УСТАНОВКА МАНИПУЛИРОВАНИЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДОЙ И РЕЗЕРВУАРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ТЕКУЧЕЙ СРЕДЫ
FLUID MANIPULATION UNIT AND FLUID RESERVOIR SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее раскрытие относится к установке для манипулирования текучей средой для выброса текучей среды в резервуар и слива текучей среды из резервуара, при этом установка для манипулирования текучей средой содержит канал для текучей среды для слива текучей среды из резервуара или для подачи текучей среды в резервуар. Канал для текучей среды выполнен с возможностью нахождения в сообщении по текучей среде с отверстием резервуара в основании части резервуара. Впускная труба для текучей среды расположена для подачи текучей среды в резервуар, а вращательное устройство для выброса текучей среды находится в сообщении по текучей среде с впускной трубой для текучей среды. Установка манипулирования текучей средой подходит, например, для смешивания текучей среды внутри резервуара и для очистки резервуара. Раскрытие дополнительно относится к резервуарной системе для текучей среды и способу смешивания пива или сусла с твердым материалом хмеля в резервуаре.
ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
При смешивании текучей среды, такой как жидкость, с другой текучей средой или с веществом в промышленных процессах, часто используется установка для манипулирования текучей средой, предназначенная для операции смешивания. Существует множество различных типов оборудования, которое может быть использовано для операции смешивания, и используемое оборудование часто содержит вращающиеся сопла для выброса, расположенные в корпусе вращающейся головки. Сопла для выброса используются для распределения потока текучей среды в резервуар так, чтобы текучая среда могла смешиваться с веществом.
В пивоваренной промышленности, пиво может производиться методом сухого внесения хмеля, при котором пиво или сусло смешивают с хмелем в форме гранул хмеля, или цельного свежего хмеля. Хмель может быть добавлен к пиву, просто сбрасыванием хмеля в резервуар с верхней части резервуара без перемешивания. Это, однако, приводит к неэффективному процессу внесения хмеля с длительным временем обработки.
Один главный недостаток традиционного оборудования для смешивания, где используемое оборудование содержит вращающиеся сопла для выброса, расположенные в корпусе вращающейся головки, состоит в том, что корпус вращающейся головки приводится в движение турбиной, которая, в свою очередь, приводится в движение потоком текучей среды. Небольшой зазор внутри оборудования приводит к тому, что поток текучей среды блокируется, когда твердый материал застревает и набухает. Таким образом, поток текучей среды блокируется, и сопла для выброса могут перестать вращаться.
Кроме того, традиционная установка для манипулирования текучей средой с выбросом текучей среды для смешивания текучей среды и очистки резервуара также страдает от установки больших и сложных труб для текучей среды.
Таким образом, существует потребность в улучшенной установке и системе для манипулирования текучей средой, в которой эти недостатки могут быть устранены.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего раскрытия является обеспечение установки для манипулирования текучей средой, резервуарной системе для текучей среды и способа смешивания пива или сусла с твердым материалом хмеля в резервуаре посредством установки для манипулирования текучей средой, в которой ранее упомянутые проблемы устранены. Эта задача, по меньшей мере, частично достигается посредством признаков в независимых пунктах формулы изобретения. Зависимые пункты формулы изобретения содержат дополнительные разработки установки для манипулирования текучей средой и резервуарной системе для текучей среды.
Раскрытие касается установки для манипулирования текучей средой для выброса текучей среды в резервуар и слива текучей среды из резервуара, при этом установка для манипулирования текучей средой содержит: канал для текучей среды, для слива текучей среды из резервуара или для подачи текучей среды в резервуар, причем канал для текучей среды сконфигурирован для сообщения по текучей среде с отверстием резервуара в основании резервуара; впускную трубу для текучей среды для подачи текучей среды в резервуар, причем впускная труба для текучей среды продолжается, по меньшей мере, частично через канал для текучей среды и выполнена с возможностью продолжения через отверстие резервуара в резервуар; вращающееся устройство для выброса текучей среды, находящееся в сообщении по текучей среде с впускной трубой для текучей среды; и вращающийся приводной вал, продолжающийся, по меньшей мере, частично внутри впускной трубы для текучей среды, при этом вращающийся приводной вал соединен с возможностью вращения с вращающимся устройством для выброса текучей среды.
Преимущество с этими признаками состоит в том, что установка для манипулирования текучей средой может быть приведена в действие внешним источником энергии, который дает меньше компонентов внутри установки для манипулирования текучей средой, и поскольку турбина с гидравлическим приводом не используется для привода установки для манипулирования текучей средой, больший зазор внутри оборудования может быть достигнут. Дополнительно, мощность вращения может быть увеличена, так что твердые частицы перемешиваются вместо остановки вращающегося устройства для выброса текучей среды.
Кроме того, посредством использования одного и того же отверстия в резервуаре как для подачи текучей среды в резервуар, так и для слива текучей среды из резервуара, установка трубопровода для текучей среды может быть выполнена более компактной и менее затратной. Наличие отверстия резервуара в основании резервуара позволяет эффективно сливать текучую среду из резервуара, а установка трубопровода для текучей среды является легко доступной для работ по техническому обслуживанию.
Согласно одному аспекту раскрытия, вращающийся приводной вал продолжается, по меньшей мере, частично через канал для текучей среды. При такой конструкции, вращающийся приводной вал может быть расположен внутри части канала для текучей среды и дополнительно продолжаться во впускную трубу для текучей среды на одном конце и к внешнему источнику питания, расположенному вне канала для текучей среды на другом конце, обеспечивая компактность и эффективный дизайн с несколькими компонентами.
Согласно другому аспекту раскрытия, установка для манипулирования текучей средой дополнительно содержит внешний источник питания, с возможностью передачи приводного усилия соединенный с вращающимся приводным валом. Внешний источник питания может быть электрическим двигателем, обеспечивающим мощность вращения, причем этот внешний источник питания может давать увеличенную мощность вращения по сравнению с турбиной, расположенной внутри оборудования и приводимой в движение текучей средой резервуара. Альтернативно, внешний источник питания может быть гидравлическим двигателем, пневматическим двигателем, двигателем внутреннего сгорания или тому подобным.
Согласно дополнительному аспекту раскрытия, впускная труба для текучей среды состоит из множества отдельных сегментов трубы, которые съемно соединены для обеспечения возможности удаления впускной трубы для текучей среды из резервуара в основании резервуара. Эта конструкция обеспечит эффективный способ сборки или удаления впускной трубы для текучей среды из резервуара, например, во время технического обслуживания или чистки оборудования.
Согласно аспекту раскрытия, вращающийся приводной вал состоит из множества отдельных сегментов приводного вала, которые съемно соединены для обеспечения возможности удаления вращающегося приводного вала из резервуара в основании резервуара. Эта конструкция обеспечит эффективный способ сборки или удаления вращающегося приводного вала из резервуара, например, во время технического обслуживания или чистки оборудования.
Согласно другому аспекту раскрытия, вращающийся приводной вал является соосным с впускной трубой для текучей среды. Такое расположение вращающегося приводного вала обеспечивает компактное решение, в котором поток текучей среды может быть эффективно распределен внутри впускной трубы для текучей среды вокруг вращающегося приводного вала. Эта конструкция также обеспечивает максимальный зазор между внутренней поверхностью впускной трубы для текучей среды и внешней поверхностью вращающегося приводного вала.
Согласно другому аспекту раскрытия, вращающийся приводной вал продолжается через отверстие для приводного вала в стенке впускной трубы для текучей среды или в стенке корпуса для впуска текучей среды в сообщении по текучей среде с впускной трубой для текучей среды, в положении, выполненном с возможностью расположения под резервуаром, причем установка для манипулирования текучей средой содержит уплотнение приводного вала для уплотнения отверстия для приводного вала. Расположение с отверстием для приводного вала в стенке впускной трубы для текучей среды или в стенке корпуса впускного отверстия для текучей среды дает компактную конструкцию, поскольку вращающийся приводной вал может быть соединен с внешним источником питания через отверстие для приводного вала. Уплотнение приводного вала гарантирует, что текучая среда не вытекает через отверстие для приводного вала. Уплотнение может представлять собой уплотнение вала механического типа, уплотнение вала типа О–образного кольца или устройство уплотнения с магнитной муфтой или т.п.
