Переключатель потоков устройства для ручного розлива пенящихся и газированных напитков

Полезная модель относится к переключателям потоков в устройствах для отпуска пива и других пенящихся и газированных напитков из изобарической емкости в пластиковые бутылки в киосках розничной торговли, в магазинах, ресторанах и барах и может быть использовано в пищевой промышленности и торговом оборудовании.
Известен многоходовой кран для переключения потоков (Патент РФ №2175735, МПК F16K 11/074, опубл. 11.10.2001 г.), включающий корпус с входным и несколькими выходным патрубками, крышку, поворотный шпиндель, затвор, выполненный в виде двух контактирующих между собой керамических дисков. Один из дисков неподвижно закреплен в седле корпуса, а второй - установлен с возможностью взаимодействия с поворотным шпинделем. В неподвижном диске выполнены несколько сквозных окон, в подвижном диске - углубление для сообщения патрубков между собой.
Недостатком такого переключателя потоков является возможность смешения потоков при их переключении, а также невысокая надежность работы трехходового дискового крана при его использовании для розлива напитков, малый ресурс системы, из-за выбранной схемы уплотнения, и сложность его качественного технологического обслуживания, связанного с промывкой дисков после окончания розлива пива или другого напитка.
Известен переключатель потоков устройства для ручного разлива пенящихся и/или газированных напитков (выполнен в виде сменного картриджа) содержит цилиндрический корпус с крышкой, в днище которого выполнено два сквозных подводящих отверстия и одно отводящее отверстие, а также установленные в корпусе соосно верхний диск с возможностью поворота и нижний диск, размещенный неподвижно; верхний диск жестко связан через отверстие в крышке с рукояткой, расположенной снаружи корпуса многоходового крана, в нижнем диске выполнены сквозные отверстия соосно отверстиям в днище корпуса, в теле верхнего диска, со стороны нижнего диска и напротив его отверстий выполнен глухой паз серповидной формы для сообщения одного из подводящих отверстий корпуса с его отводящим отверстием, причем вокруг ручки под крышкой корпуса размещено кольцевое эластичное уплотнение для поджатая верхнего и нижнего дисков друг к другу и к днищу корпуса, а в отверстиях днища корпуса установлены эластичные уплотнительные кольца (патент РФ на полезную модель №36371).
Недостатком такого устройства является невысокая надежность работы трехходового дискового крана-картриджа, предназначенного для розлива напитков и сложность его технологического обслуживания, связанного с промывкой дисков и уплотнений после окончания розлива пива или другого напитка.
Известен переключатель потоков устройства для подачи микропроб газа и/или жидкости в хроматограф для исследования, содержащий быстросъемную упруго-эластичную мембрану, по одну сторону которой образована герметичная рабочая камера, соединенная с каналами соответственно для подачи и отвода жидкости или газа из указанной герметичной рабочей камеры, а по другую сторону мембраны расположены средства для одновременного или попеременного герметичного прижатия локальных участков упруго-эластичной мембраны к выходным отверстиям каналов для подачи жидкости или газа в герметичную рабочую камеру (Патент Великобритании №1243435, МПК G01N 30/20, опубл. 18.08.1971 г.). Переключающее устройство имеет небольшой внутренний объем и, более конкретно, минимальное мертвое пространство; оно гарантирует идеальное уплотнение, надежную работу при высоких температурах и обеспечивает одновременную подачу большого количества микропроб в различных комбинациях.
