CN105451572B - 密封和消泡装置 - Google Patents

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Abstract

碳酸化设备包括含盖的压力容器，所述盖具有进气口和出气口。所述碳酸化装置设备还包括密封件。所述密封件包括防止在碳酸化过程中压力容器内的液体与盖接触的迷宫。锁定机构相对于压力容器可移除地锁定盖及密封和消泡装置。

Description

密封和消泡装置
交叉引用
本申请要求2013年4月4日提交的序列号为61/808,317的美国临时专利申请的优先权，在先申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及可以用于碳酸化设备的密封件和消泡装置、和用于形成碳酸化的批量(batch)成品饮料的方法。
发明背景
目前可以通过使用碳酸化器使水源碳酸化，然后引入风味糖浆浓缩物来制造碳酸饮料，从而形成碳酸饮料。此外，现有技术的设备可包括小的CO2贮气瓶，其在压力下向水的容器中引入碳酸化，然后在水的容器中添加糖浆或其它成分从而产生成品饮料。
然而，所述现有技术的碳酸化设备在它们引入饮料的碳酸化作用的量上是有限的，因为它们不搅动饮料或不具有改变压力来影响碳酸化水平的能力。此外，利用典型的现有技术设备可仅仅使水源碳酸化并且不能使成品饮料碳酸化，或不允许无交叉污染地碳酸化定制的不同饮料。
因此，本领域需要基于个体而用于预先混合的饮料或最终成品饮料的快速碳酸化的方法和装置，使得碳酸化水平可以被调节至不同水平。本领域也需要密封和消泡装置来防止液体在排气过程中离开压力容器，以防止污染碳酸化设备。本领域还需要密封和消泡装置，所述密封和消泡装置用于在排气过程中分开液体和气体，并且所述密封和消泡装置易于清洗和可重复使用。
发明内容
在一方面，公开了与压力容器和盖一起使用的密封件。所述密封和消泡装置包括由密封材料形成的主体。主体包括密封边，其接触所述压力容器和盖并相对于压力容器将盖密封。所述密封件包括迷宫，其防止在碳酸化过程中压力容器内的液体与盖接触。
在另一方面，公开了包括含盖的压力容器的碳酸化设备，所述盖具有进气口和出气口。所述碳酸化设备还包括密封件。锁定机构相对于压力容器可移除地锁定盖、以及密封和消泡装置。所述密封件包括迷宫，其防止在碳酸化过程中压力容器内的液体与盖接触。
在另一方面，公开了形成成批碳酸饮料的方法，其包括以下步骤：提供碳酸化设备；提供锁定机构；提供含盖的压力容器，所述盖包括进气口和出气口，将液体饮料引入压力容器中；使用锁定机构相对压力容器锁定密封件和盖；以预定的时间、以指定的压力引入气体并搅拌液体饮料以形成碳酸饮料，其中所述密封件包括迷宫，其防止在碳酸化过程中压力容器内的液体与盖接触。
从以下详细说明和附图将更好地理解本发明的目的，优点，特征，特性和关系，其阐述说明性实施方案，所述实施方案指示可以采用本发明的原理的各种方式。
附图说明
图1是根据本发明的原理的压力容器、盖和夹具中密封件的剖视图；
图2是根据本发明的原理的密封件的俯视图；
图3是图2中密封件沿A-A线的剖视图。
图4是图2中密封件沿B-B线的剖视图。
图5是图1中的压力容器、盖和密封件的剖视图，其示出了在碳酸化周期的碳酸化阶段气体流入压力容器；
图6是图1中的压力容器、盖和密封件的剖视图，其示出了在碳酸化周期的碳酸化阶段压力容器中液体和气体的搅拌；
图7是图1中的压力容器、盖和密封件的剖视图，其示出了碳酸化周期的排气阶段；
图8是压力容器、盖和具有封盖(cover)的密封件的替代实施方案的剖视图；
图9是图8中所示的密封件和封盖的横截面透视图。
图10是包括密封件和锁定机构的压力容器的透视图，在将压力容器装入壳体之前，所述压力容器包括盖。
详细说明
根据其原理，以下的说明描述了，阐明了和例证了本发明的一个或多个实施方案。提供说明并不是为了将本发明限制于本文所描述的实施方案(一个或多个)，而是要解释和教导本发明的原理以便使本领域的普通技术人员能够理解这些原理，并且利用该理解，能够将其应用于实践不仅是本文所述的实施方案(一个或多个)，而且还可应用于实践根据这些原理所想到的任何其它实施方案。本发明的范围旨在涵盖属于所附权利要求的范围内(无论是字面上或在等同原理下)的所有这些实施方案。
