專利名稱：改進的溫度控制閥組件和配備有該閥組件的飲料制備設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥組件和一種利用這樣的閥組件的設(shè)備、具體地涉及一種用于制備所需溫度的飲料的設(shè)備。
背景技術(shù)：
在許多飲料制備設(shè)備中，在制備過程中的某一階段，沿著熱交換部分傳遞飲料或 者其一些流體成分以便將所述流體加熱或者冷卻到所需溫度。例如，當由水和配方制備嬰 兒奶時，可以首先沿著加熱裝置傳遞水以將水除菌并且隨后沿著冷卻裝置傳遞水以將水冷 卻到適當食用溫度。離開所述熱交換部分的流體的確切溫度可以例如根據(jù)流體在它進入該 部分時的溫度、經(jīng)過該部分的流速等而變化。為了更準確地控制所述溫度，可以提供用于將流體與它本身的更冷或者更熱版本 混合的閥組件，其中可以從設(shè)備中的某一上游或者下游點或者某一外部源分接該更冷或者 更熱版本。為了設(shè)置所述流體之間的適當混合比，已知混合閥具有在混合的流體的溫度偏 離所需溫度時膨脹的熱敏體。這一膨脹使流體之一的流入減少并且因而使混合比和所得混 合溫度改變。這些已知混合閥的一個弊端在于熱敏體需要相當大的流速以恰當工作。這樣大的 流速在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中通常將不可用。并且當它可用時，這樣大的流速將使大量過冷 或者過熱流體在閥達到它的最優(yōu)設(shè)置之前已經(jīng)穿過閥。此外，已知混合閥的輸出流根據(jù)所 選混合比而變化。因而，當混合閥要供應(yīng)具體數(shù)量的流體(在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備中常常將 是這樣的情況)時，將需要用于計量所需數(shù)量的專用流速傳感器或者其它適當傳感器。這 使該設(shè)備更加成本高昂和復(fù)雜。因此，需要一種用于在流速相對小、但是優(yōu)選恒定的情況下操作的設(shè)備、比如用于 制備飲料的設(shè)備中使用的改進溫度控制閥組件。

發(fā)明內(nèi)容
為此，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括流體供應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有用于冷卻或者加熱沿著 其傳遞的流體的至少一個熱交換部分以及具有混合閥的閥組件?；旌祥y具有與設(shè)備的熱交 換部分的出口有流體連通的第一入口、與前述流體的更熱或者更冷版本的來源有流體連通 的第二入口、用于分別更改經(jīng)過第一和第二入口的流速的第一和第二閉合裝置、以及控制 裝置，該控制裝置被布置成以經(jīng)過入口之一的流速增加與經(jīng)過另一入口的基本上大小相似 的流速減少匹配這樣的方式控制第一和第二閉合裝置。由于這樣的閥組件，經(jīng)過混合閥的總流速無論為了控制輸出流體的溫度而必需的 混合比如何都將保持基本上恒定。因而，利用根據(jù)本發(fā)明的閥組件，有可能通過簡單地控制 閥組件打開的時間來供應(yīng)預(yù)定數(shù)量的溫度準確受控的流體。該組件還可以在流速小的情況下操作，因為混合比未由某一熱敏體設(shè)置，而是由 如下控制裝置設(shè)置，該控制裝置可以基于例如對離開閥組件的流體的溫度測量來有效地控制第一和第二閉合裝置的位置。第一和第二閉合裝置可以由單獨驅(qū)動裝置控制。然而，根據(jù)一個有利方面，第一和 第二閉合裝置可以機械互連并且由單個驅(qū)動裝置控制。在這樣的情況下，第一閉合裝置和 第一入口可以被設(shè)計成第二閉合裝置和第二入口的鏡像，從而第一閉合裝置的位置改變和 第一入口的通路的伴隨改變將實現(xiàn)第二入口的大小相似但是符號相反的通路改變。然而， 當通過第一入口進入混合閥的流體以與通過第二入口進入混合閥的流體不同的壓力進入 所述閥時，第一閉合裝置的設(shè)計將與第二閉合裝置的設(shè)計略有不同。