Устройство уплотнения с магнитной муфтой включает вращательное движение, передаваемое магнетизмом, когда ведущий вал физически отделен от ведомого вала барьерной стенкой, что делает уплотнение полностью непроницаемым. Устройство уплотнения с магнитной муфтой, таким образом, включает в себя разъемный вращающийся приводной вал, где нижняя часть вращающегося приводного вала соединена с возможностью привода с внешним источником питания, а верхняя часть вращающегося приводного вала соединена с возможностью привода с вращающимся устройством для выброса текучей среды.
Согласно дополнительному аспекту раскрытия, впускная труба для текучей среды продолжается через отверстие в трубе в стенке канала для текучей среды в положении, выполненном с возможностью расположения под резервуаром, и при этом установка для манипулирования текучей средой содержит уплотнение трубы для уплотнения отверстия трубы. Расположение с отверстием для трубы в стенке канала для текучей среды дополнительно способствует компактной конструкции, поскольку впускная труба для текучей среды может быть расположена через отверстие для трубы. Уплотнение трубы гарантирует, что текучая среда не вытекает через отверстие трубы.
Согласно другому аспекту раскрытия, корпус впуска текучей среды расположен ниже канала для текучей среды, и при этом впускная труба для текучей среды продолжается через канал для текучей среды. При таком расположении может быть достигнута надежная и прочная конструкция, в которой различные компоненты могут быть надежно соединены друг с другом в компактном формате. Кроме того, благодаря тому, что корпус впуска текучей среды и канал для текучей среды спроектированы и изготовлены как индивидуальные отдельные детали, каждая деталь может быть заменена индивидуально, если это необходимо.
Согласно аспекту раскрытия, установка для манипулирования текучей средой дополнительно содержит насос для текучей среды, имеющий впускной порт в сообщении по текучей среде с каналом для текучей среды, и выпускной порт в сообщении по текучей среде с впускной трубой для текучей среды, так что работа насоса для текучей среды сконфигурирована для обеспечения циркуляции текучей среды в установке для манипулирования текучей средой. Насос для текучей среды обеспечивает поток жидкости в резервуар для эффективного перемешивания текучей среды или для очистки резервуара. Текучая среда может быть циркулирована насосом, так что текучая среда сливается из резервуара в насос. Затем насос распределяет текучую среду во вращающиеся сопла для выброса вращающегося устройства для выброса текучей среды.
Согласно дополнительному аспекту раскрытия, установка для манипулирования текучей средой является пригодной для введения и/или циркуляции твердых частиц, в частности твердого материала хмеля, такого как гранулы хмеля, в содержимое текучей среды в резервуаре.
Согласно аспекту раскрытия, установка для манипулирования текучей средой дополнительно содержит насос для текучей среды, имеющий впускной порт насоса и выпускной порт насоса, и устройство реверсивного клапана для текучей среды, соединенное по текучей среде с впускным портом насоса, выпускным портом насоса, каналом для текучей среды и впускной трубой для текучей среды. Устройство реверсивного клапана текучей среды выполнено с возможностью обеспечения операции избирательной циркуляции потока в установке для манипулирования текучей средой в обычном режиме смешивания и/или очистки, в котором текучая среда сконфигурирована, чтобы быть выброшенной в резервуар через вращательное устройство для выброса текучей среды, и слива из резервуара через канал для текучей среды, или обратном режиме, в котором текучая среда сконфигурирована так, что она всасывается из резервуара через вращательное устройство для выброса текучей среды и подается в резервуар через канал для текучей среды. Операция избирательной циркуляции потока установки для манипулирования текучей средой в обычном режиме смешивания и/или очистки или в обратном режиме имеет преимущество, заключающееся в том, что оно обеспечивает эффективное удаление засорения из любых засоренных частей установки для манипулирования текучей средой.
Раскрытие дополнительно касается системе резервуара для текучей среды, содержащей резервуар и установку для манипулирования текучей средой согласно вышеприведенному раскрытию, при этом канал для текучей среды находится в сообщении по текучей среде с отверстием резервуара в основании резервуара, причем впускная труба для текучей среды продолжается через отверстие резервуара в резервуар, при этом вращающееся устройство для выброса текучей среды расположено внутри резервуара.
Согласно аспекту раскрытия, резервуар содержит одно отверстие резервуара как для впуска, так и для выпуска текучей среды. Таким образом, может быть достигнута компактная система для эффективного перемешивания и очистки, в которой установка для манипулирования текучей средой соединена с резервуаром снизу резервуара в основании резервуара.
Раскрытие дополнительно касается способа смешивания пива или сусла с твердым материалом хмеля в резервуаре посредством установки для манипулирования текучей средой, при этом способ включает этапы, при которых: вводят твердый материал хмеля в пиво или сусло; осуществляют выброс пива или сусла, смешанного с твердым материалом хмеля, внутри резервуара посредством вращающегося устройства для выброса текучей среды, которое соединено с впускной трубой для текучей среды; вращают вращающееся устройство для выброса текучей среды посредством вращающегося приводного вала, который продолжается, по меньшей мере, частично внутри впускной трубы для текучей среды, и который соединен с возможностью вращения с вращающимся устройством для выброса текучей среды; сливают пиво или сусло, смешанное с твердым материалом хмеля, из резервуара посредством канала для текучей среды в сообщении по текучей среде с отверстием резервуара в основании резервуара, при этом впускная труба для текучей среды продолжается, по меньшей мере, частично через канал для текучей среды и через отверстие резервуара в резервуар. Согласно аспекту раскрытия, твердый материал хмеля вводится в пиво или сусло снаружи резервуара. Согласно аспекту раскрытия, установка для манипулирования текучей средой представляет собой установку для манипулирования текучей средой согласно вышеприведенному раскрытию.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Изобретение будет более подробно описано далее со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг.1 схематично показывает установку манипулирования текучей средой согласно раскрытию,
Фиг.2 схематично показывает сечение нижней части установки манипулирования текучей средой по фиг.1 согласно раскрытию,
Фиг.3 схематично показывает установку манипулирования текучей средой с диаграммой потока согласно раскрытию,
Фиг.4 схематично показывает установку манипулирования текучей средой с альтернативной диаграммой потока согласно раскрытию,
Фиг.5 схематично показывает сечение нижней части установки манипулирования текучей средой согласно другому варианту осуществления раскрытия,
Фиг.6 схематично показывает сечение нижней части установки манипулирования текучей средой согласно другому варианту осуществления раскрытия,
Фиг.7а схематично показывает установку манипулирования текучей средой с реверсивным клапаном текучей среды согласно раскрытию,
Фиг.7b схематично показывает альтернативные варианты осуществления устройства реверсивного клапана текучей среды согласно раскрытию, и
Фиг.8 схематично показывает частичное сечение нижней части установки манипулирования текучей средой согласно другому варианту осуществления раскрытия.
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРА ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Различные аспекты раскрытия в дальнейшем будут описаны совместно с прилагаемыми чертежами для иллюстрации, а не ограничения раскрытия, причем одинаковые обозначения обозначают одинаковые элементы, а варианты описанных аспектов не ограничиваются конкретно показанными вариантами осуществления, но применимы к другим вариантам раскрытия.
Фиг.1 схематично показывает установку для манипулирования текучей средой для выброса текучей среды в резервуар 1 и слива текучей среды из резервуара 1. Установка манипулирования текучей средой может, например, быть использована для циркуляции текучей среды, содержащейся внутри резервуара 1 и для очистки резервуара 1.
Одной из ситуаций, когда необходимо циркулировать текучую среду, является, например, процесс варки пива, например, при котором сусло смешивается с твердым материалом хмеля, таким как гранулы хмеля, в резервуаре 1. Хмель добавляет горечи напитку и действует как натуральный консервант, а твердый материал хмеля, такой как гранулы хмеля, используемый в процессе варки, должен быть тщательно смешан с текучей средой, используемой в процессе, для достижения эффективного процесса.
Резервуар 1 может быть любого обычного типа, подходящего для удержания текучей среды, в зависимости от области использования, такой как, например, резервуар для хранения, накопительный резервуар или контейнер, используемый в промышленных применениях. Резервуар 1 имеет контейнерную структуру, которая закрывает внутренний объем или пространство, в котором содержится текучая среда. Резервуар 1 снабжен верхней частью 17 и нижней частью 18. Нижняя часть 18 резервуара 1 имеет основание 4, снабженное одним отверстием 3 резервуара, как для впуска, так и для выпуска текучей среды в резервуар 1 и из него.
