专利名称：用来混合液体的装置和方法
技术领域：
本发明的领域本发明涉及一种用来重新构成(reconstitution)产品的装置和方法。
本发明的背景技术产品的重新构成方法可以在下面的技术中了解到通过装有文氏管的抽吸装置使液体浓缩物与稀释物进行混合。在这种方法中，文氏管抽吸液体浓缩物从而使之与稀释物流进行接触，因此使浓缩物与稀释物混合在一起。在这种方法中，可以设想任何数目的浓缩物。
在现有技术中还有其它方法把浓缩物投配到容器并加入稀释物。
另外一种现有方法需要借助使用机械装置如搅棒或者旋转杆来主动有效地混合投配到稀释物中的浓缩物和进行搅动来溶解浓缩物。
灌装机器可以从相同的机器中分发多种产品。这些机器可以包括生产线灌装机器和自动售货系统，这些自动售货系统被设计成在一些位置上灌装容器，例如这些位置位于零售店、办公处和其它工作地点。
本发明的“自动售货系统”的意思是根据使用者输入到机器中的一个或者多个选择的输入物分发产品的灌装机器。这种系统可以通过硬币、辅币、卡或者其它合适的装置来操作。
在典型地用在灌装机器中的产品重新构成的另一方法中，在分发到位于所述机器内的储存容器中之前，浓缩物和稀释物通过共用喷嘴或者孔被投配到位于所述机器中的储存容器内。在这种方法中，有一种潜在的可能性，使产品受到前面出售的残留产品的污染。
当处在需要从同一机器中多次出售多种浓缩混合物的情况下时，污染的可能性就更高了。
典型地，借助在加入稀释物之前使浓缩物隔离并且把它们直接灌装到容器中，灌装机器如自动售货机的设计避免了这种污染问题。这种方法有效地避免了污染，但是不能有效地混合和再生产浓缩物。
浓缩物和稀释物的混合和/或定做的浓缩物的混合物的添加增加了复杂性并且增加了在灌装机器内的污染可能性。
把浓缩物分配到容器中及加入稀释物的另一方法不能提供始终混合得好的产品，并且把能用这种方法的浓缩物组成成分的范围限制为那些本身具有较高溶解度的组成成分。
通过在浓缩物和/或稀释物中加入紊流或者剪切力来试图改善重新构成的方法可以在产品中引起泡沫，这就减少了产品填充率。
与典型地用于灌装机器如自动售货系统中的分发机构相比，上述问题的解决方案导致灌装喷嘴更加复杂并且成本更高，因此由于费用原因使这些问题的解决方案不实用。
本发明的概述根据本发明，提供了一种装置，当使用灌装头来灌装容器时，该装置在容器和灌装头之间的交界面处混合一种或者多种浓缩物和/或稀释物，该装置包括下面这些的结合(i)灌装头部件，它包括一个或者多个浓缩物和/或稀释物进入管，所述进入管与中心室流体连通，所述室中包括导流转向器，所述导流转向器是这样的，以致导流转向器的直径和周围室的直径之间的差值使得喷嘴部分的横截面积沿着灌装头部件的流动方向逐渐增加；及(ii)部件，它设置在容器的灌装孔内，所述这些部件能相互啮合以提供从所述灌装头到容器内部的直接通道。
根据本发明，还提供了一种装置，当使用灌装头来灌装容器时，该装置在容器和灌装头之间的交界面处混合一种或者多种浓缩物和/或稀释物，该装置包括下面这些的结合(i)灌装头部件，它包括一个或者多个浓缩物和/或稀释物进入管，所述进入管与容器的灌装孔流体连通，及(ii)导流转向器，它位于所述容器的灌装孔内，所述导流转向器是这样的，以致导流转向器的直径和周围孔的直径之间的差值使得孔部分的横截面积沿着灌装头部件的流动方向逐渐增加；所述灌装头部件和所述灌装孔能相互啮合以提供从所述灌装头到容器内部的直接通道。
在另一方面中，本发明提供了一种当使用灌装头来灌装容器时在容器和灌装头之间的交界面处混合一种或者多种浓缩物和/或稀释物的方法，其中，所述方法包括(i)使所述灌装头和所述容器的灌装孔啮合，从而提供从所述灌装机器到容器内部的直接通道；(ii)将一种或者多种浓缩物和/或稀释物输送到达所述灌装头部件，从而在容器和灌装头之间的交界面处混合所述浓缩物和/或稀释物；及(iii)将在所述交界面处这样混合而成的产品输送到达容器的内部。
