CN114651126A - 微型章动泵组件 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种用于泵送流体的章动泵组件。章动泵组件可以包括章动泵和与该章动泵处于流体连通的排气室组件。
Description
技术领域
本申请和由此产生的专利总体上涉及章动泵，并且更具体地，涉及用于在饮料分配器和其他类型的应用中准确地分配高浓度流体等的微型章动泵组件。
发明背景
最近在饮料分配技术上的改进集中于微量配料的使用上。通过微量配料，传统的饮料基料分离成稀释或重构比高得多的组成部分。例如，由乔治亚州亚特兰大市的可口可乐公司(Coca-Cola Company)提供的“COCA-COLA
”冷藏饮料分配单元使得可以由常规尺寸或者占据面积的饮料分配器提供的饮料数量和类型显著增加。一般而言，“COCA-COLA
”冷藏饮料分配单元通过将多种高浓度微量配料与比如甜味剂等大量配料和比如静水或碳酸水等稀释剂进行组合来产生饮料。微量配料通常储存在定位在饮料分配器本身内的或与饮料分配器本身相邻的筒中。由饮料分配器提供的饮料数量和类型因此可以仅由定位在其中的微量配料筒的数量和类型限制。
微量配料的高度浓缩性质在使用中带来了某些问题。例如，当更换微量配料筒时，可能需要对饮料回路进行预注。这种预注可能需要时间，并且导致大量产品浪费。同样，排空微量配料筒中的最后的残留产品可能很困难，并且可能再次导致一定量的产品浪费。
因此，期望一种改进的分配系统等，该系统可以以有效的方式分配微量配料，并且具有有限的产品损失。
发明概述
因此，本申请和由此产生的专利提供了一种用于泵送流体的章动泵组件。章动泵组件可以包括章动泵和与该章动泵处于流体连通的排气室组件。
本申请和由此产生的专利可以进一步提供一种将流体从容器泵送至到喷嘴的方法。该方法可以包括以下步骤：由章动泵将流体从容器泵送至排气室组件、将流体储存在排气室组件内、由章动泵将流体从排气室泵送至喷嘴、以及当排气室组件基本上为空时由章动泵将更多流体从容器泵送至排气室组件。
本申请和由此产生的专利可以进一步提供一种用于分配流体的饮料分配系统。饮料分配器系统可以包括流体容器、章动泵、排气室组件以及喷嘴。章动泵将流体从流体容器泵送至排气室组件，并且从该排气室组件泵送至喷嘴。
当结合若干附图和所附权利要求时，本申请和由此产生的专利的这些和其他特征以及改进对本领域普通技术人员而言在审视以下详细说明时将变得清楚。
附图说明
图1是示例饮料分配系统的示意图。
图2是如可以在本文中描述的微型章动泵组件的示意图。
图3是图2的微型章动泵组件的透视图。
图4是图2的微型章动泵组件的章动泵的截面图。
图5是图4的章动泵的另外的截面图。
图6是图4的章动泵的分解视图。
图7是图2的微型章动泵的止回阀组件的透视图。
图8是图7的止回阀组件的截面图。
图9是图2的微型章动泵组件的排气室组件的透视图。
图10是图9的排气室组件的截面图。
图11是图9的排气室组件的分解视图。
图12是定位在搅拌架上的多个章动泵组件的透视图。
详细描述
现在参考附图，在这几个图中类似的附图标记指代类似的元件，图1示出了如在本文中可以描述的饮料分配系统100的示例。饮料分配系统100可以用于分配许多不同类型的饮料或其他类型的流体。具体地，饮料分配系统100可以与稀释剂、大量配料、微量配料、以及其他类型的流体一起使用。稀释剂通常包括淡水(静水或非碳酸水)、碳酸水以及其他流体。本文中可以使用任何类型的流体。
