CN1116221C - 液体充气设备及其安全装置 - Google Patents

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Abstract

一种液体充气设备，包括：一个装有压缩气体的气瓶(53)；一个用来固定一个压缩气瓶的气瓶固定器(30)；一个用来固定一个装有待充气液体的容器(63′)的充气头(61′)；一个中间腔(38)，用来容纳从气瓶(53)排出的气体；一个气瓶阀(32)，通常用来阻止气体从气瓶中排出到该腔中，当需要时允许排出；阀操纵装置(17′)，该装置具有一个不工作位置和一个工作位置，在不工作位置上，它们对气瓶阀不起作用，在工作位置上，它们使气瓶阀打开，因而气体可以从该气瓶排出到该中间腔中；气体管道装置(20)，该装置将中间腔与充气头相连接；以及辅助阀装置(39)，用来当气瓶阀没有完全关闭以及阀操纵装置处于其不工作位置时，将中间腔与管道装置密封。该辅助阀装置包括一个控制腔(25)，一个柱塞(42)，该柱塞当阀操纵装置处于其不工作位置时将控制腔与中间腔密封，而当阀操纵装置处于其工作位置时则允许气体从中间腔通过。

Description

液体充气设备及其安全装置
本发明涉及用于对液体进行充气的设备，特别是涉及用来制作充气饮料的手提式设备，更详细地说，涉及一种用于这类设备的安全装置。
用来制作充气饮料的设备在家庭中已取得广泛的应用。由于这种广泛的家庭用途，对于这类设备的安全要求是特别严格的。
在本发明所涉及的充气设备中，一个装有待充气液体的容器被安装在该设备上，然后将气体导入设备并且进入容纳在容器内的液体中。当充气完成以后，就将容器取走。
用于充气的气体由一个气瓶或容器来供应，可以将气瓶安装在设备的一个下文中称为“气瓶固定器”的部件上，在气体用完后，就将气瓶更换。设备上设置有一个在下文中称为“气瓶阀”的阀，用来控制来自气瓶的气体流量。通常气瓶是可再补给的并且所述阀被安装在其出气孔处，但是在一次性使用的气瓶的情况下，也可以是设备的一部分。装有待充气液体的容器被安装在设备的另一个部件上，它被称为“充气头”。气体管道装置设置在设备内部，用来允许气体从气瓶固定器流动到充气头中。当将气瓶阀打开时，气体就流入气瓶固定器中，并从该固定器到充气头内，然后再进入液体中，该气体在设备内和容器内产生一个内部压力，该压力被一个阀限定在一个给定的最大值上，该阀被称为“排气阀”。所述压力在下文中被称为“系统压力”。当液体充气完成时，这可以通过由排气阀所产生的一个音响来显示，此时应将阀打开以防止压力的进一步上升，并应将容器从设备上取走。为了取走容器，应将它倾斜，而这将引起一个下文中称为“倾斜操纵杆”的杠杆也发生倾斜。该倾斜操纵杆的倾斜将使一个阀打开，从而将设备内部的压力排出到大气中。
操纵气瓶阀的一种常用的方式包括例如通过一个杠杆装置(下文中称为“操纵杆”)来操纵一个柱塞，柱塞与阀的一个销相接触(或紧靠)，当操纵时，柱塞将克服阀弹簧的反作用力而使阀销移动，从而使销与其支座分离，并且允许气体在销与支座之间流动。当松开操纵杆时，阀弹簧的反作用力将使阀销恢复到在其支座中的关闭位置，并使柱塞回到其非操纵位置。此时气体从气瓶到设备内，然后再到容器中的流动将停止。另一个弹簧-“操纵杆弹簧”-将使操纵杆返回到其不工作位置。
这种类型的充气设备在欧州专利472.995有具体描述，其全部内容通过引用结合在本文中。本发明的应用并不局限于EP472.995的装置，因为它还可以有效地应用于其他类型的液体充气设备中。但是，本文将参照所述欧州专利并通过一个实例和最佳应用来描述本发明。
图1示出了所述欧州专利的充气设备的一部分，设备上已安装了气瓶，但图中只示出该气瓶的上部。标号10表示一个气瓶固定器。标号11表示一个气瓶，气瓶阀的阀体12可以例如通过螺纹安装在气瓶的颈部。气瓶可以例如通过把所述阀体用螺纹拧紧在所述气瓶固定器上而装配在气瓶固定器10上。阀体12具有一个封装有弹簧14的阀腔。一个具有一个密封垫16的阀销15由弹簧14所推动而靠紧在一个在所述阀体中形成的支座上，该支座中设置有一个孔，阀销的一个突出部分从该孔中穿过。气瓶固定器10设置有一个在标号18处铰接地连接于其上的一个操纵杆13，该操纵杆可以被手动地压下，并且可以由一个操纵杆弹簧70来使它移动到其正常的不工作位置。当被压下时，操纵杆压在一个可以在气瓶固定器中滑动的柱塞19上并且将它压下。柱塞19的最下端与所述阀销15相接触。因此，当杆13被压下时，所述柱塞就压下所述阀销，从而将弹簧14压缩并在销与其支座之间留出一个空间，气体可以通过该空间从气瓶流入一个由气瓶固定器的内表面和气瓶阀的上表面所限定的腔17中，并由该腔再流入管道20(只部分地示出)中，然后气体再从该管道流入其上安装了装有待充气液体的容器的充气头(图1中未示出)中。当操作人员将杆13松开时-可能要松开好几次，最后，当气体通过排气阀(未示出)排出时，就表示在设备内所允许的最大压力已经达到-弹簧14就使阀销15上升并且将气瓶阀关闭，由此终止了气体从气瓶通过管道20到容器中的流动。