在本发明的另一个方面中，提供了一种容器，该容器包括位于容器的灌装孔内的部件，所述部件能与灌装机器的灌装头部件相啮合，所述灌装头部件包括一个或者多个浓缩物和/或稀释物进入管，所述进入管与中心的室流体连通，所述室在其中包括导流转向器，所述导流转向器是这样的，以致导流转向器的直径和周围的室的直径之间的差值使得喷嘴部分的横截面积沿着灌装头部件的流动方向逐渐增加，从而提供从灌装机器的灌装头到容器内部的直接通道，因此在灌装所述容器时，使一种或者多种浓缩物和/或稀释物在容器和所述灌装头之间的交界面处混合。
如下面将描述的一样，产品通过所述部件和灌装孔之间的室。
“在容器和灌装头之间的交界面”指的是由灌装头和可选择的导流转向器所形成的室，和/或由灌装孔和部件或者其中的导流转向器所形成的室。
位于本发明的所述容器的灌装孔内的部件可以被设计成使得灌装孔和所述部件之间的室在被连接到灌装头部件上以前保持关闭。但是，可以理解的是，在灌装孔也起着分发孔作用的情况下，所述部件可以被设计成使得除了当与灌装头连接时可以自动打开之外，该室可以由使用者人工地打开。
部件的类型在本发明不受限制，只要灌装孔和所述部件之间的室借助于一些灌装过程的功能作用、借助于灌装机器的动作或者借助于灌装机器的机构的动作、或者借助于灌装孔的固有特性可以打开和再关闭就行，并且只要所述部件与灌装头喷嘴配合在一起从而提供从灌装头到容器内部的直接通道就行。所述部件的表面相对于产品流动的方向可以是直的、锥形的或者喇叭形的，这就是说，互补的部件的直径和灌装孔的直径之间的差值可以使孔部分的横截面积沿着灌装头部件的流动方向逐渐增加、减少或者保持不变。
在本发明的另一个方面中，提供了一种灌装机器，该灌装机器包括灌装头，其中所述灌装头包括灌装头部件，它包括一个或者多个浓缩物和/或稀释物进入管，所述进入管与中心的室流体连通。
在本发明的优选实施例中，提供了一种灌装机器，该机器包括灌装头，其中所述灌装头包括灌装头部件，它包括一个或者多个浓缩物和/或稀释物进入管，所述进入管与中心的室流体连通，所述室在其中包括导流转向器，所述导流转向器是这样的，以致导流转向器的直径和周围的室的直径之间的差值使得喷嘴部分的横截面积沿着灌装头的流动方向逐渐增加。
本发明的灌装机器的灌装头的这种设计可以提供一个填充点，这种设计简化了灌装机器的设计，因此降低了灌装机器的成本费用。
这种设计借助于下面方法还用来消除由前面产品混合物产生的污染问题提供离散的浓缩物和稀释物进入管，并且确保浓缩物和/或稀释物的混合不发生于灌装机器中，而是使这种混合在配制分发时发生于容器和灌装头之间的交界面处。
导流转向器和周围的室的这种设计有利于向容器中高速灌装，并且使得在灌装时进行小紊流混合，因此防止了泡沫。
借助于把能与灌装头部件啮合的部件放置在容器内，可以降低灌装机器内所需要的功能度，这就是说，与把类似部件加入到灌装机器的灌装头中相比，所述部件可以以较小费用模制而成并且被加入到所述容器中。
在本发明的优选实施例中，导流转向器是鱼雷形。在另一个优选实施例中，根据产品的重新构成的要求，导流转向器可以是如在水平面上所看到的正方形或者矩形横截面，和锥形，该锥形具有双曲性或者指数性曲线或者横截面。
导流转向器相对于周围的室的位置可以绕着任何轴线进行改变，从而调整浓缩物或者稀释物的流动(根据跨时间的产品容积或者通过相关表面的速度)，从而实现可靠的重新构成，实现灌装速度或者减少泡沫。
导流转向器可以是限制在混合室里面的自由漂浮的部分。在填充作用时，借助于浓缩物和稀释物的流动作用，可以使导流转向器定位在所述室内的中心。
阻断环可以被加入到离开混合导流转向器底部的位置上，该位置离所述导流转向器的底部1/3是合适的，从而形成支座隔离装置，从而防止产品的初始流动将导流转向器压靠在混合室的出口上，因此意外地造成密封。