Отверстие 3 резервуара может быть выполнено в виде отверстия в основании 4, так что жидкости или другие текучие среды могут быть заполнены или слиты из резервуара 1. Резервуар 1 может быть изготовлен из любого подходящего материала, такого как, например, нержавеющая сталь, алюминий или другие металлы, пластиковые материалы или композитные материалы.
Установка для манипулирования текучей средой содержит канал 2 для текучей среды для слива текучей среды из резервуара 1 или для подачи текучей среды в резервуар 1. Канал 2 для текучей среды выполнен с возможностью сообщения по текучей среде с отверстием 3 резервуара в основании 4 резервуара 1, как схематично показано на фигурах 1 и 2. Канал 2 для текучей среды может быть выполнен в виде корпуса, приспособленного для сообщения по текучей среде с резервуаром 1, так что текучая среда может транспортироваться в резервуар 1 или из резервуара 1.
Канал 2 для текучей среды снабжен портом 19 резервуара, приспособленным для соединения или присоединения к отверстию 3 резервуара посредством подходящих соединительных средств. Порт 19 резервуара и отверстие 3 резервуара могут быть сконструированы таким образом, что канал 2 для текучей среды может быть разъемно соединен с резервуаром 1, например, посредством фланцевого соединения, резьбового соединения или подобного устройства. Порт 19 резервуара канала 2 для текучей среды находится в сообщении по текучей среде с внутренним объемом резервуара, так что текучая среда может течь снаружи резервуара 1 через канал 2 для текучей среды и во внутренний объем резервуара 1 во время операции наполнения резервуара. Если резервуар 1 опорожняется, текучая среда может течь из внутреннего объема резервуара 1 через канал 2 для текучей среды и далее наружу резервуара 1 во время операции опорожнения, например, во время процесса циркуляции или смешивания.
Канал 2 для текучей среды имеет, кроме того, внешний порт 20, который приспособлен для соединения с трубопроводом для текучей среды, таким как труба или шланг, для заполнения или опорожнения резервуара 1. Внешний порт 20 может быть сконструирован таким образом, что канал 2 для текучей среды может разъемно соединяться с трубой или шлангом, например, через резьбовое соединение или аналогичное подходящее устройство для соединения шланга или трубы.
Канал 2 для текучей среды может быть выполнен в виде жесткого узла с корпусом, который образует канал потока внутри канала 2 для текучей среды. Обычный корпус клапана может, например, использоваться в качестве корпуса для канала 2 для текучей среды.
Как иллюстрировано на фиг.2, порт 19 резервуара расположен в верхней части канала 2 для текучей среды, соединенного с отверстием 3 резервуара 1, так что текучая среда может течь, по существу, в вертикальном направлении внутрь и наружу из резервуара 1. Внешний порт 20 может быть расположен в нижней части канала 2 для текучей среды, так что текучая среда может течь в наклонном направлении относительно направления потока через порт 19 резервуара. Как указано стрелками на фиг.2, поток через внешний порт 20 может иметь, по существу, горизонтальное направление через внешний порт 20 в или из канала 2 для текучей среды. Таким образом, поток изменяет направление в канале 2 для текучей среды. Направления потока также могут отличаться от описанных в отношении фиг.2, и любые подходящие углы могут быть выбраны в зависимости от конструкции канала 2 для текучей среды. Альтернативно, канал для текучей среды может быть присоединен к резервуару 1 в другом положении, чем описано в отношении фиг.2, в зависимости от конструкции резервуара 1.
Как описано выше, канал 2 для текучей среды может иметь жесткую конструкцию, которая является достаточно прочной, чтобы удерживать установку для манипулирования текучей средой в положении относительно резервуара 1. Подходящими материалами для корпуса канала 2 для текучей среды являются, например, нержавеющая сталь, латунь, бронза или другие подходящие металлические материалы, композитные материалы и пластиковые материалы или комбинации различных материалов.
Впускная труба 5 для текучей среды подает текучую среду в резервуар 1. Впускная труба 5 для текучей среды продолжается снаружи резервуара 1 и во внутренний объем резервуара 1, так что текучая среда может подаваться во внутренний объем резервуара 1 через впускную трубу 5 для текучей среды. Впускная труба 5 для текучей среды расположена относительно резервуара 1, как показано на фиг.2, так что впускная труба 5 для текучей среды продолжается, по меньшей мере, частично через канал 2 для текучей среды. Таким образом, впускная труба 5 для текучей среды выполнена с возможностью продолжения через отверстие 3 резервуара в резервуар 1.
Корпус канала 2 для текучей среды снабжен отверстием 12 для трубы, и в варианте осуществления, показанном на фиг.2, отверстие 12 для трубы расположено в стенке корпуса в нижней части канала 2 для текучей среды. Таким образом, впускная труба 5 для текучей среды может быть вставлена в резервуар 1 через отверстие 12 для трубы канала 2 для текучей среды, так что впускная труба 5 для текучей среды продолжается в канал потока канала 2 для текучей среды от отверстия 12 трубы до порта 19 резервуара. Таким образом, впускная труба 5 для текучей среды продолжается через отверстие 12 трубы в стенке канала 2 для текучей среды в месте, выполненном с возможностью расположения ниже резервуара 1.
Между корпусом канала 2 для текучей среды и впускной трубкой 5 для текучей среды может быть расположено подходящее уплотнение 13 резервуара для уплотнения отверстия 12 трубы, и уплотнение 13 трубы предотвращает утечку текучей среды, протекающей в канале 2 для текучей среды, из канала 2 для текучей среды через отверстие 12 трубы. Уплотнение 13 трубы может быть изготовлено из любого подходящего материала с желаемой конструкцией, такой как, например, сальник из резины или силикона. Впускная труба 5 для текучей среды будет удерживаться на месте относительно корпуса канала 2 для текучей среды подходящим крепежным средством, так что, когда впускная труба 5 для текучей среды прикреплена к каналу 2 для текучей среды, впускная труба 5 для текучей среды прочно соединена с каналом 2 для текучей среды.
Когда впускная труба 5 для текучей среды прикреплена к каналу 2 для текучей среды, как показано на фиг.2, поток текучей среды в канале 2 для текучей среды будет расположен снаружи впускной трубы 5 для текучей среды. Впускная труба 5 для текучей среды, канал потока канала 2 для текучей среды и порт 19 резервуара могут, например, иметь круглую форму сечения, и если впускная труба 5 для текучей среды расположена центрально в канале 2 для текучей среды через порт 19 резервуара, поток вокруг впускной трубы 5 для текучей среды будет иметь кольцевую форму. Другие конфигурации впускной трубы 5 для текучей среды относительно канала для текучей среды также возможны в зависимости от конструкции впускной трубы 5 для текучей среды и канала 2 для текучей среды.
Когда текучая среда вытекает из резервуара 1 через канал 2 для текучей среды в варианте осуществления, показанном на фиг.2, текучая среда будет течь, по существу, вниз в вертикальном направлении через порт 19 резервуара вокруг части впускной трубы 5 для текучей среды, которая является продолжающейся внутри канала 2 для текучей среды и далее, по существу, в горизонтальном направлении из канала 2 для текучей среды через внешний порт 20. Когда текучая среда течет в резервуар 1, направления потока будут противоположными.
Как показано на фиг.1, вращающееся устройство 6 для выброса текучей среды может быть в сообщении по текучей среде с впускной трубой 5 для текучей среды. Вращающееся устройство 6 для выброса текучей среды предназначено для распределения текучей среды, которая течет через впускную трубу 5 для текучей среды, в резервуар 1. Вращающийся приводной вал 7 используется для приведения во вращение устройства 6 для выброса текучей среды. Таким образом, канал 2 для текучей среды находится в сообщении по текучей среде с отверстием 3 резервуара в основании 4 резервуара 1, где впускная труба 5 для текучей среды продолжается через отверстие 3 резервуара в резервуар и где вращающееся устройство 6 для выброса текучей среды находится внутри резервуара 1.
Вращающееся устройство 6 выброса текучей среды выполнено в виде вращающейся головки с корпусом 21 вращающейся головки, который вращается вокруг первой оси А1, которая является, по существу, параллельной впускной трубе 5 для текучей среды и вращающемуся приводному валу 7. Подшипник может быть расположен между соединительным фланцем на впускной трубе 5 для текучей среды и впускным концом корпуса 21 вращающейся головки, который обращен к соединительному фланцу, так что корпус 21 вращающейся головки расположен с возможностью вращения относительно соединительного фланца и впускной трубы для текучей среды.
