Апарат та спосіб газування води діоксидом карбону

Номер патенту: 74429

Опубліковано: 15.12.2005

Автори: Нікол Скотт, Ошченаш Янош, Рона Дьйордь

Є ще 5 сторінок.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Апарат для газування, що має:

прямокутну камеру сатурації,

засіб для часткового наповнення камери сатурації водою до заданого рівня,

засіб для введення газу діоксиду карбону в камеру сатурації над поверхнею води,

регулятор тиску для регулювання тиску газу діоксиду карбону, що подають в камеру сатурації, який має: корпус з входом високого тиску і виходом низького тиску; гнучку діафрагму, що поділяє порожнину корпусу на газову частину і пружинну частину; пружину, яка розташована всередині пружинної частини корпусу і діє на діафрагму першим зусиллям при тому, що газ діоксиду карбону в газовій частині корпусу діє на діафрагму другим зусиллям, яке протилежне першому зусиллю; сідло клапана, яке розташоване всередині корпусу, гідравлічно зв'язане в входом високого тиску і має щонайменше один вихідний отвір, гідравлічно зв'язаний з газовою частиною корпусу; рухомий золотник, який розташований всередині сідла з можливістю переміщуватися у положення "закрито" і має конічну частину, що входить у контакт з сідлом, та голчасту частину, що виступає за конічну частину, причому ця конічна частина кінематично пов'язана з діафрагмою таким чином, що в той час, коли перше зусилля переважає друге зусилля, рухомий золотник переміщується у положення "відкрито";

перемикач тиску залежно від тиску газу діоксиду карбону в камері сатурації, який має: герметичний корпус, що гідравлічно зв'язаний з камерою сатурації; гнучку діафрагму, що щільно притиснута до торця герметичного корпуса; та електричний вимикач, що має низку контактів, які встановлені з можливістю переміщення між положеннями "відкрито" і "закрито", і важіль для переміщення на першу позицію, який кінематично підключений до гнучкої діафрагми, що здатна перемістити важіль на другу позицію, причому переміщення важеля спричиняє рух низки контактів між положеннями "відкрито" і "закрито";

змонтований всередині камери сатурації засіб збудження води для змішування з нею газу діоксиду карбону;

засіб для стравлювання тиску газу з камери сатурації перед видачею з неї газованої

води;

засіб для подавлення шуму під час видалення газу з камери сатурації, який має:

корпус з газовим входом, водяним входом, виходом та двома внутрішніми порожнинами і фільтр, встановлений щонайменше в одній з цих порожнин, при цьому перша порожнина підключена до газового входу, а друга порожнина - до водяного входу й обидві порожнини підключені до виходу, газовий вхід і водяний вхід відповідно отримують газ і воду з камери сатурації, а фільтр розміщений щонайменше в першій порожнині; та

засіб видачі газованої води з камери сатурації, при цьому

засіб для часткового наповнення має вхідний водяний клапан, а засіб для видачі має роздавальний водяний клапан і передбачена одиночна пружина для переведення кожного з водяних клапанів у положення "закрито";

засіб для часткового наповнення камери сатурації та засіб для видачі з неї води оснащені соленоїдним приводом, який має: корпус, розташований в корпусі рухомий циліндричний плунжер з конічним торцем, що може переміщуватись між першою та другою позицією, штовхач, що прикріплений до конічного торця плунжера і разом з ним переміщуваний у першу позицію, торцеву пластину з одного торця корпусу, що має конічний отвір з формою і розмірами згідно з формою і розмірами конічного торця плунжера;

та електричну обмотку, яка розміщена всередині корпуса і щонайменше частково охоплює плунжер, внаслідок чого пропускання електричного струму крізь цю обмотку спричиняє переміщення плунжера з першої на другу позицію; та

засіб для часткового наповнення камери сатурації подає воду в неї по вертикалі вище місця, звідки засіб для видачі газованої води з камери сатурації видаляє з неї цю воду.

2. Спосіб газування води діоксидом карбону, який включає наступні дії:

вибір або першого, або другого ступеня газування,

часткове заповнення прямокутної камери сатурації водою до заданого рівня,

подачу газу діоксиду карбону в камеру сатурації над поверхнею води,

збудження води для змішування з газом діоксиду карбону, що починають приблизно через 0,5 с після подачі цього газу в камеру сатурації і проводять приблизно 7 с або приблизно 4 с для досягнення відповідно першого або другого ступеня газування,

підтримання тиску газу діоксиду карбону в камері сатурації протягом часу збудження води,

стравлювання тиску газу з камери сатурації, яке починають приблизно через 2 с після припинення збудження води та

видачу газованої води.

3. Спосіб за п. 2, який додатково включає глушіння шуму під час стравлювання газу з камери сатурації.

4. Спосіб за п. 3, який додатково включає:

видалення надлишку води з камери сатурації та змішування цього надлишку з газом, що видаляється, на стадії глушіння.

5. Апарат для газування, що має:

прямокутну камеру сатурації,

засіб для часткового наповнення камери сатурації водою до заданого рівня, засіб для введення газу діоксиду карбону в камеру сатурації над поверхнею води, змонтований всередині камери сатурації засіб збудження води для змішування з нею газу діоксиду карбону; та

засіб видачі газованої води з камери сатурації,

при цьому засіб для часткового наповнення і засіб видачі газованої води мають об'єднані в агрегат клапани подачі і видачі.

6. Апарат за п. 5, в якому вода для часткового наповнення камери сатурації надходить у верхню частину цієї камери.

7. Апарат за п. 5, який додатково має засіб видалення повітря з камери сатурації під час її часткового наповнення водою.

8. Апарат за п. 5, який додатково має джерело газу діоксиду карбону та регулятор тиску цього газу на вході в камеру сатурації.

9. Апарат за п. 8, в якому регулятор тиску газу діоксиду карбону встановлює тиск приблизно 5 бар.