作为这个部分的替换方式，混合室底部的内部可以具有一些槽，从而允许产品的初始流在导流转向器的下部通过，并且促使导流转向器定位在混合室的中心处。
在本发明的另一个实施例中，提供了一种当使用所述灌装头来灌装容器时在容器和灌装头之间的交界面处混合一种或者多种浓缩物和/或稀释物的方法，其中，所述方法采用了本发明的装置。
在另一方面中，本发明提供了一种容器，该容器包括灌装孔，所述灌装孔在其中包括导流转向器，所述导流转向器是这样的，以致导流转向器的直径和周围的孔的直径之间的差值使得孔部分的横截面积沿着灌装头部件的流动方向逐渐增大，从而将这样重新构成的产品输送到达容器的内部。
因此，在这个实施例中，导流转向器可以被整个地装在作为注射模塑或者装配而成的部件的容器内，并且与灌装头连通的灌装孔可以是一个或者多个简单的孔。应该理解，在这个实施例中，导流转向器形状可以被改进成包括一个鱼雷形上部和一个下部，而下部的形状不受限制。所述下部方便地包括直的、锥形的或者喇叭形的轮廓形状，这就是说，下部的直径和灌装孔的直径之间的差值可以使孔部分的横截面积沿着灌装头部件的流动方向逐渐增加、减少或者保持不变。
由于这个实施例中的工程细节部分和复杂性在于大批量生产的容器中，而不在灌装机器中，因此可以减少装备费用。
所述导流转向器及相关的灌装和分发孔的位置不受限制。因此，本领域普通技术人员应该理解，作为一个替换物位于所述容器的上部的方案的替换方案，所述这些有特征的部分可以存在于容器的侧壁上。
本领域普通技术人员应该理解，最好灌装孔能借助于一些灌装方法的功能、借助于灌装机器、或者借助于它的机构的作用来打开和再关闭。还应该理解，在灌装孔也起着分发配制孔作用的情况下，除了在与灌装头连接时能够自动打开之外，所述灌装孔可以被设计成能由使用者人工地打开。
在本发明的优选实施例中，灌装机器是自动售货系统。
本发明容器的类型不受限制。但是，出于经济和环境的原因，采用可重复利用的容器是最理想的，这就是说，一旦它里面的东西被用光了，那么该容器可以被送回到出售地或者分发地来进行再灌装。这个过程可以重复许多次，并且容器可以被重新灌装与该容器前次灌装的不同的东西。
这些容器可以形成多种形状和形式。它们可以由多种部件装配而成，并且可以由多种材料制造而成。
在本发明的一个实施例中，所述容器可以由塑料制造而成。因此，所述容器可以通过任何传统的塑料成型方法来制造。合适的塑料包括的材料如PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)和可做成容器的柔软的包装用薄片层压材料如PET/NYLON(尼龙)/PET和PP/BAREX/PP。BAREX是BP Amoco plc的商标。
在本发明的优选实施例中，所述容器可以借助于挤压或者注射吹塑工艺来制造。
本发明的容器总体地具有底壁、周边侧壁以及上部分，该上部分包括一个或者多个灌装和/或分发孔。术语“底”、“侧”和“上”被用来表明在使用时容器处于正常布置方位时的这些位置。
在本发明的优选实施例中，所述边缘侧壁可以具有可压扁的特性。本领域普通技术人员应该理解，出于方便，所述底壁和/或上部也可以具有可压扁的特性。
上部可以是容器的成一体的部分，或者借助于本领域中所普通使用的任何技术使它牢牢地密封到周边侧壁上。合适的技术包括热封焊、超声封焊和使用粘结剂。
在本发明的优选实施例中，本发明的容器可以包括可压扁的袋或者小袋。
容器可以包括任何数目、组合和定位取向的灌装和/或分发孔，这些孔满足了产品、及它的用途或者使用方法的需要。
本发明的容器可以包括任何分发、投配或者应用特征部分或者装置，该特征部分或装置提供了以多种方式分发产品的装置。
这些容器可以包括进行人工或者动力分发的装置。
这些容器可以包括在现有技术中所公知的、用来进行灌装的任何其它装置或者机构。
本发明的容器可以包括排出布置结构，或者在本发明的优选实施例中，在灌装之前，该容器可以被排空。
