Сатуратор для получения газированной воды

 

Назначение: сатурирование напитков в условиях космического пространства и земного притяжения. Сущность: сатуратор состоит из дозирующего устройства и двух емкостей для газирования и хранения воды. Дозирующее устройство действует как насос двойного действия с одновременным накачиванием воды и двуокиси углерода в одну из двух емкостей для выдерживания, каждая из которых служит как насос единичного действия. В этих емкостях воду и двуокись углерода выдерживают под давлением для образования газированной воды. Из одной из емкостей происходит удаление образовавшейся газированной воды в раздаточное устройство. После опорожнения этой емкости может происходить удаление газированной воды из второй емкости. После этого первая емкость для выдерживания может быть с помощью дозирующего устройства перезаполнена двуокисью угле-- рода и водой. 11 ил.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю В 01 D 47/00, А 23 1 2/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ (21) 4355757/13 (22) 13.05.88 (46) 23.05.93. Бюл. № 19 (31) 049521 (32) 14.05.87 (33) US (71) Дзе Кока-Кола Компани (US) (72) Артур Г. Рудик, Ричард Х, Хинан, Вилльям С, Кредл-младший и Гэри В. Пейсли (US) (56) Патент США ¹ 4629589, кл. В 01 0 47/00, опублик. 1979. (54) САТУРАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГАЗИРОВАННОЙ ВОДЫ (57) Назначение: сатурирование напитков в условиях космического пространства и земного притяжения. Сущность: сатуратор состоит иэ доэирующего устройства и двух

Изобретение относится к системе сатурирования и преднаЗначено для получения газированной воды либо на земле, либо в условиях пониженной силы тяжести космического пространства, Данная система сатурирования не требует четкого фазового разделения жидкость-газ при ее работе.

Целью изобретения является повышение надежности работы, На фиг. 1 изображена схематическая диаграмма подсистемы сатурирования; на фиг. 2 — схематическая диаграмма подсистемы фиг, 1, показывающая систему сатурирования в момент дозирования газированной воды иэ емкости для выдерживания; на фиг, 3 — схематическая диаграмма подсистемы фиг. 1, показывающая систему сатурирования настоящего изобретения в моментдоэиГ рования газированной воды из второй емкости для выдерживания; на фиг. 4 и 5—

„„50 „„1817702 АЗ емкостей для газирования и хранения воды.

Дозирующее устройство действует как насос двойного действия с одновременным накачиванием воды и двуокиси углерода в одну из двух емкостей для выдерживания, каждая из которых служит как насос единичного действия. В этих емкостях воду и двуокись углерода выдерживают под давлением для образования газированной воды. Иэ одной иэ емкостей происходит удаление образовавшейся газированной воды в раздаточное устройство. После опорожнения этой емкости может происходить удаление газированной воды иэ второй емкости.

После этого первая емкость для выдерживания может быть с помощью дозирующего устройства перезаполнена двуокисью угле-рода и водой. 11 ил. схематические диаграммы подсистемы фиг.

1, показывающие систему сатурирования настоящего изобретения в момент перезаполнения емкостей для выдерживания водой и двуокисью углерода; на фиг. 6-8— схематические диаграммы подсистемы фиг, 1, показывающие систему сатурирования настоящего изобретения в момент смешивания воды с двуокисью углерода с получением газированной воды; на фиг. 9— схематическая диаграмма подсистемы фиг.

1, показывающая систему сатурирования настоящего изобретения в момент прекращения дозирования газированной воды иэ одной из емкостей ц начала дозирования газированной воды из другой емкости для выдерживания; на фиг. 10 — схематическая диаграмма подсистемы фиг. 1, показывающая систему сатурирования настоящего изобретения в момент перезаполнения од-.

QO 4

О

Ы

4д

1817702 ной из емкостей для выдерживания; на фиг, 11 — схематическая диаграмма системы сатурирования настоящего изобретения.