10. Апарат за п. 5, який додатково має перемикач тиску залежно від тиску газу діоксиду карбону в камері сатурації.

11. Апарат за п. 10, який в складі засобу подачі газу в камеру сатурації має керований перемикачем тиску газовий клапан.

12. Апарат за п. 5, в якому камера сатурації є прозорою.

13. Апарат за п. 12, в якому камера сатурації виготовлена з полікарбонату.

14. Апарат за п. 13, в якому камера сатурації охоплена ззовні низкою армованих кріпильних засобів.

15. Апарат за п. 5, який додатково має корпус, всередині якого пружно закріплена камера сатурації.

16. Апарат за п. 5, в якому засіб часткового наповнення є клапаном з соленоїдним приводом.

17. Апарат за п. 5, в якому засіб видачі є клапаном з соленоїдним приводом.

18. Апарат за п. 5, в якому засіб збудження має обертовий гребок з низкою лопатей на ньому.

19. Апарат для газування, що має:

прямокутну камеру сатурації,

засіб для часткового наповнення камери сатурації водою до заданого рівня,

засіб для введення газу діоксиду карбону в камеру сатурації над водою,

змонтований всередині камери сатурації засіб збудження води для домішування до неї газу діоксиду карбону та

засіб для видачі газованої води з камери сатурації, в якому

засіб для часткового наповнення камери сатурації водою підключений по вертикалі вище місця підключення засобу для видачі газованої води з цієї камери.

20. Апарат для газування, що має:

камеру сатурації,

засіб для часткового наповнення камери сатурації водою до заданого рівня, засіб для введення газу діоксиду карбону в камеру сатурації над водою, засіб для змішування газу діоксиду карбону з водою та засіб для видачі газованої води з камери сатурації,

в якому

щонайменше один з засобів для часткового наповнення камери сатурації водою і засіб для видачі газованої води є водяним клапаном, що має гнучке ущільнення, яке щільно прилягає до внутрішньої поверхні камери сатурації, ніпель клапана, здатний переміщуватися між першою та другою позиціями таким чином, що, перебуваючи у першій позиції, він піднімає гнучке ущільнення над внутрішньою поверхнею камери сатурації, та пружину, яка переміщує ніпель клапана у першу позицію.

21. Апарат за п. 20, який додатково має соленоїд, що кінематично зв'язаний з ніпелем клапана для його переміщення з першої на другу позицію.

22. Апарат за п. 20, в якому камера сатурації має наскрізний отвір, видовжена стінка якого слугує корпусом клапана, причому ніпель клапана розташований всередині отвору, а гнучке ущільнення прилягає до отвору з його внутрішнього торця.

23. Апарат за п. 22, який додатково має соленоїд, кінематично зв'язаний з клапанним ніпелем для його переміщення з першої на другу позицію, причому в стінці отвору виконаний операційний отвір, крізь який пропущений важіль від соленоїда до ніпеля, і передбачені гнучкі ніпельні ущільнення цього важеля відносно операційного отвору.

24. Апарат за п. 20, в якому клапанний ніпель має на внутрішньому кінці низку радіально орієнтованих отворів для проходу води крізь них.

25. Апарат за п. 20, в якому засоби часткового наповнення і видачі виконані як водяні клапани, оснащені однією пружиною для переміщення клапанних ніпелів у першу позицію.

26. Апарат для газування, що має:

прямокутну камеру сатурації,

засіб для часткового наповнення камери сатурації водою до заданого рівня, засіб для введення газу діоксиду карбону в камеру сатурації над водою, змонтований всередині камери сатурації засіб збудження води для домішування до неї газу діоксиду карбону та

засіб для видачі газованої води з камери сатурації, в якому

засіб для часткового заповнення має вхідний водяний клапан, а засіб для видачі має роздавальний водяний клапан і передбачена одиночна пружина для переведення обох водяних клапанів у положення "закрито".

27. Апарат для газування, що має:

камеру сатурації,

засіб для часткового наповнення камери сатурації водою до заданого рівня,

засіб для введення газу діоксиду карбону в камеру сатурації над водою,

засіб для змішування газу діоксиду карбону з водою,

засіб для видачі газованої води з камери сатурації, та

регулятор тиску для регулювання тиску газу діоксиду карбону, що подається в камеру сатурації, який має:

корпус з входом високого тиску і виходом низького тиску;

гнучку діафрагму, що поділяє порожнину корпусу на газову частину і пружинну частину;

пружину, яка розташована всередині пружинної частини корпусу і діє на діафрагму першим зусиллям при тому, що газ діоксиду карбону в газовій частині корпусу діє на діафрагму другим зусиллям, яке протилежне першому зусиллю;

сідло клапана, яке розташоване всередині корпусу, гідравлічно зв'язане з входом високого тиску і має щонайменше один вихідний отвір, гідравлічно зв'язаний з газовою частиною корпусу;

рухомий золотник, який розташований всередині сідла з можливістю переміщуватися у положення "закрито" і має кінець, що виступає за сідло і кінематично пов'язаний з діафрагмою таким чином, що в той час, коли перше зусилля переважає друге зусилля, золотник переміщується у положення "відкрито".

28. Апарат за п. 27, який додатково має знімний фільтр, встановлений між входом високого тиску у корпус і рухомим золотником.

29. Апарат за п. 27, який додатково має вхідний фітинг, що знімно приєднаний до входу високого тиску у корпус, а рухомий золотник має форму і габарити, які дозволяють видаляти його з корпусу, коли вхідний фітинг знятий.

30. Апарат за п. 29, який додатково має знімний фільтр, який встановлений між входом високого тиску у корпус і рухомим золотником і затиснений між фільтрувальними отворами у корпусі і вхідному фітингу.

31. Апарат за п. 27, який додатково має засіб задавання першого зусилля від діафрагми.

