使用单独加压气体源的气体驱动的液体分配器 本发明涉及液体分配器，具体地说，涉及粘稠液体，例如皂液的分配器。
用于洗涤盆之类的设备中的自动流量控制器具有便于保存和卫生的优点是公知的事实，所以很多公用休息室的设施已经装备了自动放液嘴和冲洗器。虽然在这些设施中使皂液自动分配也具有类似的优点，但迄今为止这种做法却还远没有普及。
之所以不容易被接受的最重要的理由是安装困难。安装皂液分配器常常需要敷设额外的线路。解决这个问题的方案之一是采用电池驱动的装置。这种方法目前在使手动冲洗器自动化的改型方面很流行。但是，为泵压相当粘稠的皂液所需要的电力相当可观。所以，除非使用非常庞大的电池组，否则，皂液分配器中的电池寿命就会很短。
正如上面提到的Parsons等的申请中所指出的，我们认为，如果用可重新填充的皂液容器中地加压流体来提供上述泵压的能量，那么大小适当的电池组也可以有相当长的使用寿命。上述容器中的压力能恰当地迫使粘稠的液体以适当的速率流过分配器的出口，所以，电力(通常是电池)只要用来控制流量，而不是推动粘稠的液体流动。
我们已经认识到，这一构思可以借助于采用在某些其他分配器具中使用的原理加以改进，即，由与要分配的液体分开的容器来提供加压流体。用于皂液或其他要分配的液体的容器可以做得相当大，但其中的压力却比另一个容器中的低得多，这个容器是装有压力流体的储存筒，并且被前一个相当大的容器所包围。储存筒内装着处于高压下的物质，这种物质能以气体的形态释放到上述液体容器内，对储存罐内的这种液体加压。在需要时，可通过一个用力调节器使加压的气体流出来。上述压力调节器只在储存罐中的总压力低于预定的极限值时才使加压气体从储存筒流入液体容器内。上述预定的极限值小于上述储存筒所能提供的压力。上述总压力迫使液体通过液体容器上的出口流出。由于这种加压流体是与要分配的液体分开储存的，所以就能大大地减小液体容器所要求的尺寸和/或强度。
按照本发明的一个方面，流量是由目标传感器控制的。例如，当传感器检测到使用者的手接近上述出口时，控制电路就能让皂液流出。
下面参照附图详细描述本发明的实施例。附图中：
图1是实施本发明构思的皂液分配站的侧视图；
图2是与图1同样的图，但它分段表示了该皂液分配站的可抛弃的加注装置，并且与它的固定在壁上的装置分开；
图3是图2中所示的止挡器的详细断面图；
图4是与壁上装置的压力调节器组件相配的可抛弃的加注装置的结合组件的详细侧断面图；
图5是图2中的固定壁上装置的平面图；
图6是把壳体拆下后的详细正视图，并且用断面表示了流量控制阀；
图7是分配站的底视图；
图8是分配装置的侧视图，表示其壳体处于部分打开的位置；
图9是分配装置的安全锁定机构的详细断面图；以及
图10是上述分配装置用于控制流量的电磁阀的断面图。
图1是实现本发明构思的一个分配站10的侧视图。一个可抛弃的加注的装置12固定在安装在墙壁16上的固定壁装置14上。当实物传感器18检测到使用者的手20时，皂液便通过出口22流出，这一点将在下面说明。
在上述固定壁装置的零件中有一个壳体24。图2表示该壳体24用安装板27安装在固定于墙壁16的托架构件26上。在图示的位置上，该壳体能让加注装置12安装上去和拆卸下来。该加注装置不仅包括上述皂液容器28本身，而且还有一个用螺纹固定在瓶的颈部上的结合组件30和一个储存筒保持器，该保持器在本实施例中呈套筒31的形状。上述储存筒保持器包括一个压力源储存筒32。
通常，上述储存筒是装有诸如高压二氧化碳的普通圆筒形的黄铜容器。其压力可以在，例如800到2900磅/平方英寸的范围内。在这样高的压力下，二氧化碳一般呈液相，而为提供适当压力所需要的二氧化碳的量，即使要使皂液容器几乎全部排空，也只占据很小的容积。这就更加有实效地使储存筒具有盛装高压流体所需要的强度。否则，如果这种高压流体与皂液储存在同一个容器内，就需要相当大的容器，而且必须做成具有必要的抗压强度。或者，容器就必须做得非常大，以便储存大量的低压气体。
