КЛАПАН С ПНЕВМАТИЧЕСКИМ УПРАВЛЕНИЕМ ДЛЯ САТУРАЦИОННОЙ МАШИНЫ
PNEUMATIC CONTROL VALVE FOR SATURATION MACHINE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к сатурационным машинам. Более конкретно, настоящее изобретение относится к клапану с пневматическим управлением для сатурационной машины.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0002] Сатурационная машина предназначена для введения сжатого газа, обычно диоксида углерода, в жидкость, обычно воду. Например, съемная бутылка с водой может быть прикреплена к машине так, что между отверстием бутылки и машиной образуется уплотнение. Уплотнение предотвращает выход газа из бутылки в окружающую атмосферу, когда сжатый газ вводится в бутылку.
[0003] Сжатый газ может храниться в контейнере до тех пор, пока он не будет выпущен. Например, газ может храниться в контейнере в жидком виде. Клапан контейнера может быть открыт для выпуска газа из контейнера. Затем система трубок может направлять выпущенный сжатый газ из контейнера в сопло, которое вводит газ в бутылку с жидкостью.
[0004] Например, клапан может выпускать газ из контейнера, когда поршень клапана нажат вовнутрь. Сатурационная машина может содержать механизм с ручным или электрическим управлением для управления клапаном для выпуска газа из контейнера.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] Таким образом, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, предложена сатурационная машина, содержащая пневмокамеру с подвижной стенкой, выполненной с возможностью перемещения в наружном направлении при повышении давления воздуха в камере, приводя к нажатию на шток клапана для выпуска газа из контейнера с газом, который удерживается в держателе для контейнера в машине; клапан для выпуска воздуха, выполненный с возможностью закрытия для удержания воздуха в камере; воздушный насос, предназначенный для нагнетания воздуха из окружающей атмосферы в камеру для повышения давления воздуха в камере; и контроллер, выполненный с возможностью закрытия клапана для выпуска воздуха и приведения в действие воздушного насоса для повышения давления воздуха в камере, чтобы переместить подвижную стенку в наружном направлении для открытия клапана для выпуска газа из контейнера с обеспечением выпуска газа из контейнера для газирования жидкости, и с возможностью открытия клапана для выпуска воздуха, чтобы обеспечить возможность закрытия клапана для выпуска газа.
[0006] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, сатурационная машина содержит плунжер, выполненный с возможностью продвижения в дистальном направлении путем перемещения подвижной стенки в наружном направлении для нажатия на шток.
[0007] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, контроллер выполнен с возможностью остановки работы воздушного насоса, когда клапан для выпуска воздуха открыт.
[0008] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, контроллер выполнен с возможностью открытия клапана для выпуска воздуха, когда уровень газирования жидкости достигает выбранного уровня газирования.
[0009] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, достижение выбранного уровня газирования определяется интервалом времени, в течение которого клапан для выпуска газа открыт.
[0010] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, контроллер выполнен с возможностью открытия клапана для выпуска воздуха по истечении заранее заданного интервала времени после открытия клапана для выпуска газа.
[0011] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, контроллер выполнен с возможностью повторения операций по открытию клапана для выпуска газа и открытию клапана для выпуска воздуха в соответствии с запрограммированной схемой газирования.
[0012] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, клапан для выпуска воздуха представляет собой электромагнитный клапан, который в нормальном состоянии открыт.
[0013] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, сатурационная машина содержит датчик наклона, причем контроллер выполнен с возможностью закрытия клапана для выпуска воздуха или приведения в действие воздушного насоса только тогда, когда измеренный угол наклона не превышает порогового значения угла наклона.
[0014] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, подвижная стенка представляет собой поршень.
[0015] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, предложен пневматический механизм управления клапаном для сатурационной машины, содержащий пневмокамеру с подвижной стенкой, выполненной с возможностью перемещения в наружном направлении при повышении давления воздуха в камере; клапан для выпуска воздуха, выполненный с возможностью закрытия для удержания воздуха в камере; и воздушный насос, который выполнен с возможностью нагнетания воздуха из окружающей атмосферы в камеру для повышения давления воздуха в камере, когда клапан для выпуска воздуха закрыт, причем подвижная стенка выполнена с обеспечением возможности открытия клапана для выпуска газа из контейнера с газом при ее перемещении в наружном направлении, при этом выпущенный газ направляется в жидкость, которая предназначена для газирования газом.
[0016] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, указанный механизм содержит плунжер, выполненный с возможностью продвижения в дистальном направлении путем перемещения подвижной стенки в наружном направлении, причем дистальный конец плунжера выполнен с возможностью нажатия на шток клапана для выпуска газа при продвижении плунжера в дистальном направлении, чтобы открыть клапан для выпуска газа.
[0017] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, клапан для выпуска воздуха представляет собой электромагнитный клапан, который в нормальном состоянии открыт.
[0018] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, подвижная стенка представляет собой поршень.
[0019] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, предложен способ работы сатурационной машины с помощью контроллера машины, включающий: закрытие клапана для выпуска воздуха для предотвращения выпуска воздуха из пневмокамеры машины; приведение в действие воздушного насоса для нагнетания воздуха из окружающей атмосферы в камеру для повышения давления воздуха в камере с обеспечением перемещения подвижной стенки камеры в наружном направлении с обеспечением открытия клапана для выпуска газа из контейнера с газом, который прикреплен к машине, для выпуска газа из указанного контейнера, причем выпускаемый газ направляют в жидкость с обеспечением ее газирования; открытие клапана для выпуска воздуха по истечении заданного интервала времени после открытия клапана для выпуска газа, чтобы выпустить воздух из камеры для обеспечения возможности закрытия клапана для выпуска газа.
