流體混合和輸送系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于以可變的混合比例精確地計(jì)量和混合流體并用于以相同的基本恒定的流速輸送得到的流體混合物的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括混合腔；第一供應(yīng)管路，用于通過第一CF閥以及下游的第一計(jì)量孔將第一流體組分供應(yīng)到混合腔；第二供應(yīng)管路，用于通過第二CF閥以及下游的第二計(jì)量孔將第二流體組分供給到混合腔；第一和第二流體組分在混合腔中混合以制成流體混合物；以及從混合腔導(dǎo)出的排放管路，經(jīng)過排放管路流體混合物被輸送到一分配閥。當(dāng)分配閥開啟時(shí)，排放管路具有一最大流速，該最大流速低于第一和第二CF閥的組合最小流速，從而在混合腔和各自的第一和第二CF閥下游的第一和第二供應(yīng)管路中產(chǎn)生流體背壓。第一計(jì)量孔的尺寸可調(diào)整，以改變將被供送入混合腔中的第一流體組分的流速，從而改變混合腔和第一供應(yīng)管路中的流體背壓，并伴隨地反向改變經(jīng)第二CF閥被輸送的第二流體組分的流速。
【專利說明】流體混合和輸送系統(tǒng)
[0001]優(yōu)先權(quán)
[0002]本申請(qǐng)要求2011年9月I日遞交的美國(guó)專利申請(qǐng)第13/223576號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其被整體結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0003]1.【技術(shù)領(lǐng)域】
[0004]本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，用于以可變的混合比例精確地計(jì)量和混合流體，并且對(duì)于所有選擇的混合比例以基本相同的恒定流速輸送獲得的流體混合物。該系統(tǒng)尤其用于但并不限制其僅用于液體飲料濃縮物與液體稀釋劑的混合物，一個(gè)具體的示例是不同的茶濃縮物與水的混合物。
[0005]2.【背景技術(shù)】
[0006]美國(guó)專利第7311225號(hào)中公開了一種已知的、用于精確計(jì)量和混合流體并且以基本恒定的流速輸送獲得的流體混合物的系統(tǒng)。但是，這種系統(tǒng)不允許改變流體的混合比例。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]廣義來說，本發(fā)明的主要目的是通過提供簡(jiǎn)單但高度有效的方法來彌補(bǔ)該缺陷，該方法能在較寬的調(diào)整范圍內(nèi)逐步改變混合比例，同時(shí)輸送的流體混合物的體積保持基本相同并且對(duì)于所有選擇的混合比例基本恒定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的系統(tǒng)的圖示說明；
[0009]圖2是根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的另一實(shí)施例的圖示說明；
[0010]圖3是典型的CF閥的截面視圖；以及
[0011]圖4A-4C部分示出了在各種操作設(shè)置下的CF閥的內(nèi)部組件。
【具體實(shí)施方式】
[0012]首先參照附圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)包括混合腔10。第一流體組分例如水稀釋劑通過導(dǎo)管12從市政水源處被接收并通過第一供應(yīng)管路14供給到混合腔。該第一供應(yīng)管路包括第一 CF閥16、提供第一計(jì)量孔18的下游針閥(其尺寸可有多種選擇)以及用于阻止反向流體從混合腔流出的可選的單向閥20。
[0013]如此處采用的，術(shù)語“CF閥(恒流閥)”是指流量控制閥，例如在美國(guó)專利第7617839號(hào)中描述的類型，其在圖3中詳細(xì)示出。CF閥包括由組裝的外部元件22、24構(gòu)成的殼體。殼體在內(nèi)部由阻擋壁26分隔成頭部28和基部，頭部28具有入口 30，而基部通過調(diào)整組件34進(jìn)一步分隔成與彈簧腔38隔離的流體腔36。
