CN109896490A - 气阀 - Google Patents

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    • B01F23/237621—Carbon dioxide in beverages

Abstract

本公开涉及一种气阀，特别适用于水碳酸化系统或器具；并且还涉及包括这种阀的系统或器具。

Description

气阀
技术领域
本公开涉及一种气阀，特别适用于水碳酸化系统或器具；并且还涉及包括这种阀的系统或器具。
背景技术
被认为与当前公开的主题相关的参考文献如下：
-PCT申请公布号WO 2014/041539
-PCT申请公布号WO 2015/118523
-PCT申请号PCT/IL2017/051107
-PCT申请公开WO 2017/134014
-US 4,818,444
-US 2005/0034758
-US 2012/0111433
本文对上述参考文献的确认不应被推断为意味着这些与本发明公开主题的可专利性有任何关联。
用于制备碳酸饮料的系统和器具是已知的，例如从WO2014/041539、WO 2011/118523和PCT/IL2017/051107中获知。这些PCT申请公开了按需碳酸化系统，其利用二氧化碳气体和液体同时进料到碳酸化室中从而产生碳酸饮料。两种进料需要同时启动或停用。
发明内容
本公开提供了一种气阀，其操作以与液体流动系统中的液体流动动力学特征的变化同时地允许气体流动。气阀的特定用途是用于按需制备碳酸水基饮料的水碳酸化系统和器具。本公开的气阀操作以在水流引入时允许气体流动，并且水流和气流可以在碳酸化单元中组合，用于制备所述饮料。
本公开还提供了一种包含这种气阀的水碳酸化系统。
所述气阀包括气体通道、活塞机构和与液体流动管道连通的液体腔室。气体通道限定在气体入口和气体出口之间，并且包括可在气流阻滞状态和允许气体从入口流到出口的气流允许状态之间切换的阀单元。活塞机构包括活塞构件，所述活塞构件连接到阀单元并且构造成通过活塞构件在第一和第二位置之间的轴向移动而使阀单元相应地在其气流阻滞状态和气流允许状态之间切换。当液体腔室与所述管道连通时，所述流动管道中的液体压力的变化或通过所述管道的液体流动力学特征的变化引起液体腔室内的静压的变化，从而引起活塞的位移。这种位移然后引起阀单元的相应切换，从而允许气体与水流同时流过所述气体通道。
在一个实施例中，活塞机构包括柔性的液体不可渗透的隔膜，该隔膜在活塞构件和液体腔室之间分离并且联接到活塞构件，使得隔膜的变形引起活塞构件的位移。
阀单元可包括设置在阀座中的阀柱塞，所述柱塞联接到活塞构件，使得其在气流阻滞状态和气流允许状态之间的切换通过轴向运动进行。活塞构件和阀柱塞通常以固定方式彼此连接，使得活塞构件的轴向位移引起阀柱塞的伴随轴向位移。
气阀通常构造成使得液体腔室内的静压的增大引起活塞构件从第一位置到第二位置的位移。活塞构件可以通过偏置装置偏置到其第一位置，并且进入第二位置的位移抵抗这种偏置。
尽管在前一段中提到了典型的构造，但是活塞构件也可以构造成通过减小所述液体腔室内的静压而移动到其第二位置。在管道与液体源直接连通的情况下可能发生静压的降低，并且因此所述腔室内的稳态压力基本上是源的稳态压力。当允许水流过下游阀时，流量的增加导致管道中的静压下降，并且因此也导致所述腔室中的静压下降。然后，压力降低引起的活塞构件位移将引起阀柱塞中的相应切换。
应注意，一旦阀允许气流，加压气体就从加压(例如CO2)源流向气体出口，以供与阀相关联或连接的设备使用。由于气体通常以较高的压力储存在气源(例如加压气体容器)内，因此通过阀的气流通常会导致压力突然降低，从而导致气体突然膨胀。这种膨胀通常是吸热的，因此伴随着气体出口处的温度下降。为了最小化或防止在气体出口处形成水冷凝物或冰，在一个实施例中，阀可以还包括安装在气体出口处或与气体出口相关联的防冻模块。这种防冻模块通常由具有高导热性的材料制成，例如金属或合金，并且通常设计成具有大的表面积，例如多孔的，因此破坏通过气体出口的气流，从而降低气体膨胀速率并防止形成冷凝物。
根据本公开的另一方面，提供了一种气阀，其包括限定在气体入口和气体出口之间的气体通道，并且包括：设置在气体入口和气体出口之间并且可在气流阻滞状态和允许气体从入口流到出口的气流允许状态之间切换的阀单元；活塞机构，其包括活塞构件，所述活塞构件联接到阀单元并构造成通过活塞构件在第一和第二位置之间的轴向移动构造使阀单元相应地在其气流阻滞状态和气流允许状态之间切换；液体腔室，其与液体流动管道连通，使得通过所述管道的液体流动动力学特征或所述流动管道中的液体压力的变化引起液体腔室内的静压力的变化，从而引起活塞的移位，活塞机构还包括柔性的液体不可渗透的隔膜，其在活塞构件和液体腔室之间分离并且连接到活塞构件，液体腔室内的静压增加导致隔膜变形以引起活塞从第一位置移位到第二位置，并且因此使阀单元从气流阻滞状态切换到所述气流允许状态。