[0020] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, в способе останавливают воздушный насос по истечении указанного заданного интервала времени.
[0021] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, заданный интервал времени соответствует выбранному уровню газирования.
[0022] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, заданный интервал времени представляет собой длительность импульса газирования по выпуску газа из контейнера.
[0023] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, в способе повторяют приложение импульсов газирования.
[0024] Кроме того, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, заканчивают повторяющееся приложение импульсов газирования, когда последовательность приложенных импульсов газирования соответствует выбранному уровню газирования.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0025] Для того чтобы настоящее изобретение было лучше понято и чтобы его практические применения были оценены, ниже приведены чертежи и ссылки на них. Следует отметить, что чертежи приведены только в качестве примеров и никоим образом не ограничивают объем изобретения. Одинаковые элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями.
[0026] Фиг. 1 схематически изображает элементы сатурационной машины с клапаном с пневматическим управлением, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.
[0027] Фиг. 2А схематически изображает вид в разрезе сатурационной машины, показанной на Фиг. 1, с пневматическим механизмом управления клапаном, вызывающим выпуск газа из контейнера.
[0028] Фиг. 2B схематически изображает вид в разрезе сатурационной машины, показанной на Фиг. 2А, с пневматическим механизмом управления клапаном, позволяющим закрывать клапан для выпуска газа контейнера.
[0029] Фиг. 3 схематически иллюстрирует работу пневматического механизма управления клапаном сатурационной машины, показанной на Фиг. 1.
[0030] Фиг. 4 иллюстрирует блок-схему, изображающую способ пневматического управления работой сатурационной машины, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.
[0031] Фиг. 5 иллюстрирует блок-схему, изображающую способ пневматического управления работой сатурационной машины с несколькими импульсами газирования, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0032] В последующем подробном описании изложены многочисленные конкретные детали, обеспечивающие полное понимание изобретения. Однако специалистам в данной области техники будет понятно, что изобретение может быть осуществлено на практике без этих конкретных деталей. В других случаях хорошо известные способы, процедуры, элементы, модули, блоки и/или схемы не были описаны подробно, чтобы не затруднять понимание изобретения.
[0033] Несмотря на то, что варианты выполнения изобретения не ограничены в этом отношении, в обсуждениях используются такие термины, как, например, «обработка», «компьютерное вычисление», «вычисление», «определение», «установление», «анализ», «проверка» или тому подобные, которые могут относиться к операции(-ям) и/или процессу(-ам) компьютера, вычислительной платформы, вычислительной системы или другого электронного вычислительного устройства, которое обрабатывает и/или преобразует данные, представленные как физические (например, электронные) величины в регистрах и/или в запоминающих устройствах компьютера, в другие данные, аналогично представленные в виде физических величин в регистрах и/или в запоминающих устройствах компьютера, или в другом информационном постоянном носителе информации (например, памяти), который может хранить инструкции для выполнения операций и/или процессов. Несмотря на то, что варианты выполнения изобретения не ограничены в этом отношении, термины «множество» и «некоторое множество», используемые в данном документе, могут включать, например, «несколько» или «два или более». Термины «множество» или «некоторое множество» могут использоваться во всем описании для описания двух или более элементов, устройств, элементов, блоков, параметров или тому подобного. Если явным образом не указано, варианты выполнения способа, описанные в данном документе, не ограничены конкретным порядком или последовательностью. Кроме того, некоторые из описанных вариантов выполнения способа или их элементов могут возникать или выполняться одновременно, в один и тот же момент времени или одновременно. Если не указано иное, союз «или», используемый в настоящем документе, следует понимать как инклюзивный (включающий любой или все заявленные варианты).
[0034] В соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, электрически приводимая в действие сатурационная машина содержит пневматический механизм для выпуска газа под давлением из контейнера с газом. Газ, который выходит из контейнера, может поступать в сатурирующую головку. В сатурирующей головке газ может вводиться в жидкое содержимое бутылки, которая удерживается в сатурирующей головке, чтобы газировать жидкое содержимое.
[0035] Несмотря на то, что газирование обычно относится к нагнетанию диоксида углерода под давлением в воду или в другую жидкость, устройства и способы газирования, как описано в данном документе, следует понимать как включающие нагнетанию диоксида углерода или другого газа в воду или в другую жидкость.
[0036] Пневматический механизм содержит пневмокамеру со стенкой, которая выполнена с возможностью перемещения в наружном направлении при повышении давления воздуха в камере. Когда стенка перемещается в наружном направлении, она может взаимодействовать с конструкцией, контактирующей с клапаном для выпуска газа из контейнера с газом, чтобы выпустить газ из контейнера. Например, перемещение подвижной стенки в наружном направлении может привести к нажатию на шток клапана для выпуска газа для того, чтобы открыть клапан.
[0037] Подвижная стенка пневмокамеры, как этот термин используется в настоящем документе, может относиться к жесткой нестационарной стенке или к поршню, или к стенке или к диафрагме, которая содержит по меньшей мере участок, выполненный с возможностью деформирования в наружном направлении. В последнем случае такая деформация стенки, приводящая к выпячиванию части стенки в наружном направлении или отведению ее вовнутрь, также называется перемещением стенки.
[0038] Воздушный насос предназначен для подачи воздуха в камеру из окружающей атмосферы. Когда воздух нагнетается в камеру, клапан для выпуска воздуха, который позволяет выпускать воздух из камеры, может быть закрыт. По мере того, как воздух продолжает поступать в камеру, воздух в камере сжимается, повышая давление воздуха в камере. Повышенное давление в камере может вызвать перемещение подвижной стенки в наружном направлении. Перемещение подвижной стенки в наружном направлении может приводить к нажатию на проксимальный конец плунжера для перемещения плунжера дистально в направлении штока клапана, чтобы выпустить газ из контейнера с газом. Когда дистальный конец плунжера нажимает на шток, клапан для выпуска газа может открыться для выпуска газа из контейнера. Затем газ из контейнера может быть направлен в бутылку или в другой контейнер с жидкостью для газирования жидкости.