Корпус 21 вращающейся головки также содержит вращающуюся ступицу 22, на которой расположены несколько сопел 23 для выброса текучей среды. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, два сопла 23 для выброса расположены симметрично на вращающейся ступице 22. Также может быть, возможно, иметь одну, три, четыре или даже более сопел для выброса в зависимости от конструкции установки для манипулирования текучей средой. Дополнительный подшипник может быть расположен между вращающейся ступицей 22 и выпускным концом корпуса 21 вращающейся головки, который обращен к вращающейся ступице 22, так что вращающаяся ступица 22 может вращаться относительно корпуса 21 вращающейся головки. Таким образом, вращающаяся ступица 22 может вращаться вокруг второй оси A2, которая обычно смещена от первой оси A1 на угол 80°–100°. В варианте осуществления, показанном на фиг.1, вторая ось A2 расположена приблизительно на 90° относительно первой оси A1. Таким образом, вращающаяся ступица 22 и сопла 23 для выброса могут вращаться в первом направлении вокруг первой оси A1 вместе с корпусом 21 вращающейся головки, и во втором направлении вокруг второй оси A2.
Впускная труба 5 для текучей среды может иметь принципиальную форму обычной трубы, и впускная труба 5 для текучей среды способна транспортировать жидкость, которая будет выбрасываться в резервуар 1. Текучая среда поступает во впускную трубу 5 для текучей среды снаружи резервуара 1, и нижняя часть впускной трубы 5 для текучей среды может быть расположена с корпусом 9 для впуска текучей среды. Текучая среда поступает в корпус 9 для впуска текучей среды и подается во впускную трубу 5 для текучей среды и к корпусу 21 вращающейся головки. Затем текучая среда поступает в корпус 21 вращающейся головки в соединении с соединительным фланцем и выходит из корпуса 21 вращающейся головки в соединении с вращающейся ступицей 22. Вращающаяся ступица 22 принимает жидкость из корпуса 21 вращающейся головки и распределяет текучую среду дальше к соплам 23 для выброса, которые выбрасывают текучую среду в резервуар 1 так, что текучая среда стекает в содержимое резервуара или, если содержимое было выброшено из резервуара 1, ударяется о внутреннюю поверхность резервуара 1.
Вращающийся приводной вал 7 продолжается, по меньшей мере, частично внутри впускной трубы 5 для текучей среды, и вращающийся приводной вал 7 может быть соединен с возможностью вращения с вращающимся устройством 6 для выброса текучей среды. Поскольку вращающийся приводной вал 7 продолжается внутри трубы для текучей среды, вращающийся приводной вал 7 также продолжается, по меньшей мере, частично через канал 2 для текучей среды, как показано на фиг.2. И вращающийся приводной вал 7, и впускная труба 5 для текучей среды выполнены с возможностью продолжения через канал 2 для текучей среды в области отверстия 3 резервуара в основании 4 резервуара 1. Вращающийся приводной вал 7 может быть расположен внутри впускной трубы 5 для текучей среды так, чтобы он был соосным с впускной трубой 5 для текучей среды.
Вращающийся приводной вал 7 продолжается через впускную трубу 5 для текучей среды к корпусу 21 вращающейся головки, где он может быть соединен с корпусом 21 вращающейся головки. Вращение корпуса вращающейся головки в первом направлении вокруг первой оси А1 может осуществляться через вращающийся приводной вал 7. Вращающийся приводной вал 7 имеет внешний диаметр, который меньше как внутреннего диаметра впускной трубы 5 для текучей среды, так и внутреннего диаметра соединительного фланца и диаметра отверстия на впускном конце корпуса 21 вращающейся головки. Это позволяет текучей среде протекать мимо вращающегося приводного вала 7. Когда вращающийся приводной вал 7 вращается, корпус 21 вращающейся головки вращается в первом направлении вокруг первой оси А1. Вращающийся приводной вал 7 может быть расположен относительно внешнего источника 8 питания, так что он может вращаться в противоположных направлениях вокруг первой оси А1.
Вращающийся приводной вал 7 на нижнем конце соединен с внешним источником 8 питания, а внешний источник 8 питания соединен с возможностью привода с вращающимся приводным валом 7. Внешним источником 8 энергии может быть, например, обычный электрический двигатель, но также могут использоваться двигатели других типов, такие как пневматический или гидравлический двигатель. Когда внешний источник 8 питания активирован, он генерирует вращение вращающегося приводного вала 7 и, тем самым, вращение корпуса 21 вращающейся головки в первом направлении вокруг первой оси А1.
Для осуществления вращения вращающейся ступицы 22 и сопел 23 выброса во втором направлении вокруг второй оси A2 в корпусе 21 вращающейся головки может быть расположен приводной элемент. Приводной элемент может быть расположен таким образом, чтобы вращающаяся ступица 22 с соплами выброса могла вращаться в противоположных направлениях вокруг второй оси A2. Приводной элемент может, например, представлять собой подходящий редуктор, расположенный в корпусе 21 вращающейся головки, причем этот редуктор соединен с вращающимся приводным валом 7 и далее с вращающейся ступицей 22, так что вращающаяся ступица 22 вращается во втором направлении вокруг второй оси А2. В качестве альтернативы, сопла 23 для выброса могут быть расположены на вращающейся втулке 22, так что текучая среда, вытекающая из сопел 23 для выброса, движет вращающуюся ступицу 22 во вращательном движении во втором направлении вокруг второй оси A2. В качестве дополнительной альтернативы, приводной элемент для вращения вращающейся ступицы 22 и сопел 23 выброса может быть выполнен в виде крыльчатки внутри корпуса 21 вращающейся головки. Вращение крыльчатки индуцируется потоком текучей среды через корпус 21 вращающейся головки от впускного конца к выпускному концу корпуса 21 вращающейся головки. Когда крыльчатка вращается, ее вращательное движение используется для генерации вращения вращающейся ступицы 22 во втором направлении вокруг второй оси A2. Может быть использована любая подходящая технология для расположения крыльчатки и для передачи вращательного движения крыльчатки к вращающейся ступице 22. Однако вращение вращательной ступицы 22 и сопел 23 выброса, предпочтительно, достигается внешним источником питания, например через приводной элемент.
Как показано на фиг.2, нижняя часть впускной трубы 5 для текучей среды может быть соединена с корпусом 9 для впуска текучей среды в месте, где корпус 9 для впуска текучей среды расположен ниже канала 2 для текучей среды, и где впускная труба 5 для текучей среды продолжается через канал 2 для текучей среды. Корпус 9 для впуска текучей среды выполнен с возможностью сообщения по текучей среде с впускной трубой 5 для текучей среды. Корпус 9 для впуска текучей среды может быть выполнен как узел корпуса, приспособленный для сообщения по текучей среде с впускной трубой 5 для текучей среды, так что текучая среда может транспортироваться во впускную трубу 5 для текучей среды снаружи резервуара 1 через корпус 9 для впуска текучей среды, и далее подается во впускную трубу 5 для текучей среды к корпусу 21 вращающейся головки.
Корпус 9 для впуска текучей среды может быть снабжен портом 24 трубы, приспособленным для соединения или прикрепления к впускной трубе 5 для текучей среды подходящим соединительным средством. Порт 24 трубы и впускная труба 5 для текучей среды могут быть сконструированы таким образом, что корпус 9 для впуска текучей среды может быть разъемно соединен с впускной трубой 5 для текучей среды, например, через резьбовое соединение или подобное устройство. Порт 24 трубы корпуса 9 для впуска текучей среды находится в сообщении по текучей среде с внутренним объемом впускной трубы 5 для текучей среды, так что текучая среда может течь снаружи установки для манипулирования текучей средой через корпус 9 для впуска текучей среды и во внутренний объем впускной трубы 5 для текучей среды во время заполнения резервуара, очистки резервуара или операции циркуляции или смешивания текучей среды.
Корпус 9 для впуска текучей среды дополнительно имеет внутренний порт 25, который приспособлен для соединения с трубопроводом для текучей среды, таким как труба или шланг, для подачи текучей среды к впускной трубе 5 для текучей среды. Внутренний порт 25 может быть сконструирован таким образом, что корпус 9 для впуска текучей среды может быть разъемно соединен с трубой или шлангом, например, через резьбовое соединение или аналогичное подходящее устройство. Корпус 9 для впуска текучей среды может быть сконструирован в виде жесткого узла с корпусом, который образует канал потока внутри корпуса 9 для впуска текучей среды.