在第一入口處的壓力 更高的情況下，第一閉合裝置和第二閉合裝 置的相應(yīng)設(shè)計使得在改變所述閉合裝置的位置 時第一入口的通路尺寸相對于具有較低壓力的流體進入混合閥所經(jīng)過的第二閥的通路尺 寸的伴隨減少或者增加而言更少地增加或者減少。根據(jù)本發(fā)明的另一有利方面，可以提供布置成在兩個方向中的任一方向上對離開 混合閥的流速重定向的第二閥。因此，這一第二閥可以讓所需溫度的流體通過而將另一溫 度的流體引開。根據(jù)本發(fā)明的又一有利方面，第二閥可以具有混合閥的相同配置。這可以有助于 減少閥組件的成本。根據(jù)本發(fā)明的又一有利方面，第二閥和混合閥的控制可以由相同驅(qū)動裝置完成。 這也可以有助于減少組件的成本。本發(fā)明還涉及一種用于在根據(jù)本發(fā)明的飲料制作設(shè)備中使用的具有任一前述特 征的閥組件。在從屬權(quán)利要求中闡述根據(jù)本發(fā)明的裝置和閥組件的更多有利實施例。


為了說明本發(fā)明，下文將參照以下附圖描述其示例實施例圖1示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于制備飲料的設(shè)備的布局；圖2a在橫截面圖中示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于在圖1的設(shè)備中使用的混合 閥；圖2b在橫截面圖中示意地示出了根據(jù)本發(fā)明的用于在圖1的設(shè)備中使用的另一 混合閥；圖3在橫截面圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的用于在圖1的設(shè)備中使用的閥組件；圖4在橫截面圖中示出了圖3的閥組件的一個替代實施例，其中可以用單個驅(qū)動 裝置操作相應(yīng)閥；以及圖5更具體地示出了可以用來驅(qū)動圖4的閥組件中的相應(yīng)閥的凸輪的一個實施 例。
具體實施例方式在以下描述中，根據(jù)本發(fā)明的閥組件8將參照它在用于制備飲料的設(shè)備1中的應(yīng) 用加以描述。然而應(yīng)當理解閥組件8可以有利地使用于其它器具中、特別是其中需要將流 體加熱和/或冷卻到所需溫度的任何設(shè)備。圖1示意地示出了用于制備飲料、例如由水和配方制備嬰兒奶的設(shè)備1。設(shè)備1包括供水系統(tǒng)2和配方供應(yīng)系統(tǒng)(由箭頭A示意地代表)，用于在混合系統(tǒng)3或者容器如嬰兒 瓶20中分別投入所需數(shù)量的水和配方，此后可以手動完成混合。供水系統(tǒng)2包括儲水器4、第一熱交換部分5、第二熱交換部分6、閥組件8以及用 于沿著前述部件傳送水的適當供應(yīng)線和抽運裝置9。除了儲水器4之外或者取而代之，供水 系統(tǒng)2可以包括與自來水管的直接連接。 在本實施例中，第一熱交換部分5被布置成加熱水以便對細菌進行滅殺或者去活 化。這一部分5可以例如包括煮沸器、電線圈或者任何其它適當加熱裝置。第二熱交換部分6被布置成將水冷卻到所需溫度、例如準備好食用的溫度。對于 嬰兒奶，這樣的溫度例如可以范圍從室溫到約45攝氏度，優(yōu)選地為約37攝氏度。這一第二 熱交換部分6可以例如包括熱交換器、更具體為逆流熱交換器，其中在相反流向上沿著彼 此傳遞待冷卻的水和冷卻流體。利用這樣的逆流熱交換器，可以從熱水取回相對大量的熱 從而實現(xiàn)相對短的冷卻時間。根據(jù)一個有利實施例，冷卻流體可以包括去往第一熱交換部 分5的水。因此，可以節(jié)約能量，因為將已經(jīng)預(yù)熱進入第一熱交換部分5的水。因而，將需 要更少能量以將此水加熱到所需溫度。閥組件8被布置成將離開第二熱交換部分6的冷卻水與熱水混合以便將前者的溫 度微調(diào)到所需值。為此，閥組件8包括如圖2中所示具有兩個入口 21、22、出口 24和活塞 25的混合閥10。第一入口 21與第二熱交換部分6的出口有流體連通。第二入口 22與第 一熱交換部分5的出口有流體連通。