САТУРАТОР И СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГАЗИРОВАННОЙ ВОДЫ Российский патент 2005 года по МПК B01F3/04 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к устройствам для и способам газирования жидкостей, таких как охлажденная вода. Более конкретно, изобретение относится к устройствам и способам, позволяющим насыщать жидкости углекислым газом до желаемой степени.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны различные способы газирования воды. Один из способов состоит в напуске в объем воды углекислого газа. При этом в воде создаются пузырьки углекислого газа, которые поднимаются вверх, при этом газ растворяется в воде. Этот способ широко используется в сравнительно небольших устройствах для газирования воды в домашних условиях и применим для получения газированной воды в объеме одного стакана. Основной недостаток этого способа состоит в том, что он эффективен только при относительно высоких давлениях в камере для карбонизации.

Другой способ заключается в разбрызгивании или распылении воды в атмосфере углекислого газа. В этом способе сатурационная камера сначала заполняется углекислым газом, а затем в эту камеру впрыскивается вода. Углекислый газ растворяется в капельках воды, и эти капли приносят растворенный в них углекислый газ в накапливающийся объем воды. Недостаток этого метода состоит в большом промежутке времени, который требуется для получения необходимой степени газирования воды, и необходимости использовать высокое давление в сатурационной камере.

Известен также способ приготовления газированной воды, описанный в патенте США №4719056, который заключается в частичном заполнении камеры водой, напуске в оставшийся объем камеры углекислого газа и перемешивании воды и газа вращающимися вокруг горизонтальной оси лопатками, выступающими над уровнем воды.

Поэтому существует потребность в создании более быстрого и эффективного сатуратора и способа приготовления газированной воды. Необходим также охладитель жидкости, например охладитель воды, который содержал бы емкость для газирования жидких напитков. Хорошо было бы иметь возможность насыщать жидкости углекислым газом в различной степени и производить эту операцию без необходимости повышенного давления в используемом для этого сатураторе.

КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описываемые конструкция сатуратора и способ приготовления газированной воды основаны на использовании сатурационной камеры, частично заполняемой водой. После этого оставшийся свободным объем камеры заполняют углекислым газом. Вращающиеся элементы устройства перемешивают воду и углекислый газ, в результате получается вода, насыщенная углекислым газом, газированная вода.

Кроме того, описываемый охладитель газированной воды содержит оригинальную систему клапанов, служащих для заливания и перемешивания жидкостей в желаемой последовательности и в нужных объемах. Другие особенности и преимущества изобретения станут понятны из приводимого ниже описания примера его реализации, иллюстрируемого соответствующими чертежами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1 приведена блок-схема описываемого охладителя газированной воды (сатуратора).

На фиг.2А и 2В приведены виды спереди и сбоку, частично в разрезе, одного конкретного примера реализации описываемого изобретения.

На фиг.3А и 3В приведены виды спереди и сбоку другого примера реализации описываемого сатуратора.

На фиг.4 - увеличенное изображение в разрезе регулятора давления, используемого в сатураторе.

На фиг.5 - выключатель давления в разрезе.

На фиг.6 - сатурационная камера в разрезе.

На фиг.6А - увеличенное изображение части фиг.6, показывающее детали клапанов напуска жидкости и дозированного розлива газированной жидкости.

На фиг.7 приведен другой разрез сатурационной камеры.

На фиг.8 приведен электромагнитный клапан, используемый на впускном и выпускном патрубках сатуратора.

На фиг.9 - вид сатурационной камеры и соседних с ней узлов описываемого устройства сбоку.

На фиг.10 - корпус сатурационной камеры.

На фиг.11 - схематическое изображение сатуратора, иллюстрирующее путь прохождения жидкости между отдельными его узлами.

На фиг.12 изображено используемое в сатураторе устройство для снижения шума выпускаемого газа.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Блок-схема сатуратора, показанная на фиг.1, относится к одному из примеров реализации описываемого изобретения. Это устройство и использующий его способ приготовления газированной воды могут быть выполнены на основе известных охладителей воды или дозаторов других напитков. Изобретение позволяет легко модернизировать известные устройства с целью насыщения напитков углекислым газом до желаемого уровня. Кроме того, описываемое устройство может использоваться подобным же образом и с другими дозаторами жидкостей. В частности, в случае использования охладителя воды вода из специальной емкости перед розливом определенной порции потребителю охлаждается в охладителе 3. Если потребитель хочет получить газированный напиток, он включает переключатель или аналогичный управляющий механизм. Система управления 5 запускает сатуратор путем открывания впускного электромагнитного клапана 8 наполнения камеры сатуратора водой. Система управления 5 может содержать монтажную плату 4 электронного регулятора и электрический трансформатор 2 для обеспечения сатуратора электрической энергией, необходимой для его работы. Электромагнитный клапан 8 отрегулирован так, что вода или другая жидкость подается в верхнюю часть перемешивающего устройства или сатурационной камеры 6 сатуратора в течение 6 секунд. Воздушный клапан 142 сатурационной камеры 6 обеспечивает отвод воздуха в атмосферу из камеры 6 в процессе ее наполнения водой и впуск воздуха в камеру при дозированном розливе потребителю газированной жидкости из этой камеры. Как только сатурационная камера 6 наполнится водой до заданного уровня 17, заполняющий электромагнитный клапан 8 закрывается для исключения попадания в камеру 6 избыточного количества воды и предотвращения выдавливания воды из камеры 6 в охладитель 3. Если бы электромагнитный клапан 8 не закрылся, то давление в сатурационной камере 6 могло бы выдавить воду из этой камеры.

