ВЫДАЧНОЙ КРАН С ДВУХКАСКАДНЫМ КЛАПАНОМ
DELIVERING CRANE WITH TWO-STAGE VALVE

Область техники
Изобретение относится к выдачному крану, в частности к крану типа используемого в предприятиях общественного питания для выдачи пива или эля.
Уровень техники
На Фиг.1 показан обычный выдачной кран согласно известному уровню техники, содержащий основной корпус 10 с впускным патрубком 11 и выпускным патрубком 12; причем прохождение жидкости через него регулируется поршневым стопорным клапаном 13. Этот вид клапана известен многие годы, и он обычно работает от шарнирного рычага и за счет некоторого подпружиненного действия, перемещающего стопорный клапан между закрытым положением А и открытым положением В.
Для некоторых напитков (напр., пиво сорта «стаут») требуется, чтобы выдачное устройство содержало средство перемешивания для создания пенной шапки при выдаче напитка. Обычно это делается при помощи пенообразующей диафрагмы 14 (также известной под названием ограничительной пластины), имеющей множество мелких отверстий 14а. «Стаут» проходит через отверстия, и газ (напр. - азот) выводится из раствора, формируя мелкие пузырьки, образующие шапку на напитке.
Пенообразующая диафрагма 14 известного типа является простым и эффективным устройством, но имеет недостатки. Основной недостаток заключается в том, что со временем мелкие отверстия 14а могут засориться окалиной и другими примесями из линий подачи пива и от напитка, который высыхает внутри выпускного патрубка 12, когда устройство не используется.
В идеальном случае персонал пивной, в которой установлен кран, регулярно чистит насадку и пенообразующую диафрагму 14 - снимают ее (пенообразующая диафрагма обычно установлена в резьбовой насадке) и оставляют отмокать на ночь. Несмотря на эти относительно простые требования по обслуживанию, чисткой могут пренебрегать и нередко вызывают специальный обслуживающий персонал, чтобы починить «неисправное» выдачное устройство, хотя неисправностью является всего лишь некоторое скопление высохшего пива на пенообразующей диафрагме.
В прошлом предлагались технические решения, заключавшиеся в том, чтобы переместить традиционную пенообразующую диафрагму на «мокрую сторону» клапана. Например, в документе WO 9837011 описано устройство, в котором все проходящее через кран пиво перемешивается перед поступлением в выпускной клапан. Это устройство можно было бы использовать с пивом сорта «стаут», но проблемы засорения все же будут возникать из-за наличия посторонних веществ (но это решение устраняет проблему высохшего пивного осадка).
Также в данной области известен выдачной кран, более подходящий для легкого пива и не имеющий пенообразующей диафрагмы (т.к. ее применение будет обеспечивать полную кружку пены с небольшим количеством самой жидкости или совсем без нее) в основной линии потока, но имеющий вторую линию потока для небольшой части жидкости для кружки, не содержащую перемешивающего средства. Это просто средство в помощь персоналу за стойкой для обеспечения красивой пенной шапки светлому пиву. Это обычно делается заполнением большей части кружки ровно текущей жидкостью с последующим нажатием кнопки на кране, чтобы включить короткую струю перемешанной жидкости через вторую линию потока, которая обеспечивает пенную шапку.
Для работы с этими устройствами требуется некоторая практика, поскольку создавать необходимую шапку пены нужно в определенное время. При этом могут возникать такие же трудности с очисткой средств перемешивания в дополнительном канале потока.
Известный уровень техники, в некоторой степени обеспечивающий усовершенствование выдачных кранов, раскрыт в документе GB 2225840. Эта конструкция включает в себя спиральный паз в конце поршневого клапана с уплотнением перед ним. Наклонная боковая стенка в выпускном патрубке выполнена таким образом, что при подъеме уплотнения пиво проходит в пазы, обеспечивая перемешивание, пока клапан не будет полностью отведен, тем самым обеспечивая ровный поток. Внимательное регулирование крана позволит пользователю удерживать дозатор в положении перемешивания, чтобы создать желательную шапку пены.
Техническое решение согласно документу GB 2225840 сопряжено с теми же проблемами обслуживания, т.е. конец, имеющий паз, находится на открытом воздухе, когда не используется, и поэтому он может высыхать и засоряться.
Раскрытие изобретения
Задача настоящего изобретения заключается в обеспечении усовершенствованного выдачного крана, который в некоторой степени решает проблемы известного уровня техники либо, по меньшей мере, обеспечивает улучшенную альтернативу известному уровню техники.
