БОЧОНОК С ФУНКЦИЕЙ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ И САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РОЗЛИВА ЖИДКОСТЕЙ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001] Настоящее изобретение в целом относится к бочонку для розлива напитков всех типов и, в частности, к бочонку с функцией самостоятельного охлаждения таких напитков и для автоматического поддержания давления внутри указанного бочонка для розлива охлажденного напитка.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] Многие напитки предпочтительно подаются в охлажденном виде. Существует множество примеров систем, разработанных для охлаждения подобных напитков до требуемой температуры. Один из примеров подобных систем - это гликольная система охлаждения. В системе этого типа циркуляционный контур охлажденного гликоля связан с возможностью передачи тепла с трубкой перегонки напитка или с резервуаром для напитка. Тепло передается от теплого напитка контуру гликольного охлаждения. Нагретый гликоль охлаждается за счет своей циркуляции через теплообменник, являющийся частью отдельного контура охлаждения. Для контура охлаждения обычно используется стандартный хладагент, такой как фреон, который непрерывно циркулирует в контуре охлаждения. Тепло передается внутрь теплообменника от нагретого гликоля хладагенту. Таким образом, охлаждение напитка в подобных системах достигается при помощи охлаждения с промежуточным хладоносителем, однако в таких системах необходимо использовать охлаждающий контур.

[0003] Для другого примера существующей системы требуется, чтобы напиток был изначально охлажден путем помещения емкости с напитком, такой как бочонок, внутрь охлаждающего устройства, а затем перемещения охлажденной емкости к месту розлива напитка. Очевидно, этот процесс требует использования соответствующих охлаждающих систем, способных поддерживать необходимую температуру напитка на требуемом уровне, после чего обычная гликольная циркуляционная система охлаждения, упомянутая ранее, может быть использована в процессе розлива напитка.

[0004] Не везде есть охлаждающие устройства для охлаждения напитков внутри емкостей. В дополнении к этому существуют случаи, когда потребители находятся в удаленной области, где отсутствует искусственное охлаждение, тем не менее, они бы предпочли охлажденный до нужной температуры напиток неохлажденному.

[0005] Большинство систем розлива напитков не предполагают автоматическую регулировку уровня давления внутри емкости, как правило, оно регулируется вручную. Уровень давления обычно поддерживается при помощи использования системы на основе двуокиси углерода. В случае если уровень давления в емкости регулируется некорректно, когда напиток разливают, это приведет к невозможности извлечения напитка из емкости кроме как путем увеличения уровня давления над напитком в емкости с ним.

[0006] Поэтому существует потребность в емкости в виде бочонка с возможностью автоматического охлаждения содержащегося внутри нее напитка без использования внешнего охлаждения, которая также поддерживает уровень давления внутри емкости с напитком для автоматического розлива напитка на постоянной основе в соответствии с требованиями потребителя.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0007] Емкость для напитков в виде бочонка с функцией самостоятельного охлаждения и самостоятельного розлива содержит отсек для напитков, содержащий боковую, верхнюю и нижнюю стенки, ограничивающие отсек, теплообменник, подвешенный внутри отсека с напитком так, что напиток окружает его, при этом теплообменник не контактирует со стенками отсека, теплообменник содержит металлический корпус, в котором расположены отдельные углеродные секции, через каждую из которых проходит отверстие, металлическую трубку, вставленную в каждое из этих отверстий и уплотненная по отношению к верхней части и нижней части металлического корпуса, впрыскивающие средства для впрыска газа под давлением в корпус с целью адсорбции углеродом, высвобождающие средства для высвобождения газа под давлением для охлаждения напитка, находящегося внутри отсека, и разливающие средства для розлива напитка из этого отсека.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0008] Фиг.1 - вид в перспективе с разрезом, демонстрирующий емкость для напитков с функцией самостоятельного охлаждения по настоящему изобретению,

[0009] Фиг.2 - вид в перспективе на теплообменник, используемый в емкости, показанной на фиг.1;

[00010] Фиг.3 - вид в разрезе теплообменника по фиг.2, сделанный по линиям 3-3 по фиг.2;

[00011] Фиг.4 - вид в перспективе на корпус теплообменника, взятый без верхней крышки;

[00012] Фиг.5 - вид в перспективе на углеродную секцию, взятую как часть теплообменника;

[00013] Фиг.6 иллюстрирует углеродные секции, расположенные внутри корпуса теплообменника, показанного на фиг.4;

[00014] Фиг.7 иллюстрирует корпус теплообменника с вставленными внутрь углеродными секциями, а также расположение верхней крышки для уплотнения устройства для завершения конструкции корпуса теплообменника.

