Сатуратор для получения газированной воды

, А 231 2/00 151)Ю В 01 0 ОБР ЕНИ мпани (ОЯ)ичард Х, Хинан, Вилли и Гэри В, Пейсли(О 629589,блик. 1979. УЧЕНИЯ ГАЗИрование напитков в ространства и земость: сатуратор соустройства и двух ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(54) САТУРАТОР ДЛЯ ПРОВАННОЙ ВОДЫ(57) Назначение: сатуриусловиях космического пного притяжения. Сущнстоит иэ доэирующего 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 моментдоэирования газированной воды из второй емкости для выдерживания; на фиг. 4 и 5 -емкостей для газировання 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 доэирующего 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-.. Обр Реда кто орре оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,Заказ 1734 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5ной из емкостей для выдерживания; на фиг, случае с емкостью 1, в емкости 2 для газиро - схематическая диаграмма системы са- вания и хранения вода и двуокись углерода турирования настоящего изобретения. содержатся в течение времени и под давлеСатуратор для получения газированной нием, достаточном для образования газироводы содержит две цилиндрические емко ванной воды.После образования сти 1 и 2 для гаэирования и хранения воды, газированной воды ее дозируют иэ емкости разделенные на две части, соответственно для газирования и хранения 2 через трубопсекции: 3,4, 5 и 6. Каждая из емкостей снаб- ровод 49, Емкость 2 тоже имеет во второй жена мешалкой, соответственно 7 и 8, и . части 5 ввод 47 для двуокиси углерода.разделены на две части посредством по- "0 Нефиг.1 показанасистемаподсоединедвижной мембраны 9 и 10. Сатуратор имеет ний кдозирующемуустройству, междудоэидозирующее устройство 11 двойного дейст- . рующим устройством и емкостями для вия, представляющее собой цилиндриче- гаэироваиия и хранения воды от трубопроский сосуд 12, снабженный фиксированной . водов из емкостей для газирования и хранеперегородкой 13,выполненнойсвоэможно ния воды, Действие трубопроводной стью деления цилиндрического сосуда на системы более подробно разьяснено ниже, две камеры 14 и 15. Дозирующее устройство В системе трубопроводов предусмотрен снабжено доэирующей поршневой систе- ряд клапанов. К этим клапанам относится мой 16 с проходящим через фиксированную клапан 42 перед вводом 38 для воды, клапан перегородку штоком 17 и ортогонально ук 44 перед вводом 40 для двуокиси углерода, репленнымина концах.последнегодисками клапан 45 перед вводом 41 для двуокиси 18 и 19, обеспечивающими деление каждой углерода и клапан 43 перед вводом 39 для из камер на первую и вторую секции 20 и 21. воды доэирующего устройства. Также пока- Каждая первая иэ секций предназначена эаны клапан 30 после вывода 22 для воды, для хранения воды, а каждая вторая - угле клапан 31 после вывода 24 для двуокиси кислого газа, причем каждая из двух камер углерода, клапан 32 после вывода 25 для связана с первыми частями сбответствую- двуокиси углерода и клапан 33 после вывода щих емкостей для гаэирования и хранения 23 для воды дозирующего устройства. Пе-. воды трубопроводами 22-29 с запорными ред емкостью 1 для выдарживания показан клапанами 30 - 37, осуществляющими под клапан 34 передвводом 26 дляводы,атакже ачу в каждую из первых частей емкостей показанклапан 35 передвводом 27 длядвуводы и углекислого газа. Кроме того, каждая окиси углерода. Емкость 2 также снабжена из двух камер 14 и 15 подсоединена посред- клапаном 36 перед вводом 29 для двуокиси ством трубопроводов 38, 39 и 40, 41 с запор- углерода и клапаном 37 перед вводом 28 для ными клапанами 42, 43 и 44, 45 к линиям 35 воды. Клапаны 50 и 51 после выводов из подачи в камеры соответственно воды и уг- емкостей 1 и 2 для газирования и хранения лекислого газа, Каждая вторая часть 3, 5 воды соответственно.емкостей для гаэирования и хранения водыСхематическая диаграмма подсистемы снабженадополнительнымитрубопровода- фиг. 1 показана на фиг, 11 (заключена в ми 46, 47 подачи углекислого газа для сме пунктирную линию). На фиг, 11 источник щения подвижных мембран 9, 10, аводыдлясистемысатурированияобозначен трубопроводы 48, 49, с запорными клапана- цифрой 56, Вода из источника 56 поступает ми 50, 51 выдачи газированной воды уста- в насос 57, из которого затем подается под новлены в каждой из первых Частей давлением 50 рз 9(3,52 ати)внакопитель 58, емкостей для газирования и хранения воды. 45 Вода из накопителя 58 через ввод 38 посту- Кроме того, в каждой из емкостей предус- пает в камеру 14 и через ввод 39 для воды мотрены датчики 52, 53 верхнего и датчики поступает в камеру 15. На фиг. 11 также 54, 55 нижнего уровней показан источник двуокиси углерода 59, иэВода в первую часть 4 емкостидля гази- которого