УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ГАЗИРОВАННОЙ ЖИДКОСТИ

Область техники
Полезная модель относится к устройствам для приготовления газированных жидкостей.
Уровень техники
Наиболее близким техническим решением является газирующий диспенсер (патент РФ №54957, приоритет 03.11.2003 г.), состоящий из корпуса, внутри которого размещены сатуратор, холодильная установка, емкость для охлаждения жидкости, насос, источник газа, источники жидкости, соединенные соответствующими трубопроводами. Корпус включает в себя переднюю, заднюю, две боковые стенки, дно и крышку. В верхней части передней стенки находится ниша, в которую выведены три выпускных патрубка для подачи напитков. Над нишей расположены управляющие элементы газирующего диспенсера. В нижней части одной из боковых стенок имеется дверца для доступа внутрь корпуса в целях технического обслуживания находящихся в нем устройств. Холодильная установка и емкость для охлаждения жидкости расположены в нижней части корпуса, а над ними находится сатуратор. Для получения газированного напитка жидкость от источника жидкости при помощи насоса подается по трубопроводу в емкость для охлаждения жидкости, в которой находится охладитель, являющийся частью холодильной установки. При контакте с охладителем жидкость охлаждается, а затем подается по трубопроводу в сатуратор, одновременно с этим в сатуратор от источника газа по трубопроводу подается газ. В сатураторе происходит процесс перемешивания и насыщения жидкости газом, после чего газированная жидкость выводится из сатуратора и по трубопроводу доставляется к одному из выпускных патрубков. В описываемом газирующем диспенсере процесс получения газированной жидкости недостаточно оптимален, поскольку не предусмотрена возможность дополнительного охлаждения полученной газированной жидкости (при более высокой температуре жидкости в ней хуже удерживается газ), а также не производится порционное охлаждение газируемой воды, поэтому потребительские качества (насыщенность газом и степень охлаждения) получаемой газированной жидкости недостаточно высоки.
Недостатком известного технического решения является низкая степень насыщения жидкости газом.
Целью предлагаемой полезной модели является повышение степени насыщенности жидкости газом за счет увеличения скорости насыщения жидкости газом.
Раскрытие полезной модели
Поставленная цель достигается за счет того, что в устройстве для приготовления газированной жидкости, содержащем корпус с установленными в нем источником жидкости, источником газа, трубопроводами, теплоизолирующей емкостью, компрессором, охладителем, резервуаром с дозирующей и перепускной полостями, первым и вторым датчиками, поршнем с диском и штоком, распылителем, сатуратором со вторым отсеком, третьим отсеком, смесительной камерой, первым и вторым клапанами, а также первым и вторым управляемыми клапанами, блоком управления, выпускным патрубком, указанный источник газа соединен соответствующим из указанных трубопроводов с указанной смесительной камерой, указанный источник жидкости соединен соответствующим из указанных трубопроводов с указанной теплоизолирующей емкостью, указанный второй отсек соединен соответствующим из указанных трубопроводов с указанной дозирующей полостью, указанный третий отсек соединен соответствующим из указанных трубопроводов с указанной смесительной камерой, указанная смесительная камера соединена соответствующим из указанных трубопроводов с указанной перепускной полостью, указанная перепускная полость соединена соответствующим из указанных трубопроводов с указанным выпускным патрубком, указанный компрессор соединен соответствующими из указанных трубопроводов с указанным охладителем, а указанная теплоизолирующая емкость сообщена со вторым отсеком, указанный блок управления электрически соединен с указанными первым управляемым клапаном, вторым управляемым клапаном, первым датчиком, вторым датчиком, компрессором, указанная теплоизолирующая емкость выполнена закрытой, указанный резервуар размещен в указанной теплоизолирующей емкости, указанный поршень размещен внутри указанного резервуара с возможностью перемещения вверх-вниз, указанный шток соединен одним концом с указанным поршнем, другим концом соединен с указанным диском, причем указанный диск в крайних положениях контактирует с указанными первым и вторым датчиками, указанный диск расположен вне указанного резервуара, указанный первый управляемый клапан установлен в указанном трубопроводе, соединяющем указанные смесительную
камеру и теплоизолирующую емкость, указанный второй управляемый клапан установлен в указанном трубопроводе, соединяющем указанные перепускную полость и выпускной патрубок.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется чертежами (фиг.1-3), где изображено устройство для приготовления газированной жидкости. На фиг.1 показана принципиальная схема работы устройства для приготовления газированной жидкости, на фиг.2 показан фрагмент устройства для приготовления газированной жидкости.
