CN108474680A - 用于输送计定量的液体或浆状物产品的装置 - Google Patents

Abstract

本公开的装置包括具有计量室(38)的至少一个单元，在该计量室中，活塞(26)在填充位置与排放位置之间进行往复运动。该计量室至少部分地被限定在缸体(24)中，活塞在该缸体内移动，该缸体设置在容器(10)内，容器本身在打开位置与关闭位置进行往复运动，在该打开位置中，该缸体的供给端口(36)打开，而在该关闭位置中，该供给端口被密封。活塞连接到受控的往复运动机构。

Description

用于输送计定量的液体或浆状物产品的装置

技术领域

本说明书涉及一种用于分配计定量(metered quantity，计量数量)的液态或半液态物质的装置，该装置包括至少一件物质计量及分配设备，该设备具有一计量室，一活塞在该计量室中被安装为在物质填充位置与物质排放位置之间来回移动(前后运动)。

背景技术

在本说明书的含义中，液态或半液态物质是这样一种物质：其表现为大体上或多或少呈现粘性的液体，并能够像液体或浆状物那样通过喷嘴进行分配。特别地，这类物质为食材，诸如饮料、酸奶、糖煮水果(compote)等等。然而，该物质可能含有分布在液体中的“小块体(bit)”。例如，这类小块体为水果或谷类的小片。这类小块体可以为固态(诸如谷类或干燥的水果)，或者实际上可以为半固态，诸如非干燥的水果、棉花糖(marshmallow)，或者是具有类似的稠度的物质。

从法国专利申请FR 2 945 798中已知这种类型的装置。在这种已知的装置中，计量室具有位于该(计量)室的同一端的入口和出口，入口和出口借助旋转门而被依序地打开和关闭，从而分别使得当活塞处于填充位置时使该室能够被进给，以及当活塞朝向其排放位置移动时能够将物质排出。

这种已知的装置总体上是令人满意的，但是其动力学性能是特别的，这使得该装置必须结合活塞的来回移动及门的旋转运动，并同步活塞的来回移动及门的旋转运动。此外，当必须要计量出某些种类的物质时，特别是具有高粘度或者包含尺寸相对大(且特别是具有约1厘米的最大直径尺寸)的固态或半固态小块体的物质时，该装置有时难以使用。对于具有高粘度的物质，如果门中的开口的尺寸不够大，则有时可能难以以高吞吐率实现当该开口与室的入口对齐(配准)时物质通过该开口的进入以及当该开口与室的出口对齐时物质通过该开口的排出。遗憾的是，当使用旋转门时，门中的开口必然具有相对小的尺寸以使其能够被充分遮掩或(反过来)充分打开。此外，当该物质包含固态或半固态小块体时，无论在该室被供给或是在物质被排出的同时，这种小块体都可能堵在开口中，这造成了操作上的问题。

因此，需要改善上述类型的装置，使其不仅方便分配液体或低粘度物质，而且还方便分配非常粘稠的物质乃至包含小块体的物质。

此外，美国专利申请US 2010/0072229披露了一种液态物质分配器，该分配器包括由第一活塞和第二活塞构成的组件，第一活塞和第二活塞通过分离弹簧而彼此隔开，第二活塞形成一缸体，第一活塞能在该缸体中移动。这种组件设置在一容器内。在设置于第一活塞与容器的出口之间的回位弹簧的作用下，该组件向上移动，以使位于第一活塞下面的计量室能够通过缸体的壁上的开口而被填充，该开口随之被开启。在容器内的流体静力学压力的作用下，该组件随之受力向下而关闭该开口。然后，分离弹簧移动第一活塞远离第二活塞，使得第一活塞将该物质推回以便分配该物质。

这一系统实施起来是复杂的，因为必须要仔细选择两个活塞的相对刚度和相对行程(冲程)。还必须借助加压气体来调节和改变容器内的流体静力学压力，以使包括两个活塞的该组件能够在分配物质之后向上回移，并随后在计量室被填充(充满)后向下回移，即便这种填充在原理上会导致容器内的压力降低。此外，由于弹簧的行程不是容易改变的，因此待分配的物质的体积不能被改变。此外，该装置不能被用于分配非常粘稠的或包含小块体的物质，因为这种物质可能会堵塞在弹簧的各簧圈之间而对弹簧的弹性造成不利影响。最后，这种装置难以被适当地清洗，特别是弹簧难以被适当地清洗。

