用于混合和分配饮料的装置的制作方法

本发明涉及一种用于混合流体的装置。

背景技术：

迄今为止，已知了用于混合流体(例如用于制备饮料)的若干类型的装置，其中糖浆或果汁浓缩物必须与稀释剂，例如水混合，以便获得所需饮料。

这些装置一般具有第一流体(例如，水)的第一供应管线，沿着所述第一供应管线布置有被适配成控制所述第一流体自身的流速的第一阀构件(means)；第二流体(例如，糖浆或果汁)的第二供应管线，沿着所述第二供应管线布置有被适配成控制所述第二流体自身的流速的第二阀构件；以及混合构件，所述混合构件用于混合所述两种流体。

为了获得随时间推移尽可能可再现的饮料风味，分配流体之间的比率必须基本上维持不变。

用于混合流体的一些装置举例来说从US 5868279、US 2004/0084475和US 6450369获知。

具体地，US 5868279提供：沿着供应管线中的每一个布置相关常开阀，以及在这些阀下游存在流量计，所述流量计被适配成向相关控制构件发送信号，所述控制构件被编程以在检测到的流速超过预定值时关闭阀。一旦发现已经符合流体之间的所需比率，控制构件就重新打开先前关闭的阀。

然后，由US 5868279描述的装置执行对流体流速的离散类型控制，即，在两种流体中的一种的流速达到相关参考值之时，将其分配中断而同时另一种流体的分配保持起作用，直到它们之间的比率达到所需值。

因此通过作用于对应阀、关闭它们来调整流体的流速。

US 2004/0084475描述了一种用于分配饮料的系统，其中由压力传感器和温度传感器对糖浆的流速进行测量并由流速传感器对水的流速进行测量，传感器的信号被发送到控制装置，该控制装置被适配成操作相关阀以便获得分配流体的流速之间的所需比率。

