标准容积式阀系统的饮料分配器 【技术领域】
本发明涉及一种饮料分配系统，特别是涉及一种采用多个标准的容积式阀(modular volumetric valves)进行后混合的饮料分配系统。背景技术
已知在现有技术中具有各种类型的饮料分配器。通常，饮料分配器混合供给的浓缩液体，例如用于软饮料的糖浆，和供给的稀释剂，例如苏打水或清水。通常浓缩液体和稀释剂被同时分配，通过混合喷嘴进入饮料杯。直到最近，绝大部分饮料分配器都包括由人工调节的填充和/或流量控制装置。通过改变液体流动的压力，使浓缩液体和稀释剂的流速保持一致，要控制流量，以便保证在使用的浓缩液体和稀释剂之间具有合适的混合比例。合适的混合比例是分配器提供具有相同质量和味道的饮料的基础。但是，由人工控制流量，总是很难避免混合比例偏离合适的调整数值，因此，需要重新进行调整工作。
在饮料分配器中采用“测量容积”的分配阀大大消除了混合比例“偏离”或者说混合比例失调的现象。容积式分配阀通常是具有稀释剂管线、浓缩液体管线和电子控制板地单一装置。稀释剂管线包括流量计，以便确定在给定的时间间隔内稀释剂的流动速率。通过“流动速率”表示稀释剂的容积。将来自流量计的数据发送到电子控制板。然后，由电子控制板处理数据，计算出稀释剂的流动速率，并且，控制浓缩液体管线，测量出给定稀释剂容积的浓缩液体的预定容积。通过电子测量所分配的稀释剂，并且向稀释剂中注入正确容积的浓缩液体，可以在比较小的调整需要的范围内保持预定的混合比例。在名称为“饮料分配的阀及方法”的美国专利US-5381926中，描述了这种容积式分配阀。
通过图1所示的实例表示了一种公知的容积式系统10，这种系统用于图2中所示典型的后混合饮料分配器20中。在这个例子中，饮料分配器20具有六个容积式分配阀30。各分配阀30包括一根稀释剂管线40、一根浓缩液体管线50、一个电子控制板60和一个混合喷嘴70。在各分配阀30上的电子控制板60可以由程序控制，根据宽范围的饮料或饮料调味品保持稀释剂与浓缩液体的比例范围。在上述例子中，通过稀释剂供给管线80和浓缩液体供给管线90连接各分配阀30，因此，可以使用的输入管线95的总量是12条。因此饮料分配器20需要六条稀释剂管线80和六条浓缩液体管线90，以便提供多达六种不同类型的饮料或饮料调味品。
这种公知的容积式阀的一个缺点是通常其初始投资的价格高于已知的由人工调节的阀。虽然提供了一致的液体混合比例，但是，不可避免地在阀的工作寿命期间具有较高的维修费用，需要有多条稀释剂管线、多条浓缩液体管线以及特别多的电子控制板，从而导致初期投资成本过高。这种比较高的投资成本不利于满足饮料分配器的所有者或操作者在一台或多台饮料分配器中具有尽可能多的不同类型的饮料或饮料调味品的愿望。而且，饮料分配器的所有者和操作者不仅仅期望饮料分配器提供尽可能多的不同类型的饮料或饮料调味品，而且，需要饮料分配器紧凑、占据的柜台空间要尽可能小。
换句话说，消费者期望在尽可能小的柜台空间获得更多的饮料选择，从而尽可能的降低成本。因此，需要使饮料分配系统满足这种多样的要求。发明内容
本发明提供了一种从多个饮料浓缩液体供给源分配多种饮料的饮料分配系统。这种饮料分配系统包括：一个喷嘴；一个标准的稀释剂阀，以便向喷嘴供给稀释剂；多个标准的容积式浓缩液体阀，所述多个容积式浓缩液体阀分别流体连通多个饮料浓缩液体供给源之一；和一个电子控制板。该电子控制板用于确定通过所述标准的稀释剂阀的稀释剂流速，并且控制所述多个标准的容积式浓缩液体阀之一，以便根据稀释剂的流速供给预定容积的饮料浓缩液体。
在本发明的特殊实施例中包括在标准的稀释剂阀中，采用一个具有传感器的流量计，以便确定通过阀的稀释剂流速。所述流量计可操作地与所述电子控制板连接。所述标准的稀释剂阀还可以包括一个电磁阀，以便控制通过的稀释剂流量。由电子控制板控制电磁阀的操作。标准的稀释剂阀可以向喷嘴供给碳酸水或非碳酸水。
