CN117303299A - 用于混合浓缩物、稀释剂和添加剂的饮料分配器头 - Google Patents

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CN117303299A CN202310789323.2A CN202310789323A CN117303299A CN 117303299 A CN117303299 A CN 117303299A CN 202310789323 A CN202310789323 A CN 202310789323A CN 117303299 A CN117303299 A CN 117303299A
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R·P·海斯-潘克胡斯特
J·E·福特
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Quantex Patents Ltd
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Abstract

本发明涉及用于混合浓缩物、稀释剂和添加剂的饮料分配器头。该分配器头，包括泵、稀释机构、添加剂机构、出口喷嘴和调节系统。泵可将用于液体产品的浓缩物液体从浓缩物源泵送到稀释机构；稀释机构可从稀释剂源接收适合于液体产品的稀释剂液体，可操作以混合稀释剂液体和浓缩物液体并提供稀释的浓缩物液体；并且添加剂机构可从添加剂源接收用于液体产品的添加剂流体，以将稀释的浓缩物液体和添加剂流体结合。调节系统包括：泵调节器装置，其用于调节在分配期内泵送到稀释机构中的浓缩物液体的量；稀释剂量调节器装置，其用于调节进入稀释机构的稀释剂液体的流量；以及添加剂量调节器装置，其用于调节进入添加剂机构的添加剂流体的流量。

Description

用于混合浓缩物、稀释剂和添加剂的饮料分配器头
技术领域
本公开总体上涉及一种分配器头，特别地但非排他地涉及一种用于连续(in-line)分配饮料的饮料分配器头。本发明的分配器头适用于分配诸如碳酸化或充氮饮料、食料或肥皂的可起泡液体和诸如果汁的不起泡液体。
背景技术
公开号为WO2014135563的国际专利申请公开了一种泵，其包括可在壳体内旋转的转子，以将第一液体从第一入口泵送到出口，以及用于将第二流体引入出口以与第一流体混合的第二入口。例如，第一液体可为来自容器的饮料浓缩物、乳制品、酒精饮料、液体药物或洗涤剂，并且第二液体可为用于稀释、碳酸化第一液体或将其充氮或发泡的不起泡的、或碳酸化的或充氮的水。
GB 2507029公开了一种液体递送系统，该系统包括泵机构，该泵机构具有用于将泵连接到液体浓缩物的容器的入口适配器。泵机构包括在泵壳体内的转子，该转子包括径向凹陷的表面区域，用于在转子旋转时将相对精确份量(quanta)的浓缩物从入口输送到出口。位于入口之间的密封件被推压而抵靠转子表面，以防止流体从出口流到入口，并且当径向凹陷的表面区域抵靠密封件旋转时通过出口排出液体。该系统包括：在泵机构下游的第一入口管，用于引入诸如水的稀释剂液体以稀释泵送的浓缩物；以及在第一入口管下游的第二入口管，用于将诸如二氧化碳的气体引入稀释的浓缩物以提供碳酸化的液体混合物。
需要一种用于根据需要产生和分配液体产品(特别地但非排他地为可起泡饮料，诸如碳酸化或充氮的饮料或食料)的改进的分配器头和方法。分配器头还可布置成混合流体以产生待分配的液体或所需的成分。合适地，这种分配器头将是相对高效、快速和卫生的，并且能够分配具有相对精确的成分的液体。
发明内容
根据第一方面，提供了一种分配器头，其包括泵、稀释机构、添加剂机构和出口喷嘴，该泵包括包括导管的附接机构、可旋转地安装在泵壳体内的转子，该泵壳体包括泵入口和泵出口，其中导管与泵入口成流体流动连通，并且泵出口与稀释机构成流体流动连通，该稀释机构包括稀释壳体，该稀释壳体包括稀释室和稀释剂导管，稀释剂导管包括稀释剂入口和孔口，稀释剂导管通过孔口和通向稀释剂室的泵出口与稀释剂室成流体流动连通，稀释机构经由阀连接到添加剂机构，添加剂机构包括添加剂壳体，该添加剂壳体包括添加剂室、与添加剂室成流体流动连通的添加剂入口，并且添加剂室与出口喷嘴成流体流动连通。
优选地，将稀释机构连接到添加剂机构的阀是单向阀。
本发明的分配器头可用于产生一定量的流体，该流体可包括起泡液体，诸如泡沫食料或碳酸化饮料。泵、稀释机构和添加剂机构合适地协同构造，使得在使用中泵机构可将用于液体产品的浓缩物液体从浓缩物源泵送到稀释机构；稀释机构可从稀释剂源接收适合于液体产品的稀释剂液体，可操作以混合稀释剂液体和浓缩物液体并提供稀释的浓缩物液体；并且添加剂机构可从添加剂源接收用于液体产品的添加剂流体，可操作以将稀释的浓缩物液体和添加剂流体结合。添加剂流体可为液体或气体、包括液体或气体或基本上由液体或气体组成，液体特别地但不排他地为可起泡液体。本发明的分配器头还可包括调节系统，该调节系统包括：泵调节器装置，其用于调节泵送到稀释机构中的浓缩物液体的流量；稀释剂量调节器装置，其用于调节流入稀释机构的稀释剂液体的流量；以及添加剂量调节器装置，其用于调节流入添加剂机构的添加剂流体的流量。
合适地，本发明的分配器头可在连续式分配器组件中使用，以根据需要提供分配的液体。根据本发明的第二方面的连续式分配器组件可包括本发明的分配器头和用于通过稀释剂通道供应稀释剂液体和通过添加剂通道供应添加剂流体的补充流体供应系统；该连续式分配器组件构造成使得稀释机构可连接到稀释剂通道，以便稀释剂液体从稀释剂通道流入稀释机构，并且添加剂机构可连接到添加剂通道，以便添加剂流体从添加剂通道流到添加剂机构。
根据第三方面，本发明提供了一种使用根据本发明的分配器头分配起泡液体的方法，该方法包括：确定用于作为液体产品的组分而被结合和分配的浓缩物液体的量和添加剂液体的量，添加剂液体是可起泡液体；提供连接到泵的浓缩物源，使得泵可将浓缩物液体从浓缩物源泵送到稀释机构；启动泵以将所述量的浓缩物液体泵送到添加剂机构中，并将添加剂源置于与添加剂机构成流体连通以允许所述量的添加剂液体流入添加剂机构；以及分配包括所述量的浓缩物液体和所述量的添加剂液体的所述量的液体产品。
根据第四方面，本发明提供了一种使用根据本发明的分配器头分配不起泡液体产品的方法，该方法包括：确定用于作为液体产品的组分而被结合和分配的浓缩物液体的量和添加剂液体的量；提供连接到泵的浓缩物源，使得泵可将浓缩物液体从浓缩物源泵送到稀释机构；启动泵以将所述量的浓缩物液体泵送到稀释机构中，并将稀释剂源置于与稀释机构成流体连通以允许所述量的稀释剂液体流入稀释机构；以及分配包括浓缩物液体和稀释剂液体的液体产品。
根据第五方面，提供了一种清洁根据本发明的分配器头的方法，该方法包括：将添加剂机构置于与清洁流体的源成流体连通，该清洁流体的源处于足以使清洁流体流入分配器头的压力下，并且然后使添加剂机构与清洁流体的源脱离流体连通，并从分配器头移除清洁流体。
本公开设想了各种分配器头和连续式分配器头布置，以及分配液体产品和清洁分配器系统的方法，其非限制性和非穷尽的示例在下面被描述。
本发明的分配器头可以如使用中的组装形式、套件形式(kit form)或部分组装形式提供。在一个优选实施例中，分配器头的泵、稀释机构、添加剂机构和出口喷嘴作为整体构造被提供。合适地，整体构造包括通过任何合适的方法(例如通过注射成型)制成的单个塑料设备。
合适地，浓缩物源可包括用于容纳浓缩物液体的器皿，该器皿可通过附接机构连接到泵，使得浓缩物液体可响应于泵机构的操作而从器皿流入泵中。
分配器头可通过联接机构附接到浓缩物液体的器皿，该联接机构可被释放并可操作以从分配器头上拆下器皿。优选地，分配器头固定地附接到浓缩物液体的器皿，使得一旦器皿的浓缩物内容物被排空，分配器系统便可被处理掉。
在一些示例布置中，泵可构造成用于将浓缩物液体作为浓缩物液体的一系列离散份量或作为浓缩物液体的连续流来泵送。浓缩物液体的平均泵送速率可为由调节装置预先确定的或可控制的。
