CN106068087B - 饮料分配机的可更换供应包、计量器、泵组件和制造方法 - Google Patents

饮料分配机的可更换供应包、计量器、泵组件和制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明描述了一种用于饮料分配机的可更换供应包(2)。可更换供应包包括计量器(1)，计量器包括泵组件，泵组件在入口(28)和出口(30)之间包括泵通道(5)，用于从原料容器接收流体，并用于将流体泵送至出口。泵组件包括泵室(11)和形成齿轮泵(16)的至少两个啮合的齿轮(13、18)。齿轮中的至少一个形成驱动齿轮(13)，驱动齿轮包括用于接收饮料分配机的驱动轴的轴孔(57)。轴孔(57)与泵室的支撑壁的轴接收开口(59)重合，并且至少在驱动齿轮和支撑壁之间布置柔性密封件(10)。柔性密封件包括通孔(55)，通孔与轴孔(57)和轴接收开口(59)重合以接收驱动轴。本发明还描述了一种泵组件、计量器和制造这种可更换供应包的方法。

Description

饮料分配机的可更换供应包、计量器、泵组件和制造方法
技术领域
本发明涉及一种用于饮料分配机的可更换供应包、计量单元(dosing unit)、泵组件和制造可更换供应包的方法。
背景技术
饮料的服务提供商通常通过办公室、公共场所和其他地方的自动售货机来分配其饮料。这种饮料分配机可包括用于制备热饮料的咖啡机或用于这种产品的后混合果汁自动分配或售货机。当操作这些饮料分配机时，增强易用性是很关键的，不仅对于顾客，而且对于供应商，都是这样。在供应过程中，为了成本、效率和减少故障的原因，对服务提供商提出的挑战是将人的介入减到最少并将自动化程度增到最大。
本发明涉及一种耐用的、易用的、有故障保险的且成本划算的用于支持供应饮料的自动处理的系统。此系统以可更换供应包的使用为基础。这些可更换供应包是原料容器包装(ingredient container package)，该原料容器包装向该系统提供所需的原料或提供用于制备系统所提供的饮料的原料(ingredient)。该原料是液体物质，可包括但不限于，咖啡萃取物、茶萃取物、巧克力饮料、牛奶、香料、果汁和/或它们的浓缩物。可更换供应包的一个实例是盒中袋的包装。这种可更换供应包配有计量器(doser)，计量器包括用于在使用中提供预期剂量的原料的(系统操作的)泵组件。这种泵组件可包括齿轮泵。
齿轮泵是一种通常由布置在泵通道内的多个啮合齿轮形成的类型的泵。啮合齿轮的数量通常是两个，但是具有多于两个啮合齿轮的齿轮泵也是可得到的。存在不同类型的齿轮泵，例如，基于在紧密配合的泵室内的两个啮合外齿轮的齿轮泵(即，外齿轮泵)，或基于在外齿轮周围旋转的内齿轮的齿轮泵(即，内齿轮泵)。齿轮泵基于使截留齿轮的两个连续的齿之间的流体袋移动的原理。在基于两个啮合外齿轮的外齿轮泵中，在通过布置于通道内的泵室的壁而紧密运行的齿之间输送流体袋。当齿轮已经旋转大约一半时，就在两个齿轮的齿在齿轮的啮合点处再次重新啮合之前，根据泵室和通道的形状而释放流体。
齿轮泵是具有固定位移的泵。每次旋转，齿轮的齿之间的区域移动。最常见的齿轮泵类型是外齿轮泵。本发明涉及齿轮泵组件在用于饮料分配机的可更换供应包的计量器中的使用。相对于这种计量器而言，齿轮泵具有一些优点和缺点。优点是：齿轮泵可以非常小，原理简单，并且，泵是可靠且有效的。此外，齿轮泵适合于较宽的粘度范围并且是自吸式的。
缺点是：齿轮泵需要精确地制造和装配，以防止泄漏。例如，齿轮泵需要至少一个齿轮是从饮料分配机接收驱动转矩以操作泵的驱动齿轮。另一齿轮或其他齿轮可由驱动齿轮驱动，而不由饮料分配机操作。对于这种类型的齿轮泵，已经沿着主动轴和驱动轴发现了泄漏。这导致齿轮泵在适当地分配原料时不太有效，从而降低了所制备的饮料的质量。此外，泄漏的流体会在机器中和/或可更换供应包中产生与卫生相关的问题，或可能在机器中产生其他问题，例如堵塞、磨损和/或电气问题。
发明内容
本发明的一个目的是，解决以上提到的缺点，并提供一种在可更换供应包的计量器中使用的泵组件，设计为有效地缓解由于泄漏而引起的流体损耗的问题。
因此，根据第一方面，本发明提供一种用于饮料分配机的可更换供应包，其中，可更换供应包包括计量器，计量器包括泵组件，泵组件在入口和出口之间包括泵通道，泵通道用于从所述可更换供应包的原料容器接收流体，并用于将流体泵送至出口，泵组件进一步包括泵室和至少两个相互啮合的齿轮，该至少两个相互啮合的齿轮形成布置于所述泵室中的齿轮泵，其中，所述齿轮中的至少一个齿轮形成驱动齿轮，驱动齿轮包括轴孔，轴孔用于接收饮料分配机的驱动轴以操作齿轮泵，其中，轴孔与泵室的支撑壁的轴接收开口重合，并且其中，至少在驱动齿轮和支撑壁之间布置有柔性密封件，其中，该密封件包括通孔，通孔与轴孔和轴接收开口重合以接收驱动轴。