为了达到本发明的优点，并不要求精确的压力，但这种压力应该能使储存筒的容积小于，例如液体容器的容积的5％。虽然本发明的这种构思也可以应用于储存气相加压流体的装置，但这时要使用能导致液相或固相储存的压力。在这一方面，在某些情况下一般可以考虑使用这样一种物质，它在室温下的平衡蒸汽压力大大低于二氧化碳。多卤化的碳氢化合物，例如氟利昂致冷剂中的一种(例如三氯氟代甲烷)，就是例子。我们推荐二氧化碳是因为它比这一类物质中的大多数物质对环境更加有利。压缩氮气是另一种可替代的物质，它可能更加适用于某些偶然的情况，此时二氧化碳的惰性还不够强。
如以下所要描述的，把加注装置12安装在固定壁装置14上时，就刺穿了储存筒盖子34，这个盖子原来是为了防止储存筒泄漏压缩的二氧化碳用的。储存筒的套筒31有一个套筒出口36，这个出口与留在套筒31的内壁表面与储存筒32的外表面之间的轴向通道38连通。装配好之后，压力调节器部件40与上述轴向通道38协同工作，在储存筒内部与皂液容器之间形成一条加压通道，这一点将在下文中详细说明。
一根管子42把压缩气体通过从图3中能看到的挡块44的内部通道45输送到皂液表面上方的区域中。由于管子42延伸到皂液表面的上方，所以皂液不能流入加压通道内。图中所示的挡块44所处的位置是在加压储存筒的压力迫使它向上移动后的位置。在储存筒被刺穿之前，挡块处于较低的位置，此时管子42封闭了内部通道45。这样，当不能保证图中所示的定位时，就能防止皂液在输送过程中进入管子内。
当皂液的容器28受到压力时，二氧化碳便对皂液施加压力，迫使它围绕着套筒31通过瓶颈流入在结合部件中形成的环形通道48。上述环形通道48与也是在该结合部件中形成的出口通道50连通。皂液在一个电力阀的控制下，从通道48通过出口通道50，通过出口22流出。上述电力阀包括一个阀门部件52和一个电力致动器，这些将在下文中详细说明。
图4表示图2中的压力调节器部件，它包括分别形成上、中、下通道的构件54、56和58，以及一个有容纳构件58的孔的本体构件60。形成上通道的构件54中装有刺穿储存筒的插套62。流体能从储存筒32流过上述插套和形成中通道的构件56中的通道64，流入由形成中、下通道的构件56、58所形成的阀门腔室66中。上述阀门腔室66中装有一个阀导向件68，在其下端形成了一个开口和阀座70，而加压弹簧72迫使调节压力的阀构件74进入该阀座内。
用螺纹固定的腔室塞头77保持在其位置上的调节器弹簧76，通过安装在低压腔室80中的能滑动的柱塞78所施加的弹力与上述加压弹簧的弹力对抗。在上述柱塞78与低压腔室80的内壁之间设置了一个密封件82。
只要低压腔室80内部的压力低于预定的极限值，上述调节器弹簧76就有足够的弹力克服上述加压弹簧72的弹力。从而使阀构件74保持在非关闭的位置上。这样，流过插套62和中通道64进入阀门腔室66中的加压二氧化碳就能够进入低压腔室80内。然后，再从低压腔室流过出口84，流到压力调节部件40的外部。O形密封圈85防止了以上流出来的二氧化碳向下流动，但却能向上流过套筒31与压力调节部件40之间的空隙。然后，再从那里流过套筒31与储存筒32之间的空隙，流向套筒的出口36。套筒出口36能让二氧化碳流入皂液容器的内部，以迫使皂液像上面所提到的那样流过环形通道48、出口通道50和阀52。
在二氧化碳从储存筒32通过这条加压通道流向皂液容器内部的过程中，还流过一个烧结过的青铜的过滤器88，这个过滤器防止任何进入通道中的颗粒到达上述阀内。该过滤器还具有很大的有助于流体的相态变化的内表面面积；在内部压力普遍很高的储存筒内二氧化碳为液相，而具有很大内表面面积的烧结青铜能加速其气化过程。
