专利名称：饮料的体积测量的制作方法
技术领域：
本发明涉及饮料分配系统中饮料的体积测量的方法和系统。
背景技术：
在例如TO2007/019848、TO2007/019849、TO2007/019850、W02007/019851 和 W0200/019853中描述了用于专业或私人用途的传统的饮料分配系统，例如由申请人公司生 产的DraughtMaster 系统。这种饮料分配系统主要用于存放和分配碳酸饮料,例如啤酒。 与使用罐子或瓶子相比，使用存放和分配饮料的饮料分配系统提供了许多优点。大多数商 业的饮料分配系统包括放液(tapping)系统，用于将饮料简单地分配到饮料杯和冷却系统 以将饮料保持在恒定的和正确的低温。
为了卫生的原因，接触饮料的所有部件都必须以无菌的方式处理以避免污物和细 菌进入饮料。对于饮用饮料的任何人，饮料内的细菌滋长都会显著降低饮料的味道并引起 严重的健康问题。因而，在大多数现代的饮料分配系统中，饮料容器、与其相连的分配管路 和放液阀仅仅用于单次使用。这样，在存储和分配期间，饮料将远离任何可能的污染物。因 而为了确保接触饮料的部件的无菌状态得以保持，不允许拆卸接触饮料的部件，即，不允许 从容器拆开分配管路或从放液管路拆开放液阀。这种拆开将危及饮料的无菌环境。
某些饮料分配系统，例如上述DraughtMaster 系统，使用重量轻的、可收缩的和 一次性的饮料容器或小桶容纳饮料和使用增压系统以允许饮料从容器流到放液系统。可收 缩的饮料容器通常由薄的且柔性的塑料制成并且甚至可以呈塑料袋的形式。包含在饮料容 器内的典型饮料体积对于用于私人用户的系统在5-10升之间，对于用于专业用户例如酒 吧和餐馆的系统在10-50升之间。甚至更大的容器，例如1000升或更大的罐子，可用于具 有非常大的饮料营业额的专业用户，例如竞技场、体育场等等。饮料容器的顶部空间非常小 或者不存在，充满的饮料容器容纳在饮料分配系统的压力室的内部容积中。
在用户可以开始饮料分配操作之前，必须将预先充满的可收缩容器安装到饮料分 配系统的压力室中。因而打开压力室并将饮料容器安装在其中，之后密封并增压压力空间。 压力室中的压力防止饮料碳化物的任何大的流失并允许通过压缩饮料容器将饮料经由放 液管路推到放液系统。当饮料容器排空时，它已经收缩并可以通过打开压力室而将其从内 部容积中移除。
上述饮料分配系统的缺点是由于内部容积被增压，所以在安装之后通常不能没有 困难地检查饮料容器。仅仅能在第一次释放压力室内的压力之后执行检查。通常，饮料容 器在压力室内保留几个星期，并且在该时间期间，饮料分配系统可能被许多人使用。因而， 希望分配饮料的用户不能容易地确定饮料分配系统中剩余的饮料量。相反，通过估计容器 中饮料的重量或可选地进行视觉检查，用户确定瓶子或罐中的剩余饮料量是非常简单的。
希望进行一系列饮料分配操作，例如为一群人将几个饮料杯充满饮料，的用户所 操作的饮料分配系统可能偶尔出现饮料容器中剩余的饮料量不足的情况。因而用户偶尔可 能必须在饮料容器排空时中断饮料分配。这种中断可能非常讨厌，特别是在仅仅服务了团体中的几个成员的情况下。如果用户能对剩余的饮料至少有个估计，则在开始饮料分配操 作之前，用户可能想使用另一个饮料分配系统或安排新的冷的饮料容器安装在饮料分配系 统中。因而，需要如下技术在不需进行重量估计或视觉检查的情况下估计饮料容器中剩余 的饮料量。
确定可收缩容器中剩余饮料的体积的一种方式是测量和存储具有预定容积的饮 料容器的流出饮料的体积。然而，并非所有饮料容器都具有预定容积，例如当在饮料分配系 统中安装已经分配了一些饮料的饮料容器时。此外，当碳酸饮料，例如啤酒，在分配期间产 生至少一些数量的泡沫时，泡沫可能已经产生在从饮料容器通向放液系统的分配管路中。 这种泡沫引起饮料体积膨胀并致使流量测量的准确性较差。这可能导致用户相信较少的饮 料剩余在饮料容器中。此外，测量饮料的流出量是不希望的，因为这使接触饮料的机械部件 成为必需。通常，为了卫生的原因，在现代的饮料分配系统中接触饮料的所有部件都是可更 换的和仅仅使用一次的。这将要求测量系统是可更换的，因而非常昂贵。
在现有技术中，已经产生了测量饮料容器中剩余饮料的几种方法。一些技术是基 于分配阀或饮料龙头的位置。在US4225057A中描述了利用阀或龙头的位置计算剩余容量 的装置的一个例子，该装置用耦合到饮料出口的位置检测装置检测在出口的打开和关闭位 置之间的运动。通过出口的预定流量允许计算通过的流体的总量。备选地，如US5511694 中描述的，利用手柄处于打开位置中的时间的计算结果来计算剩余体积，然后将其显示在 显示器上。
在US2008/0071424中披露了一种改进的解决方案，其描述了基于耦合到控制阀 分配机构的位置流量感测装置的流体流量测量系统，用于利用基于压力、管路直径等等的 转换函数将位置信息转换成流量。在US7096617B2中披露了一种紧凑的解决方案，其中用 光源照亮龙头手柄。当龙头被移动时，龙头手柄中的运动传感器启动计时器，在达到预定时 间之后，计时器中断通向光源的电力，表明小桶几乎排空。除了上面的文献之外，还发现了 一些参考文献，其基于分配装置的其他元件的动作计算剩余体积，例如US7337920B2，其利 用步进马达分配调味液，利用分配的数量和每次分配的体积来计算剩余体积。另一个例子 是EP1218286B1，其中在小桶上安装体积计算器和存储器，流出的量用来表明小桶何时几乎 排空。