发明内容

本发明的一个目的是提出一种用于计量出上述类型的物质的装置，该装置完全地或部分地消除了现有技术的上述缺陷。

如此，本说明书提供了一种用于分配计定量的液态或半液态物质的装置，该装置包括至少一件物质计量及分配设备，该设备具有一计量室，一活塞在该计量室中被安装为在填充位置与排放位置之间来回移动，在该填充位置中物质通过一供给开口被供给，而在该排放位置中物质通过一物质出口被排出，该计量室至少部分地被限定在一缸体内部，该缸体具有一供给开口且活塞在该缸体内移动，该缸体被设置在一物质容器中，且该缸体本身被安装为在打开位置与关闭位置之间来回移动，在该打开位置中供给开口被打开，而在该关闭位置中供给开口被关闭，该活塞具有由控制杆承载的一头部，该控制杆穿过缸体的一延伸部并且连接到一活塞运动机构，该活塞运动机构适于被控制为使该活塞来回移动。

该装置的动力学特性极其简单，由于活塞和缸体均以平动方式轴向地来回移动，以使得缸体的供给开口乃至计量室能够交替地被打开和关闭。所述开口可具有大的尺寸，该尺寸随着处于打开位置的缸体所到达的位置而变化。此外，可通过改变活塞的运动行程来调节计量室的容积。

可选地，缸体通过一臂部被连接到一缸体运动机构，该缸体运动机构适于被控制为使该缸体来回移动。

通过改变缸体的来回移动的行程能够容易地调节所述开口的尺寸。这样，小块体堵塞在开口内的风险变得极低。此外，即便小块体发生堵塞，当缸体移动到其关闭位置时这些小块体也容易被剪切，从而不会长时间地堵住开口。至少当缸体处于关闭位置时，其在远离活塞的端部处与物质出口连通，从而能够将物质从计量室排出。

上述的杆和臂部可部分地在容器内延伸；所述元件可由几何形状简单且因此易于清洗的部件形成。

可选地，该杆远离物质出口延伸。可选地，该臂部远离物质出口延伸。

可选地，该设备具有固设于容器的第一封闭表面，而该缸体具有第二封闭表面，在关闭位置中，第一封闭表面和第二封闭表面彼此配合以便关闭供给开口，而在打开位置中，第一封闭表面和第二封闭表面彼此分隔开。

在打开位置中，由于上述封闭表面彼此分隔开，供给开口被形成或打开。

可选地，第二封闭表面位于缸体的一端。

可选地，缸体承载至少一个引导件，当缸体在其打开位置与关闭位置之间移动时，该引导件与固设于容器上的引导面配合。

可选地，该引导件由第二封闭表面的至少一个延伸部形成。

可选地，计量室还包括腔体，该腔体固设于缸体并与该缸体对齐。

可选地，当缸体处于打开位置时，供给开口形成在缸体与腔体的一个边缘之间。

可选地，第一封闭表面形成在腔体的内表面上。

可选地，计量室具有一物质出口，该物质出口装设有一出口阀。

可选地，该物质出口设置在腔体的一端。

附图说明

通过阅读下文对(本发明)一实施例的详细描述，能够充分地理解本发明并且其优点将更清晰易见，该实施例以非限制性示例的方式被示出。这种描述是参照附图进行的，其中：

图1为本发明的设备的轴向剖视图，示出在缸体内填充物质的阶段开始时的情况；

图2为与图1的视图类似的视图，示出在缸体被充满物质时的情况；

图3为与图1和图2的视图类似的视图，示出在缸体被充满(物质)之后排出物质的阶段开始时的情况；以及

图4为与图1至图3的视图类似的视图，示出排出物质的阶段结束时的情况。

具体实施方式

上述附图示出了一种用于分配大量液态或半液态物质的装置，该装置包括容器10，该容器通过入口12被供给有待计量出的物质。在这一示例中，所述容器由支撑板14支撑，该容器通过杆16紧固(例如通过悬挂)到该支撑板。在这一示例中，该容器被限定在上板18、下板20与侧壁23之间，其中上板18紧固到支撑杆16，下板20承载用于物质的出口端部件22，而侧壁23在板18和20之间延伸。板20设有开口20A，容器10的出口形成在该开口中并与出口端部件22连通。缸体24与所述开口对齐。