Осуществление полезной модели.
Описание конструкции устройства,
иллюстрирующего частный случай реализации полезной модели
На фигурах в порядке возрастания номеров по часовой стрелке обозначены: функциональный блок 1, второй управляемый клапан 2, кожух 3, первый датчик 4, второй датчик 5, диск 6, шток 7, распылитель 8, сатуратор 9, газ 10, смесительная камера 11, газированная жидкость 12, третий отсек 13, второй клапан 14, второй отсек 15, первый управляемый клапан 16, первый клапан 17, первый отсек 18, основание 19, дозирующая полость 20, поршень 21, резервуар 22, редукторы 23, второе дно 24, источник газа 25, теплоизолирующая емкость 26, жидкость 27, источник жидкости 28, первое дно 29, трубопроводы 30, компрессор 31, охладитель 32, перепускная полость 33, емкость для сиропа 34, блок управления 35, выпускной патрубок 36, устройство добавления сиропа 37, термодатчик 38, четвертый управляемый клапан 39, держатель 40, третий управляемый клапан 41, верхняя часть 42, нижняя часть 43, карман 44.
В описании направление «сверху вниз» принимается совпадающим с направлением вектора силы тяжести, под вертикалью понимается направление, параллельное вектору силы тяжести, под горизонталью понимается направление, перпендикулярное вектору силы тяжести. Далее в описании расположение элементов устройства как вертикальное/горизонтальное указано соответственно этим направлениям. Взаимное расположение элементов выше/ниже друг друга указано по отношению к направлению вектора силы тяжести.
Основными элементами устройства для приготовления газированной жидкости являются функциональный блок 1, теплоизолирующая емкость 26, холодильный контур,
источник газа 25 и источник жидкости 28, блок управления 35, размещенные внутри корпуса.
Корпус может иметь различную форму (в данном случае он выполнен в виде шкафа в форме прямоугольного параллелепипеда) и может быть выполнен из различных материалов (в данном случае из листового металла). Корпус на фиг.1 не показан, поскольку изображенная на ней схема является функциональной.
Функциональный блок 1 состоит из основания 19, резервуара 22 с поршнем 21, закрепленных на держателе 40 первого 4 и второго 5 датчиков, сатуратора 9, первого 16, второго 2, третьего 41 и четвертого 39 управляемых клапанов, соответствующих трубопроводов 30, кожуха 3. Дополнительно в состав функционального блока 1 в данном случае входит устройство для добавления сиропа 37. Основание 19 выполнено в основном дискообразной формы и расположено горизонтально. Сатуратор 9, устройство добавления сиропа 37, держатель 40 с первым 4 и вторым 5 датчиками на нем установлены вертикально на верхней стороне основания 19 и закрыты сверху кожухом 3.
Сатуратор 9 представляет собой устройство, предназначенное для насыщения жидкости 27 газом 10 (в данном случае - для насыщения воды углекислым газом) (фиг.2). Сатуратор 9 выполнен в виде герметичной емкости сложной геометрической формы, разделенной внутри на первый 18, второй 15, третий 13 отсеки и смесительную камеру 11.
Первый 18, второй 15, третий 13 отсеки расположены внутри сатуратора 9 последовательно вертикально один над другим, причем первый отсек 18 находится внизу и соединен с верхней стороной основания 19. Между первым 18 и вторым 15 отсеками имеется первый клапан 17, между вторым 15 и третьим 13 отсеками имеется второй клапан 14.