在根据本发明的可更换供应包的计量器中使用齿轮泵具有优点。优点是：齿轮泵可以非常小、原理简单，并且，泵是可靠且有效的。此外，泵适合于较宽的粘度范围且是自吸式的。在本发明中，已通过在齿轮和支撑壁之间增加密封件，来防止由于流体在驱动齿轮下方渗透而从计量器产生泄漏。该密封件由柔性材料制成，且充分压缩在齿轮和支撑壁之间，以防止这种泄漏。已经发现：直接在驱动齿轮和支撑壁之间增加密封件可允许在支撑壁中提供轴孔和轴接收开口，以轻松地从饮料分配机接收外部驱动轴，同时，可充分地减少泄漏，而齿轮和密封件之间的摩擦保持可接受。
根据本发明，本发明的可更换供应包中的计量器中的泵组件中的驱动齿轮可包括围绕轴孔的周向垫环，以将密封件局部地压靠在支撑壁上，从而防止流体通过密封的通孔泄漏。位于驱动齿轮和支撑壁之间的柔性密封件通过位于驱动齿轮上的垫环而在局部周向地压缩在轴孔周围。该垫环位于面向柔性密封件且稍微压缩该密封件的驱动齿轮上，由于垫环和支撑壁之间的柔性密封件的材料中的升高的压力的原因，使得柔性密封件充分变形，以防止沿着轴和驱动轴泄漏。
在本发明的泵组件中，位于齿轮和支撑壁之间的柔性密封件挤压齿轮，以与泵通道的壁紧密配合。这减小了齿轮的轴向间隙，防止从泵的高压侧向低压侧(即，从出口侧向入口侧)的内部泄漏。然而，为了进一步防止沿着驱动齿轮的轴和驱动轴的泄漏，驱动齿轮在轴孔周围设置有周向垫环。由于周向垫环附近的柔性密封件中的升高的压力的原因，可有效地防止流体流过垫环泄漏至齿轮的轴孔和柔性密封件的通孔。同时，垫环不会由于增加的摩擦和磨损而防止齿轮泵的操作。当垫环的尺寸和/或形状不合适时，特别是这样的(但是不是唯一的)，如将在下面进一步说明的。
在本发明中，驱动齿轮、柔性密封件和支撑壁配合，以提供结构，其中，可有效地防止从泵通道到轴孔和通孔的流体泄漏和经由驱动轴的流体泄漏。根据一个实施例，柔性密封件是这样的，该柔性密封压缩在驱动齿轮上的垫环和在下方支撑柔性密封件的支撑壁之间。由于此压缩的原因，柔性密封件中的通孔周围的环形周围区域将具有升高的压力，防止流体渗透此区域并到达通孔。
如上所述，驱动齿轮上的周向垫环的适当尺寸和形状可对本发明提供其他优点。特别地，通过使垫环具有适当的尺寸和形状，可充分减少摩擦，以防止齿轮磨损，同时确保有效的密封轴孔的密封。例如，根据一个实施例，通过在关于轴孔旋转对称的轴孔周围同心地布置垫环，在操作驱动齿轮时可将垫环和柔性密封件之间的摩擦减到最小。在用于在根据本发明的饮料分配机的可更换供应包中的计量器中使用的泵组件中，如将理解的，泵通道中的齿轮的尺寸将取决于许多因素，例如，与计量器将装在其中的饮料分配机的相互作用、将以一份配量泵送的流体的量及与流量相关的多个物理参数。周向垫环的尺寸将取决于泵组件的细节，例如，齿轮的尺寸，或者，柔性密封件的厚度或材料参数。已经发现，可通过适当地构造垫环的高度对尺寸，来获得泵组件在减少沿着轴和驱动轴的泄漏方面的最佳性能。在此上下文中，可将垫环的高度定义为垫环的节距的高度，如从齿轮的端面(垫环布置于该端面上)测量的。对于具有5-10mm的节距圆的节径(pitch diameter)和例如类似尺寸(5-10mm)的齿高(端相(end phase)之间的齿轮的尺寸)的齿轮来说，已经发现，垫环的高度优选地在0.1mm和0.3mm之间，更优选地在0.15mm和0.25mm之间，甚至更优选地大约是0.2mm。垫环的高度除以驱动齿轮的高度，可将此范围定义为在0.015和0.045之间，或者优选地在0.022和0.037之间，甚至更优选地大约是0.029。
此外，可优化垫环的形状，以降低垫环带来的摩擦成本，并允许实现其密封功能。已经发现，垫环可具有圆形边缘，以在相对于驱动齿轮的轴孔在径向方向上获得钟形的(clock shaped)横截面。如可理解的，可应用具有圆形垫环的其他替代方式，例如具有圆形垫环的正方形或长方形。
可通过仔细地选择制造柔性密封件的柔性材料，来获得本发明的泵组件的进一步优化。还优选地，柔性材料是符合食品标准的。根据一个具体实施例，柔性密封件由包括硅树脂的柔性材料制成，优选地是液体硅橡胶。已经发现，具有35和65之间的肖氏A硬度(shore A hardness)的柔性材料提供较好的结果。例如，此材料可以是液体硅橡胶，例如Silopren(硅酮橡胶)
Figure GDA0001099922980000051
LSR 2640、LSR 2650或LSR 2660。虽然可应用其他具有类似硬度的柔性材料，但是通过上述材料已经获得最佳结果。