двуокись углерода поступает в рерования и хранения воды поступает через 50 гулятор 60 и регулятор 61. Из регулятора 60 трубопроводы 26, а двуокись углерода по- . двуокись углерода поступает в ввод 40 для ступает через трубопровод 27, Вода и дву- С 02 камеры 14 и ввод 41 для С 02 камеры 15 окись углерода содержатся в первой части в доэирующего устройства. Двуокись углеротечение времени и под давлением, доста- да поступает в дозирующее устройство под точном для образования газированной во давлением 23, 52 рз 9 (1,65 ати). Из регуляды, которую дозируют через трубопровод тора 61 двуокись углерода поступает во вто. Дополнительная емкость 2 для газирова- рые секции 3, 5 соответственно емкостей 1 ния и хранения воды также имеет в первой и 2 для.газирования и хранения под давлечасти 6 трубопровод 28 для воды и трубоп- нием 30 рз 19 (2,1 ати). На фиг. 11 показан ровод 29 для двуокиси углерода, Как и в также дозатор 62, в который поступает гази;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 рз 9 (2,1 ати), подвижные мембраны 9, 10 перемещаются .дваох, Поскольку давление насыщения воды при 40 Е (4,5 С), карбонизированной до 10. 2,6 объемов, равно 12 рз ц (0,84 ати), давление в 30 рзд (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 рз 9 (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 вызываетзакрытие 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 непрерывноепоступление газированной воды в дозатор62. Давление двуокиси углерода во второй секции 3 емкости 1 движет подвижную мембрану 9 вверх с уменьшением в результате обьема 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 рз 19 (3,52 ати) воды в первую секцию 21 камеры 14, Клапан 45 также открыт с поступлением под давлением 23,52 рз 9 (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 газиро 20 253035 40 45 50 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 рз д (3,52 ати) воды в первую секцию 20 камеры 15. Одновременно также открывается клапан 44 с поступлением под давлением 23,52 рз 9 (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 направо с последующим возвратным движением поршневой системы в первоначальное положение. На фиг. 6 показана емкость 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 рзд (2,1 ати). Это давление превышает давление насыщения воды двуокисью углерода до 2,6 обьемов при 40 Е (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 этогопроцесса 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 раствор. 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 смэ) ем при перемешивании, достаточных длясатурирования воды, Этот признак аналогичен схеме, показанной на фиг. 6-8 для емкости 2. Таким образом, газированная вода5 образуется в одной из емкостей 1 или 2 в товремя, как иэ другой емкости происходитудаление уже образовавшейся газированной воды. Такая схема позволяет непрерывно получать газированную воду,10 В качестве образца показателей, иллюстрирующих работу сатуратора, приведеныследующие данные.Целевой уровень сатурации 2,6 об, )ьТемпература воды (во всей15 системе) 40 Г (4,5 С)Давление насыщения 12 рэ 19 (0,84 ати)Обьем воды, подаваемой вемкость для выдерживанияиз дозирующего устройства20 в ходе одного движения (примечание: два движения образуют цикл) 10 дюйм (164 см )Обьем СОг, подаваемой в емкость для выдерживания из25 доэирующего устройства в. ходе одного движения10 дюйм" (164 см) при23,52 рз д (1,65 ати), чторавно 26 дюйм (426 смэ)30 Обьем емкости для выдерживания между датчикамиположения 100 дюймЧисло циклов, необходимыхдля заполнения емкости для35 выдерживания 5Сатуратор может быть использован вусловиях пониженной силы тяжести космического пространства, а также и на земле.Также предполагается, что в сатураторе мо 40 жет быть использована только одна емкостьили более двух емкостей для выдерживания,В данном сатураторе может быть обработанлюбой другой раствор.Формула изобретения45 1. Сатуратор для получения газированной воды, содержащий цилиндрическую емкость, разделенную на две части, длягаэирования и хранения воды, систему трубопроводов с запорными клапанами подачи50 воды, углекислого газа и выдачи газированной воды, и мешалку, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения надежности вработе, он оснащен дозирующим устройством двойного действия и дополнительной55 емкостью для газирования и хранения воды,при этом обе емкости разделены на две части посредством подвижной мембраны, адозирующее устройство двойного действияпредставляет собой цилиндрический сосуд,снабженный фиксированной перегородкой,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 час тей емкостей для гаэирования и храненияводы,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 газированияи хранения воды.