一般而言，大量配料可以具有在从全强度(无稀释)至约六(6)比一(1)(但通常小于约十(10)比一(1))范围内的重构比。大量配料可以包括糖浆、HFCS(“高果糖玉米糖浆”)、浓缩提取物、果泥以及类似类型的配料。其他配料可以包括乳制品、大豆、和大米浓缩物。类似地，大量配料基产品可以包括甜味剂、调味剂、酸类和饮料糖浆等其他常见成分。含糖饮料糖浆、HFCS或其他大量配料基产品通常可以储存在远离饮料分配器的常规盒中袋容器中。当冷却时，大量配料的粘度的范围可以是约1厘泊至约10,000厘泊，并且通常超过100厘泊。本文中可以使用其他类型的大量配料等。
微量配料可以具有在约十(10)比一(1)和更高范围的重构比。具体地，许多微量配料可以具有在约20:1至50:1、至100:1、至300:1或更高的范围内的重构比。微量配料的粘度典型地在约一(1)至约六(6)厘泊左右的范围内，但是可以与此范围不同。微量配料的示例包括天然风味剂或人造风味剂；风味添加剂；天然色素或人造色素；人造甜味剂(高效能、非营养性或其他)；消泡剂、非营养性配料、用于控制酸度的添加剂，例如，柠檬酸或柠檬酸钾；功能性添加剂，比如，维生素、矿物质、草本植物提取物、营养制品；以及非处方(或其他)药物，比如姜黄、对乙酰氨基酚；以及类似类型的配料。各种类型的醇可以用作大量配料或微量配料。微量配料可以采用液体、气体或粉末形式(和/或它们的组合，包括在各种介质中的可溶配料和悬浮配料，这些介质包括水、有机溶剂和油)。本文中可以使用其他类型的微量配料。
本文使用的各种流体可以在分配喷嘴110中或周围混合。分配喷嘴110可以是常规多风味剂喷嘴等。分配喷嘴110可以具有任何合适的尺寸、形状或构型。分配喷嘴110可以定位在分配塔120内。分配塔120可以具有任何合适的尺寸、形状或构型。分配塔120可以从台面等延伸和/或分配塔120可以是独立式结构。分配塔120可以具有位于其上的多个分配喷嘴110。
微量配料可以储存在多个微量配料容器130或其他类型的微量配料源中。微量配料容器130可以具有任何合适的尺寸、形状或构型。本文中可以使用任何数量的微量配料容器130。微量配料容器130可以经由定位在多个微量配料导管145上的多个微量配料泵140与分配喷嘴110连通。微量配料泵140将在下面更详细描述并且具有任何合适的体积或容量。微量配料容器130可以定位在分配喷嘴110中、邻近和/或远离该分配喷嘴定位。例如，微量配料容器130可以定位在放置分配塔120的台面下方。可以搅动一些或全部微量配料容器130。
静水源150可以经由静水导管160与分配喷嘴110连通。本文中可以使用其他类型的稀释剂。静水或其他类型的稀释剂可以经由静水泵170被泵送到分配喷嘴110。静水泵170可以是任何类型的常规流体移动装置并且可以具有任何合适的体积或容量。可替代地，常规市政水源中的压力在没有使用泵时可以是足够的。本文中可以使用任何数量的静水源150。
碳酸水源180可以经由碳酸水导管190与分配喷嘴110连通。碳酸水源180可以是常规碳酸化器等。碳酸化器可以具有任何合适的尺寸、形状或构型。碳酸水或其他类型的稀释剂可以经由碳酸水泵200被泵送到分配喷嘴110。碳酸水泵200可以是任何类型的常规流体移动装置并且可以具有任何合适的体积或容量。本文中可以使用任何数量的碳酸水源180。本文中也可以使用碳酸水再循环管路。
一个或多个大量配料源210可以经由一个或多个大量配料导管220与分配喷嘴110连通。如上所述，大量配料源210可以包括甜味剂，比如，高果糖玉米糖浆、糖溶液等。大量配料源210可以是任何合适尺寸、形状或构型的常规盒中袋或其他类型的容器。本文中可以使用任何数量的大量配料源210。大量配料可以经由大量配料泵230流到分配喷嘴110。在这种情况下，大量配料泵230可以是受控齿轮泵等。本文中可以使用其他类型的泵。