泵组件的支撑壁应足够耐用且坚固，以使得能够将柔性密封件压缩在垫环和支撑壁之间。根据一个实施例，例如，支撑壁可包括一个或多个增强肋以增加其耐用度。例如，增强肋可包括至少第一周向支撑肋，第一周向支撑肋布置在驱动齿轮的垫环下方，并与垫环配合以进一步压缩柔性密封，从而防止在密封件和支撑壁之间泄漏。相对于柔性密封件，驱动齿轮上的周向垫环和支撑壁上的周向支撑肋可位于相对侧上以配合来压缩密封件。
除了上述第一周向支撑肋以外，支撑壁上可具有其他支撑肋。例如，支撑壁上的增强肋可形成增强网。为此，增强肋可进一步包括其他肋，例如，任何下述增强肋。增强肋例如可包括第二周向支撑肋，第二周向支撑肋布置在泵组件的至少两个齿轮的另一齿轮下方。例如，第二周向支撑肋例如可周向地布置成围绕另一齿轮的理论旋转轴线。在这种第二周向支撑肋和第一周向支撑肋及任何其他增强肋之间，可具有连接肋。作为另一选择，增强肋可包括外增强肋，外增强肋周向地布置成围绕所有其他增强肋，即，在泵通道的一个或多个侧壁下方的增强网的外围处。此外，其他增强肋可改进泵通道的部件的密封。例如，可形成并布置一个或多个增强肋，以使第一位置、第二位置和第三位置与增强网连接。在这里，第一位置对应于齿轮的啮合位置，第二位置对应于驱动齿轮和泵通道之间的接触位置，第三位置对应于另一齿轮和泵通道之间的接触位置。可如下所述地理解支撑壁的侧面上的三个位置的选择。在齿轮泵的操作中，驱动齿轮通过在从动齿轮上施加力而具有朝向泵的高压侧(即，出口侧)移动的趋势。同时，从动齿轮通过被驱动而具有受力朝向泵的低压侧移动的趋势。因此，通过密封齿轮啮合的位置(第一位置)、密封泵组件的高压侧附近的位置(在该位置处，从动齿轮的齿趋向于与通道壁接触)(第二位置)、密封泵的低压侧附近的位置(在该位置处，齿轮的齿趋向于接触泵通道的壁)(第三位置)，可有效地获得低压侧和高压侧之间的密封。通过提供连接这三个位置的增强肋结构，将优化齿轮泵的内部密封，同时对支撑壁提供足够的坚固度，以将驱动齿轮周向地密封在轴孔周围，以防止沿着轴和驱动轴泄漏。此外，可提供其他可选的、辅助的增强肋，可使任何其他增强肋与网的外围上的上述外增强肋连接，以提高该结构的稳定性，并防止支撑壁在操作泵组件时产生任何振动。根据此实施例的泵组件的支撑壁可具有一个或多个上述增强肋，或甚至具有所有上述增强肋，它们共同形成增强网。
参考上文，增强肋或随其形成的增强网可以是支撑壁的主要部分，或者，可作为支撑壁的额外结构，如技术人员将理解的。实际上，包括肋的支撑壁可以是形成与泵壳体配合的泵通道的底部壳体的主要部分，或者可作为单独的支撑板。
根据本发明的另一实施例，泵组件可包括一个或多个减压槽，减压槽布置在至少两个齿轮的啮合位置附近，用于在使用中释放截留在至少两个齿轮之间的流体。这种减压槽可布置在齿轮的端相附近的泵通道的壁中，或布置在齿下方的柔性密封件中。通过泵送，在齿在啮合位置附近重新啮合时，齿轮的齿之间存在的流体可能截留在这些齿和另一齿轮的啮合齿之间。流体的这种受限不仅会妨碍齿轮泵的操作，而且还会增加流体在泵的内部泄漏的机会，或经由驱动轴泄漏至外部的机会。因此，通过提供至少一个(但是优选地至少两个)减压槽，将对截留在齿之间的任何流体提供流出口。
这种减压槽可大约布置在从齿轮上方或下方的啮合位置到离该位置更远的位置处。减压槽(其中，应用两个(或更多个)减压槽)可位于泵的高压侧或低压侧。优选地，通过使减压槽不延伸至啮合点或不延伸通过啮合点，可防止高压侧和低压侧之间直接连接，使得在低压侧和高压侧处的减压槽之间形成密封脊。这防止通过减压槽本身而形成的内部泄漏。
根据本发明的另一实施例，泵组件包括泵壳体和底部壳体，其中，泵壳体和底部壳体相应地成形为使得泵壳体和底部壳体能够啮合，从而形成泵通道，其中，泵通道的支撑壁由底部壳体提供，并且其中，柔性密封件布置在底部壳体附近且形状与泵通道是对应的，以密封泵通道及底部壳体和泵壳体之间的连接。使用例如本文所述的底部壳体和泵壳体，可方便地提供并制造根据本发明的泵组件。如将理解的，本发明不限于使用如上所述的底部壳体和泵壳体结构，并且，技术人员可认识到提供相同功能的替代结构。根据本实施例，为了密封泵通道及底部壳体和泵壳体之间的连接，布置在底部壳体附近的柔性密封件具有泵通道形式的对应形状，以便为了密封的目的而提供与泵壳体和底部壳体的紧密配合。
本发明还涉及一种用于在饮料分配机的可更换供应包中使用的计量器，该计量器包括如上所述的泵组件。此外，根据另一方面的本发明涉及一种用于在根据第一方面的可更换供应包中使用的泵组件。
根据另一方面，本发明涉及一种通过重新使用使用过的根据第一方面的可更换供应包中的计量器，来制造新的用于在饮料分配机中使用的可更换供应包的方法。此方法可包括以下步骤：提供原料容器，原料容器包括用于接收计量器的计量器接收器，以将计量器固定至原料容器，其中，该原料容器包括用于饮料分配机的原料。该方法进一步包括以下步骤：从使用过的可更换供应包去除计量器，并将该计量器通过计量器接收器固定至原料容器，以提供新的可更换供应包。