[0039] Контроллер сатурационной машины может контролировать уровень газирования жидкости. Например, уровень газирования может определяться одним или несколькими из следующих параметров: время, в течение которого сатурирующий газ выпускается из контейнера с газом, давление введенного газа в жидкость, объем газа, который был введен в жидкость, или другая взаимосвязанная величина. Таким образом, контроллер может быть выполнен с возможностью контролировать одно или несколько из следующего: продолжительность выпуска газа из контейнера, скорость или расход газа через трубки машины, давление газа, который был введен в жидкость, или другое определение степени газирования.
[0040] Например, уровень газирования может выбираться пользователем сатурационной машины, например, путем управления сатурационной машиной, или может быть постоянным или выбираться автоматически.
[0041] Когда достигается заранее определенный уровень газирования, например, когда истек заданный период времени, соответствующий требуемому уровню газирования, контроллер может остановить выпуск газа из контейнера с газом. Например, клапан для выпуска воздуха может быть открыт, а работа воздушного насоса может быть остановлена, чтобы позволить воздуху выходить из камеры. Выпуск воздуха из камеры может снизить давление воздуха в камере. В результате закрывающий механизм (например, пружина или другой упругий элемент) клапана для выпуска газа контейнера может протолкнуть шток клапана для выпуска газа в наружном направлении. Таким образом, клапан для выпуска газа может быть закрыт. Перемещение штока в наружном направлении может толкать плунжер в проксимальном направлении к подвижной стенке пневмокамеры. Проксимальное перемещение штока может вызвать перемещение подвижной стенки пневмокамеры вовнутрь, например, по существу в ее исходное положение перед подачей воздуха в камеру.
[0042] Механизм выпуска газа с пневматическим управлением, использующий насосы и клапаны с электроприводом для выпуска газа из контейнера с газом и, как описано в настоящем документе, может иметь преимущество перед механизмом с электроприводом других типов. Например, механический механизм может содержать механическую трансмиссию. Механическая трансмиссия может быть выполнена с возможностью преобразования вращательного движения электродвигателя в прямолинейное перемещение штока или плунжера, который нажимает на шток выпускного клапана контейнера с газом. Например, такая механическая трансмиссия может содержать кулачки, штоки, шатуны, рычаги и аналогичные элементы. Линейные элементы, такие как штоки, шатуны и рычаги, могут соединяться друг с другом в шарнирных соединениях. Когда изменение приложенного усилия вносит элемент усилия или движения, который может заклинить или иным образом повлиять на работу (например, приложенное усилие, включающее в себя элемент бокового усилия, когда для правильной работы требуется по существу продольное усилие), такая механическая трансмиссия может быть подвержена отказу. Возможные отклонения или допуски в различных элементах или их соединениях могут потребовать дорогостоящей или трудоемкой процедуры калибровки или регулировки, чтобы обеспечить правильную работу каждой изготовленной сатурационной машины.
[0043] С другой стороны, пневматическая трансмиссия механизма выпуска газа с пневматическим управлением, выполненная в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, не требует механических элементов для преобразования вращательного движения в прямолинейное перемещение. Любое вращательное движение, например, насоса, преобразуется в прямолинейное перемещение посредством давления воздуха в камере. Давление воздуха оказывает ортогональное усилие на все поверхности, уменьшая возможность бокового усилия, которое может заклинивать механизм, или уменьшая разброс значений между производимыми сатурационными машинами.
[0044] Ниже приведено описание изобретения со ссылкой на чертежи.
[0045] Фиг. 1 схематически изображает элементы сатурационной машины с пневматическим клапаном, выполненной в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.
[0046] Сатурационная машина 10 показана без внешнего корпуса, чтобы показать ее элементы, которые обычно закрыты корпусом.
[0047] Сатурационная машина 10 выполнена с возможностью подачи газа, такого как диоксид углерода или другой газ, из контейнера 20 с газом в сатурирующую головку 34. Бутылка 36, которая содержит газируемую жидкость (например, воду, напиток на водной основе или другую жидкость) может быть прикреплена к сатурирующей головке 34. Газ подается во впускное отверстие 31 головки и в бутылку 36.
[0048] Контейнер 20 может иметь цилиндрическую или другую форму и может быть прикреплен к машине 10 на держателе 21 для контейнера. Контейнер 20 может быть выполнен с возможностью хранения сжиженного газа, сжатого газа или их комбинации (например, когда часть сжиженного газа испаряется, образуя слой сжатого газа над сжиженным газом).
[0049] Пользователь может управлять пользовательским элементом 46 управления, чтобы машина 10 инициировала газирование жидкости в бутылке 36. Например, управляемый пользовательский элемент 46 управления может выбирать требуемый уровень газирования из множества предлагаемых уровней газирования (как показано на Фиг. 3), например, высокий (Н), средний (М) или низкий (L). Могут быть использованы и другие типы контроля. Контроллер 42 пневматического механизма 40 управления клапаном может управлять элементами механизма 40 управления клапаном в соответствии с выбранным пользовательским элементом 46.