Затем открывается электромагнитный клапан 20 впуска углекислого газа, обеспечивая заполнение камеры 6 углекислым газом из баллона 14 через соединительный парубок 16 и регулятор давления 18. Регулятор давления может быть установлен на обеспечение задаваемых количеств углекислого газа, вводимого в камеру 6. Реле давления 22 чувствует изменение давления в сатурационной камере 6, и когда это давление достигает заданной величины, электромагнитный клапан 20 отключается и прерывает поступление углекислого газа в камеру 6. Может быть также установлен предохранительный клапан 24 давления, позволяющий автоматически уменьшать избыточное давление в сатурационной камере 6 (˜10 бар). В случае необходимости в системе может быть установлен обратный клапан 26 для предотвращения попадания в патрубок 16 углекислого газа или жидкости из сатурационной камеры 6 в случае возникновения в этой камере повышенного давления.

Таким образом, углекислый газ введен в пространство над уровнем 17 жидкости, например воды, залитой в сатурационную камеру 6. Внутри сатурационной камеры 6 расположено устройство для перемешивания воды, обозначенное на фиг.1 цифрой 13, кинематически связанное с электродвигателем 12. Двигатель 12 приводит в действие устройство 13, которое подмешивает углекислый газ в воду или другую жидкость. Устройство 13 для перемешивания воды в процессе работы переводит пузырьки углекислого газа ниже уровня воды, повышая тем самым его растворимость в воде. Как будет описано ниже более подробно, конструкция устройства 13 и форма сатурационной камеры 6 обеспечивают активное перемешивание жидкости и газа, приводящее к равномерному насыщению. Кроме того, степень газирования жидкости можно регулировать, изменяя время, в течение которого работает устройство 13 для перемешивания воды, и/или путем изменения количества углекислого газа, вводимого в сатурационную камеру под контролем давления газа, содержащего углекислый газ в пространстве сатурационной камеры 6 над уровнем 17.

Так, например, через 0,5 секунды после открывания электромагнитного клапана 20 напуска углекислого газа запускается электродвигатель 12 устройства для перемешивания воды. Перемешивание и газирование воды может производиться либо в течение семи секунд для получения приблизительно 1,9 дл сильногазированного напитка (6 г/л), либо в течение четырех секунд для получения такого же количества слабо газированного напитка (4 г/л). В процессе газирования вода поглощает газ, находящийся выше ее уровня 17 в сатурационной камере 6, в результате давление газа уменьшается. Это уменьшение давления чувствует реле 22 давления, которое дает команду на открытие электромагнитного клапана 20 напуска газа, и большее количество углекислого газа поступает в сатурационную камеру 6, сохраняя в результате заданное давление этого газа в камере. Позже система 5 управления может ввести период затухания, например, порядка двух секунд, позволяющий газированной жидкости слегка отстояться в сатурационной камере 6. После такого времени затухания включается выпускной клапан 28, чтобы высвободить через устройство 30 для снижения шума выпускаемого газа некоторое избыточное количество углекислого газа, снижая тем самым давление в камере 6 сатуратора. Как только давление снизится, открывается электромагнитный клапан 10, чтобы выдать порцию газированной жидкости в чашку 7.

Внешний вид сатуратора, блок-схема которого приведена на фиг.1, изображен на фиг.2А и 2В. Сатуратор 32 может использоваться, например, вместе с охладителем воды и может вместе с охладителем и сконструирован. В этом случае может быть спроектирован специальный корпус, конструкция которого соответствовала бы эстетике создания охладителя воды любого типа либо имела какой-то иной вид. Сатуратор 32 может быть скомпонован вместе с охладителем воды так, как это показано на фиг 3А и 3В, с тем чтобы обеспечить получение потребителем в изготовленном устройстве как газированных, так и негазированных жидкостей. В установке, изображенной на фиг.2, корпус 42 может иметь размеры, позволяющие разместить в нем большой баллон с углекислым газом, так что существенно увеличивается зависящий от интенсивности использования установки промежуток времени, необходимый для замены баллона. В известных устройствах емкости с углекислым газом имели небольшие размеры, имели специальную конструкцию и требовали существенного внимания на их эксплуатацию и замену, тогда как размер корпуса 42 позволяет использовать баллоны с углекислым газом стандартных размеров. Так, например, корпус 42 может вмещать в себе пятикилограммовый баллон 14 с углекислым газом. Корпус 42 может быть выполнен из металла, пластика или другого подходящего материала. В корпусе 42 выполнены различные отверстия для подвода к нему и соединения с соответствующими узлами сатуратора электрического кабеля и соединительных патрубков для подвода воды. Кроме того, конструкция корпуса облегчает установку различных компонентов устройства, таких как сатурационная камера 6, устройство 30 для снижения шума выпускаемого газа, управляющая монтажная плата, а также баллон 14 с углекислым газом. В корпусе имеется также область держателя чашки, которая содержит лоток-каплесборник 38 и крышку 36 лотка. На лицевой стороне корпуса 42 предусмотрена приборная панель 41, содержащая управляющие кнопки, выключатели и другие средства управления сатуратором. Например, на приборной панели 41 может быть установлен переключатель, регулирующий степень насыщения воды углекислым газом.