但是，如果当销被压下时，外来物质被夹在阀销5与其支座之间，那么，当杆13被松开时，该外来物质就会阻止销坐落在支座上，从而使气体继续从气瓶流入腔17中，并且再流入装有液体的容器中和/或通过排气阀排出。当该设备设计成能使这种情况不具有有害的结果时，但用户可能会发觉气体的不断流动并且采取某些操作，这些操作可能会引起设备的严重故障并且造成用户的不便。
应当指出，上述可能的缺点并不限于在欧州专利472.995的设备中才产生，而是任何充气设备，其中气体从一个压缩气瓶流入该设备中，然后再流入装有液体的容器中的流动通过一个阀来控制，该阀通过手操纵一个机械部件来打开，例如一个杠杆或其他同类物，都存在的普遍问题。在任何一个这类设备中，都有发生上述故障的可能性而本发明就适用于这类设备。
因此，本发明的一个目的是从液体充气设备中消除上述缺点。
更准确地说，本发明的一个目的是停止气体从气瓶或容器中流出，无论用户想在何时停止都行，并且与用来控制所述气瓶的出气孔的阀可能发生的故障无关。
本发明的另一个目的是，在一个液体充气设备(其中一个手操纵机构用来打开气瓶阀)中提供附加的阀装置，即，在气瓶阀发生故障时用来自动地停止气体从气瓶流入充气头和装有液体的容器中的流动的装置。
本发明的再一个目的是，如果发生一个气瓶阀销由于磨损或损坏或任何其他原因而不能关闭的情况，仍然可以保证气体流入充碳酸气系统中的流动受到阻止，并且对销压下装置的进一步操作也受到阻止或至少发生困难。
本发明的其他目的随着说明的进行将可以看到。
本发明提供了一种用于液体充气设备的安全装置，该设备包括一个用来固定一个压力气瓶的气瓶固定器，以及一个用来固定一个装有一种待充气液体的容器的充气头。
当气瓶被安装在气瓶固定器上以后，在所述气瓶固定器中或在气瓶固定器与气瓶之间就限定了一个中间腔，用来容纳从所述气瓶排出的气体。设置有一个气瓶阀，该阀通常用来阻止气体从所述气瓶中排出到所述腔中，当需要时允许排出。所述气瓶阀可以是气瓶固定器的一部分，或者可以安装在气瓶上，这取决于所使用的气瓶的类型。在后一种情况下，该阀可以例如通过螺纹连接在所述气瓶的颈部，以便用过的气瓶可以与其阀一起从气瓶固定器上取下，并且用一个充满气体的气瓶替换。但是，本发明同样也适用于这样的设备，其中，气瓶阀被固定在气瓶固定器上，而气瓶本身例如是使用后可扔掉的。在任何情况下，当气瓶阀处于打开状态时，气体就可以从气瓶排出并进入中间腔中。管道装置设置用来把所述中间腔与充气头相连接，并且允许气体从其中流过然后再从充气头流入安装在其上的容器上。排气阀装置设置用来把在中间腔内，在管道装置内以及在充气头内的压力限制在一个预定的最大值上。由于充气头和排气阀不是本发明的一部分，本文中将不对它们进行详细说明。
最后，设置有具有一个不工作位置和一个工作位置的阀操纵装置和运动装置。在不工作位置上，它们对气瓶阀不起作用，该阀保持关闭状态。在工作位置上，它们使气瓶阀打开，气体就从气瓶排出到中间腔内。它们最好包括一个操纵杆和一个运动连接装置，由此，当操纵杆被手动地压下时，气瓶阀的提动头也被压下，从而克服了弹性装置(例如一个螺旋弹簧)的弹性反作用力和内部的气体压力使所述阀打开。上述装置的组合是现有技术的一部分，并且在欧州专利472.995中对其一种特别有利的形式进行了说明。
根据本发明，安全装置(它主要包括辅助阀装置)设置用来使气体从气瓶排出进入其中的中间腔与通往充气头的管道装置在下述情况下密封，a)气瓶阀至少部分地打开，并且允许气体从气瓶中逸出或泄漏，和b)同时，阀操纵装置处于不工作位置，在该位置上，它们不能使气瓶阀的任何部分移动。因此，中间腔只有在气瓶阀由于外来物质而保持打开或部分打开(不是由于柱塞19通过销15而保持打开，见图1)的情况下才密封。
设置在气瓶阀与装有待充气液体的容器之间的所述辅助阀装置包括一个内腔，多个用来允许气体通过所述腔以便从所述气瓶阀流入所述容器内的孔，以及用来密封所述孔以阻止所述气体流动的装置(除非通过运动装置使所述密封装置处于不工作状态)。最好是，该密封装置包括一个柱塞，该柱塞具有受到内腔中的压力作用的一个第一表面和一个第二表面，所述第一表面的面积大于所述第二表面的面积，由此产生了一个操纵所述柱塞密封辅助阀的所述内腔的孔的压力。
在本发明的一个实施例中，所述辅助阀装置包括一个控制腔，该控制腔具有一个与中间腔相连通的第一孔以及一个与用来把气体从所述控制腔导引到充气头中的管道装置相连通的第二孔，柱塞装置通常既可用来当气瓶阀被关闭和阀操纵装置处于不工作位置时同时将所述孔密封，又可用来当该阀操纵装置处于工作位置时同时将所述孔打开，所述柱塞装置具有这样的受到在中间腔中的气体压力作用的表面面积，使得所述气体压力可产生一个力，该力当气瓶阀没有完全关闭和阀操纵装置处于不工作位置时，可使所述柱塞装置移动以便同时将所述控制腔的所述孔密封。
在本发明的一个特定的最佳实施例中，气瓶阀包括一个限定一个阀腔的阀室，该阀腔具有一个与气瓶的出气孔相连通的进气孔和一个通向中间腔的出气孔；一个具有一个可在所述阀腔出气孔中滑动的销的提动头；一个封装在所述阀腔内并且与所述销形成一个整体或者连接于其上的活塞；一个在所述阀室中围绕通向中间腔的所述出气孔设置的支座突出部分，该突出部分可以与所述提动活塞以气密的方式相啮合，用来阻止从阀腔排出的气体进入中间腔内；以及用来使所述提动头本体移动以便与所述支座突出部分相啮合的弹性装置(通常是一个螺旋弹簧)。