32. Апарат за п. 27, в якому рухомий золотник має конічну частину, що входить у контакт з сідлом.

33. Апарат за п. 32, в якому рухомий золотник має голчасту частину, яка виступає за конічну частину і кінематично зв'язана з діафрагмою.

34. Апарат для газування, що має:

джерело води, джерело газу діоксиду карбону,

регулятор тиску, який має вхід, підключений до джерела газу діоксиду карбону, і вихід, і який слугує для зниження тиску на виході з джерела газу,

вхідний газовий клапан, що має вхід, підключений на вихід регулятора тиску, і вихід,

газовий колектор, що має вхід, підключений на вихід вхідного газового клапана, і низку виходів,

камеру сатурації, що підключена на перший вихід з низки виходів газового колектора, перемикач тиску, що підключений на другий вихід з низки виходів газового колектора, клапан стравлювання газу, що має вхід, підключений на третій вихід з низки виходів газового колектора, і вихід,

глушник шуму вихлопу, що підключений до виходу клапана стравлювання газу, вхідний водяний клапан, що має вхід, підключений до камери сатурації, і вихід, вихідний водяний клапан, що має вхід, підключений до камери сатурації, та змішувач всередині камери сатурації.

35. Апарат за п. 34, який додатково має контролер для вибіркового маніпулювання вхідним газовим клапаном, випускним газовим клапаном, вхідним водяним клапаном, вихідним водяним клапаном та змішувачем.

36. Спосіб газування води, який передбачає:

часткове заповнення прямокутної камери сатурації водою до заданого рівня, подачу газу діоксиду карбону в камеру сатурації над поверхнею води, збудження води для змішування з нею газу діоксиду карбону, яке починають через приблизно 0,5 с після початку подачі газу діоксиду карбону в камеру сатурації, і видачу газованої води з камери сатурації.

37. Спосіб за п. 36, який додатково включає вибір одного з двох можливих ступенів газування.

38. Спосіб за п. 37, в якому воду відповідно до вибраного першого або другого ступеня газування збуджують протягом приблизно 7 с або приблизно 4 с.

39. Спосіб за п. 36, який додатково включає стравлювання тиску газу в камері сатурації перед видачею газованої води.

40. Спосіб за п. 39, який додатково включає подавлення шуму під час видалення газу з камери сатурації.

41. Спосіб за п. 40, в якому стравлювання тиску газу в камері сатурації починають через приблизно 2 с після припинення збудження води.

42. Спосіб за п. 36, в якому воду подають в камеру сатурації вище по вертикалі над рівнем її видачі з цієї камери.

43. Спосіб газування води, який передбачає:

часткове заповнення прямокутної камери сатурації водою до заданого рівня, подачу газу діоксиду карбону в камеру сатурації над поверхнею води, збудження води для змішування з нею газу діоксиду карбону, подавлення шуму під час видалення газу з камери сатурації та видачу газованої води з камери сатурації.

44. Спосіб за п. 43, в якому тиск газу в камері сатурації підтримують протягом часу збудження води.

45. Спосіб за п. 43, в якому воду для часткового заповнення камери сатурації подають у її верхню частину.

46. Спосіб за п. 43, в якому воду подають в камеру сатурації вище по вертикалі над рівнем її видачі з цієї камери.

47. Спосіб за п. 43, який додатково включає:

видалення повітря з камери сатурації під час подачі газу діоксиду карбону та напускання повітря в камеру сатурації під час видачі з неї газованої води.

48. Спосіб за п. 43, який додатково включає

видалення надлишку води з камери сатурації та

змішування цього надлишку з газом, що видаляється, на стадії глушіння.

49. Спосіб за п. 43, який додатково включає вибір першого або другого ступеня газування води.

50. Спосіб за п. 43, в якому збудження води починають через приблизно 0,5 с після початку подачі газу діоксиду карбону в камеру сатурації.

51. Апарат для газування, що має прямокутну камеру сатурації, джерело води,

вхідний клапан для води, що з'єднує джерело води з камерою сатурації, джерело газу діоксиду карбону,

вхідний клапан для діоксиду карбону, що з'єднує джерело газу діоксиду карбону з камерою сатурації,

обертовий змішувач всередині камери сатурації,

клапан стравлювання газу, що підключений до камери сатурації,

глушник шуму вихлопу, що підключений до виходу клапана стравлювання газу та

клапан для видачі газованої води, підключений до камери сатурації.

52. Апарат за п. 51, в якому глушник шуму вихлопу знижує швидкість газу, що видаляється з камери сатурації.

53. Апарат за п. 51, в якому глушник шуму вихлопу має корпус з щонайменше одним входом і одним виходом та внутрішньою порожниною з фільтром всередині, причому порожнина сполучена з першим входом для отримання газу, що стравлюється з камери сатурації, а вихід підключений на перший вхід для отримання газу, що проходить крізь фільтр.

54. Апарат за п. 53, в якому корпус має щонайменше два входи, другий з яких підключено до камери сатурації для видалення з неї води, яка змішується з вихлопним газом, а на вихід надходить суміш води і газу.

55. Апарат за п. 51, в якому глушник шуму вихлопу має корпус з газовим входом, водяним входом, виходом та двома внутрішніми порожнинами, які підключені: перша - на газовий вхід, друга - на водяний вхід і обидві - на вихід, причому газовий вхід і водяний вхід отримують відповідно газ і воду з камери сатурації, а на вихід надходять разом вода і газ.

56. Апарат за п. 55, в якому всередині корпусу є фільтр, розміщений щонайменше в другій порожнині.

