ТРУБОЧКА ДЛЯ ПИТЬЯ
DRINKING TUBE

Изобретение касается выполнения средства для питья и, более конкретно, конструкции трубочки, посредством которой обеспечивается забор напитка из емкости, и может заменить обычные трубочки в тех случаях, когда желательно дополнительное перемешивание и улучшение вкуса и дезинфекция за счет действия кавитации внутри бактерий, приводящего к их уничтожению.
Известна трубочка для коктейлей с набором отверстий по ее длине (US 2570366, 1951). Отверстия могут закрываться и открываться перед опусканием трубочки. При открытии любого одного отверстия первые дозы жидкости будут соответствовать выбранной, в зависимости от открытого отверстия, глубине, но по мере отбора жидкости уровень глубины будет переменным, что исключает возможность забора всей жидкости с заданной глубины.
Известна соломка для коктейлей, представляющая собой трубочку с надетым на нее поплавком. На нижнем конце трубочка изогнута на некоторый угол (JP 2005013684, 2005). Забор жидкости из емкости осуществляется через входное отверстие в трубочке. Из этого следует, что вход жидкости в трубочку только один, и при заборе жидкости через входное отверстие в канал трубочки будут захватываться, за счет турбулентности потока, и те слои жидкости, которые находятся выше и ниже входного отверстия.
Известна соломка для коктейлей, представляющая собой трубочку с поплавком-фильтром на ее конце (DE 20 2006000080 U, 20.04.2006). При использовании такой соломки струя, входящая в отверстие трубочки, собирает жидкость, находящуюся по всей глубине в некотором конусе с вершиной на конце трубочки.
Известна соломка для коктейлей с ловушкой для льдинок на конце трубочки соломки (US 2004118769, 2004). Забор жидкости осуществляется с произвольной глубины. Жидкость поступает в трубочку через объем льдинок в ловушке.
Недостатками известных устройств является отсутствие возможности создания турбуленции большой интенсивности и кумулятивных микроструй, которые, при их наличии, обогащают напиток полезными для организма человека свободными ионами жидкости, а также обеззараживания напитка.
Известна трубочка для напитков и лекарств с полым цилиндром и сужениями в виде обжатий (WO 2008036885, A47G 21/18, 27.03.2008). Однако известное устройство не обеспечивает создания кавитационной камеры с созданием турбуленции большой интенсивности, а предназначено для задерживания в напитке твердых нерастворенных частиц.
Известна трубочка с полым цилиндром, сужениями в виде обжатий и фильтром (WO 2008062241 А1, 29.05.2008), которая также не обеспечивает создания кавитационной камеры с созданием турбуленции большой интенсивности, а с помощью установленного фильтра решает иные задачи.
Наиболее близким к предложенному является описанная в RU 2293506, A47G 21/18, 20.02.2007 трубочка для питья с сильфоном и одним или несколькими полыми цилиндрами. В известной конструкции использован механизм клапана, который, например, может быть образован продолжением трубки, из которой сформирован сильфонный элемент.
Однако и данное устройство не позволяет обеспечить достижение тех эффектов, которые обеспечиваются настоящим изобретением.
Техническим результатом заявленной конструкции трубочки является следующее.
1. Улучшение вкуса напитка при его питье через предложенную трубочку. Эффект достигается за счет интенсивного перемешивания, возникающего из-за образования макротурбулентных вихрей большой интенсивности и микровихрей, получаемых при схлопывании микрокавитационных пузырьков. Эти микропузырьки возникают, в свою очередь, после схлопывания каверн, образующихся в трубочке. При схлопывании микропузырьков образуются кумулятивные микроструи со скоростями порядка 1000 м/с и ударными местными давлениями порядка 10000 атм.
2. Обогащение напитка полезными для организма человека свободными ионами жидкости, число которых существенно увеличивается за счет кавитационно-кумулятивного воздействия и энергии, выделяющейся при схлопывании пузырьков.