具体地，控制装置执行脉冲宽度调制类型(PWM)的阀调制，所述调制根据所检测到的流速和预设比率改变在阀线圈内侧流动的电流并改变磁场和阀闸板的位置。

US 6450369描述了一种用于分配饮料的装置，所述装置提供单个活塞，所述活塞安置在流体分配管线与混合构件之间并被适配成调节两种流体的分配。

具体地，此类装置根据所测量到的糖浆流速、通过上述活塞提供两种流体的流速检测和水流速的反馈控制，以便获得其间的预定比率。

这些已知装置具有一些缺点。

它们实际上达不到流体流速的精准且快速的反馈控制。更详细地，通过调整相关阀的打开时间执行的流速控制同样由于相关闸板的响应时间，而达不到流体流速的有效反馈控制。

已知类型的装置的这种限制通常转换成了分配饮料的风味随时间推移的低可再现性，因此会影响消费者的赞赏度。

一般来讲，操作压力和分配流体的粘性越大，这个缺点越明显。

为此，必须补充以下事实：已知类型的装置在流体自身的压力和温度变化的情况下调节两种流体的流速和维持所需混合比率的能力较低(若不是完全无能力的话)。

技术实现要素：

本发明的主要目的是提供一种用于混合流体的装置，所述装置允许有效地执行对所述流体的流速的反馈控制。

在这个目的之内，本发明的一个目标是以基本上连续的方式控制分配流体的流速及其比率。

本发明的另一个目标是在阀构件交叉期间减少流体的压头损失，以便在流体充气时抑制湍流和碳酸气损失(loss of carbonation)。

另一个目标是提供具有快速且精准致动的阀构件，并且同时避免包含在糖浆中的任何糖成分随时间推移而导致形成阻碍相关闸板移位的残渣。

本发明的另一目标是提供一种用于混合流体的装置，所述装置允许：

-将所述流体的流速设置在预先确定的范围内；

-在由定位在装置上游的供应系统强加的不同压力下使流速维持不变；

-将饮料维持并重新提出(re-proposing)为流体混合物，即使在温度发生变化时。

本发明的另一个目标是提供一种用于混合流体的装置，所述装置允许在简单、合理、容易、使用有效且经济实惠的解决方案的范围之内克服现有技术的上述缺点。

上述目标通过根据权利要求1所述的用于流体混合的本发明装置实现。

附图说明

本发明的其他特性和优点将从对一种用于混合流体的装置的优选但不排他的实施方案的描述中变得更加明显，所述实施方案通过附图中的示例性而非限制性实例示出，在附图中：

图1是根据本发明的装置的轴测图；

图2是根据本发明的装置的俯视图；

图3是沿着图2的平面III-III的剖面图；

图4是沿着图2的平面IV-IV的剖面图；

图5是根据本发明的装置的从另一个角度并且部分剖切的轴测图；

图6和图7是剖面图，以放大比例示出根据本发明的装置中的阀构件的第一实施方案；

图8和图9是轴测图，以放大比例且部分剖切地示出存在于根据本发明的装置中的阀构件的第二实施方案；

图10是示出根据本发明的装置的控制逻辑的图；

图11是示出根据本发明的装置的阀构件的打开和关闭周期的可能序列的图。

具体实施方式

具体参照所述附图，由参考标号1总体指示的是用于混合流体(具体地用于生产饮料等)的装置。

装置1包括基座框架2，所述基座框架2例如可安装在饮料分配机内侧，所述饮料分配机由于是已知类型故而在图示中未详细示出。

在基座框架2上安装了组装在一起的一系列部件以便限定：

-第一流体的至少第一供应管线3，沿着所述第一供应管线3布置有至少第一阀构件4，在此提供第一控制构件5，所述第一控制构件5被适配成命令第一阀构件4的打开/关闭以便调节所述第一流体自身的流速；

-第二流体的至少第二供应管线6，沿着所述第二供应管线6布置有至少第二阀构件7，在此提供第二控制构件8，所述第二控制构件8被适配成命令第二阀构件7的打开/关闭以便调节所述第二流体自身的流速；以及

-所述第一流体和所述第二流体的混合构件9，所述混合构件9与第一供应管线3和第二供应管线6连通。混合构件9例如是在第一供应管线3和第二供应管线6均结束的公共出口嘴中组成。

第一流体例如由水组成，如果必要的话添加二氧化碳。

第二流体例如由糖浆或果汁浓缩物组成，所述糖浆或果汁浓缩物在与水混合时形成饮料。

第一阀构件4和第二阀构件7中的至少一个，优选地两者都包括主体10，所述主体10限定相关流体的接收室11，所述接收室11具有至少一个入口端口12和至少一个出口端口13。

布置在接收室11内侧的是至少一个闸板14，所述至少一个闸板14可移动以使入口端口12和出口端口13彼此连通/隔离。

闸板14具有邻接表面，所述邻接表面具有基本上环形形状并且被适配成在出口端口13处抵靠在主体10上以便阻隔流体的流动。

在图6和图7中详细示出的阀构件4、7的第一实施方案中，出口端口13具有基本上圆形形状并且邻接表面被适配成在出口端口自身的周边边缘处抵靠在主体10上。

在图8和图9中详细示出的阀构件4、7的第二实施方案中，替代地，出口端口13具有基本上环形形状并且例如由精准地布置在环路中的一系列曲线形槽限定。

在这个第二实施方案中，闸板14的邻接表面被适配成在其出口端口自身处邻接，并且有用地，闸板14是杯形的、内部中空并且具有用于相关流体流动穿过的至少一个开口15；以此方式，当闸板14移动远离出口端口13时，使得相关流体更容易流动通过阀构件4、7。有利地，主体10限定用于流体的至少一个出口通道16，所述至少一个出口通道16从出口端口13延伸并且基本上形成为文丘里管。

第一阀构件4和第二阀构件7中的至少一个，优选地两者都包括至少密封元件17，所述密封元件17被适配成以液压操作方式将相关控制构件5、8与相关接收室11分隔开，从而防止流体流出接收室11并把控制构件弄湿。

就这一点而言，规定控制构件5、8是电子类型的并且因此必须保持干燥。

具体地，第一控制构件5和第二控制构件8中的至少一个，优选地两者都包括至少一个命令线圈18。

正是由于命令线圈18，控制构件5、8可被命令在活动配置与休止配置之间，在活动配置中它们能够生成磁场以朝向打开位置吸引闸板14，而在休止配置中它们中断磁场并包括弹簧等类型的返回构件19，所述返回构件19被适配成抵消闸板14自身朝向相关打开位置的移位。

