些区域，那么稀释剂可能会污染液体，因此在停机几个小时后，会形成可能有利于细菌滋长的环境。在设备停机期间，该阀通过防止液体滴落，也可防止这个问题。

最后，阻断阀690也能缩短漂洗周期。具体而言，每次液体计量之后冲洗所需的冲洗流体即热水的量可以有利地减少，这是由于当计量装置停止时，该阀会自动关闭液体导管69。因此，液体立即停止分配到该腔室中。因此，用热稀释剂冲洗可以保持尽可能最短，最好是作为最终的饮料分配循环的一部分，并且对用户来说，可以短得几乎感觉不到。阀690可以是任何类型的单向阀。如图14的实施方式所示，阀690可以是整体注射而成的弹性材料阀690，例如，注射而成的硅树脂阀。在这种情况下，阀690可以沿其边缘保持在合适的地方，其中该边缘被紧紧地插入位于每个半壳3a、3b上的狭缝的一部分中。

在图14中，阀690包括由弹性材料或硅树脂制成的狭缝阀件或者层691，该阀件由两个刚性的叠片例如两块金属板692、693横向保持在液体导管69中。阀690可以插到贯穿两个半壳3A、3B的狭缝中。狭缝阀件如此配置，以便当由于泵室60(泵构件未显示)内的泵启动而使阀上游的流体压力增大时，狭缝向下打开。一旦泵停止，阀的弹性就足以关闭出口。

下面将参考图15到17描述空气如何以受控的方式从大气流入容器中。

本发明的这一方面涉及如下问题，即，当从基本密封的容器中分配液体时，容器内的压力会降低，从而产生真空，这可能对分配行为不利。

因此，本发明的这一方面提出了一个特别有利的解决方案来补偿从密封容器中分配的液体体积，以便当从中分配液体时，基本密封的容器内部的压力再次平衡。

压力事实上可以间歇性地减小，即，根据本发明，在进行分配行为的同时，空气补偿流不一定必须发生。由短的单次分配行为产生的压降通常不会引起问题，只要这些压降在几次分配行为的过程中不累积。如下文所述，在分配和补偿期间允许压力短暂降低并稍后补偿甚至可以具有好处。

需要指出的是，本发明的这一方面也可以用于不像参照图1到14所述的那样将分配的液体和稀释剂混合的情况，而是用于仅计量和分配液体而不增加稀释剂(例如，用于分配＂即饮型＂的饮料)。

参照前面的图1到14，已经详细描写了控制装置，它控制着液体从容器到分配出口的排放。

在所示的例子中，用旋转计量装置(齿轮泵只是其中的一个例子)来控制计量，即控制液体(例如基础液体)从容器例如到混合室的流动。

下面将参照图15到18来介绍分配端帽的机械配置，该机械配置允许空气从大气通过端帽内的空气流通道补偿性地流入容器。

通过下面的详细解释会明白，空气穿过端帽的补偿性流动以受控制的方式进行，例如，尤其是所述流动可以例如通过控制装置关闭和打开。

可以在允许空气进入容器的时机(即空气进入容器的时间)和/或体积方面对进入容器的补偿空气流进行控制。

这些控制装置可以是例如电子控制装置，它们还控制着液体从容器到液体出口69和混合室的计量排出。

图15示出要安装到容器(瓶子等等)开口上的端帽3。另外，标号3A表示端帽分配设备3的前部半壳，而标号3B表示后部半壳。

从图16的详图中可以特别看出，活塞杆1000可以伸过在后部半壳3b的中心部分形成的开口1001。活塞杆1000是一阀的主要部件，该阀被控制以允许或者防止空气从外面流入端帽3内然后进入所连接的容器中。其他的主动控制的阀装置同样可以用于本发明。

从图17中可以看出，活塞杆1000可以在阻碍空气流的闭合位置(图17的左边)和开启位置(图17的右边)之间移动，以便防止空气从外面流入端帽然后进入所连接的容器中。

在如图17所示的位于左边的闭合位置中，活塞杆1000的锥形座1004紧紧地密封着后部半壳3B中的开口1001。在活塞杆1000的这一位置处，来自外面的空气不能进入空气流动通道1005。空气流动通道1005位于端帽分配设备3的后部半壳3B和前部半壳3A之间。空气流动通道1005可以有选择地在大气(即端帽分配设备3的外部)和连接到端帽分配设备3的容器的内部之间建立流体连接。