本公开还提供了一种水碳酸化系统，其包括：在水源和碳酸化单元之间的水流系统；在加压二氧化碳源和碳酸化单元之间的气流系统，其中水和二氧化碳是结合生产碳酸水；和上述类型的气阀。所述阀的液体管道设置在水流系统中并构成水流系统的一部分，以引导水流从源流到碳酸化单元以流过所述管道。所述阀的气体通道设置在气流系统中并构成气流系统的一部分，使得二氧化碳通过所述气体通道从源流到碳酸化单元。通过所述管道的水流引起液体腔室内的静压变化，从而引起活塞的移动，以允许气体与水流同时流入碳酸化单元。
碳酸化系统通常在水流系统中包括在所述液体管道上游的液体流量控制阀，由此阀的打开以允许水流过所述管道将增大水腔室内的静压，从而使活塞从其第一位置位移到其第二位置。
附图说明
为了更好地理解本文公开的主题并举例说明如何在实践中实施，现在将参考附图仅通过非限制性示例描述实施例，其中：
图1A示出了处于气流阻滞状态的根据本公开的实施例的气阀的示意性横截面。
图1B示出了处于气流阻滞状态的根据本公开另一实施例的气阀的示意性横截面。
图2示出了处于气流允许状态的图1A的气阀的示意性横截面。
图3示出了根据本公开的实施例的气阀的示意性横截面，其包括用于防止由于阀的气体出口处的气体膨胀而形成冰的模块。
图4是采用图1-3中所示类型的阀的碳酸化系统的方框图。
具体实施方式
在下面的描述中，将参考示出本公开的特征的气阀的特定实施例以一些细节来说明本发明。该图示是在所描述的全部范围内的示例性而非限制性公开。
在下文中，为了方便起见，在图1和2中示出的气阀将参考上下方向进行描述。朝向图的底部的方向将被视为“向下”，并且朝向图的顶部的方向将被视为“向上”。类似地，该图的相应顶部和底部将如此相关。如可以理解的，这不一定具有任何功能意义，并且在实际使用中，阀可以具有不同的取向，例如，它可以颠倒、横向旋转等。
图1A中所示的气阀10包括限定在气体入口14和气体出口16之间并包括阀单元18的气体通道12。阀单元18包括具有活塞构件22的活塞机构20，所述活塞构件22通过联接构件24联接到阀单元，联接构件24与阀柱塞26固定地相连。在另一构造中，如图1B所示，联接构件24是活塞构件22的整体部分。因此，通过活塞构件沿箭头28表示的方向在图1A所示的第一位置和图2所示的第二位置(见下文)之间的轴向位移，引起阀柱塞的相应轴向位移，以引起阀单元从其如图1A-1B所示的气流阻滞状态切换到如图2所示的气流允许状态，反之亦然。
活塞构件22与柔性隔膜30相关联，所述柔性隔膜30是液体不可透过的并且通过锚定裙部36紧密地锚固到活塞腔34的侧壁32上。隔膜30在活塞构件22和液体腔室38之间分离，所述液体腔室通过孔40与液体流动管道42连通。在液体流动管道42中，水在上游-下游中流动，如箭头44所示。当上游阀(未示出)打开时，水被引入流动(在箭头方向44上)；这种流量的增加导致液体腔室38中的压力增大。
活塞构件22与偏置弹簧46相关联，偏置弹簧46在活塞构件上引起向上偏置，即朝向腔室38偏置。当腔室38中的压力增大时，在膜片上存在向下的压力，由箭头48表示，导致隔膜30和相关的活塞构件22移动到图2所示的活塞的第二位置，于是活塞构件22的底面50靠在活塞腔34的底面52上。
阀柱塞26包括O形环54，其在图1A-1B中所示的气体阻滞状态中阻止气体沿着由弯曲箭头56表示的气流在气体入口和气体出口之间通过，这将在没有阀的情况下发生。然而，一旦活塞向下轴向移动到图2所示的第二位置，O形环54就与阀座58分离，并且允许大致沿箭头56方向的气流。当阀关闭并且管道中没有水流时，腔室38中的压力减小，并且活塞构件22轴向移动到其如图1A-1B所示的第一位置，导致阀柱塞26的伴随轴向位移进入如图1A和1B所示的流动阻滞状态。
在图3的实施例中，气体出口16包括安装在气体出口内的防冻模块60，该防冻模块60构造成破坏通过出口的气体流动，并因此降低气体的膨胀速率。这种模块的作用是最小化或防止冷凝物的形成，所述冷凝物可能在允许气流通过气体出口时由于加压气体的快速膨胀而在气体出口处形成。防冻模块60通常可包括多孔结构，该多孔结构由高导热材料制成，例如金属或合金。
图4是采用图1-3中所示类型的阀的碳酸化系统100的一些元件的总体示意图。该系统包括在水源104和碳酸化单元106之间的水流系统102，而所述液体管道42设置在该流动系统中并构成该流动系统的一部分，因此从源104流到碳酸化单元106的水通过气阀10的管道42。系统100还包括在气源112和碳酸化单元106之间的气流系统110，并且气体通道12设置在气流系统中并构成气流系统的一部分，使得二氧化碳从源通过气体通道到碳酸化单元。水流系统102中的水流通过阀114控制，并且一旦水流被启动，这就以上述方式在气流系统110中引起伴随的气流。伴随的二氧化碳和水流入碳酸化单元106产生碳酸水，其可通过分配出口120分配。