多个标准容积式浓缩液体阀各自包括一个计量装置。这个计量装置具有一个位于一个腔室中的活塞，所述腔室具有第一端部和第二端部。这个标准的容积式浓缩液体阀包括一个第一和第二电磁阀。所述第一电磁阀流体连通所述腔室的第一端，而所述第二电磁阀流体连通所述腔室的第二端。由所述电子控制板控制所述第一和第二电磁阀的操作，以便调整浓缩液体流入和流出所述计量装置的流量。所述电子控制板还可监视由多个标准的容积式浓缩液体阀分配的浓缩液体的总量，并且，作为一个整体为所述分配系统保持其他类型的使用和清单信息。
在本发明的另一个实施例中，所述饮料浓缩液体供给源之一是饮料调味品供给源，而且，所述多个标准容积式浓缩液体阀的第二个阀流体连通所述饮料调味品的供给源。所述电子控制板控制多个标准的容积式浓缩液体阀的第二阀，以便向喷嘴提供预定容积的饮料调味品。然后，如上面所述，分配浓缩液体和稀释剂。
本发明的另一个实施例是一种饮料分配系统，其提供具有中间值碳酸的饮料。这种系统包括：一个电子控制板；一个喷嘴；一个第一标准的稀释剂阀，以便向喷嘴提供碳酸水；一个第二标准的稀释剂阀，以便向所述喷嘴提供非碳酸水。采用所述电子控制板控制第一和第二标准的稀释剂阀的操作，从而使所述电子控制板向第一和第二稀释剂阀发送脉冲信号，以便开启或关闭阀。这种系统还包括一个或多个标准容积式浓缩液体阀，以便向喷嘴提供浓缩液体。这些容积式浓缩液体阀各自与所述多个饮料浓缩液体供给源之一流体连通。所述电子控制板确定通过两稀释剂阀的稀释剂流速，并且控制容积式浓缩液体阀之一，以便根据稀释剂的流速，向喷嘴提供预定容积的饮料的浓缩液体。
本发明的另一个实施例提供了一种分配器，以便提供从多种饮料源中选定的饮料。这种分配器包括：一个电子控制板；多个喷嘴；多个标准的稀释剂阀，以便向喷嘴提供稀释剂。采用电子控制板控制标准的稀释剂阀的操作，以便电子控制板按照饮料的选择，驱动所述标准稀释剂阀之一。这种分配器还包括多个标准的容积式浓缩液体阀，以便向喷嘴提供饮料的浓缩液体。由电子控制板控制标准的容积式浓缩液体阀的操作，以便根据选定的饮料驱动标准的容积式浓缩液体阀。由电子控制板确定通过所述被驱动的标准的稀释剂阀的稀释剂流速，并且控制被驱动的容积式浓缩液体阀，以便根据稀释剂的流速向喷嘴之一提供预定容积的饮料的浓缩液体，从而提供选定的饮料。
本发明提供一种可以从饮料分配器选择饮料的方法，所述饮料分配器具有多个饮料的浓缩液体供给源，一个或多个喷嘴，一个或多个标准的稀释剂阀，以及多个标准的浓缩液体阀。这种方法包括下列步骤：按照饮料的选择驱动标准的稀释剂阀之一，从而向喷嘴之一提供稀释剂，确定通过被驱动的标准的稀释剂阀的稀释剂流量，根据选定的饮料，驱动标准的容积式浓缩液体阀，控制所述被驱动的容积式浓缩液体阀，以便根据稀释剂的流速向喷嘴提供预定容积的饮料的浓缩液体。附图的简要说明
图1是现有技术中的容积式分配系统的示意图。
图2是饮料分配器的侧视图。
图3是标准的容积式分配系统的示意图。
图4是标准的稀释剂水阀的侧视图。
图5是图4所示标准稀释剂水阀的侧剖视图。
图6是标准浓缩液体阀侧视图。
图7是图6所示标准浓缩液体阀的侧剖视图。
图8是标准的容积式分配系统的方框图。
图9是标准的容积式分配系统的示意图。
图10是在中等碳酸饮料分配系统中，标准的容积式分配系统的示意图。
图11是在调味的饮料分配系统中，标准容积式分配系统的示意图。本发明的详细说明
下面详细地参照附图，其中相同的标号在视图中表示相同的零部件。在图3中表示了本发明的标准的容积式分配系统100。本发明的分配系统100采用具有一个或多个标准的稀释剂阀110和一个或多个标准的浓缩液体阀120代替具有内部稀释剂回路40和浓缩液体回路50的分配阀30。术语“标准”意味着稀释剂阀110和浓缩液体阀120是相互独立和可相互更换的。标准的稀释剂阀110和标准的浓缩液体阀120在使用中可以具有任意排列顺序和任何数量。
通过实例表示，在附图3中表示的分配系统100具有三个标准稀释剂阀110、九个标准的浓缩液体阀120、一个电子控制板130和三个喷嘴140。按照本发明的标准的设计结构，与现有技术中的系统10能够提供六种饮料或饮料调味品相比较，在使用同样数量的输入管线95的条件下，本发明可以允许分配系统100提供三种以上的饮料和饮料调味品。而且，分配系统100为这三个另外的饮料或饮料调味品提供了不多于三个稀释剂回路，不多于五个电子控制板，以及不多于三个喷嘴。通过这个实施例应当注意到，在其他结构中可以具有不同的数量，这是非常重要的。