Смесительная камера 11 предназначена для смешения подаваемых в нее жидкости 27 и газа 10. Смесительная камера 11 состоит из верхней части 42 и нижней части 43, расположена над первым отсеком 18, причем ее нижняя часть 43 располагается на одном уровне со вторым 15 и третьим 13 отсеками, а ее верхняя часть 42 располагается над третьим отсеком 13. В верхней части 42 смесительной камеры 10 имеется карман 44, предназначенный для накопления жидкости 27 с целью ее более длительного газирования.
В верхней точке верхней части 42 смесительной камеры 10 находится распылитель 8, предназначенный для равномерного распыления жидкости 27 в смесительной камере 10. Распылитель 8 подсоединен к соответствующему трубопроводу 30.
Трубопроводы, по которым в смесительную камеру 10 подаются жидкость 27 и газ 10, введены в смесительную камеру 10 в таких местах, чтобы обеспечить в ней оптимальную циркуляцию смешиваемых жидкости 27 и газа 10, и, следовательно, оптимальность технологического процесса газирования жидкости 27.
Резервуар 22 предназначен для временного размещения в нем порций жидкости 27 и газированной жидкости 12. В данном случае резервуар 22 выполнен по форме оболочки прямого кругового цилиндра, из материала, обладающего высокой теплопроводностью (например, листового металла) для поддержания в охлажденном состоянии порций жидкости 27 и газированной жидкости 12, находящихся в нем. Резервуар 22 герметично присоединен к основанию 19 в его центре (т.е. так, что оси основания 19 и резервуара 22 совпадают), с его нижней стороны.
Поршень 21 предназначен для перекачки жидкости 27 в сатуратор 9 и газированной жидкости 12 к выпускному патрубку 36. Поршень 21 имеет дискообразную форму. Поршень 21 расположен внутри резервуара 22 горизонтально, с плотным прилеганием к его стенкам, и имеет возможность перемещаться вертикально вверх-вниз в его пределах под воздействием давления жидкости 27.
Поршень 21 разделяет внутреннее пространство резервуара 22 на не сообщающиеся между собой перепускную полость 33 и дозирующую полость 20, которые в данном случае могут изменять объем при перемещении поршня 21. Перепускная полость 33 находится между поршнем 21 и вторым дном 24, дозирующая полость 20 находится между поршнем 21 и основанием 19.
Поршень 21 снабжен штоком 7 в форме круглого стержня, одним концом присоединенного ортогонально к его центру поршня 21 сверху, к другому концу которого присоединен диск 6. Часть штока 7, соединенная с поршнем 21, находится в резервуаре 22. Часть штока 7 с диском 6 находится над основанием 19.
Держатель 40 с первым 4 и вторым 5 датчиками расположен сбоку от штока 7 с диском 6. Первый 4 и второй 5 датчики закреплены на держателе 40 на таком расстоянии друг от друга, что диск 6 при нахождении поршня 21 в крайнем верхнем положении контактирует с первым датчиком 4, а при нахождении поршня 21 в крайнем нижнем положении контактирует со вторым датчиком 5.
Теплоизолирующая емкость 26 предназначена для охлаждения поступающей в нее жидкости 27 и последующего поддержания заданной температуры этой жидкости 27. Теплоизолирующая емкость 26 выполнена таким образом, чтобы максимально уменьшить нагрев жидкости 27 путем ее изоляции от внешней среды. В данном случае теплоизолирующая емкость 26 имеет форму полого цилиндра и выполнена из
пластмассы с низкой теплопроводностью, но возможно изготовление теплоизолирующей емкости 26, например, из металла с последующим нанесением на ее внешнюю поверхность слоя теплоизоляционного материала. Теплоизолирующая емкость 26 герметично присоединена к нижней стороне основания 19 так, что ее первое дно 29 расположено горизонтально, причем охладитель 32, резервуар 22, термодатчик 38 находятся внутри теплоизолирующей емкости 26.
Холодильный контур, образованный компрессором 31, охладителем 32, термодатчиком 38, предназначен для охлаждения жидкости 27 с одновременным контролем ее температуры при помощи термо датчика 38 и управлением работой компрессора 31с помощью блока управления 35 (возможна работа в автоматическом режиме, когда компрессор 31 включается и отключается по сигналам от блока управления 35).