在该容器内部设置缸体24，活塞26在该缸体内被安装为来回移动。活塞26包括杆26A，该杆穿过该缸体的延伸部；在这一示例中，该杆穿过缸体24的管状延伸部24B。在这一示例中，该管状延伸部24B穿过上板18中的孔18A，从而使其能够在设置在所述开口18A中的滑动轴承28内滑动。活塞26还具有一头部26B，该头部由杆26A承载并且适于抵靠缸体24的内侧柱形壁24A滑动。在这一示例中，杆26A具有内侧孔26'A，该内侧孔的较为远离缸体的端部通过一个或多个开口26'B连接到外部空气，而位于缸体内且在头部26B后方的另一端通过一个或多个孔26'B连接到缸体24的内部空间。在这一示例中，“后部”位置被理解为与头部26B在缸体24内部以方向F(容纳在所述缸体内的物质被排出的方向)向前移动的方向相对比。在一个变型中，在杆的外表面与缸体的管状延伸部24B(杆在该延伸部内滑动)的内表面之间可设有间隙。如此，在远离活塞26的头部26B的那一端处，在图1中从附图标记24B引出的线所指示的空间可由一个或多个纵向槽形成，以平衡缸体内部与外部之间的压力。

活塞的杆26A连接到一活塞运动机构M，在这一示例中该活塞运动机构由支撑板14承载并适于使所述杆来回移动。该机构M可以是能够由控制单元来控制的任何已知的类型；例如，所述机构可以是具有带或蜗杆的电动机，或者甚至可以是致动器。这样，活塞被安装为沿物质从活塞排出的方向F(在这一示例中为向下)以及活塞缩回缸体的方向G(在这一示例中为向上))轴向地来回移动，使其能够为缸体供给物质。

活塞的杆26A穿过缸体24的管状延伸部24B。可以看到，该管状延伸部24B是由臂部30承载，在这一示例中臂部本身通过用于来回移动缸体的机构33连接到支撑板14。在这一示例中，所述机构包括致动器，该致动器的杆32连接到臂部30，而其本体34由支撑板14承载。例如，该致动器为液压型或压缩空气型致动器。当然，还可以构想其它任何可被控制单元控制的来回移动装置，举例而言，诸如为具有带或蜗杆的电动机。借助该机构，缸体24也能够轴向地来回移动，而与上文提及的任一方向F和G无关。在这一示例中，臂部30附接到缸体的管状延伸部24B。该臂部可被刚性地固设于缸体的其它部分。在这一示例中，由于管状延伸部24B本身延伸出容器，因此臂部30处于容器外部。然而，该臂部可以部分地设置在容器内部。

图1示出了活塞处于排放位置的情况，在该排放位置中，活塞将物质从缸体排出，活塞的头部26B位于远离臂部30的缸体端部。在图1中，缸体24处于打开位置，在该位置中缸体的供给开口36被打开。更准确而言，该开口被设置在缸体24的远离管状延伸部24B及臂部30的端部24'处。在图1中，可以看到所述端部24'与板20分隔开，由此使开口36开启并使物质能够穿过进入出口端部件22中。

在图2中，缸体24处于与图1中相同的位置，但是活塞26已开始沿方向G朝向其填充位置移动。能够理解的是，在这种运动(移动)期间，通过开口36的物质经由缸体的开放式的端部24'贯穿到缸体中。

在图3中，活塞已到达填充位置，在填充位置中，缸体内被充满物质且活塞最为远离缸体的端部24'。然而，缸体自身沿方向F移动到达其关闭位置，在关闭位置中，缸体的供给开口36被关闭。在这一阶段，计量室38被关闭。该室包括第一部分38A和第二部分38B，第一部分38A由位于缸体的端部24'A与活塞的头部26B之间的缸体的内容积形成，而第二部分38B形成在固设于容器内的腔体40中。在这一示例中，所述腔体40形成在出口端部件22的一部分中。如前所述，缸体24与板20中的开口20A对齐，从而使腔体40被设置为与缸体对齐。