Текст

Винахід стосується такого апарату і способу газування води діоксидом карбону, що сполучені з охолоджувачем води. Більш конкретне, винахід стосується системи і способу сатурації, які надають можливість газувати воду до наперед заданого ступеню. З попереднього рівня техніки відомі різні способи газування води. Один з них передбачає вприскування діоксиду карбону у воду. Таке вприскування формує бульбашки діоксиду карбону, що спливають на поверхню крізь воду. Вода абсорбує діоксид карбону з цих бульбашок. Цей спосіб дуже поширений у відносно малих апаратах для газування води удома і придатний для виготовлення і видачі газованої води у дозах, що достатні на одну склянку. Головний недолік цього способу полягає в тому, що він ефективний лише за умови високого тиску в камері сатурації. Інший спосіб передбачає вприскування або розпорошування води в об'єм, заповнений газом діоксиду карбону. В цьому способі камера сатурації з самого початку заповнена діоксидом карбону, а вже потім в неї подають воду. Внаслідок цього діоксид карбону розчиняється в краплинах води, які й вносять цей діоксид в водяну масу. Головні недоліки цього способу полягають в тому, що для досягнення помітного ступеню газування води потрібен досить значний час і що в камері сатурації треба створювати відносно високий тиск. Спосіб згідно з US 4,719,056 передбачає часткове наповнення камери сатурації водою, подавання газу діоксиду карбону над поверхнею води і закидання води в заповнений діоксидом карбону простір лопатевою мішалкою, лопаті якої обертаються горизонтально. Таким чином, відчувається потреба в більш продуктивних і ефективних системах та способах газування води. Вони особливо потрібні для охолоджувачів рідини, зокрема таких охолоджувачів води, які оснащені ємностями для рідких газованих напоїв. Це дуже бажано, бо надає змогу газувати рідину до бажаного ступеню і, особливо, газувати напої, не використовуючи високий тиск у камері сатурації. Суть винаходу Апарат і спосіб згідно з запропонованим винаходом передбачають камеру сатурації, частково наповнену водою. Діоксид карбону подають над поверхнею води. Мішалка, що обертається, перемішує діоксид карбону і воду до о тримання розчину. Цей спосіб перетворює воду і діоксид карбону у газовану воду. Далі, охолоджувач газованої води згідно з запропонованим винаходом має унікальну клапанну систему для переміщення і змішування рідин у довільних послідовності і об'ємах. Інші ознаки і переваги винаходу стануть ясними після читання його опису разом з прикладами втілення і в зв'язку з кресленнями. Короткий опис креслень фіг.1 - блок-схема охолоджувача газованої води згідно з винаходом; фіг.2 А та 2В - відповідно види спереду і збоку системи газування води діоксидом карбону (з частково видаленою стінкою) в одному з варіантів виконання згідно з винаходом, фігури ЗА та ЗВ - відповідно види спереду і збоку системи газування води діоксидом карбону в другому варіанті її виконання згідно з винаходом; фіг.4 - поздовжній розріз регулятора тиску, що використаний у системі газування (у збільшеному масштабі); Фіг.5 - поздовжній розріз перемикача тиску, що використаний у системі газування (у збільшеному масштабі); фіг.6 - поздовжній розріз камери сатурації, що використана у системі газування (у збільшеному масштабі); фіг.6 А - частину фіг.6 з детальним позначенням входу рідини та клапану видачі газованої рідини (у збільшеному масштабі); фіг.7 - частковий поздовжній розріз камери сатурації, що використана в системі газування (у збільшеному масштабі); фіг.8 - поздовжній розріз камери сатурації, що використана у системі газування (у збільшеному масштабі); фіг.9 - вид збоку камери сатурації разом з підключеними до неї компонентами; Фіг.10 - поздовжній розріз камери сатурації разом з зовнішніми віддаленими компонентами; Фіг.11 - схему з'єднань для передачі плинних середовищ між компонентами системи газування; і Фіг.12 - поздовжній розріз газового глушника для використання у системі газування (у збільшеному масштабі). На Фіг.1 видно блок-схему процесу газування води згідно з одним із втілень винаходу Система та спосіб газування можуть бути використані з існуючими чи спеціально виготовленими охолоджувачами води або іншими роздавальними пристроями для напоїв, а також в інших бажаних комбінаціях. Система дозволяє легко модифікувати існуючи о холоджувачі води для її селективного газування. Аналогічно, ця система може бути використана з подібною метою з іншими роздавальними пристроями. На прикладі з охолодженням вода з баку, за бажанням, охолоджується перед видачею в охолоджувачі 3. Якщо користувач зажадає газованого питва, він запускає систему натискуванням на перемикач або інший механізм керування. Система 5 керування вмикає систему, відкриваючи соленоїд 8 для подачі води. Ця система 5 керування повинна мати пульт 4 з електронним керуючим контуром ι електричний трансформатор 2 для живлення енергією системи газування. Соленоїд 8 селективне дає змогу воді або іншій рідині увійти у верхню частину блоку змішування або камери 6 сатурації приблизно за 6 секунд. Вентиляційний патрубок 142 (фіг.11) на камері 6 сатурації стравлює повітря з блоку змішування до атмосфери під час її наповнення водою ι напускає повітря в цю камеру під час видачі з неї газованої рідини. Коли камера 6 сатурації вже наповнена водою до прийнятного рівня 17, соленоїд 8 закривається для припинення подачі води в камеру 6 або її зливання назад до охолоджувача 3. Якщо соленоїд 8 не був замкнений, тиск у камері 6 сатурації буде видаляти воду з неї. Далі відкривається соленоїдний клапан 20 для подачі