3. Очистка напитка от находящихся в нем вредных бактерий и вирусов за счет действия кавитации внутри бактерии и образования перекиси водорода. Определенную роль в разрушении бактерий вирусов играет выделение газа из растворов, а также резкое изменение давления в жидкости.
4. Уменьшение количества насыщенных газов в напитке, приводящее к сохранению здоровья человека. Насыщенные газы, растворенные в жидкости, отрицательно влияют на кровеносные сосуды и сердечные клапаны человека вследствие повреждения их стенок при кавитации пузырьков этих газов.
5. В некоторых случаях представляется возможным получить уменьшение усилия, затрачиваемого для подъема напитка через трубочку из сосудов в полость рта, даже несмотря на наличие мест сопротивления жидкости в виде дроссельных устройств. Объясняется это как снижением коэффициента сопротивления трения жидкости о стенку трубочки при увеличении турбулентности потока жидкости, так и разбиением потока жидкости на ряд частей, для подъема которых требуется меньшее усилие.
Указанный результат обеспечивается тем, что трубочка для питья, имеющая произвольную форму поперечного (по отношению к направлению движения жидкости) сечения, содержит одну или несколько кавитационных камер в виде полостей произвольной формы. Указанная (указанные) кавитационная камера (кавитационные камеры) служит (служат) для создания кумулятивных микроструй, образующихся при схлопывании кавитационных пузырьков. Камера (камеры) образована (образованы) путем размещения на ее (их) конце (концах) дроссельного устройства (дроссельных устройств). Указанное (указанные) дроссельное устройство (дроссельные устройства) может быть (могут быть) выполнено (выполнены) в виде:
- шайб или сопел, полученных за счет обжатия трубочки,
- шайб или сопел, полученных за счет создания местных утолщений стенок трубочки,
- шайб или сопел, вставленных внутрь трубочки и закрепленных привариванием, приклеиванием или обжатием,
- иным образом выполненных каналов внутри трубки, имеющих меньшую (по отношению к самой трубке) суммарную площадь любого поперечного (по отношению к направлению движения жидкости) сечения проточной части и обеспечивающих увеличение скорости движения жидкости в них; при этом внешний контур любого такого сечения и контур (контуры) сечения проточной части могут иметь любую форму.
Дополнительно результат обеспечивается тем, что
- трубочка для питья может иметь кавитационную камеру (кавитационные камеры), форма поперечного (поперечных) сечения (сечений) которой (которых) может совпадать или не совпадать с формой поперечного сечения самой трубочки;
- трубочка для питья может иметь кавитационную камеру (кавитационные камеры), у которой (у которых) площадь любого поперечного (по отношению к направлению движения жидкости) сечения проточной части может быть равной или превышать соответствующую площадь сечения самой трубочки; внешний контур любого такого сечения и контур проточной части могут иметь любую форму;
- дроссельное устройство может быть выполнено в виде шайбы, имеющей внутреннее отверстие без фаски;
- дроссельное устройство может быть выполнено в виде шайбы, имеющей внутреннее отверстие с коническими или округлыми фасками;
- дроссельное устройство может быть выполнено в виде сопла, имеющего конические вход и выход, с возможным наличием цилиндрической средней части;
- дроссельное устройство может быть выполнено иным способом, при котором обеспечивается увеличение в нем скорости движения жидкости при уменьшении давления;
- часть или вся внутренняя поверхность кавитационной (кавитационных) камеры (камер) и/или самой трубочки может быть выполнена шероховатой или в виде сильфона.
Изобретение иллюстрируют чертежи, на которых показано следующее.
Фиг.1 - трубочка с сужениями (1) и кавитационными камерами (2).
Фиг.2 - трубочка с кавитационными камерами (3), внутренний диаметр которых больше внутреннего диаметра трубочки.