出口端部件22设有出口阀42，该出口阀例如由隔膜或任何其它合适的装置形成。在供给阶段期间(在供给阶段中，缸体被供给有物质，在图1和图2中示出了该供给阶段)，所述阀42被关闭。从缸体的供给开口36(经由该开口为该缸体供给物质)被关闭时，亦即一旦活塞已到达其填充位置并且缸体已到达其关闭位置(如图3中所示)，该阀即开启。这样，在图4中，阀42开启，并且活塞沿方向F朝向其排放位置移动，在该排放位置中，该活塞将物质从缸体排出。因此，计量室38中的计定量体积的物质随后经由出口端部件22从所述室被排出，例如，以便填充诸如酸奶罐之类的容器。所述计定量体积的物质对应于计量室的第一部分38A的内容积，该内容积是在缸体内部由活塞的行程所限定的。

一旦所述部分38A内的计定量的物质已通过出口端部件22被完全排出，则出口端部件的阀42开启，即，一旦活塞的头部26A已到达图1中所示的其末端位置，同时缸体处于图4中所示的该关闭位置，则阀42关闭，并且能够开始一个新的循环。

这样，每个计量循环均连续地包括下列操作：

·关闭阀42；

·沿方向G移动缸体和活塞，直至缸体到达其打开位置并且直至活塞到达其填充位置为止；

·将缸体移动到其关闭位置，同时活塞保持在其填充位置；

·开启阀42；以及

·沿方向F移动活塞，直至活塞到达其排放位置为止，在该排放位置中，该活塞将物质从缸体排出。

当然，对实施这种循环所必需的上述不同机构的致动，特别是用于开启阀42的控制(机构)、用于移动活塞的机构M以及用于移动缸体的机构33，均可通过控制单元被控制和同步化，该控制单元诸如为电子控制单元(ECU)，其被编程为用以控制上文所述的操作顺序。ECU可直接作用于机构M来移动活塞，以及直接作用于机构33来移动缸体，也就是说，ECU可向这些机构给出开/关指令。控制单元的使用能够以高速率执行这些顺序的循环。

在图3和图4中能够看到，通过固设于容器10的第一封闭表面40A与固设于缸体24的第二封闭表面24C之间的配合，开口36(在图1和图2中可见)被关闭。在这一示例中，第一封闭表面40A由腔体40的内侧柱形表面的一部分形成，而第二封闭表面24C由缸体24的靠近其端部24'的外周的柱形部分形成。在图3和图4中能够看到，由于两个表面在轴向上彼此重叠并且两者滑动接触或近似滑动接触，因此两者以剪切方式彼此配合，以便关闭开口36。相比之下，在图1和图2中，所述封闭表面彼此相隔开并由此形成开口36。如该示例中所示出的沿轴向延伸并沿轴向配合的封闭表面提供了能够在缸体的运动速率非常高的情况下有效关闭开口36而不用必须在任一精确位置形成对接的优点；当然，也可以设定为使这些封闭表面具有与活塞及缸体的运动轴线A垂直的部件。

在这些图中还能够看到，缸体24承载引导件44，该引导件与固设于容器的一引导面配合。在这一示例中，所述引导面形成在腔体40的内侧柱形表面40B上。如此，在这一示例中，上文所述的第一封闭表面40A和引导面40B形成同一表面。在这一示例中，缸体承载着由上文所述的第二封闭表面24C的延伸部形成的多个引导件44。这些延伸部形成腿状构件(腿部)，这些腿状构件延伸缸体而超出缸体的边缘24'之外。可以看到，这些腿部可相互隔开得非常宽，从而当形成开口36时，在这些腿部44之间形成大截面的通道37，这使得即便是非常粘稠的或者包含有(或多或少程度的)固态的小块体的物质也能够快速地供给计量室。

在这一示例中，由于可以看到，当缸体处于其打开位置时(见图1和图2)以及当缸体处于其关闭位置时(见图3和图4)，这些腿部或延伸部44均与引导面40A、40B轴向地重叠，因此这些腿部或延伸部44与引导面连续地配合。

当然，通过将腿部实施为贯穿缸体的腔体40的壁的延伸部，将所示出的构造颠倒设置也是可以的。在这种构造中，本说明书的意义上的引导件将由邻近缸体端部24'的缸体的轴向表面(例如其外侧轴向表面)形成，而引导面将由每个延伸部的轴向表面形成，例如由它们的内侧轴向表面形成。

如上文所述，该容器具有出口端部件22，该出口端部件连接到设有通孔的板20。所述端部件的出口22'因而形成计量室的物质出口。设置在腔体40的远离缸体24的端部处的所述出口22'装设有阀42，出口喷嘴(未示出)位于该阀的下游。