[0014]調(diào)整組件34包括柔性膜40并被柔性膜40支承，桿42穿過阻擋壁26中的孔44。桿42以擴(kuò)大的頭部46作為尾端，該頭部46具有被阻擋壁的錐形表面50包圍的錐形下側(cè)48。彈簧52將調(diào)整組件34偏壓向阻擋壁26。
[0015]閥入口 30適于連接到導(dǎo)管12，閥出口 54與流體腔36連通并適于連接到一遠(yuǎn)程系統(tǒng)組件，其在所考慮的系統(tǒng)中是混合腔10。閥入口 30和出口 54分別位于相對(duì)于彼此成90度角的軸線A1和A2上。端口 44將閥頭部28連接到流體腔36。在頭部和流體腔中低于臨界值的入口流體壓力不足以克服彈簧52的封閉力，從而如圖4A中示出的導(dǎo)致保持在抵接阻擋壁上的密封環(huán)的封閉位置，從而避免流體流經(jīng)流體腔36以及經(jīng)閥出口 54流出。
[0016]如圖3和4B中示出的，入口壓力在臨界值以上，彈簧52的封閉力被克服，以當(dāng)流體腔36中的操作壓力增加時(shí)允許調(diào)整組件34及其膜40從阻擋壁26移開。當(dāng)流體流出流體腔，下游的計(jì)量孔18提供了流動(dòng)限制，其形成附加到入口壓力中的背壓，以構(gòu)成流體腔36中的總操作壓力。
[0017]如果入口壓力降低，彈簧52的力將調(diào)整組件34偏壓向阻擋壁26，從而增加錐形表面48、50間的間隙并增加進(jìn)入流體腔36中的流體流量，以保持操作壓力基本恒定。
[0018]背壓的降低具有同樣的效果，將使調(diào)整組件向阻擋壁移動(dòng)直到經(jīng)過端口 44的流量增加到足以將操作壓力恢復(fù)到其先前的水平。
[0019]反之，背壓的增加將增加流體腔36中的操作壓力，使調(diào)整組件從阻擋壁移開，并減少錐形表面48、50之間的間隙以進(jìn)入和經(jīng)過流體腔36的流體流動(dòng)。
[0020]如圖4C所示，如果背壓使流體腔36中的操作壓力增加到足夠高的水平，調(diào)整組件將從阻擋壁移開至足以封閉錐形表面48、50間的間隙的程度，從而避免經(jīng)過所述閥的進(jìn)一步的流動(dòng)。
[0021]再次參照附圖1，第二流體組分(例如液體茶濃縮物)通過導(dǎo)管56被接收并通過第二供應(yīng)管路60被供給到混合腔10。導(dǎo)管56連接到第二流體組分的加壓源，一個(gè)非限制性的實(shí)施例是泵58。第二供應(yīng)管路包括第二 CF閥62、具有固定尺寸的下游第二計(jì)量孔64以及另一可選的單向閥66。第二 CF閥可以是“直通”類型的，如美國(guó)專利第6026850號(hào)或第US6209578號(hào)中描述的，其中閥的入口和出口位于同一軸線上。第一和第二 CF閥16、22用于以基本恒定的流速和壓力將第一和第二流體組分輸送到混合腔10，與在閥的臨界值以上的導(dǎo)管12、56中的輸入壓力的改變無關(guān)。
[0022]第一和第二流體組分在混合腔中混合以制成流體混合物，流體混合物的混合比例通過第一計(jì)量孔18的選擇的可變尺寸和第二計(jì)量孔64的固定尺寸控制。
[0023]盡管未示出，應(yīng)當(dāng)理解，第一和第二計(jì)量孔18、64的位置可以顛倒，可調(diào)整的計(jì)量孔18設(shè)置于第二供應(yīng)管路60并且固定的計(jì)量孔設(shè)置于第一供應(yīng)管路14。可選地，第一和第二供應(yīng)管路14、60可都設(shè)有可調(diào)整的孔口。
[0024]排放管路68從混合腔10中引出，并且經(jīng)過該管路流體混合物并輸送至分配閥70。在所述排放管路中具有第三計(jì)量孔72。如示出的，第三計(jì)量孔位于分配閥的上游并且與分配閥分離。可選地，第三計(jì)量孔可以作為與分配閥一體的組件被包括在內(nèi)。
[0025]當(dāng)分配閥開啟時(shí)，排放管路68具有最大流速，該最大流速低于第一和第二 CF閥16,62的組合最小流速，從而在各自的CF閥下游的第一和第二供應(yīng)管路14、60中形成背壓。該背壓附加到施加于CF閥的入口壓力以將閥保持在圖3和4B中示出的操作狀態(tài)，從而使被輸送到混合腔中的第一和第二流體組分保持基本恒定的壓力和流速。