在所述实施例中，该辅助阀装置包括一个封装在气瓶固定器中构成所述中间腔的上边界的控制室，该控制室具有上壁，下壁和圆周壁并且限定了一个控制腔，所述上壁和下壁每个都具有一个孔，以及圆周壁具有一个与气瓶固定器的内表面间隔一定距离的外表面，以便限定一个与把气体导向充气头的管道相连通的气体通道，在所述下壁的下表面上围绕所述上壁上的孔限定了一个支座突出部分。一个可以在气瓶固定器和控制腔中从一个最高位置到最低位置滑动的柱塞，并从上到下包括一个穿过所述控制室上壁的所述孔的杆，一个封装在所述控制腔中的活塞，一个其断面显著地小于所述柱塞杆的断面并且还被封装在所述控制腔中的柄，以及一个借助于密封垫装置来密封或者打开所述控制腔下壁上的所述孔的可滑动的头部。当柱塞处于其最高位置时，活塞将紧密地与控制室的支座突出部分相啮合，并且柱塞的头部将密封控制室下壁上的孔，从而使所述控制腔被紧密地密封。当通过手动地压下一个操纵杆而使柱塞移动到其最低位置时，活塞就停止与控制室的支座突出部分相啮合，而柱塞头部就移动到所述控制室的下壁的孔的下面并与气瓶阀的提动销相啮合，从而克服了上述弹性装置的反作用力使所述提动活塞与所述阀室的所述支座突出部分相脱离，由此，气体就可以从气瓶自由地流动到阀腔中，并从阀腔流动到中间腔，再从中间腔流动到控制腔，再从控制腔流动到与管道连通的一个气体通道中，该管道可将气体导引到充气头内。
在这种类型的设备中，当操作人员松开操纵杆时，该操纵杆就由在控制腔中的气体压力推回，气瓶阀的弹簧将使提动活塞移回并与其支座突出部分相接触，而与控制柱塞的头部相啮合的提动销则返回其原始位置。弹簧装置使操纵杆返回其最后的不工作位置，并在该杆与柱塞19之间留下一个间隙。但是，如果气瓶阀由于任何原因而发生故障，并且提动活塞不返回到其与支座部分相接触的位置，或不完全返回到该位置，气瓶阀将不能完全关闭，而气体将继续被排出到中间腔中。此时在所述腔中和在控制腔中将形成压力，并且将在活塞的下表面上产生一个向上的推力以及在其上表面上产生一个向下的推力。但是，由于柱塞柄的断面积小于柱塞杆的断面积，因而受到压力作用的下表面的面积就大于上表面的相应的面积。因此，压力将使柱塞移动到其最高位置，在该位置上它将使控制腔密封，从而使气体不能从控制腔流入管道和充气头中。
在包括有本发明的一个设备中，当气瓶阀发生故障和用来帮助密封所述控制腔下壁的上述孔的密封垫装置发生损坏并且气体发生泄漏时，辅助阀将使中间腔与通向充气头的管道装置密封，并且当容器从设备上取走时，使压力不能从中间腔排出，虽然它可以从充气头和上述管道中装置中排出。在一个新容器安装到充气头上以后，操作人员就可以重复充气操作，但是需要克服中间腔中的压力作用在阀的提动头上的力，因而他需要付出更大的力来操纵阀操纵杆。
安全装置，特别是上文中所限定的辅助阀，虽然它是结合欧州专利472.995中所描述的设备来进行说明的，但它却普遍适用于包括一个压缩气瓶和一个装有待充气液体的容器的任何液体充气设备。因此，本发明总的提供一种包括一个辅助阀的安全装置，该辅助阀包括一个内腔，多个用来允许气体通过所述腔以便从所述气瓶阀流动到所述容器中的孔，以及用来密封所述孔以防止所述气体流动的装置，除非通过运动装置使所述密封装置处于不工作状态。在一个最佳实施例中，该密封装置包括一个柱塞，该柱塞具有受到内腔中的压力作用的一个第一表面和一个第二表面，所述第一表面的面积大于所述第二表面的面积，由此产生一个操纵所述柱塞来密封辅助阀的所述内腔的孔的压力。只要气瓶阀没有被完全关闭，在受到内腔中的压力作用的第一与第二表面的面积之间的面积差足以产生一个操纵所述柱塞的压力，来密封辅助阀的所述内腔的孔。该辅助阀被设置在气瓶阀的上面，并且该第一和第二柱塞表面分别是下表面和上表面。在一个最佳实施例中，所述辅助阀包括一个内腔，多个用来允许气体通过所述腔以便从所述气瓶阀流动到所述容器中的孔，以及用来密封所述孔以防止所述气体流动的装置(除非通过运动装置阻止所述密封装置密封所述孔)。
附图中：
图1示出了根据现有技术，更准确地说，是根据所引述的EPA472.995的一个气瓶固定器，图中只示出了气瓶的一部分；
图2和3是根据本发明的一个实施例的阀和辅助阀的剖面图，图中示出了它们处于两种不同的工作状态，并且只大略地示出了气瓶固定器和气瓶的一部分；
图4是根据本发明的一个实施例的液体充气设备的垂直视图；
图5和6是根据本发明的另一个实施例的阀和辅助阀的剖面图，图中示出了它们处于与图2和3相类似的两种不同的工作状态；以及
图7示出了一个柱塞的垂直视图，该柱塞是图5和6中的实施例的一个部件。
现有技术的气瓶固定器在前文中已经作了描述。应当再次强调的是，它并不是本发明优选适用的唯一装置，任何液体充气设备，只要其中从气瓶排出的气体先流入一个中间室内，然后通过管道装置进入装有液体的容器中，并且该设备设置有用来打开气瓶阀以便允许气体进入中间腔的装置，都能够有利地安装本发明的安全装置。
图2示出了一个根据本发明的安全阀，准确地说是一个辅助阀，液体充气设备的部件在处于不工作状态(即，该设备未被使用和液体未被充气)时，可直接与该阀相配合。标号21总的表示一个气瓶固定器，图中只示意地示出了其一部分。标号20示意地示出了把气瓶固定器连接在充气头上的气体管道的起始部分。后者以及管道的剩余部分图中均未示出，因为它可以是任何所要求的型式(特别是如EPA 472.995中所述的型式)，唯一的条件是，它包括一个排气阀，当A)在充气操作状态下已经达到一个规定的最大压力，和/或B)容器已从设备上取下时，该排气阀用来把压力从充气头和设备的剩余部分中排出。