為了控制經(jīng)過相應(yīng)入口 21、22的流速比，活塞25可以 在兩個最終位置(其中入口 21、22之一完全打開而另一個完全閉合)與任何中間位置之間 往復(fù)。根據(jù)一個替代實施例，第二入口 22可以與另一熱水源、例如外部源或者供水系統(tǒng) 2的另一部分有流體連通。然而，使用第一熱交換部分5的水賦予的優(yōu)點在于此水將一般 為充分了解和/或充分控制的溫度。這使混合閥10的控制、特別是正確混合比的設(shè)置更容 易。另外，將保證所述熱水清潔，因為它已經(jīng)在第一熱交換部分5中經(jīng)歷與溫度將受控制的 水相同的凈化處理。閥組件8還包括用于讓特定溫度的水通過而將所有其它水引開的第二閥12。為 此，第二閥12可以配置為如圖3中最清楚地所示具有入口 26、兩個出口 27、28和活塞30的 三向閥。入口 26與混合閥10的出口 24有流體連通。第一出口 27與混合系統(tǒng)3的入口有 流體連通。第二出口 28與儲水器4有流體連通?；钊?0可以僅在兩個最終位置(其中第 一出口 27完全打開或者完全閉合而第二出口 28完全閉合或者完全打開)之間往復(fù)。閥組件8還可以包括可以例如布置于混合閥10的出口 24附近的溫度傳感器32 和用于基于從傳感器32接收的測量數(shù)據(jù)來控制相應(yīng)活塞25、30的移動的控制單元(未示 出)。前述裝置可以工作如下。在將制備嬰兒奶時，沿著第一熱交換部分5抽運來自儲 水器4的水，在第一熱交換部分中加熱水以便滅菌。隨后沿著第二熱交換部分6傳遞水以 便將水冷卻到所需溫度、例如食用溫度。優(yōu)選地，這一第二熱交換部分6的尺度設(shè)定成使得 離開這一部分的水的溫度將在它的所需溫度與某一更低值之間變化。然后沿著閥組件8傳 遞此水，其中水溫將由傳感器32測量。如果水溫為所需值，則控制單元將控制活塞30以完 全打開第二閥12的第一出口 27以便向混合系統(tǒng)3傳遞水。另一方面，如果實際水溫偏離所需溫度，則控制單元將控制活塞30以完全打開第二出口 28以便向所述儲水器4返回所述水。同時，控制單元將更改活塞25的位置以便更改混合閥10的混合比、具體為減少經(jīng)過 第一入口 21的水流而增加經(jīng)過第二入口 22的熱水流。當水達到所需溫度時，可以再次偏 移活塞30的位置以便讓此水通向混合系統(tǒng)3。從圖2a可見活塞25以及第一和第二入口 21、22的設(shè)計對稱。這賦予的優(yōu)點在于 經(jīng)過入口 21、22之一的流速增加將伴隨有經(jīng)過另一入口 22、21的流速等量減少。因此，離 開混合閥10的總流速將保持基本上恒定。這對于第二閥12同樣成立，該閥簡單地動作以 將這一總流速重定向到兩個方向之一(即向著混合系統(tǒng)3或者儲水器4)。因而，離開閥組 件8的流速將基本上恒定。這在其中供水系統(tǒng)2將供應(yīng)具體預(yù)定數(shù)量的流體的情況(在飲 料制備設(shè)備中常常是這樣的情況)下尤為有利。由于離開閥組件8的流速恒定，所以可以 通過控制第一出口 27打開的時間來容易地計量這樣的預(yù)定數(shù)量。相應(yīng)地，可以無需附加流 速傳感器。在圖2b中示出了活塞的不同設(shè)計、在這一情況下為活塞25。在通過第一入口 21供應(yīng)的水和通過第二入口 22供應(yīng)的水有壓力差的情況下使用這一不對稱活塞25。在以 相對高的壓力供應(yīng)通過第一入口 21進入混合閥10的水而以相對低的壓力供應(yīng)通過第二入 口 22進入混合閥10的水的情況下，所述入口 21、22的流速增加和減少仍然等量從而實現(xiàn) 離開閥組件8的恒定流速。然而，相應(yīng)通路在這一情況下尺寸將不相等。允許在活塞25的 高壓側(cè)25b的水通向混合閥10的通路將比允許在活塞25的低壓側(cè)25a的水通向混合閥10 的伴隨通路在尺寸上更少地增加或者減少。這可以伴隨有如圖2b中所示具有不對稱配置 的活塞25。清楚的是所述活塞25的設(shè)計適應(yīng)于穿過相應(yīng)入口 21、22的供水的相應(yīng)不同壓 力?