分发孔闭合件的类型不受限制，并且可以是现有技术中所经常使用的任何一种。
灌装孔的位置在本发明中不受限制。但是，在本发明的优选实施例中，灌装孔设置在容器的中心处。
本说明书中的“设置在中心”表示一个灌装孔或者一些灌装孔的位置形成对称性，从而使容器可以被灌装，而不受当该容器被放置在灌装机器中时的容器的方位的影响。
本发明中的“灌装头”表示分发配制产品的灌装机器的喷嘴。应该理解，灌装机器可以包括多个灌装头。
在本发明的优选实施例中，容器的灌装孔可以与延伸到所述容器的底部的一个或者多个管流体连通，从而进行底部灌装。合适的管可以是现有技术中所通常使用的任何一种，并且在优选实施例中是扁的薄膜管。
本发明中的“底部灌装”表示灌装头的端部接触或者非常靠近容器的底部，这就是说，进入的产品没有被排入到头部空间，而是被排入到位于所述容器内部中的产品主体中。底部灌装消除了对于易形成泡沫的产品如洗涤剂的空气。
本发明的“头部空间”表示储存在容器中的产品的上平面(头部)和所述容器的腔的边界之间的空间。
在所述容器是袋或者小袋的情况下，所述管可以由所述袋或者小袋的织物结构所形成。
所述管可以布置成多种结构，并且具有许多孔，从而可以灌装具有不同粘性和其它特性的材料如颗粒。
本发明的容器可以方便地使用来储存和输送多种材料如粮食、饮料、家用产品如洗涤剂及汽车产品如润滑剂。
附图的简短描述现在参照附图借助于例子来描述本发明，在附图中
图1是灌装机器的灌装头部件和包括一个部件的容器的上部的局部透视图，该图示于所述这些部件进行接合从而填充所述容器之前。
图2是灌装机器的所述灌装头部件的局部剖视透视图；图3是容器的所述部件的局部剖视透视图；图4是灌装机器的所述灌装头部件和容器的所述部件之间的交界面(interface)的局部剖视透视图，它示出了处于啮合中以使所述容器被灌装的所述这些部件；图5是导流转向器和容器的所述部件的正视图；图6是沿图1的线X-X所截取的、通过灌装机器的所述灌装头部件和包括互补的部件的容器的所述上部的立面横割视图；及图7是沿图4的线Y-Y所截取的、通过灌装机器的所述灌装头部件和容器的所述部件之间的所述交界面的立面横剖视图。
本发明的详细描述容器(未示出)的上部1包括灌装孔2，所述灌装孔2包括部件3，该部件3能与灌装机器(未示出)的灌装头部件4形成交界面。所述上部1还包括分发孔5，该分发孔5被盖6盖住。灌装孔2位于所述上部1内的中心处。所述灌装头部件4包括若干进入管7，这些进入管可以用来分发配缩物料；及进入管8，它可以用来分发稀释物料。
如图2详细示出的，所述进入管7和8与中心的室9流体连通。所述室9中装有鱼雷形导流转向器10，所述导流转向器10是这样的，以致导流转向器的直径和周围的室的直径之间的差值使接触进入产品的喷嘴部分的尺寸逐渐增大。
如图3详细示出的，所述部件3设置在容器(未示出)的所述上部1内，并且被橡胶密封法兰11所包围。
把所述灌装头部件4插入到所述容器的所述灌装孔2中的动作使所述橡胶密封法兰11移离原位，从而提供了从所述灌装机器到所述容器内部的直接通路。
图5示出了所述鱼雷形导流转向器10和容器的所述部件3之间的交界面的正视图，所述部件3沿着产品的流动方向呈锥形状逐渐变小。所述鱼雷形导流转向器10和所述部件3之间的交界面提供了这样的表面，使产品可以在该表面上进行流动。导流转向器10包括细长的凹槽，这些细长的凹槽用来形成涡流和紊流，从而有助于进行混合。
在所述部件3设置在容器的所述上部1内时，所述导流转向器10可以设置在所述灌装头部件4内，或者设置在容器的上部1内。在后面这种布置结构中，因此，导流转向器10和部件3形成了设置在容器的所述上部1中的导流转向器的上部和下部。
容器可以设置有可选择的薄膜管12，该管有利于所述容器的底部灌装。
权利要求
