Область техники
Настоящее изобретение относится к аппарату для разлива напитков, который находится под давлением и который содержит средство регулирования потока для автоматического поддержания по существу постоянной скорости потока напитка, находящегося под давлением, из резервуара, где он хранится, в результате повышения давления в резервуаре.
Предпосылки к созданию изобретения
Устройства для разлива жидкостей давно известны на рынке. Многие из них основаны на использовании сжатого газа, который повышает давление во внутренней части резервуара, содержащего жидкость для разлива, в частности, напиток, такой как пиво или другие газированные напитки. Давление в резервуаре повышают на заводе, или газ подают при использовании либо непосредственно в резервуар, содержащий жидкость, например как в US 5199609 или между довольно жестким внешним резервуаром и внутренним эластичным сосудом (например, мягким резервуаром или эластичным баллоном), содержащим жидкость для разлива, как в US 5240144 (см. фиг.1(a) и 1(b)). Оба применения обладают достоинствами и недостатками, которые известны специалистам в данной области. Настоящее изобретение в равной мере применимо к обоим типам систем подачи.
Повышенное давление, которое подают в резервуар для вытеснения из него жидкости, обычно составляет порядка от 0,5 до 1,5 бар (выше атмосферного). Очевидно, что поток жидкости, достигнув разливного крана под таким высоким давлением может легко стать неуправляемым и подобное резкое падение давления может привести к образованию нежелательной пены. По этой причине, часто необходимо предоставить средства управления потоком жидкости, покидающей резервуар и/или средство постепенного снижения давления жидкости между резервуаром, из которого она движется, и краном, где на нее воздействуют атмосферные условия. Для решения данной проблемы было предложено несколько решений.
Наиболее простым способом создания потерь давления между резервуаром и разливным краном является предоставление длинной разливочной линии, длиной примерно от 1 до 5 м. Данное решение является само собой разумеющимся в большинстве питейных заведений, где бочки хранятся в подвале или в соседней комнате и соединены с краном длинной линией трубопровода. Однако, для систем меньшего размера, таких как домашние диспенсеры, данное решение обладает недостатками, такими как потребность в специфическом обращении при монтаже подобной длинной линии трубопровода в разливочный аппарат, которое обычно заключается в сворачивании ее в спираль. Значительное количество жидкости остается в линии трубопровода после каждого разлива. Указанная застойная жидкость будет первой вытекать из крана при следующем разливе. Разумеется, это приводит к неудобству, которое заключается в том, что температура напитка, оставшегося в разливочной линии, не регулируется, что может привести к тому, что температура напитка, например пива, при разливе будет выше желаемой температуры для подачи напитка. Дальнейшее неудобство заключается в том, что при замене резервуара жидкость, которая осталась в линии трубопровода, может представлять опасность с точки зрения гигиены и, если к установке подключают другой тип напитка, может привести к нежелательному смешиванию вкусов. Для решения последней указанной проблемы была предложена замена разливочной линии при каждой смене резервуара (см. например, WO2007/019853, разливочная линия #32 на фиг.35, 37 и 38).
Альтернативой увеличению длины разливочной линии для создания потерь давления в текущей жидкости является изменение площади поперечного сечения линии трубопровода. Например, в документе WO2007/019852 предложено предоставить разливочные линии, содержащие по меньшей мере две секции, первую секцию, расположенную выше по течению и обладающую меньшей площадью поперечного сечения, чем вторая секция, расположенная ниже по течению. Подобная линия трубопровода может быть изготовлена путем соединения двух трубок различного диаметра или путем деформации полимерной трубки, предпочтительно с помощью холодной прокатки. Документ US2009/0108031 раскрывает разливочную линию, содержащую по меньшей мере три секции с различной площадью поперечного сечения, образующих трубу Вентури, как изображено на фиг.5 и 9 указанной заявки. Разливную трубку, описанную в данном тексте, изготавливают с помощью литьевого формования двух половин трубки, каждая из которых содержит открытый канал с подходящей геометрией для создания после их соединения закрытого канала с желаемой геометрией Вентури. В документе DE102007001215 линейная секция трубки у впускного отверстия трубы для снижения давления плавно переходит в трубчатую спираль с постепенно увеличивающимся диаметром, которая оканчивается выпускным отверстием.