Другой пример выполнения сатуратора изображен на фиг.3А и 3В. Это устройство обозначено цифрой 110. Сатуратор 110 содержит корпус 112, дозатор 114 газированной жидкости, дозатор 116 охлажденной жидкости и дозатор 118 подогретой жидкости. Возможность приготавливать охлажденную, подогретую и газированную воду повышает полезность сатуратора и позволяет удовлетворить разнообразные запросы потребителя. Сатуратор 110 содержит также панель управления, как и в устройстве, изображенном на фиг.2, со средствами, позволяющими увеличивать или уменьшать количество углекислого газа в газированной воде, такими как переключатели 120 и 122 для установления повышенного или пониженного уровня газирования, соответственно. Также полезно, хотя и не обязательно, дополнить устройство индикатором 128 температуры воды. Кроме того, данная конструкция снабжена средствами индикации рабочего состояния системы: подогрета или охлаждена вода, имеются ли нарушения в работе сатуратора, такие как, например, отсутствие воды или жидкости в камере, имеется ли в камере углекислый газ и достаточно ли его давление.

Как показано на фиг.3В, данная конструкция сатуратора содержит манометр 124, показывающий давление внутри сатурационной камеры 6. Как и в случае конструкции 32 (фиг.2В), устройство 110 (фиг.3В) содержит щит 126 доступа, обеспечивающий легкий доступ к узлам сатуратора 110, находящимся внутри корпуса 112. Сатуратор 110 работает аналогично сатуратору 32, с учетом функционирования элементов, служащих для охлаждения или нагрева негазированной и/или газированной воды, или другой жидкости.

На фиг.4 более подробно изображен регулятор 18 давления, схематически показанный на фиг.1. Регулятор 18 давления позволяет легко и быстро устанавливать необходимый режим работы. В описываемом виде регулятор 18 давления сможет выполнять свои функции, состоящие в пропускании во время перемешивания заданного количества углекислого газа с заданной скоростью, приблизительно 2 г/сек. Кроме того, регулятор 18 давления устанавливает постоянное и по существу одинаковое давление (от 5 до 5,5 бар) в выходном канале 49, независимо от изменения давления на его входном парубке 47. Такое изменение может, например, наблюдаться в случае использования баллона малой емкости с углекислым газом. Регулятор давления в одном из конкретных исполнений содержит подвижный конический клапан, изготовленный, например, из полипропилена, закрывающий круглое отверстие внутри регулятора 18. Поток газа через регулятор 18 происходит от источника газа через газовый трубопровод, присоединенный ко входному патрубку 47 регулятора через клапан 46, к выходному патрубку 49. Выходной патрубок регулятора давления соединен с сатурационной камерой 6 с помощью газового патрубка 140 (см. фиг.6).

Корпус 43 регулятора 18 давления состоит из двух частей и содержит входной патрубок 47 высокого давления и выходной патрубок низкого давления. Эластичная диафрагма 44, зажатая между двумя частями корпуса 43, разделяет внутренний объем корпуса 43 на газовую полость 57 и полость 37 для размещения пружины 55. Пружина 55 оказывает давление на диафрагму 44 с определенным усилием (силой пружины), в то время как давление газа в газовой полости 57 воздействует на диафрагму 44 с силой, направленной противоположно силе пружины. Две части передаточного узла 53 расположены по обе стороны диафрагмы 44. Седло 33 клапана, которое вставлено во входной патрубок 47 высокого давления, входит в скользящий контакт с втулкой 53А, выступающей из передаточного узла 53. Седло 33 клапана имеет, по крайней мере, одно отверстие 34 для прохождения газа из входного патрубка высокого давления в газовую полость 57 корпуса 43. Подвижный конусный клапан 46 вставлен внутрь седла 33 клапана и смещен пружиной 51 в закрытое положение. Сменный фильтр 50 из бронзового агломерата вставлен между съемным входным патрубком 47а и седлом 33 клапана. Подвижный клапан 46 вставлен через входной патрубок 47 высокого давления, когда входной патрубок 47а удален. Подвижный клапан 46 имеет выступающую часть 46а, которая находится в контакте с передаточным узлом 53. Когда давление газа в газовой полости 57 корпуса 43 падает, давление газа на диафрагму 44 станет ниже силы пружины, действующей на диафрагму 44, позволяя пружине 55 сдвинуть передаточный узел 53 в сторону входного патрубка 47 высокого давления. В этом случае передаточный узел 53 давит на выступающую часть 46а и перемещает подвижный клапан 46 в открытое положение, преодолевая усилие пружины 51. В результате углекислый газ протекает через отверстие 34 в седле 33 клапана. Суженное отверстие, через которое протекает газ, уменьшает давление газа до необходимых 5-5,5 бар. В верхней части корпуса 43 установлен регулятор 35, предназначенный для регулирования силы пружины, действующей на диафрагму 44. Выходной канал 49 регулятора 18 давления соединен с электромагнитным клапаном 20 впуска углекислого газа.