Согласно настоящему изобретению выдачное устройство содержит канал основного корпуса, впускной патрубок, выпускной патрубок, поршень, перемещающийся в канале основного корпуса, и элемент с ограниченным сквозным проходом, выполненный заодно с указанным поршнем или прикрепленный к нему, при этом указанный элемент может перемещаться вместе с поршнем и расположен выше по потоку от уплотнительного средства, взаимодействующего с поршнем вблизи выпускного патрубка.
В предпочтительном варианте изобретения поршень перемещается из первого положения, в котором при работе устройства поток текучей среды между впускным и выпускным патрубками перекрывается, во второе положение, в котором при работе ограниченный поток текучей среды открыт к выпускному патрубку через указанный проход.
В еще одном предпочтительном варианте обеспечивается третье положение, в котором при работе создается относительно неограниченный поток между впускным и выпускным патрубками.
Предпочтительно канал основного корпуса имеет по меньшей мере две секции разного диаметра, причем меньший диаметр выполнен по направлению к выпускному патрубку. При этом канал основного корпуса может иметь до четырех секций разного диаметра, причем диаметры увеличиваются со стороны выпускного патрубка по направлению к впускному патрубку.
Секция первого диаметра предпочтительно соответствует стороне выпускного патрубка, секция второго диаметра соответствует уплотнению головки поршня на дальнем конце поршня, секция третьего диаметра соответствует указанному выполненному за одно целое или прикрепленному элементу, более широкому, чем уплотнение головки поршня, и проходящему вокруг поршня, и секция четвертого диаметра сообщается с впускным патрубком.
При этом секция второго диаметра предпочтительно глубже относительно секции первого диаметра.
Указанный выполненный за одно целое или прикрепленный к поршню элемент предпочтительно представляет собой кольцевой выступ, проходящий вокруг поршня.
Кольцевой выступ может иметь наклонную поверхность на стороне выше по потоку, а также может иметь стенку, проходящую на стороне ниже по потоку, причем стенка имеет указанный проход.
Предпочтительно уплотнительное средство обеспечено на расположенной ниже по потоку стенке, ниже по потоку от указанного прохода, для уплотнения стенки канала.
Преимущественно указанный элемент проходит от поршня для расположения ограниченного прохода над впускным патрубком, когда поршень перемещается во второе положение.
Выдачное устройство также может содержать диафрагму, проходящую в радиальном направлении от поршня к основному корпусу.
Краткое описание чертежей
на Фиг.1 изображен выдачной кран согласно известному уровню техники для сравнения с изобретением;
на Фиг.2 изображено три этапа работы выдачного крана согласно первому варианту осуществления изобретения, в поперечном сечении;
на Фиг.3 изображен второй вариант осуществления;
на Фиг.4 изображен третий вариант осуществления;
на Фиг.5 изображен четвертый вариант осуществления;
на Фиг.6 изображено три этапа работы четвертого варианта осуществления, показанного на Фиг.5; и
на Фиг.7 изображен пятый вариант осуществления.
Вариант(ы) осуществления изобретения
Как упомянуто во вступительной части, выдачное устройство известного уровня техники согласно Фиг.1 имеет тот недостаток, что пенообразующая диафрагма 14 остается открытой воздуху, когда не используется, и это означает, что жидкость может высыхать и создавать засорение. Создавать поток в обход предназначенной для взбивания пластины не представляется возможным, т.к. такая конструкция не будет соответствовать некоторым видам напитков. Конструкция выдачного крана согласно настоящему изобретению, показанного на Фиг.2-7, основана на пенообразующей диафрагме (или ее эквиваленте), расположенной перед наружным уплотнением на выходе, т.е. на «мокрой стороне» клапана. Проблемы, связанные с высыханием материала в ограничительных отверстиях, будут устранены или в значительной степени снижены при обычной работе этого крана.
Со ссылкой на Фиг.2 изобретение показано в его простой форме для пояснения его основных идей. Три этапа работы изобретения на чертежах везде обозначены как А (закрытое положение), В (промежуточное положение, или турбулентный поток) и С (полностью открытый поток). Конструкция крана включает основной корпус 20 (со сквозным каналом, который можно выполнить станочной обработкой или любым соответствующим способом известного уровня техники), впускной патрубок 21, выпускной патрубок (насадку) 22 и поршневой стопорный клапан 23. На дальнем конце поршня находится первая уплотняющая часть 24. Поясняемым видом уплотняющей части 24 является головка 25 поршня (соответствующая внутренним габаритам основного корпуса вблизи выхода 22) с проходящим вокруг нее уплотнительным элементом 26 в виде уплотнительного кольца.
Во втором положении на поршне 23 вблизи головки 25 поршня, но через интервал (созданный проставкой 23а) от нее расположен кольцевой выступ 27 вокруг штока поршня, который проходит в радиальном направлении к стенкам основного корпуса 20. Уплотнение 28 в виде уплотнительного кольца окружает кольцевой выступ 27 и прижато к боковой стенке, создавая уплотнение с ней (в положениях А и В).