许多现有技术利用压力测量小桶的容量。US3311267A披露了与啤酒龙头管路和 顶部空间相连的可视管，因而允许读取容器中啤酒的高度。描述了利用容器中的饮料和 头部空间气体之间的压差的技术的其他文献是GB1223848A、US3956934A、GB1577499A、 GB2077432A、GB2099584A、EP2065685A2、US2009/0165477A1。另外，在 EP0791810A2 中披露 了用于测量包装在大罐子中的袋子内的麦芽饮料的体积的方法，其中袋子中的可拆开的管 弯头具有压差传感器。另外的披露测流速管的参考文献是EP2041525A1，其中测流速管被 增压到与容器中的液体相同的压力。在GB2192989A中披露了用于确定容器中液体高度的 压差技术的变型，其中迫使气体进入小桶底部的具有开口的矛状件。当气泡开始从开口产 生时，供应的气体和小桶顶部空间之间的压力差表明了饮料的高度。在公开的GB2094474 中描述了类似的技术。压力也可以用来测量流量，如EP0414156A2中所述，其中流量计 包括已知长度、尺寸和材料的管路段，其提供由于其中的阻力引起的可测量的压差。在 W02004/050537A2中，描述了一种技术，其中利用正常分配周期之后小桶中的压力上升的时间变化率来确定饮料容器中剩余的饮料体积。然而，这要求恒定的气体填充率，其可能难以 通过使用标准的硬件获得。系统内的压力波动也可能在压力升高的时间变化率的数学确定 中引起误差。
又一个现有技术通过测量代替流出饮料的流入气体而间接确定流出饮料容 器的饮料体积。以这种方式，避免了与直接测量流出饮料容器的饮料相关的问题。在 EP2053014A1提供的技术中测量增压气体向容器中的流入量，由此基于气体流量计算饮料 容器中剩余的饮料量。这种间接测量方法的缺点是累积系统误差的可能性，累积系统误差 可能显著影响最终结果，即，在几乎空的饮料容器中的饮料体积的确定。在EP2091858A1中 描述了用于瓶子的类似技术，其中倒出喷口具有气流测量单元，用于测量向安装有该喷口 的容器中的空气流入，由此可以确定分配的体积。
另外的现有技术参考文献利用饮料容器的重量来确定剩余容量。在DE3511224中 描述了一个例子，其中用于记录来自饮料容器的液体容量的装置包括用于测量容器重量的 传感器。另外的参考文献是 US5837944A、GB2354080A 和 US7255003B2。如 US5007560A 中 所描述的，通过监视供应小桶的重量减小，重量测量也已经用来分配预定重量的饮料。
此外，对温度敏感的液晶已经用来检测容器中的液体高度。在US5894089A中披露 了一种技术，其中描述了用于检测液体高度的指示器，其包括具有热敏带的器皿，其中在使 用期间，将热的或冷的流体注入器皿中，由此器皿被压靠在容器的壁上，在容器中在液体的 高度处提供颜色变化。容器中的顶部空间和液体的不同热传输性质引起颜色变化。另外的 参考文献包括 US6260414B1、US6925872B2 和 US7302846B2。在 EP1009978A1 中描述了备选 技术，其中手持式设备包括用于确定容器中的流体高度的温度敏感的装置，还包括用于计 算容器中的流体量的微处理器。
此外，已经用电极来检测液体高度，一个参考文献是GB2170602A，其中利用位于 第一和第二高度处的第一和第二导电体之间的电容来测量器皿中的液体高度，电容随着液 体高度而改变。在两个检测器之间流动的电流也可以用来确定检测器是否被液体覆盖，如 US4732297A中描述的。
此外，已经用光来检测容器中的液体高度。GB2273560A描述了一种液体检测装 置，其具有光电传感器用于确定液体高度降低到预定高度之下的时间。液体和顶部空间中 的气体之间的折射率的不同影响传感器中的内反射。也可以通过光检测液体的流动，如 US6819250B2中所描述的，其中液体传感器包括透光管状体，液体流过该管状体，安装在该 管状体上的光传感器感测流过管状体的液体的存在或不存在。摄像机已经用在饮料灌装机 中，如EP0613854B1中所描述的，其中利用摄像机确定液体高度。JP2007-278778披露了一 种用于检查填充了液体的容器的装置，其中通过检测穿过容器的X射线来检测液体高度。 然而，上面的方法难以与可收缩的容器共同使用，因为这种容器在分配期间具有不可预测 的变形。
在EP1506523中提出用超声波确定液体高度，其披露了一种技术，其中利用压电 致动器，通过测量容器内的填充管的回声，置于饮料容器的阀装置内的无线通信装置可以 与另外的传感器通信以确定液体高度。此外，JP2005-274204披露了一种测量导管，其使用 两个超声波振荡器测量在啤酒流中的超声波的时间延迟以确定啤酒的流量。
US5909825定义了一种使用第一和第二容器的饮料分配系统，每个容器都具有浮子传感器以表明相应容器内的液体高度。此外，GB2263687A披露了一种流量计，其具有可 通过啤酒的流动而旋转的元件。US20050194399A1披露了一种通过体积测量啤酒流量的饮 料分配系统，流量传感器使用涡轮和红外线以获得流量信号。上面所有的技术都要求对现 有的饮料分配系统进行实质改变。
上面所有的美国专利文献在此并入作为参考。
因而，本发明的目标是提供用于精确测量饮料分配系统中的剩余饮料体积的技 术。本发明进一步的目标是提供用于精确测量剩余体积而不必对现有的系统进行任何实质 改变，例如需要过度额外的硬件的技术。本发明的又一个目标是提供用于精确测量剩余体 积的技术，该技术不会遭受任何系统累积误差或类似的数学误差。发明内容