Фиг.3 - трубочка с дроссельным устройством с обжатием в виде шайбы с внутренним отверстием без фаски.
Фиг.4 - трубочка с дроссельным устройством с обжатием в виде шайбы с внутренним отверстием с коническими фасками.
Фиг.5 - трубочка с дроссельным устройством с обжатием в виде шайбы с внутренним отверстием с округлыми фасками.
Фиг.6 - трубочка с дроссельным устройством со вставкой в виде шайбы с внутренним отверстием без фаски.
Фиг.7 - трубочка с дроссельным устройством со вставкой в виде шайбы с внутренним отверстием с коническими фасками.
Фиг.8 - трубочка с дроссельным устройством со вставкой в виде шайбы с внутренним отверстием с округлыми фасками.
Фиг.9 - трубочка с дроссельным устройством с локальным внутренним утолщением стенок в виде шайбы с внутренним отверстием без фаски.
Фиг.10 - трубочка с дроссельным устройством с локальным внутренним утолщением стенок в виде шайбы с внутренним отверстием с коническими фасками.
Фиг.11 - трубочка с дроссельным устройством с локальным внутренним утолщением стенок в виде шайбы с внутренним отверстием с округлыми фасками.
Фиг.12 - трубочка с дроссельным устройством с обжатием в виде сопла с коническими входом и выходом и цилиндрической средней частью.
Фиг.13 - трубочка с дроссельным устройством с обжатием в виде сопла -образного профиля продольного сечения.
Фиг.14 - трубочка с дроссельным устройством со вставкой в виде сопла с коническими входом и выходом и цилиндрической средней частью.
Фиг.15 - трубочка с дроссельным устройством со вставкой в виде сопла -образного профиля продольного сечения.
Фиг.16 - трубочка с дроссельным устройством с локальным внутренним утолщением стенок в виде сопла с коническими входом и выходом и цилиндрической средней частью.
Фиг.17 - трубочка с дроссельным устройством с локальным внутренним утолщением стенок в виде сопла -образного профиля продольного сечения.
Фиг.18 - схематично, с проекцией на графики, показан принцип работы устройства с двумя дроссельными устройствами в виде сопел 4 и 5, образованных участками 6, 7, 8, 9 и 10, 11, 12, 13, соответственно.
Фиг.19 - трубочка с дроссельными устройствами 14 и сильфоном 15.
Сущность изобретения заключается в следующем.
В трубочке для питья, имеющей произвольную форму поперечного (по отношению к направлению движения жидкости) сечения, с помощью одного или более дроссельных устройств создается одна или более кавитационная камера. Указанная камера (камеры) позволяет (позволяют) интенсифицировать ряд физико-химических процессов в проходящей через нее жидкости, что, в свою очередь, приводит к улучшению вкуса напитка, обогащению напитка полезными для организма человека свободными ионами, очищению напитка от находящихся в нем вредных бактерий и вирусов, уменьшению вредного влияния насыщенных газов в напитке, и, в некоторых случаях, уменьшению усилия, затрачиваемого при питье напитка через трубочку.
Трубочка должна иметь не менее одного дроссельного устройства 1 (фиг.1), образующего (образующих) одну или несколько кавитационных камер 2.
Форма любого поперечного (по отношению к направлению движения жидкости) сечения любой кавитационной камеры может совпадать или не совпадать с формой поперечного сечения самой трубочки, площадь его проточной части может быть равной или превышать соответствующую площадь сечения самой трубочки; внешний контур любого такого сечения и контур проточной части могут иметь любую форму.
Для повышения интенсивности процесса турбулизации жидкости часть или вся внутренняя поверхность кавитационной (кавитационных) камеры (камер) и/или самой трубочки может быть выполнена шероховатой или в виде сильфона.