Из этого чертежа явно следует, что основной корпус 20 выдачного устройства включает секции канала с увеличивающимися диаметрами. Исключая выпускной патрубок 12, имеются три «зоны» диаметра, которые создают ступенчатые поверхности боковой стенки в поперечном сечении, как на Фиг.2. Головка 25 поршня выполнена средствами станочной обработки (литая или формованная) с возможностью ее посадки в первой зоне 29. В закрытом положении А головка 25 уплотняет выдачное устройство.
Кольцевой выступ 27 выполнен средствами станочной обработки с возможностью его посадки во второй зоне 30 (с большим диаметром, чем зона 29).
Кольцевой выступ 27 также выполнен с одним или более сквозным проходом 31 (показан пунктиром), который ограничивает поток жидкости, т.е. когда поршень 23 отведен в промежуточное положение В, то жидкость проходит через проходы 31 к выпускному патрубку 22. Эта возможность обеспечивается за счет того, что зона 30 глубже (напр., имеет в вертикальном направлении более длинную протяженность), чем зона 29. Поэтому головка 25 поршня перемещается из зоны 29 и открывает путь к выпускному патрубку 22 до того, как кольцевой выступ 27 переместится из зоны 30.
На последнем (третье положение) этапе С кольцевой выступ 27 перемещается из зоны 30 в третью зону 32, диаметр которой существенно шире, чем кольцевой выступ 27. Жидкость может свободно проходить между впускным патрубком 21 и выпускным патрубком 22 вокруг элементов поршня 23 или, по меньшей мере, свободно относительно турбулентного положения В.
Практический эффект этой трехэтапной работы заключается в том, что когда жидкостью является пиво (напр., обычное газированное светлое пиво), то на промежуточном этапе В подается пена в основном через выпускной патрубок 22 за счет перемешивания через проходы 31, пока клапан полностью не откроется. В положении С количество пива, проходящего через проходы 31, пренебрежимо небольшое.
При обратном действии (для закрытия клапана) дозатор снова проходит этап турбулентного потока (В) перед возвращением в закрытое положение А.
Проходы 31 в кольцевом выступе 27 эквивалентны пенообразующей диафрагме 14 согласно Фиг.1 (известный уровень техники). Но поскольку до и после их использования проходы всегда заполнены жидкостью, поэтому исключается засорение высохшим остатком. Кроме того, прочие примеси или частицы высохшего пива и пр. из линий подачи пива будут, как правило, смываться с верхней поверхности кольцевого выступа 27 во время этапа С - во время полностью открытого потока.
Если небольшое количество примесей будет скапливаться на плоской верхней поверхности кольцевого выступа 27, то второй вариант осуществления согласно Фиг.3 содержит наклонную вниз (коническую) поверхность 33 для кольцевого выступа 27. Этот наклон позволяет примесям «падать с» кольцевого выступа 27 и из выпускной насадки 22. В остальном работа устройства на Фиг.2 и 3 одна и та же.
Третий вариант осуществления согласно Фиг.4 имеет кольцевой выступ 27, который изменен и содержит выступающую вниз кольцевую стенку 34 с проходами 31, проходящими через ее стороны (горизонтально, а не вертикально как на Фиг.2 и 3). Уплотнительное кольцо 35 ниже по потоку проходов 31 обеспечивает эквивалентное уплотнение вокруг стенки 34 аналогично первому и второму вариантам осуществления. В положении В поток жидкости является горизонтальным через проходы 31, поэтому возможность скопления примесей в проходах сводится к минимуму. В остальном действие этого устройства эквивалентно первому и второму вариантам осуществления. Необходимо отметить, что проставка 23а между головкой 25 поршня и кольцевым выступом 27 должна быть длиннее, чтобы создавать надлежащий зазор для турбулентного потока через проходы 31 и мимо головки 25 поршня.
На Фиг.5 и 6 показан четвертый вариант осуществления, обеспечивающий конструкцию, альтернативную Фиг.4. Поршень 23 выполнен из соответствующего материала (с пластмассовым, резиновым покрытием и пр.), который содержит выполненное заодно уплотнение вместо отдельных уплотнительных колец. Головка 25 поршня представляет собой сплющенную сферическую форму, соответствующую зоне 29 в уплотняющей посадке над выпускным патрубком 22.