本发明的装置可包括一件或多件物质计量及分配设备。如果所述装置包括多于一件的设备，则这些设备的各自的缸体自然可被设置在同一容器内，或者可设置在不同的容器内。此外，如果具有多于一件的设备，那么它们可由同一支撑板14承载，或者由不同的支撑板承载；可设置同一臂部30和同一机构33来承载并移动这些设备各自的缸体，或者这些设备均可具有其各自的缸体支撑臂部及其各自的缸体运动机构；所述同一机构M可用于移动这些设备各自的活塞，或者每一设备均可具有其各自的活塞运动机构。例如，可具有供多个缸体共用的一个支撑臂部，该臂部被设置在一个共用的容器内并且被刚性地固设于从该共用的容器延伸出的控制杆，以便连接到缸体运动机构。用于以平动方式引导缸体的轴向轴承可与所述控制杆配合。类似地，当共用的运动机构被用于多于一个活塞时，所述活塞的杆可被固设于同一个活塞支撑臂部，该臂部通过该运动机构来回移动。

还可以设置上游引导装置，诸如与缸体支撑臂部30配合的表面，以便在壁部来回移动时引导所述臂部的运动。例如，所述上游引导面形成在由一静固元件(stationaryelement)承载(例如由支撑板14承载)并穿过臂部30中的孔的引导杆上。特别地，所述引导面可在该臂部供多个缸体共用时(如下文所说明的)被使用。所述引导面还便于引导活塞。特别地，当存在这种臂部时，可使用相同的引导杆来引导活塞支撑臂部的运动。

在本说明书的含义中，缸体可被完全设置在容器内部，或者仅部分地设置在容器内部。只要当缸体处于打开位置以被供给位于容器内的物质时形成开口36就足够了。

Claims (13)

1.一种用于分配计定量的液态或半液态物质的装置，所述装置包括至少一件物质计量及分配设备，所述设备具有计量室(38)，活塞(26)在所述计量室中被安装为在填充位置与排放位置之间来回移动，在所述填充位置中，物质通过供给开口(36)被供给，而在所述排放位置中，物质通过物质出口(22')被排出，所述计量室至少部分地被限定在缸体(24)内部，所述缸体具有供给开口(36)且所述活塞在所述缸体中移动，所述缸体被设置在物质容器(10)中，且所述缸体本身被安装为在打开位置与关闭位置之间来回移动，在所述打开位置中，所述供给开口(36)被打开，而在所述关闭位置中，所述供给开口(36)被关闭；

所述装置的特征在于，所述活塞(26)具有由控制杆(26A)承载的头部(26B)，所述控制杆穿过所述缸体(24)的延伸部(24B)并且连接到活塞运动机构(M)，所述活塞运动机构适于被控制为使所述活塞来回移动。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述缸体(24)通过臂部(30)被连接到缸体运动机构(33)，所述缸体运动机构适于被控制为使所述缸体来回移动。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述活塞运动机构(M)和所述缸体运动机构(33)由电子控制单元(ECU)控制。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述杆(26A)和/或所述臂部(30)远离所述物质出口延伸。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其中，所述设备具有第一封闭表面(40A)，所述第一封闭表面被固定地连接到所述容器，以及所述缸体(24)具有第二封闭表面，所述第一封闭表面和第二封闭表面(24C)在所述关闭位置中彼此配合以便关闭所述供给开口，并在所述打开位置中彼此分隔开。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述第二封闭表面(24C)位于所述缸体(24)的一端。

7.根据权利要求5或6所述的装置，其中，所述缸体(24)承载至少一引导件(44)，在所述缸体在其打开部分及关闭部分之间移动时，所述引导件与固设于所述容器的引导面配合。

8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述引导件(44)由第二封闭表面(24C)的至少一个延伸部形成。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，所述计量室(38)还包括腔体(40)，所述腔体固设于所述缸体(24)并与所述缸体对齐。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，当所述缸体(24)处于所述打开位置时，所述供给开口(36)形成在所述缸体与所述腔体的一边缘之间。

11.根据权利要求10并结合权利要求2所述的装置，其中，所述第一封闭表面(40A)形成在所述腔体(40)的内表面上。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的装置，其中，所述计量室(38)具有物质出口(22')，该物质出口装设有出口阀(42)。

13.根据权利要求10并结合权利要求9至11中任一项所述的装置，其中，所述物质出口(22')设置在所述腔体(40)的一端处。