可通过切割或破坏在计量器所固定的使用过的可更换供应包上的计量器接收器，从可更换供应包去除计量器。例如，通过破坏计量器接收器，接收器可从使用过的可更换供应包释放计量器，然后，可重新使用该计量器，以制造新的可更换供应包。
根据另一实施例，计量器接收器包括喷嘴，通过切割使用过的可更换供应包的喷嘴来去除计量器。
根据其另一方面，本发明涉及一种用于分配饮料的系统，包括饮料分配机和根据第一方面的可更换供应包，饮料分配机包括装载通道，可更换供应包包括计量器，计量器包括泵组件，泵组件包括形成齿轮泵的至少两个啮合齿轮，其中，至少两个齿轮中的至少一个齿轮形成驱动齿轮，驱动齿轮包括轴孔，饮料分配机进一步包括驱动轴，驱动轴布置为延伸到计量器的轴接收开口中并延伸到轴孔中，以与驱动齿轮啮合，其中，至少在驱动齿轮和支撑壁之间布置有柔性密封件，并且其中，该密封件包括通孔，该通孔与轴孔和轴接收开口重合以接收驱动轴。
附图说明
参考附图，通过其一些具体实施例来进一步描述本发明，附图中：
图1示意性地示出了在根据本发明的可更换供应包中使用的计量器；
图2A和图2B示意性地示出了本发明的可更换供应包(图2A)和附接至可更换供应包的计量器(图2B，横截面图)；
图3是用于在根据本发明的可更换供应包中使用的包括泵组件的计量器的分解图；
图4示意性地示出了齿轮泵的原理；
图5A示出了根据本发明的包括泵组件的计量器的横截面图；
图5B提供了图5A的一部分的放大图，示出了泵组件的驱动齿轮、柔性密封件和支撑壁；
图6A示出了用于使用根据本发明的泵组件的驱动齿轮；
图6B示出了图6A的驱动齿轮的一部分的横截面，特别是示出了轴孔；
图7示出了用于在根据本发明的泵组件中使用的柔性密封；
图8示出了包括本发明的泵组件的计量器的底部壳体，特别是示出了泵通道的支撑壁；
图9提供了图8的底部壳体的顶视图；
图10示出了本发明的可更换供应包的一个实施例；
图11示出了布置为接收根据本发明的可更换供应包的饮料分配机的装载通道。
具体实施方式
图1示出了用于在饮料分配机的可更换供应包2(图2A)中使用的计量器1。可更换供应包2是原料容器包装，原料容器包装包括容器9，该容器用于容纳可由饮料分配机提供的饮料的原料。容器可包括外壳和包含原料(即液体物质)的袋(未示出)，叫做盒中袋包装。计量器1附接至可更换供应包2的一侧，并包括泵组件。泵组件能够从包装2内的容器9取出预期配量的原料，以将其提供给饮料分配机来制备饮料。在使用可更换供应包2之前，可用图2A中可见的保护部分3来保护计量器1。
在示出了包括计量器1的可更换供应包的横截面的图2B中，可以看到计量器1如何附接至可更换供应包2。计量器1包括顶盖21，该顶盖包括插入喷嘴4中的适配器22，用包装2的容器9固定该喷嘴。在容器9内，喷嘴4通过喷嘴环6而附接。当容器内具有袋时，此袋附接至喷嘴环6。
可更换供应包2的喷嘴4的形状可与适配器22对应，以将适配器以及计量器1固定至可更换供应包2。另外，可进一步将喷嘴的形状构造为密封喷嘴4和适配器22之间的连接，以防止原料在使用中从容器9漏出。
计量器1包括泵通道5，泵通道由泵壳体7和底部壳体8形成。泵壳体7和底部壳体8的形状可以相应地形成为使得泵壳体和底部壳体之间能够接合，以形成泵通道5。泵通道至少包括泵室11(见图3)，泵室包括齿轮泵16。使用齿轮泵16，将原料从容器9传送至计量器1的出口30。
图3提供了用于在本发明的可更换供应包2中使用的计量器的分解图。在图3中可看见计量器1的适配器22、泵壳体7和底部壳体8。泵室11包括两个相互啮合的齿轮13和18。齿轮13和18位于与齿轮紧密配合的泵室11中，以提供齿轮泵16。可通过操作驱动齿轮13(接着，驱动齿轮将驱动从动齿轮18反向旋转)来操作齿轮泵。因为齿轮13和18的齿紧密地通过泵室11的壁的内部，所以将流体从泵通道5的入口通道14泵送至出口通道15。
在装配状态中(如图1所示)，在适配器22的开口端处通过入口28接收流体，并且，流体将流至组件的底部壳体8的内部。从那里开始，流体将进一步流入入口通道14中，直到流体到达泵室11为止。当齿轮泵操作时，通过齿轮13和18将流体朝向出口30输送至出口通道15。在出口30附近，计量器进一步包括水喷射适配环25和水喷射密封件26，以将原料供应至对饮料分配机。这些元件25和26在这里不再进一步讨论。计量器1进一步包括阀27，阀布置在出口30中，以在不使用时封闭计量器。