Однако, указанный переключатель потоков работает в автоматическом режиме для подачи микропроб в хроматограф и не имеет ручного привода переключения потоков, а также механизма крепления емкости к переключателю потоков, что ограничивает сферу его применения, в частности не может обеспечивать розлив напитков в пищевую тару.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является переключатель потоков устройства для ручного розлива пенящихся и газированных напитков в емкость с противодавлением (международная заявка WO 2018/021924, МПК F16K 11/00; В67С 3/06; B67D 1/04, опубл. 01.02.2018 г.). Переключатель содержит полый цилиндрический корпус с крышкой, в днище которого выполнены выходное отверстие и два или более сквозных входных отверстия, расположенных радиально и на одинаковом расстоянии от оси корпуса для их соединения соответственно с подводящими и отводящим каналами устройства розлива напитков, а также установленные в корпусе соосно кулачковый диск с возможностью его поворота и неподвижная прижимная пластина со сквозными отверстиями, размещенная с образованием полости над входными и выходным отверстиями в днище корпуса и имеющая в сквозных отверстиях клапаны, установленные с возможностью их возвратно-поступательного перемещения и упруго-эластичную мембрану с выпукло-вогнутыми карманами, расположенную на поверхности прижимной неподвижной пластины со стороны днища корпуса; сквозные отверстия в неподвижной прижимной пластине и карманы упруго-эластичной мембраны расположены напротив и соосно входным отверстиям в днище корпуса; карманы упруго-эластичной мембраны закреплены на клапанах прижимной пластины или выполнены заодно с ними из одного материала, а кулачковый диск жестко связан с валом, выведенным через отверстие в крышке наружу из корпуса переключателя потоков, и имеет в теле со стороны поверхности, соприкасающейся с поверхностью неподвижной прижимной пластины, глухое отверстие, расположенное с возможностью попеременного соосного совмещения со сквозными отверстиями неподвижной прижимной пластины при повороте кулачкового диска.
Кулачковый диск снабжен фиксатором положения при соосном совмещении выполненного в нем глухого отверстия со сквозными отверстиями неподвижной прижимной пластины, представляющим собой изогнутые упругие элементы с выступами, выполненные в теле кулачкового диска со стороны его цилиндрической поверхности и впадины на внутренней цилиндрической поверхности корпуса переключателя потоков, расположенные в одной плоскости.
В одном из вариантов выполнения переключатель потоков может быть изготовлен в виде съемного картриджа с возможностью размещения в полости разъемной части корпуса устройства для ручного розлива пенящихся и газированных напитков.
Однако устройство-прототип имеет достаточно сложную конструкцию, как при изготовлении, так и сборке; мембрана подвергается усиленному износу вследствие изготовления клапанов заодно с мембраной, а при ручном управлении устройства требуется наличие фиксаторов положения кулачка в рабочих положениях, что снижает надежность и долговечность переключателя потоков. Корпусные детали устройства-прототипа выполнены таким образом, что во время сборки, транспортировки, и при монтаже, из-за внутренних распирающих усилий происходит нарушение целостности устройства.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции переключателя потоков, повышение надежности крепления (уплотнения) мембраны (фиг. 9), снижение износа его деталей, повышение стойкости к транспортировочным и монтажным нагрузкам и повышение сроков эксплуатации устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в переключателе (1) потоков устройства для ручного розлива пенящихся и газированных напитков, содержащем полый цилиндрический корпус (2) с дном (3), имеющим два сквозных входных (4, 5) и одно выходное (6) отверстия; в полости корпуса (2) соосно ему расположена упруго-эластичная мембрана (7) с выпукло-вогнутыми карманами (8), по одну сторону которой между дном (3) корпуса (2) и мембраной (7) образована герметичная рабочая камера (9), соединенная входными (4, 5) и выходным (6) отверстиями с каналами (10, 11) соответственно для подачи и каналом (12) отвода напитка или газа из указанной герметичной рабочей камеры (9), а по другую сторону мембраны (7) расположен механизм для одновременного или попеременного герметичного прижатия локальных участков упруго-эластичной мембраны (7) к входным отверстиям (4, 5) дна (3) корпуса (2) переключателя для подачи напитка или газа в герметичную рабочую камеру (9), расположенным радиально и на одинаковом расстоянии от оси цилиндрического корпуса (2), согласно полезной модели, механизм для одновременного или попеременного герметичного прижатия локальных участков