[0026]任何對(duì)于第一計(jì)量孔18的尺寸的調(diào)整將導(dǎo)致至混合腔10的第一流體組分的流速的改變。之又將改變混合腔和位于第二 CF閥62下游的第二供應(yīng)管路60中的背壓，使經(jīng)第二 CF閥輸送到混合腔中的第二流體組分的流速伴隨發(fā)生反向改變，并隨后導(dǎo)致從混合腔輸送到分配閥70中的混合物的混合比例的改變。盡管混合比例改變了，分配的流體混合物的流速將保持基本相同和基本恒定。
[0027]分配閥70的封閉將導(dǎo)致在各自的CF閥16、62的下游的第一和第二供應(yīng)管路14、60中的背壓增加，從而使兩個(gè)閥表現(xiàn)為圖4C中示出封閉設(shè)置。
[0028]在圖2實(shí)施例示出的系統(tǒng)中，第三供應(yīng)管路74從第一供應(yīng)管路14引導(dǎo)入第二混合腔76。該第三供應(yīng)管路74包括另一可調(diào)整的計(jì)量孔78。第二混合腔通過與第二供應(yīng)管路60具有相同組件的第四供應(yīng)管路80供給另一流體組分，例如一不同的茶濃縮物。所述流體混合物從混合腔76中經(jīng)排放管路84流入另一分配閥82，該排放管路84具有計(jì)量孔86。
[0029]分配閥70、82可選擇性地開啟和關(guān)閉，CF閥16根據(jù)供應(yīng)管路60、74中的一個(gè)或兩個(gè)的CF閥62動(dòng)作，以相同的基本恒定的體積保持從混合腔10、76中的一個(gè)或兩個(gè)中流出的選定的混合比例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于以可變的混合比例精確地計(jì)量和混合流體并用于以相同的基本恒定的流速輸送得到的流體混合物的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括: 混合腔； 第一供應(yīng)管路，用于通過第一 CF閥以及下游的第一計(jì)量孔將第一流體組分供給到所述混合腔； 第二供應(yīng)管路，用于通過第二 CF閥以及下游的第二計(jì)量孔將第二流體組分供給到所述混合腔，所述第一和第二流體組分在混合腔中混合以制成流體混合物；以及 從所述混合腔導(dǎo)出的排放管路，經(jīng)過所述排放管路所述流體混合物被輸送到分配閥，當(dāng)所述分配閥開啟時(shí)，所述排放管路具有最大流速，該最大流速低于所述第一和第二 CF閥的組合最小流速，從而在所述混合腔和各自的第一和第二 CF閥下游的第一和第二供應(yīng)管路中產(chǎn)生流體背壓，所述第一計(jì)量孔的尺寸能被調(diào)整，以改變將供給到所述混合腔中的第一流體組分的流速，從而改變所述混合腔和所述第一供應(yīng)管路中的流體背壓，并伴隨地反向改變經(jīng)所述第二 CF閥被輸送的第二流體組分的流速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于，其中所述第二計(jì)量孔的尺寸是固定的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括第三計(jì)量孔(j)，其位于所述分配閥和所述混合腔之間的排放管路中，所述第三計(jì)量孔的尺寸是固定的。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括第三供應(yīng)管路、與所述第二供應(yīng)管路相同的第四供應(yīng)管路以及與所述第一排放管路相同的第二排放管路，所述第三供應(yīng)管路從所述第一供應(yīng)管路導(dǎo)向第二混合腔，所述第三供應(yīng)管路具有可調(diào)尺寸的第三計(jì)量孔，第四供應(yīng)管路用于將第三流體組分供給至所述第二混合腔，所述第二排放管路從所述第二混合腔引導(dǎo)至第二分配閥。
【文檔編號(hào)】G05D11/03GK103889881SQ201280042686
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年8月28日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月1日
【發(fā)明者】J·R·牛頓, M·E·切尼, P·J·布魯克 申請(qǐng)人:環(huán)球農(nóng)業(yè)技術(shù)及工程有限公司