Данные решения являются интересными, но они не подходят для регулирования скорости потока жидкости если разница между давлением в резервуаре и атмосферным давлением изменяется с течением времени. Данные изменения давления могут происходить, например, при использовании емкостей с предварительно повышенным давлением, в которых заданное количество сжатого газа хранится в резервуаре. При разливе жидкости свободный объем в резервуаре увеличивается, в то время как количество газа остается постоянным, что приводит к снижению давления в резервуаре с течением времени. Подобным образом, при поглощении газа носителем или его хранении в картридже небольшого размера, вместимость может быть недостаточной для поддержания постоянного давления в емкости с течением времени. Таким образом, существует потребность в средстве управления скоростью потока, которое способно поддержать по существу постоянную скорость разлива с течением времени в условиях заданного диапазона давлений в резервуаре.
Для того, чтобы решить данную проблему, обычно используют клапан регулирования давления, где эластичная диафрагма, которая отклоняется под воздействием упругих элементов, например, спиральной пружины, регулирует площадь отверстия; старый и простой вариант осуществления подобных клапанов представлен в документе DE601933, поданной в 1933 г. Тем не менее, данные решения содержат многочисленные компоненты, которые требуют отдельной сборки, что приводит к увеличению затрат на них. Альтернативой указанным клапанам является регулирование поперечного сечения трубы путем воздействия давления на ее эластичный участок.
Например, для того, чтобы предоставить более точное регулирование скорости потока текучей среды, перемещающейся по трубе, чем то, которое предоставлено с помощью регулирования скорости насоса, в документе ЕР0037950 было предложено регулировать изменение поперечного сечения эластичной секции указанной трубы путем заключения указанной секции в камеру, соединенную с источником среды, находящейся под давлением (воздуха, газа или жидкости), способным воздействовать давлением на указанную эластичную секцию трубы. Подобный принцип описан в документе СН416245 и в документе GB2181214. Однако, данные решения требуют соединения с текучей средой, создающей давление, для регулирования разницы давления в эластичной секции трубы. Кроме этого, данные системы не позволяют обеспечивать саморегулируемую скорость потока, но требуют регулирования давления текучей среды, создающей давление, в камере для поддержания желаемой скорости потока.
Документ FR2426935 раскрывает саморегулируемую систему для поддержания уровня жидкости, подаваемой через трубу, в резервуаре на желаемом уровне путем погружения указанной трубы на заданное расстояние от дна резервуара, при этом указанная труба содержит секцию, изготовленную из двух эластомерных диафрагм, связанных вдоль своей длины, и для разделения которых давление текучей среды в трубе должно быть выше гидростатического давления вокруг указанной секции и величина которого зависит от уровня жидкости в резервуаре. Несмотря на свою оригинальность, данное решение предназначено для использования в резервуарах для бурового раствора или нефтяных скважинах и не может применяться к аппаратам для разлива напитков.
Саморегулируемая запорная система, которая может применяться, в частности, с трубами, пригодными для буровых работ по добыче нефти и газа, раскрыта в документе US3685538, где секция трубы состоит из эластичного рукава, на внешней стороне которого расположено множество прижимных роликов, которые смещаются вдоль направления потока в случае возникновения повышенного давления, при этом указанное смещение содержит радиальную составляющую, что приводит к закупорке рукава. Как и предыдущая система, данная система не может использоваться вместе со средствами для разлива напитков, поскольку она является слишком сложной и дорогой (даже после уменьшения масштаба), особенно для домашних приборов.
В другом крайнем значении масштаба, противоположном масштабу трубопроводов для нефтяных скважин, документ СА2338497 раскрывает саморегулируемый шунт - катетер небольшого диаметра, который устанавливают подкожно в голову пациента, страдающего гидроцефалией, для выведения спинномозговой жидкости из головы в другую полость тела. Шунт, раскрытый в данной заявке, содержит трубу, содержащую секцию эластичного рукава, окруженную камерой, соединенной с указанной трубой вверх и вниз по течению с помощью клапанных систем, для компенсации изменения давления, когда лежащий пациент встает.Скорость потока спинномозговой жидкости составляет порядка мл / сек (0,06 л / мин) в полностью ламинарном потоке с числами Рейнольдса от 1 до 25, что сильно отличается от условий, соответствующих аппаратам для разлива напитков, где скорость потока составляет порядка от 0,5 до 2,5 л / мин, и отличается перемешиванием ламинарных и турбулентных потоков с числами Рейнольдса, составляющими от 2000 до 4000, или отличается турбулентными потоками с числами Рейнольдса, достигающими 15000 в зависимости от скорости потока и диаметра разливной трубы.