如图2中所示，一个导向缸23被限定在气瓶固定器21的上部。一个柱塞总的用标号22表示，它包括一个杆24，一个活塞39和一个头部42。柱塞杆24可以在所述导向缸23内一般以大体上垂直的方向滑动。一个密封垫40(它是一个“0”形环)将所述柱塞杆与所述导向缸之间的间隙密封。柱塞杆24可与活塞39制成一个整体或者与其相连接，该活塞可与柄41制成一个整体或者与其相连接，以及该柄与柱塞头部42相连接。控制室29具有一个上壁43，一个下壁44和一个圆周壁45。上壁43具有一个柱塞杆24从其中通过的孔46，并且在其下表面上围绕所述孔形成有向下的突出部分47，当柱塞处于其最高位置时，活塞39将靠紧在该突出部分上，从而将孔46密封。控制室29限定了一个内部控制腔25。在控制室29的外表面与气瓶固定器21的内表面之间的周边间隙26使得腔25处于与管道20(只示出了一部分)相连通的状态，气体通过该管道到达装有待充气液体的容器中。柄41的末端为一个头部42，该头部可以在该控制室的下壁44的一个通常为圆柱形孔48内滑动。在所述孔48上的一个环形槽内安装有一个密封垫49(它是一个“O”形环)，当所述柱塞头部42位于其中(即处于柱塞的最高位置)时，该密封垫就将所述孔48密封。
气瓶阀的头部总的用标号30表示。它限定了一个阀腔31。在所述阀腔中封装有一个阀的提动头32，该提动头包括一个提动销33和一个其上设置有密封垫材料的上层36的提动活塞35，该提动活塞通过一个弹簧34的推动而压紧在围绕所述腔31的一个出气孔51设置的突出部分50上，该突出部分构成阀提动头的一个支座。当气瓶阀被关闭后，密封垫层36就由弹簧34压紧在所述突出部分50上并将所述出气孔51密封，由此将阀腔31与一个限定在气瓶阀30的顶面与控制室29的底面之间的中间腔38密封。从而也使通过一个进气孔54与所述阀腔31相连通的气瓶(其一部分用标号53示出)同所述中间腔38密封。
在图2和3中，只示出了阀操纵装置的一部分。所述阀操纵装置在本实施例中假设为与图1的现有技术的该装置基本上相同，即，包括一个铰接在气瓶固定器上的操纵杆，该操纵杆具有一个适合用来啮合和压下阀控制柱塞22的部分。示于图2和3中的所述操纵装置的该部分只是操纵杆13(见图1)的一部分，该部分用标号17′表示。当对操纵杆13进行操纵时，其部分17′就与柱塞杆24相啮合，并且将柱塞22压下。此时，柱塞头部42将被移动到控制腔的孔48的下面，它将与提动销33相接触并将其压下，并且使提动头32抵抗弹簧34的反作用力和内部的气体压力。同时，提动活塞35-36将与突出部分50分离，从而允许气体从气瓶中和阀腔31中流出并进入中间腔38内。上述情况在图3中示出。由此图可以看出，此时活塞不再与突出部分47啮合，并且已经使壁43的孔46打开。由此辅助阀就被打开，气体就可以从中间腔38流入控制腔25内，然后再从该腔通过周边间隙26进入管道20内，并最终进入装有待充碳酸气的水的容器中。
当操作人员松开用来操纵气瓶阀的运动装置的一部分的操纵杆时，后者通常将使气瓶的出气孔关闭，气体将不再从气瓶中流出。气体压力将推动阀的提动头回到其关闭位置。然后，由于柱塞杆24和密封垫密封49而保持在中间腔38和控制腔25中的气体压力将推动柱塞到其最高的密封位置。
但是，在气瓶阀发生故障时，提动头32将不会上升到其原始位置，因而气体将继续流入到腔38内。所以气体压力将存在于中间腔38，控制腔25，环形空间26，管道20以及该设备的其他部分中。由于活塞39的下部的断面面积(作用于其上的所述压力将产生一个向上的推力)大于其上部的有效断面积(作用于其上的所述压力将产生一个反向的推力)，该气体将在向上的方向对活塞作用一个推力差，从而将整个柱塞22推动到其最高位置，如图2所示，其中，孔46和48分别由柱塞活塞39和柱塞头部42所关闭，控制腔25被封闭，因而气体不再能从气瓶通过周边间隙26和管道20流入容器中。此时，在中间腔38中就产生一个与气瓶中相同的压力，例如约50巴。控制腔25则处于与环形空间26，管道20和该设备的其他部分相同的压力下。
如果阀的提动头32保持在打开状态，气瓶压力(它可以例如是50巴)将沿着向上的方向作用在柱塞头部42的下表面上，而系统压力(它可以例如是8巴)将作用在活塞39的上表面上并且由作用在其下表面上的相同的压力所平衡，直到系统压力被释放为止。此后操作人员为了打开该气瓶阀就需要克服一个力，该力等于系统压力乘以活塞39的上部面积的乘积与气瓶压力乘以头部42的面积的乘积之和。
当设备处于图3所示的状态时，充气操作可以重复进行，但是，操作人员将会发现进行这种充气操作十分困难，因为他需要克服由于在中间腔38中的高压所产生的推力。如果操作人员想要取走气瓶，就需要先将气瓶阀头部与垫圈密封190(与图中的90相当)分离，此时气体就可以从腔38(见图3)通过在气瓶固定器21的螺纹与阀体30之间的环形空间流出。这样，压力将降到大气压力，气瓶就可以被安全地取走并且换上一个新的气瓶，然后该设备就能以正常的方式进行操纵。