діоксиду карбону, дозволяючи цьому газу перейти з балону 14 для зберігання запасу діоксиду карбону через з'єднувальну трубку 16 до камери 6 сатурації. Регулятор 18 тиску може бути селективне налаштований на подачу до неї бажаної кількості діоксиду карбону. Перемикач 22 для керування тиском визначає тиск газу в камері 6 сатурації і, якщо цей тиск перевищує наперед заданий рівень, знеструмлює соленоїдний клапан 20 для припинення подачі діоксиду карбону до камери 6 сатурації. В системі може бути передбачений запобіжний клапан 24 для автоматичного зниження надмірного (приблизно 10бар) тиску в камері 6 сатурації. Також. за бажанням, може бути передбачений відсічний клапан 26, який припиняє повернення діоксиду карбону або ви хід рідини з камери 6 сатурації до трубки 16 під дією тиску в ній. Таким чином, діоксид карбону надходить до камери 6 сатурації над поверхнею 17 такої залитої в цю камеру рідини, як вода. Підключений до двигуна 12 змішувач, що схематично показаний під номером 13, розташований всередині камери 6 сатурації. Двигун 12 періодично включається в ланцюг живлення для приведення в дію змішувача 13, який змішує діоксид карбону з водою або іншою рідиною. Змішувач 13 "вганяє" газ діоксиду карбону з простору над поверхнею води під поверхню у масу води. Як буде детальніше описано далі, конфігурація змішувача 13 і форма блоку камери 6 сатурації дозволяють інтенсифікувати перемішування таким чином, що досягається рівномірне газування. Далі, ступінь газування може бути селективне змінюваний шляхом зміни часу роботи змішувача 13 і/або зміни кількості подаваного діоксиду карбону регулюванням в камері 6 сатурації тиску газового середовища, яке розташоване над рівнем 17 води і містить діоксид карбону. Наприклад, відкривають соленоїд 20 для подачі діоксиду карбону і після цього приблизно на 0,5с включають двигун 12 змішувача. Зміщування і газування може тривати приблизно сім секунд для одержання приблизно 1,9 децилітра досить (6г/л) газованого напою, або приблизно чотири секунди для одержання приблизно 1,9 децилітра легко (4г/л) газованого напою. Під час газування вода поглинає діоксид карбону з простору над її рівнем 17 в камері сатурації, внаслідок чого тиск газу знижується. Це зниження тиску визначає перемикач 22 керування тиском, який відкриває соленоїд 20 для додавання діоксиду карбону в камеру 6 сатурації і, таким чином, підтримує тиск діоксиду карбону в цій камері 6 на достатньому рівні. Пізніше система 5 керування може, наприклад приблизно на дві секунди, забезпечити період відстою, під час якого газована вода почасти осідає в камері 6 сатурації. Після цього відсічний або відсмоктувальний соленоїдний клапан 28 відкривається для випуску надлишку діоксиду карбону крізь глушник 30, що спричиняє до падіння тиску у камері 6 сатурації. Коли тиск знизиться, включається соленоїд 10 для видачі газованої рідини, і рідка газована суміш випускається до склянки 7. Одне з втілень системи згідно з Фіг.1 показане на фігурах фіг.2 А та 2В. Система газування 32, що може бути використана, наприклад, з охолоджувачем води, а тому повинна бути запроектована для підключення, за бажанням, до довільного охолоджувача В такому втіленні треба мати окремий корпус 42, який може мати форму, придатну для естетичного сполучення з будь-яким типом охолоджувача води, або якусь іншу форму Як альтернативу, блок 32 газування можна виконати за одне ціле з охолоджувачем води згідно з фігурами ЗА та ЗВ, що дасть змогу в оригінально виконаному блоці одержувати як газовані, так ι не газовані рідини У втіленні згідно з фіг 2 корпус 42 повинен мати розмір, достатній для розміщення всередині такого досить довгого балону з діоксидом карбону, який потрібен на відносно довгий час залежно від використання Це схови ще діоксиду у попередньому апараті було обмежено за розмірами ι тому потребувало спеціальних ємностей та особливих заходів щодо технічного обслуговування ι заміни, натомість розмір корпусу 42 дає змогу використовувати для зберігання діоксиду карбону звичайні стандартні балони Наприклад в корпусі 42 можна розмістити циліндричний балон 14, що містить 5 кг діоксиду карбону Корпус 42 може бути виготовлений з металу, пластика або іншого придатного матеріалу Корпус 42 повинен мати декілька отворів для прокладання свинцевих електричних кабелів і водопровідних труб для підключення до відповідних систем всередині корпуса 42 Додатково цей корпус 42 має надавати змогу легко монтувати такі різні компоненти, як камера 6 сатурації, глушник 30, пульт 4 контуру керування та, коли потрібно, балон 14 з діоксидом карбону Також повинна бути зона для розміщення склянки, оснащена слізницею 38 для уловлювання крапель та підкладкою 36 Панель 41 керування спереду корпуса 42, де розміщені декілька керуючих кнопок для користувача, може бути оснащена перемикачами або подібними засобами для вибору способу використання системи газування Наприклад панель 41 керування може бути оснащена такими засобами збільшення або зменшення ступеню газування газованої води, як вимикачі. В іншій формі виконання цілісної системи газування, що показана на фігурах 3А ι 3В вона сукупно позначена позицією 110 Ця система 110 газування має корпус 112, пристрій 114 для видачі газованої рідини, пристрій 116 для видачі охолодженої рідини та пристрій 118 для видачі підігрітої рідини Можливість видачі холодної, підігрітої та газованої рідини як в цьому прикладі, підвищує практичну придатність системи 110 газування ι дає змогу обслуговувати споживачів з різними потребами Бажано, щоб система 110 газування, аналогічно втіленню з фіг 2, включала також