Claims (11)

1.一种气阀，其特征在于，所述气阀包括：
气体通道，其限定在气体入口和气体出口之间，并包括能在气流阻滞状态和允许气体从入口流到出口的气流允许状态之间切换的阀单元；
活塞机构，其包括活塞构件，所述活塞构件连接到阀单元并且构造成通过活塞构件在第一位置和第二位置之间的轴向移动而使阀单元相应地在其气流阻滞状态和气流允许状态之间切换；
液体腔室，其与液体流动管道连通，使得通过所述管道的液体流动动力学特征或所述流动管道中的液体压力的变化引起液体腔室内的静压的变化，从而引起活塞的位移。
2.根据权利要求1所述的气阀，其特征在于，所述活塞机构包括柔性液体不可渗透隔膜，所述隔膜在所述活塞构件和所述液体腔室之间分离并且联接到所述活塞构件，使得所述隔膜的变形引起所述活塞构件的位移。
3.根据权利要求1所述的气阀，其特征在于，所述阀单元包括设置在阀座中的阀柱塞，所述柱塞连接到所述活塞构件，使得其在所述气流阻滞状态和所述气流允许状态之间的切换通过轴向运动进行。
4.根据权利要求3所述的气阀，其特征在于，所述活塞构件和所述阀柱塞以固定方式彼此联接。
5.如权利要求1所述的气阀，其特征在于，所述活塞构件从第一位置到第二位置的位移通过增大液体腔室内的静压而进行。
6.如权利要求5所述的气阀，其特征在于，所述活塞构件通过偏置装置被偏置到其第一位置，而进入所述第二位置的位移抵抗这种偏置。
7.如权利要求1所述的气阀，其特征在于，所述活塞构件从第一位置到第二位置的位移是通过降低液体腔室内的静压而进行的。
8.根据权利要求1所述的气阀，还包括安装在所述气体出口处或与所述气体出口相关联的防冻模块，所述防冻模块构造成一旦允许气体流通过所述气体出口，就减少由于所述气体的膨胀而在所述气体出口处的水冷凝。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的气阀，其用于水碳酸化系统。
10.一种水碳酸化系统，其特征在于，所述水碳酸化系统包括：
在水源和碳酸化单元之间的水流系统；
在加压二氧化碳源和碳酸化单元之间的气流系统，其中水和二氧化碳相结合以产生碳酸水；和
根据权利要求1至9中任一项所述的气阀，其中，
所述液体管道设置在水流系统中并构成水流系统的一部分，以引导水流通过所述管道从水源流到碳酸化单元，并且其中
所述气体通道设置在气流系统中并构成气流系统的一部分，使得二氧化碳通过所述气体通道从所述加压二氧化碳源流到碳酸化单元；由此
通过所述管道的水流引起液体腔室内静压的变化，从而引起活塞的位移，以允许气体与水流同时流入碳酸化单元。
11.根据权利要求10所述的水碳酸化系统，包括在所述水流系统中所述液体管道上游的液体流量控制阀，由此打开所述阀以允许水流过所述管道而增大所述水腔室内的静压，从而使所述活塞从其第一位置位移到其第二位置。
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