如图18所示，空气流动通道1005与用于从连接到分配端帽3的容器分配液体的通道或者进口32分离。通过伸入由管状连接部分形成的腔室内部的气流偏转或保护部分，可以改进这种分离。在如图所示的实施方式中，设有由壁1030构成的保护部分，该保护部分至少部分盖住液体入口32。该保护部分具有开口，该开口最好位于空气流动通道1005的出口的远侧上。因此，在停泵之前，即便开始通风，也可保证空气不会被吸到液体入口中。

活塞杆1000装备有弹性偏压元件1003，由于形状和/或构成材料的原因(例如它可以用硅或者其他的有橡胶弹性的材料制成)，所述弹性偏压元件可以具有弹簧的弹性效应。在没有施加外力的情况下，该弹性偏压元件1003将活塞杆1000固定在闭合位置。此外，在活塞杆的弹性偏压的闭合位置，在端帽设备3的外部和通向所连接的容器的内部的空气流动通道1005之间没有流体连通。

可以在开口的边缘设置引导装置1002例如三个纵向的引导凸缘，以在活塞杆通过后部半壳3B上的开口1001的过程中引导活塞杆，并且为空气提供开口横截面。

控制装置可以包括位于机器中的致动器，以主动地将活塞杆1000从闭合位置移动到如图17的右图所示的开启位置。在开启位置，活塞杆1000通过致动器克服弹性偏压元件1003的弹簧偏置力而主动向右推。活塞杆的锥形座1004离开它的位于后部半壳3B上的开口1001中的密封座，因此在活塞杆的柱状元件1006和后部半壳3B上的开口1001之间产生间隙，这是由于活塞杆1000的柱状元件1006的直径稍小于开口1001的内径。空气的开口横截面由凸缘之间的空间形成。

该间隙现在在端帽设备3的外部和空气流动通道1005之间形成流体(空气)流动通道，使得在如图17右侧所示的位置，空气可以按照箭头所示从外面通过柱状部分1006和后部半壳3B上的开口1001之间的间隙流入端帽设备3的空气流动通道1005，从而进入连接在端帽分配设备3的容器的内部。

注意，在图18中，空气流动通道1005进入所连接的容器的内部的位置不同于允许基础液体离开容器的位置。

此外，例如通过由电子控制单元(ECU)控制的螺线管对活塞杆1000从闭合状态到开启状态的移动进行主动控制。如针对图1、2和11所述的那样，控制单元可以是基站5的一部分。一旦进入开启状态的主动控制停止，活塞杆就会因弹性偏压元件1003的弹性偏压力而自动回到如图17的左侧所示的闭合位置。换句话说，没有主动控制，补偿空气流就会停止。

注意，包含活塞杆或者类似装置的空气阀可以被偏压到开启位置，然后被主动移动到闭合位置。最后，两种状态(开启/闭合)以及这两种状态之间的转换可以被致动器和电子控制单元主动控制；致动器和电子控制单元都是基站的一部分。

根据本发明的一个方面，控制装置如此设计，即仅在不允许液体离开容器到分配出口期间，允许补偿空气流进入容器中。这具有下列好处，即由补偿空气流产生的气泡不会被再次吸进分配端帽3中，尤其是液体计量装置中；否则会产生与旋转计量装置(泵)的可靠计量和可靠功能有关的问题。

在使用不可收缩的容器或者能有限收缩的容器(例如，半刚性的吹塑容器)的情况下，补偿空气流特别有利。在这些情况下，当液体从容器中被泵抽出进行计量并随后进行混合时，容器中会产生压降，从而将容器壁向内压以适应外部的(大气的)压力和下降的内压力之间的压力差。结果，当容器内的负压达到某个值时，计量准确度就会下降，最终液体可能无法再由计量装置泵送。

因此，本发明提供了用于平衡容器内压的装置，以便在从容器中计量供给一定体积的液体之后，容器的形状可以保持或者恢复。因此，可以在接近或处于大气压下计量液体，因此，不会再对计量装置施压。

根据本发明，补偿空气流的切断或者打开例如由致动器主动控制。有利的是，补偿空气流进入容器内的切断/打开独立于液体的分配行为。补偿性空气流相对于液体排出的单独控制使得有可能将允许补偿性空气流动的时期与液体从容器中排出的时期分开。