Таким образом, остается потребность в предоставлении средства регулирования скорости потока в аппарате для разлива напитков, который приводится в действие за счет давления, которое эффективно управляет скоростью потока при больших колебаниях разницы давления, которое отличается низкой стоимостью производства и которое может быть совместимо с экономикой повторной переработки.
Краткое изложение сущности изобретения
Определение настоящего изобретения приведено в прилагаемых независимых пунктах формулы изобретения. Определение предпочтительных вариантов осуществления приведено в зависимых пунктах формулы изобретения.
В частности, настоящее изобретение относится к разливочному аппарату для разлива напитка, который содержит:
- резервуар, который находится под давлением и содержит напиток для разлива;
- разливная труба, определенная по меньшей мере одной стенкой и обеспечивающая канал для движения жидкого напитка, содержащегося в резервуаре, наружу, сквозь первое отверстие, через клапан и второе отверстие для выхода напитка из резервуара,
и который отличается тем, что
по меньшей мере одна секция указанной по меньшей мере одной стенки, определяющей разливную трубу, является упругоэластичной, и на ее внутреннюю поверхность, обращенную к внутренней части разливной трубы, воздействует давление Р1, которое установилось в трубе на данном уровне, а на ее внешнюю поверхность, обращенную в противоположную сторону от разливной трубы, воздействует давление, по существу, равное давлению Р2, которое установилось в резервуаре, при этом упруго-эластичная секция подходит для поддержания, по существу, постоянной скорости разлива в условиях заданного диапазона рабочих давлений Р2 в резервуаре.
В предпочтительных вариантах осуществления эластичная секция может иметь любую из нижеприведенных форм:
(a) трубчатый рукав, соединяющий две сравнительно жесткие секции разливной трубы;
(b) эластичный лист, закрывающий открытое окно по меньшей мере на одной стенке, определяющей разливную трубу;
(c) два или несколько подобных окон, закрытых эластичных листом и распределенных, предпочтительно, равномерно вдоль окружности заданной секции разливной трубы.
При этом по меньшей мере одна стенка, определяющая разливную трубу, в эластичной секции и вблизи от нее, может содержать плоские или изогнутые секции.
Разливная труба может преимущественно содержать вытяжную штангу, проникающую в резервуар. Благодаря данной конфигурации возможно разместить эластичную секцию внутри резервуара, преимущественно в виде трубчатого рукава, образующего непрерывную эластичную секцию трубы.
В качестве альтернативы, эластичная секция может располагаться снаружи резервуара. В данном случае, средство управления скоростью потока должно дополнительно содержать глухую трубу, содержащую отверстие, обладающее проточным сообщением с внутренней частью резервуара и обладающее по меньшей мере одной общей стенкой с разливной трубой, включая ее эластичную секцию. Эластичная секция может иметь форму листа или трубчатого рукава. Глухая труба преимущественно окружает разливную трубу и предпочтительно расположена по существу соосно с ней. Резервуар, как правило, содержит уплотнение, сквозь которое проходит разливная труба и эластичная секция разливной трубы может быть расположена либо внутри указанного уплотнения, либо ниже по потоку от него. В данных вариантах осуществления, отверстие глухой трубы, ведущее в резервуар, предпочтительно расположено по существу вровень с поверхностью уплотнения, обращенной к внутренней части резервуара.
Аппарат для разлива согласно настоящему изобретению особенно подходит применения в качестве одноразового домашнего диспенсера для пива.
Настоящее изобретение также относится к способу изготовления средства управления потоком для управления скоростью потока жидкости, проходящей по разливной трубе в аппарате для разлива напитков, который приводится в действие за счет давления, при этом указанный способ включает следующие этапы:
- литьевое формование двух половин корпуса, при этом каждая половина содержит на своей внутренней поверхности по меньшей мере один открытый канал, совпадающий по меньшей мере с одним открытым каналом на другой половине;
- соединение двух половин, с необязательными другими элементами, расположенными между ними, и приведение их в состояние поджима, при этом по меньшей мере один открытый канал одной половины располагают напротив по меньшей мере одного открытого канала на другой половине и, таким образом, образуют по меньшей мере одну сквозную трубу, содержащую первое и второе отверстие, и вторую глухую трубу, содержащую одно отверстие;
- соединение двух половин и необязательных других элементов, расположенных между ними, для образования первого и второго герметичного канала;
который отличаются тем, что первая сквозная труба и вторая, глухая труба содержат общую стенку, включая ее секцию, которая является упругоэластичной.