钻孔器20在适配器22内朝向入口28延伸。当将可更换供应包2安装在饮料分配机中时，钻孔器用来刺穿容器9的柔性箔片(未在图中示出)。经由内轴19来操作钻孔器单元20，内轴从从动齿轮18通过泵壳体7伸入钻孔器20。钻孔器20设计为通过在安装可更换供应包时刺穿箔片来伸入容器9，同时，一旦使钻孔器延伸，便可防止收回钻孔器20。
图4示意性地示出了外齿轮泵的原理。如图4所示，外齿轮泵包括第一齿轮43和第二齿轮48。第一齿轮43和第二齿轮48在中间中的啮合点41处彼此啮合，并在泵室38内旋转。图4的泵室38包括室壁36和37。室壁36和37的形状与齿轮43和48对应，使得齿轮43和48的齿紧密地通过(past，沿着)壁36和37移动。在旋转时，如用箭头39和39’所指示的，在每两个连续的齿之间，从入口通道40朝向出口通道42输送送流体袋。壁36和37处的压力从入口通道40朝向出口通道42逐渐增加，如用局部压力箭头45所指示的。箭头45的终点定义了壁36和37上的压力变化，如图4中用圆45’所指示的。
已经用一定的措施将本发明的可更换供应包的计量器和泵组件设计为防止流体从其漏入机器中。这是特别令人感兴趣的，因为通过外驱动轴来驱动根据一个实施例的计量器的齿轮泵，使外驱动轴从饮料分配机伸入驱动齿轮。为了允许使轴延伸并啮合在驱动齿轮中，将经由提供一些间隙的开口提供对驱动齿轮的轴孔的接触，以允许轴啮合。这种介入难以直接在轴本身上密封，并需要不同的设计。
已将本发明的可更换供应包的计量器内的泵组件设计为防止流体沿着驱动驱动齿轮13的驱动轴泄漏。在图5A和图5B中已经更详细地示出了此特殊结构。图5A是计量器的横截面，示出了附接至顶盖21的底部壳体8，顶盖包括适配器22。计量器1进一步包括泵壳体7，泵壳体在计量器1的内部附接至底部壳体8。在与底部壳体8整体形成的支撑壁12与驱动齿轮13之间，具有柔性密封件10，以防止泄漏。密封件10例如密封形成泵通道和泵室的底部壳体8和泵壳体7之间的连接。密封件10在泵组件内进一步配合以防止沿着轴(该轴将驱动驱动齿轮13)泄漏。柔性密封件在通道5的由泵壳体7形成的用于泵室11的外围的至少一部分以及可选地出口通道15的侧壁的下方延伸并超过该侧壁，使得密封件10固定在泵壳体7和底部壳体8之间。如可在图5A中看到的，泵壳体7相应地形成为允许密封件10在底部壳体8和泵壳体7之间延伸。
在使用中，将通过饮料分配机的驱动轴来操作计量器1的齿轮泵。饮料分配机的驱动轴将延伸穿过底部壳体8的轴接收接口59、柔性密封件10的通孔55，进入驱动齿轮13的轴孔57中。驱动齿轮13的轴孔57的内部的形状与饮料分配机(未示出)的驱动轴对应，以允许用饮料分配机驱动驱动齿轮13。
泵组件的密封将主要通过密封件10及其适当的设计尺寸来实现。密封件10在驱动齿轮13和支撑壁12之间紧密地配合并稍微压缩，以提供密封。通过驱动齿轮13来获得轴孔57、通孔55和轴接收开口59的进一步密封，驱动齿轮在轴孔57周围具有周向垫环50。图6A中也示出了在图5B中示出和在图5A的区域AA的放大图中示出的周向垫环50。
图6A示出了在本发明的可更换供应包2中的泵组件中使用的驱动齿轮13。驱动齿轮13包括在轴孔57周围周向布置的垫环50。垫环50进一步将密封件压靠在支撑壁12上，从而在局部升高柔性密封件10内的压力。这防止流体在密封件10和垫环50之间渗透，从而密封轴孔57。
在横截面中，如图6B所示，垫环50具有圆形边缘。在驱动齿轮13操作时，垫环50的适当成型可防止摩擦变得不必要地大，允许没有阻碍地操作驱动齿轮13。此外，周向环50相对于轴孔57旋转对称地同心成型。这也防止驱动齿轮13和密封件10之间出现不必要的摩擦。可根据驱动齿轮的高度，来仔细地选择垫环的高度(如在齿轮的端部表面从垫环的底部向垫环50的节距测量的高度)。垫环的高度除以齿轮的高度的值可以在0.015和0.045之间，更优选地在0.022和0.037之间，甚至更优选地大约是0.029。例如，如果驱动齿轮13具有6.79mm的高度，那么垫环的高度可以是0.2mm。垫环50将柔性密封件10压靠压在支撑壁12上，从而增加密封件中的内部压力，以便从泵通道密封轴孔57。这防止了流体从泵通道5和泵室11在密封件10和齿轮13之间渗透，以到达轴孔57。
作为另一防止泄漏的改进，支撑壁12可在轴接收开口59周围设置有周向支撑肋51。支撑壁12中的周向肋51与密封件10和垫环50配合，以进一步在局部压缩密封件10，以便进一步密封泵组件。周向支撑肋51可以是位于支撑壁12中的多个增强肋的增强网的一部分。例如，在图8和图9中示出了这些增强肋和所形成的增强网。在这些图中，周向增强肋51示出为周向地位于密封的通孔55(及其重合的轴接收开口59(未在图8中示出))周围。增强网进一步包括位于从动齿轮18下方的第二周向支撑肋72和在泵通道或泵室的侧壁下方周向地布置在增强网的外围的外增强肋。外增强肋在图5B、图8和图9中示出为肋60。
