CN108882805B - 包括齿轮泵的用于饮料分配器的液体泵送设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于饮料分配器的液体泵送设备(1)，该液体泵送设备包括：‑具有液体入口(3)和液体出口(4)的外壳(2)；‑齿轮泵(5)，该齿轮泵定位在外壳中，液体入口与齿轮泵连通；其中流量计(6)流体地定位在外壳(2)中，优选地介于齿轮泵(5)和液体出口(4)之间。

Description

包括齿轮泵的用于饮料分配器的液体泵送设备

技术领域

本发明涉及饮料分配器领域，诸如咖啡或茶机器，这些机器使用液体泵将液体(例如水)供应至一定剂量的饮料配料中。

背景技术

特定饮料分配器使用容纳待提取或待溶解的配料的胶囊。对于其它分配器，将配料在机器中自动储存并定量分配或者在制备饮料时添加。

各种饮料分配器，诸如咖啡机被布置用于循环液体(通常为水)，其将液体从冷的或经加热装置加热的水源循环至混合室或浸泡室，事实上，在这些室中，饮料通过将循环液体暴露至大块或预先包装的配料(例如，在胶囊中)得以制备。通常从该室将所制备的饮料引导至饮料出口，所制备的饮料从该饮料出口分配到接收器(例如杯、马克杯、瓶等)中。

大多数饮料分配器具有液体泵送装置，该液体泵送装置可选地经由加热器(例如加热快、管加热器等)将水从水源(例如，水罐)泵送通过混合室或浸泡室。

为控制循环至混合室或浸泡室的液体量和流动，此类机器通常包括流量计。用于此类饮料机器中的流量计由食品安全材料制成，并且必须是经济适用的，以用于此类机器。

许多专利公布涉及单独的流量计及其具体构造，诸如US 4,666,061、EP0841547、WO2011067171。

现有技术的现有设备存在的一个问题是需要经由软管和套环组装液体回路(泵、流量计)的部件。存在许多与这些部件组件相关联的风险。组件可能具有缺陷(例如，意外弯曲软管)，并且可能磨损和/或泄漏得更快。软管的长度也可影响流量计量的准确性。此外，这些组件不是非常紧凑且不容易集成到小型饮料制备器具中。

本发明旨在通过提供简单、紧凑、可靠的液体泵送设备(具有综合的流量测量能力)来解决上述问题。

发明内容

因此，本发明涉及一种用于饮料分配器的液体泵送设备，该设备包括：

-具有液体入口和液体出口的外壳；

-定位在外壳中的齿轮泵，其中液体入口与齿轮泵流体连通；

其中流量计流体地定位在外壳中。

优选地，流量计流体地定位在外壳中介于齿轮泵与流体出口之间。

根据“液体入口”和“液体出口”，其意指使得能够与分配器的流体回路的其它部件(例如，软管、水罐、加热器、提取室或浸泡室)流体连接的液体连接器或孔口。

有利的是使流量计和齿轮泵二者在同一外壳中，并且另外有利的是将流量计定位在泵的“加压侧”处，以避免泵的启动问题。

优选地，流量计包括测量构件和传感器，该测量构件可通过流经流量计的液体旋转，该传感器用于感测测量构件的旋转相关参数。测量构件可为例如叶轮，该叶轮通过液体在流量计中的循环流动效应旋转。

根据本发明的优选方面，齿轮泵通过不可变形的导管与外壳中的流量计连通。由此，预防或减少磨损和/或泄漏的风险。根据“不可变形的”，其意指导管在齿轮泵和流量计之间延伸，并且这两个部件在组装时无法相对于彼此移动，使得导管保持在固定的预先确定的位置中。导管优选地形成于不容易变形的刚性材料中，诸如刚性塑料或金属。优选地，中间导管在垂直于齿轮泵延伸的延伸平面的轴向上延伸。该布置在设备的紧凑性方面起作用，并且有利于将其集成到较小的饮料分配器中。