Указанное (указанные) дроссельное устройство (дроссельные устройства) могут быть выполнены в виде:
- шайб (фиг.3-5) или сопел (фиг.12 и 13), полученных за счет обжатия трубочки,
- шайб (фиг.9-11) или сопел (фиг.16 и 17), полученных за счет создания локальных утолщений стенок трубочки,
- шайб (фиг.6-8) или сопел (фиг.14-15), вставленных внутрь трубочки и закрепленных привариванием, приклеиванием или обжатием,
- иным образом выполненного/выполненных канала/каналов внутри трубки, имеющего/имеющих меньшую (по отношению к самой трубке) суммарную площадь любого поперечного (по отношению к направлению движения жидкости) сечения проточной части и обеспечивающих увеличение скорости движения жидкости в них.
Дроссельные шайбы могут иметь внутреннее отверстие без фаски (фиг.3, 6, 9), с коническими фасками (фиг.4, 7, 10) и с округлыми фасками (фиг.5, 8, 11).
Дроссельные сопла могут иметь конический вход и выход с возможным наличием цилиндрической средней части (фиг.12, 14, 16) или иметь специально подобранный -образный профиль продольного сечения сопла (фиг.13, 15, 17).
Устройство работает следующим образом. Рассмотрим фиг.18.
Дроссельное устройство в виде сопла 4 - участки трубочки 6-9, дроссельное устройство в виде сопла 5 - участки 10-13, кавитационная камера - участок 4-5.
Участки трубочки 6, 7 и 10, 11 являются конфузорами, соответственно скорость движения напитка в них увеличивается. В соответствии с законом сохранения энергии давление внутри жидкости на этих участках падает. Увеличение скорости потока приводит к увеличению числа вихрей внутри потока, т.е. к повышению его турбулентности, а снижение давления внутри жидкости - к образованию каверн, т.е. пузырьков перенасыщенных паров газов, растворенных в жидкости.
Наибольшее число вихрей и каверн образуется в самом узком участке сопел 7, 8, 11, 12, где скорость жидкости - наибольшая, а давление - наименьшее. При дальнейшем движении жидкость переходит в участки расширения трубочки 8, 9, 12, 13, т.е. в диффузоры, где скорость движения жидкости замедляется, а давление возрастает. Наибольшее замедление скорости потока жидкости и увеличение его давления происходит в кавитационной камере - на участке трубочки 9, 10. Из-за торможения жидкости на участках трубочки 8, 9 и 12, 13 и особенно в кавитационной камере происходит образование макротурбулентных вихрей большой интенсивности и микровихрей, получаемых при схлопывании микрокавитационных пузырьков. Микрокавитационные пузырьки появились после схлопывания каверн, образующихся в трубочке на участках 6, 8, 10, 12. При схлопывании микропузырьков образуются кумулятивные микроструи со скоростями порядка 1000 м/с и ударными местными давлениями порядка 10000 атм, которые оказывают размалывающее, размешивающее и растворяющее микрокинетическое воздействие на вещества, составляющие напиток. Образованные в кавитационной камере завихрения и микропузырьки переходят в следующее сужение трубочки - участки 10-13, где число образованных вихрей и каверн существенно увеличивается, что приводит к более интенсивному процессу перемешивания жидкости при ее движении по трубочке. При увеличении числа кавитационных камер процесс перемешивания жидкости происходит значительно интенсивнее.
В целях повышения интенсивности процесса турбулизации жидкости в кавитационной камере и большего образования в ней каверн и микропузырьков рекомендуется увеличить трение на внутренние поверхности камеры (фиг.19). С этой целью гофру - сильфон предлагается размещать внутри камеры и/или внутреннюю поверхность камеры за счет специальной обработки делать шероховатой. Увеличение шероховатости самой трубочки по всей ее длине за кавитационными камерами по ходу движения жидкости будет дополнительно интенсифицировать процесс ее перемешивания.
Таким образом, как следует из данного описания, заявленное устройство в процессе своей эксплуатации обеспечивает достижение указанного технического результата.