在操作齿轮泵16时，驱动齿轮13将在啮合点处啮合在从动齿轮18上。啮合点(相对于支撑壁12)近似地布置在第一周向支撑肋51和第二周向支撑肋72之间(与图4类似)。通过驱动从动齿轮18，驱动齿轮13上的力将使得驱动齿轮13在出口通道15的方向上受力。结果，在操作中，驱动齿轮13的齿和由泵壳体7形成的泵室在入口通道14附近的壁之间的间隙，比驱动齿轮的齿和由泵壳体7成的泵室在出口通道15附近的壁之间的间隙大。驱动齿轮13的齿可在泵室的侧壁上朝向出口通道15接触泵室11的壁。类似地，从动齿轮18稍微朝向入口通道14受力，并在稍微靠近入口通道14的侧壁上具有类似的接触点。对形成本发明的支撑壁的增强网的增强肋布置的研究，已经习得，可通过在齿轮泵下方在齿轮的啮合点与泵通道的侧壁上的齿轮的接触点之间的增强肋来连接，来减小齿轮泵的内部泄漏。因此，肋70、71和78将第一周向支撑肋51和第二周向支撑肋72附接至增强网的外增强肋60。此外，为了增加稳定性并防止该结构在使用中振动，辅助增强肋76和80增加至增强网，如图8和图9所示。外增强肋60可以沿着泵通道在泵通道的外围延伸，外增强肋优选地包括一个或多个桥接肋，以防止密封件和底部壳体之间的任何额外的泄漏。通过对柔性密封件10适当地选择柔性材料，来获得本发明的可更换供应包中的泵组件的进一步改进。技术人员将理解，该柔性密封件可由任何合适的提供足够的柔性和密封(同时，提供可接受相对于齿轮13和密封件10之间的摩擦的特性)的材料制成。优选地，柔性材料可具有35和65之间的肖氏A硬度(shore A hardness)。柔性密封件优选地可由包含硅树脂的材料制成，优选地是液体硅橡胶。已经发现的特别合适的材料是商品名为Silopren(硅酮橡胶)
Figure GDA0001099922980000141
LSR 2640、LSR 2650或LSR 2660的液体硅橡胶。已经发现这些材料可提供非常好的密封能力，并在齿轮13和密封件10之间具有足够低的密封，且符合食品标准。
根据另一方面，本发明涉及一种通过重新使用使用过的可更换供应包中的计量器，来制造新的用于在饮料分配机中使用的可更换供应包的方法。此方法可包括以下步骤：提供原料容器的步骤，该原料容器包括用于接收计量器的计量器接收器，以将计量器固定至容器，其中，该容器包括用于饮料分配机的原料。该方法进一步包括以下步骤：从使用过的可更换供应包去除计量器，并将该计量器通过计量器接收器固定至原料容器，以提供新的可更换供应包。
可通过切割或破坏设置在使用过的可更换供应包(计量器固定至该可更换供应包)上的计量器接收器从可更换供应包去除计量器。例如，通过破坏计量器接收器，接收器可从使用过的可更换供应包释放计量器，然后，可重新使用该计量器，以制造新的可更换供应包。
根据另一实施例，计量器接收器包括喷嘴，例如图2B中的喷嘴4，通过切割使用过的可更换供应包的喷嘴来去除计量器。例如，在图2A和图2B的可更换供应包2中，切割喷嘴4可释放计量器1的顶盖21的适配器22。因此，计量器1可重新用于产生新的可更换供应包。
图10示出了可更换供应包或盒13的突出的计量器119，与上文描述的计量器1类似。计量器119在相对的侧面上具有侧枢转柱形突起121、123。在计量器119的底面上具有驱动端口125和原料出口端口127。驱动端口125包括如上所述的轴接收开口59。原料出口端口127具有柔性弹性环形密封件129(水喷射密封)。计量器119进一步包括底部壳体8的突出的壳体部分131。
图11中示出了饮料分配机或器具的盒隔室内的装载通道133的细节。此装载通道133通常可位于器具(未示出，但是是传统的)的前开口后面。图11所示的装载通道133布置为以并排的关系接收两个盒113，或可更换供应包2相等的彼此不同的盒。每个盒113(或供应包2)的计量器119(或1)将插在后面的位置中，如图11所示，装载通道133具有第一腔体135A和第二腔体135B。第一腔体135A和第二腔体135B用于容纳插入装载通道133的左手部分或右手部分中的盒113的相应的计量器119。每个腔体135A、135B均通过用于接收计量器119的壳体部分131的凹槽而延伸。传感器143、145布置在腔体135A、135B的凹入的延伸部分中，以检测正确的盒定位，以及盒113中的产品通过壳体部分131的可通过性。装载通道133的每个平行部分具有杆件137A、137B，杆件与其面对的腔体135A、135B相关联。左手杆件137A示出为处于即将接收盒113的解锁位置中，而右手杆件137示出为处于未插入盒的锁定位置中。