优选地，齿轮泵包括布置成从外壳的第一侧突出的驱动轴，并且传感器定位在外壳的与第一侧相对的第二侧上。这种布置为设备提供了优化的紧凑度，并且降低了电气驱动马达对传感器的电和/或电磁干扰的风险。

优选地，可旋转的测量构件具有旋转轴承，该旋转轴承布置在与齿轮泵的驱动轴之一相同的方向上。换句话讲，齿轮泵和流量计被布置成彼此大致相邻且平行，使得获得最大的紧凑度，并实现减小的内部流动路径，从而具有更好的测量准确度。此外，可将较短的刚性流体导管布置在外壳中的齿轮泵与流量计之间。此类液体导管优选地布置在轴向上并且垂直于齿轮泵和测量设备的延伸平面，即，在驱动轴和旋转轴承的方向上。

优选地，外壳被制成若干块，这些块以相邻的方式组装在一起。最优选地，块由刚性材料诸如塑料或金属形成，并且腔室和导管形成于块中。

齿轮泵可包括设置在第一外壳块中的泵腔室。因此，齿轮泵的驱动齿轮和从动齿轮容纳在泵腔室中。

第二外壳块也可设置成与第一外壳块相邻，优选地靠近泵腔室。流量计可包括设置在第二外壳块中的流动腔室，并且叶轮可旋转地容纳在流动腔室中。

第三外壳块可设置成与第二外壳块相邻，优选地靠近流动腔室。

优选地，传感器容纳在第三外壳块中。例如，传感器容纳在设置在外壳块中的腔室中。

传感器可以是能够测量测量构件(例如，叶轮)的旋转相关参数的任何合适的传感器。

优选地，第一外壳块、第二外壳块和第三外壳块在轴向上堆叠，该轴向垂直于齿轮泵和叶轮在其中延伸的横截平面。通过此类布置，设备保持非常紧凑，并且可容易地集成到较小的家用饮料器具中。

传感器可以是通过以下中的任一者或组合从测量构件获得信息的部件：霍尔效应、感应、电容效应、超声、红外线。

在优选的模式中，可旋转的测量设备包括至少一个磁体，并且传感器为霍尔传感器。霍尔传感器检测由一个或多个磁体生成的旋转磁场，并将其转换为对应的电信号，即，与测量设备(例如叶轮)的旋转速度相关的电脉冲的频率或数量。

设备还优选地包括连接到驱动轴的电动旋转马达。

附图说明

现在将参照附图描述本发明。

图1示出了本发明的设备的透视图；

图2示出了本发明的设备的轮廓视图；

图3为本发明的设备的分解图(未示出入口和出口连接器)；

图4为设备沿剖面A-A的视图；

图5为设备沿剖面B-B的视图。

具体实施方式

本发明的液体泵送设备在附图1至5中示出。设备1包括外壳2，该外壳包括液体入口3和液体出口4。入口和出口可采用突伸出外壳的液体连接器的形式。连接器被设计成连接至饮料分配器的液体软管。具体地讲，液体入口3可连接到软管，该软管与分配器的水罐相联用于为设备提供新鲜的水。液体出口4可连接到软管，该软管与加热器诸如加热块或管加热器相联，以用于加热出自设备的加压的水。

根据本发明的一个方面，外壳包括齿轮泵5和流量计6两者，该齿轮泵和流量计以节省空间并提供最小长度的内部导管的方式布置。就图3而言，外壳由若干个组装在一起的块构建而成，例如用于通过连接装置(诸如通过螺钉7)形成实心、统一的块组件。提供了包括齿轮泵5的第一外壳块8。第二外壳块9被设置成与包括流量计的第一外壳块相邻，并且第三外壳块10被设置成与包括用于流量计的传感器11的第二外壳块9相邻。

在第一外壳块8(图4)中提供有泵腔室12，用以接纳齿轮泵的驱动齿轮13和从动齿轮14。驱动齿轮13具有连接到电动马达16的驱动轴15。如果需要，可直接连接驱动轴或经由齿轮减速装置连接。