Необязательные другие элементы могут представлять собой либо (а) эластичный материал, образующий эластичную секцию в форме листа или трубчатого рукава, либо (b) разливную трубу, содержащую эластичную секцию.
Краткое описание чертежей
Для более полного понимания природы настоящего изобретения приведена ссылка на следующее подробное описание в сочетании с сопроводительными графическими материалами, на которых:
на фиг.1 изображены два варианта осуществления аппарата для разлива напитков, который находится под давлением, согласно настоящему изобретению;
на фиг.2 изображены два варианта осуществления устройства регулирования потока, подходящего для применения в аппарате согласно настоящему изобретению;
на фиг.3: изображен еще один вариант осуществления аппарата согласно настоящему изобретению.
На фиг.4: изображена схема регулирования нормализованной скорости потока Q / Qtarget,а также изменение нормализованной площади поперечного сечения Ах / Ax,0 эластичной секции, в зависимости от разницы давления (ΔРа-b) от одного конца разливной трубы к другому концу.
На фиг.5: изображена схема производства регулятора потока, подходящего для использования в настоящем изобретении.
На фиг.5: изображена схема производства альтернативного регулятора потока, подходящего для использования в настоящем изобретении.
Подробное описание изобретения
На фиг.1 изображены два альтернативных варианта осуществления устройств для разлива жидкости согласно настоящего изобретения. Конструкция устройств, изображенных на фиг.1, характерна для одноразовых домашних устройств для разлива, обычно для разлива пива, но изобретение не ограничивается данными типами приборов и, напротив, может применяться с любым типом аппарата для разлива напитков, который приводится в действие за счет давления. В обоих вариантах осуществления по фиг.1, разлив жидкости, в основном, напитка, такого как пиво или газированный безалкогольный напиток, приводится в действие сжатым газом, который содержится в газовом картридже (10). После пробивания укупорочного средства картриджа (10) со сжатым газом путем приведения в действие исполнительного механизма (102) прокалывающего устройства (101), газ, который содержался в картридже (10), приводится в проточное сообщение с резервуаром (30), часто при сниженном давлении, посредством клапана регулирования (103) давления. На фиг.1(a) газ вводят через газовый канал (104) непосредственно в резервуар (30) и приводят в соприкосновение с жидкостью, которая содержится в резервуаре, в то время, как в варианте осуществления, изображенном на фиг.1(b), газ вводят в промежуток между внешним, довольно жестким резервуаром (30) и эластичным внутренним резервуаром или мягким резервуаром (31), в котором содержится жидкость. В последнем варианте осуществления газ никогда не соприкасается с жидкостью для разлива.
Другие решения могут применяться для повышения давления жидкости, которая содержится в резервуаре (30, 31), и настоящее изобретение может применяться вместе с любым из них. Например, может использоваться компрессор, преимущество которого заключается в обеспечении постоянного давления с течением времени, но он очевидно более дорогой, довольно громоздкий и создает шум. Вкратце, компрессор редко используется в домашних устройствах для разлива напитков, но используется в питейных заведениях и т.п., где объемы разливаемых напитков больше. В качестве альтернативы, газ может быть адсорбирован или абсорбирован на носителе, который предпочтительно отличается высокой удельной поверхностью, при этом указанный газ высвобождается при любом изменении физических условий окружающей среды, таких как давление или температура (см. например, WO2008060152). Давление напитка может быть предварительно повышено на заводе путем добавления в резервуар (30) сжатого газа, который либо соприкасается с жидкостью для разлива, либо отделен от нее эластичным внутренним мягким резервуаром (31), и герметизации резервуара. Недостаток последнего решения заключается в том, что давление может снижаться с течением времени и давление при разливе может быть непредсказуемым, если резервуар хранился в течение длительного времени с рисками утечек или слишком высокой газопроницаемости.
Верхний утор (33), который, как правило, изготовлен из пластика, такого как полипропилен, служит для эстетических целей, а также для безопасности, для скрытия и защиты систем разлива и резервуара со сжатым газом от неправильного обращения или ударов. Нижнее основание (34), которое обычно изготовлено из того же материала, что и верхний утор (33), придает устройству для разлива устойчивость, когда оно находится в вертикальном положении. Резервуар, как правило, запечатан укупорочным средством (8), которое не обязательно является съемным, в частности, в случае одноразовых приборов.