Охладитель 32 предназначен для охлаждения жидкости 27, находящейся в теплоизолирующей емкости 26. Охладитель 32 в данном случае выполнен в форме свернутой из трубки спирали, ориентированной вертикально (т.е. его центральная ось перпендикулярна поверхности первого дна 29), он расположен в теплоизолирующей емкости 26 между первым дном 29 и вторым дном 24.
Компрессор 31, расположенный внизу корпуса, соединен с охладителем 32 посредством соответствующих трубопроводов 30. Термодатчик 38 и компрессор 31 соединены электрической цепью с блоком управления 35.
Источник газа 25 и источник жидкости 28 размещены внутри корпуса. В данном случае в качестве источника газа 25 используются баллон с углекислым газом, размещенный внутри корпуса устройства для приготовления газированной жидкости, а источником жидкости 28 является кран, через который осуществляется подсоединение, например, к водопроводу.
Источник газа 25 и смесительная камера 11 сатуратора 9, источник жидкости 28 и теплоизолирующая емкость 26, теплоизолирующая емкость 26 и первый отсек 18 сатуратора 9, теплоизолирующая емкость 26 и выпускной патрубок 36, перепускная полость 33 резервуара 22 и выходной патрубок, дозирующая полость 20 резервуара 22 и второй отсек 15 сатуратора 9, третий отсек 13 сатуратора 9 и смесительная камера 11, смесительная камера 11 и перепускная полость 33 сатуратора 9, охладитель 32 и компрессор 31, емкость для сиропа 34 и устройство добавления сиропа 37, перепускная полость 33 резервуара 22 и устройство добавления сиропа 37, устройство добавления сиропа 37 и выпускной патрубок 36 соединены соответственно попарно между собой соответствующими трубопроводами 30.
На участках трубопровода 30 между смесительной камерой 11 и перепускной полостью 33 резервуара 22, между перепускной полостью 33 резервуара 22 и выпускным патрубком 36, между теплоизолирующей емкостью 26 и выпускным патрубком 36, между устройством добавления сиропа 37 и выпускным патрубком 36 установлены соответственно первый 16, второй 2, третий 41, четвертый 39 управляемые клапаны. В данном случае первый 16, второй 2, третий 41, четвертый 39 управляемые клапаны выполнены, например, электромагнитными.
Выпускной патрубок 36 предназначен для выдачи газированной жидкости 12 (а также в других вариантах- охлажденной жидкости 27, газированной жидкости 12 с сиропом), является открытым окончанием соответствующего трубопровода 30 и размещен снаружи корпуса в требуемом месте (например, в нише, куда вставлена емкость для жидкости, на фиг.1 не показаны).
Блок управления 35 предназначен для управления работой устройства для приготовления газированной жидкости и соединен электрическими цепями с первым 16, вторым 2, третьим 41, четвертым 39 управляющими клапанами, первым 4 и вторым 5 датчиками, термодатчиком 38, компрессором 31 (на фиг.1 эти электрические соединения не показаны). Блок управления 35 может быть выполнен в разных видах (например, в виде микроэлектронного устройства) и размещен в любом месте внутри корпуса, поэтому он показан на фиг.1 условно. Отдельные управляющие элементы блока управления 35 могут быть вынесены наружу корпуса (например, кнопки подачи газированной, охлажденной и газированной с сиропом жидкости, на фигурах не показаны).
В данном случае устройство для приготовления газированной жидкости дополнительно оснащено фильтром (на фигурах не пронумерован) для очистки жидкости 27, размещаемым в трубопроводе 30 между источником жидкости 28 и термоизолирующей емкостью 26, а также редукторами 23, установленными на трубопроводах 30 и регулирующими давление подаваемых жидкости 27 и газа 10 в те или другие участки трубопроводов 30.
Кроме этого, устройство для приготовления газированной жидкости 12 снабжено трубопроводом 30, осуществляющим подачу охлажденной жидкости 27 из теплоизолирующей емкости 26 к третьему управляемому клапану 41, а оттуда- к выпускному патрубку 36.