每个腔体135A、135B均具有突出的驱动轴(driving axle)(或主动轴(driveshaft))139A、139B(杆件137B掩盖了图11中的驱动轴139B)和凹入的原料接收连接器141A、141B。这些驱动轴(或驱动轴)139A、139B和凹入的原料接收连接器141A、141B均定位为与相关的盒113的计量器119的驱动端口125和原料出口端口127啮合。如上所述，在每个所定位的盒或可更换供应包2中，对应的驱动轴139A或139B接收在轴接收开口中，例如以上描述的元件59，并且，该驱动轴在柔性密封件的通孔(例如元件55)内朝向轴孔(例如，驱动齿轮13的轴孔57)延伸并伸入轴孔中，以用于操作计量器内的齿轮泵。
可以相信，从以上描述和附加于其的附图中，本发明的操作和结构将是显而易见的。对于技术人员来说将显而易见的是，本发明不限于任何本文描述的实施例，并且，将在所附权利要求的范围内考虑的改进是可能的。而且，考虑本质上公开的且将在本发明的范围内的运动式转化。在权利要求书中，任何参考符号都不应解释成是限制权利要求。当在此说明书或所附权利要求书中使用时，术语“包括”或“包含”不应在排他的或彻底的意义上解释，而是在包括的意义上解释。因此，除了在任何权利要求中列出的那些以外，如这里使用的表达方式“包括”并不排除存在其他元件或步骤。此外，词语“一(a)”和“一个(an)”不应解释为限制于“只有一个”，而是用来表示“至少一个”，并且，不排除多个。未特别地或明确地描述或要求的特征在其范围内可另外包含在本发明的结构内。例如“用于…的装置”的表达方式应解读为：“配置为用于…的部件”或“结构构造为用于…的构件”，并且，应解释为包括所公开的结构的等价方式。例如“关键的”、“优选的”、“特别优选的”的表达方式的使用的目的并不是限制本发明。通常在不背离如权利要求书所确定的本发明的实质和范围的前提下，可进行技术人员视野范围内的增加、删除和修改。本发明可以与这里具体描述的方式不同的方式来实践，并仅由所附权利要求书限制。

Claims (27)

1.用于饮料分配机的可更换供应包，其中，所述可更换供应包包括计量器，所述计量器包括泵组件，所述泵组件在入口和出口之间包括泵通道，所述泵通道用于接收来自所述可更换供应包的原料容器的流体，并用于将流体泵送至所述出口，所述泵组件进一步包括泵室和至少两个相互啮合的齿轮，所述至少两个相互啮合的齿轮形成布置于所述泵室中的齿轮泵，其中，所述至少两个相互啮合的齿轮中的至少一个齿轮形成驱动齿轮，所述驱动齿轮包括轴孔，所述轴孔用于接收所述饮料分配机的驱动轴以用于操作所述齿轮泵，其中，所述轴孔与所述泵室的支撑壁的轴接收开口重合，并且其中，至少在所述驱动齿轮和所述支撑壁之间布置有可压缩的柔性密封件，其中，所述柔性密封件包括通孔，所述通孔与所述轴孔和所述轴接收开口重合以接收所述驱动轴，其中，所述柔性密封件由柔性材料制成并且在所述齿轮和所述支撑壁之间压缩，以防止沿着所述驱动轴的泄漏。
2.根据权利要求1所述的可更换供应包，其中，所述驱动齿轮包括围绕所述轴孔的周向垫环，其中，所述柔性密封件在所述齿轮的所述轴向垫环和所述支撑壁之间压缩。
3.根据权利要求2所述的可更换供应包，其中，所述周向垫环以关于所述轴孔旋转对称的方式同心地布置在轴孔周围。
4.根据权利要求2或3所述的可更换供应包，其中，所述周向垫环的高度除以所述驱动齿轮的高度的值在0.015和0.044之间。
5.根据权利要求2或3所述的可更换供应包，其中，所述周向垫环成形为在相对于所述驱动齿轮的所述轴孔的径向方向上的横截面上具有圆形边缘。
6.根据权利要求1所述的可更换供应包，其中，所述柔性密封件由包括硅树脂的柔性材料制成。
7.根据权利要求6所述的可更换供应包，其中，所述柔性材料是具有35和65之间的肖氏A硬度的液体硅橡胶。
8.根据权利要求1所述的可更换供应包，其中，所述支撑壁包括一个或多个增强肋，所述增强肋包括至少第一周向支撑肋，所述第一周向支撑肋布置在所述驱动齿轮的周向垫环下方并与所述周向垫环配合。
9.根据权利要求8所述的可更换供应包，其中，所述增强肋形成增强网，所述增强肋进一步包括这样的组中的一个或多个元件或所有元件，所述组包括：
第二周向支撑肋，所述第二周向支撑肋布置在所述至少两个相互啮合的齿轮中的另一齿轮的下方，并周向地布置成围绕所述另一齿轮的理论旋转轴线；以及
外增强肋，所述外增强肋在所述泵通道的一个或多个侧壁下方周向地布置在所述增强网的外围处；
形成并布置为使第一位置、第二位置和第三位置与所述增强网连接的一个或多个增强肋，其中，所述第一位置对应于所述至少两个相互啮合的齿轮的啮合位置，所述第二位置对应于所述驱动齿轮和所述泵通道之间的接触位置，所述第三位置对应于所述另一齿轮和所述泵通道之间的接触位置；以及