通常来说，利用亨利定律可以描述碳酸化过程，其指出在恒温下溶解在给定类型和体积的液体中的给定气体的量同与所述液体相平衡的气体分压成比例。通过以不同的水平控制CO2压力，被吸收的溶解气体的量允许用户创造出具有不同碳酸化量的饮料，以创造对人类味觉的不同的味道和感觉。
本发明的设备和方法可以通过下述步骤来实施：在压力容器中放置成品饮料和对其增加CO2压力，以允许气体将液体饱和而创造碳酸饮料，所述成品饮料可包括水、调味剂、糖浆及其它添加剂。通过控制引入到压力容器中的CO2压力，饮料中的碳酸化水平可以从高碳酸化液体变为较低水平的碳酸化液体。在压力容器内的液体搅拌减少了饱和液体所需要的时间并提高了碳酸化的精确度。
图1示出了用于成批碳酸化装置或设备12的密封件10。成批碳酸化装置的其它细节在美国专利申请序列号13/790,687中示出，其整体内容通过引用并入本文，所述其它细节不包括本文所公开的密封件。成批碳酸化装置12包括压力容器14和盖16和夹紧装置18，所述夹紧装置18可移除地密封所述盖16、密封件10和压力容器14。在一方面，所述夹紧装置18包括卫生型法兰(flange)和夹具，其使组件保持在一起并维持压力容器14和盖16之间的压力。在一方面，所述盖16包括进气口20和出气口22的端口。
图2示出了密封件10的实施方案。所述密封件10的密封件主体可由硅胶或任何中等硬度记忆材料(诸如BUNA-N)组成。所述密封件通常是具有外径的圆盘形。所述密封件10具有上表面30和相对于上表面的底表面26。所述密封件10包括接近外径的密封部25。所述密封部25具有环形脊(ridge)(也被称为半O型环结构24)，所述环形脊在接近外径的底表面26上形成并自其延伸。此外，环形的挤压肋状物28可以在上表面30上形成。在碳酸化循环期间，当在压力下半O型环结构24和挤压肋状物28将盖16和容器14密封。
所述密封件10还包括圆形区域或腔32，在本文也被称为外部通道。所述外部通道32从半O型环结构24径向向内并且从密封部25向下延伸。所述外部通道32与进气口20和出气口22相对应，其延伸通过盖16。所述外部通道允许密封件10被放置在不阻碍进气20和出气22口的不同位置。所述外部通道32最大化在容器14内的区域，并且当力施加到密封件10导致其变形或形状改变的时候，防止在减压时密封件10阻碍出气口22。
所述密封件10还包括径向位于外部通道32内部的中心部分33。所述中心部分包括环形内部通道34，端口腔体(porting cavity)36和阀门38。如图2中的实施方案所示，所述内部通道34位于外部通道32内并与之同轴。第一壁44从上表面30向上延伸并分开外部通道32和内部通道34。所述端口腔体36位于内部通道34的内部。第二壁54从上表面向上延伸并限定端口腔体36和分开内部通道34和端口腔体36。所述阀门38显示为瓣阀，其允许气体在容器14和端口腔体36之间通过。所述阀门38也扩散容纳在容器14内液体的能量。所述内部通道34和端口腔体36被设计为扩散和捕集绕开瓣阀38的任何液体并且防止这些液体接触进气和出气口20和22，以防止污染。当容器14和密封件10被置于碳酸化装置内并向下夹紧，所述瓣阀38和内部通道34和端口腔体36相对于盖16密封。
多个第一端口40位于第一壁44并气动(pneumatically)连接外部通道32和内部通道34。多个第二端口42位于第二壁54并气动连接内部通道34和端口腔体36。因此所述第一端口40和第二端口42在外部通道32，内部通道34和端口腔体36之间创建气动回路。所述气动回路在本文有时被称为迷宫(labyrinth)46。在碳酸化和排气阶段，允许气体通过第一和第二端口40，42，以允许气体通过迷宫46。通过迫使气体通过进气口、出气口和容器之间的迷宫路径，而最小化从容器14转移到进气和出气口20，22的液体，包括在碳酸化期间形成的泡沫。如图2所示的一个方面，第一和第二端口40，42可相对于彼此相反安置(如90度)以防止在碳酸化循环期间当气体从容器14中排放时水沫逸出密封件10。在一方面，所述壁44和54接触盖16从而相对于盖16向密封件10提供结构刚性，并防止当容器14被加压时，密封件10向出气口22塌陷并将出气口22密封。所述壁44和54相对于出气口22径向向内安置并限定内部和外部通道34，36的边界。可以预期的是可使用单个第一端口和单个的第二端口。