在一些示例布置中，稀释机构可构造成促进用稀释剂液体对浓缩物液体的快速稀释，并因此降低通过添加剂机构与可起泡添加剂液体结合的浓缩物液体的粘度和/或白利糖度值(Brix value)，同时降低或基本上避免可起泡添加剂液体的过早或过度起泡。
在使用中，稀释室可接收来自泵的泵送浓缩物液体，并且稀释剂导管可将稀释剂液体从稀释剂源输送到稀释室中。稀释机构可构造成使得浓缩物液体可在稀释室内与稀释剂液体混合以产生稀释的浓缩物液体。在一些情况下，不需要将稀释剂液体添加到浓缩物液体。在这种情况下，未稀释的浓缩物从泵通过稀释机构并且然后未稀释地进入添加剂机构。稀释或未稀释的浓缩物液体从稀释室流到添加剂机构。分配器头(或更具体地，稀释机构或添加剂机构)包括流量调节器装置，用于允许液体从稀释室流到添加剂室。优选地，流量调节器装置是单向的，从而允许液体从稀释室流到添加剂室，但是防止流体从添加剂室流入稀释室。
稀释剂液体可通过稀释剂孔口流入稀释室，稀释剂孔口的出口面积足够小，以产生稀释剂液体的射流，用于促进与浓缩物液体的混合。换句话说，稀释剂孔口的横截面积可相比于稀释剂导管其余部分的平均横截面积足够地小，使得稀释剂液体被引入稀释室的速度显著大于稀释剂液体流过稀释剂导管的其余部分的平均速度。以相对高的速度将稀释剂液体注射到稀释室中和因此到稀释室内的浓缩物液体中，可具有促进稀释剂液体和浓缩物液体相对快速混合的方面。
如果稀释剂孔口的面积和稀释剂液体的压力是已知的(例如，如果稀释剂液体的压力由压力调节器控制)，那么引入稀释室的稀释剂液体的量可通过控制稀释剂液体被允许流入稀释室的时间段来确定和控制。例如，通过分别将截止阀置于打开或关闭状态，可控制稀释剂截止阀以允许或阻止稀释剂液体的流动。
在一些示例布置中，稀释剂流体可为从自来水源供应的水。
在优选实施例中，稀释剂孔口在泵出口的上游。
可能期望防止浓缩物液体进入自来水供应源或其它稀释流体源。此外，可能期望防止浓缩物液体(无论是否稀释)进入诸如碳酸化水或充氮液体的添加剂流体源(在一些示例中，浓缩物液体可具有高糖含量或白利糖度值，和/或高脂肪含量，并且能够促进生物生长)。在某些情况下，可能存在不污染自来水供应源的法律要求，以及不污染添加剂流体供应源的卫生原因。此外，可能不期望来自自来水供应源的水或碳酸化水进入浓缩物液体的源容器，以避免浓缩物液体的污染或过早的部分稀释，这可能使得随后难以或不可能在分配的液体中实现精确的稀释比率。考虑到这些点，在稀释剂供应被切断之前，浓缩物液体的流动可能需要被切断，以便至少冲洗稀释室并确保没有浓缩物液体、或稀释的浓缩物或随后混合的液体通过稀释剂孔口回流。已经结合和混合的稀释的浓缩物和/或添加剂液体在下游(从下方)排出，并且不与添加剂液体的出口接触；并且此外，添加剂液体可通过垫圈型止回阀，使得混合液体产品不能重新进入供应添加剂液体的导管。浓缩物液体可被引入添加剂室的区域，该区域处于比稀释或未稀释的浓缩物液体的供应压力低的压力下，以确保添加剂液体不会迫使稀释或未稀释的浓缩物向上进入稀释室，或向上通过稀释剂孔口。
在其中水从自来水供应源引入分配器头的一些示例布置中，可能期望将自来水压力保持在经调节的标准范围内。合适地，根据本发明的分配器头适合于接收处于约150kPa(1.5巴)的压力下的水。因为许多地区至少在此压力下提供自来水，并且向下调节压力(即，降低压力)比将水泵引入系统以增加压力可能要明显更容易。例如，如果已知稀释水处于约150kPa的压力下，则可确定水通过具有已知面积的稀释剂孔口的速度。
如果稀释剂的流率基本上恒定，那么与浓缩物液体混合的稀释剂的量(换句话说，稀释剂液体与浓缩物液体的比率)可通过控制允许稀释水流入稀释室的时间段来确定和调节。例如，如果稀释水(或其它液体)以约20ml/s(毫升/秒)的速度通过限流孔口，并且所需的稀释比率是2:1，那么泵机构需要以约6.6ml/s(即20ml/s除以3)的速度递送浓缩物液体，并且因此总的组合流率将是约26.6ml/s。例如，如果要将200ml饮料分配到玻璃杯中，那么所需的时间将是约7.5s(即，200ml除以26.6ml/s)。在其中浓缩物液体需要以4:1的比率(稀释剂比浓缩物液体)稀释的另一个示例中，那么泵机构需要递送约4.0ml/s(即20ml除以5)的浓缩物液体，并且总的组合流率将是约24ml/s，并且填充200ml玻璃杯的时间将是8.33s(即，200ml除以24ml/s)。用户可认为这样量级的分配周期是方便的和足够短的。然而，在浓缩物液体需要以更高的比率(比如24:1的稀释比率)稀释的示例中，那么泵机构需要以约0.8ml/s(即，20ml/s除以25)的流率递送浓缩物，产生约9.6s的分配周期，对于分配一杯饮料来说，这可被认为是相对长的时间。在稀释比率需要相对高的情况下，减少分配时间的示例方式可为使用这样的分配器系统：在其中，稀释剂液体通过其进入稀释室的限流孔口具有较大的面积。
根据本发明的分配器头可包括RFID装置或其它合适的数据存储和指示装置，用于指示稀释剂孔口的大小和/或关于分配器头的其它数据；这种数据指示装置可能够与调节系统和/或泵驱动器机构通信。示例数据指示装置可能够传达其它操作参数，用于操作分配器头，或者用于修改用于向分配器头供应浓缩物液体和/或稀释剂液体和/或添加剂流体的参数。
泵可包括密封构件，该密封构件能够承靠转子，可操作以防止浓缩物液体从泵出口流到泵入口，并将浓缩物液体排出到泵出口中。密封构件可为隔膜密封件，或者是作为泵壳体的足够薄且柔性的部分的膜。泵和稀释剂导管可协同构造成使得稀释剂导管内的稀释剂液体的压力可经由密封构件传递到转子上。例如，稀释剂导管可构造成使得稀释剂液体可抵靠密封构件的后侧(即，与在使用中将接触转子的一侧相对的密封构件的一侧)流动，并且稀释剂液体的压力可足够大，以便以足够的力推压密封构件使其抵靠旋转的转子，从而防止浓缩物液体在转子的表面和泵壳体的表面之间通过。例如，在稀释剂液体是自来水的情况下，150kPa的压力可能适合施加到隔膜密封件，以迫使隔膜密封件抵靠转子。此外，横跨稀释剂孔口的压降意味着在通过稀释剂孔口后的稀释剂压力低于在稀释剂孔口前的压力，因此隔膜将总是被保持(persuaded)抵靠在转子上以形成密封，并且因此防止稀释剂通过泵到达源贮存器。
在一些示例布置中，稀释机构可包括浓缩物液体分散器装置，用于分散浓缩物液体并增加浓缩物液体的表面积以促进与稀释剂液体混合。在一些示例中，浓缩物分散器装置可构造和布置成将浓缩物液体分散成膜，用于促进与稀释剂液体的混合；例如，分散器装置可包括成形为环形或圆形盘(诸如垫圈)的柔性构件，该柔性构件构造和布置成通过偏转液体的流动而径向向外分散浓缩物液体(呈稀释的、未稀释的或部分稀释的形式)，使得分散的液体的径向流可在方位角上(azimuthally)围绕中心轴线基本上均匀。在一些示例中，浓缩物分散器装置可包括使浓缩物液体形成为多个液滴的雾化器装置。
在一些示例布置中，稀释机构(或更具体地，浓缩物分散器装置)可包括迷宫式通路，该迷宫式通路构造成用于在延伸的流动路径上输送浓缩物液体，该延伸的流动路径可操作以促进与稀释剂液体的混合。换句话说，稀释机构可包括盘绕的或网状通路布置，浓缩物液体和稀释剂液体可通过该通路布置流动，以延长浓缩物液体和稀释剂液体可混合的路径和时间。
优选地，稀释或未稀释的浓缩物液体可与添加剂室中的添加剂流体结合。稀释或未稀释的浓缩物液体可至少部分地在接受器内结合，液体将被分配到该接受器中。合适地，在本发明的所有方面，稀释或未稀释的浓缩物液体和添加剂液体中的至少一些可被允许同时流入添加剂机构，以至少部分地在添加剂机构中结合；和/或至少部分地按顺序地部分在添加剂机构中结合，部分在接受器中结合，或者仅在接受器中结合。
在一些示例布置中，当添加剂流体是可起泡液体时，添加剂入口可构造成基本上没有用于在添加剂流体中形成气泡的成核位点。例如，添加剂导管可基本上没有在方向或横截面积上的突然变化，和/或没有拐角或表面微凸体。