[0050] Пневматический механизм 40 управления клапаном машины 10 может приводить в действие клапан 25 для выпуска газа из контейнера, чтобы инициировать выпуск газа из контейнера 20. Контроллер 42 может управлять воздушным насосом 48 пневматического механизма 40 для втягивания воздуха из окружающей атмосферы через воздухозаборник 50 и нагнетания воздуха в пневмокамеру 12 через впускную трубку 56. Например, насос 48 может представлять собой воздушный компрессор, вентилятор, воздуходувку, сильфон, поршень или другой механизм, который выполнен с возможностью всасывания воздуха из атмосферы и нагнетания воздуха в пневмокамеру 12 при одновременном сжатии воздуха. Во время работы насоса 48 контроллер 42 может закрывать клапан 52 для выпуска воздуха, чтобы предотвращать выпуск воздуха из пневмокамеры 12 обратно в окружающую атмосферу через выпускное отверстие 54 для воздуха. Например, клапан 52 может представлять собой нормально открытый электромагнитный клапан, который остается открытым, если не приложено напряжение. Может использоваться клапан другого типа, такой как нормально закрытый клапан или клапан, основанный на другом принципе работы.
[0051] Работа насоса 48, когда клапан 52 для выпуска воздуха закрыт, может повышать давление воздуха в пневмокамере 12. Повышенное давление воздуха может привести к открытию клапана 25 для выпуска газа из контейнера, выпуская газ для газирования содержимого бутылки 36.
[0052] Когда контроллер 42 определяет, что газирование жидкого содержимого бутылки 36 завершено (например, по истечении интервала времени, продолжительность которого определяется работой пользовательского элемента 46 управления, или после иного определения того, что газирование завершено) или что импульс газирования запрограммированной схемы газирования серии импульсов газирования завершен (например, по истечении заранее заданного периода времени с момента открытия клапана 25 для выпуска газа из контейнера), воздух может быть выпущен из пневмокамеры 12. Например, клапан 52 для выпуска воздуха может быть открыт, и работа воздушного насоса 48 может быть остановлена. Таким образом, воздух может быть выпущен из пневмокамеры 12 через выпускную трубку 57 и выпускное отверстие 54 для воздуха, понижая давление воздуха в пневмокамере 12. Результирующее снижение давления воздуха в пневмокамере 12 может привести в действие механизм закрытия клапана 25 для выпуска газа из контейнера, чтобы закрыть клапан 25 для выпуска газа.
[0053] Фиг. 2А схематически изображает вид в разрезе машины 10, показанной на Фиг. 1, с пневматическим механизмом управления клапаном, вызывающим выпуск газа из контейнера.
[0054] Элементы машины 10 могут быть заключены в корпус 11 или могут быть установлены в нем. Корпус 11 может содержать одну или несколько секций, которые выполнены с возможностью вращения или иного перемещения или смещения относительно другой секции корпуса 11.
[0055] Когда клапан 25 для выпуска газа контейнера открыт, газ может быть выпущен из контейнера 20 с газом в бутылку 36, которая прикреплена к сатурирующей головке 34.
[0056] Пневматический механизм 40 управления клапаном машины 10 может приводить в действие клапан 25 для выпуска газа из контейнера, чтобы инициировать выпуск газа из контейнера 20 с газом.
[0057] Контейнер 20 с газом может быть прикреплен к машине 10 с помощью держателя 21. Например, держатель 21 для контейнера может иметь резьбу 23а или другую конструкцию, выполненную с возможностью взаимодействия с соответствующей резьбой 23b или с другой конструкцией на клапане 25 для выпуска газа из контейнера 20 для удержания контейнера 20 в машине 10.
[0058] Управление клапаном 25 для выпуска газа из контейнера с помощью пневматического механизма 40 управления клапаном может содействовать выпуску газа из контейнера 20. Например, плунжер 24 клапана 25 для выпуска газа из контейнера может быть вжат в контейнер 20, что позволяет выпускать газ под давлением через газовую арматуру 28. Когда к плунжеру 24 клапана больше не приложено направленное вовнутрь усилие прижима, закрывающее устройство 26 клапана контейнера может вытолкнуть плунжер 24 клапана наружу, чтобы предотвратить выпуск газа. Например, закрывающее устройство 26 клапана контейнера может содержать пружину, которая сжимается при продвижении поршня 24 клапана вовнутрь, или упругий элемент другого типа.
[0059] В некоторых случаях держатель 21 для контейнера может иметь устройство избыточного давления. Устройство избыточного давления может быть выполнено с возможностью предотвращения утечки газа из контейнера 20 в том случае, когда клапан 25 для выпуска газа из контейнера не закрывается. Например, клапан 25 может не закрыться, если закрывающее устройство 26 клапана контейнера повреждено или иным образом вышло из строя, если плунжер 24 клапана поврежден, согнут или наклонен и не может совершать правильное движение, или если в клапан 25 для выпуска газа из контейнера попал посторонний предмет, который препятствует правильному движению плунжера 24 клапана. Устройство избыточного давления может содержать систему уплотнений (например, изготовленных из пластмассы или другого подходящего материала), которая закрывает путь потока газа, когда плунжер 24 клапана (или плунжер 18) не нажат. Устройство избыточного давления может обеспечивать возможность повторного протекания газа, когда плунжер 24 клапана нажат, и снова остановить поток, когда плунжер 24 клапана больше не нажат.
[0060] Пневматический механизм 40 управления клапаном может представлять собой пневмокамеру 12. Пневмокамера 12 содержит подвижную стенку. В показанном примере подвижная стенка представляет собой поршень 14.
[0061] Когда контроллер 42 приводит в действие пневматический механизм 40 управления клапаном, чтобы открыть клапан 25 для выпуска газа из контейнера, насос 48 может начать всасывать воздух из окружающей атмосферы через воздухозаборник 50. Воздух может нагнетаться через впускную трубку 56 и впускное отверстие 15 для воздуха в пневмокамеру 12. Клапан 52 может быть закрыт для предотвращения выпуска воздуха через отверстие 16 для выпуска воздуха и выпускную трубку 57 в отверстие 54 для выпуска воздуха и в окружающую атмосферу.