Сатуратор для получения газированной воды содержит две цилиндрические емкости 1 и 2 для гаэирования и хранения воды, разделенные на две части, соответственно секции: 3, 4, 5 и 6. Каждая иэ емкостей снабжена мешалкой, соответственно 7 и 8, и разделены на две части посредством подвижной мембраны 9 и 10. Сатуратор имеет дозирующее устройство 11 двойного действия, представляющее собой цилиндрический сосуд 12, снабженный фиксированной перегородкой 13, выполненной с воэможностью деления цилиндрического сосуда на две камеры 14 и 15. Дозирующее устройство снабжено доэирующей поршневой системой 16 с проходящим через фиксированную перегородку штоком 17 и ортогонально укрепленными на концах. последнего дисками

18 и 19, обеспечивающими деление каждой из камер на первую и вторую секции 20 и 21.

Каждая первая иэ секций предназначена для хранения воды, а каждая вторая — углекислого газа, причем каждая из двух камер связана с первыми частями сбответствующих емкостей для гаэирования и хранения воды трубопроводами 22-29 с эапорными клапанами 30 — 37, осуществляющими подачу в каждую из первых частей емкостей воды и углекислого газа. Кроме того, каждая из двух камер 14 и 15 подсоединена посредством трубопроводов 38, 39 и 40, 41 с запорными клапанами 42, 43 и 44, 45 к линиям подачи в камеры соответственно воды и углекислого газа. Каждая вторая часть 3. 5 емкостей для гаэирования и хранения воды снабжена дополнительными трубопроводами 46, 47 подачи углекислого газа для смещения подвижных мембран 9, 10, а трубопроводы 48, 49, с запорными клапанами 50, 51 выдачи газированной воды установлены в каждой из первых Частей емкостей для газирования и хранения воды.

Кроме того, в каждой из емкостей предусмотрены датчики 52, 53 верхнего и датчики

54, 55 нижнего уровней, Вода в первую часть 4 емкости для газирования и хранения воды поступает через трубопроводы 26, а двуокись углерода поступает через трубопровод 27. Вода и двуокись углерода содержатся в первой части в течение времени и под давлением, достаточном для образования газированной воды, которую дозируют через трубопровод 48. Дополнительная емкость 2 для газирования и хранения воды также имеет в первой части 6 трубопровод 28 для.воды и трубопровод 29 для двуокиси углерода, Как и в случае с емкостью 1, в емкости 2 для газирования и хранения вода и двуокись углерода содержатся в течение времени и под давлением, достаточном для образования газиро5 ванной воды. После образования газированной воды ее дозируют иэ емкости для газирования и хранения 2 через трубопровод 49. Емкость 2 тоже имеет во второй части 5 ввод 47 для двуокиси углерода.

10 На фиг. 1 показана система подсоединений к доэирующему устройству, между доэирующим устройством и емкостями для гаэироваиия и хранения воды от трубопроводов из емкостей для газирования и хране15 ния воды. Действие трубопроводной системы более подробно разьяснено ниже.

В системе трубопроводов предусмотрен ряд клапанов. К этим клапаНам относится клапан 42 перед вводом 38 для воды, клапан

20 44 перед вводом 40 для двуокиси углерода, клапан 45 перед вводом 41 для двуокиси углерода и клапан 43 перед вводом 39 для воды доэирующего устройства. Также показаны клапан 30 после вывода 22 для воды, 25 клапан 31 после вывода 24 для двуокиси углерода, клапан 32 после вывода 25 для двуокиси углерода и клапан 33 после вывода

23 для воды дозирующего устройства. Пе-. ред емкостью 1 для выд.;рживания показан

30 клапан34передвводом26для воды, атакже показан клапан 35 перед вводом 27 для двуокиси углерода. Емкость 2 также снабжена клапаном 36 перед вводом 29 для двуокиси углерода и клапаном 37 перед вводом 28 для

35 воды. Клапаны 50 и 51 после выводов из емкостей 1 и 2 для газирования и хранения воды соответственно.