将会由本发明的以下详细说明而显而易见的上述目标连同许多其他目标、优点和 特征是根据本发明的第一方面，其通过确定包含在可收缩饮料容器中的饮料的体积的方法 而获得，该饮料优选为碳酸饮料如啤酒或软饮料，该方法包括提供饮料分配系统，该饮料分 配系统包括
压力室，可收缩容器包含在压力室中，压力室限定与饮料体积和残余气体体积的 总和相等的内部容积，
增压系统，用于从压力室外部向残余气体体积供应某体积的大气压气体，和
压力传感器，用于分别检测内部容积中的低压值和高压值，低压值等于或高于大 气压，高压值高于低压值，
方法还包括下列步骤
响应于检测到内部容积的低压值，通过利用增压系统向残余气体体积供应所述体 积的气体，将内部容积中的压力从低压值升高到高压值，
在检测到内部容积中的低压值和检测到内部容积中的高压值之间，确定通过增压 系统从压力室外部向残余气体体积供应的气体体积，和
建立包含在可收缩饮料容器中的饮料体积的测量，该测量是基于气体体积、内部 容积、低压值和高压值。
可收缩容器是在饮料分配操作期间变形的类型，饮料容器中的饮料量本质上总是 由饮料容器本身的容积限定，当排空时，饮料容器将完全收缩或变平。压力室应该是刚性 的，即，它应该能经受住至少比大气压高几个巴的压力而不会凸胀或变形。当在压力室中 放入新的满的饮料容器时，用压力室的内部容积减去饮料体积所得到的残余体积应该相当 小，例如是初始饮料体积的5%-50%，优选地10%-20%。增压系统可以是泵或压缩机，其能与 压力室中的压力无关地将预定体积的大气气体引入压力室。优选的增压系统包括往复式活 塞泵。压力传感器例如可以是用于确定大约为大气压的压力的电子传感器或压力开关。饮 料分配系统外部的压力可以被认为是I大气压或I巴。低压值和高压值可以任意选择。然 而，低压值优选地可以足够高以允许正确的饮料分配，而高压值优选地可以足够低以不产 生分配饮料的过多泡沫。
当内部容积中的压力降低到低压值以下时，与压力的降低是否为气体从内部容积 泄露的结果或饮料分配操作的结果无关，启动增压系统以恢复高压。可以预期，一些饮料分8配系统可能在启动增压系统之前允许较低的压力，例如，在饮料分配操作中断之前可能不 启动增压系统。供应到内部容积中的气体体积可以通过增压系统确定。残余体积的体积可 以被确定为供应到内部容积的气体体积除以高压值和低压值之差。在给定时间柔性容器中 的剩余饮料体积可以通过从残余体积减去内部容积来确定。可以预期，容器的壁是薄的因 而不会影响测量结果。饮料分配系统的控制单元可以用于执行计算，执行计算的控制单元 可以包括微处理器。本方法优选地在非饮料分配期间使用，即，在非饮料分配期间启动增压 系统。当每秒分配的饮料体积基本上小于通过增压系统每秒引入到残余体积中的增压气体 体积时，本方法也可以在饮料分配期间使用。本方法将饮料容器中的剩余饮料体积作为绝 对体积测量进行测量而不依赖任何在先的测量结果。
根据方法的另一个实施例，方法还包括下列步骤
从可收缩饮料容器向外部分配饮料，同时允许内部容积中的压力从高的中间压力 值减小到低的中间压力值，和
建立从可收缩饮料容器分配的饮料体积的测量，该测量是基于包含在可收缩饮料 容器中的饮料体积的在先测量、内部容积、低的中间压力值和高的中间压力值。本方法优选 地在饮料分配期间在增压系统停用时使用。通过测量分配期间的压力降低，可以确定分配 的饮料的体积。因而，剩余体积必须是从分配的饮料体积减去的最近一次确定的饮料体积。 高的中间压力和低的中间压力在某些实施例中可以与高压值和低压值相同。本方法使用剩 余饮料体积的在先测量结果，因而累积误差可能被引入到计算结果中。为了避免累积误差， 饮料分配操作一结束，就可以根据上面提到的绝对体积测量方法确定饮料容器中的剩余饮 料。
根据方法的另一个实施例，方法还包括下列步骤
建立内部容积的分配后压力值，分配后压力的测量是基于包含在可收缩饮料容器 中的饮料体积的在先测量、内部容积、待分配饮料的预定体积和内部容积的分配前压力值， 和
将饮料从可收缩饮料容器分配到外部的同时允许内部容积中的压力从分配前压 力值降低到分配后压力值。分配后压力值是由于分配预定体积的饮料而导致的算出的压 降。分配前压力值是分配开始之前的残余体积中的压力。分配前压力可以对应于高压值， 并且分配后压力值可以对应于低压值。通过当增压系统停用时首先确定残余体积中的压力 将会由于分配预定体积的饮料而降低多少，当达到计算的分配后压力值时可以中断饮料分 配。以这种方式可以实现完全自动分配预定体积的饮料。预定体积的饮料可以是一份饮料 用量，例如O. 5升或O. 33升。
根据方法的另一个实施例，方法还包括下列步骤
将饮料从可收缩饮料容器分配到外部的同时通过使用增压系统将进一步的气体 体积供应给残余气体体积，并同时允许内部容积中的压力从第一压力值改变成第二压力 值，
在检测到内部容积中的第一压力值和检测到内部容积中的第二压力值之间，确定 通过增压系统从压力室的外部供应给残余气体体积的进一步的气体体积,和
建立从可收缩饮料容器分配的饮料体积的测量，该测量是基于包含在可收缩饮料 容器中的饮料体积的在先测量、内部容积、进一步的气体体积、第一压力值和第二压力值。
本方法可以在饮料分配期间在启动增压系统时使用，并且优选地在分配期间当每 秒分配的饮料体积基本上等于或大于通过增压系统每秒引入到残余体积中的增压气体量 时使用。第一压力值可以对应于高压值并且第二压力值可以对应于低压值。备选地，第一 和第二压力值可以相等。本方法使用剩余饮料体积的在先测量结果，因而累积误差可能被 引入到计算结果中。为了避免累积误差，饮料分配操作一结束，就可以根据上面提到的绝对 体积测量方法确定饮料容器中的剩余饮料。