Работа устройства,
иллюстрирующего частный случай реализации полезной модели
Работает устройство следующим образом. Устройство для приготовления газированной жидкости ставится на предназначенное для него место (например, в цехе предприятия, в столовой, в магазине и т.д.) в рабочем (вертикальном) положении.
Производится соединение источника жидкости 28 и источника газа 25 с соответствующими трубопроводами 30. В данном случае источником газа 28 является баллон с углекислым газом, который устанавливается в корпусе и присоединяется к соответствующему трубопроводу 30. В качестве источника жидкости 28 используется водопровод; устройство для приготовления газированной жидкости подсоединяется к нему через соответствующий трубопровод 30. После этого устройство для приготовления газированной жидкости подключается к источнику электроэнергии. Проводится необходимая настройка блока управления 35 и связанных с ним элементов.
Жидкость 27 от источника жидкости 28 по соответствующему трубопроводу 30 проходит через фильтр, где подвергается очистке, затем через редуктор 23, где при необходимости регулируется ее давление (если давление, под которым жидкость 27 поступает в трубопровод 30, не подходит для штатной работы устройства). После этого жидкость 27 поступает по соответствующему трубопроводу 30 в теплоизолирующую емкость 26 до ее заполнения.
По сигналу с блока управления 35 на основании показаний термодатчика 38 (температура жидкости 27 выше заданной) автоматически включается компрессор 31, начинает работать охладитель 32 в теплоизолирующей емкости 26. Жидкость 27 за счет контакта с охладителем 32 охлаждается до заданной температуры. По достижении заданной температуры жидкости 27 компрессор 31 автоматически отключается, и в дальнейшем заданная температура жидкости 27 измеряется термодатчиком 38 и поддерживается автоматически командами с блока управления 35. Одновременно с этим газ 10 от источника газа 25 по соответствующему трубопроводу 30 проходит через редуктор 23, где устанавливается необходимое давление газа 10, и поступает в верхнюю часть 42 смесительной камеры 11.
Вначале производится процедура начального запуска, когда устройство для приготовления газированной жидкости еще не обеспечивает выдачу полных порций газированной жидкости 12.
В дальнейшем устройство для приготовления газированной жидкости функционирует в стационарном режиме. При этом на момент окончания процедуры
начального запуска теплоизолирующая емкость 26 заполнена жидкостью 27, поршень 21 находится в крайнем верхнем положении (при этом объем дозирующей полости 20 минимален, объем перепускной полости 33 максимален, и в ней находится порция газированной жидкости 12), диск 6 контактирует с первым датчиком 4, передающим сигнал на блок управления 35 о закрывании первого управляемого клапана 16.
По сигналу, поступающему (например, при нажатии кнопки подачи газированной жидкости) на блок управления 35, открывается второй управляемый клапан 2, порция газированной жидкости 27 из перепускной полости 33 по соответствующему трубопроводу 30 поступает к выпускному патрубку 36 и выводится наружу, выливаясь в емкость, помещенную под выпускной патрубок 36.
В это время из заполненной теплоизолирующей емкости 26 жидкость 12 под давлением по соответствующему трубопроводу 30 поступает в первый отсек 18. Под действием давления открывается первый клапан 17, жидкость 27 проходит во второй отсек 15, откуда по соответствующему трубопроводу 30 попадает в дозирующую полость 20, наполняя ее и способствуя смещению поршня 21 вниз.
Поршень 21 смещается вниз в крайнее нижнее положение до достижения контакта диска 6 со вторым датчиком 5. По сигналу от второго датчика 5 на блок управления 35 закрывается второй управляемый клапан 2 (при этом прекращается подача газированной жидкости 12 к выпускному патрубку 36) и открывается первый управляемый клапан 16. Готовая газированная жидкость 12 под давлением по соответствующему трубопроводу 30 поступает в перепускную полость 33, смещает поршень 21 вверх. При этом поршень 21 выдавливает жидкость 27 из дозирующей полости 20 во второй отсек 15, затем при открывании второго клапана 14 жидкость 27 попадает в третий отсек 13, и далее в смесительную камеру 11, где происходит процесс газирования.