作为一个整体，对分配系统100唯一的要求是其必须具有至少一个稀释剂阀110，至少一个浓缩液体阀120，至少一个电子控制板130，以及至少一个喷嘴140。分配系统100可以采用任何常规的饮料分配器，例如图2中所示的分配器20。在此实施例中使用的喷嘴140可以具有常规的多味道结构，或者其他已知的结构。多味道结构的喷嘴已经在美国专利US-5725125中公开。
图4和图5分别描绘了用于本发明的标准的稀释剂阀110。应当理解，也可以使用任何其他合适类型的阀。稀释剂阀110包括一个稀释剂通道155，稀释剂流动通过稀释剂通道155，从而通过阀110。阀110还包括一个流量计160和驱动器，例如电磁阀170。流量计160包括可转动的叶轮180，以及位于叶轮180相邻位置的传感器190。可转动的叶轮180最好模制成型，其是单一的整体元件，具有固定在中心轮毂上的六个叶片。传感器190可以是光电传感器，或者是其它常规类型的监视装置。流量计160确定流动速率，因此在给定的时间间隔内，具有一定容积的稀释剂流动通过通道155。例如，流量计160可以跟踪叶轮的180叶片切割光电传感器190的光束的次数。电磁阀170包括一个由电磁线圈210围绕的柱塞200，以便柱塞200在电磁线圈210中往复运动。柱塞200在操作过程中与一个出口220相互接合。出口220与排出腔室250流体连通。稀释剂阀110还包括一个由人工驱动的阀260，以便控制稀释剂通过的流量。
在使用，当电磁阀170被激励，稀释剂流动通过阀260，并且流动进入稀释剂通道155。然后，稀释剂流动通过流量计160，由传感器190确定稀释剂的流动速率。然后由电磁阀170迫使稀释剂通过排出腔室250流出阀110。然后稀释剂通过柔性通道270流动到喷嘴140。柔性通道270可以具有常规的结构。
图6和7描绘了用于本发明的标准的浓缩液体阀120。应当理解，也可以使用其他任何合适类型的阀。浓缩液体阀120包括浓缩液体通道310，浓缩液体通过浓缩液体通道310流动。在通道310中，设置了由人工驱动的阀315，以便根据需要开启和关闭通道310。浓缩液体阀210还包括一对电磁阀：第一电磁阀320和第二电磁阀330。所述第一电磁阀320和第二电磁阀330是相同的。这两个电磁阀320和330与计量装置340流体连通。这个计量装置340可以是泵或相同类型的装置。这两个电磁阀320和330包括柱塞350，其中具有多个流动通道。由电磁线圈360围绕柱塞350，以便使柱塞350与该电磁线圈一起往复运动。各电磁阀320和330还包括第一阀370，其位于第一端或者柱塞350的底端；以及第二阀380，其位于第二端或者柱塞350的顶端。阀370和380可以是提升阀或相同类型的装置。第一阀370与浓缩液体阀310流体连通。各电磁阀320和330还连通歧管头410，所述歧管头410环绕计量装置340。所述歧管头410内是水平延伸的通道420，所述通道420连通竖直出口通道430。柱塞350的第二阀380与水平延伸的通道420流体连通。
计量装置340具有往复移动活塞450，后者位于活塞缸腔室460内。活塞450由陶瓷材料制成，在腔室460和活塞450之间具有非常紧密的间隙。或者，在活塞450上还可以设置0型密封圈或者类似的装置，以便于提供液密密封。由活塞450将腔室460分为两个分开的端部，即，第一端部470和第二端部480。腔室460的第一端部470通过第一环形腔室490与第一电磁阀320流体连通，与此同时，腔室460的第二端480通过第二环形腔室500与第二电磁阀330流体连通。