饮料分配系统100以及在其中的部件的操作可以由控制装置240控制。控制装置240可以是能够执行可编程命令的常规微型计算机等。控制装置240可以在饮料分配系统100内部或外部。控制装置240的功能可以以软件、固件、硬件或其任何组合来实现。一个控制装置240可以控制多个饮料分配系统100，和/或一个饮料分配系统100可以具有多个带有特定任务的控制装置240。
图2示出了呈微型章动泵组件250形式的微量配料泵140的示例的框图。图3示出了其透视图。每个微型章动泵组件250可以在一端处与微量配料容器130连通并且在另一端处与喷嘴110连通。微型章动泵组件250的操作可以由控制装置240控制。本文可以使用任何数量的微型章动泵组件250。微型章动泵组件250可以包括章动泵260、止回阀组件270以及排气室组件280。本文可以使用其他部件和其他构型。
图4至图6示出了章动泵260的示例。一般而言，章动泵包括活塞，该活塞可以绕其轴线旋转，并且还可以轴向和往复滑动。旋转和/或往复运动产生大致正弦曲线形或梯形的分配轮廓。章动泵260可以包括驱动马达290。驱动马达290可以是具有高精度和高扭矩的常规步进马达、无刷直流马达等。步进马达可以包括原位传感器或其他类型的位置传感器。驱动马达290可以是可逆的。驱动马达290可以与控制装置240通信。驱动马达290可以具有从其延伸的驱动轴300。本文可以使用其他部件和其他构型。
章动泵260还可以包括章动泵头310。章动泵头310可以具有泵头壳体320。泵头壳体320可以用螺栓固定或以其他方式附接到驱动马达290。驱动马达290的驱动轴300可以附接到泵头壳体320内的摇摆板或能够调节的联轴器330。活塞340可以经由套筒350和销360附接到能够调节的联轴器330以便随该能够调节的联轴器旋转。本文可以使用其他类型的连接装置。活塞340可以在其一端上具有机加工平坦区域370，以在旋转时提供泵送作用。活塞340和平坦区域370的大小可以不同。
活塞340可以在泵室380内旋转。泵室380可以具有第一端口390和第二端口400。第一端口390可以与止回阀组件270连通，而第二端口400可以与排气室组件280连通。泵室380可以由室套筒410保持在适当的位置，并且经由螺纹泵盖420附接至泵头壳体320。本文可以使用其他类型的外壳。本文可以使用其他部件和其他构型。
然后，活塞340相对于套筒350和驱动轴300的角度可以由销360或类似装置进行调节。因此，活塞340、泵室380以及室套筒410可以通过驱动马达290定位成从竖直轴线偏移，如图5所示。偏移角度可以在约3度至约6度之间变化，其中公差小于约±0.5°。约4度可以是优选的。根据活塞340的角度和驱动马达290的速度，在活塞340的每次旋转中泵送的流体的体积可以变化。此外，平坦区域370的使用使得章动泵260的输出在每次旋转中的泵送时间与间歇时间之间以正弦曲线或梯形方式变化。
图7和图8示出了止回阀组件270的示例。止回阀组件270可以包括与微量配料容器130中的一个连通并且定位在配料室440上的配料端口430、与喷嘴110连通并且定位在喷嘴室460上的喷嘴端口450、以及与章动泵260连通并且定位在泵室480上的泵端口470。配料室440可以在其中具有配料室止回阀490。喷嘴室460可以在其中具有喷嘴室止回阀500。止回阀490、500可以是常规的单向阀。泵室480可以与配料室440和喷嘴室460连通。本文可以使用其他部件和其他构型。
根据章动泵260的驱动方向，可以将微量配料从微量配料容器130抽吸到配料端口430和配料室440中、泵室480和泵端口470中、以及章动泵260中。替代性地，反过来，章动泵260可以将微量配料泵送至泵端口470和泵室460中、喷嘴室460和喷嘴端口450中、以及喷嘴110中。止回阀490、500可以防止任何方向错误的流动。