图4示意地示出了一台包括本发明的安全装置在内的液体充气设备。标号60表示设备的主体，其上的标号62′处铰接有一个充气头部61′。将容器63′安装(例如用螺纹方式)在所述头部61′上。将管64′连接在前述的气体管道20上，气体可通过该管道被导入容器中。在标号65′处设置有一个排气阀，它可以是任何一种适当的类型(例如在欧州专利472.995中所述的类型)，用来从容器，气体管道装置和中间腔中把压力释放出来。还设置了用来操纵该排气阀的装置，该装置用来当容器围绕铰链62′的摆动超出某个确定的角度时释放压力，如同在容器从充气头部取走时所发生的情况那样。所述的装置以及可能被使用的其他阀装置此处都没有说明，因为它们可以是在本技术领域中众所周知的任何一种类型，例如在472.995中所描述的类型。气瓶固定器以及与其协同工作的部件示于图2和3中，它们已在上文中作了说明。
为了进一步说明本发明，下文中给出了当根据上述欧州专利473.995操纵一台设备时以及根据本发明操纵一台设备时所进行的操纵顺序。根据上述欧州专利473.995的设备包括以下三个阀：排气阀，通气阀和安全阀。下述操作步骤在对已经被装入该设备内的容器中所装的液体进行充碳酸气时，即与一种气体(通常是二氧化碳)相混合时发生。
当用户将操纵杆压下时，将发生下列操作步骤：
a.气瓶阀被打开，允许气体进入容器中。
b.系统到达压力，排气阀发出蜂鸣声。
c.使容器倾斜，由此操纵了一个倾斜杆。
d.通气阀在倾斜杆在作出几度倾斜以后开始释放压力，并且保持在打开状态直到倾斜杆返回到充碳酸气位置为止。
e.此时一个阀打开。
f.使倾斜杆作出更大的倾斜。
g.通气销通过将排气阀提动头推离其支座而把排气阀打开，从而使任何剩余的压力释放。
h.此时两个阀打开。
i.使倾斜杆作出更大的倾斜。
j.安全销通过将阀提动头推离其支座而把安全阀打开，从而使任何剩余的压力释放。
k.此时所有三个阀都打开。
当用户将操纵杆松开时，将发生下列操作步骤：
a.气体压力与气瓶阀弹簧(图1中的标号14)作用的压力一起将阀的提动销(图中的标号15)推动到关闭位置。
b.提动销的移动将推动柱塞(图1中的标号19)向上，而柱塞又推动操纵杆(图中的标号13)向上移动。
c.阀的提动销关闭；该部件不可能再作向上移动。
d.柱塞由于作用在其与大气密封的面积上的气体压力而向上移动，而柱塞又推动操纵杆向上移动。
e.柱塞上升到与一个机械止动装置靠紧的位置；该部件不可能再作向上移动。
f.在操纵杆弹簧(图1中的标号70′)的作用下，操纵杆继续向上移动到其不工作位置。
根据本文件中所示的本发明的实施例的设备(参照图3所说明的)将通过以下操作步骤进行操作，除非另有规定。
正常操作
a.压下操纵杆，气体从气瓶(其中的压力例如为50巴)释放到中间腔38内，再到控制腔25，孔46，管道20内，并且从该管道到充气头(处于较低的压力下，例如8巴)中。
b.松开操纵杆13。
c.气瓶阀关闭，腔38和25，孔46和管道20都与气瓶压力相隔离，整个系统处于一个低压(例如8巴)状态，该低压即为系统压力。
d.松开操纵杆13。
e.柱塞头部42使中间腔38的出气孔48密封，并且使它与腔25，孔46和管道20相隔离。腔38保持系统压力。
f.松开操纵杆13。
g.活塞39与突出部分47形成密封接触，从而停止了柱塞的向上移动；所述活塞还使控制腔25与周边间隙26和管道20相隔离(虽然不大理想)。腔25保持系统压力(例如8巴)。
h.松开操纵杆13；弹簧70′(见图1；在图3中看不见)使杆13返回到其不工作位置。
i.此时柱塞22由于所述系统压力(例如8巴)作用在由“O”形环40所限定的面积上而受到一个向上的力。
j.通过使容器倾斜(由此操纵了倾斜杆)将系统压力释放。
操纵杆的松开已在上述四个步骤中作了说明。但是，在实际使用中，所述松开是一个连续的运动。
k.在间隙26和管道20中的压力处于大气压力状态。
l.控制腔25保持系统压力(例如8巴)，或者当其密封处于不理想状态(见步骤g)时可以降低到大气压力。
m.中间腔38保持系统压力(例如8巴)。
n.由于柱塞头部42的直径小于“0”形环40的直径，因而由于压力作用在柱塞22上的向上的力仍然是作用在由导向缸23(见图2)的孔中的“O”形环所限定的面积上的先前的系统压力(例如8巴)。这种情况与控制腔25是保持先前的系统压力还是泄漏为大气压力无关。
o.制作一个新的苏打容器。
p.克服作用在“O”形环40面积上的先前的系统压力(例如8巴)将操纵杆压下，此力小于为使阀的提动头打开而克服50巴的气体压力所需要的力。因此，该操作可视为是正常的，并且该顺序是可重复的。
不正常的操作(方案1)
1.压下操纵杆13，气体从气瓶(处于例如50巴的压力下)释放到中间腔38内，并且再由中间腔到控制腔25，间隙26和管道20内，然后再从该管道到充气头(处于例如8巴的压力下)中。
2.松开操纵杆13。
3.阀的提动头32不再密封，气体继续被释放到腔38和25，间隙26和管道20中。
4.松开操纵杆13。
5.头部42将腔38与腔25，间隙26和管道20完善地密封和隔离。腔38保持气瓶压力(例如50巴)。
6.松开操纵杆13。