[0062] Когда воздух нагнетается в пневмокамеру 12 и сжимается в ней, давление воздуха в пневмокамере 12 может повышаться, при этом повышенное давление перемещает поршень 14 в наружном направлении направленным в наружном направлении перемещением 19. Перемещение 19 (Фиг. 3) поршня 14 может быть ограничено с боков боковыми стенками 13 камеры. Например, поршень 14 может иметь круглую форму, а боковые стенки 13 камеры могут быть цилиндрической стенкой. Поршень 14 и, следовательно, поперечное сечение боковых стенок 13 камеры могут иметь другую форму (например, овальную, прямоугольную, многоугольную или другую форму). Поршень 14 может иметь форму или конструкцию, позволяющую поршню 14 скользить вдоль боковых стенок 13 камеры без отклонения от оси или иного изменения своей ориентации относительно боковых стенок 13 камеры. Поршень 14 также может быть выполнен (например, с уплотняющей конструкцией с низким коэффициентом трения, такой как прокладка с низким коэффициентом трения или щетинки) для уменьшения или устранения утечки воздуха из пневмокамеры 12 между поршнем 14 и боковыми стенками камеры 13. В качестве альтернативы или в дополнение к поршню 14, подвижная стенка может содержать деформируемую или упругую диафрагму, которая может выпячиваться в наружном направлении, когда давление воздуха внутри пневмокамеры 12 увеличивается.
[0063] Бутылка 36 (или другой контейнер с газируемой жидкостью) может быть прикреплена к сатурирующей головке 34. Например, головка 34 может содержать держатель 35 для бутылки. Держатель 35 может содержать конструкцию для удерживания бутылки 36 в головке 34, например, выдвижные зажимы, как показано на чертеже. В качестве альтернативы или дополнения, держатель 35 может иметь резьбу или другую конструкцию для удерживания бутылки 36 на головке 34. Держатель 35 выполнен с возможностью удерживания бутылки 36 на головке 34, когда газ под давлением вводится в бутылку 36 через дистальное отверстие 33 трубки 42 для впрыска газа. Держатель 35 может быть выполнен с возможностью удерживания бутылки 36 одного или нескольких конкретных типов, каждый из которых имеет конструкцию, предназначенную для зацепления с держателем 35. Бутылка 36 может быть выполнена с возможностью выдерживать заранее заданное давление, которое может быть создано в ней во время газирования. Когда такая бутылка 36 удерживается держателем 35 и при этом бутылка 36 заполнена жидкостью до заданного уровня (обычно отмеченного на бутылке 36), по меньшей мере дистальное отверстие 33 трубки 42 для впрыска газа погружается в жидкое содержимое бутылки 36.
[0064] Когда клапан 25 для выпуска газа из контейнера открывают, чтобы выпустить газ из контейнера 20, выпущенный газ может протекать по газовой арматуре 28 через трубку 30 для газа в трубку 32 для введения газа. Таким образом, газ, выпускаемый из контейнера 20, может газировать жидкое содержимое бутылки 36, которая удерживается в головке 34.
[0065] Контроллер 42 может представлять собой схему или одно или несколько устройств обработки данных. Питание для работы контроллера 42 может подаваться через силовое соединение, например, в преобразователь, который преобразует линейное напряжение переменного тока в напряжение постоянного тока, подходящее для работы контроллера 42. В качестве альтернативы или в дополнение, контроллер 42 может питаться от источника питания постоянного тока (например, от аккумуляторной батареи или другого источника питания). Контроллер 42 может содержать управляемые переключатели, контакты или другие элементы для управляемой подачи электрической энергии на элементы пневматического механизма 40 управления клапаном (например, воздушный насос 48, клапан 52 для выпуска воздуха, датчики 44 или другие элементы).
[0066] Фиг. 2B схематически изображает вид в разрезе сатурационной машины, показанной на Фиг. 2А, с пневматическим механизмом управления клапаном, позволяющим закрывать клапан для выпуска газа из контейнера.
[0067] Поршень 14 втягивается в пневмокамеру 12, позволяя, тем самым, закрывающему устройству 26 клапана контейнера закрывать клапан 25 для выпуска газа из контейнера.
[0068] Фиг. 3 схематически иллюстрирует работу пневматического механизма управления клапаном сатурационной машины, показанной на Фиг. 1.
[0069] Пользователь может использовать пользовательский элемент 46 управления, чтобы управлять сатурационной машиной для инициирования газирования жидкости в бутылке, которая прикреплена к сатурирующей головке 34. Например, элемент 46 управления может выбирать требуемый уровень газирования из множества предлагаемых уровней газирования, таких как высокий (Н), средний (М) или низкий (L). Могут быть предусмотрены и другие типы управления. Контроллер 42 пневматического механизма 40 управления клапаном может управлять другими элементами механизма 40 в соответствии с выбранным пользовательским элементом 46 управления.
[0070] Контроллер 42 может управлять элементами в соответствии с одним или несколькими обнаруженными состояниями, которые обнаруживаются одним или несколькими датчиками 44. Работа пневматического механизма 40 управления клапаном для выпуска газа может быть ограничена или предотвращена, когда датчиком 44 определяется одно или несколько состояний. Например, если датчик наклона из датчиков 44 показывает, что наклон машины 10 превышает пороговый угол наклона или отклоняется от заданного диапазона углов наклона, выпуск газа может быть не допущен. В качестве альтернативы или в дополнение, к недопущению выпуска газа могут привести и другие обнаруженные условия (например, обнаруженное состояние, которое указывает на отсутствие бутылки или неправильно удерживаемой бутылки в головке 34, отсутствие контейнера 20 или неправильно удерживаемый контейнер с газом в держателе 21 для контейнера, закупорка отверстия или трубки, такой как газопровод 30, воздухозаборник 50 или отверстие 54 для выпуска воздуха, выход из строя элемента, избыточное давление газа в бутылке или другое обнаруженное состояние).