Более того, регулятор 18 давления легко собирается и недорог в изготовлении. Составные части регулятора 18 давления могут быть просто изготовлены из латуни, а его компоненты легко собираются с использованием простого оборудования. Нужное давление легко устанавливается путем регулировки передаточного узла 53 и, если необходимо, других компонентов, таких как конический клапан 46. Установка подвижного клапана 46 легко осуществляется с помощью резьбового входного патрубка 47а, а герметизация со стороны входа осуществляется с помощью кольцевого уплотнения 48 и седла 33 клапана, что обеспечивает возможность сборки подвижного клапана 46 путем свинчивания вручную.

Показанное на фиг.5 реле давления 22 контролирует превышение заданного давления в сатурационной камере 6, например, на 3 бара. Реле давления 22 имеет корпус 63, выполненный из двух частей. На одном конце этого реле имеется входной патрубок 61, связанный с помощью газовой магистрали 140 (см. фиг.11) с сатурационной камерой 6, на другом конце - эластичная диафрагма 54, изолирующая газ внутри корпуса 63. Давление газа внутри корпуса 63 воздействует на диафрагму 54, вызывая ее деформацию. В результате своей деформации диафрагма 54, зафиксированная между двух частей корпуса 63, надавливает на плунжер 65, взаимодействующий с подпружиненным рычагом 56. Рычаг 56 является частью микропереключателя 58. Рычаг 56 надавливает на другой плунжер 67 в переключателе 58 и вызывает изменение положения электрических контактов внутри переключателя 58. Обычно переключатель 58 устанавливается на панели блока управления. Конструкция реле давления 22 такова, что переключающая сила не зависит от давления газа.

В описываемой конструкции предохранительный клапан 24 и обратный клапан 26 выполнены в виде единого узла. Предохранительный клапан установлен на срабатывание при достижении определенного давления, такого как, например, 10 бар. Обратный клапан 26 исключает обратный поток жидкостей и/или углекислого газа в регулятор давления в том случае, когда камера 6 сатуратора находится под давлением, а первичное давление в газовой магистрали уменьшается по какой-либо причине, например в случае отсоединения баллона с углекислым газом.

Сатуратор может также включать в себя устройство 30 для снижения шума выпускаемого газа, предназначенное для замедления высокой скорости газа в процессе его выхода из выпускного клапана 28 и для отделения углекислого газа от жидкости. При наличии этого блока сатуратор работает относительно тихо и эстетически привлекательно. Углекислый газ поступает в фильтр, расширяется и выходит через просверленные отверстия в верхней части устройства 30. Вода собирается на дне устройства 30 и выпускается через гибкий трубопровод в каплесборник 38.

Пример выполнения сатурационной камеры 6 изображен на фиг.6, 6А и 7. Для упрощения изготовления камера выполнена симметричной. В этой конструкции залив воды и розлив газированной воды осуществляются с помощью водяного впускного клапана 74 и водяного дозирующего клапана 75, соответственно. Эти клапаны имеют одинаковое устройство и общую клапанную пружину 72. Как показано на фиг.6, 6А и 7, водяной впускной клапан 74 заливает воду в верхнюю часть сатурационной камеры 6. В конструкции использованы идентичные эластичные уплотнения 78, клапанные рычаги 80, эластичные муфты 82 и управляющие соленоиды 8 и 10, работающие на впуск и на слив воды, соответственно. Симметричная конструкция упрощает изготовление и сборку узлов камеры. Кроме того, непроницаемость внутреннего объема клапанов достигается путем приклеивания впускного и дозирующего водяных клапанов 74 и 75 к сатурационной камере 6. Используемый для этого клей может быть специально разработан для склеивания изделий из поликарбоната. Этот клей обеспечивает жесткое соединение с поликарбонатным материалом, так что силы сцепления в клеевом соединении почти такие же, как и в объеме материала. Сатурационная камера 6 снабжена двумя держателями 9 для закрепления соленоидов 8 и 10.