Как иллюстрировано на фиг.2, порт 24 трубы расположен в верхней части корпуса 9 для впуска текучей среды, соединенного с впускной трубой 5 для текучей среды, так что текучая среда может течь, по существу, в вертикальном направлении во впускную трубу 5 для текучей среды. Внутренний порт 25 может быть расположен так, что текучая среда может течь в наклонном направлении относительно направления потока через порт 24 трубы.
Как указано стрелками на фиг.2, поток через внутренний порт 25 может иметь, по существу, горизонтальное направление через внутренний порт 25 в корпус 9 для впуска текучей среды. Таким образом, поток изменяет направление в корпусе 9 для впуска текучей среды. Направления потока также могут отличаться от описанных в отношении фиг.2, и любые подходящие углы могут быть выбраны в зависимости от конструкции корпуса 9 для впуска текучей среды.
Как описано выше, корпус 9 для впуска текучей среды может иметь жесткую конструкцию, которая является достаточно прочной, чтобы удерживать установку для манипулирования текучей средой в отношении впускной трубы 5 для текучей среды. Внешний источник 8 питания также может, как показано на фигурах 1 и 2, быть соединен с корпусом 9 для впуска текучей среды подходящим соединительным средством. Материалы, которые могут использоваться для корпуса 9 для впуска текучей среды, являются, например, нержавеющей сталью, латунью, бронзой или другими подходящими металлическими материалами, композитными материалами и пластиковыми материалами или комбинацией различных материалов.
Корпус 9 для впуска текучей среды, как показано на фиг.2, снабжен отверстием 10 для приводного вала, и в варианте осуществления, показанном на фиг.2, отверстие 10 для приводного вала расположено в стенке корпуса в нижней части корпуса 9 для впуска текучей среды. Таким образом, вращающийся приводной вал 7 может быть вставлен во впускную трубу 5 для текучей среды через отверстие 10 для приводного вала в корпусе 9 для впуска текучей среды, так что вращающийся приводной вал 7 может продолжаться в канал потока впускной трубы 5 для текучей среды. Вращающийся приводной вал 7 продолжается через корпус 9 для впуска текучей среды от отверстия 10 для приводного вала до порта 24 для трубы. При такой конструкции, вращающийся приводной вал 7 продолжается через отверстие 10 для приводного вала в стенке корпуса 9 для впуска текучей среды, которое находится в сообщении по текучей среде с впускной трубой 5 для текучей среды. Как показано на фиг.1, корпус для впуска текучей среды расположен в месте, выполненном с возможностью расположения ниже резервуара 1.
Подходящее уплотнение 11 приводного вала может быть расположено между корпусом корпуса 9 для впуска текучей среды и вращающимся приводным валом 7 для уплотнения отверстия 10 для приводного вала. Уплотнение 11 приводного вала предотвращает утечку текучей среды в корпусе 9 для впуска текучей среды из корпуса 9 для впуска текучей среды через отверстие 10 для приводного вала. Уплотнение 11 приводного вала может быть изготовлено из любого подходящего материала с желаемой конструкцией, такой как, например, сальник из резины или силикона. Уплотнение может представлять собой уплотнение вала механического типа, уплотнение вала типа О–образного кольца или устройство уплотнения с магнитной муфтой, или т.п.
Так как впускная труба 5 для текучей среды удерживается на месте относительно корпуса канала 2 для текучей среды и прочно соединена с каналом 2 для текучей среды, также корпус 9 для впуска текучей среды удерживается на месте относительно канала 2 для текучей среды, так как корпус 9 для впуска текучей среды прочно соединен с впускной трубой 5 для текучей среды. При такой конструкции впускная труба 5 для текучей среды может быть неподвижной, и расположена не вращательно относительно резервуара 1.
В альтернативном варианте, установка для манипулирования текучей средой может быть сконструирована без корпуса 9 для впуска текучей среды. Вместо этого впускная труба 5 для текучей среды в нижней части может быть снабжена изогнутым сегментом трубы, встроенным в конструкцию трубы. Вращающийся приводной вал 7 может затем продолжаться через отверстие 10 для приводного вала в стенке впускной трубы 5 для текучей среды в положении, сконфигурированном для расположения под резервуаром 1. Таким же образом, как описано выше, уплотнение 11 приводного вала может быть расположено для уплотнения отверстия 10 для приводного вала.
Впускная труба 5 для текучей среды может состоять из множества отдельных сегментов трубы, которые разъемно соединены друг с другом подходящим соединительным средством. Участок впускной трубы для текучей среды, расположенный внутри резервуара 1, может, например, содержать приблизительно 2–10, например, 3–10 отдельных сегментов трубы. Отдельные сегменты трубы могут быть снабжены подходящими уплотнениями, чтобы гарантировать, что текучая среда не вытекает между отдельными сегментами трубы. Конструкция с отдельными сегментами трубы позволит легко устанавливать и снимать впускную трубу 5 для текучей среды из резервуара 1 в основании 4 резервуара 1.
Таким же образом, вращающийся приводной вал 7 может состоять из множества отдельных сегментов приводного вала, которые разъемно соединены друг с другом подходящим соединительным средством. Участок вращающегося приводного вала 7, расположенный внутри резервуара 1, может, например, содержать приблизительно 2–10, например, 3–10 отдельных сегментов приводного вала. Конструкция с отдельными сегментами приводного вала позволит легко устанавливать и снимать вращающийся приводной вал 7 из резервуара 1 в основании 4 резервуара 1.
Ссылаясь к фиг.8, приводной вал 7 может содержать первый сегмент 35 приводного вала, имеющий цилиндрический первый концевой участок 36. Цилиндрический первый концевой участок 36 снабжен направляющим элементом в форме направляющего штифта 37, продолжающегося поперечно через цилиндрический первый концевой участок 36. Предпочтительно, оба конца направляющего штифта 37 продолжаются снаружи цилиндрического первого концевого участка 36. Приводной вал 7 также может содержать второй сегмент 38 приводного вала, имеющий полый цилиндрический второй концевой участок 39, сопрягающийся с цилиндрическим первым концевым участком 36 первого сегмента 35 приводного вала. Полый цилиндрический второй концевой участок 39 второго сегмента 38 приводного вала, по существу, охватывает цилиндрический первый концевой участок 36 первого сегмента 35 приводного вала. Полый цилиндрический второй концевой участок 39 снабжен прорезью 40, сопрягающейся с направляющим штифтом 37. Когда оба конца направляющего штифта 37 выходят за пределы цилиндрического первого концевого участка 36, полый цилиндрический второй концевой участок 39 снабжается двумя прорезями 40, каждая из которых соответствует одному из концов направляющего штифта 37. Предпочтительно, каждая прорезь 40 является прямой прорезью и продолжается вдоль осевого направления приводного вала 7. Это соединение между первым и вторым сегментами 35, 38 валов, имеющими направляющий штифт 37 и прорезь 40, позволяет легко отделить первый и второй сегменты 35, 38 приводного вала друг от друга без инструментов или какой–либо специальной операции для освобождения первого и второго сегментов вала 35, 38 друг от друга. Тем не менее, вращение первого сегмента 35 приводного вала надежно передается на второй сегмент 38 приводного вала. Внешний источник 8 питания, с которым соединен первый сегмент 35 приводного вала, можно легко демонтировать посредством отсоединения внешнего источника питания, включающего первый сегмент 35 приводного вала, от второго сегмента 38 приводного вала. Предпочтительно, первый цилиндрический концевой участок 36 расположен рядом с отверстием 10 для приводного вала в нижней стенке впускной трубы 5 для текучей среды. Таким образом, первый сегмент 35 приводного вала может быть коротким, и демонтаж и обслуживание внешнего источника 8 питания с первым сегментом 35 приводного вала облегчаются.