在一些示例布置中，添加剂室可包括气泡成核装置和/或构造成包括用于促进气泡的形成的成核位点。例如，添加剂室可包含纱布或开放网片或纹理表面，以促进在方向和/或横截面积上的突然变化。这种布置可能适用于在添加剂流体是充氮液体的情况下使用，其中一些氮气没有被吸收(换句话说，溶解)在水或其它载体液体中，并且仍然以微气泡(即，具有相对小的平均尺寸的气泡)的形式存在。与二氧化碳存在于水中的碳酸化水不同，可能相对更难以使从溶液中出来的气泡破裂，并且如果期望在分配的液体上形成泡沫头，则可能需要构造成用于促进气泡成核的表面，因为在饮料接受器中搅动饮料可能不足以实现所需的泡沫量。
在一些示例布置中，添加剂机构可包括用于将添加剂流体分散在添加剂室内的添加剂分散器装置；并且可构造成使得添加剂流体在与稀释的(或未稀释的)浓缩物液体结合之前将被分散。
根据本发明的饮料分配器还可包括调节系统，该调节系统包括稀释剂流率调节器装置，用于调节进入稀释机构的稀释剂液体的流率；和/或调节系统可包括添加剂流率调节器装置，用于调节进入添加剂机构的添加剂流体的流率。用于稀释剂液体和/或添加剂流体的流率调节器装置可包括压力响应流动控制装置，该压力响应流动控制装置可操作以分别响应于从稀释剂源/添加剂源接收的稀释剂液体/添加剂流体的压力的变化来对抗稀释剂液体的流率的变化(流体流率可依据流速或通量来调节，通量是每单位时间通过单位面积的流体的质量)。示例添加剂流率调节器装置可构造成使得当添加剂流体的压力为1000kPa时添加剂流体的流率不超过当添加剂源中的添加剂流体的压力为600kPa时添加剂流体的流率的110％。在另一个示例中，添加剂流率调节器装置可构造成使得当添加剂流体的压力为600kPa时添加剂流体的流率不超过当添加剂源中的添加剂流体的压力为100kPa时添加剂流体的流率的110％。
示例流率调节器装置可包括柔性构件，该柔性构件具有连接相对端部的中心孔口，其中流动的流体将流过该孔口，该柔性构件构造成使得孔口将通过减小横截面积来响应流体压力的增加并通过增加横截面积来响应流体压力的减小。
在一些示例布置中，调节系统可包括处理器装置，该处理器装置构造成用于接收指示要分配的液体产品的量的输入数据并且用于发出控制信号，该控制信号可操作来控制稀释剂量调节器和添加剂量调节器中的每个的至少一个相应的操作参数，以分配所述量的液体产品。处理器装置可为电子计算机处理器或微处理器。处理器装置可包括数据接收器装置，用于接收呈电磁、电子或光学信号形式的数据。
在一些示例布置中，稀释剂量调节器装置可包括稀释剂流动控制装置，该稀释剂流动控制装置能够响应于从处理器装置接收的控制信号而被置于打开状态和关闭状态，其构造和布置成使得当稀释剂流动控制装置处于打开状态时稀释剂液体能够进入稀释机构，并且当稀释剂流动控制装置处于关闭状态时稀释剂液体不能进入稀释机构。
另外或备选地，添加剂量调节器装置可包括添加剂流动控制装置，该添加剂流动控制装置能够响应于从处理器装置接收的控制信号而被置于打开状态和关闭状态，其构造和布置成使得当添加剂流动控制装置处于打开状态时添加剂流体能够进入添加剂机构，并且当添加剂流动控制装置处于关闭状态时添加剂流体不能进入添加剂机构。
在一些示例布置中，处理器装置可构造成可操作来接收数据，该数据指示当稀释剂流动控制装置处于打开状态时进入稀释机构的平均稀释剂液体流率，和/或用于与浓缩物液体混合的稀释剂液体的量，和/或浓缩物正被泵送或可被泵送的泵送速率。处理器装置可构造成将稀释剂流动控制装置置于打开状态足够长的时间，以允许所述量的稀释剂液体进入稀释室，并且然后将稀释剂流动控制装置置于关闭状态。
在一些示例布置中，处理器装置可构造成可操作来接收数据，该数据指示当添加剂流动控制装置处于打开状态时进入添加剂机构的平均添加剂流体流率，和/或用于与浓缩物液体结合的添加剂流体的量，和/或浓缩物被泵送的泵送速率。处理器装置可构造成将添加剂流动控制装置置于打开状态足够长的时间，以允许所述量的添加剂流体进入添加剂室，并且然后将添加剂流动控制装置置于关闭状态。
在一些示例中，处理器装置可构造成可操作来：接收糖含量数据，该糖含量数据指示浓缩物液体中包含的糖的量；确定用于与浓缩物液体混合的稀释剂液体的量，该确定基于糖含量数据；将稀释剂流动控制机构置于打开状态足够长的时间，以允许确定量的稀释剂液体进入稀释室，并且然后将稀释剂流动控制机构置于关闭状态。糖含量数据可用(interms of)诸如白利糖度的白利糖度值来表示。
在实施例中，本发明的分配器头可包括多个元件，这些元件可在功能上彼此联接，第一元件包括稀释机构，并且第二元件包括添加剂机构。例如，分配器头可包括联接机构，用于可逆地将添加剂机构连接到稀释机构，使得当添加剂机构通过联接机构连接到稀释机构时，稀释的浓缩物液体可从稀释机构流入添加剂机构。
在连续式分配器组件的一些示例布置中，补充流体供应系统可能够构造成在1℃至10℃的范围内的温度下供应稀释剂液体和添加剂流体中的至少一种。补充流体供应系统可能够构造成供应处于600至1000kPa的压力下的可起泡的添加剂液体。补充流体供应系统可能够供应碳酸化或充氮的含水添加剂液体。还可能期望将浓缩物液体的温度保持在2℃至10℃的范围内，部分是为了保持浓缩物液体的可用期限，部分是为了控制分配到接受器中的混合液体(例如，饮料)的温度。例如，浓缩物可保持在约6℃。如果浓缩物液体的温度太低，那么它的粘度可能变得太高而不能流动，并且如果浓缩物的温度太高，它的保存期限可能缩短。
分配液体产品的一些示例方法可包括：将稀释机构连接到稀释剂液体的稀释剂源；将稀释剂源置于与稀释机构成流体连通，以允许一定量的稀释剂液体流入稀释机构并与浓缩物液体混合，以提供一定量的稀释的浓缩物液体，并且然后阻断稀释剂源和稀释机构之间的流体连通，以防止额外的稀释剂液体流入稀释机构；以及分配所述量的液体产品，该液体产品包括所述量的稀释的浓缩物和所述量的添加剂液体。
在另一个示例实施例中，该方法可包括：启动泵并将稀释剂源置于与稀释机构成流体连通，以允许一定量的稀释剂液体流入稀释机构并与浓缩物液体混合，从而提供稀释的浓缩物液体；当添加剂源不与添加剂机构成流体连通时，经由添加剂机构将所述量的稀释浓缩物的至少一部分分配到接受器中；以及在一段时间之后，将添加剂源置于与添加剂机构成流体连通并将所述量的添加剂液体分配到接受器中，使得所述量的添加剂液体的至少一部分和稀释的浓缩物的至少一部分在接受器中结合。
清洁分配器头的示例方法可包括以下序列：在使用一段时间后停用泵，然后在另一段时间后切断稀释剂液体的流动，并且然后在另一段时间后切断添加剂流体的流动。这可具有清洁稀释室和添加剂室的效果，以去除从浓缩物液体中沉积的痕量浓缩物，该浓缩物可具有相对高的糖含量(高白利糖度值)；和/或浓缩物液体可包括乳制品或由乳制品组成，如果稀释室和/或添加剂室或分配器头的其它部分未被清洁，则该乳制品可导致脂肪沉积物。
分配器头应该构造成使得稀释或未稀释的浓缩物液体不能进入添加剂导管，并且添加剂流体不能进入浓缩物液体的源。
分配器头可为一次性的，和/或包括可回收材料。分配器头可为可重复使用的。例如，分配器头可包括快速释放连接器，以便于与多个浓缩物器皿一起使用。
虽然本发明的分配器头可用于分配各种液体产品，包括发泡和非发泡产品，诸如碳酸化或充氮饮料、碳酸化或充氮食料(例如奶油或奶制品)或泡沫肥皂，但是为了简单起见，本发明的分配器头将结合碳酸化或充氮饮料更详细地描述。与碳酸化或充氮饮料相关的详细公开内容同样适用于所有碳酸化或充氮液体。
附图说明
将参照附图描述本发明的示例实施例，在附图中：
图1示出了示例连续式饮料分配器系统的示意性侧视图；
图2A示出了示例分配器头的示意性透视图；
图2B示出了图2A所示的示例分配器头的示意性侧视图；
图2C示出了图2A所示的示例分配器头的示意性纵向剖视图；
图2D示出了在图2B所示的平面B-B中(在垂直于图2C所示平面的平面中)部分组装的分配器头的示意性纵向剖视图；
图2E示出了图2D所示的示例分配器头的一部分的示意性纵向横截面；
图3A示出了示例分配器头的示意性侧视图；
图3B示出了在图3A中指示的平面C-C上的示意性局部剖视图；和
图3C示出了在图3B中指示的膨胀区域E的示意性剖视图；
图4A示出了穿过如在使用中组装的示例流率调节器设备的示意性纵向横截面；和
图4B示出了穿过图3A中的示例流率调节器设备的示例阀体的示意性纵向横截面。
具体实施方式