；钊?5的位置改變、例如活塞25朝向第一入口 21的移位將造成通路的尺寸在第二入 口 22的改變大于(因此尺寸的更大增加)通路的尺寸在第一入口 21的改變(因此尺寸的 更小減少)并且反之亦然。清楚的是活塞25可以具有與圖2b中所示形狀不同的形狀，由 此仍然提供如描述的那樣控制兩個入口 21、22的通路的相同方式。在根據(jù)圖3的實施例中，混合閥10和第二閥12有基本上相似的配置。這可以有 助于使閥組件8的生產(chǎn)成本最小。還可以注意相應(yīng)閥10、12的活塞25、30由兩個單獨電機 Ml、M2驅(qū)動。根據(jù)圖4的實施例8，可以通過用單個電機M驅(qū)動兩個活塞25、30來節(jié)約更 多生產(chǎn)成本(其中電機本身未示出)。為了允許活塞25、30相互獨立往復(fù)而利用在圖5中 示出其一個實施例的專用凸輪35。凸輪35包括用于驅(qū)動活塞25的上環(huán)形凸輪表面40和用于驅(qū)動活塞30的下環(huán)形 凸輪表面42。凸輪表面40、42相對于凸輪35的主旋轉(zhuǎn)軸S離心布置，并且各自劃分成成對 地沿對角線相對的四個分段ι-ιν。第二對分段II、IV的圓周長度明顯大于第一對I、III 的圓周長度。在各分段I-IV中，凸輪表面40、42的半徑R根據(jù)預(yù)定路徑而不同。上凸輪表面40在分段I中具有最小半徑R(a)而在分段III中具有最大半徑R(b)。 在中間分段ΙΙ、 ν中，半徑R從最小值R(a)漸變增加到最大值R(b)。反之，下凸輪表面42 在分段IV中具有最小半徑R(a)而在分段II中具有最大半徑R(b)。在中間分段I、II中， 它的半徑R從最小值R(a)很快增加到最大值R(b)。最小與最大半徑R(a)、R(b)之差對應(yīng)于活塞25、30的最大可能行程。提供用于將 活塞25、30朝向相應(yīng)凸輪表面40、42偏置的偏置裝置45 (見圖4)。由于該具體凸輪設(shè)計，可以相互獨立調(diào)節(jié)活塞25、30。具體而言，分段I可以用于將活塞30在它的兩個最終位置之間迅速往復(fù)，而活塞25不受影響地保持于它的最終位置 (其中它阻塞入口 21，這對應(yīng)于圖4中所示位置)。分段III可以用來將活塞30在它的兩 個最終位置之間迅速往復(fù)，而活塞25不受影響地保持于它的另一最終位置(其中它阻塞入 口 22)。以相似方式，分段II和IV可以用來將活塞25在它的最終與每個中間位置之間往復(fù)，而活塞30不受影響地保持于它的最終位置(其中它分別完全阻塞第二出口 28或完全 阻塞第一出口 27)之一。 本發(fā)明不以任何方式限于說明書和附圖中呈現(xiàn)的示例實施例。(部分)所示和所 述實施例的所有組合明確理解為并入于本說明書內(nèi)并且明確理解為落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。 另外，許多變化在如權(quán)利要求概括的本發(fā)明范圍內(nèi)是可能的。
權(quán)利要求
一種用于制備飲料的設(shè)備，所述設(shè)備包括流體供應(yīng)系統(tǒng)(2)，所述系統(tǒng)具有用于冷卻或者加熱沿著其傳遞的流體的至少一個熱交換部分(6)以及具有混合閥(10)的閥組件(8)，其中所述混合閥包括與所述熱交換部分(6)的出口有流體連通的第一入口(21)、與前述流體的更熱或者更冷版本的來源有流體連通的第二入口(22)、用于分別更改經(jīng)過所述第一入口(21)和第二入口(22)的流速的第一和第二閉合裝置、以及控制裝置，所述控制裝置被布置成以經(jīng)過所述入口之一的流速增加與經(jīng)過另一入口的基本上大小相似的流速減少匹配這樣的方式控制所述第一和第二閉合裝置，從而經(jīng)過所述混合閥(10)的總流速保持基本上恒定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述控制裝置包括布置于所述混合閥的出口附近 的溫度傳感器(32)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的設(shè)備，其中所述第一和第二閉合裝置機械互連。