На фиг.3 показана система манипулирования циркулирующей текучей средой, в которой установка для манипулирования текучей средой дополнительно содержит контур 26 потока с насосом 14 для текучей среды, образующим систему манипулирования циркулирующей текучей средой. Контур 26 потока распределяет поток текучей среды в резервуар 1 и из него, и контур потока соединен с резервуаром 1 и установкой для манипулирования текучей средой для достижения того, чтобы поток текучей среды выбрасывался из сопел 23 для выброса в резервуар 1. Насос 14 для текучей среды расположен с впускным портом 15 насоса и выпускным портом 16 насоса. Выпускной порт 16 насоса находится в сообщении по текучей среде с впускной трубой 5 для текучей среды, а насос 14 расположен для перекачивания текучей среды во впускную трубу 5 для текучей среды через корпус 9 для впуска текучей среды и далее к соплам 23 для выброса. Как показано на фиг.4, выпускной порт 16 насоса находится в сообщении по текучей среде с входным портом 25 корпуса 9 для впуска текучей среды. Впускной порт 15 насоса находится в сообщении по текучей среде с внешним портом 20 канала 2 для текучей среды, так что текучая среда, слитая из резервуара 1 через канал 2 для текучей среды, может транспортироваться к насосу 14 для текучей среды и далее распределяться к соплам 23 для выброса.
Система манипулирования текучей средой, показанная на фиг.3, устроена так, что работа насоса 14 для текучей среды сконфигурирована для обеспечения циркуляции текучей среды в установке для манипулирования текучей средой. Циркуляция текучей среды согласно этой операции может использоваться для очистки резервуара 1 или для смешивания текучей среды в резервуаре 1, например, с веществом.
Текучая среда может быть залита в резервуар из любого источника текучей среды (не показан на фиг.3), используемого в процессе. Например, насос 14 для текучей среды может использоваться для введения текучей среды в резервуар 1 через сопла 23 для выброса. Альтернативно, текучая среда может быть заполнена в резервуар 1 через канал 2 для текучей среды перед началом циркуляции текучей среды. В другом альтернативном варианте осуществления, резервуар 1 может быть снабжен отдельным портом для заполнения для заполнения текучей среды в резервуар 1.
На фиг.4 показана система манипулирования текучей средой, при этом система может использоваться для заполнения резервуара 1, опорожнения резервуара 1, циркуляции текучей среды и смешивания текучей среды с веществом. Также в этом варианте осуществления, установка для манипулирования текучей средой дополнительно содержит контур 26 потока с насосом 14 для текучей среды. Контур 26 потока распределяет поток текучей среды в резервуар 1 и из него, и контур потока соединен с резервуаром 1 и установкой для манипулирования текучей средой для достижения того, чтобы поток текучей среды мог быть выброшен из сопел 23 для выброса в резервуар 1.
Насос 14 для текучей среды расположен с впускным портом 15 насоса и выпускным портом 16 насоса. Выпускной порт 16 насоса находится в сообщении по текучей среде с впускной трубой 5 для текучей среды, а насос 14 расположен для перекачивания текучей среды во впускную трубу 5 для текучей среды через корпус 9 для впуска текучей среды и далее к соплам 23 для выброса. Как показано на фиг.4, выпускной порт 16 насоса находится в сообщении по текучей среде с впускным портом 25 корпуса 9 для впуска текучей среды. Впускной порт 15 насоса находится в сообщении по текучей среде с внешним портом 20 канала 2 для текучей среды.
Система, показанная на фиг.4, содержит первый клапан 27, расположенный между внешним портом 20 канала 2 для текучей среды и впускным портом 16 насоса, при этом первый клапан 27 может быть использован для управления потоком между каналом 2 для текучей среды и насосом 14 для текучей среды 14. Первый клапан 27 дополнительно соединен с источником B текучей среды, из которого текучая среда может подаваться в резервуар 1. Первый клапан 27 может быть любого подходящего типа, известного в данной области техники, в зависимости от типа используемой текучей среды, который может регулировать поток между тремя трубопроводами потока, например трехходовой клапан.
В первом состоянии, первый клапан 27 может быть установлен, чтобы позволить поток текучей среды из источника B текучей среды в резервуар 1. Это первое состояние может быть использовано для заполнения резервуара текучей средой из источника B текучей среды, который может находиться под давлением, в резервуар 1 через первый трубопровод 28 к каналу 2 для текучей среды. Когда резервуар 1 заполнен текучей средой до желаемого уровня, клапан 27 может быть закрыт для предотвращения дальнейшего наполнения резервуара 1.
Во втором состоянии, первый клапан 27 может быть установлен так, чтобы он позволял поток текучей среды из источника В текучей среды, который может находиться под давлением, в резервуар 1 как через канал 2 для текучей среды, так и сопел 23 для выброса. Первый клапан 27 в этом втором состоянии позволит текучей среде протекать из источника B текучей среды в резервуар 1 через первый трубопровод 28 в канал 2 для текучей среды, а также через второй трубопровод 29 в насос 14 для текучей среды, который будет накачивать текучую среду через третий трубопровод 30 во впускную трубу 5 для текучей среды к соплам 23 для выброса. Во втором состоянии насос 14 для текучей среды работает и может обеспечить более быструю операцию заполнения резервуара 1. Когда резервуар 1 заполнен текучей средой до желаемого уровня, клапан 27 может быть закрыт для предотвращения дальнейшего наполнения резервуара 1. Первый трубопровод 28, второй трубопровод 29 и третий трубопровод 30 могут иметь любую подходящую конструкцию, такую как шланг или труба, соединяющая различные компоненты системы манипулирования текучей средой. Шланг или труба могут быть изготовлены из любого подходящего материала, такого как, например, пластиковые материалы, армированные пластиковые материалы, резина, силикон, нержавеющая сталь, медь или другие металлические материалы, в зависимости от использования.
В третьем состоянии, первый клапан 27 может быть установлен так, чтобы позволить текучей среде вытекать из резервуара 1 через первый трубопровод 28 и далее ко второму трубопроводу 29 к насосу 14 для текучей среды. Насос 14 для текучей среды используется для прокачки текучей среды через третий трубопровод 30 во впускную трубу для текучей среды к соплам 23 для выброса. Это третье состояние является аналогичным циркуляции текучей среды, описанной в связи с фиг.3, и текучая среда прокачивается из резервуара 1 через канал 2 для текучей среды насосом 14 для текучей среды и дополнительно распределяется в соплах 23 для выброса. Перед операцией циркуляции, резервуар 1 может быть заполнен текучей средой, как описано выше.
Для введения вещества в систему из источника А вещества, второй клапанный узел 31 может быть расположен между первым клапаном 27 и насосом 14 для текучей среды, как показано на фиг.4. Второй клапанный узел 31 может работать так, чтобы вещество предотвращалось от попадания в систему. Второй клапанный узел 31 также может быть установлен так, чтобы вещество могло быть введено в систему из источника А вещества, так что вещество вводится в поток текучей среды перед насосом 14 для текучей среды и перекачивается насосом 14 для текучей среды до сопел 23 для выброса, где вещество вводится в резервуар 1. В качестве альтернативы, вещество может быть введено непосредственно в резервуар 1 из другого источника С вещества, как показано на фиг.4.
Насос 14 для текучей среды может, например, представлять собой шестеренный насос, центробежный насос или насос другого подходящего типа. Первый клапан 27 и второй клапан 31 могут представлять собой дроссельные клапаны, шаровые клапаны или клапаны другого подходящего типа. Текучая среда из источника B текучей среды обычно представляет собой жидкость для смешивания в резервуаре 1 или чистящую жидкость, вводимую в резервуар 1. Дополнительные источники жидкости, такие как, например, второй источник жидкости, могут быть соединены к резервуару 1, как того требует заранее установленное применение для смешивания или очистки. Вводимое вещество может представлять собой, например, твердые частицы, которые смешиваются с текучей средой. Также чистящие гранулы или другие чистящие средства могут быть введены в систему при очистке резервуара 1.
Как описано выше, установка для манипулирования текучей средой подходит для введения и/или циркуляции твердых частиц. В частности, твердый материал хмеля может быть введен в текучую среду, содержащуюся в резервуаре 1, такую как, например, пиво или сусло, в процессе изготовления пива. Таким образом, установка и система для манипулирования текучей средой могут использоваться для смешивания пива или сусла с твердым материалом хмеля в резервуаре 1. Установка для манипулирования текучей средой, как описано в различных вышеупомянутых вариантах осуществления, обеспечит компактное решение с эффективным смешиванием пива или сусла с твердым материалом хмеля без риска засорения системы введенным твердым материалом хмеля. Дополнительно, установка для манипулирования текучей средой может приводиться в действие от внешнего источника питания, который дает меньше компонентов внутри установки для манипулирования текучей средой, и поскольку турбина не используется для привода корпуса вращающейся головки установки для манипулирования текучей средой, может быть достигнут больший зазор внутри оборудования. Мощность вращения может быть увеличена посредством внешнего источника питания, так что частицы перемешиваются вместо остановки вращающегося устройства выброса текучей среды. Твердый материал хмеля может быть гранулами хмеля или цельным хмелем, таким как цельный свежий хмель. В частности, твердый материал хмеля может представлять собой гранулы хмеля.