Схематическая диаграмма подсистемы фиг. 1 показана на фиг. 11 (заключена в

40 пунктирную линию). На фиг. 11 источник воды для системы сатурирования обозначен цифрой 56, Вода из источника 56 поступает в насос 57, из которого затем подается под давлением 50 pslg (3,52 ати) в накопитель 58, 45 Вода из накопителя 58 через ввод 38 поступает в камеру 14 и через ввод 39 для воды поступает в камеру 15. На фиг. 11 также показан источник двуокиси углерода 59, из которого двуокись углерода поступает в ре.50 гулятор 60 и регулятор 61. Из регулятора 60 двуокись углерода поступает в ввод 40 для

С02 камеры 14 и ввод 41 для С02 камеры 15 доэирующего устройства. Двуокись углерода поступает в дозирующее устройство под

55 давлением 23, 52 psig (1,65 ати). Из регулятора 61 двуокись углерода поступает во вторые секции 3, 5 соответственно емкостей 1 и 2 для.газирования и хранения под давлением 30 psig (2,1 ати). На фиг. 11 показан также дозатор 62, в который поступает гази.1817702 рованная вода из емкостей 1 и 2 для газирования и хранения.

На фиг. 1 обе емкости 1 и Я для газирования и хранения воды заполнены газированной водой. Поскольку газообразная двуокись углерода находится во. вторых секциях 3, 5 под давлением 30 pslg (2,1 ати), подвижные мембраны 9, 10 перемещаются ..AAAox. Поскольку давление насыщения воды при 40 F (4,5 С), карбонизированной до. 10 . 2,6 объемов, равно 12 pslg (0,84 ати), давление в 30 pslg (2,1 ати) значительно превышает давление насыщения. Таким образом, гарантируется карбонизация раствора.

На фиг. 2 клапан 50 открыт и газированная вода поступает в дозатор 62. Давление двуокиси углерода в 30 psig (2,1 ати) во второй секции 5 емкости 2 создает силу, достаточную для движения мембраны 10 вверх. В результате воды выталкивается из емкости

2 и, как следствие, происходит уменьшение объема первой секции 6 емкости 2, На фиг. 3 подвижная мембрана 10 емко-. сти 2 достигает датчика 53 положения верхнего уровня. Этот датчик вызывает закрытие клапана 50 и емкость 2 считается . "пустой". Одновременно открывается клапан 51 с выпуском из емкости 1 содержащейся в .нем газированной воды. В результате этого происходит непрерывное поступление газированной воды в дозатор

62. Давление двуокиси углерода во второй секции 3 емкости 1 движет подвижную мембрану 9 вверх с уменьшением в результате объема первой секции 4 емкости 1.

По мере удаления газированной воды из емкости 1 для газирования и хранения емкость 2 должна быть перезаполнена. Эта операция осуществляется согласно фиг. 4—

6. Для перезаполнения емкости 2 для газирования и хранения открывают клапан 42 с поступлением под давлением 50 psig (3,52 ати) воды в первую секцию 21 камеры 14, Клапан 45 также открыт с поступлением под давлением 23,52 psig (1,65 ати) во вторую секцию 20 камеры 15, Одновременно открываются клапаны 31 и 36 для поступления двуокиси углерода из второй секции 21 камеры 14 в первую секцию 6 емкости 2, Кроме того, открываются клапаны 33 и 37 для одновременного поступления воды из первой секции 20 камеры 15 в первую секцию 6 емкости 2. Общая сила воздействия на дозирующую поршневую систему 16 заставляет поршень двигаться слева направо, что указано стрелками 64 на фиг. 4. В результате такого движения вода и двуокись углерода из дозирующего устройства (или накачивающих приспособлений двойного . действия) поступает в емкость 2 для газиро20

55 вания и хранения воды, Вода поступает в емкость через ввод 28 в то время, как двуокись углерода поступает через ввод 29. По мере поступления в первую секцию 6 емкости 2 для газирования и хранения воды и двуокиси углерода подвижная мембрана (или поршень) движется вниз, По окончании движения дозирующей поршневой системы 16 слева направо, клапаны 42, 45, 32 и 33 закрываются, Как показано на фиг. 5, открывается клапан 43 с поступлением под давлением 50 pslg (3,52 ати) воды в первую секцию 20 камеры 15.