Каждый из водяных клапанов 74 и 75 имеет эластичое уплотнение 78, которое герметизирует внутреннюю поверхность сатурационной камеры 6 относительно отверстия 81, выполненного в стенке камеры. Края отверстия 81 могут быть расширены как внутрь, так и наружу относительно стенки сатурационной камеры 6, образуя трубчатое удлинение. Корпус клапана может быть выполнен как часть сатурационной камеры 6. Подвижная клапанная втулка 79 вставлена в трубчатое удлинение отверстия 81 и имеет на своем внутреннем конце ряд отверстий 84, расположенных по окружности. Отверстия 84 позволяют жидкости протекать через водяные клапаны 74, 75, когда клапанная втулка 79 поднимает эластичное уплотнение над прилегающей поверхностью стенки сатурационной камеры 6.

Пружина 72 смещает эластичное уплотнение 78 и клапанную втулку 79 в закрытое положение. Желательно, чтобы впускной водяной клапан 74 был расположен сверху отвесно над водяным дозирующим клапаном 75, с тем чтобы использовать одну пружину 72 для смещения клапанов 74 и 75 в закрытое положение.

Корпус клапана 76 имеет отверстие 83, выполненное в его боковой поверхности. Клапанный рычаг 80 шарнирно соединен с корпусом 76 и проходит через отверстие 83. Эластичная муфта 82 плотно прилегает к клапанному рычагу 80 и герметизирует клапанный рычаг 80 относительно отверстия 83. При пропускании через соленоиды 8 или 10 электрического тока толкатели 94 в соленоидах 8 или 10 толкают клапанные рычаги 80, заставляя их поворачиваться вокруг оси, перемещая клапанную втулку 79 и эластичное уплотнение 78 так, чтобы открыть поток жидкости через водяные клапаны 74, 75.

Сатурационная камера 6, изображенная на фиг.6 и 7, может быть сделана из прозрачного поликарбоната, придающего всему устройству привлекательный внешний вид. Этот прозрачный материал позволяет потребителю к тому же видеть содержание сатурационной камеры 6 и, следовательно, быстрее обнаружить неполадки в работе устройства или осложнения в процессе приготовления газированной жидкости. Однако при этом камера 6 сатуратора должна выдерживать заданное максимальное давление, в частности рабочее давление, составляющее приблизительно 5,5 бар, и поэтому она может иметь опоясывающие ребра жесткости или усиливающие опорные элементы 90, предназначенные для повышения конструктивной целостности изделия. Эти ребра жесткости 90 повышают крепежные возможности внешних элементов сатурационной камеры 6, позволяя им переносить максимальное рабочее давление. Устойчивость этих ребер жесткости к давлению обеспечивает целостность устройства при давлениях, значительно превышающих максимальное рабочее давление, что гарантирует безопасность работы этого устройства.

Частичное поперечное сечение устройства, изображенное на фиг.7, относится к сатурационной камере 6 и выпускному/запорному клапану 68. Выпускной/запорный клапан 68 выпускает воздух из сатурационной камеры 6 через выпускной патрубок 142 во время заполнения камеры 6 водой, предотвращает выпуск из сатурационной камеры 6 воды и углекислого газа, когда в камере повышается давление углекислого газа, и обеспечивает приток в сатурационную камеру 6 воздуха при розливе из камеры газированной воды. Выпускной/запорный клапан 68 содержит корпус 69, который может быть выполнен как часть сатурационной камеры 6. Корпус 69 вытянут внутрь относительно отверстия, выполненного в стенке сатурационной камеры 6. Опорная поверхность 62 для шарика вставлена внутрь корпуса 69. Обойма 66 для шарика с плавающим в ней шариком 64 прикреплена к нижнему концу корпуса 69. По мере того как вода заливается в сатурационную камеру 6, воздух выпускается через выпускной/запорный клапан 68 до тех пор, пока плавающий шарик 64 не поднимется и не упрется в опорную поверхность 62 для шарика, запирая выпускной/запорный клапан 68. Этот механизм исключает потерю углекислого газа, когда сатурационная камера 6 заполняется под высоким давлением углекислым газом. Уровень воды в сатурационной камере 6 контролируется выпускным/запорным клапаном 68.

Сатурационная камера 6 заполняется водой до заданного уровня 17, который установлен для получения отношения объема воды к объему углекислого газа, составляющего 4:1. Такое отношение обеспечивает как экономное использование воды, так и минимальное количество потерь воды при сбросе давления газа после перемешивания.