图9至图11示出了排气室组件280的示例。排气室组件280可以包括成角度的腔室510以将微量配料保持在其中。成角度腔室的腔室510的尺寸可以设定成容纳足够体积的微量配料以进行多次倾倒，例如大约20次倾倒。成角度的腔室510可以具有成角度的后壁520。后壁520可以与水平面成约20度至约60度，优选地约45度的角度定位。后壁520在其上可以具有多个搅拌器或其他结构，以促进其中的湍流。
成角度腔室510在其底部处可以具有与章动泵260的泵端口470连通的排气泵端口530。成角度的腔室510可以用顶盖540封闭。顶盖540可以在其上具有进气阀550和溢流阀560。阀550、560可以具有常规设计。进气阀550可能需要相对大的真空压力才能打开，例如超过大约7psi。具体地，进气阀550可以仅在卫生循环或溢流事件之后打开，以便恢复其中的顶部空间。进气阀550内可以包括空气过滤器。进气阀530还可以与二氧化碳管路一起使用，以防止氧气进入其中。因此，成角度的腔室510可以在很大程度上保持密封以防止产品降解。溢流阀560防止过度填充成角度的腔室510。本文可以使用其他部件和其他构型。
排气室组件280可以包括定位在成角度的腔室510内的多个液位探头570。具体地，排气室组件280可以包括一个或多个低液位探头580和一个或多个高液位探头590。低液位探头580可以指示几乎为空的成角度腔室510和/或售罄状况，而高液位探头590可以指示成角度的腔室510已充分填充。章动泵260可以填充成角度的腔室510，直到高液位探头590指示填充水平，并且可以向下拉动成角度的腔室510，直到低液位探头580不再接触其中的微量配料。本文可以使用其他部件和其他构型。
图12示出了定位在搅拌架600上的多个微型章动泵组件270。因为某些类型的微量配料需要定期搅拌以防止产品分离，所以可以使用搅拌装置。在该示例中，搅拌架600提供往复运动，以搅拌储存在排气室组件280中的微量配料。可以使用任何类型的往复驱动装置。本文可以使用其他类型的搅拌装置和搅拌运动。
在使用中，微量配料容器130可以经由微量配料导管145附接至微型章动泵组件250。章动泵260用微量配料填充排气室组件280，直到达到如由高液位探头580确定的预定填充液位。考虑到章动泵260的高扭矩和排气室组件280的使用，即使管路中存在气泡，也可以避免微型章动泵组件250的预注。在排气室组件280中使用带成角度后壁570的成角度腔室510提供湍流，以促进微量配料的良好混合。同样，搅拌架600在其中保持良好的混合。
随着活塞340的平坦区域270绕第一端口390旋转，章动泵260将微量配料抽吸到该第一端口中，并且随着旋转的继续，通过第二端口400将微量配料推出。活塞340可以保持在固定角度，而驱动马达290的速度可以变化。具体地，在关于时间的角速度的情况下，根据正弦曲线或梯形泵送模式，活塞340在推动侧上的速度可以比停留侧更快。驱动马达290在一个方向上驱动活塞340以填充排气室组件280，并且在反方向上驱动该活塞以将一定剂量的微量配料推进至喷嘴110。使用步进马达作为驱动马达以可重复的方式提供高精度的剂量控制。
在排气室组件280的成角度腔室510内使用低液位探头570提供精确的产量管理。具体地，微量配料容器130中的几乎所有微量配料都可以从该容器中抽出，例如，可以保留不到1％的微量配料，直到确定售罄状况。无法重新填充成角度腔室510超过低液位探头580指示售罄状况，使得控制装置指示需要更换微量配料容器130。章动泵260将根据低液位探头580和高液位探头590继续排空和重新填充成角度的腔室510。