Одновременно также открывается клапан

44 с поступлением под давлением 23,52 pslg (1,65 ати) двуокиси углерода во вторую секцию 21 камеры 14. Одновременно открываются клапаны 30 и 32 с поступлением воды из первой секции 18 камеры 14 и двуокиси углерода из второй секции 20 камеры 15 в первую секцию емкости 2 для газирования и хранения воды. В ходе этой операции клапаны 36 и 37 остаются открытыми, таким образом обеспечивается поступление в первую секцию 6 емкости 2 все большего количества воды и двуокиси углерода. В результате этого подвижная мембрана 10 все дальше перемещается вниз. По мере.протекания операции по заполнению емкости 2 в емкости 1 продолжается удаление содержащейся в первой секции 4 газированной воды, поскольку клапан 51 остается открытым.

Вода и двуокись углерода, поступающие в дозирующее поршневое устройство 11 через вводы 39 и 40, заставляют двигаться дозирующую поршневую систему 16 справа налево, что показано стрелкой 64.

После достаточного числа полных дозирующих циклов (например, пяти дозирующих циклов) все клапаны за исключением клапана 51 закрыты, как показано на фиг, 6.

Дозирующий цикл состоит из движения дозирующей поршневой системы 16 слева наflpBBo с последующим возвратным движением поршневой системы в первоначальное положение. На фиг. 6 показана ем кость 2 для газирования и хранения воды с содержащимися в нем после пяти движений водой и двуокисью углерода. Вся двуокись углерода первоначально находится в виде свободных пузырьков. Давление двуокиси углерода во второй секции 5 30 psig (2,1 ати).

Это давление превышает давление насыщения воды двуокисью углерода до 2,6 обьемов при 40ОF (4,5 С). Под действием давления подвижная мембрана 10 начинает медленно двигаться вверх к верхней части емкости. В результате этого в первой секции

6 емкости 2 происходит переход двуокиси углерода в раствор. Для ускорения этого

1817702 процесса предусмотрена также мешалка 8.

По мере перехода двуокиси углерода в раствор из емкости 1 продолжает поступать газированная вода.

Из фиг. 7 видно, что все большее и большее количество двуокиси углерода переходит в раствор в первой секции 6 емкости 2.

Подвижная мембрана 10 продолжает движение вверх под действием давления двуокиси углерода во второй секции 5.

Как видно иэ фиг. 8, после достижения подвижной мембраной положения датчика

55 нижнего уровня вся свободная двуокись углерода оказывается переведенной в ðàñтвор. Вода в емкости 2 в полной мере карбониэирована и готова к поступлению в раздаточное чстоойство после того, как емкость 1 для газирования и хранения воды станет пустой. Предполагается, что вместо датчика уровня может быть использован таймер для определения момента перехода двуокиси углерода в раствор.

На фиг. 3 емкость 1 для газирования и хранения воды "пуста" и клапан 51 закрыт в момент достижения подвижной мембраной

9 положения датчика 52 верхнего уровня.

Клапан 50 может быть сразу же открыт для перекачивания газированной воды из первой секции 6 емкости 2 в распределительное устройство 62 с обеспечением непрерывного потока газированной воды.

Давление двуокиси углерода во второй секции 5 емкости 2 заставляет подвижную мембрану 10 двигаться вверх с вытеснением содержащейся в ней газированной воды, По мере удаления газированной воды из емкости 2 происходит перезаполнение емкости 1, что показано на фиг. 10. Клапаны

42, 45, 31, 33. 34 и 35 открыты. При поступлении воды в первую секцию 21 камеры 14 через ввод 38 для воды и поступлении двуокиси углерода во вторую секцию 20 камеры

15 через ввод 41 для двуокиси углерода дозирующее поршневая система 16 движется в направлении, укаэанном стрелкой 64, В результате такого движения происходит поступление воды иэ первой секции 20 камеры

15 через ввод 26 емкости 1. Кроме того, происходит поступление двуокиси углерода из второй секции 21 камеры 14 через ввод

27 емкости 1, По мере поступления воды и двуокиси углерода в первую секцию 4 емкости 1 подвижный поршень 9 движется вниз.