如本文所用的，可起泡的液体是能够例如响应于施加到载体液体的压力的降低或其温度的增加而起泡的液体。可起泡的液体可包括载体液体内溶解的分子种类，其中分子种类可以气泡的形式以气态从溶液中出来。例如，可起泡的水(或其它液体，诸如乳制品液体)可由溶解和/或悬浮在水(或其它液体)中的二氧化碳或氮气或一氧化二氮组成或包括它们。
碳酸化饮料包括溶解在饮料中的二氧化碳，其中，在起泡过程中，二氧化碳气泡将从溶液中放出。充氮饮料可包括悬浮在饮料中的氮气，其中，氮气气泡将在起泡过程中放出。虽然氮气在水中比二氧化碳中显著更不可溶，但是相对非常小的氮气气泡可在水中保持悬浮。充氮液体可包括一氧化二氮、氮气或悬浮在液体中的气泡。例如，氮气可被引入啤酒或咖啡中，并且充氮啤酒可储存在小桶中。除非本文另有说明，否则术语“碳酸化”包括“碳酸化”或“充氮”；即，充氮液体可包含溶解的二氧化碳或溶解的和/或悬浮的氮气。碳酸化液体可能够起泡，起泡涉及二氧化碳或氮气气泡的逐步形成。
添加剂流体可包括碳酸化液体(合适地，碳酸化水)、充氮液体(合适地，充氮水)或乳制品液体或其它含水液体或基本上由它们组成，包含尽可能多的溶解或悬浮的二氧化碳或氮气。二氧化碳或氮气的饱和水平通常随着压力的增加和温度的降低而增加，例如，通过将水冷却到仅高于冰点能够实现水中的最高浓度。当温度升高或压力降低时，气泡往往会在水中或其它液体中形成，这被称为起泡。气态二氧化碳或氮气从液体中溶出的速率取决于引入液体中的气泡的数量和尺寸分布、施加到液体的压力以及达到饱和水平所允许的时间。
参照图1，用于分配饮料B的示例连续式饮料分配器组件100可包括示例分配器头200和示例补充流体系统400。分配器头200可包括泵220，泵220的入口连接到容纳用于饮料B的浓缩物液体C的器皿300的出口，使得泵220可从器皿300泵送浓缩物液体C。补充流体系统400可经由稀释剂通道420供应用于稀释浓缩物液体C的稀释剂液体D，并且经由添加剂通道430供应添加剂流体A。在一些示例中，补充流体系统400可能够经由添加剂通道430供应可起泡的添加剂液体A。泵220可将来自器皿300的浓缩物液体C作为一系列份量泵入稀释室(图1中未示出)；并且稀释剂导管(图1中未示出)可将稀释剂液体D从稀释剂通道420输送到稀释室中，浓缩物液体C可在稀释室中与稀释剂液体D混合以稀释浓缩物液体C，并因此降低其粘度。稀释的浓缩物Cd可从稀释室流入添加剂室(图1中未示出)。如果浓缩物液体C的粘度或稀释比率足够低，可能没有必要用稀释剂液体D稀释它，并且在这样的示例中，泵送的浓缩物液体C可通过包括稀释室的稀释机构，进入包括在添加剂机构中的添加剂室，而不与稀释剂混合。除非另有说明，否则无论浓缩物液体C是否已经用稀释剂液体D稀释，从稀释机构流到添加剂机构的液体在本文中都将被称为稀释浓缩物Cd。添加剂机构可构造成用于接收添加剂流体A并将其与稀释的浓缩物Cd结合，以提供经由出口喷嘴262分配到接受器(未示出)中的饮料B。
饮料B可大体上包括预定量或可计算量的浓缩物液体C、稀释剂液体D和添加剂流体A。图1所示的分配器组件包括调节系统(未示出)，该调节系统可操作以调节泵的至少一个操作参数(例如，泵是否被启动或停用)、流入稀释机构的稀释剂液体D的量和流入添加剂机构的添加剂流体的量。例如，调节系统可包括用于调节稀释剂液体D是否可从稀释剂通道420流入稀释机构的稀释剂阀机构(未示出)，以及用于调节添加剂流体A是否可从添加剂通道430流入添加剂机构的添加剂阀机构(未示出)。
调节系统可包括电子处理器设备，诸如计算机微处理器(未示出)，其构造成基于由电子处理器接收和处理的输入数据来控制稀释剂阀机构和添加剂阀机构的操作。例如，补充流体系统400可包括能够指示稀释剂液体D和添加剂流体A的相应的流率的射频识别(RFID)设备。调节系统可包括能够接收由RFID设备传输的数据并将数据转换成电子形式以供电子处理器处理的设备。在一些示例中，电子处理器可构造成基于稀释剂阀机构和添加剂阀机构的相应的流率来确定稀释剂阀机构和添加剂阀机构应该被置于打开状态以分别允许稀释剂液体D和添加剂流体A分别流入稀释机构和添加剂机构的相应时间段。电子处理器设备可通过发出相应的电子控制信号而在相应的时间段之后将稀释剂阀设备和添加剂阀设备中的每个置于关闭状态。用于与浓缩物液体C结合的稀释剂液体D和添加剂液体A的量因此可被确定和调节。本公开还设想了除了RFID设备之外的装置，例如QR码或条形码阅读器，来用于将数据输入调节系统中。
可起泡的添加剂液体可用二氧化碳或氮气饱和至已知值，从而能够计算要引入的添加剂流体的量。例如，可起泡的添加剂液体可优选地在约2℃下被提供，在该温度下饱和水平可为已知的。
在添加剂流体A是诸如碳酸化或充氮水或其它含水液体的可起泡液体的示例中，可能期望饮料表现出一定程度的起泡。起泡的程度可用气泡形成的量来表征，潜在地用当溶解的二氧化碳或氮气以气泡的形式从溶液中出来时从饮料B中放出的气体的量来表达。起泡可用例如放出的气泡的数量和尺寸分布和/或气泡形成的速率来表征。可能期望起泡在一定范围内：起泡太多可导致饮料B上泡沫过多，并且起泡太少可导致饮料B气太少(tooflat)(即，饮料中放出的气体量太少)。在一些示例中，分配器头可具有在饮料B中实现所需的起泡量的方面。
参照图2A至图2E，示例分配器头200可包括用于将分配器头200附接到容纳浓缩物液体C的器皿300的附接机构210。示例附接机构210包括用于将浓缩物液体C从器皿300输送到泵220的入口221A的导管211。器皿300可作为分配器头200的一部分或者可拆卸地或者作为集成单元提供，或者它可与分配器头200分开提供。附接机构210可与包括在器皿300中的对应机构协同构造。
特别地参照图2C，示例泵220可包括泵壳体223内的转子225，其中转子225可由联接到转子传动机构222的马达(未示出)驱动(在图2C中，转子225的旋转轴线垂直于页面)。泵壳体223可具有圆柱形内表面，转子225可装配在该内表面内并旋转使得转子225的表面区域接触泵壳体223的内表面。泵壳体223可包括回弹性材料，并且转子225可稍微压下泵壳体223的内表面，以确保转子225和泵壳体223之间足够好的密封，从而在转子表面区域和泵壳体223的内表面彼此邻接的情况下，防止泵送的浓缩物液体C在转子表面区域和泵壳体223的内表面之间通过。在示出的特定示例中，转子225的表面包括两个相对的表面区域，这两个表面区域径向向内间隔开，以在转子225的沿直径相对的两侧上形成相应的泵室226(在图2C中仅一个泵室由226表示)。每个泵室226的容积将限定经由泵出口221B泵入稀释室232的浓缩物液体C的每个份量(quantum)的体积。当相应的泵室226与泵入口221A成流体连通时，每个泵室226可接收浓缩物液体C。随着转子225在使用中被驱动旋转(在如图2C所示的顺时针方向上)，泵室226内的浓缩物液体C将围绕泵壳体223输送，直到泵室226变得与泵出口221B成流体连通，并且浓缩物液体C从泵室226排出到泵出口221B中。
在图2C所示的特定示例中，泵220包括密封膜227，密封膜227可形成为泵壳体223的整体部分，或者通过焊接、粘合剂或其它手段接合到转子壳体223。密封膜227是足够柔韧和有回弹性的，使得它能够与相对复杂形状的转子表面保持接触，该转子表面包括形成泵室226的径向凹陷区域。回弹性压缩构件213可位于密封膜227后面的后室212内；即，压缩构件213可布置在密封膜227的与接触转子225的一侧相对的一侧上。在该示例中，回弹性压缩构件213是细长的，并且当在横截面中观察时具有大体上“U”形的形状，如图2C所示，具有抵靠后室212的固定背壁214安置的一对细长腿构件。从回弹性压缩构件213的相对侧突出的肋可邻接密封膜227的后侧；即，密封膜227的面向后室212的一侧。后室212和回弹性压缩构件213构造成使得回弹性压缩构件213将被压缩在背壁214和密封膜227之间，使得随着转子225在转子壳体223内被驱动旋转，回弹性构件213的肋可推压密封膜227使其抵靠转子225的表面。因此，密封膜227将被用足够的力推压而抵靠转子225的表面，以防止浓缩物液体C在密封膜227和转子225之间通过并因此防止其从泵出口221B流向泵入口221A，并且以将浓缩物C从泵室226排出到泵出口221B中。