当清洁微型章动组件250时，微量配料导管145可以附接到消毒溶液源等。消毒溶液可以通过止回阀组件270、章动泵260、排气室组件280并且通过喷嘴110。一旦重新填充，进气阀530可以被拉开，以在成角度的腔室510中产生足够的顶部空间。进气阀530通常仅在重新填充或过量填充事件之后被拉开，以限制其中的空气吸入量。
因此，微型章动泵组件250可以用于以可重复的方式精确地给高浓缩和高粘性的流体投加剂量。此外，微型章动泵组件250提供了卓越的产品管理，并且几乎没有产品浪费、具有准确的售罄指示且没有误报、并且能够在不预注的情况下更换微量配料容器。因此，微型章动泵组件250使整个饮料分配器系统100更高效且可靠。尽管已在饮料分配器的情况下描述了微型章动泵组件250，但是微型章动泵组件250及其部件可以与需要精确投加剂量的任何类型的浓缩和/或粘性的流体一起使用。
应当清楚的是，前文仅涉及本申请和由此产生的专利的某些实施例。本文中，本领域普通技术人员可以在不背离所附权利要求及其等效物所限定的本发明的总体精神和范围的情况下进行许多改变和更改。
Claims (20)
1.一种用于泵送流体的章动泵组件，包括：
章动泵；以及
与所述章动泵处于流体连通的排气室组件。
2.如权利要求1所述的章动泵组件，其中，所述章动泵包括驱动马达和泵头。
3.如权利要求2所述的章动泵组件，其中，所述驱动马达包括步进马达。
4.如权利要求2所述的章动泵组件，其中，所述泵头包括与活塞连通的能够调节的联轴器。
5.如权利要求4所述的章动泵组件，其中，所述活塞在其上包括平坦区域。
6.如权利要求4所述的章动泵组件，其中，所述活塞包括相对于所述驱动马达的偏移位置。
7.如权利要求1所述的章动泵组件，其中，所述排气室组件包括成角度的腔室。
8.如权利要求7所述的章动泵组件，其中，所述成角度的腔室包括成约30度至约50度的角度定位的后壁。
9.如权利要求1所述的章动泵组件，其中，所述排气室组件在其上包括一个或多个排气口。
10.如权利要求1所述的章动泵组件，其中，所述排气室组件在其中包括一个或多个液位探头。
11.如权利要求10所述的章动泵组件，其中，所述一个或多个液位探头包括低液位探头和高液位探头。
12.如权利要求1所述的章动泵组件，进一步包括与所述章动泵连通的止回阀组件。
13.如权利要求1所述的章动泵组件，其中，所述止回阀组件包括输入止回阀和输出止回阀。
14.如权利要求1所述的章动泵组件，进一步包括搅拌架。
15.一种将流体从容器泵送至喷嘴的方法，包括：
由章动泵将所述流体从所述容器泵送至排气室组件；
将所述流体储存在所述排气室组件内；
由所述章动泵将所述流体从所述排气室泵送至所述喷嘴；以及
当所述排气室组件基本上为空时，由所述章动泵将更多流体从所述容器泵送至所述排气室组件。
16.一种用于分配流体的饮料分配系统，包括：
流体容器；
章动泵；
排气室组件；以及
喷嘴；
其中，所述章动泵将所述流体从所述流体容器泵送至所述排气室组件，并且从所述排气室组件泵送至所述喷嘴。
17.如权利要求16所述的饮料分配系统，其中，所述章动泵包括与活塞连通的能够调节的联轴器。
18.如权利要求17所述的饮料分配系统，其中，所述活塞在其上包括平坦区域。
19.如权利要求16所述的饮料分配系统，其中，所述排气室组件包括成角度的腔室。
20.如权利要求16所述的饮料分配系统，进一步包括与所述章动泵连通的止回阀组件。
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