[0071] Один или несколько датчиков из датчиков 44 может представлять собой один или несколько датчиков давления (например, для обнаружения выпуска газа из контейнера 20, в газопроводе 30, газирования содержимого бутылки, удерживаемой в головке 34, или в другом месте), таймер (например, для измерения продолжительности процесса, например, для измерения различных интервалов времени активного газирования, соответствующих получению разных уровней газирования), контактный или другой механический датчик (например, для обнаружения удерживаемого держателем 21 контейнера 20, бутылки, удерживаемой в головке 34, положения штока 22 клапана или другого механического датчика), датчик температуры или другой датчик состояний окружающей среды или другие датчики.
[0072] Когда контроллер 42 инициирует процесс газирования, клапан 52 для выпуска воздуха может быть закрыт, при этом насос 48 может работать для повышения давления воздуха в пневмокамере 12. Когда давление воздуха в пневмокамере 12 повышается, повышенное давление может переместить поршень 14 наружу направленным в наружном направлении перемещением 19.
[0073] Когда поршень 14 перемещается в наружном направлении из пневмокамеры 12 направленным в наружном направлении перемещением 19, поршень 14 может нажимать на проксимальный конец плунжера 18. Например, дистальный конец поршня 14 может иметь элемент, выполненный с возможностью зацепления с проксимальным концом плунжера 18. Таким образом, плунжер 18 может быть перемещен в дистальном направлении к клапану 25 для выпуска газа из контейнера 20.
[0074] В результате дистального перемещения плунжер 18 может нажимать на шток 22 плунжера 24 (например, шток 22 клапана, относящийся к концу плунжера 24 клапана, который доступен снаружи контейнера 20) клапана 25 для выпуска газа из контейнера 20. Нажатие плунжера 24 клапана вовнутрь может привести к выпуску газа из контейнера 20. Выпущенный газ может протекать через газовую арматуру 28 в качестве выходящего потока 62 газа. Выходящий поток 62 газа может протекать через газопровод 30 в трубку 32 для впрыска газа и выходить из дистального отверстия 33. Таким образом, выходящий поток 62 газа может газировать жидкость, которая содержится в бутылке 36, удерживаемой в головке 34, и в которую погружено дистальное отверстие 33. Держатель 21 для контейнера может содержать уплотнительную конструкцию 17 (например, уплотнительные кольца или другие прокладки или другую уплотнительную конструкцию) для предотвращения утечки газа через части держателя 21, отличные от газовой арматуры 28.
[0075] Выходящий поток 62 газа может продолжаться до тех пор, пока уровень газирования в жидком содержимом бутылки 36 не достигнет заданного уровня газирования или пока не завершится импульс газирования запрограммированной схемы газирования серии импульсов газирования. Например, заданный уровень газирования или конец импульса газирования может быть определен в соответствии с выбором пользователем пользовательского элемента 46 управления. Выбранный уровень газирования может определять продолжительность выпуска газа из контейнера 20. В качестве альтернативы или в дополнение, достижение уровня газирования может быть указано в соответствии с показаниями одного или нескольких датчиков 44 (например, расходомера газа, датчика для измерения содержания газа в жидкости в бутылке 36 или другого датчика).
[0076] Головка 34 может содержать клапан сброса давления (не показан), который позволяет газу выходить в окружающую атмосферу, когда давление газа в бутылке 36 превышает заданный уровень. Например, клапан сброса давления может содержать упругий элемент (например, клапан, крышку, пружину или другой упругий или гибкий элемент), который может открываться давлением сатурирующего газа в бутылке 36.
[0077] Когда указанный заданный уровень газирования достигнут, контроллер 42 может остановить работу насоса 48. Контроллер 42 может, до остановки, одновременно с остановкой или после остановки работы насоса 48, открыть клапан 52 для выпуска воздуха или остановить приложение напряжения закрытия к клапану 52, чтобы обеспечить возможность открытия клапана 52 для выпуска воздуха. Воздух, который удерживается в пневмокамере 12 под давлением, превышающим атмосферное, может выходить из пневмокамеры 12 через выпускное отверстие 17, выпускную трубку 57 и выпускное отверстие 54 для воздуха в окружающую атмосферу.
[0078] Когда давление в пневмокамере 12 снижается, закрывающее устройство 26 клапана контейнера может вытолкнуть плунжер 24 клапана наружу из контейнера 20. Перемещение в наружном направлении штока 22 плунжера 24 клапана может продвинуть плунжер 18 и поршень 14 в пневмокамеру 12. Продвижение поршня 14 в пневмокамеру 12 может дополнительно вытеснить воздух из пневмокамеры 12 через выпускное отверстие 54. Плунжер 24 клапана может выталкиваться в наружном направлении до тех пор, пока клапан 25 для выпуска газа из контейнера не закроет контейнер 20, чтобы предотвратить дальнейшее вытекание выходящего потока газа из контейнера 20.
[0079] Как только клапан 25 для выпуска газа из контейнера (или устройство избыточного давления) остановил выходящий поток 62 газа, бутылка 36 может быть удалена из головки 34. Например, может быть разблокирован запирающий механизм, позволяющий вынимать бутылку из держателя 35 для бутылки. Головка 34 может иметь механизм, который предотвращает высвобождение бутылки из держателя 35 до тех пор, пока давление газа в бутылке 36 не снизится до давления, близкого к атмосферному. Например, держатель 35 может быть выполнен с возможностью удерживания бутылки 36 до тех пор, пока она не наклонится вперед, или механический или другой механизм выпуска газа не будет задействован иным образом для выпуска избыточного газа. Как только давление газа уменьшится, бутылку 36 можно извлечь из держателя 35.