1.一种装置，当使用灌装头来灌装容器时，该装置在容器和灌装头之间的交界面处混合一种或者多种浓缩物和/或稀释物，该装置包括下面这些的组合(i)灌装头部件，它包括一个或者多个浓缩物和/或稀释物进入管，所述进入管与一个中心的室流体连通，所述室在其中包括导流转向器，所述导流转向器是这样的，以致导流转向器的直径和周围的室的直径之间的差值使得喷嘴部分的横截面积沿着灌装头部件的流动方向逐渐增加；及(ii)部件，它设置在容器的灌装孔内，所述这些部件能相互啮合以提供从所述灌装头到容器内部的直接通道。
2.一种装置，当使用灌装头来灌装容器时，该装置在容器和灌装头之间的交界面处混合一种或者多种浓缩物和/或稀释物，该装置包括下面这些的组合(i)灌装头部件，它包括一个或者多个浓缩物和/或稀释物进入管，所述进入管与容器的灌装孔流体连通，及(ii)导流转向器，它位于所述容器的灌装孔内，所述导流转向器是这样的，以致导流转向器的直径和周围的孔的直径之间的差值使得孔部分的横截面积沿着灌装头部件的流动方向逐渐增加；所述灌装头部件和所述灌装孔能相互啮合以提供从所述灌装头到容器内部的直接通道。
3.一种当使用灌装头来灌装容器时在容器和灌装头之间的交界面处混合一种或者多种浓缩物和/或稀释物的方法，其中，所述方法包括(i)使所述灌装头和所述容器的一个灌装孔啮合以提供从所述灌装机器到容器内部的直接通道；(ii)将一种或者多种浓缩物和/或稀释物输送到达所述灌装头部件，从而在容器和灌装头之间的交界面处混合所述浓缩物和/或稀释物；及(iii)将在所述交界面处这样混合而成的产品输送到达容器的内部。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法采用了权利要求1或者2的装置。
5.如权利要求3或者4所述的方法，其特征在于，灌装机器是自动售货机。
6.一种灌装机器，该灌装机器包括灌装头，其中所述灌装头包括一个灌装头部件，它包括一个或者多个浓缩物和/或稀释物进入管，所述进入管与一个中心室流体连通。
7.如权利要求6所述的灌装机器，其特征在于，该室在其中包括导流转向器，所述导流转向器是这样的，以致导流转向器的直径和周围的室的直径之间的差值使得喷嘴部分的横截面积沿着灌装头的流动方向逐渐增加。
8.如权利要求6或者7所述的灌装机器，其特征在于，所述灌装机器是自动售货机。
9.一种容器，该容器包括位于容器的灌装孔内的一个部件，所述部件能与灌装机器的灌装头部件相啮合，所述灌装头部件包括一个或者多个浓缩物和/或稀释物进入管，所述进入管与一个中心的室流体连通，所述室在其中包括导流转向器，所述导流转向器是这样的，以致导流转向器的直径和周围的室的直径之间的差值使得喷嘴部分的横截面积沿着灌装头部件的流动方向逐渐增加，从而提供从灌装机器的灌装头到容器内部的直接通道，因此在灌装所述容器时，可以在容器和所述灌装头之间的交界面处混合一种或者多种浓缩物和/或稀释物。
10.一种容器，该容器包括一个灌装孔，所述灌装孔在其中包括一个导流转向器，所述导流转向器是这样的，以致该导流转向器的直径与周围的孔的直径之间的差值使得该孔部分的横截面积沿着灌装头部件的流动方向逐渐增加，以便使以此重新构成的产品流到该容器的内部。
全文摘要
在使用灌装头来灌装容器时在容器和灌装头之间的交界面处进行的一种或者多种浓缩物和/或稀释物的混合，包括(i)使所述灌装头和所述容器的灌装孔啮合，从而提供从所述灌装机器到容器内部的直接通道；(ii)将一种或者多种浓缩物和/或稀释物输送到达所述灌装头部件，从而混合所述浓缩物和/或稀释物；及(iii)将在所述交界面处这样混合而成的产品输送到达容器的内部；以及这里所使用的装置。
文档编号B01F5/06GK1426373SQ01808519
公开日2003年6月25日 申请日期2001年4月24日 优先权日2000年4月25日
发明者蒂莫西·休利特, 史蒂文·凯尔西, 威廉·马斯克尔, 耶拉德·奥布里恩 申请人:国际壳牌研究有限公司