Сатуратор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНРЕСПУБЛИК 19) ( А 1 51)5 А 23 Е 2 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ОСУДАРСТВЕНКЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР 1(71) Ленинградский технологический институт холодильной промьппленности и Ленинградский завод торгового машиностроения(56) Авторское свидетельство СССР Р 1143383, кл. А 23 Ь 2(00, 1985. (54) САТУРАТОР(57) Изобретение относится к устройствам для сатурирования напитков и может найти применение в торговом машиностроении, при производстве сатураоионных аппаратов для приготовления и выдачи газированных напитков. Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности в работе. Сатуратор .содержит насос-дозатор 1 с доэирующей 3 и перепускной 4 полостями и поршнем 2, смесительную камеру 6, силовую газовую камеру 10, установленную на насосе-дозаторе 1 и содержащую мембрану 11, газоподводящий трубопровод, систему подводящих трубопроводов и распределительных клапанов. Предохранительный.клапан 8 размещен на смеси- тельной камере. Возвратная пружина 16 установлена в надмембранной полости силовой газовой камеры, Диаметр рабочей поверхности мембраны силовой камеры устанавливают по зависимости, увязывающей основные геометрические Й параметры сатуратора с его режимнымипараметрами. 1 ил.С:1554871 Изобретение относится к торговому машиностроению, а именно к сатурационным аппаратам для приготовления и порционной выдачи газированных напитков5Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности в работе.В сатураторе, содержащем насос-дозатор с дозирующей и перепускной полостями и поршнем, смесительную камеру, силовую газовую камеру, установленную на насосе-.дозаторе и содержащую мембрану, связанную с поршнем насоса-дозатора и разделяющую силовую камеру на надмембранную и подмембранную полости, соединенные между собой трубопроводом с управляемым клапаном, газоподводящий трубопровод, связанный через управляемый клапан с подмембранной полостью, а также систему подводящих трубопроводов и распределительных клапанов, мембрана снабжена возвратной пружиной, установленной в надмембранной полости силовой камеры, а смесительная камера содержит предохранительный клапан для сброса газа, причем диаметр рабочей поверхности мембраны определяется по формулеЗО где Р диаметры рабочеи поверхности мембраны и поршня насоса-доза"35 зом дост ином аппа жидкостгаемый рате; переп 40давления межпере ду дозирупускной и необходимь смеситель лостями,е для работыой камеры иа дозы жидзирующую поля подс сти в дсть;ебуемая онцентрация го в напитуглерода. астворе е диокс нстанта фазоввновесия сист го оксид угл рода;- универсальная газ постоянная; а и молекулярная ма температура газ тора;коэффициент насыщения Наличие у мембраны возвратной пружины, установленной в надмембраннойполости силовой камеры, позволяетпри соединении ее полостей получитьв дозирующей полости насоса-дозатораразрежение, необходимое для подсосагазируемой жидкости, находящейся воткрытом резервуаре, Установка насмесительной камере предохранительного клапана для сброса газа, срабатывающего при превышении давления газав камере сверх установленного давления сатурации, позволяет осуществлятьавтоматическое удаление из камерынакопившегося в ней воздуха. Это повышает эксплуатационную надежностьустройства, так как исключается возможность потери работоспособностиустройства при накоплении в смесительной камере выделившегося воздуха.Увязка основных геометрическихпараметров устройства с его режимными параметрами позволяет осуществлятьточную дозировку потребляемого газа,что обеспечивает работоспособностьустройства и получение заданной степени насыщения напитка газом. 1(рометого, это позволяет отказаться от отдельного трубопровода низкого давления для подпитки устройства газом,что упрощает его конструкцию,Выполнение диаметра мембраны поопределенной расчетной формуле, увязывающей основные геометрические изаданные режимные парметры сатураторапозволяет наиболее рационально использовать энергию сжатого диоксида углерода. 11 оскольку отклонение одного илинескольких режимных пар;:.