根据方法的另一个实施例，方法还包括下列步骤
建立内部容积的分配后压力值，分配后压力的测量是基于包含在可收缩饮料容器 中的饮料体积的在先测量、内部容量、待分配饮料的预定体积、内部容积的分配前压力值和 在检测到内部容积中的分配前压力值和检测到内部容积中的分配后压力值之间通过增压 系统从压力室的外部供应给残余气体体积的进一步的气体体积，和
将饮料从可收缩饮料容器分配到外部的同时通过使用增压系统将进一步的气体 体积供应给残余气体体积并且同时允许内部容积中的压力从分配前压力值改变成分配后 压力值。以这种方式，可以在增压系统启动时以类似于上述方法分配预定体积的饮料。当 达到计算的分配后压力值时中断饮料分配。
根据方法的另一个实施例，增压系统执行多个操作周期，每个操作周期包括下列 步骤
封闭来自压力室外部的预定体积的气体，和
将预定体积的气体引入到残余气体体积中，具体的体积等于所述预定体积乘操作 周期的数量。这种增压系统包括根据往复式活塞原理工作的泵和压缩机等等。阀、转子或 门可以用来封闭预定气体量。预定体积的气体在进入内部容积之前或期间被压缩到内部容 积的压力。气体通常是空气。
根据方法的另一个实施例，操作周期的数量通过测量执行操作周期的时间而确 定，或者，备选地，其中增压系统通过电动机驱动并且操作周期的数量通过测量在执行操作 周期期间的电动机转数而确定，或者又备选地，其中当增压系统启动时通过测量在内部容 积中出现的压力波动的数量而确定操作周期的数量。如果增压系统能够随时间提供相同体 积的空气而无关内部容积的压力并且无关外部条件，而且增压系统的驱动机构快速达到额 定工作速度而不会受到任何显著的启动延迟，则操作次数可以通过增压系统的启动时间而 确定。备选地，电动机或连接到其上的飞轮的转数可以通过使用电触点或光电管等等而监 视。又备选地，可以使用用于测量内部容积的压力的电子传感器或压力开关，因为增压系统 的每个冲程产生进入内部室的压力波。通过测量压力波的数量，可以估计周期数量。
根据方法的另一个实施例，饮料体积的测量确定为等于内部容积减去具体体积除 以高压值和低压值之间的差。在使用理想气体定律并且忽略内部容积的内部和外部之间的 温度差的情况下，可以使用上述公式计算饮料容器中剩余的饮料体积。
根据方法的另一个实施例，饮料分配系统还包括用于确定压力室之外的外部压力 值的压力传感器和/或用于确定压力室之外的外部温度值的温度传感器，外部压力值和/ 或外部温度值被用于建立饮料体积的测量。由于压力室的较低温度而产生的压降可以通过 监视内部容积之外和之内的温度而确定。
根据方法的另一个实施例，低压值是大约I. 6巴并且高压值是大约I. 8巴的绝对压力。以上数值是在获得良好的饮料流动的同时避免过量泡沫的典型数值。
根据方法的另一个实施例，该方法还包括提供包含在可收缩饮料容器中的饮料体 积的测量结果的可视标志的步骤，其中可视标志从饮料分配系统的外部可视，可视标志指 示包含在可收缩饮料容器中的饮料体积的测量结果高于还是低于预定体积值，优选地有至 少两个预定体积值，例如饮料体积高于3/4内部容积，高于1/2内部容积和高于1/4内部容 积，最优选地可视标志是包含在可收缩饮料容器中的饮料体积测量结果的连续标志，例如 量规。优选地，有些可视标志给出剩余饮料的量。该标志例如可以是模拟或数字量规、一个 或多个灯等等。
根据方法的另一个实施例，该方法还包括通过监视增压系统的总操作时间对压力 设备的磨损和破损进行线性补偿。申请人还发现磨损和破损引起增压系统的泄漏，该泄露 关于饮料分配系统的操作时间基本上是线性的。计算单元可以补偿增压系统的这种泄漏。
将会由本发明的以下详细说明而显而易见的上述目标连同许多其他目标、优点和 特征是根据本发明的第二方面，其通过一种饮料分配系统而获得，饮料分配系统包括
压力室，用于容纳包含某体积饮料的可收缩容器，所述饮料优选为碳酸饮料例如 啤酒、汽水、可乐、补充剂等等，压力室限定与饮料体积和残余气体体积的总和相等的内部 容积，
压力传感器，用于分别检测内部容积中的低压值和高压值，低压值等于或大于大 气压，高压值大于低压值，和
增压系统，用于响应于检测到内部容积的低压值向残余气体体积供应气体，将内 部容积中的压力从低压值升高到高压值，在检测到内部容积中的低压值和检测到内部容积 中的高压值之间，饮料分配系统确定增压系统从压力室外部接收到的、被增压系统压缩的 并且弓I入残余气体体积的具体气体体积，并且建立包含在可收缩饮料容器中的饮料体积的 测量，该测量基于具体气体体积、内部容积、低压值和高压值。能预期可以将根据第二方面 的系统与根据第一方面的方法一起使用。
根据方法的另一个实施例，增压系统包括外壳、在外壳内操作的往复式活塞和单 向阀，每个操作周期包括活塞的向前和随后向后的冲程，具体体积等于活塞的每个冲程覆 盖的体积，或者备选地，其中增压系统包括外壳和在外壳中操作的旋转元件，每个操作周期 包括旋转元件的360度旋转，具体体积等于旋转元件在360度旋转期间覆盖的体积。因而 增压系统可以包括均为往复式活塞类型和胶囊类型的泵和压缩机。
根据方法的另一个实施例，内部容积在5升到50升的范围内，例如在5-10升、 10-20升、20-30升、30-40升或40-50升之间。私人系统的典型体积在5_10升之间，专业系 统的典型体积在10-50升之间。
根据方法的另一个实施例，在分配期间内部空间中的压力保持低于或等于低压 值，优选在I. 3和I. 6巴的范围内，例如在I. 4和I. 5巴的范围内。能预期可以允许压力降 低到低于低压值的值。


图IA是根据本发明的饮料分配系统在打开状态中的垂直剖视图。