7.活塞39在突出部分47上形成密封，从而停止了柱塞的向上移动；该活塞还使腔25与间隙26和管道20相隔离(虽然不大理想)。腔25保持系统压力(例如8巴)。
8.松开操纵杆13；弹簧70′使该杆返回到其不工作位置。
9.由于压力而作用在柱塞22上的向上的力就是作用在由密封在柱塞头部42上的“O”形环40所限定的面积上的气瓶压力(例如50巴)。
10.通过使容器倾斜(由此使倾斜杆倾斜)将系统中的压力释放。
11.系统处于大气压力状态，间隙26和管道20也处于大气压力状态。
12.控制腔25保持先前的系统压力(例如8巴)，或者当其处于不理想的密封状态时可以降低到大气压力。
13.腔38保持气瓶压力(例如50巴)。
14.由于压力而作用在柱塞上的向上的力仍然由作用在“O”形环49所限定的面积上的气瓶压力(例如50巴)所产生。如果腔25保持先前的系统压力并且没有泄漏，该力就比较大，或者如果该腔发生泄漏而回到大气压力，该力就不变化。
15.制作一个新的苏打容器。
16.克服作用在“O”形环49面积上的50巴的压力(例如8巴)将操纵杆13压下，此力大于为使阀的提动头打开而克服50巴的气体压力所需要的力。因此，该操作可视作是不正常的，并且所需要的附加力可能是值得注意的。不然的话，用户应随后重复该顺序，直到气瓶排空为止，这样他将不会意识到曾经有过问题。如果用户意识到他需要作用一个非常大的力来把操纵杆压下的话，那么他可以把气瓶取走，使来自中间腔38的气体向下从气瓶螺纹100(见图1)处排出，就可以安全地取走气瓶。
不正常的操作(方案2)
1.压下操纵杆；气体在气瓶压力(例如50巴)下从气瓶释放到中间腔38内，并且再由中间腔到控制腔25，周边间隙26和管道20内，然后再从该管道到处于系统压力(例如8巴)下的充气头中。
2.松开操纵杆13。
3.阀的提动头32不再密封，气体继续被释放到腔38和25，间隙26和管道20中。
4.松开操纵杆13。
5.由于“O”形环被损坏，头部42不再密封，因此，腔38不再与腔25，间隙26和管道20相隔离。气体继续通过系统流动。
6.松开操纵杆13。
7.活塞39在突出部分47上形成密封，从而停止了柱塞的向上移动；该密封还使控制腔38和25与周边间隙26和管道20相隔离。腔38和25保持气瓶压力，由于气瓶压力很高(例如50巴)，该密封的性能良好。
8.松开操纵杆13；弹簧70′使该杆返回到其不工作位置。
9.此时作用在柱塞上的向上的力是由作用在突出部分47所限定的内部面积上的气瓶压力所产生的，该突出部分与活塞39密封地啮合。
10.通过使倾斜杆倾斜将系统中的压力释放。
11.系统处于大气压力状态，间隙26和管道20也处于大气压力状态。
12.腔38和25保持气瓶压力。
13.由于压力而作用在柱塞上的向上的力仍然由作用在突出部分47所限定的内部面积上的气瓶压力所产生的，该突出部分与活塞39密封地啮合。
14.制作一个新的苏打容器。
15.如果可能的话，克服气瓶压力(例如50巴)将操纵杆13压下。完成该项操作所需要的力是异常的大，因此这项操作可视作是不正常的(如果用户继续操纵该设备，应重复上述步骤，直到气瓶排空为止)。
应当理解，可以将把中间腔与控制腔隔离的柱塞头部42认作是主要的安全装置，因为它基本上能提供所需要的安全性。活塞39是一个辅助的安全装置，它在主安全装置失效时起作用。它也可以单独工作，但此时用户通常将需要化费更大的力气才能压下操纵杆，这种情况是不合乎需要的。主安全装置被设计成在辅助安全装置之前生效，以便保证在正常和不正常使用(方案1)两种情况下，用户都不会感觉到有问题。
图5和6示出了本发明的第二实施例，该实施例基本上以与图2和3中所示的实施例相同的方式进行工作，但是在结构上相对于后者作了更改。
在图5中，示出了一个安装在气瓶固定器(未示出)的上部的导向装置61。在该实施例中，装置61具有一个内圆柱形支座63并且还设置有一个用来把操纵杆81通过一个弹簧81″固定在一个不工作位置上的销钉连接80。总的用标号62表示的一个柱塞包括一个杆64，一个活塞79和一个头部72。柱塞杆64可以在所述圆柱形支座63内一般以大体上垂直的方向滑动。一个密封垫70(它是一个“O”形环)将所述柱塞杆与所述导向缸之间的间隙密封。柱塞杆64可与活塞79制成一个整体或者与其相连接，该活塞可与柄71制成一个整体或者与其相连接，以及该柄与柱塞头部72相连接。在该实施例中，柄71和头部72形成一个整体件。一个控制室69具有一个上壁73和一个圆周壁45，并且通过一个底板74而落成。一个O形环179在柱塞与底板74之间提供一个紧密的密封。
柱塞和控制室在图7中以一个放大的比例示出。由图可见，柱塞柄71具有一个中央的长缝82。
上壁73具有一个柱塞杆64从其中通过的孔76，并且在其下表面上围绕所述孔形成有向下的突出部分77，当柱塞处于其最高位置时，活塞79将靠紧在该突出部分上，从而将孔76密封。控制室69限定了一个内部控制腔65。
气瓶阀(总的用标号84表示)包括一个其上表面设置有一个密封垫层的提动头85，该提动头通过气瓶的气体压力的推动而压紧在围绕所述阀的一个出气孔87的最下部设置的突出部分86上，该突出部分构成阀的提动头的一个支座。与在图2和3中的实施例的情况相同，最好设置有一个用来推动提动头85压紧在支座86上的装置(例如弹性装置)，这与气瓶中是否存在有压力无关。当气瓶阀被关闭后，所述密封垫层就被压紧在所述突出部分86上并将所述出气孔87密封，由此将气瓶密封，该气瓶的一部分用标号88示出。