Сатурационная камера 6 имеет прямоугольную форму, а еще лучше квадратную форму, как это показано на фиг.6, 7 и 10. Таким образом, если перемешивание осуществляется при помощи вращающейся вокруг горизонтальной оси лопастной мешалки 70, квадратная форма сатурационной камеры 6 обеспечивает быстрое и совершенное перемешивание смеси воды и газа. В целом, сатурационная камера 6 состоит из верхней 6а и нижней 6в частей (см. фиг.10) с профилированным силиконовым уплотнением 6с, герметизирующим эти две части. Верхняя и нижняя части 6а и 6в сатурационной камеры 6 соединены резьбовыми стержнями и закреплены гайками. Такие же резьбовые стержни использованы для эластичного прикрепления всей камеры 6 к корпусу 42 охладителя 32 газированной воды.

Лопастная мешалка 70 имеет несколько разнесенных лопастей 71, закрепленных на горизонтальном валу. Лопастная мешалка 70 связана с электродвигателем 12 при помощи шкива 72, вращаемого ремнем 73, который приводится в действие шкивом 74, связанным с двигателем 12 (см. фиг.9).

Впускной и сливной соленоиды 8 и 10 показаны на фиг. 8 в отключенном состоянии. Каждый из этих соленоидов имеет подвижный цилиндрический сердечник 106 с коническим наконечником с одной стороны. Подвижный сердечник 106 расположен внутри корпуса 98, который защищает электрические обмотки 102. Эти электрические обмотки соединены со схемой управления соединительными электрическими проводами 104. Торцевая пластина 96 прикреплена к одному концу корпуса 98, в ней выполнено отверстие 96а со стенками конической формы, по своим размерам и форме это отверстие соответствует размерам и форме конического наконечника 106а сердечника 106. К коническому наконечнику 106а сердечника 106 прикреплен шток-толкатель 94, проходящий сквозь коническое отверстие 96а. К свободному концу штока-толкателя 94 прикреплено защитное кольцо 92, препятствующее выпадению штока-толкателя из конического отверстия 96а. Пружина 100 (см. фиг.6, 6А) смещает сердечник 106 в нерабочее положение (показанное на фиг.8). Пропускание электрического тока через обмотку 102 заставляет сердечник 106 двигаться в направлении стрелки 107, шток-толкатель 94 при этом выдвинется дальше за пределы торцевой пластины 96. Впускной и сливной соленоиды 8 и 10, соответственно, были разработаны специально для применения с охладителем 32 газированной воды. Они могут быть выполнены из стали, термообработаной для снятия напряжений, и с пассивацией поверхности цинком. Таким образом, эти соленоиды могут длительно выдерживать без перегрева повторяющиеся циклы работы от источника постоянного тока напряжением 24 В. Конусообразная форма магнитного элемента и корпуса обеспечивает необходимый рабочий ход этого элемента в соленоидах 8 и 10.

Газовая магистраль 140 (см. фиг.6 и 11) служит для присоединения к сатурационной камере 6 датчика 22 давления, электромагнитного клапана 20 напуска углекислого газа, предохранительного клапана 24, обратного клапана 26 и электромагнитного выпускного клапана 28. Предохранительный клапан 24 и обратный клапан 26 объединены штуцером 144, присоединенным к газовому патрубку 140. На фиг.11 показаны также входной канал 141 впускного водяного клапана 74, выпускное соединение 142 выпускного/запорного клапана 68 и газовый вход 143 в сатурационную камеру 6 из газовой магистрали 140. Выходной патрубок 49 для газа низкого давления из регулятора давления 18 присоединен к электромагнитному клапану 20 впуска углекислого газа, который в свою очередь присоединен к впускному патрубку газовой магистрали 140. Первый выпускной патрубок газовой магистрали 140 присоединен к газовому входу 143 сатурационной камеры. Второй выпускной патрубок газовой магистрали присоединен к датчику 22 давления. Третий выпускной патрубок газовой магистрали 140 присоединен к выпускному газовому электромагнитному клапану 28.

На фиг.12 изображено устройство 30 для снижения шума выпускаемого газа в разрезе. Устройство 30 имеет корпус, составленный из двух частей - верхней 30а и нижней 30в. Верхняя часть 30а корпуса имеет два впускных патрубка, водяной впускной патрубок 132, получающий избыток воды из сатурационной камеры 6 через выпускное соединение 142 (фиг.7), и газовый впускной патрубок 131, в который попадает углекислый газ, выпускаемый выпускным электромагнитным клапаном 28. Верхняя часть корпуса содержит по меньшей мере одну внутреннюю полость 136, заполненную фильтром 135 из крученого полиэстера. Желательно, чтобы верхняя часть корпуса была разделена на центральную полость 136, в которую выпускаемый газ попадает через газовый впускной патрубок 131, и на внешнюю полость 137, которая окружает центральную полость 136, и в которую через водяной впускной патрубок 132 попадает излишек воды. Фильтр 135 из крученого полиэстера может заполнять обе полости 136 и 137 или только центральную полость, как показано на фиг.12. В нижней части 30а корпуса закреплено множество лопаток 134, расположенных радиально относительно выпускного патрубка 133. Выпускной патрубок 133 отводит воду в каплесборник 38. Лопатки 134 поддерживают фильтр 135. В процессе функционирования сатуратора излишняя вода и выпускаемый избыточный газ поступают в устройство 30 для снижения шума выпускаемого газа через впускные патрубки 132 и 131 соответственно, а затем перемешиваются и снижают свое давление (расширяются) в полостях 136 и 137, где расположен фильтр 135 из крученого полиэстера. После этого вода под действием силы тяжести вытекает из устройства 30 через выпускной патрубок 133 в каплесборник 38.