В обоих вариантах осуществления, изображенных на фиг.1, давление в емкости (30, 31) повышается до уровня порядка 0,5-1,5 бар выше атмосферного (т.е., до 1,5-2,5 бар) и заставляет жидкость протекать через отверстие (1а) канала вдоль разливной трубы (1) к крану (35) и вниз по течению от него через отверстие (lb) наружу. В случае использования традиционных резервуаров, как изображено на фиг.1(a) (т.е., которые не содержат мягкого резервуара внутри основного резервуара), разливная трубка (1) содержит вытяжной шток (32а), выступающий в резервуар до его нижнего уровня для полного выведения напитка, который содержится внутри резервуара. Однако, в случае использования резервуаров, содержащих внутренний мягкий резервуар, как изображено на фиг.1(b), использование вытяжного штока (32а) не является обязательным, так как мягкий резервуар (30) сплющивается при повышении давления в объеме, который содержится между мягким резервуаром (31) и резервуаром (30), благодаря чему в мягком резервуаре не остается пустого объема, и напиток может соприкасаться с отверстием (1а) канала без обязательной потребности в вытяжном штоке (32а). Тем не менее, вытяжной шток (32а) иногда используется в данных случаях для того, чтобы помочь регулировать сплющивание мягкого резервуара и предотвратить образование замкнутых полостей.
Для того, чтобы регулировать давление и скорость потока жидкость, приближающейся к открытому крану (35, lb) при атмосферном давлении, средство (5) управление потоком расположено между двумя отверстиями (la, lb) разливной трубы (1). Средство (5) управление потоком, применяемое в настоящем изобретении, обладает очень простой и экономичной конструкцией, которая делает его особенно подходящим для использования в домашних приборах, где низкая стоимость производства является основным движущим фактором. Средство обладает большим преимуществом, которое заключается в том, что оно позволяет поддерживать, по существу, постоянную скорость разлива, даже если давление в резервуаре изменяется с течением времени в пределах заданного диапазона, как изображено на фиг.4. По этой причине, подобное средство управления скоростью потока иногда называют "саморегулируемым".
Принцип работы саморегулируемого средства (5) управления скоростью потока, использующегося в настоящем изобретении, является очень простым. Секция (3) разливной трубки (1) выполнена эластичной, так что на внутреннюю поверхность эластичной секции, обращенную к внутренней части разливной трубки (1), воздействует давление Pi которое установилось в трубке на данном уровне, и на внешнюю поверхность, обращенную наружу трубы (1), воздействует давление, по существу, равное давлению Р2 которое установилось в резервуаре (30, 31). Когда клапан (35) закрыт, давления P1 и Р2 в разливной трубе и резервуаре, соответственно, по существу равны Р1=Р2, и эластичная секция (3) разливной трубы (1) находится в состоянии покоя (см. позицию За на фиг.2). При открытии клапана (35), градиент давления ΔРа-b образуется между первым отверстием (1а) разливной трубы (1), на которое воздействует давление Р2, и вторым отверстием (1b), на которое воздействует атмосферное давление, что заставляет напиток течь из резервуара.
Как следствие, давление P1 в разливной трубе (1) на уровне эластичной секции (3) становится ниже давления Р2, которое установилось в резервуаре (30, 31), что создает градиент давления ΔP2-1 на эластичной стенке (3) трубы (1). Как следствие, секция эластичной стенки будет растягиваться до такой геометрии (3b), что площадь поперечного сечения разливной трубки (1) в данной области уменьшится, благодаря чему снизится скорость потока Q напитка, проходящего по разливной трубе (1). В этот момент, если давление Р2 будет изменяться с течением времени по какой-либо причине (как правило, Р2 будет снижаться с течением времени в случаях, подобных описанным ниже, но оно также может повышаться), то градиент давления ΔРа-b между впускным отверстием (1а) и выпускным отверстием (1b) разливной трубы (1) будет изменяться соответствующим образом, а также будет изменяться градиент давления ΔР2-1 на секции (3) эластичной стенке разливной трубы (1), что приведет к соответствующему изменению площади поперечного сечения в данной области. Данный механизм изображен на фиг.4, где составлен график относительной скорости потока Q / Qtarget относительно желаемого значения скорости потока Qtarget, а также относительной площади поперечного сечения Ах/ Ах0 разливной трубы в эластичной области (3) относительно остальной площади поперечного сечения Ах,0 трубы при отсутствии какого-либо градиента давления ΔP2-1 в зависимости от разницы давления ΔРа-b=Р2-Patm.