[00015] Фиг.8 - изображенный по частям газораспределительный резервуар, являющийся частью конечной емкости, изображенной на фиг.1, и

[00016] Фиг.9 - вид в перспективе с разрезом, демонстрирующий альтернативный вариант реализации теплообменника и газораспределительного резервуара.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[00017] Как уже отмечалось, устройство в виде бочонка по настоящему изобретению используется для розлива напитков различных видов, которые потребитель предпочитает употреблять в охлажденном виде. Несмотря на то что существует множество таких напитков, к которым применимо настоящее устройство, для простоты описания и пояснения в качестве примера будет взят пивной бочонок с возможностью многократного использования. Несмотря на различные размеры применяемых бочонков, описание будет приведено конкретно в отношении пивного бочонка, внутри которого существует пространство для теплообменника, равное 10 литрам, и пространство для напитка, равное 20 литрам. Пиво внутри емкости или бочонка будет разливаться под действием давления двуокиси углерода и давление розлива, как правило, будет в районе от 0,9 до 1,5 бар. При использовании подобной схемы вместе с теплообменником, подвешенным внутри емкости для напитка, так что он полностью окружен напитком, было обнаружено, что пиво может быть охлаждено до средней температуры 5 градусов за среднее время 3 минуты. По мере извлечения пива из бочонка, газораспределительный резервуар, помещенный внутрь секции бочонка, содержащего напиток, будет автоматически высвобождать двуокись углерода для поддержания требуемого уровня давления для обеспечения возможности розлива пива из бочонка без необходимости введения дополнительной двуокиси углерода или иных газов извне. Было обнаружено, что пивной бочонок, изготовленный в соответствии с настоящим изобретением, будет поддерживать пиво внутри бочонка в охлажденном состоянии приблизительно в течение шести часов.

[00018] На фиг.1 представлен пивной бочонок (10), имеющий традиционную цилиндрическую форму. Расположенный внутри бочонка (10) отсек (12) с напитком имеет цилиндрическую боковую стенку (14) верхнюю стенку (16) и нижнюю стенку (18). Теплообменник (20) подвешен внутри отсека (12), как подробнее раскрыто ниже. Теплообменник (20) окружен пивом, содержащимся в отсеке (12). Теплообменник (20) содержит уплотненный корпус (22), у которого имеется верхняя часть (24) и нижняя часть (26). Отверстия (28) и (30) проходят сквозь теплообменник (20) от верхней части (24) к нижней части (26) соответственно. Отверстия содержат охладительные трубки, которые прикреплены к верхней части (24) и нижней части (26) корпуса. Внутри корпуса (22) расположен углеродный материал (32), способный адсорбировать газ, такой как двуокись углерода.

[00019] Входные отверстия подходящего охлаждающего газа, как показано на (34), обеспечивают подачу газообразной двуокиси углерода по подающим трубкам, как показано на (36). Подающие трубки герметично присоединены к поверхности верхней части (24) корпуса (22) теплообменника при помощи, например, сварки таким образом, что охлаждающая газообразная двуокись углерода вводится во внутреннюю часть корпуса (22) под давлением, при этом углеродное вещество насыщается за счет адсорбции газа углеродом. Входное газовое отверстие (34) содержит переходник для присоединения вентиля, а подающая трубка приварена к верху (16) бочонка для подвешивания теплообменника (20) внутри отсека (12) с учетом отсутствия его контакта со стенками отсека. Газораспределительный резервуар (38) расположен внутри и является частью теплообменника (20) и используется для поддержания требуемого уровня давления внутри отсека (12) для обеспечения надлежащего розлива пива, содержащегося в бочонке (10). Газ для розлива может находиться снаружи теплообменника. Стандартное горловое отверстие (40) бочонка расположено сверху (16) отсека (12) и подходит для использования стандартного крана для розлива, хорошо известного в промышленности. Хорошо известное стандартное горло бочонка и сборка для разлива (не показана) будут прикреплены к отверстию (40) и использованы для розлива пива из бочонка. Выходная часть газораспределительного резервуара присоединена сквозь кран для розлива для подачи газообразной двуокиси углерода в отсек (12), чтобы обеспечить требуемый баланс и обеспечить желаемый процесс розлива пива.