只要在低压腔室80内的压力低于相应的低限值，例如，高于大气压力10磅/平方英寸的低限值，上述二氧化碳就能够流动。由于储存筒内的压力大大高于上述压力，所以这个低限值很快就被超过，而作用在柱塞78上的向下的合力便能克服调节器弹簧76的弹力。于是，加压弹簧72就封闭阀构件74，从而使二氧化碳继续流动，直到皂液流又处在足够低的腔室压力下为止。O形密封圈90、92和94将高压二氧化碳封闭在阀腔室66和加压通道上游的一部分内。如果阀构件74由于某种原因没有封闭，则低压腔室80中的压力便升高，从而将柱塞78进一步向下推动，一直到腔室80与卸压口95连通，于是高压气体就排到外部去了。
为了了解流量控制阀52的工作过程，请看图5，其中，压力调节部件40在平面图上看起来整体呈圆形。图4中的包围着它的结合部件30也呈一般的圆形，但是它有一个凸出的肩部96，该肩部的宽度清楚地表示在图6中。在该肩部96的内部形成了图4中的出口通道50。
图6中还表示，上述肩部96中装有阀52的本体构件98。该本体构件98上有一个致动器的孔100，里面装着一根致动器杆102，这根致动器杆借助于装在由致动器孔扩大而形成的弹簧腔室107内部的弹簧106压向一块挠性的膜片104。
图中所示的膜片104压在分配阀座108上，因而阻止了皂液的流动。但是，弹簧106施加在上述致动器杆102上的力，只在容器内部还没有加压的时候，即在输送过程中，才足以阻止皂液流动。一当装上替换装置，在容器内加压之后，只在当绕着轴销110转动的摇臂109由图5所示的电磁阀112保持在封闭位置时，上述膜片才继续处于上述封闭位置。当电磁阀112随着传感器检测到物体而改变到正好满足控制装置触发皂液分配的条件的状态时，它就让致动器杆在加压的皂液加在膜片104上的力的作用下缩回，于是皂液便能流出。
通常，上述控制装置只在它检测到一个适当的目标后，让皂液在一个预定的时间段内流出。过了这个预定的时间段，阀又关闭了。上述预定的时间段并不决定于使用者的手停留在分配器下方的时间的长短，上述控制电路可以根据当前所要分配的特定皂液的粘度，通过改变流出时间的长短，确定各种不同的最小滴出量。如图2所示，加注装置上有凸出部114，它的位置表示所装入的皂液的粘度或其他特性，这些特性是上述控制电路为了达到适当的时间段所必须考虑的。图5表示一种薄膜开关116，这种开关是上述控制电路中所包括的许多开关中的一种，并且设置在托架构件26的表面上，以便检测上述加注装置上的凸出部或几块凸出部(如果有的话)的位置。
下面，回到安装过程。如图6所示，上述替换装置12的结合部件30上有凸轮销120，该凸轮销与壳体24的内壁表面上的凸轮凹槽啮合。图8表示上述凸轮凹槽122具有敞开的端部124，在开始安装时，当壳体开始接近时，上述凸轮销可在敞开端进入凸轮凹槽内。从上述凹槽到壳体24的枢轴轴线126的距离随着凹槽离开敞开端而减小。因此，把壳体从完全敞开的位置通过图8所示的中间位置转动到图1所示的封闭位置，就表示把上述替换装置压在上述固定装置上，并且刺穿上述储存筒，以上面提到的方式对容器加压。
此外，为了安全的原因，还在上述壳体24的内部壁面上形成的弧形凹槽128中还容纳了一根设置在托架构件26上的止挡销130，下面将对此进行说明。当壳体24转动时，弧形凹槽128便沿着止挡销130滑动。于是止挡销便与安装在壳体壁上的用弹簧加载的锁定销134的凸轮表面132接触(图9)。于是上述止挡销使上述锁定销134和它的拉销延伸部分136移动，结果，壳体就能继续转动。这又使得上述锁定销134移动到止挡销130的另一侧，使它在那里又伸展出来，如图9所示。继续从该位置转动，一直到壳体完全封闭。