На выходе из распылителя 8 жидкость 27 распыляется мелкими каплями в верхней части 42 смесительной камеры 11, куда одновременно подается газ 10. Жидкость 27 насыщается газом 10. Готовая газированная жидкость 27 сливается вниз, накапливаясь в кармане 44 верхней части 42 и в нижней части 43 смесительной камеры 11. В кармане 44 верхней части 42 жидкость 27 газируется дольше, при переполнении кармана 44 газированная жидкость 12 переливается в нижнюю часть 43 смесительной камеры 11 и добавляется к находящейся там газированной жидкости 12. В это время первый управляемый клапан 16 открыт, и готовая газированная жидкость 12 поступает по соответствующему трубопроводу 30 в перепускную полость 33.
Когда перепускная полость 33 заполняется целиком газированной жидкостью 12, поршень 21 достигает крайнего верхнего положения, диск 6 касается первого датчика 4, который подает сигнал на блок управления 35. По сигналу, передаваемому блоком управления 35, закрывается первый управляемый клапан 16. Рабочий цикл завершается, устройство для приготовления газированной жидкости возвращается в исходное состояние и готово к выдаче следующей порции газированной жидкости 12.
Поскольку резервуар 22 находится в теплоизолирующей емкости 26, заполненной жидкостью 27, порция газированной жидкости 12 в перепускной полости 33, до момента выдачи продолжает охлаждаться за счет теплообмена с этой жидкостью 12.
Выдача газированной жидкости 12 с сиропом производится из устройства добавления сиропа 37 при открывании четвертого управляемого клапана 39 по сигналу от блока управления 35, поступающему при нажатии кнопки выдачи охлажденной жидкости. При этом порция сиропа из емкости для сиропа 34 поступает по соответствующему трубопроводу 30 в устройство добавления сиропа 37, в которое одновременно подается порция газированной жидкости 12 из перепускной полости 33. В устройстве добавления сиропа 37 газированная жидкость 12 смешивается с сиропом и затем по соответствующему трубопроводу 30 подается к выпускному патрубку 36.
Независимо от описанного цикла охлажденная жидкость 27 из теплоизолирующей емкости 26 выдается также через выпускной патрубок 36 при открывании третьего управляемого клапана 41 по сигналу от блока управления 35, поступающему при нажатии кнопки выдачи охлажденной жидкости. Величина порции выдаваемой охлажденной жидкости 27 определяется временным интервалом, в течение которого открыт третий управляемый клапан 41 (задается при настройке устройства для приготовления газированной жидкости).
Выполнение устройства для приготовления газированной жидкости с установленными в корпусе источником жидкости 28; источником газа 25; трубопроводами 30; закрытой теплоизолирующей емкостью 26; компрессором 31; охладителем 32; размещенным в теплоизолирующей емкости 26 резервуаром 22 с дозирующей 20 и перепускной 33 полостями; первым 4 и вторым 5 датчиками; поршнем 21, размещенным внутри резервуара 22 с возможностью перемещения вверх-вниз; штоком 7, соединенным одним концом с поршнем 21, а другим концом с диском 6; расположенным вне резервуара 22 диском 6, контактирующим в крайних положениях с первым 4 и вторым 5 датчиками; сатуратором 9 со вторым отсеком 15, третьим отсеком 13, смесительной камерой 11, первым 17 и вторым 14 клапанами, а также первым 16 и
вторым 2 управляемыми клапанами; расположенным в смесительной камере 11 распылителем 8; блоком управления 35; выпускным патрубком; с установленными в соответствующих трубопроводах 30 первым 16 и вторым 2 управляемыми клапанами; с электрическим соединением блока управления 35 с первым и вторым 2 управляемыми клапанами, первым 4 и вторым 5 датчиками, компрессором 31; с вышеуказанными соединениями элементов соответствующими трубопроводами 30 позволяет увеличить степень насыщенности жидкости 27 газом 10.