一个或多个辅助增强肋，使所述增强网的其他增强肋与所述外增强肋连接。
10.根据权利要求1所述的可更换供应包，其中，一个或多个减压槽布置在所述至少两个相互啮合的齿轮的啮合位置附近，以用于在使用中释放截留在所述至少两个相互啮合的齿轮之间的流体，所述减压槽布置在所述泵通道的壁中，或布置在所述柔性密封件中。
11.根据权利要求1所述的可更换供应包，其中，所述泵组件包括泵壳体和底部壳体，其中，所述泵壳体和所述底部壳体相应地形成为使得所述泵壳体和所述底部壳体能够啮合，从而形成所述泵通道。
12.根据权利要求11所述的可更换供应包，其中，所述柔性密封件布置在所述底部壳体附近，并与所述泵通道对应地成形为使得在所述底部壳体和所述泵壳体之间的连接处密封所述泵通道。
13.根据权利要求11或12所述的可更换供应包，其中，所述泵室包括由所述泵壳体形成的侧壁，该侧壁形成所述泵室的外围，并且其中，所述柔性密封件在用于所述泵室的外围的至少一部分的该侧壁的下方延伸并超过该侧壁，使得所述柔性密封件固定在所述泵壳体和所述底部壳体之间。
14.根据权利要求11或12所述的可更换供应包，其中，所述泵通道的所述支撑壁设置为所述底部壳体的整体部分。
15.根据权利要求11或12所述的可更换供应包，其中，所述支撑壁由布置在所述柔性密封件附近的独立的支撑板形成。
16.根据权利要求4所述的可更换供应包，其中，所述周向垫环的高度除以所述驱动齿轮的高度的值在0.022和0.037之间。
17.根据权利要求16所述的可更换供应包，其中，所述周向垫环的高度除以所述驱动齿轮的高度的值是0.029。
18.根据权利要求6所述的可更换供应包，其中，所述硅树脂是液体硅橡胶。
19.根据权利要求7所述的可更换供应包，其中，所述液体硅橡胶为硅酮橡胶LSR 2640、LSR 2650或LSR 2660。
20.一种用于在根据权利要求1至19中的任一项所述的可更换供应包中使用的计量器。
21.一种用于在根据权利要求1至20中的任一项所述的可更换供应包的计量器中使用的泵组件，所述泵组件在入口和出口之间包括泵通道，用于接收来自所述可更换供应包的原料容器的流体，并且用于将流体泵送至出口，所述泵组件进一步包括泵室和至少两个相互啮合的齿轮，所述至少两个相互啮合的齿轮形成布置于所述泵室中的齿轮泵，其中，所述齿轮中的至少一个齿轮形成驱动齿轮，所述驱动齿轮包括轴孔，所述轴孔用于接收饮料分配机的驱动轴以操作所述齿轮泵，其中，所述轴孔与所述泵室的支撑壁的轴接收开口重合，并且其中，至少在所述驱动齿轮和所述支撑壁之间布置有柔性密封件，其中，所述柔性密封件包括通孔，所述通孔与所述轴孔和所述轴接收开口重合以接收所述驱动轴。
22.根据权利要求21所述的泵组件，其中，所述驱动齿轮包括围绕所述轴孔的周向垫环，以用于将所述柔性密封件局部地压靠在所述支撑壁上，从而防止流体通过所述柔性密封件的所述通孔泄漏。
23.用于分配饮料的系统，包括饮料分配机和根据权利要求1至19中的任一项所述的可更换供应包，所述饮料分配机包括装载通道，所述可更换供应包包括计量器，所述计量器包括泵组件，所述泵组件包括形成齿轮泵的至少两个啮合的齿轮，其中，所述至少两个啮合的齿轮中的至少一个齿轮形成驱动齿轮，所述驱动齿轮包括轴孔，所述饮料分配机进一步包括驱动轴，所述驱动轴布置为延伸到所述计量器的轴接收开口中并延伸到所述轴孔中，以与所述驱动齿轮啮合，其中，至少在所述驱动齿轮和所述支撑壁之间布置有柔性密封件，并且其中，所述柔性密封件包括通孔，所述通孔与所述轴孔和所述轴接收开口重合以接收所述驱动轴。
24.通过重新使用使用过的根据前述权利要求1至19中任一项所述的可更换供应包中的计量器来制造用于在饮料分配机中使用的新的可更换供应包的方法，所述方法包括以下步骤：
提供原料容器，所述原料容器包括用于接收计量器的计量器接收器，以将所述计量器固定至所述原料容器，其中，所述原料容器包括用于饮料分配机的原料；
从使用过的可更换供应包去除计量器；并且
将所述计量器通过所述计量器接收器固定至所述原料容器，以提供新的可更换供应包。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，通过破坏在所述计量器所固定的所述使用过的可更换供应包上的所述计量器接收器，从所述可更换供应包去除所述计量器。
26.根据权利要求24或25所述的方法，其中，所述计量器接收器包括喷嘴，并且其中，通过切割所述使用过的可更换供应包的喷嘴来去除所述计量器。
27.通过根据权利要求24至26中任一项所述的方法来获得的新的可更换供应包。
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