[00020] Когда отсек (12) соответствующим образом заполнен пивом через горловое отверстие, теплообменник (20) оказывается полностью погруженным в напиток. После открывания необходимого вентиля, газ, находящийся под давлением, который был адсорбирован углеродом, начинает выделяться из него и выбрасывается в атмосферу, в процессе этого перенося тепло от окруженного пивом теплообменника (20), тем самым охлаждая напиток. Процесс охлаждения пива влечет за собой перемещение пива через отверстия (28) и (30), в том числе и через центральное отверстие (42), за счет конвекции, таким образом пиво внутри емкости соприкасается с большей площадью внешней поверхности теплообменника, обеспечивая тем самым дополнительное и более быстрое охлаждение пива, доводя его до желаемой для употребления температуры.

[00021] На фиг.2 изображен теплообменник (20). Корпус (22) предпочтительно изготавливается из металла, такого как нержавеющая сталь 316. Секции корпуса сварены друг с другом и образуют уплотненную, непроницаемую для газа конструкцию. На фиг.2 показаны 5 отверстий (44), (46), (48), (50) и (52) для трубок охлаждения, центральное отверстие (42) выполнено для приема горловины, проходящей вниз до самого дна бочонка, чтобы пиво подавалось из нее наружу при необходимости для его употребления. Три подающие газ трубки (54), (56)и (58) также приварены к поверхности верхней стенки (24) корпуса (22) и используются для подачи газообразной двуокиси углерода в контакте с углеродом, содержащемся внутри корпуса (22). Газораспределительный резервуар (38) также расположен внутри теплообменника (20), подробное описание будет приведено ниже.

[00022] На фиг.3 изображен вид теплообменника, показанного на фиг.2, в разрезе. Как видно, углеродное вещество (32) полностью заполняет внутреннюю часть корпуса (22) теплообменника. Трубки охлаждения лучше видны из позиции (48) и (52). Трубки (48) и (52) охлаждения также изготовлены из нержавеющей стали 316 и приварены к верхней поверхности (24) и нижней поверхности (26) корпуса (20) для обеспечения полной герметичности конструкции. Как показано, подающие газ трубки (56)и (58) также приварены к верхней части (24) корпуса теплообменника и размещены таким образом, что газ подается через трубки (56)и (58) на верхнюю поверхность углеродного вещества (32), позволяя газообразной двуокиси углерода быть адсорбированной углеродом (32) до его насыщения.

[00023] Как показано на фиг.4, корпус (22) теплообменника состоит из нижней части (60) и боковой стенки (62) с вертикальной трубой (64) обеспечивающей отверстие (42). Нижняя часть и боковая стенка корпуса, показанные на фиг.4, могут быть сформованы при помощи штамповки из листа нержавеющей стали. После того, как внутрь корпуса будет помещено углеродное вещество (32), верхняя часть (24) должна быть приварена при помощи роликовой сварки. В качестве альтернативы, весь корпус (22) теплообменника (20) может состоять из секций из нержавеющей стали 316, сваренных друг с другом для получения желаемой конструкции. В любом случае, корпус в собранном состоянии представляет собой водо- и газонепроницаемую конструкцию содержащую углеродное вещество.

[00024] На фиг.5 изображена секция (66) подходящего углеродного вещества, используемого для адсорбции двуокиси углерода. Отверстие (68) проходит через секцию (66) углеродного материала и приспособлено для возможности прохождения через него трубки охлаждения, показанной на (48) и (52) на фиг.3. Предпочтительным углеродным веществом являются активированный уголь и вещество с температурным расширением, оно может также включать в свой состав связующее вещество. Подобное вещество описано в патенте США № 7,185,511, включенном в настоящую заявку посредством ссылки. Как показано в вышеуказанном документе, углеродное вещество будет адсорбировать газ, такой как двуокись углерода, и, когда этот газ выделится, температура окружающего напитка может быть снижена с величины комнатной температуры приблизительно до 5°С приблизительно за три минуты. Активированный уголь сжат с целью содержания большего количества углеродных частиц внутри заданного объема для обеспечения адсорбции большего объема двуокиси углерода и вследствие этого большего охлаждения напитка.