упруго-эластичной мембраны (7) к входным отверстиям (4, 5) дна (3) корпуса (2) содержит последовательно расположенные в корпусе (2) переключателя и контактирующие между собой неподвижный пластинчатый держатель (13), прилегающий к мембране (7) и имеющий сквозные отверстия (14, 15), в каждом из которых расположен шарик (16), кулачковый диск (17), установленный с возможностью поворота и возвратно-поступательного перемещения, ограничитель хода кулачкового диска (18), установленный с возможностью поворота между выступами (19, 20), выполненными на внутренней поверхности корпуса (2) переключателя, привод перемещения кулачкового диска (18), представляющий собой рычаг (21), установленный на оси (22) с возможностью поворота в полости ограничителя хода (18) кулачкового диска (17) и с возможностью поворота относительно оси цилиндрического корпуса (2) переключателя вместе с ограничителем хода (18) кулачкового диска (17), нижний многогранный в сечении конец (23) которого расположен в многогранном отверстии (24) тела кулачкового диска (17); сквозные отверстия (14, 15) пластинчатого держателя (13) расположены напротив и соосно карманам (8) упруго-эластичной мембраны (7) и входным отверстиям (4, 5) днища (3) корпуса (2) переключателя; шарики (16) в сквозных отверстиях (14, 15) пластинчатого держателя (13) снизу удерживаются в карманах (8) упруго-эластичной мембраны (7) с возможностью их возвратно-поступательного перемещения вдоль оси корпуса (2) переключателя; верхний конец (25) рычага (21) ручного привода кулачкового диска (17) выведен наружу корпуса (2) переключателя и имеет жестко с ним связанную ручку (26) управления; в теле кулачкового диска (17) со стороны поверхности, соприкасающейся с поверхностью неподвижного пластинчатого держателя (13), выполнена выемка (27), расположенная с возможностью попеременного соосного совмещения с одним из сквозных отверстий (14, 15) неподвижного пластинчатого держателя (13) при повороте ограничителя хода (18) в крайние положения и нахождении кулачкового диска (17) максимально смещенным от оси цилиндрического корпуса (2) переключателя потоков.
Заявленная полезная модель поясняется следующими графическими материалами. На фиг. 1 представлена схема переключателя потоков устройства для ручного розлива пенящихся и газированных напитков в разрезе. На фиг. 2 приведен разрез А-А фиг. 1. На фиг. 3 и 4 приведен разрез Б-Б фиг. 1 с разным положением ограничителя хода. На фиг. 5 представлена схема переключателя потоков в составе устройства для ручного розлива пенящихся и газированных напитков в разрезе (ручка управления расположена в нейтральном положении). На фиг. 6 изображен переключатель потоков с расположением ручки управления в поднятом положении, при котором кулачковый диск смещен в крайнее (рабочее) положение, обеспечивающее доступ газа в рабочую камеру. На фиг. 7 и 8 представлен разрез В-В фиг. 6 с разным положением кулачкового диска соответственно при открытом отверстии для подачи напитка в рабочую камеру и нейтральном, когда оба входных отверстия закрыты мембраной. На фиг. 9 представлена схема уплотнения герметичной камеры.
Переключатель потоков (1) устройства для ручного розлива пенящихся и газированных напитков содержит полый цилиндрический корпус (2) с дном (3), имеющим два сквозных входных (4, 5) и одно выходное (6) отверстия. В полости корпуса (2) соосно ему расположена упруго-эластичная мембрана (7) с выпукло-вогнутыми карманами (8), по одну сторону которой между дном (3) корпуса (2) и мембраной (7) образована герметичная рабочая камера (9), соединенная входными (4, 5) и выходным (6) отверстиями соответственно с каналами (10, 11) для подачи напитка или газа и каналом (12) для подачи напитка или газа из указанной герметичной рабочей камеры (9) в потребительскую емкость, например, ПЭТ-бутылку. По другую сторону мембраны (7) расположен механизм для одновременного или попеременного герметичного прижатия локальных участков упруго-эластичной мембраны (7) к входным отверстиям (4, 5) дна (3) корпуса (2) переключателя для подачи напитка или газа в герметичную рабочую камеру (9), расположенным радиально и на одинаковом расстоянии от оси цилиндрического корпуса (2) переключателя потоков. Механизм для одновременного или попеременного герметичного прижатия локальных участков упруго-эластичной мембраны (7) к входным отверстиям (4, 5) дна (3) корпуса (2) содержит последовательно расположенные в корпусе (2) переключателя (1) и контактирующие между собой неподвижный пластинчатый держатель (13), прилегающий к мембране (7) и имеющий сквозные отверстия (14, 15), в каждом из которых расположен шарик (16), кулачковый диск (17), установленный с возможностью поворота и возвратно-поступательного перемещения, ограничитель хода (18) кулачкового диска (17), установленный с возможностью поворота между выступами (19, 20), выполненными на внутренней поверхности корпуса (2) переключателя. Ручной привод перемещения кулачкового диска (17) представляет собой рычаг (21), установленный на оси (22) с возможностью поворота в полости ограничителя хода (18) кулачкового диска (17) и с возможностью поворота относительно оси цилиндрического корпуса (2) переключателя (1) вместе с ограничителем хода (18) кулачкового диска (17). Нижний многогранный в сечении конец (23) рычага (21) расположен в подобном многогранном отверстии (24) тела кулачкового диска (17). Сквозные отверстия (14, 15) пластинчатого держателя (13) расположены напротив и соосно карманам (8) упруго-эластичной мембраны (7) и входным отверстиям (4, 5) днища (3) корпуса (2) переключателя. Шарики (16) в сквозных отверстиях (14, 15) пластинчатого держателя (13) снизу удерживаются в карманах (8) упруго-эластичной мембраны (7) с возможностью их возвратно-поступательного перемещения вдоль оси цилиндрического корпуса (2) переключателя (1). Верхний конец (25) рычага (21) привода кулачкового диска (17) выведен наружу корпуса (2) переключателя (1) и имеет жестко с ним связанную ручку управления (26). В теле кулачкового диска (17) со стороны поверхности, соприкасающейся с поверхностью неподвижного пластинчатого держателя (13), выполнена выемка (27), расположенная с возможностью попеременного соосного совмещения с одним из сквозных отверстий (14 или 15) неподвижного пластинчатого держателя (13) при повороте ограничителя хода (18) в крайние положения и нахождении кулачкового диска (17) максимально смещенным от оси цилиндрического корпуса (2) переключателя (1) потоков. Для упрощения сборки и санитарной обработки деталей переключателя (1) потоков, дно (3) может быть выполнено с возможностью разъема (фиг. 1, 5) с корпусом (2) и иметь съемную подложку (28), расположенную со стороны внутренней полости корпуса (2). Переключатель (1) потоков размещается в верхней части полости корпуса (29) устройства для ручного розлива напитков (фиг. 5) с ручкой управления (26), расположенной над указанным корпусом (29). В нижней части корпуса (29) устройства расположен механизм (30) крепления горловины потребительской емкости (31) к выходному отверстию канала (12) отвода из камеры (9) и подачи газа или напитка в указанную емкость (31). Устройство для ручного розлива напитка снабжено дроссельным клапаном (32), установленным на корпусе (29) и соединенным каналом (33) с внутренней полостью потребительской емкости (31).
2
Устройство для ручного розлива пенящихся напитков, включающий заявляемый переключатель (1) потоков, работает следующим образом. В нейтральном положении ручка (26) находится горизонтально, а жестко с ней связанный рычаг (21) - в вертикальном положении. Кулачковый диск (17) находится соосно с корпусом (2) переключателя. При этом входные отверстия (4 и 5) в днище (3) корпуса (2) переключателя потоков, связанные с каналами (10, 11) устройства герметично перекрыты мембраной (7) (фиг. 5). Горловину емкости (31) устанавливают перед выходным отверстием канала (12) и герметично прикрепляют посредством механизма (30) крепления к корпусу (29) устройства для ручного розлива, соединяя полость потребительской емкости (31) с каналом (12). При этом дроссельный клапан (32) закрыт.Затем поворачивают относительно оси цилиндрического корпуса (2) горизонтально расположенную ручку (26) переключателя (1) потоков вместе с ограничителем (18) хода и кулачковым диском (17) против часовой стрелки до упора ограничителя (18) хода в выступ (19) корпуса (2), а затем поднимают конец ручки (26) вверх. При этом рычаг (21) поворачивается на оси (22) ограничителя (18) хода и его нижний конец (23) смещает кулачковый диск (17) от центра корпуса (2) к его боковой стенке. Выемка (27) кулачкового диска (17) устанавливается соосно шарику (16), расположенному в отверстии (15) держателя (13) и находящийся под давлением газ поднимает карман (8) мембраны (7) вместе с шариком (16), который входит в выемку (27) кулачкового диска (17), открывая входное отверстие (5) дна (3) корпуса (2) и газ СО под давлением поступает из канала (11), соединенного с газовым баллоном, в рабочую камеру (9) и далее через канал (12) во внутреннюю полость потребительской емкости (31). Давление в емкости (31) выравнивается до давления в кеге с напитком. Далее опускают рукоятку (26) переключателя (1) потоков до горизонтального положения. Кулачковый диск (17) возвращается в исходное положение и находится соосно с корпусом (2) переключателя. При этом кулачковый диск (17) прижимает шарик (16) в отверстии (15) держателя (13) и карман (8) мембраны (7) перекрывает отверстие (5) дна (3) корпуса (2).