图IB是根据本发明的饮料分配系统在关闭状态中的垂直剖视图。
图IC是根据本发明的饮料分配系统在饮料分配状态中的垂直剖视图。
图ID是根据本发明的饮料分配系统在非饮料分配期间在压力恢复状态中的垂直 首1J视图。
图IE是根据本发明的饮料分配系统在非饮料分配期间在压力恢复状态中的垂直 首1J视图。
图2是根据本发明的饮料分配系统的另一个实施例在分配和压力恢复状态中的 垂直剖视图。
图3是根据本发明的饮料分配系统的又一个实施例在分配状态中的垂直剖视图。
图4是根据本发明的饮料分配系统的另一个实施例的透视图。
图5是操作周期的数量和引入饮料分配系统的空气的以升为单位的体积之间关 系的图。
具体实施方式
图IA是饮料分配系统10的垂直剖视图。饮料分配系统10包括外壳12和构成压 力室的内部容积14。内部容积14通常通过冷却元件(未示出)冷却。内部容积14包含充 满碳酸饮料18的柔性饮料容器16，饮料容器16被固定到刚性塑料的底座板20上，例如通 过卡扣固定到饮料容器16的一组法兰22上。饮料容器16包括出口 24，该出口最初通过底 座板20处的可刺穿膜而密封。饮料容器16的底座板20通过底座部件26固定到外壳12， 底座部件26包括与分配管路30流体连通的穿刺元件28。当安装新的饮料容器16时，底 座部件26与饮料容器16的底座板20并置以使得饮料出口 24被穿刺元件28刺穿并且分 配管路30被放置成与饮料18流体连通。底座部件26例如通过搭扣配合或螺钉配合可拆 除地连接到外壳12上。当连接到外壳12时，底座部件26将力施加到底座板20上，由此将 饮料容器16以稳定而牢固的方式固定到外壳12上。密封件32将底座部件26密封到外壳 12上。外壳还包括用于封闭内部容积14的底座单元34，底座单元34包括承滴盘。在安装 饮料容器16的过程中，外壳12枢转远离底座单元34以允许移除底座部件26并且允许将 饮料容器16引入外壳16的内部容积14。通过另外的密封件36使底座单兀34相对于外壳 12密封。
分配管路30将饮料18从饮料容器16的内部输送到位于内部容积14之外的放液 阀38，放液阀38由放液手柄40控制。放液阀38控制饮料18向外壳12的外部流动。外 壳12还包括增压系统42，其可以是泵或压缩机。增压系统42，其将会结合图IB更详细地 描述，与通向外壳12的内部容积14的通道44连通。通道44进一步与电子传感器或压力 开关46连通用于测量内部容积14内的压力。饮料分配系统10还包括控制单元48，控制单 元48连接到电子传感器或压力开关46和增压系统42。控制单元48接收关于内部容积14 内的压力的信息并且在内部容积14中的压力低于预定最小分配压力，例如I. 4巴或I. 6巴 绝对压力的情况下，开始内部容积14的增压。控制单元48进一步接收如下信息关于饮料 容器16是否安装在内部容积14中和外壳12是否枢转到其打开位置，或者其是否关闭并且 密封到底座单元34上。在没有饮料容器安装到内部容积14中的情况下或者外壳12枢转 到其打开位置中的情况下，则内部容积14不能被增压。优选地，控制单元48还接收放液手 柄40是否处于其垂直的、非分配方向中的信息。如果放液手柄转换到其水平的、饮料分配方向，即允许饮料流出，则体积测量将会受到影响，因此优选地在放液手柄40处于其垂直方向，即阻止饮料流出时，增压内部容积。在备选实施例中，当增压系统启动时，可以主动防止放液手柄40的回转。图IB是当内部容积14被增压时饮料分配系统10的垂直剖视图。因此外壳12枢转回到其关闭位置并且内部容积14已经被底座部件26和底座单元34密封。由于内部容积中的压力，饮料容器16的表面已经轻微变形。通常，内部容积14内的最大压力是大约2巴(例如I. 8巴)绝对压力，以便在没有过多的饮料泡沫的情况下具有用于实现合适饮料流动的合适压力。在该图中增压系统42的一些更多细节显示在图的特写部分中。增压系统42包括内部的圆柱形空腔50，活塞52在其中往复运动，活塞52和圆柱形空腔50的内表面形成紧密配合。活塞连接到由电动机(未示出)驱动的飞轮54上，电动机优选地连接到电源插座，电动机由控制单元48控制。当内部容积14中的压力降低到最小分配压力以下时，电动机(未示出)启动以使飞轮旋转，如箭头所示。飞轮的每次旋转构成了增压系统42的操作周 期，其中活塞从顶部位置向下行进特定长度L到达与内部空腔50的底部相邻的底部位置，并且再次向上行进相同的距离L到达顶部位置。词语底部、顶部、向上和向下应当在图的体系中解释。能预料图IB中所示的增压系统可以沿任意的方向运行。内部空腔50包括第一单向阀56，当活塞52向下行进时，第一单向阀56允许增压空气流从内部空腔50的底部流动进入内部容积14中，同时防止空气沿相反方向的流动。内部空腔50还包括第二单向阀58，当活塞52向上行进时，第二单向阀58允许增压空气流从饮料分配系统10的外部流动进入内部空腔50中，同时防止空气沿相反方向的流动。因而，增压系统42的每个操作周期将预定体积的大气压空气增压并将其引入到内部容积14中。通过每个操作周期引入的大气压空气的具体体积Vspe。可以被计算为Vspec=Aspec · Lspec其中Aspe。是活塞的面积，Lspec是活塞的顶部位置和活塞的底部位置之间的长度。如下面进一步描述，每次压力从压力室中的L 6巴增加到压力室中的L 8巴时进行体积测量。飞轮54连接到控制单元48，控制单元48由此接收关于增压系统42执行的操作周期数量的信息。在内部容积14的增压期间，将压力从低压值=1. 6巴增加到高压值=1. 8巴所需的操作周期的数量被存储在计算单元48中。由于饮料是液体因而基本上是不可压缩的，并且外部压力被确定为一巴，所以根据理想气体定律如下计算在饮料容器中剩余的总饮料体积Vbev