метров у известного сатуратора от своего первоначального значения приводит к потереработоспособности устройства, т,е,надежность работы сатуратора зависитот многих, часто нестабильных по своему значению, факторов, то в данномсатураторе всякое изменение режимныхпараметров в любом случае не приводитк потере работоспособности устройства, возможно лишь снижение качестванапитка или увеличение расходагаза. Безусловная работоспособность сатуратора обеспечивается какдополнительной установкой предохранительного клапана для сброса газа,так и выполнением по соответствующейзависимости диаметра рабочей поверхности мембраны,5 1554871Предохранительный клапан исключаетвозможность потери работоспособности, устройством при возникновении следующей ситуации. Если какой-либо режимный параметр сатуратора изменился(к примеру, на газирование поступилажидкость с более высокой температуройили жидкость имеет иную растворимость в ней газа, чем расчетная),что ведет к тому, что не весь отработанный газ растворится в жидкости,а будет накапливаться, повышая давление в полостях и смесительной камере,то клапан при этом обеспечит сбросизбытков газа в атмосферу и будетосуществлять это в любой нестандартной ситуации.Основные геометрические параметрысатуратор:, подлежащие определению - 20диаметры рабочей поверхности мембраны силовой газовой камеры и поршнянасоса-дозатора Рн и ВП,Основными режимными параметрамисатураторов для приготовления и порционной выдачи газированной воды являются;температура подводимой воды Ти окружающей среды Т, (К);требуемая концентрация растворенного в воде диоксида углерода С,(кг/мЗ )входное давление водь рассматриваемом случае - н имое разрежение в дозирующей и насосадозатора, достаточное д ора воды из открытого резерву (Па),Для получения заданной конции растворенного в готовом нгаза необходимо в смесительной камереподдерживать давление газа Рг .РСщг или с учетом Б,= - ,"1, а в еобход олости ля заб ара ЬР ентра апитке фа е Пр- констан сия сисно ог сящ мы, з перат воды,ко от тПа м( -- -)кгМ - коэффицторый о ыщенияя, ко ает данный ент н еспеч нно-струйфициент форсунке, ия. ногонасыщ е перепаошение дов д насоса-доплощ ато сатуратор,я сатураторов инжекц типа .рассчитывают ко ения р и напор 5 Р н одимый для его получ я обеспечения требуе авления Р, и Ы со ади мембраны и поршня а должно быть равно8 и 11 Р + бРье ш и (3)Яп Р-Рь фгде Р - входное давление газа.Для нормальной работы устройствавесь газ, поступивший в подмембраннуюполость силовой камеры, должен впоследствии раствориться в воде, т.е.масса поступившего газа должна быть 1 Оравна произведению С на объем дозыводы ЧЧслв в ;-=С ЧР тгде Ч - объем подмембранной полостипри крайнем верхнем положении мембоаны,илийЧ 1 ч Р 8 н й(4)1; Т,.Ч 8 К Т,где Р. и ч - газовая постоянная и молекулярная масса диоксида углерода.Совместное решение уравнений (2),(3), и (4) позволяет получить зависимость для соотношения площадей рабочих поверхностей мембраны и поршня"- , Р" "И,8 л "1 рс Р С На чертеже схематично изображенпредлагаемы сатуратор.Сатуратор содержит насос-дозатор 1,внутренняя полость которого разделена подвижным поршнем 2 на дозирующую3 и перепускную 4 полости, смеситель ный орган в виде форсунки 5, установленной в смесительной камере 6,входной канал которой через обратныйклапан 7 сообщается с дозирующейполостью 3. Смесительная камера 6 45 содержит предохранительный клапан 8, для сброса газа, сообщается с перепускной полостью 4 насоса-дозатора 1через магистраль с соленоидньм клапаном 9, Силовая газовая камера 10 50 установлена на насосе-дозаторе 1 иразделена мембраной 11 на надмембранную 12 и подмембранную 13 полости,которые сообщаются трубопроводом ссоленоидным клапаном 14, Иембранажестко соединена с поршнем 2, Надмембранная полость 12 соединена трубопроводом 15 со смесительной камерой6, в ней установлена возвратная пружина 16, воздействующая на мембра 1554871ну 11. Подмембранная полость 13 сообщается трубопроводом 17, ца котором установлены соленоидный клапан 18 и редуктор 19 давления с источником диоксида, углерода. Сатуратор снабжен датчиками 20 и 21, ца которые воздействует шток 22 поршня 2. Сатуратор содержит также сливцую магистраль 23. с солецоидным клапаном 24, а дозирую О щая полость 3 насоса-дозатора 1 соединена трубопроводом с обратным клапаном 25 с газируемой жидкостью, находящейся в открытой емкости 26Сатуратор работает следующим образом11 сходцым является крайнее верхнее положение поршня 2 ц мембраны 11. Возвратная пружина 16 находится в сжатом состоянии. В подмембранной полости 13 находится диоксид углерода под рабочим .давлением Р 1, которое устанавливается редуктором 19, В перепускцой полости 4 находится готовая к выдаче доза газироваццой воды, Все 25 солецоидные клапаны закрыты.