使用被动通风阀进行补偿性空气流动的设备、或者使用其中补偿性空气流动的实现与液体计量的启动机械地联接的设备具有如下问题，即在液体从容器中排出的同时，必须出现补偿性的空气流动。在从容器中例如通过泵计量供给液体的同时让空气进入容器内有形成气泡并然后进入计量泵的风险。空气进入计量泵有三个负面效果：

1.计量变得不准确，因为空气的量无法控制，并且空气可以被吸进泵中，以致泵供给的是空气而不是液体。

2.当阀过早打开时，液体可以通过空气补偿阀排出，从而产生渗漏，造成卫生问题。此外，液体过一会儿就会变干，从而阻塞补偿阀。

3.由于掺有气泡，因此离开端帽分配设备的浓缩物可能含有泡沫。

此外，在用旋转计量设备例如齿轮泵、叶轮泵或者凸轮泵进行分配时，在分配行为和通风之间依靠纯粹的机械联接的被动系统更复杂。

此外，根据本发明，建议使用主动控制、尤其是独立于液体排出行为进行控制的空气补偿阀。因此空气补偿阀可以主动启动，从而只有计量泵的动作停止或者接近停止期间才打开。结果，进入容器的空气不会再被重新吸进分配设备中。

根据本发明的空气补偿设备(通风设备)基于受到弹性偏压的阀构件(活塞杆)，并包括可以由外部控制设备控制的主动控制部分，该外部控制设备包括致动器(例如螺线管)和发送接通和断开信号以启动致动器的电子控制单元。通风设备可以集成到端帽中，因此与容器一起是一次性的，而控制设备和致动器可以是机器或者基站的常设部件。

在液体输送过程中，产品由端帽分配设备计量供给，而空气补偿阀构件保持关闭。根据要输送的饮料，泵旋转以输送(计量)数量合适的液体，并将该液体与稀释剂混合。在计量期间，由于容器内部的压力会降低，因此容器会稍微变形。一旦泵的动作停止，控制器就会控制例如螺线管主动地将空气补偿阀打开。因此，空气会进入容器，从而在容器中产生泡泡。然而，由于计量设备停止，因此空气不会被压入计量设备中。

根据本发明，空气补偿(通风)行为可以根据从容器中排出的液体的量来控制。因此，可以正确计算为补偿液体量而吸入的空气量。为此，例如，电子控制装置可以具有简单的控制函数，该控制函数在分配的液体体积和通风时间即允许补偿空气流入容器的时间之间提供关联。在规定的时限内空气补偿阀会保持开启，所述时限是在前面的步骤中已经分配的液体的体积的计算函数。

还应指出的是，通过平衡压力，即消除容器内的负压，通风设备有助于防止稀释剂被吸到液体计量导管或者液体出口中。通风设备与阻断阀690一起用于保证稀释剂例如水事实上不会进入计量设备和容器的上方，不然，这会带来潜在的微生物污染和滋生的源头。

图19图解说明了用已经解释过的协调方式控制通过端帽的液体的计量和容器的通风的简单的控制原理图。在第一控制步骤1240中，电子控制单元1200提供信号来启动液体泵1250，以从容器中泵送出预定体积或者所需体积的液体。表示液体体积的预定值可以保存在电子控制单元1200的存储器中。在第二步骤1255中，控制单元停止泵1250，并且控制单元同时或者略微提前或滞后地启动螺线管型致动器1260，以将通风阀1265推到开启位置。在与根据所输送的分配的液体体积来恢复容器内部的初始压力相对应的时间内，致动器保持通电。在可能的控制过程中，表示液体体积、通风时间和这些参数之间的相互关系的数值被保存在控制单元的存储器内。在另一个可能的控制过程中，通风时间由控制单元的处理器根据实际输送的液体体积实时计算。例如，液体体积可以通过直接统计泵的转数和/或用流量计间接测量流速来确定。

必须指出的是，泵送期和通风期之间可能有一定的重叠时间，或者相反，有滞后。此外，泵送期可以间歇地开动，以使两个泵送期之间的通风期有或者没有重叠或者滞后时间。

在如图20和21所示的可能的模式中，本发明的设备是用于计量至少第一和第二液体并混合两种液体与稀释剂以制备食品的设备。该设备能与至少两个隔间1100、1101相连。每个隔间1100、1101可以容纳要混合的第一或第二液体中的一种。