在一个实施方案中，所述中心部分可包括封盖48，最好参见图8和9。所述封盖48可被安置在内部通道34和端口腔体36之上并在清洗时可以被移除。所述封盖48通常是圆盘形，其具有的侧壁可向下延伸以接合壁44。所述封盖48可使容器14中容纳的液体可能发生的任何飞溅最少化，并防止液体接触盖16的表面以保持碳酸化装置12的卫生进程和结构。
图5-7示出了使用密封件10产生碳酸气饮料的过程。如图5所示，非碳酸化的液体被灌注到压力容器14中并且密封件10被安置在压力容器14的顶部。所述半O型环结构24可用于相对于压力容器14中相应的凹槽而对准密封件10。然后，所述压力容器14和密封件10被放置在碳酸化装置12中，并且操纵夹具18以压紧盖16和容器14之间的密封件10以维持容器14中的压力。第一腔室62限定在盖16与密封件10之间且通过压力容器和密封件10限定第二腔室64。
下一步骤如图6所示，测量容器14内的气体至期望的压力。在此步骤中，气体从进气口20流入密封件10，通过密封件10的迷宫46，通过密封件10中的阀门38然后流入第二腔室64和压力容器14。
然后搅拌所述压力容器14使压力容器中的液体碳酸化。在搅拌周期中，所述密封件10的结构在搅拌周期中扩散能量，因此通过阀门38控制和容纳离开容器14的液体并将任何这样的液体保持在密封件10的迷宫46内，从而防止污染进和出气口20，22。
如图7所示，当碳酸化循环完成时，气体通过迷宫46从压力容器14排出，按设定的速度到达出气口22以减少泡沫形成，并防止逸出的气体输送液体或泡沫到盖16和出气口22。当容器内的压力达到预定水平，诸如5PSI或更小，所述压力容器14、密封和消泡装置10可以从碳酸化装置12中移走。然后，所述密封和消泡装置10可以从容器10移走，允许对密封和消泡装置进行清洗和重新使用。碳酸化的液体可以从容器14中移走，以用作碳酸饮料。
本发明所公开的某些实施方案还可以按以下方式进行描述：与压力容器和盖一起使用的密封和消泡装置，所述密封和消泡装置包括由密封材料组成的主体，所述主体包括与压力容器和盖相接触并相对于压力容器将盖密封的密封边，且其中所述密封和消泡装置包括迷宫，其防止在碳酸化过程中压力容器内的液体与盖接触。在某些实施方案中，所述密封和消泡装置包括在其上表面形成的挤压肋状物，在碳酸化循环期间，当在压力下所述肋状物密封盖和压力容器。在某些实施方案中，所述密封和消泡装置包括从密封边延伸出的圆形区域或腔，以允许密封和消泡装置被放置在不同位置而不阻碍进气和出气口。在某些实施方案中，所述密封和消泡装置包括具有圆形特征的中心部分和瓣阀。在某些实施方案中，所述中心部分包括两个圆形特征。在某些实施方案中，所述圆形特征扩散和捕集绕开瓣阀的任何液体。在某些实施方案中，所述瓣阀可以让气体进出和扩散容器中所容纳的液体的能量。在某些实施方案中，所述密封和消泡装置包括位于圆形特征壁中的槽，所述槽允许气体通过迷宫。在某些实施方案中，所述迷宫由圆形特征和槽限定，所述圆形特征和槽使转移通过迷宫的液体最少化，所述槽相互之间位置相反以防止在碳酸化循环期间当气体从容器中排放时水沫逸出密封和消泡装置。在某些实施方案中，所述圆形特征的壁相对于出气口径向向内安置并限定圆形特征的边界，防止密封和消泡装置阻碍出气口。在某些实施方案中，所述中心部分包括封盖。本发明所公开的某些实施方案还可以按以下方式进行描述：包括压力容器的成批碳酸化设备，所述压力容器包括盖，所述盖包括进气口和出气口；密封和消泡装置；和锁定机构，所述锁定机构相对于压力容器可移除地锁定盖以及密封和消泡装置；其中密封和消泡装置包括迷宫，其防止在碳酸化过程中压力容器内的液体与盖接触。