参照图2C描述的示例泵220可将来自器皿300的浓缩物液体C作为一系列份量泵送，每个份量具有已知的体积，并以已知的速率递送到稀释机构，该速率由转子225的角速度和总旋转度数确定。浓缩物液体C的每个份量的体积将由每个泵室226的容积来限定。为产生一定量的饮料B而递送的浓缩物液体C的量可被确定为许多份量。在其它示例分配器头中，可使用不同种类的泵，这些泵可以已知或可选择的流率将浓缩物液体C作为连续料流(stream)泵送。
在各种示例布置中，泵220可基本上如在公开号为WO2006/027548、WO2010/122299、WO2013/050491、WO2014060418、WO2013/050488、WO2013/117486或WO2014/135563的国际专利申请中的任何一个或者在公开号为GB 2551663或GB 2507029的英国专利申请中所公开的那样(尽管示例泵机构绝不限于这些公开中公开的那些)。
在某些示例中，可能期望在浓缩物液体C与添加剂流体A结合之前，通过用合适的稀释剂液体D稀释浓缩物液体C来降低浓缩物液体C的粘度，特别是当添加剂流体A是可起泡的液体时。这可允许可起泡的添加剂液体A与稀释的浓缩物Cd充分温和地结合，以减少、最小化或防止添加剂液体A或分配的饮料B的过早或过度起泡。
示出的示例稀释机构包括稀释壳体230，该稀释壳体230包括稀释室232和用于将稀释剂液体D从补充流体系统400的稀释剂通道420输送到稀释室232中的稀释剂导管。稀释室232与泵出口成流体连通，并且可接收泵送的浓缩物液体C以及稀释剂液体D并将它们混合在一起。稀释剂导管可包括彼此成流体连通的多个室、孔口和通路，这些室、孔口和通路可操作以将稀释剂液体D从稀释剂通道输送到稀释室232；例如，稀释剂导管可由稀释剂入口234和进入稀释室232的孔口235形成。
在图2C和图2D所示的特定示例中，稀释剂导管可包括后室212，并且因此与密封膜227的后侧成流体连通。稀释剂液体D的压力因此可传递到密封膜227的后侧上，补充或替代由回弹性压缩构件213施加到密封膜227的力，用于推压密封膜227而使其抵靠转子225的表面区域。在一些其它示例中，稀释剂导管可通过屏障装置与后室212和密封膜227隔离。因此，施加到密封膜227上的力可为由压缩构件213施加的力和横跨限流孔口235(其可被称为“喷射孔口”，特别是如果其面积足够小以至于通过它的液体将作为液体射流出现的话)的压差的组合。
特别地参照图2C和图2D，稀释剂导管可包括喷射孔口235，其具有足够小的面积，使得通过它的稀释剂液体D将作为稀释剂液体D的射流喷入稀释室232。这可具有促进湍流和泵送的浓缩物C与稀释剂液体D的射流的快速混合的方面。喷射孔口235的面积可显著小于稀释剂导管的其余部分的平均横截面面积，导致稀释剂液体D从喷射孔口235流入稀释室232的速度显著增加和压力下降。
进一步参照图2C和图2D，示例分配器系统可包括单向阀250，稀释的浓缩物Cd将通过该单向阀250，该单向阀250构造和布置成用于促进稀释的浓缩物Cd的湍流，并因此促进稀释剂液体D和浓缩物液体C的快速和彻底混合。单向阀250优选地位于稀释的浓缩物Cd在其从稀释室232流到添加剂机构时的路径上，并且合适地基本上防止添加剂液体A向上游流入稀释室232。稀释机构或添加剂机构可包括单向阀250，或者单向阀可位于稀释机构和添加剂机构之间。
参照图2E，示例单向阀包括呈环形盘或环的形式的柔性构件250，诸如例如聚合物垫圈。柔性构件250可从中心轴线大体上径向地延伸，当没有流体从稀释机构流到添加剂机构时，柔性构件250的外周区域邻接稀释机构的壳体的阀座区域。当至少部分地稀释的浓缩物Cd包含在稀释室232内并与柔性构件250的侧面接触，并且稀释的浓缩物Cd的压力足够大时，柔性构件250的外周区域可偏转远离阀座，并因此允许稀释的浓缩物Cd在外周区域和阀座之间通过，进入包括在添加剂机构中的室268。因此，可赋予稀释的浓缩物Cd的速度径向向外的分量；在稀释的浓缩物Cd与添加剂液体A结合之前，在至少部分地稀释的浓缩物Cd内产生的增加的湍流可具有快速改善稀释剂液体D和浓缩物液体C的混合物的均匀性的效果。此外，稀释的或未稀释的浓缩物Cd的径向向外移动流可撞击添加剂室的径向壁，引起稀释的或未稀释的浓缩物Cd的湍流，并因此进一步促进混合。
在一些示例中，稀释剂液体可通过稀释剂孔口235以约150kPa的压力引入稀释室232。虽然这可能导致稀释剂液体D与浓缩物液体D的一些混合，但是稀释的浓缩物混合物可能不是均匀的。然后，相对加压的稀释浓缩物被迫经过柔性构件250，在一些示例中，柔性构件250可包括弹性体垫圈阀，该弹性体垫圈阀可挠曲以允许稀释的浓缩物Cd从稀释室232通过。柔性垫圈250挠曲的程度将大体上取决于稀释的浓缩物Cd的粘度和压力以及垫圈250的柔性。在某些优选的示例布置中，稀释的浓缩物Cd可被迫成为相对薄的薄膜。为了允许足够量的稀释的浓缩物Cd通过，薄的薄膜的长度需要相对于薄膜的厚度足够大，如果柔性垫圈阀150是圆形的并且具有足够长的圆周，则可实现这一点。呈薄膜的稀释的浓缩物Cd可在高速度和因此相对低的压力下行进。薄膜进入添加剂室的第一容积268，该第一容积构造成将稀释的浓缩物Cd的薄膜引导到第一容积268的中心区域中。稀释的浓缩物Cd的高速和其行进方向的突然变化将可能导致进一步的混合和均化，并且在离开添加剂室的第一容积268时，稀释的浓缩物可为基本上均匀的稀释混合物。
特别地参照图2D，分配器系统200的调节系统可包括稀释剂流动控制机构275，用于调节通过稀释剂入口通路234的稀释剂液体D的流动。例如，稀释剂流动控制机构275可包括截止阀，该截止阀可被置于打开状态或关闭状态，在打开状态，稀释剂液体D可通过该截止阀，在关闭状态，稀释剂截止阀275将防止稀释剂液体D流入稀释导管。稀释剂截止阀275可安置在阀壳体270内，阀壳体270可能够附接到稀释剂入口234。稀释剂截止阀275可能够通过螺线管设备(未示出)电致动，该螺线管设备可由电子处理器设备(未示出)控制。当使用分配器头200并将浓缩物C泵入稀释室232时，稀释剂截止阀275可被置于打开状态，使得稀释剂液体D可流入稀释室232并与浓缩物C混合。当所需量的稀释剂液体D已经流入稀释室232时，稀释剂截止阀275可自动关闭。稀释剂液体D的所需量可被确定为与稀释剂流率(例如，以每单位时间流过单位面积的稀释剂液体D的质量计)和稀释剂截止阀275已经打开的时间段的乘积成比例。
添加剂机构可包括添加剂壳体260，该添加剂壳体包括添加剂室的第一容积268和第二容积266以及添加剂入口264，该添加剂入口264可基本上没有拐角或在方向上的突然变化，以便减少或基本上防止诸如碳酸化水的可起泡的添加剂液体A的过早或过度起泡。在一些示例布置中，稀释的浓缩物液体Cd(或者在一些示例中未稀释的浓缩物)可经由单向阀250从稀释室232流入添加剂室的最上部容积268。此外，添加剂流体A可从补充流体系统400的添加剂通道430经由添加剂入口264流入添加剂室的容积266，在该容积266中，添加剂流体A可至少部分地与稀释的浓缩物Cd结合，并通过出口喷嘴262进入杯子或其它接受器(未示出)。添加剂液体A和稀释或未稀释的浓缩物Cd可在添加剂室和/或接受器中部分或基本上完全混合。添加剂机构可包括筛(未示出)或其它合适的搅拌装置，用于促进气体的成核，并因此促进添加剂液体A或饮料B的起泡，特别是用于需要搅拌以起泡(即，气泡成核)的某些液体，诸如充氮液体。例如，搅拌筛可位于出口喷嘴262处或附近，并可包括直径约750微米的筛孔或类似横截面积的多面孔。