Этапы заполнения емкости 1 по существу аналогичны этапам, указанным для заполнения емкости 2 на фиг. 4-5. После введения целевого количества двуокиси углерода и воды в первую секцию 4 вода и двуокись углерода выдерживаются в первой секции 4 емкости 1 в течение времени и под давлени(1640 cMэ) ем при перемешивании, достаточных для сатурирования воды, Этот признак аналогичен схеме, показанной на фиг. 6-8 для емкости 2. Таким образом, газированная вода

5 образуется в одной из емкостей 1 или 2 в то время, как иэ другой емкости происходит удаление уже образовавшейся газированной воды. Такая схема позволяет непрерывно получать газированную воду.

10 В качестве образца показателей, иллюстрирующих работу сатуратора, приведены следующие данные;

Целевой уровень сатурации 2.6 об, /, Температура воды (во всей

15 системе) 40 F (4,5 С)

Давление насыщения 12 pslg (0,84 ати)

Обьем воды, подаваемой в емкость для выдерживания из дозирующего устройства

20 в ходе одного движения (примечание: два движения образуют цикл) 10 дюйм (164 см )

Обьем COz, подаваемой в емкость для выдерживания из

25 доэирующего устройства в . ходе одного движения

10 дюйм" (164 см ) при

23,52 pslg (1,65 ати), что равно 26 дюйм (426 смэ)

30 Обьем емкости для выдерживания между датчиками положения 100 дюйм

Число циклов, необходимых для заполнения емкости для

35 выдерживания 5

Сатуратор может быть использован в условиях пониженной силы тяжести космического пространства, а также и на земле.

Также предполагается, что в сатураторе мо40 жет быть использована только одна емкость или более двух емкостей для выдерживания, В данном сатураторе может быть обработан любой другой раствор.

Формула изобретения

45 1. Сатуратор для получения газированной воды, содержащий цилиндрическую емкость, разделенную на две части, для гаэирования и хранения воды, систему трубопроводов с запорными клапанами подачи

50 воды, углекислого газа и выдачи газированной воды, и мешалку, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности в работе, он оснащен дозирующим устройством двойного действия и дополнительной

55 емкостью для газирования и хранения воды, при этом обе емкости разделены на две части посредством подвижной мембраны, а дозирующее устройство двойного действия представляет собой цилиндрический сосуд, снабженный фиксированной перегородкой, 10

1817702

ОЛ ис

Оу Щ выполненной с возможностью деления цилиндрического сосуда на две камеры, и доэирующей поршневой системой, с проходящим через фиксированную перегородку штоком и ортогонально укрепленными на концах последнего дисками, обеспечивающими деление каждой из камер на первую и вторую секции, каждая первая из секций предназначена для хранения воды, а каждая вторая — углекислого газа, причем каждая из двух камер связана с первыми частями соответствующих емкостей для газирования и хранения воды трубопроводами с запорными клапанами для подачи в каждую из первых частей воды и углекислого газа и подсоединена посредством трубопроводов с запорными клапанами к линиям подачи в камеры воды и углекислого газа, при этом каждая вторая часть емкостей для газирования и хранения воды

-5 снабжена дополнительными трубопроводами подачи углекислого газа для смещения подвижных мембран, а трубопроводы с запорными клапанами выдачи газированной воды установлены в каждой из первых час10 тей емкостей для гаэирования и хранения воды, 2. Сатуратор по и. 1, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что мешалка установлена в первой

15 части каждой из емкостей для газирования и хранения воды.

1817702

H@O

COg

1817702

1817702

1817702

1817702 0

50 сог

1817702

СогcOz иго

4>u8 . 7

СО2 ЗО Фигd н2о

1817702

23.5 н2О

1817702

Г3.5Г

Г

СО СО

1817702

402 СР2

1817702

Составитель Н. Арцыбашева

Техред М, Моргентал Корректор Д. Обруча р

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1734 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5