панель керування з такими засобами збільшення або зменшення ступеню газування газованої води, як вимикачі 120 ι 122 для підвищення або зниження рівню газування Також бажано, хоча ι не обов'язково, мати покажчик 128 температури води Далі, в цьому втіленні передбачена індикаторна панель 130, оснащена засобами індикації роботи системи, нагрівання або охолодження води, або такої відмови від газування, що обумовлена, наприклад, неможливістю подати воду або рідину у камеру відсутністю діоксиду карбону в системі або неможливістю створити належний тиск в камері сатурації Як видно на фіг.3В, це втілення оснащене манометром 124 для індикації тиску всередині камери 6 сатурації Як ι у втіленні 32, втілення 110 має панель 126 доступу до компонентів системи 110 газування, що розташовані всередині корпуса 112 Система 110 газування працює подібно до системи 32 з доданням елементів для охолодження ι нагрівання негазованої і/або газованої води На фіг 4 можна більш детальне побачити регулятор 18 тиску, який схематично був показаний на фіг 1 Він надає змогу користувачеві швидко ι легко задавати потрібні ди ι надійно їх виконувати Переважно цей регулятор 18 має виконувати такі наперед визначені функції як подавання протягом всього циклу змішування заданої кількості діоксиду карбону з заданою швидкістю, наприклад 2 vie Далі, він (незалежно від коливань тиску на вході або на першому боці 47, що трапляється, наприклад, при зниженні тиску в балоні з діоксидом карбону) підтримує стабільний ι по суті однаковий тиск (в інтервалі від 5 до 5,5 бар) на виході або на другому боці 49 В одному з втілень регулятор 18 має рухомий конічний золотник 46, що виготовлений переважно з таких матеріалів, як поліпропілен, ι призначений для закриття круглого отвор у всередині регулятора 18 Потік газу проходить від джерела подачі крізь канал, який з'єднує перший 47 ι другий 49 боки регулятора 18, обтікаючи золотник 46 Другий бік регулятора 18 підключений до камери 6 сатурації за допомогою колектора 140 Регулятор 18 тиску має складений з двох частин корпус 43 з входом 47 високого ι виходом 49 низького тиску Гнучка діафрагма 44, що затиснена між частинами корпуса 43 поділяє його порожнину на газову 57 ι пружинну 37 частини Пружина 55 всередині частини 37 корпуса 43 діє на діафрагму 44 першим зусиллям, а тиск газу в частині 57 корпуса 43 створює протилежне першому друге, "газове" зусилля на ту ж діафрагму 44 Два фланці передаточного вузла 53 притиснуті додіафрагми 44 з обох м сторін Сідло 33 клапану яке щільно прилягає до стінок входу 47 високого тиску, уведено у ковзний контакт з торцевим виступом 53а нижнього фланця 53 Це сідло 33 має щонайменше один отвір для перепускання потоку газу зі входу 47 високого тиску в газову порожнину 57 корпуса 43 Рухомий конічний золотник 46 розташований в сідлі 33 клапану ι може переміщуватися у положення "закрито" пружиною 51 Знімний фільтр 50 зі спеченої бронзи затиснений між знімним вхідним фітингом 47а та сідлом 33 клапану Форма ι розміри рухомого золотника 46 забезпечують його вільний прохід крізь вхід 47 високого тиску, коли знімний фільтр 50 видалений Рухомий золотник 46 має голчасту частину 46а, яка відходить від золотника 46 ι стикається з передаточним вузлом 53 Коли тиск газу в газовій частині 57 корпуса 43 знижується "газове" зусилля на діафрагму 44 стає менше за зусилля пружини 55, яка переміщує передаточний вузол 53 в напрямку входу 47 високого тиску Тоді передаточний вузол 53 штовхає голчасту частин у 46а ι переміщує золотник 46 у положення "відкрито" так, що газ діоксиду карбону проходить крізь отвори 34 у сідлі 33 Обмежене відкриття редукує тиск газу до потрапляння у бажаний інтервал 5,0-5,5 бар Засіб 35 задавання зусилля дії пружини на діафрагму 44 змонтовано наверху корпуса 43 Вихід 49 регулятора 18 тиску підключено до соленоїдного газового клапану 20 Далі, регулятор 18 тиску дешевий ι легко складаний Його деталі можна просто виготовити з такого матеріалу, як латунь, ι ле гко змонтувати, використовуючи прості з'єднувальні засоби. Регулятор 18 тиску легко настроювати переміщенням передаточного вузла 53 або, за бажанням, таких інших деталей, як конічний золотник 46, використовуючи відповідно гвинтовий засіб 35 або ущільнювальне кільце 48 під сідлом 33 клапану, яке допускає прокручування золотника 46 вручну. Керуючий перемикач 22 тиску (фіг.5) визначає перевищення заданого тиску у камері 6 сатурації (наприклад, на приблизно 3 бар). Він має складений з двох частин корпус 63 з входом 61 високого тиску на одному конці, який через колектор 140 (див. Фіг.112) підключено до камери 6 сатурації, і гнучкою ущільнювальною діафрагмою 54 на другому конці Тиск всередині корпусу 63 діє на діафрагму 54 і вигинає її. Цей вигін переміщує встановлений між двома частинами корпуса 63 плунжер 65, який тисне на плече пружного важеля 56 Цей важіль є частиною мікро-вимикача 58. Він тисне на другий плунжер 67, який змінює положення електричних контактів всередині мікро-вимикача 58. Бажано, коли цей мікро-вимикач 58 змонтований на друкованій платі панелі 60. Конструкція перемикача 22 забезпечує незалежність зусиль переключення від коливань тиску газу. В одному з втілень винаходу запобіжний клапан 24 та відсічний клапан 26 можуть бути об'єднані в одному блоці. Запобіжний клапан 24 налаштований реагувати на заданий тиск, наприклад 10 бар. Відсічний клапан 26 запобігає перетіканню рідини і/або діоксиду карбону в контролер тиску, якщо камера 6 сатурації зостається під тиском під час відсутності первинного джерела тиску, зокрема при відключенні балону 14 з діоксидом карбону Також