Со ссылкой на систему, описанную в отношении фиг.4, пиво или сусло может быть введено в резервуар из источника B текучей среды через первый клапанный узел 27, а твердый материал хмеля может быть введен в пиво или сусло из источника А вещества, расположенного снаружи резервуара 1 через второй клапанный узел 31. В качестве альтернативы, пиво или сусло могут циркулировать через систему, в частности, включающую в себя резервуар 1, канал 2 для текучей среды, первый трубопровод 28, второй трубопровод 29, насос 14 для текучей среды, третий трубопровод 30, впускную трубу 5 для текучей среды и сопла 23 для выброса, а твердый материал хмеля может быть введен в пиво или сусло из источника А вещества, расположенного снаружи резервуара 1, через второй клапанный узел 31. В этих случаях, твердый материал хмеля вводится в пиво или сусло снаружи резервуара (1).
В качестве альтернативы, или если в систему необходимо ввести дополнительный твердый материал хмеля, может быть использован источник C вещества, причем источник C вещества также расположен снаружи резервуара 1 и соединен с резервуаром через дополнительное отверстие резервуара. Дополнительное отверстие резервуара, предпочтительно, расположено в верхней области резервуара 1 для обеспечения возможности легкого заполнения, например, частицами твердого вещества, даже когда резервуар заполнен текучей средой. В этом случае, твердый материал хмеля вводится в пиво или сусло внутри резервуара 1.
Пиво или сусло, смешанное с твердым материалом хмеля, выбрасывается в резервуар 1 посредством вращающегося устройства 6 выброса текучей среды, которое соединено с впускной трубой 5 для текучей среды. Вращающееся устройство 6 выброса текучей среды вращается посредством вращающегося приводного вала 7, который продолжается, по меньшей мере, частично внутри впускной трубы 5 для текучей среды, и вращающийся приводной вал соединен с возможностью вращения с вращающимся устройством 6 выброса текучей среды, как описано выше. Пиво или сусло, смешанное с твердым материалом хмеля, сливается из резервуара 1 посредством канала 2 для текучей среды, который находится в сообщении по текучей среде с отверстием 3 резервуара в основании 4 резервуара 1, и впускная труба 5 для текучей среды продолжается, по меньшей мере, частично через канал 2 для текучей среды и через отверстие 3 в резервуаре 1.
Установка для манипулирования текучей средой может содержать блок обработки для управления внешним источником 8 питания и другими компонентами установки для манипулирования текучей средой, такими как насос 14 для текучей среды и клапаны 27, 31. Блок обработки может иметь центральный процессор (ЦП), который подключен к устройству ввода/вывода и управляет им. ЦП может быть узлом центрального процессора или микропроцессором традиционного типа, и представляет собой участок блока обработки, который способен выполнять инструкции компьютерной программы, и может быть основным элементом, выполняющим функции блока обработки.
На фиг.5 показан альтернативный вариант установки для манипулирования текучей средой. В этом варианте осуществления, канал 2 для текучей среды выполнен в виде корпуса с портом 19 резервуара и внешним портом 20. Порт 19 резервуара соединен с резервуаром 1 через отверстие 3 резервуара, расположенное в основании 4 резервуара 1. Внешний порт 20 расположен в нижней части канала 2 для текучей среды под углом по отношению к порту 19 резервуара, как показано на фиг.5, так что текучая среда изменяет направление в канале 2 для текучей среды при вытекании из или в резервуар 1. Впускная труба 5 для текучей среды имеет нижнюю часть с впускным портом 25, расположенным под углом по отношению к верхней части впускной трубы 5 для текучей среды, как показано на фиг.5. Таким образом, нижняя часть впускной трубы 5 для текучей среды является загнутой или изогнутой относительно верхней части впускной трубы 5 для текучей среды. Как показано на фиг.5, отверстие 12 для трубы расположено в боковой стенке канала для текучей среды, так что впускная труба 5 для текучей среды проходит внутри канала 2 для текучей среды от отверстия 12 для трубы до порта 19 резервуара и далее в резервуар 1. Таким образом, этот вариант осуществления показывает конструкцию, в которой и канал 2 для текучей среды, и впускная труба 5 для текучей среды объединены в одном корпусе.
Отверстие 12 резервуара может быть снабжено подходящим уплотнением, чтобы текучая среда не вытекала через отверстие 12 трубы. Вращающийся приводной вал 7 продолжается внутри впускной трубы 5 для текучей среды. Отверстие 10 для приводного вала расположено в нижней стенке впускной трубы 5 для текучей среды. При такой конструкции, вращающийся приводной вал 7 может быть соединен с внешним источником 8 питания и продолжается через отверстие 10 для приводного вала. Кроме того, внешний источник 8 питания может, например, быть прикреплен к внешней поверхности канала 2 для текучей среды.
На фиг.6 показан дополнительный альтернативный вариант осуществления установки для манипулирования текучей средой, конструкция которого аналогична варианту осуществления, описанному со ссылкой на фигуры 1 и 2. В этом варианте осуществления, канал 2 для текучей среды выполнен в виде трубы с портом 19 резервуара и внешним портом 20. Порт 19 резервуара соединен с резервуаром 1 через отверстие 3 резервуара, расположенное в основании 4 резервуара 1. Внешний порт 20 расположен в нижней части канала 2 для текучей среды под углом по отношению к порту 19 резервуара, как показано на фиг.6, так что текучая среда изменяет направление в канале для текучей среды при вытекании из или в резервуар 1. В этом варианте осуществления, канал 2 для текучей среды выполнен в виде конструкции трубы, имеющей слегка изогнутую или криволинейную форму. Канал 2 для текучей среды может состоять из одной части трубопровода или нескольких взаимосвязанных частей трубопровода.
Впускная труба 5 для текучей среды имеет нижнюю часть с впускным портом 25, расположенным под углом относительно продолжения впускной трубы 5 для текучей среды, как показано на фиг.5. Нижняя часть впускной трубы 5 для текучей среды является слегка изогнутой относительно верхней части впускной трубы 5 для текучей среды. Впускная труба 5 для текучей среды может состоять из одной части трубопровода или нескольких взаимосвязанных частей трубопровода.
Как показано на фиг.5, отверстие 12 для трубы расположено в боковой стенке канала 2 для текучей среды, так что впускная труба 5 для текучей среды проходит внутри канала 2 для текучей среды от отверстия 12 для трубы до порта 19 резервуара и далее в резервуар 1. Отверстие 12 резервуара может быть снабжено подходящим уплотнением, так, чтобы текучая среда не вытекала через отверстие 12 трубы. Вращающийся приводной вал 7 расположен внутри впускной трубы 5 для текучей среды. Отверстие 10 для приводного вала расположено в стенке впускной трубы 5 для текучей среды. При такой конструкции, вращающийся приводной вал 7 может быть соединен с внешним источником 8 питания и продолжается через отверстие 10 для приводного вала. Кроме того, внешний источник 8 питания может, например, быть прикреплен к внешней поверхности прикрепленным к впускной трубе 5 для текучей среды.
Дополнительный предпочтительный аспект раскрытия в дальнейшем описан со ссылкой к фиг.7а. Работа устройства циркуляции текучей среды с твердыми частицами, смешанными в текучей среде, в частности с твердым материалом хмеля, таким как гранулы хмеля, может привести к засорению различных частей устройства циркуляции текучей среды. Например, твердые частицы, опускающиеся вниз к основанию резервуара 1, могут вызвать засорение канала для текучей среды и отверстия 3 резервуара, но также может засориться и другая часть устройства циркуляции текучей среды. Засорение или блокировка обычно приводит к снижению пропускной способности устройства циркуляции текучей среды или даже к полной остановке циркуляции потока. Обычно засорение чаще всего требует дорогостоящей и длительной разборки выбранных частей устройства циркуляции текучей среды. Эта проблема может быть, по меньшей мере, частично решена путем обеспечения устройства циркуляции текучей среды посредством устройства 32 реверсивного клапана текучей среды, которое выполнено с возможностью обеспечения возможности избирательной циркуляции потока при работе установки манипулирования текучей средой либо в обычном режиме смешивания/очистки, либо в обратном режиме. Насос 14 для текучей среды всегда может работать в одном и том же направлении, то есть всегда всасывать текучую среду через впускной порт 15 насоса и выпускать текучую среду под давлением через выпускной порт 16 насоса.