[0080] Контроллер 42 может быть выполнен с возможностью выполнения способа пневматической работы машины 10. Например, контроллер 42 может содержать схему, которая предназначена для того, чтобы элементы машины 10 выполняли указанный способ. В качестве альтернативы или в дополнение, контроллер 42 может содержать процессор, который выполнен с возможностью работы в соответствии с запрограммированными инструкциями, например, хранящимися в блоке хранения данных или в памяти контроллера 42.
[0081] Фиг. 4 иллюстрирует блок-схему, изображающую способ пневматической работы сатурационной машины, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.
[0082] Следует понимать, что в отношении любой блок-схемы, на которую дается ссылка в настоящем документе, разделение проиллюстрированного способа на дискретные операции, представленные блоками блок-схемы последовательности операций, было выбрано только для удобства и ясности. Также с эквивалентными результатами возможно альтернативное разделение проиллюстрированного способа на дискретные операции. Такое альтернативное разделение проиллюстрированного способа на отдельные операции следует понимать как представление других вариантов выполнения проиллюстрированного способа.
[0083] Аналогичным образом, следует понимать, что, если не указано иное, проиллюстрированный порядок выполнения операций, представленных блоками любой блок-схемы, на которую дается ссылка в настоящем документе, был выбран только для удобства и ясности. С эквивалентными результатами операции проиллюстрированного способа могут выполняться в альтернативном порядке или одновременно. Такое переупорядочение операций проиллюстрированного способа следует понимать как представление других вариантов его выполнения.
[0084] Способ 100 пневматической работы может выполняться контроллером 42 машины 10 после получения инструкций газировать жидкое содержимое бутылки 36, которая соединена с головкой 34 (блок 110). Например, инструкции могут быть сгенерированы пользователем машины 10 посредством или в ответ на действие пользовательского элемента 46 управления. Инструкции могут указывать на уровень газирования, до которого должно быть газировано содержимое бутылки 36. В качестве альтернативы или в дополнение, инструкции могут быть получены, когда определено, что бутылка 36 с негазированной жидкостью удерживается в головке 34.
[0085] Контроллер 42 может обеспечивать закрытие клапана 52 для выпуска воздуха (блок 120). Например, контроллер 42 может подавать электрический ток на соленоид или иным образом обеспечивать закрытие клапана 52.
[0086] До закрытия, одновременно с закрытием или после закрытия клапана 52 контроллер 42 может привести в действие насос 48 для вытягивания воздуха из окружающей атмосферы и сжатия воздуха в пневмокамере 12 (блок 130).
[0087] Комбинация работы насоса 48 и закрытия клапана 52 может повысить давление воздуха в пневмокамере 12, чтобы вытолкнуть поршень 14 в наружном направлении. Перемещение поршня 14 в наружном направлении может (например, через плунжер 18, прижимающий шток 22 клапана вовнутрь) открыть клапан 25 для выпуска газа из контейнера, чтобы выпустить газ из контейнера 20 для газирования содержимого бутылки 36.
[0088] Контроллер 42 может быть выполнен с возможностью закрытия клапана 52, приведения в действие насоса 48, или и то, и другое для газирования содержимого бутылки 36 только при соблюдении заданных состояний. Например, процесс газирования может продолжаться только тогда, когда датчики 44 не указывают на состояние, которое отклоняется от заранее заданного условия или диапазона условий. Например, контроллер 42 может быть выполнен с возможностью не продолжать процесс газирования, когда наклон, который обнаруживается датчиком наклона из датчиков 44, не превышает заранее заданный наклон. Процесс газирования может зависеть от других состояний, которые обнаруживаются датчиками 44.
[0089] Процесс газирования может продолжаться до тех пор, пока не истечет заданный интервал времени (блок 140). Продолжительность интервала времени, в течение которого газ выпускается (например, после открытия клапана 25 для выпуска газа из контейнера или после того времени, когда ожидалось, что клапан 25 должен открыться, например, после начала работы насоса 48, когда выпускной клапан 52 для воздуха закрыт) из контейнера 20, можно контролировать до тех пор, пока не истечет заданный интервал времени. Заданный интервал времени может соответствовать выбранному уровню газирования. В качестве альтернативы или в дополнение, интервал времени одиночного импульса газирования может быть задан заранее в соответствии с запрограммированной схемой газирования (в этом случае уровень газирования может быть определен серией импульсов газирования, когда газ выпускается из контейнера 20 во время каждого импульса). Например, продолжительность выпуска газа из контейнера 20 можно контролировать таймером, который встроен в контроллер 42, или датчиками 44, или средством, которое иным образом доступно для контроллера 42.
[0090] Если заданный интервал времени не истек, работа насоса 48 и закрытие клапана 52 продолжаются (возврат к блоку 120).
[0091] Когда газирование завершено, контроллер 42 может обеспечить открытие клапана 52 (блок 150). Например, контроллер 42 может прервать электрический ток в соленоиде клапана 52 или может иным образом вызвать открытие клапана 52.
[0092] До открытия, одновременно с открытием или после открытия клапана 52 контроллер 42 может остановить работу насоса 48.