特别地参照图2D，调节机构可包括添加剂流动控制机构285，用于调节添加剂流体A通过添加剂入口264的流动。例如，添加剂流动控制机构285可包括添加剂截止阀，该截止阀可被置于打开状态或关闭状态，在打开状态，添加剂流体A可通过该截止阀，在关闭状态，添加剂截止阀285将防止添加剂流体A流入添加剂室的容积266。添加剂截止阀285可紧邻于阀壳体280而安置在阀壳体280内，阀壳体280可能够与添加剂入口264紧邻地附接。添加剂截止阀285可能够通过螺线管设备(未示出)电致动，该螺线管设备可由电子处理器设备(未示出)控制。当使用分配器头200时，添加剂截止阀285可被置于打开状态，使得添加剂液体A可流入添加剂室的容积266。在所需量的添加剂流体A已经流入添加剂室266后，添加剂截止阀285可自动关闭。添加剂流体A的所需量可被确定为与添加剂液体流率(例如，以每单位时间流过单位面积的添加剂液体D的质量计)和添加剂截止阀285已经打开的时间段的乘积成比例。
调节系统可包括位于阀壳体280内的压力响应阀282。例如，压力响应阀282可包括碳酸化水A可流过的通路，并且构造成使得碳酸化水在约1℃至约10℃的温度下通过该通路的速率在约140kPa至约1000kPa的压力范围内将基本上恒定(例如，约16ml/s至约24ml/s，或约20ml/s)(在一些布置中，通过使用高达约1000kPa的更高压力可实现更高的饱和度)。一般来说，压力响应阀282可将冷却的可起泡添加剂液体A的流速变化根据在约100kPa至约1000kPa的范围内的添加剂液体A的压力限制在不超过正负约10％或正负约5％。可起泡的添加剂液体A可能包含溶解的二氧化碳或悬浮的氮气，其含量等于或略小于在一般条件下的饱和溶解度。添加剂液体A的量因此可通过截止阀的操作定时来控制。
在添加剂流体A是可起泡液体的示例中，可能期望溶解的二氧化碳或悬浮的氮气的含量处于或接近饱和溶解度水平，并且饱和溶解度水平实际上尽可能高。这可通过在低温(例如，仅略高于液体的冰点)和相对高的压力下提供可起泡的添加剂液体A来实现。将添加剂液体A输送到压力响应阀282的供应管(未示出)的平均直径(或更一般地说，横截面积)可显著大于穿过压力响应阀282的通路的平均直径(或横截面积)，以使压力响应阀282上游的添加剂流体A的压力足够高，以保持液体被可起泡气体饱和，同时减少或基本上防止在该阶段起泡。添加剂入口264可具有较小的直径，以减小横跨压力响应阀282的压降的大小，否则将造成气体的过度泄漏。在一些示例布置中，稀释剂液体D的流率和量可通过与如针对添加剂流体A公开的类似的机制来控制。
参照图3A至图3C，示例分配器头200可包括泵220、用于连接与容纳用于饮料的浓缩物液体C的器皿成流体连通的泵220的入口的连接适配器210、稀释机构、添加剂机构和调节系统。示例稀释机构可包括稀释壳体230内的稀释室232、稀释剂导管和单向稀释剂阀250，该稀释剂导管包括稀释剂入口234和孔口235，稀释剂液体D可通过孔口235流入稀释室234。添加剂机构可包括添加剂壳体260和添加剂入口244、添加剂室，该添加剂室包括第一添加剂容积268、第二添加剂容积267、第三添加剂容积266、第四添加剂容积269和用于分配饮料B的出口喷嘴262。添加剂壳体260可通过连接机构238与稀释壳体230可释放地联接。
图3B和图3C更详细地示出了特定的示例添加剂机构。稀释的浓缩物流体Cd(可由稀释的或未稀释的浓缩物液体C组成)可从稀释室232通过单向阀250进入第一容积268，并且随后通过第二容积266朝向添加剂室的第四容积269流动。第二容积266包括在第一容积268和第四容积269之间纵向地延伸的大体上圆柱形的容积；第四容积269定位成邻近出口喷嘴262。添加剂室的第三容积267围绕第二室266，与第二室266同轴地延伸。添加剂流体A可通过添加剂入口244输送到大体上环形的第三容积267中，并且在方位角上围绕输送稀释的浓缩物Cd的第二容积266分布，第二容积266和第三容积267由大体上环形的壁分开。单向添加剂阀270可位于第三容积267和第四容积269之间，使得第三容积267内的添加剂流体A可流入第四容积269，但是流体不能从第四容积269流到第三容积267。单向添加剂阀可包括柔性垫圈270，并且可类似于位于上游的单向阀250操作，稀释的浓缩物Cd通过单向阀250；也就是说，在第三容积267中的添加剂流体A的压力可使柔性垫圈270的外周部分偏转远离阀座，并在柔性垫圈270和阀座之间通过。添加剂流体A可在通过出口喷嘴262分配之前在第四容积269中与稀释的浓缩物Cd结合。
在流经第二容积266和第四容积269之间的柔性垫圈270之前，可起泡的添加剂流体A可在大约900kPa的压力下被引入添加剂室的第二容积266。为了减少或基本上避免添加剂液体A的过早或过度起泡(即，减少气泡成核)，可起泡液体A的压力应该尽可能平缓地从900kPa降低至环境压力。柔性垫圈阀270可为圆锥形状的，并且其阀座应该相应地是圆锥形的；优选的示例锥角可为大约45°。垫圈阀270的直径可相对大，使得可起泡的添加剂液体A以具有相对大的横截面积的薄膜的形式从垫圈阀270和其阀座之间流出。在一个示例性布置中，添加剂液体A可以约45°撞击添加剂室的第四容积269的壁，并且随后抵靠该室的壁流动。由于添加剂室的第四容积269的直径显著大于添加剂入口244的直径(例如，大15倍的数量级(an order of 15times greater))，可起泡液体A的速度在第四容积269内显著小于其在添加剂入口244内的速度。在示出的示例中，第四容积269的壁朝向出口喷嘴262为圆锥形(或漏斗形)，以在相对低的速度下汇聚可起泡的添加剂液体A，形成平稳的低速料流。
添加剂阀装置270不需要包括热塑性垫圈，并且在一些示例中，它可包括两个同心圆锥体，在它们之间存在用于可起泡液体A通过的精确间隙。然而，柔性垫圈可对不同的流率表现出有利的自补偿；此外，双圆锥布置可能需要制造成比柔性垫圈显著更高的精度。
添加剂室的中心第二容积266内的稀释的(并且基本上均匀的)浓缩物液体Cd可处于相对低的压力下，使得它可在第四容积269中与可起泡的添加剂液体A结合，该可起泡的添加剂液体A也处于相对低的压力下，因为第四容积269对环境压力开放。稀释的浓缩物液体Cd和可起泡的添加剂液体A的进一步混合可在接受器内进行，液体经由出口喷嘴262分配到该接受器中。出口喷嘴262可装配有一段管，以将液体引导到离出口喷嘴262一定距离的接受器。
参照图4A至图4B，示例压力响应流动控制阀组件282可包括回弹性环形阀体284和阀保持器286，阀体284包括与纵向轴线L同轴地连接阀体284的近端283和远端285的中心通路288。阀保持器286构造成容纳阀体284，包括大体上环形的侧壁289并具有阀座287，当在使用中组装时，阀体284的远端285将邻接阀座287。阀保持器286包括将阀座287连接到阀保持器286的远端的中心出口通路286E。在图4A所示的特定示例中，出口通路286E与穿过阀体284的通路288基本上同轴，并且具有比穿过阀体284的通路288大的直径。
在使用中，液体(例如，可起泡的添加剂液体A)将通过阀体284的通路288从近端283流向远端285，其至少径向外部区域邻接阀座287，并且然后通过阀保持器286的出口通路286E离开压力响应阀组件282。当添加剂机构260在使用中组装时，阀保持器287将安置在阀壳体280内(如图2D所示)。阀体284包括柔性回弹性材料或基本上由柔性回弹性材料组成，并且构造成使得其将响应于流体的压力的增加而抵靠近端283纵向地挠曲。在非挠曲状态下，在图4A所示的特定示例中，阀体282的远端285将与阀座287的至少内部环形区域间隔开，使得当阀体284响应于通过通路288的流体的压力而挠曲时，其远端285可朝向阀座285挠曲。
在图4A所示的特定示例(在US 7225829 B2中公开)中，阀保持器还包括形成在阀座287中并与出口通路286同轴的环形旁路通道281A，以及纵向旁路通道入口281B，该纵向旁路通道入口281B构造成使得当阀体284如图所示未挠曲时，流体可通过旁路通道入口281B流入环形旁路通道281A，并且然后通过阀体284的间隔开的内部远端285之间的空间并进入出口通路286E。因此，提供了旁路通道281B、281A，当流体抵靠阀体284的近端283的压力足够低时，流体可通过旁路通道281B、281A，以使环形旁路通道281A与阀保持器286的出口通路286E成流体连通。随着流体压力增加，阀体284将挠曲，使得其远端285将更近地朝向阀座285的内部区域移动，并减小旁路通道281B、281A的有效面积。因此，压力响应阀组件282将通过减小流体可流过的有效面积来响应于流体压力的增加，从而对抗流体通量随着其压力增加而增加的趋势。其它示例压力响应阀组件282具有阀体284和阀壳体286的不同构造和布置。