r^ WirJT 職DpVbm. =Vm - v Jp,
high low其中Vin是内部容积的体积，Vspe。是通过每个操作周期引入的大气压空气的具体体积，％是在压力室中达到Plmt=I. 6巴和在压力室中达到Phigh=I. 8巴之间进行的操作周期的数量。测量是绝对的，因而在将饮料容器16安装到内部容积14中之前不必需知道饮料容器16中的初始饮料体积。应该懂得，当大气压空气进入内部容积14中时，大气压空气体积Vspe。将会压缩，与内部容积14的外部相比，其通常具有较高的压力。图IC是饮料分配系统10在分配期间的垂直剖视图。当手柄40从其初始垂直方向朝水平方向回转时，放液阀38将会打开并且饮料18将开始通过阀38流到饮料分配系统 10的外部。优选地，然后将玻璃杯60放在放液阀38下面以接收饮料18。饮料18被内部 容积14中的压力驱动通过分配管路30。饮料容器16的表面由于内部容积14中的压力和 流出的饮料而适度地变形，饮料容器16在分配期间保持其直立位置。饮料容器16由于内 部容积的压力和流出的饮料18而变形，并且至少饮料容器16的上部将被压缩成或多或少 任意的形状。饮料容器16的变形将导致在饮料容器16上面残余空气体积62的建立。当 饮料容器16收缩时，空气体积62将增加。空气体积62中的压力应该高于饮料分配系统10 之外的大气压，由此在放液阀38移动到打开位置时将饮料推过分配管路30。饮料容器16 优选地由PP制成，PP是会在饮料体积减小时变形直到饮料18完全放干为止的柔性材料。
图ID表示在分配之后当增压系统42重新启动时的饮料分配系统10。如果内部容 积14中的压力降低到I. 6巴以下，则增压系统42重新启动并将内部容积14中的压力增加 到1.8巴并如上所述进行新的体积测量。以这种方式，基本上在每次分配操作之后进行新 的测量以便精确更新在饮料容器中剩余的饮料18的量而没有任何累积误差。此外，在每次 压力降低到I. 6巴以下时通过给内部容积14重新增压，此时如上所述进行新的体积测量， 饮料分配系统10可以补偿任何泄露。
图IE表示当饮料18几乎排空且饮料容器16几乎完全变形时的饮料分配系统10。 在饮料容器完全排空之前，通过可视标志64警告用户，可视标志64可以例如是闪光的灯。 然后通过枢转饮料分配系统10的外壳12并移除底座部件26，使用者可以放入新的饮料容器。
应该注意，在关于饮料的分配迅速进行内部容积14的重新增压的情况下，即，如 果与每秒分配的饮料的体积相比，每秒通过增压系统引入的高压空气的体积是大的，则可 以与饮料分配无关地进行重新增压和体积测量。然而，在重新增压与饮料的分配相当或比 饮料的分配慢的情况下，即，如果每秒通过增压系统引入的高压空气的体积小于或基本上 等于每秒分配的饮料的体积，则饮料分配会影响体积测量。
在本实施例中，通过飞轮54的转数确定操作周期的数量。转数例如可以通过使用 电触点、光电管等等来确定。确定操作周期数量的其他备选方式包括确定电动机的转数、确 定活塞52的冲程数量和确定在电子传感器或压力开关46处收到的压力脉冲的数量。
在本实施例中，假定内部容积14内的温度保持在大约5摄氏度的恒定低温。在这 里提供的公式中，在体积恒定时当温度降低时引起压力减小的温度效应被忽略。大概处于 室温的外部空气的冷却将引起百分之几的测量误差。为了更准确的体积测量，计算单元可 以补偿这个误差。
可以预期上面的方法可以反过来使用以便分配预定体积的饮料而不是测量剩余 饮料的体积。
图2表示饮料分配系统10’的备选实施例。饮料分配系统10’的备选实施例包括 图IA-E的在先提供的实施例的所有特征，但是进一步允许在通过回转手柄40分配饮料的 同时通过用增压系统42重新增压内部容积14，甚至是在重新增压与饮料的分配相当或比 饮料的分配慢的情况下。在放液手柄38从垂直方向回转到水平位置的情况下，即允许饮料 分配的情况下，增压系统42可以配置为允许压力降低到I. 6巴，之后如果可能，压力保持不 变。在饮料容器16中剩余的饮料的体积Vbev可以在分配操作期间通过关于剩余饮料体积的在先确定结果进行计算而根据理想气体定律算出V - f, Phtgki1 m ^%hev ,,hi) 1 .ycc L0087」 Flwl, - I lvi. βΜ
其中第一项Vbev。1(1是在先确定的在饮料容器16中剩余的饮料18的体积，第二项 /V0: — Va<,V-<,M)代表在分配且增压系统42的非操作期间在压力室内的空气体积的增加，Plow第三项βΡη -代表在分配且通过增压系统42保持压力恒定期间分配的饮料的体积。例如r low在重新增压期间在放液手柄40回转的情况下或者在压力室内的压力降低到1.6巴以下例如1.4巴的情况下，可以使用根据上述公式的计算。上面的方法的缺点是结果依赖于在先确定的饮料容器的体积，即，可能出现累积误差。因而在分配操作完成之后，应该进行如上面结合图IA-E描述的绝对测量。
应该懂得，作为对绝对体积测量的补充，当放液阀38处于非饮料分配位置中时， 也可以进行如上所述的剩余饮料体积的相对测量。然而应该记得，在此描述的相对测量没有考虑空气从压力室泄露的影响。