[0093] Таким образом, воздух может выпускаться из пневмокамеры 12 в окружающую атмосферу, что позволяет снизить давление воздуха в пневмокамере 12. В результате клапан 25 для выпуска газа из контейнера может закрыться, чтобы остановить поток газа из контейнера 20 в жидкость. Например, закрывающему устройству 26 клапана контейнера может быть разрешено закрыть клапан 25. Закрытие клапана 25 также может протолкнуть поршень 14 (например, посредством штока 22 клапана и плунжера 18) внутрь в пневмокамеру 12. В некоторых случаях (например, при неисправности закрывающего устройства 26 клапана, когда оно не работает должным образом) устройство избыточного давления может закрыть клапан 25.
[0094] Когда клапан 25 закрыт, может быть разрешено удаление бутылки 36 из головки 34. Например, держатель 35 для бутылки может быть выполнен с возможностью удерживания бутылки 36 до тех пор, пока бутылка 36 не наклонится вперед, или иным образом не будет задействован механический или другой механизм выпуска газа для выпуска избыточного газа из бутылки 36. Как только давление газа в бутылке 36 уменьшится, она может быть удалена из держателя 35.
[0095] В соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения, достижение выбранного уровня газирования может определяться запрограммированной схемой последовательности импульсов газирования. Каждый импульс газирования содержит введение газа из контейнера 20 в жидкое содержимое бутылки 36 в течение интервала времени. Например, продолжительность каждого интервала времени может быть определена в соответствии с запрограммированной схемой, которая связана с выбранным уровнем газирования.
[0096] Фиг. 5 иллюстрирует блок-схему последовательности операций, изображающую способ пневматической работы сатурационной машины с несколькими импульсами газирования, в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения.
[0097] Способ 200 пневматической работы может быть выполнен контроллером 42 машины 10 при получении инструкций на выполнение газирования до выбранного уровня газирования жидкого содержимого бутылки 36, которая соединена с головкой 34 (блок 210). Например, инструкции могут быть сгенерированы пользователем машины 10 посредством или в ответ на действие пользовательского элемента 46 управления.
[0098] Контроллер 42 может инициировать начало подачи импульса газирования, обеспечивая закрытие клапана 52 для выпуска воздуха при работе насоса 48 для забора воздуха из окружающей атмосферы и сжатия воздуха в пневмокамере 12 (блок 220). Комбинация работы воздушного насоса 48 и закрытия клапана 52 может повысить давление воздуха в пневмокамере 12, чтобы вытолкнуть поршень 14 в наружном направлении. Перемещение поршня 14 в наружном направлении может (например, посредством плунжера 18, прижимающего шток 22 клапана вовнутрь) открыть клапан 25 для выпуска газа из контейнера, чтобы выпустить газ из контейнера 20 для газирования содержимого бутылки 36, удерживаемой в головке 34.
[0099] Контроллер 42 может быть выполнен с возможностью закрывать клапан 52 для выпуска воздуха, приводить в действие воздушный насос 48, или и то и другое, чтобы газировать содержимое бутылки 36, только когда выполняются заданные условия, например, определенные одним или несколькими датчиками 44. Например, контроллер 42 может быть выполнен с возможностью не продолжать процесс газирования, когда наклон, обнаруженный датчиком наклона из датчиков 44, не превышает заданный наклон.
[00100] По истечении заданного интервала времени, определяемого запрограммированной схемой газирования, контроллер 42 может завершить импульс газирования, вызывая открытие клапана 52 для выпуска воздуха (блок 230). До открытия, одновременно с открытием или после открытия клапана 52 контроллер 42 может остановить работу насоса 48.
[00101] Таким образом, воздух может быть выпущен из пневмокамеры 12 в окружающую атмосферу, что позволяет снизить давление воздуха в пневмокамере 12. В результате клапан 25 для выпуска газа из контейнера может закрыться, чтобы остановить поток газа из контейнера 20 в жидкость.
[00102] Последовательность приложения импульсов газирования (приложение каждого импульса газирования, включая операции, изображенные блоками 220 и 230) может отслеживаться, чтобы определить, соответствует ли последовательность многократно приложенных импульсов завершению схемы импульсов газирования, которая соответствует выбранному уровню газирования (блок 240).
[00103] Если приложенная последовательность импульсов газирования не завершает запрограммированную схему газирования, может быть выполнен другой импульс газирования (повторение операций блоков 220 и 230).
[00104] Если выполненный импульс газирования завершает схему газирования, которая связана с выбранным уровнем газирования, выполнение импульсов газирования может быть завершено (блок 250). Бутылка 36 может быть удалена из головки 34. Например, держатель 35 для бутылки может быть выполнен с возможностью удерживать бутылку 36 до тех пор, пока она не наклонится вперед, или же не будет задействован механический или другой механизм выпуска газа для выпуска избыточного газа из бутылки 36. Как только давление газа в бутылке 36 понизится, бутылка 36 может быть извлечена из держателя 35.
[00105] В настоящем документе раскрыты различные варианты выполнения. Признаки определенных вариантов выполнения могут быть объединены с признаками других вариантов выполнения; таким образом, определенные варианты выполнения могут быть комбинациями признаков множества вариантов выполнения. Вышеприведенное описание вариантов выполнения изобретения представлено в целях иллюстрации и описания. Оно не является исчерпывающим или не ограничивает изобретение точной раскрытой формой. Специалистам должно быть понятно, что многие модификации, вариации, замены, изменения и эквиваленты возможны в свете вышеизложенного. Следовательно, следует понимать, что прилагаемая формула изобретения предназначена для охвата всех таких модификаций и изменений, которые соответствуют истинной сущности изобретения.
[00106] Несмотря на то, что в настоящем документе описаны и проиллюстрированы конкретные признаки изобретения, для специалистов будут очевидны многие модификации, замены, изменения и эквиваленты. Следовательно, следует понимать, что прилагаемая формула изобретения предназначена для охвата всех таких модификаций и изменений, которые соответствуют истинной сущности изобретения.