驱动轴15优选地在外壳的第一侧17上突出，而传感器11定位在外壳的与第一侧相对的第二侧18上。这种布置是优选的以防止电磁干扰，但可以是不同的，例如，传感器位于外壳的另一侧上。

液体入口3经由通向齿轮泵入口的入口导管19与泵腔室12连通。泵腔室12与出口导管20连通，该出口导管在第一外壳块的横向平面FT上延伸。导管的长度可为最小的，例如0.5-2cm。必须指出的是，出口导管20也可仅仅是腔室的延伸部。

齿轮泵的腔室12还包括包围两个齿轮和出口导管20的密封垫圈21。

第二外壳块9包括用于容纳测量构件或叶轮23的流动腔室22。叶轮通过旋转轴承23可旋转地安装在腔室22中。优选地，旋转轴承24在与齿轮泵的驱动轴15相同的横向平面FT上延伸。因此获得齿轮泵和流量计的平行布置。因此，可减小第一块和第二块在轴向D上的厚度，使得设备非常紧凑并且限制两个块之间的流动路径的长度。

第二外壳块9通过中间导管25流体连接到第一外壳块，该中间导管也被布置在设备的轴向D上。该轴向导管25将流动腔室22连接到齿轮泵的泵腔室12的横向出口导管20。轴向导管25的长度优选地较小，例如0.5-1cm。由于导管25直接形成在外壳块9中并且外壳块8,9相邻且彼此连接，因此导管25的位置和形式在设备中有明确的限定并且在设备于饮料分配器中实施和运行时保持如此。

流动腔室22还与优选地被布置成与腔室相切的液体出口导管31连通。同样在横向平面FT上的导管31的位置也优选地被定位成以小于180度的角度流体远离中间导管25。更优选地，角度介于90度与120度之间。

流动腔室22还包括密封垫圈26。

在优选的布置中，第二外壳块9的外表面以不透液体的方式抵靠密封垫圈21闭合齿轮泵的腔室12。这种布置为设备节省了其它零件。然而，在另选的布置中，可将中间外壳盖放置在两个外壳块之间，以闭合与密封垫圈21密封接合的腔体12以及压缩件。

第三外壳块10以与第二外壳块相邻的方式布置，使得其内表面以不透液体的方式抵靠流量计的密封垫圈26闭合流动腔室22。

流量传感器11容纳在第三外壳块10中，诸如专用传感器腔室27中。传感器优选地为霍尔传感器，其与一个磁体相互作用，更优选地与两个插入叶轮中的沿直径相对的磁体28,29相互作用。霍尔传感器被定位成在方向D上与(一个或多个)磁体的旋转路径轴向对齐，使得磁体的磁场在叶轮的旋转期间恰当地由传感器检测到。

在流量计的使用期间，液体经由设置在叶轮和流动腔室之间的空隙通过齿轮泵从入口循环至出口。液体的流动通过叶轮的刀片中断，由此驱动液体围绕其轴承24旋转。叶轮的旋转速度与循环穿过流量计的液体流量成正比。通过旋转叶轮，磁体邻近霍尔传感器旋转。霍尔传感器检测由磁体生成的旋转磁场，并将其转换成对应的电信号，该电信号具有与叶轮的旋转速度相对应的频率。传感器优选地包括霍尔效应感测元件和电阻(例如5KΩ)。传感器还包括电引脚30，以有利于将传感器电气安装到饮料分配器的控制单元的输入电路。

在设备的压力工作范围(即，0.4-3巴)内，由霍尔传感器生成的脉冲的频率或数量可偏离实际流速，具体取决于齿轮泵出口处的压力。据发现这种偏差呈线性，并且压力越大偏差越大。这种偏差可以如此通过饮料分配器的控制单元的合适算法自动校正。因此，在齿轮泵的全压范围内获得非常精确的流速。