阀体284可包括柔性橡胶材料或基本上由柔性橡胶材料组成，并且构造成响应于流动流体的压力的增加而变形，使得通过压力响应阀组件282的有效通路直径的尺寸将减小，从而限制流体通过它的速率。当流体压力增加到某个值以上时，孔隙的尺寸减小到刚好足以保持基本上恒定的流率。潜在地合适的压力响应阀的示例可为能够从获得的VL3007XXXXXTM；美国专利No.4609014、7222643和7225829中公开了潜在地合适的压力响应阀的其它示例。
在添加剂流体是可起泡液体的示例中，过早起泡可由多种因素引发。例如，气泡的成核可由锋利边缘和微凸体的存在、可起泡液体的搅动、可起泡液体的温度的增加和其压力的相对快速降低引起。压力的降低将导致溶解气体的饱和浓度降低，从而导致气泡的形成。由于当可起泡的添加剂液体被引入添加剂室时，其压力可能为约690kPa，因此在被分配到接受器中之前将需要降低。为了减少过早起泡，可推迟压力的降低，直到可起泡的液体尽可能靠近添加剂机构的出口喷嘴。此外，压力的快速降低将趋于增加液体的搅动。优选地，例如，通过将出口喷嘴保持在冷藏环境中，出口喷嘴可保持在相对低的温度。这减少了起泡，并且对于保持卫生可能也是期望的。
在由补充流体系统供应的添加剂液体A的压力可能是不确定的，或者在各种系统之间不同的情况下，压力响应阀响应于流体压力的变化而减小流速变化的能力可具有减小可起泡的添加剂液体A的起泡(即，起沫或发泡)中的变化的方面。这种效应可能是由一种现象引起的，在这种现象中，增加可起泡液体的流速可能直接或间接导致液体起泡，这潜在地是由于流动的液体中湍流风险增加而造成的。
分配器头200可为部件的组件(其可以组装形式或套件形式被提供)或者是单独提供的部件。例如，阀壳体270、280、流动控制装置275、285和压力响应阀282中的一个或多个可作为单独的部件被提供，这些部件可被组装并在功能上互连。优选地，分配器头200作为整体构造被提供。此外，添加剂壳体260可被提供为能够可逆地联接到稀释壳体230的固定装置。分配器头200可包括附接机构238，该附接机构238由稀释壳体230和添加剂壳体260的协同构造的端部部分形成，使得相应的端部部分可彼此相互接合。例如，端部部分可协同地螺纹连接，使得添加剂壳体260可拧到稀释壳体230的端部部分上；或者以某种其它方式与它互锁。在一些示例中，添加剂机构可作为套件提供，该套件包括添加剂壳体260、添加剂阀壳体280、压力响应阀282和截止阀285。
通过控制从器皿300中泵出浓缩物液体C的相应时间段，并且允许稀释剂流体D和可起泡的添加剂流体A分别流入稀释机构和添加剂机构，以与浓缩物液体C混合，可分配具有所需浓度和碳酸化或充氮的所需量的饮料B。在一些示例中，浓缩物C的泵送速率和/或稀释剂D的截止阀275和添加剂液体A的截止阀285的操作以及泵220的潜在的其它操作参数可通过包含该特定浓缩物的配方的RFID芯片或QR码或类似物(未示出)(其可作为泵220的部分被提供)来控制。分配器头200可包含读取设备，该读取设备可能够读取饮料B的配方并根据配方调节浓缩物液体C、稀释剂液体D和添加剂液体A的比例。
分配器头200可包括关于用户的液体产品的信息，以及潜在地诸如器皿300中剩余的浓缩物的量、浓缩物液体C的有效期(或“保存期”或“保质期”)以及浓缩物液体与分配器操作者的分配器头的兼容性的信息，这可显示在设置在分配器头200上与分配器头200一起提供的图形界面上。当分配器头200装配到浓缩物器皿300，以用于仅与浓缩物器皿300单次使用时，这种布置特别有利。
电子处理器可能够接收指示泵送速率和/或稀释剂通量和/或添加剂通量以及浓缩物C、稀释剂D和添加剂液体A的量和饮料B的量的电子输入数据。电子处理器可能够处理该数据以至少确定稀释剂D和/或添加剂流入稀释室232和/或添加剂室的时间段；并且可通过输出相应的电子控制信号来彼此独立地控制截止阀275、285的操作。
在一些示例中，包括分配器头200的分配器组件可包括计算机处理器，该计算机处理器能够读取射频识别设备(RFID)数据并自动设置分配器头的操作参数，诸如稀释剂截止阀和添加剂截止阀的打开和关闭的相应定时。至少一些电子输入数据可由操作者手动输入，或者从包括在泵装置和/或稀释机构和/或添加剂机构中的传感器传输；和/或由诸如RFID的一个或多个设备传输，所述设备可包括在补充流体系统400中，和/或与浓缩物器皿300一起提供。在一些示例中，分配器头200(其可包括浓缩物器皿300)或者具体地浓缩物器皿300可设置有指示浓缩物C、稀释剂D和添加剂A提供所需饮料B应该具有的相对比例的装置。例如，分配器头可包括能够提供该信息的RFID装置。
浓缩物液体可为各种饮料B中任一种的浓缩形式，例如果汁、啤酒、牛奶、咖啡或诸如可乐饮料的软饮料。在一些示例中，浓缩物液体C可为相对粘稠的，并且在与碳酸化水或充氮水(或其它含水液体)A混合之前需要被稀释，以向饮料B提供所需的碳酸化或充氮，同时避免过多的泡沫或沫。稀释剂液体D可包括水(或其它含水液体)或基本上由其组成，水(或其它含水液体)基本上不含以可起泡的形式添加的二氧化碳或氮气，和/或添加剂流体A可包括碳酸化水或充氮水或基本上由碳酸化水或充氮水组成，该碳酸化水或充氮水在结合到饮料B中时可起泡。在一些示例中，添加剂流体A可基本上不含二氧化碳和氮气。在一些示例中，一定量的沫可能是期望的(例如，在咖啡拿铁中)，在这种情况下，添加剂机构可构造成促进受控的成核。
用户可能期望饮料B在相对短的时间段内被分配到杯子或其它接受器中；例如，大约在手动将饮料B直接倒入杯子中所花费的时间内。这要求浓缩物C在从泵通过出口喷嘴262流入接受器时被稀释和碳酸化。在一些示例中，诸如当饮料B是苹果汁或其它果汁时，浓缩物C可具有相对高的粘度，并且需要用稀释剂D稀释，然后才能在足够短的时间段内与碳酸化的添加剂液体A有效地混合。足够量的稀释剂流体D(诸如不起泡的水)可混合到果汁浓缩物C中，以充分降低稀释的浓缩物Cd的粘度，使碳酸化水A充分快速地与其混合，以便于分配。
在一些示例中，浓缩物液体C(例如用于可乐饮料或啤酒的浓缩糖浆)可具有足够低的粘度，使得在将其与碳酸化或充氮的水或其它含水液体混合之前不必将其稀释。在这种情况下，在饮料B被分配的同时，稀释剂截止阀275可保持在关闭状态。例如，可乐糖浆可与碳酸化水以约5:1(并且对于一些含酒精的啤酒为4:1)的比例混合；并且对于一些不含酒精的啤酒，浓缩物与碳酸化水的比例可为约25:1。
补充流体单元400可构造成就在将水引入分配器头200之前将水冷却至约2℃，并将其加压至约700–1000kPa。因此，当碳酸化水A被引入添加剂机构260时，溶解的二氧化碳的含量应该接近实际上可实现的最高水平。
输送碳酸化液体或充氮液体A的添加剂通道430可构造成尽可能促进层流，以减少或防止起泡，直到碳酸化流体A被引入添加剂机构260。通过将添加剂导管430构造成使得它逐渐改变方向而没有突然的拐角，可增强层流。
由于二氧化碳(或氮气)气泡可响应于当碳酸化液体A进入到添加剂机构时其压力的降低而成核和放出，添加剂机构可构造成提供一定的减压速率以控制气泡形成的速率和气泡的尺寸分布。当碳酸化液体A流入或流过添加剂机构时，它可通过纱布，以控制气泡的数量和尺寸分布，并促进饮料的受控发泡。
在一些示例中，当分配器头200未被使用时，消毒流体可被引入稀释或添加剂机构，以清洁通往环境的分配器头200的至少一部分。可能期望在混合过程中使用稀释剂液体来冲洗出口喷嘴。
补充流体系统可能够将稀释剂液体D和添加剂流体A冷却到在约1℃至约10℃范围内的相同或不同温度，并且能够将至少添加剂流体A加压到约600kPa至约1000kPa的压力。