图3表示饮料分配系统10”的备选实施例，其中通过增压系统42的操作时间确定操作周期的数量。如果增压系统能独立于内部容积14中的压力提供恒定的空气流，并且电动机(未示出)的起动/停机效应可以忽略，则被增压且被引入到内部容积14中的大气压空气的体积与增压系统42的电动机激活的时间成正比。因而，与控制单元48和电动机(未示出)相连的时钟66可以用来确定引入到内部容积14中的空气的体积。时钟66在增压系统 42启动时复位并开始计时，在增压系统42停止时停止计时，并基于时钟66测量的时间计算被增压且被引入到内部容积14中的大气压空气的体积。
图4表示根据本发明的饮料分配系统10”’的另一个实施例。本实施例构成专业模块系统，其中用于容纳饮料容器(未示出)的外壳12’位于相对于放液杆68较远的位置，放液阀(未示出)包含在放液杆68中。放液杆68位于吧台70上，吧台位于酒馆、酒吧、餐馆、 聚会房间等等内。放液杆68内的放液阀(未示出)由手柄40控制，分配管路30’使放液杆 68的放液阀(未示出)和外壳12’互相连接。外壳12’可以位于公众不可达的位置中，例如地下室、厨房、后房等等。外壳12’包括用于容纳饮料容器(未示出)的内部室(未示出)，外壳12’的内部室(未示出)通过通道44’连接到增压系统42’。增压系统42’可以是上面描述的各种各样的增压系统42，增压系统42’能在每个操作周期将具体体积或空气引入到外壳12’的内部空间(未示出)中，通过电子传感器或压力开关等等测量外壳12’的内部空间 (未示出)内的压力。然后如上所述进行体积测量。外壳12’的饮料容器(未示出)内的剩余饮料量可以显示在放液杆68’上的可视指示器64’上。上面的分配系统同样从申请人的在先专利申请例如W02009/024147知悉。
图5表示作为引入到内部容积中的空气体积(升)的函数的增压系统的操作周期数量(r =转数)的表和图表。申请人进行了大量试验确定了在增压系统的操作周期数量和引入到饮料分配系统的内部容积中的空气体积(单位为升)之间具有线性关系，试验的结果在表I和2和图5的图表中示出。
增压系统设有计数器用于确定操作周期的数量或转数。表显示了操作周期的数量(r=转数)、测量的引入到内部容积中的空气体积(m升=测量值)、计算的引入到内部容积中的空气体积(c升=计算值)以及测量值与计算值之间的差(diff)。图表表示作为空气体积(单位为升)的函数的增压系统的操作周期的数量。点代表试验结果，线是线性地匹配于试验结果的曲线。从图表中可以看出，增压系统的操作周期数量和引入到饮料分配系统的内部容积中的空气体积之间的关系是基本上线性的。由此发现，增压系统的每圈回转将O. 275ml的大气压空气引入到内部空间中。利用20升的饮料容器同时放了大约2升的饮料来进行试验。尽管已经在上面参考用于确定饮料体积的方法的具体实施例和饮料分配系统的具体实施例描述了本发明，但当然可以预期，饮料分配领域的普通技术人员可以演绎出许多变型。例如，外壳和柔性容器可以用包括刚性的外部容器和柔性的内部袋子的小桶中的袋子或容器中的袋子代替，由此在外部容器和内部袋子之间建立内部空间。相似的小桶已经由不同公司生产和销售，这些公司在饮料分配领域中是活跃的。存在上面的技术的其他变型，例如具有内部塑料袋或甚至内部柔性金属袋的金属罐或容器。此外，容器可以包括或不包括注入管,并且当放液时,容器可以在水平、垂直、倾斜或颠倒的方向中使用。技术人员容易推断出的这些变型被看作本发明的一部分，本发明在所附的权利要 求中限定。
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————.68432}. . Ti'il......................lijip—-0 —~~isz34i .......I'17^ ].....................Ο^ 表 I表 权利要求
1.一种用于确定包含在可收缩饮料容器中的饮料的体积的方法，所述饮料优选为碳酸饮料如啤酒或软饮料，该方法包括提供饮料分配系统，所述饮料分配系统包括 压力室，所述可收缩容器包含在所述压力室中，所述压力室限定与所述饮料体积和残余气体体积的总和相等的内部容积， 增压系统，用于从所述压力室的外部向所述残余气体体积供应某体积的大气压气体，和 压力传感器，用于分别检测所述内部容积中的低压值和高压值，所述低压值等于或高于大气压，所述高压值高于所述低压值， 所述方法还包括下列步骤 响应于检测到所述内部容积的所述低压值，通过利用所述增压系统向所述残余气体体积供应所述体积的气体，将所述内部容积中的所述压力从所述低压值升高到所述高压值， 在检测到所述内部容积中的所述低压值和检测到所述内部容积中的所述高压值之间，确定通过所述增压系统从所述压力室的外部向所述残余气体体积供应的所述气体体积，和建立包含在所述可收缩饮料容器中的所述饮料体积的测量，该测量是基于所述气体体积、所述内部容积、所述低压值和所述高压值。
2.如权利要求I所述的方法，所述方法还包括下列步骤 从所述可收缩饮料容器向所述外部分配饮料，同时允许所述内部容积中的所述压力从高的中间压力值减小到低的中间压力值，和 建立从所述可收缩饮料容器分配的所述饮料体积的测量，该测量是基于包含在所述可收缩饮料容器中的所述饮料体积的在先测量、所述内部容积、所述低的中间压力值和所述高的中间压力值。
3.如权利要求I所述的方法，所述方法还包括下列步骤 建立所述内部容积的分配后压力值，所述分配后压力值是基于包含在所述可收缩饮料容器中的所述饮料体积的在先测量、所述内部容积、待分配饮料的预定体积和所述内部容积的分配前压力值，和 将饮料从所述可收缩饮料容器分配到所述外部的同时允许所述内部容积中的所述压力从所述分配前压力值降低到所述分配后压力值。