可通过减小流量计入口处中间导管25的直径来改善流速测量结果的准确性。例如，对于能够以50至400mL/min的流速递送水的设备，低至1-2mm的直径似乎在可接受的压力损失下提供校正准确性。

例如，本发明设备的外壳尺寸可为仅约17cm2，但能够在0至3巴的压力范围内以介于50至400mL/min的可控流速递送水。400mL/min下的脉冲数可高达7000个脉冲。叶轮的直径可低至8mm，并且齿轮之间的距离可仅为约6mm。中间导管的直径可低至2mm，并且其长度低至2.6mm。

附图标记：

1.设备

2.外壳

3.液体入口

4.液体出口

5.齿轮泵

6.流量计

7.螺钉

8.第一外壳块

9.第二外壳块

10.第三外壳块

11.流量计传感器

12.齿轮泵腔室

13.驱动齿轮

14.从动齿轮

15.驱动轴

16.电动马达

17.第一侧(外壳)

18.第二侧(外壳)

19.入口导管

20.出口导管

21.密封垫圈

22.流动腔室

23.叶轮

24.轴承

25.中间导管

26.密封垫圈

27.传感器腔室

28.磁体

29.磁体

30.电引脚

31.液体出口导管

Claims (13)

1.一种用于饮料分配器的液体泵送设备(1)，所述液体泵送设备包括：

外壳(2)，所述外壳具有液体入口(3)和液体出口(4)；

齿轮泵(5)，所述齿轮泵定位在所述外壳中，所述液体入口与所述齿轮泵连通；

其特征在于，流量计(6)流体地定位在所述外壳(2)中；

其中所述齿轮泵(5)包括设置在第一外壳块(8)中的泵腔室(12)；和容纳在所述泵腔室(12)中的所述齿轮泵的驱动齿轮(13)和从动齿轮(14)，第二外壳块(9)邻近所述第一外壳块(8)设置以闭合所述泵腔室(12)；所述流量计(6)包括设置在所述第二外壳块(9)中的流动腔室(22)和能够旋转地容纳在所述流动腔室(22)中的叶轮(23)。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述流量计(6)流体地定位在所述外壳(2)内介于所述齿轮泵(5)和所述液体出口(4)之间。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述流量计(6)包括能够通过流经所述流量计(6)的液体旋转的测量构件以及用于感测所述测量构件的旋转相关参数的传感器(11)。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述齿轮泵(5)通过不可变形的中间导管(25)与所述外壳(2)中的所述流量计(6)连通。

5.根据权利要求4所述的设备，其中所述中间导管(25)在垂直于所述齿轮泵在其中延伸的延伸平面(FT)的轴向(D)上延伸。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的设备，其中所述齿轮泵(5)包括驱动轴(15)，所述驱动轴布置成从所述外壳(2)的第一侧突出，并且所述传感器(11)定位在所述外壳的与所述第一侧相对的第二侧上。

7.根据权利要求6所述的设备，其中可旋转的所述测量构件具有旋转轴承(24)，所述旋转轴承被布置在与所述齿轮泵的所述驱动轴(15)之一相同的轴向(D)上。

8.根据权利要求3所述的设备，其中第三外壳块(10)邻近所述第二外壳块(9)设置以闭合所述流动腔室(22)。

9.根据权利要求8所述的设备，其中所述流量计的所述传感器(11)容纳在所述第三外壳块(10)中。

10.根据权利要求8或9所述的设备，其中所述第一外壳块、第二外壳块和第三外壳块在轴向(D)上堆叠，所述轴向垂直于所述齿轮泵和叶轮在其中延伸的横向平面(FT)。

11.根据权利要求3至5中任一项所述的设备，其中所述测量构件包括至少一个磁体(28, 29)，并且所述传感器为霍尔传感器。

12.根据权利要求3至5中任一项所述的设备，其中所述传感器通过感应、电容效应、超声或红外线来感测旋转相关参数。

13.根据权利要求6所述的设备，其中所述设备包括连接到所述驱动轴(15)的电动旋转马达(16)。

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