Центральный процессор установки для манипулирования текучей средой может, например, быть запрограммирован для автоматической работы установки для манипулирования текучей средой в обратном режиме. Обратный режим может работать периодически или при обнаружении признаков засорения. Обратный режим также может управляться вручную.
Во время работы установки для манипулирования текучей средой в обратном режиме, текучая среда конфигурируется так, что она всасывается из резервуара 1 через вращающееся устройство 6 выброса текучей среды и подается в резервуар 1 через канал 2 для текучей среды. Это может привести к эффективному отслоению засорения, потому что текучая среда в резервуаре в области вращающегося устройства 6 для выброса текучей среды может содержать гораздо меньше твердых частиц, чем основание резервуара 1. Следовательно, всасывание текучей среды вращающимся устройством 6 для выброса текучей среды может быть возможным, даже если канал 2 для текучей среды засорен, и любая блокировка в канале 2 для текучей среды может быть устранена путем подачи текучей среды под давлением из насоса 14 для текучей среды в канал 2 для текучей среды.
Фиг.7а схематично иллюстрирует пример варианта осуществления устройства 32 реверсивного клапана для текучей среды, соединенного по текучей среде с впускным портом 15 насоса, выпускным портом 16 насоса, каналом 2 для текучей среды и впускной трубой 5 для текучей среды. Таким образом, устройство 32 реверсивного клапана для текучей среды расположено между насосом 14 для текучей среды и резервуаром 1.
Устройство 32 реверсивного клапана для текучей среды содержит третий клапанный узел 33a, четвертый клапанный узел 33b, пятый клапанный узел 33c и шестой клапанный узел 33d. Третий–шестой клапанные узлы 33a–33d соединены друг с другом, чтобы образовать схематический круг, и впускной порт 15 насоса и выпускной порт 16 насоса соединены по текучей среде с кругом на противоположных сторонах, а канал 2 для текучей среды и впускная труба 5 для текучей среды также соединены по текучей среде с кругом на противоположных сторонах, но смещены от соединений впускного порта 15 насоса и выпускного порта 16 насоса одним клапанным узлом 33a–33d.
Операция циркуляции потока в обычном режиме смешивания/очистки включает в себя выброс текучей среды в резервуар 1 через вращающееся устройство 6 выброса текучей среды и слив из резервуара 1 через канал 2 для текучей среды. В этом режиме, третий и шестой клапанные узлы 33а, 33d находятся в открытом состоянии, а четвертый и пятый клапанные узлы 33b, 33с находятся в закрытом состоянии. Текучая среда из выпускного порта 16 насоса для текучей среды проходит через шестой клапанный узел 33d и поступает во впускную трубу 5 для текучей среды, а текучая среда, стекающая через канал 2 для текучей среды, проходит через третий клапанный узел 33а и подается во впускной порт 15 насоса для текучей среды.
Операция циркуляции потока в обратном режиме включает в себя отбор текучей среды из резервуара 1 через вращающееся устройство 6 выброса текучей среды и подачу в резервуар 1 через канал 2 для текучей среды. В этом режиме третий и шестой клапанные узлы 33а, 33d находятся в закрытом состоянии, а четвертый и пятый клапанные узлы 33b, 33с находятся в открытом состоянии. Текучая среда из выпускного порта 16 насоса для текучей среды проходит через пятый клапанный узел 33с и поступает в канал 2 для текучей среды, а текучая среда, всасываемая из резервуара 1 через вращающееся устройство 6 для выброса текучей среды и впускную трубу 5 для текучей среды, проходит четвертый клапанный узел 33b и подается во впускной порт 15 насоса для текучей среды.
Вариант осуществления устройства 32 реверсивного клапана, раскрытого на фиг.7а, является лишь одним примером. Третий–шестой клапанные узлы 33a–33d могут, например, быть более интегрированными, и фиг.7a схематично иллюстрирует контур потока, имеющий насос 14 для текучей среды и устройство 32 реверсивного клапана для текучей среды, обозначенные символически посредством обычного 4/2 четырех путевого клапана управления. Резервуар 1, канал 2 для текучей среды и впускная труба 5 для текучей трубы не показаны.
Идея обеспечения устройства для циркуляции текучей среды устройством реверсивного клапана для текучей среды для решения проблемы засорения строго не ограничивается устройством для манипулирования и циркуляции текучей среды согласно настоящему раскрытию, то есть устройством для манипулирования или циркуляции текучей среды, имеющим впускную трубу для текучей среды, продолжающуюся через канал для текучей среды и через отверстие резервуара в резервуар, но в равной степени может быть предусмотрена для более традиционных устройств циркуляции текучей среды, например, таких, которые имеют корпус вращающейся головки, который приводится в движение турбиной, которая, в свою очередь, приводится в движение потоком жидкости в резервуар, или таких, в которых текучая среда подается в резервуар в первом отверстии резервуара в высшей или верхней области резервуара, и текучая среда сливается из резервуара во второе отверстие резервуара внизу или области основания резервуара. Такие обычные устройства для манипулирования или циркуляции текучей среды обычно включают в себя вращающееся устройство выброса текучей среды, имеющее корпус вращающейся головки, который вращается вокруг первой оси, и вращающуюся ступицу, на которой расположены, по меньшей мере, одно сопло для выброса текучей среды, и эта вращающаяся ступица вращается относительно корпуса вращающейся головки вокруг второй оси, которая обычно смещена от первой оси на угол 80°–100°, например, на 90°. Однако устройство реверсивного клапана текучей среды, предпочтительно, объединяется с установкой для манипулирования текучей средой согласно настоящему раскрытию, то есть с установкой для манипулирования текучей средой, которая описана выше и определена формулой изобретения.
Понятно, что приведенное выше описание является просто примером осуществления по своей природе и не предназначено для ограничения настоящего раскрытия, его применения или использования. В то время как конкретный пример был описан в описании и иллюстрирован на чертежах, будет понятно специалистам в данной области техники, что различные изменения могут быть сделаны и эквиваленты могут быть заменены для его элементов без отхода от объема настоящего раскрытия, как определено в формуле изобретения. Кроме того, модификации могут быть сделаны для адаптации к конкретной ситуации или материалам для идей настоящего раскрытия без отступления от существенной его области. Следовательно, предполагается, что настоящее раскрытие не ограничивается конкретными примерами, проиллюстрированными чертежами и описанными в описании в качестве наилучшего варианта, который в настоящее время предусматривается для реализации принципов настоящего раскрытия, но что объем настоящего раскрытия будет включать любые варианты осуществления, попадающие в вышеприведенное описание и прилагаемую формулу изобретения. Ссылочные обозначения, упомянутые в формуле изобретения, не должны рассматриваться как ограничивающие объем материала, защищаемого формулой изобретения, и их единственная функция состоит в том, чтобы упростить понимание формулы изобретения.
ССЫЛОЧНЫЕ ПОЗИЦИИ
1: Резервуар
2: Канал для текучей среды
3: Отверстие резервуара
4: Основание
5: Впускная труба для текучей среды
6: Вращающееся устройство для выброса текучей среды
7: Вращающийся приводной вал
8: Внешний источник питания
9: Корпус для впуска текучей среды
10: Отверстие для приводного вала
11: Уплотнение для приводного вала
12: Отверстие для трубы
13: Уплотнение трубы
14: Насос для текучей среды
15: Впускной порт насоса
16: Выпускной порт насоса
17: Верхняя часть
18: Нижняя часть
19: Порт резервуара
20: Внешний порт
21: Корпус вращающейся головки
22: Вращающаяся ступица
23: Сопло для выброса
24: Порт трубы
25: Впускной порт
26: Контур потока
27: Первый клапанный узел
28: Первый трубопровод
29: Второй трубопровод
30: Третий трубопровод
31: Второй клапанный узел
32: Устройство реверсивного клапана текучей среды
33a: Третий клапанный узел
33b: Четвертый клапанный узел
33с: Пятый клапанный узел
33d: Шестой клапанный узел
34: Четырех путевой клапан управления
35: Первый сегмент приводного вала
36: Первый концевой участок
37: Направляющий штифт
38: Второй сегмент приводного вала
39: Второй концевой участок
40: Прорезь