当以后要打开壳体时，使用者可向图8中的顺时针方向转动壳体。使得锁定销134进入图9所示的位置。即，止挡销130与锁定销134在其扁平的一侧相遇，从而防止了壳体完全被打开。在该位置上，上述替换装置12已经提升得足够高，以致图4中的O形环80的密封圈已经稍微破裂，但仍产生高的流动阻力。这使得储存筒只能逐渐卸压，从而防止了可能产生的高压气体消耗得过快的不良后果。为完成上述打开过程，使用者必须拉出上述拉销136，这样，锁定销就不会继续阻碍转动了。
图7是上述分配器的底视图。在所述的实施例中，图4中的腔室塞头77可以通过托架构件26上的一个开口看到，这个开口是一个卸压孔138，当柱塞78移动时，它能让空气流入和流出图4中的腔室139。图7还表示了物体传感器18中的发送器140和接受变换器142。
最好是，传感器的电路和控制电磁阀的电路的电力是由电池组提供的，所以图2中所表示的装置包括电池144。如果是图10中所举例的这种“锁定”变化型的电磁阀112，则采用电池的电力是最切实可行的。一个加压弹簧146撑在铁磁体柱塞148与装在筒管150中的内柱塞149之间。这样就能把柱塞148通过装在包围着上述筒管150的壳体154中的正面柱塞152上的开口推出去。但是，在上述筒管150中还装着一块永久磁铁156，在正常情况下，当柱塞148处于图示的位置上时，磁铁156将克服弹簧的弹力，使柱塞148保持在缩回的位置上。由于柱塞148保持在其缩回的位置，它就不会让摇臂109使流量控制阀保持关闭：阀仍保持打开。
当使柱塞148向外移动时，它便迫使摇臂109关闭流量控制阀，上述控制阀的电路驱动电流向着第一方向通过电磁阀的线圈158。由于电流向着该方向的流动所形成的磁通量与永久磁铁的磁通量相反，其强度使得磁力低于弹簧的弹力，从而使柱塞148向外移动，移动到阀关闭的位置。然后，当柱塞148移动到离开永久磁铁156很远，使得其磁力与弹簧的弹力相等时，就可以停止驱动电流。这就是说，停留在该位置上不需要电流了。
为了使电磁阀回到图示的阀门打开位置，上述控制电路的驱动电流便向另一个方向驱动电流通过线圈158，在该方向上，线圈所形成的磁通量加强了永久磁铁的磁通量。总的磁通量超过了弹簧的弹力，于是柱塞便回到图中所示的位置。停留在该位置上也不需要电流，所以电磁阀成为一个锁定的电磁阀，即，只在改变状态时才需要电力，而停留在任何位置上都不需要电力的电磁阀。采用这样的电磁阀大大延长了电池的使用寿命。
虽然以上所描述的本实施例有很多优点，但也可能有这样的情况，这时其他的实施例可能更有利。例如，在原则上没有理由认为压力源的储存筒必须装在排出液体的容器里；在有些情况下分别设置液体容器和加压储存筒可能更加方便。同样，在原则上也没有理由认为上述流量控制阀必须在液体容器的下游。例如，也可以把电磁操纵的流量阀设在加压通道中，例如可以设在压力调节器与液体容器之间，而把一个单向阀设置在液体容器的下游。借助于操作电磁阀以打开流量控制阀，就能把液体容器内部的压力提高到高于使单向阀起作用的压力，从而使液体流出排出口。要停止流动时，电磁阀便关闭流量控制阀，从而防止在液体已经流出出口压力降低时，液体容器内部的压力再度升高。于是压力将下降到低于单向阀的阈值，而单向阀也就停止液体的流动。
实际上，上述流量控制阀和调节阀可以用一个共同的阀；在正常情况下，流量控制电磁阀可以防止调节阀打开，而只让它在需要液体流动时才打开。
此外，上述加压气体不需要直接与液体接触。例如，实际上的液体储存罐可以是设置在容器内部的可压缩的口袋，而加压气体则进入容器中口袋的外部，从而能通过压缩口袋把液体挤出来。
很明显，本发明不仅可以用于分配皂液，也可以用于分配其他液体，例如番茄浆。(在这里，术语液体的意义是广义的。)具体的说，在这些实施例中，上述电磁阀可以由手动开关的操作来开动，而不是用传感器检测物体来操作。即使是用手动开关操作的装置，也可以在预定的时间段之后自动地关闭流量控制阀。
因此，本发明可以应用的实施例极为广泛，并且极大地推动了本技术领域的进步。