УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДОЗИРОВАНИЯ ГАЗОНАПОЛНЕННЫХ НАПИТКОВ
DEVICE FOR DOSING GAS-FILLED BEVERAGES

Предлагаемое устройство относится к оборудованию пищевой промышленности и может быть использовано при дозировании двухфазных жидкостей, например, таких как, пиво, игристое вино и т.д.
Известны устройства для дозирования жидких двухфазных сред, содержащие трубку возврата обратного воздуха, пружину сжатия, иглу клапана [1, 2].
Существующие устройства, применяемые в пищевой промышленности для дозирования двухфазных жидкостей, достаточно эффективны, но не обеспечивают достаточную точность при наполнении и не удовлетворяют предъявляемым требованиям.
Наиболее близким по технической сущности, выполняемой функции и получаемому положительному эффекту является дозатор для двухфазных жидкостей и пищевых сред, содержащий трубку обратного воздуха, центрирующий колокол, клапан для жидкости, газовый клапан, разгрузочный клапан, вакуумный вентиль и струйную манжету, установленную на трубку обратного воздуха и направляющую жидкость на внутренние стенки емкости в процессе наполнения [3].
Данное устройство, по сравнению с известными, позволяет достигать определенной точности дозирования за счет своих конструктивных элементов.
К существенным недостаткам известного устройства следует отнести то, что в начальной стадии розлива или непосредственно в процессе наполнения емкости колебания давления газа в баке розлива оказывают отрицательное влияние на процесс в дозаторе, которое состоит в избыточном пенообразовании продукта в емкости, что сказывается на эффективности работы устройства, точности дозирования, уровне налива и в дальнейшем приводит к избыточным потерям продукта.
Для преодоления существующих недостатков известного устройства для дозирования газонаполненных напитков, состоящего из корпуса, направляющего кольца, центрирующего колокола, трубки обратного воздуха, клапана жидкости, газового клапана, разгрузочного клапана, вакуумного вентиля, струйной манжеты, установленной на трубку обратного воздуха, в корпус направляющей трубки устанавливается тонкостенный цельнометаллический цилиндрический сильфон, который с одной стороны оперт на направляющее кольцо, а с другой стороны жестко закреплен на выступе корпуса.
Технический эффект предлагаемого технического решения для газированных напитков обеспечивается за счет, установки в зону протекания двухфазной жидкости, тонкостенного цельнометаллического цилиндрического сильфона, который оказывает положительное влияние на процесс наполнения емкости. В том случае, когда газонаполненная жидкость, протекая в кольцевом канале, создает повышенное относительно установленной нормы давление, сильфон «разжимается», деформируясь в осевом направлении с увеличением своей длины. При этом профиль каждой отдельной секции-гофры становится более плавным, снижая общую шероховатость внутренней поверхности сильфона и способствуя снижению давления. По мере уменьшения давления сильфон сжимается, и давление в кольцевом зазоре становится равным регламентированному техническими условиями розлива. Это позволяет избежать несанкционированных выплесков напитка из бутылки в процессе розлива. Таким образом, при каждом повторном превышении установленного давления оно автоматически возвращается к норме за счет деформации сильфона, рассчитанного на это нормативное давление.
При введении в корпус направляющей трубки сильфона удается влиять на шероховатость внутренней поверхности дозатора, изменяя ее автоматически в процессе розлива, что влияет на газосодержание в конечном продукте. Изменяясь по длине под воздействием разности давлений, он изменяет и шероховатость внутренней поверхности разливочного устройства. Установлено, что режим, при котором проходит процесс налива, относится к квадратичной области изменения гидравлического сопротивления. В этих условиях на протекание процесса, т.е. непосредственно на налив напитка, влияет только шероховатость внутренних стенок канала протекания. В предлагаемом устройстве коэффициент сопротивления зависит только от эффективной высоты выступов на поверхности дозирующей емкости, обращенной к жидкости, то есть от высоты профиля гофр сильфона.
Общий вид дозирующего устройства представлен на чертеже.
Предлагаемое устройство показано на чертеже и содержит клапанную иглу 1, пружину возврата 2, вставку 3, стопорную шайбу 4, направляющее кольцо 5, цилиндрический сильфон 6, опирающийся с одной стороны на кольцо 5, а с другой на выступ корпуса 7, уплотнительные кольца 8,9, резьбовой элемент 10, кольцо круглого сечения 11, закрытое кольцо 12, кольцо 13, уплотнение 14, компенсирующее кольцо 15, выходной канал 16, струйную манжету 17, газоотводящую трубку 18.
Устройство работает следующим образом. В исходном положении клапанная игла 1 перекрывает путь разливаемому напитку. После преднапряжения через цилиндрический сильфон 6 клапанная игла 1 перемещается вверх, надавливая на вентиль налива (на чертеже не показан) и открывая путь разливаемому напитку. Продукт течет внутри направляющей трубки 3 и направляется инжекционной манжетой 17 из кольцевого резервуара в бутылку по ее внутренним стенкам. Сжимаемый при этом газ преднапряжения выводится обратно в тонкостенный цельнометаллический цилиндрический сильфон 6 через трубку обратного воздуха 18. В случае превышения давления сверх установленного, избыточного газообразования в баке розлива или в наполняемой емкости, установленный сильфон 6 удлиняется компенсируя эти изменения. Таким образом, предотвращается нарушение процесса наполнения емкости и сохраняется целостность струи жидкости. При восстановлении регламентированных параметров процесса налива сильфон принимает свой стандартный вид.
Если продукт в бутылке дошел до нижнего края трубы обратного воздуха 18, налив заканчивается. При этом продукт поднимается в трубке обратного воздуха 18 на высоту продукта в направляющей трубке 3. Длина трубки обратного воздуха 18 определяет, таким образом, высоту налива в бутылке. Вентиль налива (на чертеже не показан) закрывается посредством цилиндрического сильфона 6 и клапанной иглы 1.
Автоматическое отслеживание регламентированного давления в объеме цилиндрического сильфона 6 существенно снижает несанкционированные «выплески» дозируемого продукта из-за повышения давления.
[1]  Patent  USA  № 4644981, B67C 3/06,  Feb. 24, 1987.
[2]  Европейская заявка EP 0752388, B67C 3/20; B67C 3/ 26, 1997-01-08.
[3]  Патент РФ № 2313483, МКП B 67C 3/12, 2007.12.27 .