Приготовление газированной воды осуществляется в следующей последовательности:

- После начала процесса, который запускается путем включения одного из выключателей, определяющих уровень газирования воды (высокий или низкий), приблизительно на 6 секунд включается ток через клапанный соленоид 8, который открывает впускной водяной клапан, заполняющий водой сатурационную камеру 6 до заданного уровня 17. (Сатурационная камера 6 обычно заполняется до заданного уровня в течение 4 секунд).

- Открывается электромагнитный клапан 20 впуска углекислого газа, заполняя углекислым газом оставшийся объем сатурационной камеры 6 и повышая в этой камере давление приблизительно до 5 бар.

- Через 0,5 секунды после открывания электромагнитного клапана 20 включается электродвигатель 12, который вращает лопастную мешалку, а в это время датчик давления 22 определяет давление газа в сатурационной камере 6.

- Мотор 12 устройства для перемешивания воды работает в течение 7 секунд в случае высокой степени газирования и в течение 4 секунд в случае низкой степени газирования.

- В процессе работы двигателя 12 в сатурационную камеру 6 поступают новые порции углекислого газа, как только датчик давления фиксирует падение давления газа.

- После истечения времени перемешивания (7 секунд или 4 секунды) двигатель 12 останавливается и газированная жидкость в сатурационной камере 6 отстаивается в течение 2 секунд.

- По истечении двух секунд открывается выпускной соленоидный клапан 28, сбрасывая через устройство 30 для снижения шума избыточное давление газа из сатурационной камеры 6.

- После сбрасывания давления из сатурационной камеры 6 открывается водяной дозирующий клапан 75, сливая в течение 6 секунд газированную воду в стакан емкостью 2 дл.

Полная продолжительность цикла составляет 24 секунды в случае высокой степени газирования воды и 21 секунду в случае низкого уровня газирования.

Хотя в данном описании подробно раскрыты основные принципы устройства сатуратора и способа приготовления газированной воды на конкретных иллюстративных примерах реализации, эти примеры не следует истолковывать в ограничительном смысле. Для специалистов в данной области техники должно быть очевидно, что различные видоизменения описанных здесь примеров могут быть реализованы без отступления от сущности изобретения и объема патентных притязаний, которые изложены в прилагаемой формуле изобретения.