在一些示例中，补充流体系统可构造成将二氧化碳或氮气气泡引入到将被碳酸化或充氮的诸如水的载体液体中，并且然后处理含气体的载体液体，使得气泡中的基本上所有气体溶解到或悬浮在载体液体中，以提供能够起泡(即，可起泡)的添加剂液体。补充流体系统可通过使含气体的载体液体通过热交换器来将载体液体的温度降低到略高于其冰点，从而增加二氧化碳或氮气在载体液体中的饱和溶解度。稀释剂可为与载体液体相同种类的液体(例如，不起泡的水)，在稀释剂液体D和添加剂液体A以已知流率在单独的料流中分别供应到稀释剂入口234和添加剂入口264之前，稀释剂可通过相同的热交换器，以便也降低其温度，该热交换器可为双盘管热交换器。泵送的浓缩物C可与冷却的稀释剂液体D剧烈混合，并且因此快速稀释以产生具有足够低粘度的稀释浓缩物Cd，用于随后与冷却的可起泡添加剂液体A混合。然后，可起泡的添加剂液体A可在添加剂室中与稀释的浓缩物Cd相对温和地结合，并且可起泡的饮料B直接分配到杯子中，而不会过度起沫。
当将可起泡的气体引入载体液体以在补充流体单元内提供可起泡的添加剂液体时，气体(例如，二氧化碳或氮气)和水或其它载体液体之间的压差对于气体有效且快速地溶解到载体液体中通常可能是重要的。例如，如果二氧化碳气体处于700kPa的压力下，并且水的压力为200kPa，则压差为500kPa。例如，一旦水载体液体已经被二氧化碳饱和，其压力从700kPa的降低应该实际尽可能渐进地达到其被分配的点(在环境压力下)，以降低过度起泡的风险。这可由通过具有相对小直径的相对长的管来输送可起泡的液体来实现，或者该管从小直径到较大直径略微呈锥形，使得在液体被分配时液体的流率相对低。优选的方法可为在具有相对大直径的相对短的管中输送可起泡的液体，并且将流量控制阀定位成尽可能靠近出口喷嘴。在通过流量控制阀时，任何溶解的气体都立即与浓缩物液体或预稀释的浓缩物液体混合。具有较高密度的浓缩物液体可吸收较高水平的溶解气体。
一般来说，如果可起泡液体与浓缩物液体太剧烈地结合，则可能出现过度起沫或起泡；可起泡的添加剂液体通常应该受到尽可能小的搅动。某些示例分配器头具有这样的方面，即剧烈地稀释浓缩物液体C并将其与可起泡液体A温和地混合的步骤被分开，以提供一种在减少起沫的情况下充分快速地分配可起泡饮料B的连续式装置。此外，补充流体系统400可用于由不同的相应浓缩物液体C产生不同的饮料B，其中饮料B可快速切换，交叉污染的风险显著降低。例如，包括连接到容纳第一浓缩物液体的器皿的分配器头的第一组件可相对容易且快速地从补充流体系统断开，并用容纳第二浓缩物液体的器皿和分配器头的第二组件替换。
在一些示例中，可能期望分配的饮料具有高度的起泡性(即，非常“易起泡”)，因此需要相对大量的可起泡液体与浓缩物液体结合。一般来说，浓缩物液体的浓度越高，可连续引入的泡腾就越多；并且一般来说，浓缩物液体越浓缩，其粘度就越高，并且它可能需要被越多地稀释。一般来说，由于冷却的饮料的期望的供应温度可为大约8℃(5-10℃)，并且浓缩物液体C可储存在大约6℃的冷藏室中，并且由于杯子可能处于环境温度(约15-30℃)，补充流体单元可能需要在接近其冰点的温度(例如，对于水稀释剂来说约2℃)下引入稀释剂液体。可起泡的添加剂液体可包括最高可能含量的溶解起泡气体。
在一些示例中，浓缩物液体与不起泡水稀释剂的比率可为约1:1；并且可起泡的水与稀释的浓缩物的比率可为约4:1。
稀释浓缩物的粘度可足够低，使得可起泡添加剂液体和稀释浓缩物的混合的最后阶段可在分配后在杯子中进行。
对于气体和液体之间的给定压差、给定温度和给定时间，最大饱和水平是恒定值。分配器头可能够使用这个已知的恒定值来分配正确比率的浓缩物、稀释剂和饱和碳酸化水。
一些示例分配器头可具有避免浓缩物由补充流体单元供应的方面，补充流体单元可产生、冷却和/或加压并且仅输送诸如不起泡水的稀释剂流体和/或诸如碳酸化水或充氮水的添加剂流体。包括或连接到浓缩物器皿的分配器头可连接到补充流体单元，使得稀释剂和/或添加剂流体可从补充流体单元输送到分配器头中。待分配的饮料的类型可通过将分配器头从补充流体单元上断开并附接不同的分配器头来改变，该不同的分配器头附接到或可附接到容纳适合于所需饮料的不同浓缩物液体的器皿。备选地，浓缩物器皿可从泵上拆下，并且容纳所需浓缩物的不同器皿可连接到泵。这避免了清洁补充流体单元以去除残留浓缩物的需要，并且避免了残余量的先前浓缩物对所需饮料的交叉污染。示例分配器头可构造成使得消毒液体源可与稀释剂入口连接，用于引入消毒流体使得其将流过泵出口下游的所有通路。
被提供成附接到浓缩物器皿的示例分配器头可具有避免不同浓缩物的交叉污染的风险的方面，因为如果泵组件用于泵送不同的浓缩物，则可能出现这种风险。在其它示例中，分配器头可与浓缩物器皿分开被提供，分配器头可附接到该浓缩物器皿以使用，并且随后拆下以与容纳相同或不同种类的浓缩物的不同器皿一起使用。在将泵组件附接到浓缩物器皿以使用之前，泵组件可被清洁。

Claims (10)

1.一种分配器头，包括泵(220)、稀释机构、添加剂机构和出口喷嘴(262)，
所述泵(220)包括包括导管(211)的附接机构(210)、可旋转地安装在泵壳体(223)内的转子(225)，所述泵壳体包括泵入口(221A)和泵出口(221B)，其中，所述导管(211)与所述泵入口(221A)成流体流动连通，并且所述泵出口(221B)与所述稀释机构成流体流动连通，
所述稀释机构包括稀释壳体(230)，所述稀释壳体(230)包括稀释室(232)和稀释剂导管，所述稀释剂导管包括稀释剂入口(234)和孔口(235)，所述稀释剂导管通过所述孔口(235)和通至所述稀释剂室(232)的所述泵出口(221B)与所述稀释剂室(232)成流体流动连通，
所述稀释机构经由阀(250)，优选地单向阀(250)连接到所述添加剂机构，
所述添加剂机构包括添加剂壳体(260)，所述添加剂壳体(260)包括添加剂室、与所述添加剂室成流体流动连通的添加剂入口(264)，并且所述添加剂室与所述出口喷嘴(262)成流体流动连通。
2.根据权利要求1所述的分配器头，其特征在于，所述阀(250)构造成将从所述稀释室(232)流出的流体在径向向外方向上引导至所述添加剂室(268)。
3.根据权利要求2所述的分配器头，其特征在于，所述阀包括从中心轴线大体上径向地延伸的柔性构件(250)，当没有流体从所述添加剂机构流到所述稀释机构时，所述柔性构件(250)的外周区域邻接所述稀释机构的所述壳体(230)。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的分配器头，其特征在于，所述添加剂机构包括第一容积(268)和第二容积(266)，所述阀构造成将从所述稀释室(232)流出的流体在径向向外的方向上引导到所述添加剂室(268)的所述第一容积，所述添加剂室(268)的所述第一容积构造成将从所述阀(250)流出的流体引导到所述添加剂室的中心区域中。
5.根据权利要求4所述的分配器头，其特征在于，所述添加剂入口(264)与所述添加剂室(268)的所述第二容积(266)成流体流动连通，所述添加剂室(268)的所述第二容积(266)与所述出口喷嘴(262)成流体流动连通。
6.根据权利要求4或5所述的分配器头，其特征在于，所述添加剂室的所述第一容积(268)构造成将从所述稀释室(232)流出的流体的薄膜引导到所述添加剂室的所述第一容积(268)的中心区域中。
7.根据权利要求4、5或6所述的分配器头，其特征在于，包括包含所述添加剂室的第一容积(268)和第二容积(266)以及所述添加剂入口(264)的所述添加剂壳体(260)的所述添加剂机构基本上没有拐角或在方向上的突然变化。
8.根据权利要求4所述的分配器头，其特征在于，所述添加剂室还包括第三添加剂容积(267)、第四添加剂容积(269)。
9.根据权利要求8所述的分配器头，其特征在于，所述第二容积(266)包括在所述第一容积(268)和所述第四容积(269)之间纵向地延伸的大体上圆柱形的容积。
10.根据权利要求8或9所述的分配器头，其特征在于，所述第四容积(269)定位成邻近所述出口喷嘴(262)。
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