Поперечное сечение А-А кольцевой стенки 34 включает выполненные в ней большие проходы 34а, в результате чего металлическое кольцо 36 может быть установлено на поршне, вокруг стенки 34. Небольшие проходы 31 совмещены с большими проходами 34а для обеспечения горизонтального потока через них аналогично Фиг.4. Выполненный из металла элемент является предпочтительным, т.к. он обеспечивает острые края проходам, что улучшает турбулентность проходящей через них жидкости. Это предпочтение соблюдено для всех вариантов осуществления.
В поясняемом варианте осуществления верхний конец поршня имеет диафрагменный элемент 36. Это предотвращает затопление верхних частей выдачного крана, для которого будет использован рычажный механизм для перемещения поршня обычным образом (не показано).
На Фиг.7 показана взаимодействующая работа прохода «пенообразующего» средства с перемещением поршня. В положении А клапан также закрыт. Головка 25 поршня занимает место в зоне 29 ступенчатого основного корпуса 20. Кроме того, второе укупорочное средство 37, проходящее от верхнего конца поршня 23, закрывает впускной патрубок 21. Это укупорочное средство 37 представляет собой просто точно посаженную пластину, выполненную с возможностью поступательного перемещения параллельно стенке камеры основного корпуса и соединенную для перемещения поперечиной 38, проходящей от поршня 23.
В положении В головка 25 поршня перемещается из зоны 29, при этом укупорочное средство 37 соответственно перемещает проход 31, выполненный в укупорочной пластине 37 для совмещения с впускным патрубком 21. Тем самым в положении В поток ограничивается (с созданием пены).
После полного перемещения укупорочного средства 37 мимо впускного патрубка 21 поток открывается в положении С. Как и в предыдущих вариантах осуществления, обратное действие обусловливает турбулентный поток в положении В перед закрытием клапана снова в положении А.
Преимущество этого пятого варианта осуществления заключается в том, что выполняется функция двойного уплотнения.
Общий признак всех вариантов осуществления заключается в том, что перемещение поршня определяет время открытия потока через соответствующие ограниченные проходы, по меньшей мере, для части выдачного действия.
Отдельное прохождение потока, обеспечивающее турбулентность, не требуется. Дозирование внешне хорошо выглядящего пенистого продукта можно выполнять одной операцией, с минимальной подготовкой и с минимальным обслуживанием.
Основные варианты осуществления предусматривают трехэтапную работу, однако двухэтапная работа с эквивалентным проходом кольцевого выступа также входит в объем данного изобретения. Например, «третья зона» 32 (Фиг.2) не нужна при выдаче некоторых сортов пива «стаут». «Открытый» поток С не является обязательным, и будет обеспечиваться турбулентный поток, аналогичный обеспечиваемому известным уровнем техники.
Более того, показанная на Фиг.7 укупорочная пластина 37 может быть продлена вниз, чтобы совместить большой (относительно неограниченный) проход с впускным патрубком 21, когда выдачное устройство находится на этапе В, и совместить второй ограниченный проход в положении С (обычно полностью открытый поток). За счет этого поток изменяется на обратный, в результате чего для более длительного периода розлива напитка (положение В) турбулентный режим не используется. Это более подходит для некоторых элей сорта «стаут», для которых желательна пышная пенная шапка.
Упрощенный вариант осуществления предусматривает использование головки поршня с уплотнением «затыкающего» типа для закрытия выпускного патрубка в первом положении. Описанный выше кольцевой выступ с проходами проходит в радиальном направлении от поршня и уплотняется по отношению к боковой стенке отверстия таким образом, что при отведении затычки единственным путем остается путь через проходы. Но затем поршень/кольцевой выступ может отводиться далее мимо впускного патрубка 21, и при этом открытый поток может проходить между впускным и выпускным патрубками. Этот вариант осуществления сохраняет преимущество пенообразующей функции «мокрой стороны», и для него многосекционный (ступенчатый) канал не нужен.
Еще один дополнительный вариант осуществления предусматривает использование неподвижного полочного кругового кольца с ограниченными проходами или вырезами, примыкающими к каналу под впускным патрубком (это можно выполнить в виде вставки, установленной в канале во время сборки). Поршень закрывает выход обычным образом, и затем при его отведении создается турбулентный поток через ограниченные проходы. Если поршень отводится далее неподвижного кругового кольца, то по центральному каналу, в котором перемещается поршень, будет создаваться неограниченный поток.
Промышленная применимость
Настоящее изобретение можно осуществить известными методами и материалами. Выдачное устройство согласно изобретению можно изготовить из различных материалов, используя в соответствующих случаях пластмассовые формованные изделия и также детали из нержавеющей стали и др. для рассчитанной на длительную работу арматуры. Как указано выше, предпочтительно, но не существенно, чтобы ограниченный проход конструкции был изготовлен из такого твердого материала, как нержавеющая сталь, а не из пластмассы, чтобы сохранять долговечный острый край.