在操作过程中，电磁阀320和330总是处于相反的状态。换句话说，当第二电磁阀330位于其第一位置，第一电磁阀320位于其第二位置，反之亦然。在一个实施例中，当第二电磁阀330处于激励状态时，在通道310和第二电磁阀330之间具有使液体通过第一阀370的通道。通过第二电磁阀330的流体路径通过第二环形腔室500进入腔室460的第二端480。在第二工作位置，当第二电磁阀330被激励，而且柱塞350向下移动，第一阀370被密封关闭，因此在腔室460的第二端部480和竖直的排出通道430之间通过第二阀380和水平延伸的通道420形成通道。排出通道430通过柔性管270与喷嘴70流体连通。
附图8和9描绘了本发明标准的容积式分配系统100，其中采用一个标准的稀释剂阀110与三个标准的浓缩液体阀120相结合。在图中描绘了稀释剂阀D1，浓缩液体阀C1、C2、C3。采用电子控制板130控制分配系统100的操作。电子控制板130包括常规的微处理器，其中具有标准的RS232数据接口，另外，还可以采用具有通讯接口的其他任何常规类型的控制板。电子控制板130还可以包括一个可调节的计数器AC和触发器FF，以便决定在稀释剂阀110中稀释剂的流动速率，以及控制浓缩液体阀120的操作。电子控制板130通过第一稀释剂线路510连通流量计160，并且，通过第二稀释剂线路520连通稀释剂电磁阀170。电子控制板130还通过第一电磁阀线路530和第二电磁阀线路540分别连通浓缩液体阀C1、C2、C3的电磁阀320和330。
根据饮料的要求，电子控制版130决定选择哪种饮料或饮料调味品，并且确定适用的浓缩液体阀120。然后电子控制板130通过线路520驱动稀释剂阀110的稀释剂电磁阀170。稀释剂开始通过稀释剂通道155，进入流量计160，由此引导叶轮180转动。然后由传感器190测量叶轮180的转动。根据稀释剂流动速率的大小，由传感器190将间隔的脉冲信号通过线路510发送到电子控制板130。
在一个实施例中，电子控制板130借助计数器AC计数由叶轮180产生的脉冲数量。当脉冲数量达到预定值时，由计数器AC发出触发信号。这个预定的脉冲数量值取决于在给定的时间间隔内稀释剂流动的预定容积。根据需要可以调整计数器AC到期望的数值。一旦计数器达到预定的脉冲数量值，计数器AC向触发器FF发出触发信号。触发器FF改变其工作状态，触发一个或另一个需要使用的浓缩液体阀120的电磁阀320或330。
在上面所述的实施例中，电子控制板130通过线路530向第一电磁阀320提供能量。线路540不向第二电磁阀330提供能量。因此如上面所述，第二电磁阀330处于其去激励的第一位置，以便浓缩液体流动通过第二阀330，并且通过第二环形腔室500进入腔室460。在此时刻，活塞450位于腔室460的第二端480。供给的浓缩液体在压力作用下推动活塞450朝着腔室460的第一端470移动，并且迫使第一端470中的浓缩液体通过被激励的第一电磁阀320的第二阀480流出第一环形腔室490。然后，浓缩液体向前进入水平通道420，并且，进入排出通道430。最后，浓缩液体流动通过柔性管270进入喷嘴140，在此处，浓缩液体与来自稀释剂阀110的稀释剂混合。
当通过计数器AC计算，达到各预定的阀值时，重复上述工作循环。在下一个工作循环中，第一电磁阀320被激励，并且被转换到其第一位置，与此同时，第二电磁阀330被激励，转换到其第二位置。然后，浓缩液体通过第一环形腔室490流动进入腔室460，并且迫使活塞450朝向腔室460的第二端部480移动。因此，经过容积测量的浓缩液体部分以控制的比例与进入喷嘴140的稀释剂相混合。
每当通过计数器AC计算达到预定的值时，触发信号引起触发器FF改变其状态，因此反转其开关状态，并且反转电磁阀320和330的位置。在分配了正确容积的浓缩液体和稀释剂后，电子控制板130关闭稀释剂的电磁阀120和浓缩液体的电磁阀320和330。然后在下一次需要饮料的时候，重复上述工作过程。电子控制板130根据选择的饮料类型再选择适用的浓缩液体阀120。虽然在此描述了计数器AC，本专业的普通技术人员能够明白，能够采用其它许多不同的方式控制电磁阀320和330的操作。