一个铰接在装置61上的操纵杆81，该操纵杆具有一个适合用来啮合和压下柱塞62的部分。当对操纵杆81进行操纵时，其部分81′就与柱塞杆相啮合，并且将其压下。此时，柱塞头部72将被移动到O形环179的下面，它将与提动销(图3中的33)相接触并将其压下，并且使阀的提动头85抵抗内部的气体压力。同时，提动头的密封垫层将与突出部分86分离，从而允许气体从气瓶中和在提动头与其支座之间的阀腔中流出，并进入在气瓶阀84的上部(即所述提动头及其支座)与底板74之间形成的中间腔78内。上述情况在图6中示出。因此，气体就可以从所述中间腔经过柱塞的长缝82并由此流入控制腔65内，然后再进入孔20中，该孔与待充碳酸气的容器相连接的管道相通。
当操作人员松开操纵杆时，气体压力就将阀提动头推到其关闭位置，因而气体不再从气瓶中排出，此时保持在中间腔78中的气体压力将把柱塞推到其最高的密封位置。
但是，在气瓶阀发生故障时，提动头32将不会上升到其原始位置，因而气体将继续排出到腔78内，并由此再到内部控制腔65中。由于活塞79的下部的断面面积(作用于其上的所述压力将产生一个向上的推力)大于其上部的有效断面积(作用于其上的所述压力将产生一个反向的推力)，该气体将在向上的方向对活塞作用一个推力差，从而将整个柱塞62推动到其最高位置，如图5所示，其中，内部的控制腔65被密封，因而气体不再能从气瓶排出并通过长缝82和孔20流入容器中。此时，在中间腔78中就产生一个与气瓶中相同的压力，例如约50巴。控制腔65则处于与该设备的其他部分相同的压力下。
如果阀的提动头85保持在打开状态，气瓶压力(它可以例如是50巴)将沿着向上的方向作用在柱塞头部72的下表面上，而系统压力(它可以例如是8巴)将作用在活塞79的上表面上并且由作用在其下表面上的相同的压力所平衡，直到系统压力被释放为止。此后操作人员为了打开该气瓶阀就需要克服一个力，该力等于系统压力乘以活塞79的上部面积的乘积与气瓶压力乘以头部72的面积的乘积之和。
如前所述，图5和6中的实施例在功能上是与图2和3中的实施例等效的，但它构成了本发明的另一种结构的实施例。前面所述的正常的和不正常的操作步骤同样适用于图5和6中的实施例。

Claims (17)

1.一种液体充气设备，该设备与一个装有压缩气体的气瓶和一个用来固定一个压缩气瓶的气瓶固定器(21)相结合，包括：
一个用来固定一个装有待充气液体的容器(63′)的充气头(61′)；
一个中间腔(38)，用来容纳从所述气瓶排出的气体；
一个气瓶阀(32，33)，通常用来阻止气体从所述气瓶中排出到所述腔中，当需要时允许排出；
阀操纵装置(13)，该装置具有一个不工作位置和一个工作位置，在不工作位置上，它们对气瓶阀不起作用，在工作位置上，它们使气瓶阀打开，因而气体可以从该气瓶排出到该中间腔中；
气体管道装置(20)，该装置将所述中间腔与所述充气头相连接；以及
辅助阀装置(39，47)，用来当所述气瓶阀没有完全关闭以及所述阀操纵装置处于其不工作位置时，将所述中间腔与所述管道装置密封。
2.如权利要求1的所述的充气设备，其中，该辅助阀装置包括一个控制腔(25)，一个柱塞(42)和一个密封垫(49)，该密封垫当该阀操纵装置处于其不工作位置时将所述控制腔与该中间腔密封，而当该阀操纵装置处于其工作位置时则允许气体从所述中间腔通过。
3.如权利要求1的所述的充气设备，其中，该辅助阀装置包括一个控制腔(25)，该控制腔具有一个与该中间腔相连通的第一孔(48)以及一个与该气体管道装置相连通的第二孔(46)，柱塞装置(39，42)通常既可用来当该气瓶阀(32，33)被关闭和该阀操纵装置(24，42)处于不工作位置时同时将所述孔密封，又可用来当该阀操纵装置处于工作位置时同时将所述孔打开，所述柱塞装置具有这样的受到在中间腔中的气体压力作用的表面面积，使得所述气体压力可产生一个力，该力当该气瓶阀没有完全关闭和该阀操纵装置处于不工作位置时，可使所述柱塞装置移动以便同时将所述控制腔的所述孔密封。
4.如权利要求1的所述的充气设备，其中，该辅助阀装置包括一个可以在一个支座中从最高位置滑动到最低位置的柱塞(24，39，41，42)，以及一个与气体管道(20)相连通的控制腔(25)，该管道用来把气体输送到一个装有待充气液体的容器中，所述柱塞具有一个最低部分(42)和一个孔(46)，该最低部分当所述柱塞处于其最高位置时将所述控制腔的下部密封，该孔当所述柱塞处于其最高位置时允许来自气瓶的气体从其中通过而达到所述气体管道中，所述柱塞还包括一个活塞，该活塞具有受到气体压力作用的一个下表面和一个上表面，所述下表面的面积大于所述上表面的面积。
5.如权利要求1的所述的充气设备，其中，该气瓶阀包括一个限定出一个阀腔(31)的阀室(30)，该阀腔具有一个与气瓶相连通的进气孔和一个通向中间腔(38)的出气孔；一个具有一个可在所述阀腔出气孔(51)中滑动的销(33)的提动头(32)；一个封装在所述阀腔内并且与所述销形成一个整体或者连接于其上的活塞(35)；一个在所述阀室中围绕通向中间腔的所述出气孔设置的支座突出部分(50)，该突出部分可以与所述提动活塞以气密的方式相接合，用来阻止从该阀腔排出的气体进入中间腔内；以及用来使所述提动头本体移动以便与所述支座突出部分相接合的弹性装置(34)。