Группа изобретений относится к устройствам и способам для насыщения жидкостей, в частности напитков, углекислым газом до желаемой степени. Сатурационную камеру с установленным в ней устройством для перемешивания воды частично заполняют водой, в оставшийся незаполненным объем этой камеры впускают углекислый газ и включают перемешивающее устройство, временем работы которого задают степень газирования воды. После стравливания из сатурационной камеры избыточного давления газа через описываемое устройство для снижения шума выпускаемого газа осуществляют дозированный розлив газированной воды потребителю. Водяные клапаны для частичного заполнения сатурационной камеры водой и для дозированного розлива выполнены совмещенными с общей запирающей клапанной пружиной. Технический результат состоит в возможности получения различной степени насыщения жидкости газом и проведении насыщения без повышения давления. 3 н. и 19 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Сатуратор, содержащий сатурационную камеру, устройство для частичного заполнения сатурационной камеры водой до заданного уровня, устройство для впуска в сатурационную камеру углекислого газа, устройство для перемешивания воды с целью насыщения этой воды углекислым газом, установленное внутри сатурационной камеры, устройство для стравливания из сатурационной камеры избыточного давления газа и устройство для дозированного розлива газированной воды, отличающийся тем, что устройство для стравливания избыточного давления газа выполнено в виде газового выпускного клапана, соединенного с сатурационной камерой, и устройства для снижения шума выпускаемого газа, соединенного с этим газовым выпускным клапаном.2. Сатуратор по п.1, отличающийся тем, что устройство для снижения шума выпускаемого газа содержит корпус, имеющий, по меньшей мере, один впускной и один выпускной патрубки и внутреннюю полость с расположенным в ней фильтром, связанную с впускным и выпускным патрубками, при этом впускной патрубок корпуса соединен с газовым выпускным клапаном.3. Сатуратор по п.2, отличающийся тем, что содержит устройство для выпуска воздуха из сатурационной камеры при частичном заполнении этой камеры водой, имеющее выпускной патрубок, а корпус устройства для снижения шума выпускаемого газа имеет два впускных патрубка, второй из которых соединен с указанным выпускным патрубком устройства для выпуска воздуха.4. Сатуратор по п.3, отличающийся тем, что устройство для выпуска воздуха из сатурационной камеры выполнено в виде поплавкового шарового обратного клапана с плавающим шариком и опорной поверхностью, положением которого в сатурационной камере определяется отношение объема сатурационной камеры, заполняемого водой, к объему, остающемуся незаполненным, равное 4 : 1.5. Сатуратор по п.1, отличающийся тем, что содержит блок управления для управления по заданной программе работой устройств для частичного заполнения сатурационной камеры водой до заданного уровня, для впуска в сатурационную камеру углекислого газа, для перемешивания воды, для стравливания избыточного давления газа и для дозированного розлива газированной воды.6. Сатуратор по п.1, отличающийся тем, что сатурационная камера выполнена прямоугольной.7. Сатуратор по п.1, отличающийся тем, что сатурационная камера выполнена из прозрачного материала.8. Сатуратор по п.7, отличающийся тем, что сатурационная камера выполнена из поликарбоната.9. Сатуратор по п.1, отличающийся тем, что устройство для частичного заполнения сатурационной камеры водой и устройство для дозированного розлива газированной воды содержат совмещенные клапаны заполнения и розлива воды.10. Способ приготовления газированной воды, включающий частичное заполнение сатурационной камеры водой до заданного уровня, впуск в сатурационную камеру углекислого газа, перемешивание воды с целью насыщения ее углекислым газом, стравливание из сатурационной камеры избыточного давления газа и дозированный розлив газированной воды из сатурационной камеры, отличающийся тем, что осуществляют снижение шума, возникающего в процессе указанного стравливания избыточного давления газа.11. Способ по п.10, отличающийся тем, что при снижении шума стравливаемого газа уменьшают его скорость.12. Способ по п.10, отличающийся тем, что в процессе перемешивания воды в сатурационной камере поддерживают заданное давление углекислого газа.13. Способ по п.12, отличающийся тем, что в сатурационной камере устанавливают и поддерживают давление 5 бар (5 атмосфер).14. Способ по п.10, отличающийся тем, что перемешивание воды в сатурационной камере начинают приблизительно через 0,5 с после начала впуска углекислого газа.15. Способ по п.10, отличающийся тем, что степень насыщения воды углекислым газом задают путем установления длительности перемешивания воды.16. Способ по п.15, отличающийся тем, что включает операцию выбора и установки одного из двух уровней насыщения воды углекислым газом, причем при выборе первого уровня газирования воды перемешивание воды осуществляют в течение 7 с, а при выборе второго уровня перемешивание осуществляют в течение 4 с.17. Способ по п.10, отличающийся тем, что вода, частично заполняющая сатурационную камеру, подается в верхнюю часть этой камеры.18. Сатуратор, содержащий сатурационную камеру, устройство для частичного заполнения сатурационной камеры водой до заданного уровня, устройство для впуска в сатурационную камеру углекислого газа, устройство для перемешивания воды с целью насыщения этой воды углекислым газом, установленное внутри сатурационной камеры, и устройство для дозированного розлива из сатурационной камеры газированной воды, отличающийся тем, что устройство для частичного заполнения сатурационной камеры водой и устройство для дозированного розлива воды содержат совмещенные клапаны заполнения и розлива воды.19. Сатуратор по п.18, отличающийся тем, что устройство для заполнения сатурационной камеры водой и/или устройство для дозированного розлива газированной воды содержит водяной клапан, включающий эластичное уплотнение, герметически контактирующее с внутренней поверхностью сатурационной камеры, клапанную втулку с возможностью перемещения из первого положения во второе, а при нахождении во втором положении поднимающую указанное эластичное уплотнение и нарушающую его контакт с внутренней поверхностью сатурационной камеры, при этом эластичное уплотнение установлено на внутреннем конце клапанной втулки, и пружину, смещающую указанную клапанную втулку в указанное первое положение.20. Сатуратор по п.19, отличающийся тем, что в сатурационной камере выполнено сквозное отверстие, края этого отверстия вытянуты, образуя корпус водяного клапана, внутри этого отверстия расположена клапанная втулка, а эластичное уплотнение герметизирует внутренний край этого отверстия.21. Сатуратор по п.20, отличающийся тем, что водяной клапан дополнительно содержит соленоид, кинематически связанный с клапанной втулкой с использованием шарнирно закрепленного рычага, пропущенного сквозь вспомогательное отверстие, выполненное в корпусе клапана и герметизированное при помощи эластичной муфты, с возможностью перемещения этой клапанной втулки из первого положения во второе.22. Сатуратор по п.19, отличающийся тем, что водяной клапан для заполнения сатурационной камеры водой расположен сверху, отвесно над местом расположения водяного клапана для дозированного розлива газированной воды и оба указанных водяных клапана снабжены одной общей пружиной, смещающей клапанные втулки в первое положение.