根据该实施方式的设备包括：

-第一和第二液体计量导管1102、1103，

-具有稀释剂导管的至少一个稀释剂进口1104、1105，

-用于混合至少两种液体与稀释剂的共用的混合室1106。

至少一根稀释剂导管可以相对于液体计量导管1102、1103定位，以使稀释剂在到达混合室1106之前或在混合室中与液体流会合。

提供作为该设备一部分的第一和第二液体泵1107、1108，以分别计量第一和第二液体导管中的第一和第二液体。

在稀释剂与第一和第二液体相遇的区域，该设备可以包括用于加快稀释剂进口处的稀释剂速度的主动或者被动装置1109、1110。在所示的例子中，加速装置是具有节流横截面的区域。在图20中，稀释剂导管1104是共用的，并且相对于两个液体计量装置处于中心位置。稀释剂流被分为两部分、通过两个单独的节流段1109和1110、在两个单独的交会点处与所计量的液体会合。在图21中，提供两根单独的稀释剂导管1104、1105；每个液体计量装置1107、1108有一根稀释剂导管。每根稀释剂导管能让稀释剂流加速通过节流段1109、1110。此外，主动控制的进气口1020、1021可以设置在与至少一根稀释剂流动导管的交会处，或者设置在浓缩物/稀释剂的交会点附近。

因此，该设备还可能包含几台液体泵，每台泵都包含与一根或多根稀释剂导管会合的液体导管。因此，优点是能够混合几种不同的液体，流速比由各台泵确定。泵可以布置在同一个平面内或者平行的平面内。

可以提供一个或多个容器1100、1101。如果提供一个容器，那么该容器可以包括容纳不同液体的几个腔室或者隔间，每个腔室都与相应的泵相连。泵可以通往共用的混合室，以便在共用的混合室内进行混合。可以提供几个单独的容器(每个都有液体隔间)，它们连接到已经提到的共用设备。

因此，饮料制品也可包含两种或更多的液体组分，出于对稳定性、保存期限和/或饮料定制的考虑，这些组分必须单独保存。例如，液体组分一方面可以包含基础浓缩物，另一方面还包含调味剂、馏出物或者芳香剂，因此用不同的泵来计量，以复原调味饮料或者味道更好的饮料。将泵调整到以预定的第一和第二液体组分之比将液体组分输送到混合室中。第一组分的基础浓缩物可以是：咖啡或者茶。第二组分可以是：咖啡或者茶的馏出物或者芳香剂或者另一种添加剂。在那个模式中，咖啡或者茶的基础浓缩物可以基本上没有咖啡香味。在咖啡或者茶的浓缩过程中，可以先剥离然后再收集香味。在另一个可能的模式中，第一组分也可能是咖啡或者茶的浓缩物，而第二组分可以是液体增白剂。第一和第二组分的选择性分配可以受到控制，从而形成增白的或者未增白的饮料和/或起泡的或者无泡的饮料。通过控制至少一个组分中的空气的量，可以供应泡沫饮料。

还可以为每根液体导管提供单独的稀释剂导管。因此，每根稀释剂导管可以与每根液体导管在不同的交会点相遇(参见图20和21)。用于加速稀释剂流1109、1110的装置可以放在与第一和第二液体的各交会点之前。混合室可以放在两个不同的交会点的下游。

本发明还扩展到非食品的制备领域。例如，本发明可以用于以液体形式出现并且可以稀释的产品，例如洗衣粉、肥皂、清洁剂或者其他类似产品，的分配领域。因此，本发明还涉及从容器中分配非食物和非营养液的设备，该设备包含上述特点和优点。

Claims (26)