По сигналу потреби ея открываются солецоидные клапаны 24 и 4, 11 ри этом давление диоксида у:порода в цадмембранной 12, подмембраццой 3 полостях и смесительной камере 6 выравнивается до величины Р. Под действием возвратной пружины 6 мембрана 11 и соответственно поршень 2 пере,мещаются вниз, при этом между полостями 3 и 4 создается перепад давле 35 ний ЬР (разрежение), а доза газированногоо напитка выдается в стакан потребителю, в дозирующую полость 3 через обратный клапан 25 из емкости40 26 подсасывается порция охлажденной жидкости, По достижении поршнем 2 и мембраны 11 крайнего цижцего положения шток 22 поршня воздействует ца датчик 21, который подает сигналы ца закрытие солецоидцых клапанов 14 и 24 и открытие клапанов 8 и 9. В результате газ поступает в подмембранную полость 13, создавая в цей давление Р , За счет разности давлев5 О ний Р -Р мембрана 11 начинает перемещаться вверх, сжимая возвратную пружину 16 и создавая между полостями 4 и 3 насоса-дозатора перепад дав= лений КР достаточный для эффективной работы смесительной камеры 6. Вода из дозирующей полости 3 через обратный клапан 7 и форсуцку 5 посту-. пает в камеру 6, где происходит ее насыщение диоксидом углерода. Приэтом вытесняемый из полости 12 газполностью растворяется в воде и давление в смесительной камере не поднимается выше первоначального значения Р, Газированная вода из камеры6 через клапан 9 поступает в перепускную полость 4, где накапливаетсяочередная доза газированной воды. Подостижении крайнего верхнего положения шток поршня 2 воздействует на датчик 20, который подает сигнал на закрытие клапанов 18 и 9, Устройствовозвращается в исходное положение,В случае, если по какой-либо причине, например в результате накопления воздуха в камере 6, весь газ, поступающий в устройство, растворяетсяв воде, давление в полости 12 и камере 6 повышается сверх нормальной величины Р, что приводит к срабатыванию предохранительного клапана 8, Приэтом воздух из камеры 6 удаляется,давление газа в ней падает до величины Ре и первоначально заданные режимные параметры устройства восстанавливаются,Таким образом, по сравнению с прототипом предлагаемый сатуратор обеспечивает возможность приготовлениягазированных напитков из заранее приготовленных жидкостей, находящихся в открытых резервуарах, что расширяет его технологические возможности и повышает эксплуатационную надежность, так как работоспособность устройства це зависит от входного давления воды.1(роме того, использование данного сатуратора позволяет отказаться от газоцодводящего трубопровода низкого давления ц обеспечивает автоматическое поддержание на заданном уровне концентрации растворенного в напитке диоксида углерода, что также повышает цацежцость устройства и упрощает его конструкцию,Формула изобретенияСатуратор, содержащий насос-дозатор сдозирующей и перепускной полостямн и поршнем, смесительцую камеру, силовую газовую камеру, установленную ца насосе-дозаторе и содержащую мембрану, связанцую с поршнем насоса-дозатора и разделяющую силовую камеру ца надмембранцую и подмембранцую полости, соединенные между собой трубо1554871 и ДР где Ьн и Пя - диаметры рабочей поверхности мембраны ипоршня насоса-дозатора; и Т Составитель Н.АрцыбашеваТехред М.Дидык Корректор Э.Лончакова Редактор А.Шандор Заказ 514 Тираж 504 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКРГ СССР113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. ГагаринЪ, 101 проводом с управляемым клапаном, газоподводящий трубопровод, связанныйчерез управляемый клапан с подмембранной полостью, и систему подводящихтрубопроводов с распределительными б 1клапанами, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности в работе, он оснащен предохранительным клапаном,служащим для сброса воздуха иэ смесительной камеры, а надмембранная полость силовой камеры снабжена пружиной, при этом диаметр рабочей поверхности мембраны устанавливают по формуле коэффициент насыщенияжидкости газом, дости-.гаемый в данном аппарате;перепады давления междудозирующей и перепускной полостями, необходимые для работы смесительной камеры и дляподсоса дозы жидкостив дозирующую полость;требуемая концентрациярастворенного в напитке диоксида углерода;константа фазового равновесия системы вода -диоксид углерода;универсальная газоваяпостоянная;молекулярная масса итемпература газа.