6.如权利要求3的所述的充气设备，其中，该辅助阀装置包括一个封装在气瓶固定器(21)中构成所述中间腔(38)的上边界的控制室(29)，该控制室具有上壁，下壁和圆周壁并且限定了一个控制腔(25)，所述上壁和下壁每个都具有一个孔，以及所述圆周壁具有一个与气瓶固定器的内表面间隔一定距离的外表面，以便限定一个与把气体导向充气头的管道相连通的气体通道(26)，在所述上壁(43)的下表面上围绕所述上壁上的孔(46)限定了一个支座突出部分(47)。
7.如权利要求3的所述的充气设备，其中，该辅助阀装置包括一个可以在气瓶固定器和控制室中从一个最高位置到最低位置滑动的柱塞(22)，并从上到下包括一个穿过所述控制室上壁的所述孔(46)的杆(24)，一个封装在所述控制腔(25)中的活塞(39)，一个其断面显著地小于所述柱塞杆的断面并且还被封装在所述控制腔中的柄(41)，以及一个用来密封或者打开所述控制腔下壁(44)上的所述孔(48)的可滑动的头部(42)。
8.如权利要求7的所述的充气设备，其中，当柱塞(22)处于其最高位置时，活塞(39)将紧密地与控制室(29)的支座突出部分(47)相啮合，并且所述柱塞头部(42)将密封所述控制室下壁上的孔，从而使所述控制腔被紧密地密封。
9.如权利要求3的所述的充气设备，其中，该辅助阀装置包括一个可以在气瓶固定器(21)和控制室(29)中从一个最高位置到最低位置滑动的柱塞(22)，并从上到下包括一个穿过所述控制室上壁的所述孔(46)的杆(24)，一个封装在所述控制腔(25)中的活塞(39)，一个其断面显著地小于所述柱塞杆的断面并且还被封装在所述控制腔中的柄(41)，以及一个用来密封或者打开所述控制腔下壁上的所述孔的可滑动的头部(42)，其中，当通过手动地压下阀操纵装置(13)而使柱塞移动到其最低位置时，活塞将停止与控制室(29)的支座突出部分(47)接合，而柱塞头部(42)将移动到所述控制室的下壁的孔(48)的下面并与气瓶阀的提动销(33)相接合，从而克服了弹性装置(34)的反作用力使提动活塞(32)与阀室的支座突出部分(50)相脱离，由此，气体就可以从气瓶自由地流动到阀腔(31)中，并从阀腔流动到中间腔(38)，再从中间腔流动到控制腔(25)，再从控制腔流动到与管道(20)连通的一个气体通道(26)中，该管道可将气体导引到充气头(61)内。
10.如权利要求5的所述的充气设备，其中，该提动活塞(32)包括一个适合与围绕中间腔(38)的出气孔(51)的所述阀室的支座突出部分(50)相啮合的弹性部分(36)。
11.如权利要求7的所述的充气设备，其中，控制室的下壁上的孔(48)设置有一个密封垫(49)，当柱塞(22)处于其最高位置时，柱塞头部(42)与所述密封垫紧密地相接合，从而紧密地密封了所述孔(48，46)。
12.如权利要求7的所述的充气设备，其中，该气瓶固定器(21)中限定了一个导向缸(23)，柱塞杆(24)可滑动地封装在该导向缸内，密封装置(40)被设置在所述缸与所述杆之间。
13.一种用于液体充气设备的安全装置，该设备包括一个具有一个阀的气瓶和一个装有待充气液体的容器，其特征在于，它包括一个辅助阀，该辅助阀包括一个控制腔(25)，多个用来允许气体通过所述腔以便从所述气瓶阀流动到所述容器中的孔(48，26)，以及用来密封所述孔以防止所述气体流动的装置(22)，除非通过运动装置使所述密封装置处于不工作状态。
14.如权利要求13的所述的一种用于充气设备的安全装置，其中，所述密封装置包括一个柱塞(22)，该柱塞具有受到控制腔(25)中的压力作用的一个第一表面和一个第二表面，所述第一表面的面积大于所述第二表面的面积，由此产生一个操纵所述柱塞来密封辅助阀的所述控制腔的孔的压力。
15.如权利要求14的所述的一种用于充气设备的安全装置，其中，该辅助阀被设置在气瓶阀(32，33)的上面，该第一和第二柱塞表面分别是下表面和上表面。
16.如权利要求14的所述的一种用于充气设备的安全装置，其中，只要该气瓶阀没有被完全关闭，在受到控制腔(25)中的压力作用的第一与第二表面的面积之间的面积差足以产生一个操纵柱塞(22)的压力，来密封辅助阀的所述控制腔(25)的孔(46，48)。
17.权利要求13的所述的一种用于充气设备的安全装置，其中，该辅助阀包括一个控制腔(25)，该控制腔具有一个与气瓶阀的出气孔相连通的第一孔(48)以及一个与可把气体导入所述容器的气体管道装置相连通的第二孔(46，26)，柱塞装置(22)通常既可用来当该气瓶阀(30)被关闭和该阀操纵装置处于不工作位置时同时将所述孔密封，又可用来当该阀操纵装置处于工作位置时同时将所述孔打开，所述柱塞装置具有这样的受到在中间腔(38)中的气体压力作用的表面面积，使得所述气体压力可产生一个力，该力当该气瓶阀没有完全关闭和该阀操纵装置处于不工作位置时，可使所述柱塞装置移动同时将所述控制腔的所述孔密封。
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