Благодаря надлежащему выбору материалов, геометрии и расположения эластичной секции (3) можно поддерживать, по существу, постоянную скорость потока Q в условиях определенного диапазона изменения давления Р2 в резервуар (30, 31) в течение времени, необходимого для опустошения резервуара от его содержимого. Диапазон изменений давления Р2 в резервуаре зависит в основном от способа повышения давления в резервуаре. В случае предварительного повышения давления путем заводского введения сжатого газа или в случае адсорбции или абсорбции газа на пористом носителе, давление Р2 в резервуаре может колебаться от 10 бар перед использованием до 0,3 бар повышенного давления после разлива последней капли. Диапазон давления может варьироваться от 8 до 0,5 бар, или от 5 до 1 бар. В случае использования небольшого картриджа (10) со сжатым газом, который интегрирован в аппарат, как изображено на фиг.1, давление может варьироваться от 2 до 0,3 бар повышенного давления от первого до последнего разлива, в частности, от 1,5 до 0,5 бар повышенного давления в зависимости от вместимости картриджа. В случае использования компрессора или баллона большого объема со сжатым газом, ожидается, что с течением времени не будет происходить значительного изменения давления, хотя внезапные скачки давления могут происходить, особенно между двумя включениями компрессора, если последний управляется манеткой дросселя.
В частности, эластичная секция (3) эластичная секция может иметь любую из нижеприведенных форм:
(a) трубчатый рукав, соединяющий две сравнительно жесткие секции разливной трубы (1); данная геометрия изображена на фиг.3 и 6 и выгодна тем, что при градиенте давления ΔР1-2 поперечное сечение радиально ограничено, и производство данного варианта осуществления является относительно легким.
(b) эластичный лист, закрывающий открытое окно по меньшей мере на одной стенке, определяющей разливную трубу (1); данная геометрия изображена на фиг.2(a) и 5 и может требовать использования высокодеформируемых материалов для эластичной секции для того, чтобы обеспечить изменения поперечного сечения трубы, которые необходимы для поддержания постоянной скорости потока в широком диапазоне давлений; тем не менее, производство данного варианта осуществления является преимущественно простым, что можно видеть на примере, изображенном на фиг.5;
(c) два или несколько подобных окон, закрытых эластичных листом и распределенных, предпочтительно, равномерно вдоль окружности заданной секции разливной трубы; данная геометрия представляет собой компромисс между двумя предыдущими геометриями (а) и (b) и позволяет использовать менее деформируемые материалы, как в геометрии (b), поскольку в случае, например, двух противоположных окон, деформация материала, необходимая для уменьшения площади поперечного сечения трубы, уменьшена наполовину.
В любой из предыдущих геометрий по меньшей мере одна стенка, определяющая разливную трубу (1) в эластичной секции (3) и вблизи от нее, может содержать плоские или изогнутые секции. В случае использования трубчатого рукава изогнутые секции, несомненно, являются предпочтительными.
Эластичная секция (3) может быть расположена в любом месте вдоль разливной трубы (1) между ее впускным отверстием (1а) и выпускным отверстием (lb). В частности, если разливная трубка (1) содержит вытяжной шток (32а), проникающий в резервуар, эластичная секция (3) может быть расположена на вытяжном штоке (32а). Преимущество данной геометрии заключается в предоставлении очень простой конструкции, где секцию штока (32а) заменяют эластичным трубчатым рукавом (3), как изображено на фиг.3. Следует снова обратить внимание, что геометрию и материалы трубчатого рукава необходимо тщательно выбирать и проектировать для того, чтобы получить желаемый эффект регулирования скорости потока. Например, используя какой-либо резиновый шланг, например, используемый для садового полива, вытяжной шток не позволит регулировать скорость потока в диапазоне изменений давления, который встречается в аппаратах для разлива напитков, которые приводятся в действие за счет давления. Поскольку градиент давления ΔP2-1 на секции эластичной стенки повышается от нуля до (Р2-Patm) по мере увеличения расстояния от эластичной секции (3) до впускного отверстия (1а) разливной трубы (1), градиент давления ΔP2-1 с данным решением ограничен длиной вытяжного штока (32а). Это является недостатком данного варианта осуществления, поскольку легче регулировать площадь поперечного сечения эластичной секции (3) при больших градиентах давления ΔР2-1. Решение данной проблемы заключается в предоставлении разливной трубы (1) средством создания потерь давления ниже по течению от эластичной секции (3) таким, как изменения поперечного сечения трубы (1) образующие, например, геометрию типа Вентури, изгибы, поверхностную структуру внутренней стенки или гофрирование, особенное внимание уделяют аппаратам для разлива пива для того, чтобы избежать образования слишком большого количества пены.