通过采用标准的稀释剂阀110和标准的浓缩液体阀120，这种分配系统100整体比所有的由多个供给源供给饮料或饮料调味品的已知系统具有更好的灵活性。另外，分配系统100可以提供不同类型的具有改变碳酸浓度的饮料。例如，如图3中所示的分配系统100，在稀释剂阀D1、D2中采用碳酸水，在另一个稀释剂阀D3中采用非碳酸水。这允许分配系统100提供多达六种碳酸饮料，例如软饮料和三种非碳酸饮料，例如茶水、运动饮料或类似物。
本发明的分配系统100可以用于任何常规类型的饮料分配器，例如图2中所示的饮料分配器20。如上所述，在常规的饮料分配器20中，对于各分配阀30，通常具有两条供给管线95，一条是稀释剂管线80，另一条是浓缩液体管线90。这种常规的分配器20通常还包括各种类型的内部液体探查和冷却部件(未图示)。分配阀30通常被安装在一个歧管块中(未图示)，后者位于液体探查和冷却部件的下游。歧管块具有两个用于各阀30的出口，其分别对应于供给的稀释剂管线80和浓缩液体管线90。
采用本发明更新这种常规的分配器20需要拆除各分配阀30，并且按照需要的数量和顺序，安装标准的稀释剂阀110和标准的浓缩液体阀120。这就需要加长歧管块，以便容纳标准的阀110和120的尺寸。然后，按照相应的顺序，将相应的稀释剂管线80和浓缩液体管线90连接到分配器20上。然后安装电子控制板130，并且由程序控制相应的饮料或饮料调味品。同样，通过柔性管270，将喷嘴140固定并且连接在各阀110和120上。
图10描绘了分配系统600的使用，该分配系统能够提供中等碳酸饮料。作为隐含的概念，中间等碳酸的饮料中含有的碳酸含量在典型的碳酸饮料例如软饮料和清水(plain water)之间。通过结合来自具有碳酸的稀释剂阀110的苏打水和来自非碳酸的稀释剂阀110的清水可以获得碳酸的中间值。在这个实施例中，碳酸稀释剂阀D1和非碳酸的稀释剂阀D2通过柔性管270与一个喷嘴140相连接。同样，单一的浓缩液体阀C1通过其他柔性管270与同一个喷嘴140相互连接。电子控制板130按照需要的比例分别向稀释剂阀D1和D2发送脉冲信号，以便于产生具有合适的碳酸含量的稀释剂流体。如上所述，由电子控制板130以相同的方式、通过浓缩液体阀C1将一定容积的浓缩液体添加到稀释剂流体中。系统600作为一个整体采用四个稀释剂阀110和八个浓缩液体阀120。
图11描绘了分配系统700，其可以用于分配调味饮料。浓缩液体阀120可以用于提供调味品，而不是浓缩液体饮料。例如，浓缩液体阀F1可以向软饮料中添加樱桃口味的调味品。在这个例子中，一个喷嘴140通过柔性管270至少连接一个用于提供调味品的浓缩液体阀F1，并且连接用于提供软饮料的浓缩液体的阀C1，以及一个稀释剂阀D1对于上面所述浓缩液体的容积，电子控制板130根据预定的比率监视和测量出调味品、浓缩液体和稀释剂进入喷嘴140的正确容积。系统700整体采用了三个稀释剂阀110和八个浓缩液体阀120。
这种饮料分配系统100的另一个优点是对于整个分配器20，采用一个电子控制板130。电子控制板130可被程序控制，以便适应饮料或分配系统100中管线的变化。单一的电子控制板130还可以提供详细的使用和存量控制信息。例如，电子控制板130可以精确监视用于各种饮料或饮料调味品的浓度。然后电子控制板130可以通知使用者，浓缩液体源需要被更换。电子控制板130还可以确定哪一种饮料或调味品料是最流行的，在一天中的什么时间，通常需要的特定的饮料或饮料调味品，并且，确定哪一种尺寸的饮料杯子是比较常用的，以及其他消耗品的数量和类型，或者存量的信息。可以记录这些数据，以便进行分析，例如有效地进行存量控制，有利于进行销售，确定用户的爱好，以及许多其他目的。
因此，本发明的分配系统100与公知的分配系统相比较，不仅提高了适应性能，可以提供多种饮料或饮料调味品，而且，能够以相当低的成本获得更大的收益。单一的分配系统100可以在单一的电子控制板130的控制下操作，而与此相反，在现有技术中对于各分配阀需要采用各自的电子控制板。而且，可以减少稀释剂回路的数量。取代一个稀释剂阀对应于一个浓缩液体阀，一个标准的稀释剂阀可以用于任何数量的浓缩液体阀。这种减少在设置部件过多的系统中提供相当好的成本效益，同时还增加了提供饮料的适应性能，在比较小的空间内能够提供更多的饮料选择。