在某些实施方案中，所述密封和消泡装置包括接触压力容器和盖的密封边，其相对于压力容器将盖密封。某些实施方案包括在密封和消泡装置上表面形成的挤压肋状物，在碳酸化循环期间，当在压力下所述肋状物密封盖和压力容器。某些实施方案包括从密封边延伸的圆形区域或腔，以允许密封和消泡装置被放置在不同位置而不阻碍进气和出气口。某些实施方案包括具有圆形特征的中心部分和瓣阀。在某些实施方案中，所述中心部分包括两个圆形特征。在某些实施方案中，所述圆形特征扩散和捕集绕开瓣阀的任何液体。在某些实施方案中，所述瓣阀可以让气体进出和扩散容器中所容纳的液体的能量。某些实施方案包括位于圆形特征壁上的槽，所述槽允许气体通过迷宫。在某些实施方案中，所述迷宫由圆形特征和槽限定，所述圆形特征和槽使转移通过迷宫的液体最少化，所述槽相互之间位置相反以防止在碳酸化循环期间当气体从压力容器中排放时水沫逸出密封和消泡装置。在某些实施方案中，所述圆形特征的壁相对于出气口径向向内安置并限定圆形特征的边界，防止密封和消泡装置阻碍出气口。在某些实施方案中，所述中心部分包括封盖。
本发明所公开的某些实施方案还可以按以下方式进行描述：批量产生碳酸饮料的方法包括提供碳酸化装置的步骤；提供锁定机构；提供含盖的压力容器，所述盖包括进气口和出气口；将液体饮料引入压力容器；使用锁定机构相对于压力容器锁定密封和消泡装置和盖；以预定的时间、以指定的压力引入气体并搅拌液体饮料以形成碳酸饮料，其中所述密封和消泡装置包括迷宫，其防止在碳酸化过程中压力容器内的液体与盖接触。在某些实施方案中，通过瓣阀和在圆形特征壁上形成的槽，密封和消泡装置允许气体自由进出压力容器。在某些实施方案中，所述圆形特征扩散和捕集绕开瓣阀的任何液体。在某些实施方案中，所述迷宫由圆形特征和槽限定，并且所述圆形特征和槽使转移通过迷宫的液体最少化，所述槽相互之间位置相反以防止在碳酸化循环期间当气体从容器中排放时水沫逸出密封和消泡装置。某些实施方案还包括如下步骤：当容器内的压力达到预定水平，所述压力容器、以及密封和消泡装置可以从碳酸化装置中移走，并且所述密封和消泡装置可以从容器中移走，允许对密封和消泡装置进行清洗和重新使用。
虽然具体的实施方案已经被详细描述，但本领域的技术人员将领会，本文中所呈现内容的各种修改和替代，可以根据本公开的全部教导来开发。因此，公开的特定布置意在仅为例证性的而不限制本发明的范围，本发明应被给予所附权利要求及其任何等同物的全部范围。

Claims (29)

1.密封件，所述密封件用于与压力容器和具有进气口和出气口的盖一起使用，包括：
由密封材料形成的主体，所述主体包括密封部，所述密封部配置为接触所述压力容器和盖以相对于所述压力容器将所述盖密封；和
迷宫，所述迷宫配置为防止在碳酸化过程中所述压力容器内的液体与所述进气口和出气口相接触。
2.根据权利要求1所述的密封件，所述密封件进一步包括在密封件上表面上形成的肋状物。
3.根据权利要求1所述的密封件，所述密封件进一步包括从所述密封部径向向内延伸的外部通道。
4.根据权利要求3所述的密封件，所述密封件包括具有阀门的中心部分。
5.根据权利要求4所述的密封件，其中，所述中心部分包括内部通道和从所述内部通道径向向内定位的腔室。
6.根据权利要求5所述的密封件，其中，所述内部通道和腔室被配置为在碳酸化过程中扩散和捕集绕开所述阀门的任何液体。
7.根据权利要求4所述的密封件，其中，所述阀门为瓣阀，所述瓣阀配置为允许气体流动通过其，并配置为扩散容器中所容纳的液体的能量。
8.根据权利要求5所述的密封件，所述密封件进一步包括：
分开所述外部通道与所述内部通道的第一壁；
分开所述内部通道和所述腔室的第二壁；
在所述第一壁中形成的至少一个第一端口，所述第一端口将所述外部通道与所述内部通道气动连接；
在所述第二壁中形成的至少一个第二端口，所述第二端口将所述内部通道与所述腔室气动连接。
9.根据权利要求8所述的密封件，其中，所述至少一个第一端口不与所述至少一个第二端口径向对准。
10.根据权利要求8所述的密封件，其中，所述第一壁被配置为与所述盖接触，从而防止当所述压力容器增压时所述密封件向所述出气口塌陷。