2
Ручку (26) поворачивают относительно оси цилиндрического корпуса (2) вместе с ограничителем (18) хода и кулачковым диском (17) по часовой стрелке до упора ограничителя (18) хода в выступ (20) корпуса (2), а затем поднимают конец ручки (26) вверх. При этом рычаг (21) поворачивается на оси (22) ограничителя (18) хода и его нижний конец (23) смещает кулачковый диск (17) от центра корпуса (2) к его боковой стенке. Выемка (27) кулачкового диска (17) устанавливается соосно шарика (16), расположенного в отверстии (14) держателя (13) и находящийся под давлением напиток поднимает карман (8) мембраны (7) вместе с шариком (16), который входит в выемку (27) кулачкового диска (17), открывая входное отверстие (4) дна (3) корпуса (2) и канал (10), соединенный с кегом, сообщается с рабочей камерой (9) и далее через канал (12) с внутренней полостью потребительской емкости (31) (фиг. 1). Поскольку давление в наполняемой емкости (31) и кеге с напитком одинаково, то поступления напитка в указанную емкость (31) не происходит. При открытии дроссельного клапана (32) газ СО (фиг. 5) вытесняется через канал (33) из емкости (31) в атмосферу. Создается перепад давления в кеге с напитком и потребительской емкости (31) за счет чего напиток заполняет емкость (31). После наполнения емкости (31) напитком для прекращения его дальнейшего поступления из кеги поворачивают рукоятку (26) переключателя потоков в нейтральное горизонтальное положение (фиг. 5). При этом кулачковый диск (17) устанавливается соосно корпусу (2) переключателя потоков и прижимает шарик (16) в отверстии (14) держателя (13) и карман (8) мембраны (7) к отверстию (4) дна (3) корпуса (2). Остаток газа в горловине емкости (31) и частично растворенный газ, выделяющийся из напитка, удаляют через канал (33) и дроссельный клапан (32) в атмосферу. После выравнивания давления в емкости (31) до атмосферного, посредством механизма (30) крепления отсоединяют канал (12) устройства розлива от горловины емкости (31), которую вынимают из устройства розлива, закрывают пробкой и отпускают потребителю.
После окончания работы устройства ручного розлива напитка не требуется промывка переключателя потоков, т.к. все подвижные части переключателя изолированы от контакта с напитком посредством упруго-эластичной мембраны (7). После длительной эксплуатации и износа мембраны (7) она может быть заменена на новую.
Как видно из описания работы устройства повышение долговечности, надежности работы и ремонтопригодности переключателя потоков аппарата для ручного розлива напитка достигается за счет устранения контакта деталей клапанов с пенящимися и газированными напитками с использованием изолирующей упруго-эластичной мембраны (7).
По сравнению с прототипом заявляемое устройство обеспечивает упрощение конструкции переключателя потоков, снижение износа его деталей, повышение стойкости к транспортировочным и монтажным нагрузкам и сроков эксплуатации устройства за счет того что фиксаторы положения кулачка расположены не на самом кулачке, как в прототипе, а на корпусе переключателя (выступы 19, 20 расположены на внутренней поверхности корпуса 2) и взаимодействуют с кулачком (17) через ограничитель хода (18). Причем, система клапанов не прикреплены к мембране или не выполнены с ней заодно, как в прототипе, а клапаны -шарики (16) временно прижимаются к мембране (7) в период перекрытия отверстий (4 или 5), снижая нагрузку на указанную мембрану в остальное время цикла розлива напитка или в период нахождения переключателя потоков в нейтральном положении. Переключатель (1) потоков легко разбирается путем отсоединения дна (3) от корпуса (2) и последовательного извлечения из указанного корпуса подложки (28), мембраны (7), пластинчатого держателя (13) с шариками (16), кулачка (17) и остальных деталей устройства.