1.一种用于从容器(4)中分配液体的设备，该设备包括用于容器(4)中的液体的进口和液体出口(69)，其中，设有控制装置，该控制装置设计用于

-控制液体从容器到液体出口(69)的计量供给，以及

-至少在不允许液体离开容器并流过液体出口(69)期间，控制进入容器的空气的流量。

2.一种用于从容器(4)中分配液体的设备，该设备包括用于容器(4)中的液体的进口和液体出口(69)，

其中，设有控制装置，该控制装置根据所分配的液体的体积主动控制进入容器的空气的流量。

3.根据权利要求1的设备，其特征在于，控制装置设计用于主动控制进入容器的空气的流量。

4.根据上述权利要求中任一项的设备，其特征在于，该设备还包括：

-用于稀释剂的进口，和

-用于稀释剂与来自液体出口的液体进行混合的混合室，

-用于分配液体和稀释剂混合物的分配出口。

5.根据上述权利要求中任一项的设备，其特征在于，控制装置包括电子控制单元。

6.根据上述权利要求中任一项的设备，其特征在于，控制装置包括阀元件，该阀元件控制进入设备并到达容器(4)的空气的流量。

7.根据权利要求6的设备，其特征在于，控制装置包括用于计量来自容器(4)的液体的泵(6)。

8.根据权利要求7的设备，其特征在于，所述泵是旋转式正排量泵(6)。

9.根据权利要求7或8中任一项的设备，其特征在于，该设备包括具有彼此组装在一起的两个半壳的端帽，这两个半壳构造成包住泵装置和阀装置并限定混合室的轮廓。

10.根据权利要求9的设备，其特征在于，阀装置的致动部件和泵装置的连接部件定位在同一个半壳上。

11.根据权利要求10的设备，其特征在于，该设备包括用于将所述端帽可拆卸地连接到该设备的对接站上的至少一个定位支承装置。

12.根据权利要求11的设备，其特征在于，对接站包括：

-电动机、驱动轴、和设计成可拆卸地连接到泵装置的连接部件上的驱动连接器，

-致动器，该致动器构造成选择性地接合到阀装置的致动部件上，

-至少一个与端帽的引导装置互补地接合的引导装置。

13.根据上述权利要求中任一项的设备，其特征在于，控制装置设计成在停止从容器中经液体出口受控地计量供给一定剂量的或大量预定剂量的液体时，或恰在这之后，或者恰在这之前，控制空气开始流入容器。

14.根据权利要求13的设备，其特征在于，控制装置设计成在停止从容器中经液体出口受控地计量供给单个的预定剂量的液体时，或恰在这之后，或者恰在这之前，控制空气开始流入容器。

15.根据上述权利要求中任一项的设备，其特征在于，控制装置设计成根据之前从容器中计量供给的液体的体积来控制流入容器(4)中的空气的体积。

16.根据权利要求15的设备，其特征在于，控制装置能根据之前从容器中计量供给的基础液体的体积来控制空气流入容器(4)的规定的时段。

17.一种用于混合来自容器(4)的基础液体与稀释剂的设备，该设备包括：

-用于容器(4)中的基础液体的进口，

-用于稀释剂的进口，

-混合室(80)，

其中，设有控制装置，该控制装置设计用于

-通过控制旋转计量装置，来控制基础液体从容器(4)流入混合室(80)，以及

-控制空气流入容器(4)内。

18.一种从容器(4)中分配液体的方法，该方法包括如下步骤：

-计量通过液体出口(69)的液体，

-控制液体从容器(4)到液体出口的流动，以及

-在不允许基础液体流过液体出口期间，主动控制空气流入容器(4)。

19.根据权利要求18的方法，其特征在于，与空气的流动无关地控制液体的流动。

20.根据权利要求18或19的方法，其特征在于，用泵(6)来控制基础液体的流动。

21.根据权利要求19到20中任一项的方法，其特征在于，利用电子或电动控制装置来控制空气的流动和基础液体的流动。

22.一种用于通过混合至少两种营养液与稀释剂来制备稀释的混合物的设备，

所述营养液来自于容器中的不同的隔间或者不同的容器，

该设备至少包括两个液体计量装置和两根计量导管，所述计量导管分别用于将营养液计量供给到混合室，所述营养液在该混合室中混合，

其中，所述设备还包括至少一根稀释剂导管，稀释剂导管安置成与计量导管中的至少一根交会，以稀释并混合所述至少两种营养液。

23.根据权利要求22的设备，其特征在于，稀释剂在与至少一种营养液相遇之前通过至少一个流动加速装置加速。

24.根据权利要求23的设备，其特征在于，稀释剂在与两种营养液相遇之前通过两个加速装置加速。

25.根据权利要求23或24的设备，其特征在于，稀释剂穿过设置在营养液和稀释剂流的交会点之前的至少一个节流段。

26.根据权利要求22到25中任一项的设备，其特征在于，该设备还包括至少一个进气口。

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