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述第一和第二閉合裝置形成活塞(25) 的部分，所述活塞可以在所述第一和第二入口之一完全閉合而另一入口完全打開的兩個最 終位置與其間任何位置之間往復(fù)。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的設(shè)備，其中所述閥組件(8)包括具有入口(26)和兩個 出口(27，28)的第二閥(12)，其中所述入口(26)與所述混合閥(10)的出口(24)有流體連 通，并且其中提供用于有選擇地阻塞所述出口之一的閉合裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中所述混合閥(10)和所述第二閥(12)有基本上相 似的配置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或者6所述的設(shè)備，其中所述混合閥的所述閉合裝置和所述第二閥 的所述閉合裝置由單個電機操作。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中提供具有第一離心凸輪表面(40)和第二離心凸輪 表面(42)的凸輪(35)，所述凸輪被布置成基本上相互獨立地操作所述混合閥(10)和所述 第二閥(12)的所述閉合裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中所述第一和第二凸輪表面各自包括半徑可變的 至少第一部分，專用于在所述凸輪旋轉(zhuǎn)時操作相關(guān)閉合裝置，以及半徑基本上恒定的至少 第二部分，專用于在所述凸輪(35)旋轉(zhuǎn)時將相關(guān)閉合裝置維持于一個位置，并且其中所述 第一和第二凸輪表面的這些第一和第二部分沿著所述凸輪的圓周定向成可以在所述第二 閥的所述閉合裝置保持于一個位置的情況下操作所述混合閥的所述閉合裝置并且反之亦 然。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或者9所述的設(shè)備，其中所述第一和第二凸輪表面劃分成成對地沿 對角線相對的四個分段，其中所述第一凸輪表面的半徑在第一對分段中恒定而在第二對分 段中變化，并且其中第二凸輪表面的半徑在第二對分段中恒定而在第一對分段中變化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中所述第一對分段(I，III)具有比所述第二對分 段(II，IV)的圓周長度更小的圓周長度，更具體地，小于所述第二對分段的長度的一半。
12.—種閥組件，包括如任一前述權(quán)利要求所述的閥組件的任一特征。
全文摘要
閥組件(8)用于微調(diào)已經(jīng)在飲料制作設(shè)備(1)的熱交換部分中加熱或者冷卻的一些流體的溫度。閥組件(8)包括混合閥(10)，其具有與熱交換部分(6)的出口有流體連通的第一入口(21)、與前述流體的更熱或者更冷版本的來源有流體連通的第二入口(22)、用于分別更改經(jīng)過第一和第二入口的流速的第一和第二閉合裝置、以及控制裝置，該控制裝置被布置成以經(jīng)過入口之一的流速增加與經(jīng)過另一入口的基本上大小相似的流速減少匹配這樣的方式控制所述第一和第二閉合裝置，從而經(jīng)過混合閥的總流速保持基本上恒定。
文檔編號A47J31/40GK101842037SQ200880114079
公開日2010年9月22日 申請日期2008年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者A·辛尼瑪, G·R·范德坎普, K·酷伊杰克, P·萊舍姆 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司