11.根据权利要求5所述的密封件，其中，所述中心部分包括可拆卸的封盖。
12.根据权利要求8所述的密封件，其中，所述中心部分包括封盖，所述封盖可移除地附接到所述第一壁。
13.成批碳酸化设备，包括：
包括盖的压力容器，所述盖具有进气口和出气口，
密封件，所述密封件位于所述盖和压力容器之间以限定所述盖和密封件之间的第一腔室，并限定所述压力容器和所述密封件之间的第二腔室，所述密封件具有迷宫，所述迷宫配置为允许气体从所述第一腔室流到所述第二腔室，但防止在所述压力容器内的液体接触所述进气口和出气口；和
锁定机构，所述锁定机构相对于所述压力容器可移除地锁定所述盖及密封件。
14.根据权利要求13所述的成批碳酸化设备，其中，所述密封件包括密封部，所述密封部接触所述压力容器和盖并相对于所述压力容器将所述盖密封。
15.根据权利要求13所述的成批碳酸化设备，其中，所述密封件包括在其上表面上形成的肋状物，在碳酸化循环期间，当在压力下，所述肋状物密封所述盖和压力容器。
16.根据权利要求14所述的成批碳酸化设备，其中，所述密封件包括从所述密封部径向向内延伸的外部通道。
17.根据权利要求16所述的成批碳酸化设备，其中，所述密封件包括具有阀门的中心部分。
18.根据权利要求17所述的成批碳酸化设备，其中，所述中心部分进一步包括内部通道和从所述内部通道径向向内定位的腔室。
19.根据权利要求18所述的成批碳酸化设备，其中，所述内部通道和腔室扩散和捕集绕开所述阀门的任何液体。
20.根据权利要求17所述的成批碳酸化设备，其中，所述阀门为瓣阀，所述瓣阀允许气体通过其，并扩散容器中所容纳的液体的能量。
21.根据权利要求18所述的成批碳酸化设备，其中，所述密封件进一步包括：
分开所述外部通道与所述内部通道的第一壁；
分开所述内部通道和所述腔室的第二壁；
在所述第一壁中形成的至少一个第一端口，所述第一端口将所述外部通道与内部通道气动连接；和
在所述第二壁中形成的至少一个第二端口，所述第二端口将所述内部通道与所述腔室气动连接。
22.根据权利要求21所述的成批碳酸化设备，其中，所述至少一个第一端口不与所述至少一个第二端口径向对准。
23.根据权利要求21所述的成批碳酸化设备，其中，所述第一壁被配置为与所述盖接触，从而防止当所述压力容器增压时所述密封件向所述出气口塌陷。
24.根据权利要求18所述的成批碳酸化设备，其中，所述中心部分包括封盖。
25.批量形成碳酸饮料的方法，所述方法包括以下步骤：
提供碳酸化装置；
提供锁定机构；
提供含盖的压力容器，所述盖包括进气口和出气口；
将液体饮料引入所述压力容器；
使用所述锁定机构相对于盖和压力容器而锁定具有迷宫的密封件，所述迷宫包括由多个壁所限定的气动回路，其中所述密封件和盖限定第一腔室，且所述压力容器和盖限定第二腔室；和
以预定的时间、以指定的压力引入气体，并搅拌所述液体饮料以形成碳酸饮料。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，所述密封件通过密封件中的阀门而允许气体从所述第一腔室自由流动到所述第二腔室。
27.根据权利要求26所述的方法，其中，所述迷宫扩散和捕集绕开所述阀门的任何液体。
28.根据权利要求27所述的方法，其中，所述迷宫包括：分开外部通道与内部通道的第一壁，分开所述内部通道和径向位于所述内部通道内部的腔室的第二壁，在所述第一壁中形成的至少一个第一端口，和在所述第二壁中形成的至少一个第二端口，所述第一端口将所述外部通道与内部通道气动连接，所述第二端口将所述内部通道与腔室气动连接。
29.根据权利要求28所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：当所述容器内的压力达到预定水平时，允许所述压力容器和密封件从碳酸化装置中移走，并且允许所述密封件从所述容器中移走，以允许密封和消泡装置被进行清洗和重新使用。
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