[00025] На фиг.6 показано расположение секций (66) внутри корпуса (22) теплообменника (20). Как показано на фиг.6, секции (66) углеродного вещества предпочтительно сформированы в виде сегментов. Эта конкретная геометрическая конфигурация использована по причине простоты ее изготовления и, в то же время, относительной легкости установки в корпус (22) теплообменника (20). Стоит понимать, что углеродные секции могут быть реализованы в любой конфигурации, в зависимости от требований к конструкции корпуса. Следует заметить, что через каждую из углеродных секций 66 проходит отверстие для возможности прохождения через него трубки охлаждения, о чем было сказано ранее. Так же следует заметить, что здесь представлены шесть (6) секций спрессованного углеродного вещества, однако стоит понимать, что в конструкции может применяться различное количество подобных секций в зависимости от желаемых характеристик, через каждую из которых проходит отверстие.

[00026] На фиг.7 изображен теплообменника со вставленными на свое место секциями (66) углеродного вещества, верхней крышкой (24), размещенной сверху корпуса (22) для дальнейшей ее сварки с корпусом и завершения конструкции теплообменника (20).

[00027] На фиг.8 изображен резервуар с газом для поддержания давления газа внутри бочонка на подходящем уровне и выполнения розлива пива. Как видно на рисунке, корпус (68) резервуара содержит углеродную вставку (70), изготовленную из того же вещества, что и секция (66), упомянутая выше. Уплотняющая крышка и подающая трубка, показанные на позиции (72) и (74) соответственно, приварены к верхней части корпуса (68) отсека, для обеспечения газонепроницаемости корпуса и вся конструкция затем установлена в теплообменник (20), как показано на фиг.2 и 3. Как уже было сказано, углеродное вещество (70), находящееся в резервуаре, наполнено до насыщения двуокисью углерода при помощи способа, изложенного выше. В то время как напиток подается через кран наружу, адсорбированный газ внутри емкости проходит через кран по каналу, который регулируется вентилем для обеспечения баланса внутри этого отсека, чтобы пиво в емкости продолжало разливаться без дополнительных усилий.

[00028] Говоря о теплообменнике следует понимать, что подающие газ трубки (54) расположены таким образом, что оказываются подведенными к пограничным точкам секций (66) углеродного вещества. Это позволяет двуокиси углерода легче проникать между углеродными секциями и ускорить адсорбцию СО₂ в теплообменнике.

[00029] На фиг.9 изображен вариант соединения теплообменника и резервуара с газом. Теплообменник 80 состоит из корпуса 82, изготовленного предпочтительно из нержавеющей стали, внутри которого размещены сегменты уплотненного углерода. Как показано, углеродные секции 84 и 86 расположены в 2 слоя. Эти слои предпочтительно изготовлены из небольших сегментов в виде сегментов, как было описано выше. Сегменты размещены в 2 слоя, чтобы увеличить площадь поверхности теплообменника. Это позволяет единовременно охлаждать все содержимое бочонка. Это, в свою очередь, ведет к очень холодонму розливу напитка в первый раз.

[00030] Также, резервуар с газом 88 расположен под корпусом 82 теплообменника и поддерживается с помощью, например, стержней 90 и 92, которые приварены к резервуару 88 и к нижней части корпуса 82. На трубе 94 установлен вентиль 96, связанный с содержимым резервуара 88 и бочонка 10. Как было выше изложено, двуокись углерода подается через трубу 94 внутрь резервуара 88 и внутри адсорбируется спрессованным углеродом, а затем выделяется по мере вытекания пива, поддерживая достаточный уровень давления для подачи пива из бочонка. Было установлено, что для поддержания требуемого уровня давления подходит большинство резервуаров, как показано на 98.

[00031] Как показано на фиг.9, теплообменник 80 содержит трубки 100, 102 и 103 охлаждения, соответствующий входной газовый вентиль 104, прикрепленные трубки для впрыска газообразной двуокиси углерода, которая адсорбируется уплотненным углеродом 84 и 86 и затем выделяется для охлаждения пива или другой жидкости, содержащейся в бочонке 10.

[00032] В приведенном описании раскрыт бочонок с функцией самостоятельного охлаждения и самостоятельного розлива напитка, в частности бочонок для охлаждения и розлива пива, а также других напитков без необходимости использования внешних охлаждающих устройств, и поддержания температуры приблизительно до шести (6) часов.