може бути передбачений глушник ЗО для гальмування газу, що видаляється через відсмоктувальний клапан 28, та для розділення діоксиду карбону і рідини. Тому апарат працює відносно тихо і естетично. Діоксид карбону проходить фільтр, розширюється ι далі надходить у просвердлені в верхній частині глушника 30 отвори. Вода накопичується на дні глушника ЗО і стікає крізь пластикову трубк у на слізницю 38. У втіленні винаходу згідно з фігурами 6, 6А та 7 камера 6 сатурації для полегшення виробництва спроектована симетричною. Для подачі води і видачі газованої води ця конструкція оснащена вхідним 74 та роздавальним 75 клапанами, що мають тотожні деталі та спільну клапанну пружину 72. Я к видно на фігурах 6, 6А та 7, вхідний клапан 74 подає воду в верхню частину камери 6 сатурації. Зазначені клапани мають тотожні гнучкі ущільнення 78, клапанні важелі 80, гнучкі ущільнення 82 та подавальний 8 і зливальний 10 соленоїди Ця симетрична конструкція полегшує виробництво і складання частин. Таким чином, компактна "клапанна" зона створена приклеюванням подавального 74 і зливального 75 клапанів до камери 6 сатурації. Для цього застосовують спеціально розроблений для полікарбонату клей. Він має забезпечити жорсткий зв'язок з полікарбонатом, а тому його міцність майже тотожна з міцністю основного матеріалу. Камера 6 сатурації має два кронштейни 9 для підтримання соленоїдів 8 і 10. Кожний з клапанів 74, 75 для води або рідини має гнучке ущільнення 78, розташоване на внутрішнійповерхні камери 6 сатурації навколо отвору 81 в її стінці. Цей отвір простягається всередину і назовні стінки у вигляді трубчастої порожнини. Корпус 76 клапану, що має бути виконаний як частина камери 6 сатурації, прилягає до зовнішнього торця отвору 81. Рухомий ніпель 79 розташований в отворі 81 і має на внутрішньому кінці низку радіально орієнтованих отворів 84. Крізь них вода або рідина проходять у клапани 74, 75, коли ніпелі 79 відокремлюють ущільнення 78 від контактної поверхні стінки камери 6 сатурації. Пружина 72 утримує гнучкі ущільнення 78 та ніпелі 79 клапанів у положенні "закрито”. Бажано, щоб клапан 74 для подачі води був розташований по вертикалі над зливальним клапаном 75 таким чином, щоб одна пружина 72 закривала обидва ці клапани. Клапанний корпус 76 має в боковій стінці отвір 83. Важіль 80 клапану шарнірно пов'язаний з корпусом 76 і пропущений крізь отвір 83. Гнучка манжета 82 охоплює важіль 80 з метою ущільнення отвору 83. Стрижніштовхальники 94 з приводом від соленоїдів 8, 10 під час їх включення повертають на шарнірах відповідні важелі 80, які відштовхують ніпелі 79 і ущільнення 78 для пропускання потоку рідини крізь водяні клапани 74, 75. Далі, камера 6 сатурації згідно з фігурами 6 і 7 може бути виготовлена з прозорого полікарбонату, що має естетичний вигляд. Цей прозорий матеріал дозволяє користувачу бачити вміст камери 6 сатурації і завдяки тому набагато швидше визначати порушення або труднощі у процесі газування. Але в зв'язку з потребою підтримувати у камері 6 сатурації підвищений тиск, наприклад 5,5 бар, цю камеру для забезпечення цілісності і експлуатаційної надійності блоку треба оснастити ребрами жорсткості або опорою 90, розрахованими на максимально припустиме навантаження з безпечним коефіцієнтом запасу міцності. Фіг.7 з частковим поздовжнім розрізом показує камеру 6 сатурації зі стравлювально-запірним клапаном 68, який крізь вентиляційний патрубок 142 видаляє повітря з камери 6 під час подавання в неї води, запобігає витіканню води і/або діоксиду карбону під час його подачі під тиском в камеру 6 і дає змогу повітрю входити до камери 6 під час видачі газова-ної води. Клапан 68 має корпус 69, що є частиною камери 6 сатурації і розташований всередині неї нижче отвору в її стінці разом зі сферичним сідлом 62. Обойма 66 з встановленим в ній спливаючим сферичним затвором 64 приєднана до нижнього торця корпуса 69 Коли до камери 6 сатурації подають воду, повітря виходить крізь клапан 68, поки сферичний затвор 64 спливає до упору в сідло 62, після чого клапан 68 закривається. Це запобігає втратам діоксиду карбону під час його перебування в камері 6 сатурації під тиском Крім того, за допомогою клапана 68 можна керувати рівнем води в камері 6 сатурації. Цей рівень 17 задають з урахуванням об'ємного співвідношення 4/1 води до газу діоксиду карбону. Це співвідношення забезпечує економічне використання води і мінімізує й дегазацію під час зниження тиску діоксиду карбону після завершення змішування. Камера 6 сатурації виконана прямокутною і, зокрема, квадратною, як це видно на фігурах 6, 7 і 10. Така конструкція, коли використовують лопатеву мішалку 70 з горизонтальним валом обертання, інтенсифікує збудження води і прискорює змішування розчину. Взагалі, камера 6 сатурації має скріплені армованими волокном хомутами зі стяжними гайками верхню 6а та нижню 6Ь частини (див. Фіг.10) з профільованим силіконовим ущільненням 6с між ними. Такі ж хомути використані для пружного з'єднання камери 6 сатурації в цілому до корпусу 42 о холоджувача 32 газованої води. Бажано, щоб лопатева мішалка 70 (див. фіг.9) мала декілька опозитно розташованих на горизонтальному валу лопатей. її вал підключений до двигуна 12 ремінною передачею, що включає більший шків 72, ремінь 73 та менший шків 74 на валу двигуна 12. Соленоїди 8 для подачі і 10 для видачі води показані на фіг.8 в знеструмленому стані. Кожен з них має рухомий якір 106 з конусом 106а на одному кінці. Електричні обмотки підключені до системи керування через електропровідники 104. Торцева пластина 96, що приєднана до одного з торців корпуса 98, має