В качестве альтернативы, эластичная секция (3) может быть расположена на разливной трубке (1) снаружи резервуара (30, 31). Данная геометрия была бы обязательной для аппаратов для разлива, не содержащих вытяжного штока (32а), проникающего в резервуар (см. фиг.1(b)). В данном случае простая конструкция, которая обсуждалась в предыдущих абзацах и изображена на фиг.3, больше не действует, поскольку таким образом на внешнюю поверхность эластичной секции (3) не будет воздействовать давление, по существу, равное давлению Р2, которое установилось в резервуаре, но давление, близкое к атмосферному. В данном случае, средство (5) регулирования скорости потока содержит вторую глухую трубу (2), содержащую отверстие (2а), обладающее проточным сообщением с внутренней частью резервуара (30, 31) но, в отличие от разливной трубы (1), не содержит отверстие, обладающее проточным сообщением с окружающей средой. Вторая труба (2) имеет по меньшей мере одну общую стенку с разливной трубой (1), включая ее эластичную секцию (3), как изображено на фиг.2. Давление во второй глухой трубе (2), по существу, равно давлению Р2, которое установилось в резервуаре (30, 31).
Резервуар, как правило, герметизирован с помощью укупорочного средства (8). Эластичная секция (3) разливной трубы (1) может быть расположена либо, по меньшей мере, частично внутри укупорочного средства (8), как изображено на фиг.1, либо между укупорочным средством (8) и выпускным отверстием (lb), как изображено на фиг.2 (клапан (35) не изображен в целях ясности). Как обсуждалось ранее, преимущество расположения эластичной секции (3) снаружи резервуара, а не на вытяжном штоке (32а), если такой имеет место (!), заключается в том, что градиент давления ΔP2-1 на секции (3) эластичной стенки тем выше, чем дальше он расположен от впускного отверстия (1а) разливной трубы.
Разливная труба (1) и вторая труба (2) могут прилегать друг к другу и обладать общей, по существу, плоской или слегка изогнутой стенкой, содержащей эластичную секцию (3), как изображено на фиг.2(a) и 5. С другой стороны, вторая труба (2) может окружать и предпочтительно располагаться соосно с разливной трубой (1). Отверстие (2а) глухой трубы (2), ведущее в резервуар, предпочтительно расположено, по существу, вровень с поверхностью укупорочного средства (8), обращенной к внутренней части резервуара (30, 31). То же самое относится к впускному отверстию (1а) разливной трубы (1), в случае, если она не содержит вытяжной шток (32а). Может присутствовать одна или несколько вторых глухих труб (2) и их отверстия (2а), ведущие в резервуар (30, 31), могут предпочтительно быть параллельными первому отверстию (1а) разливной трубы (1).
Снаружи эластичной секции (3) разливная труба (1) может иметь любую геометрию: она может быть прямой или изогнутой; она может иметь постоянное или переменное поперечное сечение, образующее, например, геометрию типа Вентури, и поперечное сечение может быть круглым или, по меньшей мере, изогнутым, или может быть многоугольными содержать одну или несколько плоских стенок, образующих углы на линиях своих пересечений. Секция (3) по меньшей мере одной стенки первой трубы (1) изготовлена из упругоэластичного материала. Подходящими материалами для секции (3) является натуральные или синтетические каучуки, кремнийорганические смолы, термопластичные эластомеры (ТРЕ), или секция может быть изготовлена из того же материала, что и по меньшей мере одна стенка разливной трубы (1), но обладать, по существу, более тонким сечением. Упругоэластичная секция (3) может быть плоской в случае ее расположения на плоской стенке или может быть изогнутой, если сама стенка является изогнутой. В частности, секция (3) может иметь форму эластичного трубчатого рукава, который герметично соединяет две торцевые секции разливной трубы (1), как изображено на фиг.2(b), 3 и 6. В зависимости от их конструкции разливная труба (1) многих приборов содержит изгиб под углом, по существу, равным 90 градусов, на уровне уплотнения или на небольшом расстоянии вниз по течению от него, как изображено на фиг.1 и 2. Можно воспользоваться преимуществом, если использовать эластичный рукав для того, чтобы расположить изгиб на уровне эластичной секции (3), как изображено на фиг.6. Следует соблюдать осторожность с тем, чтобы не допустить пережатия эластичного рукава в месте изгиба, что приведет к закупорке разливной трубы (1).