装置1包括驱动构件20，所述驱动构件20用于驱动第一控制构件5和第二控制构件8中的至少一个并且被适配成维持沿着相关供应管线3、6的第一流体与第二流体流速之间的至少预定比率。

驱动构件20包括按照脉冲的脉冲驱动信号23的生成构件21、22，所述脉冲被适配成在脉冲打开时间T-on内打开第一阀构件4和/或第二阀构件7并在脉冲关闭时间T-off内关闭第一阀构件4和/或第二阀构件7，其中每个脉冲的脉冲打开时间T-on与脉冲关闭时间T-off之间的比率恒定并且这些脉冲具有可变重复频率。

在阀构件4、7的每个打开和关闭周期，在实践中，脉冲打开时间T-on的持续时间和脉冲关闭时间T-off的持续时间可改变但始终以成比例方式改变。

换句话说，如果脉冲打开时间T-on改变，那么脉冲关闭时间T-off也成比例改变。

此类模式在图11中图示，其中可看出，在第一操作阶段中，脉冲的特征在于以相当低的重复频率重复的相当长的脉冲打开时间T-on和脉冲关闭时间T-off，而在第二操作阶段中，脉冲的特征在于以相当低的重复频率重复的相当短的脉冲打开时间T-on和脉冲关闭时间T-off；然而，在第一操作阶段和第二操作阶段两者中，T-on/T-off比率是固定的且不变的。

脉冲驱动信号23有用地由PFM(脉冲频率调制)类型的信号组成，其中在实践中，脉冲的持续时间，即准确地说T-on/T-off比率，是固定的并且重复频率改变。

PFM频率基本上是在反馈积分控制误差和参考前馈控制的结合动作的基础上由系统确定。

具体地，生成构件21、22包括至少脉冲频率调制(PFM)单元21，所述脉冲频率调制单元21被适配成在输入处接收待调制的预先确定的控制信号24并在输出处返回脉冲驱动信号23。

生成构件21、22还包括至少控制电路22，所述控制电路22连接在频率调制单元21的上游，被适配成在输入处接收至少由管理单元提供的参考流量值25并被适配成在输出处生成控制信号24。

驱动构件20还包括沿着第一供应管线3和/或第二供应管线6分别布置在第一阀构件4和/或第二阀构件7的上游的至少一个流速传感器26、27，所述至少一个流速传感器26、27被适配成测量对应于供应管线3、6中的流体的流速的至少一个流量值28。

控制电路22包括连接到流速传感器26、27的至少一个反馈线路29，所述至少一个反馈线路29允许控制电路22在输入处不仅接收参考流量值25而且接收由流速传感器26、27测量的流量值28。

控制电路22比较参考流速25和由流速传感器26、27测量的流量值28，并将控制误差计算为两者之间的差，并且如必要，由积分器对其进行积分。

根据积分控制误差并根据参考流量值25(这仅仅是前馈控制)，控制电路22在输出处提供待调制的控制信号24。

控制信号24由频率调制单元21接收，所述频率调制单元21在输出处返回具有脉冲频率PFM的脉冲驱动信号23，所述脉冲驱动信号23成比例地取决于控制信号24的大小。因此获得的脉冲驱动信号23命令阀构件4、7的打开和关闭。

在这一点上，应注意控制构件5、8的命令线圈18可操作地连接到生成构件21、22的输出以及第一阀构件4和第二阀构件7中的至少一个。

命令线圈18还被适配成在脉冲驱动信号23的每次脉冲时致动第一阀构件4和第二阀构件7中的至少一个。

有利地，存在两个命令线圈18，一个用于第一控制构件5并且一个用于第二控制构件8。

类似地，存在两个流速传感器26、27，其中的第一流速传感器26沿着第一供应管线3布置并且第二流速传感器27沿着第二供应管线6布置。

流速传感器26、27优选地是不移动的类型。