4.如权利要求I所述的方法，所述方法还包括下列步骤 将饮料从所述可收缩饮料容器分配到所述外部的同时通过使用所述增压系统将进一步的气体体积供应给所述残余气体体积，并同时允许所述内部容积中的所述压力从第一压力值改变成第二压力值， 在检测到所述内部容积中的所述第一压力值和检测到所述内部容积中的所述第二压力值之间，确定通过所述增压系统从所述压力室的外部供应给所述残余气体体积的所述进一步的气体体积，和 建立从所述可收缩饮料容器分配的所述饮料体积的测量，该测量是基于包含在所述可收缩饮料容器中的所述饮料体积的在先测量、所述内部容积、所述进一步的气体体积、所述第一压力值和所述第二压力值。
5.如权利要求I所述的方法，所述方法还包括下列步骤 建立所述内部容积的分配后压力值，所述分配后压力的测量是基于包含在所述可收缩饮料容器中的所述饮料体积的在先测量、所述内部容量、待分配饮料的预定体积、所述内部容积的分配前压力值、以及在检测到所述内部容积中的所述分配前压力值和检测到所述内部容积中的所述分配后压力值之间通过所述增压系统从所述压力室的外部供应给所述残余气体体积的进一步的气体体积，和 将饮料从所述可收缩饮料容器分配到外部的，同时通过使用所述增压系统将所述进一步的气体体积供应给所述残余气体体积并且同时允许所述内部容积中的所述压力从所述分配前压力值改变成所述分配后压力值。
6.如前述权利要求中任一个所述的方法，其中所述增压系统执行多个操作周期，每个操作周期包括下列步骤 封闭来自所述压力室的外部的预定体积的气体，和 将所述预定体积的气体引入到所述残余气体体积中，所述具体的体积等于所述预定体积乘操作周期的数量。
7.如权利要求6所述的方法，其中，操作周期的数量通过测量执行所述操作周期的时间而确定，或者备选地，其中所述增压系统通过电动机驱动并且操作周期的数量通过测量在执行所述操作周期期间的所述电动机的转数而确定，或者又备选地，其中当所述增压系统启动时通过测量在所述内部容积中出现的压力波动的数量而确定操作周期的数量。
8.如前述权利要求中任一个所述的方法，其中所述饮料体积的测量确定为等于所述内部容积减去具体体积除以所述高压值和所述低压值之间的所述差。
9.如前述权利要求中任一个所述的方法，所述饮料分配系统还包括用于确定所述压力室之外的外部压力值的压力传感器和/或用于确定所述压力室之外的外部温度值的温度传感器，所述外部压力值和/或所述外部温度值被用于建立所述饮料体积的测量。
10.如前述权利要求中任一个所述的方法，其中所述低压值是大约1.6巴并且所述高压值是大约I. 8巴的绝对压力。
11.如前述权利要求中任一个所述的方法，所述方法还包括提供包含在所述可收缩饮料容器中的所述饮料体积的测量结果的可视标志的步骤，其中所述可视标志从所述饮料分配系统的外部可视，所述可视标志指示包含在所述可收缩饮料容器中的所述饮料体积的测量结果是高于还是低于预定体积值，优选地有至少两个预定体积值，例如饮料体积高于3/4所述内部容积，高于1/2所述内部容积和高于1/4所述内部容积，最优选地所述可视标志是包含在所述可收缩饮料容器中的所述饮料体积的测量结果的连续标志，例如量规。
12.如前述权利要求中任一个所述的方法，所述方法还包括通过监视所述增压系统的总操作时间对所述压力设备的磨损和破损进行线性补偿。
13.—种饮料分配系统,包括 压力室，用于容纳包含某体积饮料的可收缩容器，所述饮料优选为碳酸饮料例如啤酒、汽水、可乐、补充剂等等，所述压力室限定与所述饮料体积和残余气体体积的总和相等的内部容积， 压力传感器，用于分别检测所述内部容积中的低压值和高压值，所述低压值等于或大于大气压，所述高压值大于所述低压值，和 增压系统，用于响应于检测到所述内部容积的低压值向所述残余气体体积供应气体，将所述内部容积中的压力从所述低压值升高到所述高压值，在检测到所述内部容积中的低压值和检测到所述内部容积中的高压值之间，所述饮料分配系统确定所述增压系统从所述压力室的外部接收到的、被所述增压系统压缩的并且引入所述残余气体体积的具体气体体积，并且建立包含在所述可收缩饮料容器中的所述饮料体积的测量，该测量基于所述具体气体体积、所述内部容积、所述低压值和所述高压值。
14.如权利要求13所述的系统，其中所述增压系统包括外壳、在所述外壳内操作的往复式活塞和单向阀，每个操作周期包括所述活塞的向前和随后向后的冲程，所述具体体积等于所述活塞的每个冲程覆盖的所述体积，或者备选地，其中所述增压系统包括外壳和在所述外壳中操作的旋转元件，每个操作周期包括所述旋转元件的360度旋转,所述具体体积等于所述旋转元件在360度旋转期间覆盖的所述体积。
15.如权利要求13-14中任一个所述的系统，其中所述内部容积在5升到50升的范围内，例如在5-10升、10-20升、20-30升、30-40升或40-50升之间。
全文摘要
用于确定可收缩饮料容器中的饮料，优选地碳酸饮料的体积的方法包括饮料分配系统，饮料分配系统包括具有可收缩容器的压力室，压力室限定与饮料体积和残余气体体积的总和相等的内部容积。方法还包括用于从压力室外部向残余气体体积供应某体积的大气压气体的增压系统，和用于分别检测低压值和高压值的压力传感器。方法还包括下列步骤通过利用增压系统向残余气体体积供应所述体积的气体，确定通过增压系统从压力室外部向残余气体体积供应的气体体积，和建立包含在可收缩饮料容器中的饮料体积的测量。
文档编号G01F17/00GK102985352SQ201180034339
公开日2013年3月20日 申请日期2011年7月21日 优先权日2010年7月21日
发明者J·N·拉斯穆森, 斯提恩·维斯博格 申请人:嘉士伯酿酒有限公司