конічний отвір 96а, який за формою і розмірами співпадає з конусом 106а якоря 106. Стрижень-штовхальник 94 приєднаний до конуса 106а і проходить крізь отвір 96а. Для виключення падіння у конічний отвір 96а стриженьштовхальник 94 має на вільному кінці стопорну шайбу 92. Пружина 100 (фігури 6 і 6А) відводить якір 106 у показане на фіг.8 положення "знеструмлення". Подача струму в обмотку 102 змушує якір 106 до руху і стрижень-штовхальник 94 до видалення від торцевої пластини 96 в напрямку, позначеному стрілкою 107. Соленоїди 8 для подачі і 10 для видачі води спеціально сконструйовані за умови достатності доступного простору в системі 102 газування і можуть бути виготовлені зі сталі з термічною обробкою для зняття напружень і цинкуванням поверхонь. Це надає їм стійкість до нормальної експлуатації з живленням постійним струмом напругою 24 вольта без перегрівання під час повторення циклів. Конічна форма магнітного елемента і оболонки забезпечують нормальну роботу соленоїдів 8, 10. Газовий колектор 140 (див. фігури 6 і 11) призначений для підключення датчика 22 тиску, соленоїдного клапана 20 для подачі газу діоксиду карбону, запобіжного клапану 24, відсічного клапану 26 і газовідсмоктувального соленоїдного клапана 28 до камери 6 сатурації. Запобіжний 24 і відсічний клапани 26 разом підключені переважно до верху газового колектора 140. На Фіг.11 також показані вхід 141 у вхідний клапан 74 для води, вентиляційний патрубок 142 стравлювально-запірного клапана 68 і газовий вхід 143 до камери 6 сатурації з газового колектора 140. Вихід 49 газу з низьким тиском з регулятора 18 тиску підключений до соленоїдного клапана 20 для подачі газу діоксиду карбону, який підключено до газового входу газового колектора 140. У цього колектора 140 перший вихід з'єднує вхід 143 з камерою 6 сатурації, на другій вихід підключений датчик 22 тиску, а третій вихід приєднаний до газо-відсмоктувального соленоїдного клапана 28. Газовий глушник ЗО (див. Фіг.12) має корпус, складений з верхнього 30а та нижнього 30b корпусів. Корпус 30а має: водяний вхід 132, крізь який через вентиляційний патрубок 142 з камери 6 сатурації надходить надлишок води, газовий вхід 131, до якого надходить газ діоксиду карбону з відсмоктувального соленоїдного клапана 28, і щонайменше одну вн утрішню порожнину 136 з фільтром 135 зі звивистого поліестера. Переважно верхній корпус 30а поділений на центральну внутрішню порожнину 136, до якої через газовий вхід 131 надходить газ, що випускається, і периферійну внутрішню порожнину 137, яка охоплює порожнину 136, куди через водяний вхід 132 надходить надлишок води. Поліестерний фільтр 135 може бути розміщений в обох порожнинах 136 і 137, або лише в центральній внутрішній порожнині 136, як на Фіг.12. В нижньому корпусі ЗОЬ передбачені лопатки 134, які радіально розташовані навколо виходу 133, звідки краплі стікають на слізницю 38. Лопатки 134 слугують опорою для фільтра 135. Під час роботи надлишок води і газу, що випускається, входять у глушник 30 відповідно крізь входи 132 і 131, змішуються і редукуються за тиском в порожнинах 136 і 137, де розташований поліестерний фільтр 135. Далі вода під дією гравітації стікає крізь вихід 133 на слізницю 38. Газовану воду виробляють у такій послідовності: після початку циклу задаванням одного з можливих (високого або низького) рівнів газування соленоїд 8 підключається до джерела струму і приблизно на 6 с відкриває вхідний водяний клапан 74 для наповнення камери 6 сатурації до визначеного рівня 17 (на що звичайно витрачається 4 с); відкривається соленоїдний клапан 20 і газ діоксиду карбону надходить у камеру 6 сатурації, створюючи в ній тиск приблизно 5 бар; з затримкою приблизно на 0,5 с після спрацьовування клапана 20, яку визначає датчик 22 тиску у камері 6 сатурації, дви гун 12 починає обертати лопатеву мішалку 70; двигун 12 працює приблизно 7 с або 4 с залежно від бажаного (високого або низького) рівня газування; під час роботи двигуна 12 за командами датчика 22, який відслідковує зниження тиску у камері 6 сатурації, в неї надходить додаткова кількість газу діоксиду карбону; після закінчення змішування (за 7 с або 4 с) двигун 12 виключають і витримують камеру 6 сатурації в покою приблизно 2 с для осадження вмісту; за 2 с після цього подають живлення на відсмоктувальний соленоїдний клапан для видалення газу з камери 6 сатурації крізь глушник 30; після стравлювання тиску в камері 6 сатурації відкривають приблизно на 6 с клапан 75 для видачі газованої води в склянку ємністю 200мл. В цілому тривалість циклу сягає приблизно 24с або 21с відповідно для високого або низького рівня газування. Природно, що при виборі конкретних варіантів практичного здійснення винаходу можливі довільні комбінації вказаних ознак у межах основного винахідницького задуму, що цей задум у межах, визначених формулою винаходу, може бути доповнений і/або уточнений з використанням звичайних знань фахівців і що описані кращі приклади втілення винахідницького задуму ніяким чином не обмежують обсяг прав на основі винаходу.

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Water carbonation method and apparatus

Назва патенту російською

Аппарат и способ газирования воды диоксидом углерода

Автори російською

NICOL, Scott

МПК / Мітки

МПК: B67D 1/00, B01F 3/04, B67D 1/04

Мітки: води, діоксидом, газування, спосіб, карбону, апарат

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/13-74429-aparat-ta-sposib-gazuvannya-vodi-dioksidom-karbonu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Апарат та спосіб газування води діоксидом карбону</a>

Подібні патенти