Средство (5) управления скоростью потока, описанное выше, является очень простым и содержит несколько компонентов, и не содержит движущихся деталей. Оно очень эффективно для саморегулирования скорости потока независимо от давления Р2 в резервуаре. Диапазон давления, в пределах которого скорость потока может эффективно саморегулироваться, зависит от геометрии и расположения средства регулирования, например, от диаметра труб (1, 2), геометрии их поперечного сечения, размера, геометрии и толщины эластичной секции (3), материала, который использован для секции эластичной стенки разливной трубы (1), и т.д. Для специалиста в данной области проектирование эластичной секции (3) разливной трубы таким образом, чтобы скорость потока оставалась, по существу, постоянной в диапазоне давлений, который встречается в заданном типе разливочного аппарата, является обычной работой. В частности, площадь поперечного сечения Ах эластичной секции (3) разливной трубы, необходимая для достижения целевой скорости потока Qtarget в зависимости от давления Р2 в резервуаре, можно легко рассчитать в зависимости от типа потока: ламинарного, смеси ламинарного и турбулентного или турбулентного. Когда данная зависимость известна, проектирование эластичной секции можно легко выполнить в зависимости от механических свойств эластичного материала и от ожидаемых градиентов давления ΔРа-b.
Средство (5) управление потоком, подходящее для настоящего изобретения, может быть изготовлено с помощью способа, содержащего следующие этапы:
- литьевое формование двух половин (5а, 5b) корпуса, при этом каждая половина содержит на своей внутренней поверхности по меньшей мере один открытый канал, совпадающий по меньшей мере с одним открытым каналом на другой половине;
- соединение двух половин, с необязательными другими элементами, расположенными между ними, и приведение их в состояние поджима, при этом по меньшей мере один открытый канал одной половины расположен напротив по меньшей мере одного открытого канала на другой половине и, таким образом образует по меньшей мере одну сквозную трубу (1), содержащую первое и второе отверстие (1a, 1b), и вторую, глухую трубу (2), содержащую одно отверстие (2а);
- соединение двух половин и необязательных других элементов, расположенных между ними, для образования герметичных каналов (1) и (2);
причем первая сквозная труба (1) и вторая глухая труба (2) содержат общую стенку, включая ее секцию (3), которая является упругоэластичной.
"Необязательные другие элементы" могут представлять собой эластичный материал, образующий эластичную секцию (3) в форме листа или трубчатого рукава. Как изображено на фиг.5, эластичный лист (3) может быть размещен между двумя половинами (5а, 5b) и соединен с ними. В варианте осуществления по фиг.5 первая половина (5а) содержит открытый канал, соответствующий разливной трубе (1), и канал второй половины (5b) соответствует второй глухой трубе (2). Разумеется, последняя должна быть закрыта с одного конца. Таким образом, благодаря размещению эластичного листа (3) между двумя половинами (5а, 5b) образуются две трубы (1, 2), обладающие общей эластичной стенкой (3).
В качестве альтернативы, как изображено на фиг.6, "необязательные другие элементы" могут представлять собой разливную трубу (1), содержащую первую и вторую относительно жесткие секции, разделенные центральной эластичной секцией (3), при этом разливная труба (1) расположена между двумя половинами так, чтобы оставить открытое пространство между разливной трубой (1) и стенками корпуса, ограничивая таким образом вторую глухую трубу (2). Эластичная секция (3), разделяющая две сравнительно жесткие секции разливной трубы (1), должна быть расположена внутри корпуса, образованного двумя половинами (5а, 5b). Там, где разливная трубка (1) выступает из корпуса на стороне его второго отверстия (1b), следует уделять внимание герметичному уплотнению соединения между корпусом и разливной трубой для того, чтобы обеспечить тот факт, что вторая труба (2) является глухой. Напротив, секция разливной трубки, расположенная на другой стороне эластичной секции (3) должна оставить открытое пространство со стенками корпуса для того, чтобы ограничить отверстие (2а) второй глухой трубы (2).
Корпус, изготовленный из двух половин (5а, 5b), может быть изготовлен из любого материала, подходящего для данной цели. Для облегчения повторной переработки устройства для разлива, корпус преимущественно изготовлен из того же материала, что и верхний утор (33) и нижнее основание (34), а также различные элементы разливной трубки (1, 32а). Полиолефины, такие как различные виды РЕ и РР, являются особенно выгодными, поскольку они обладают хорошим соотношением механического сопротивления и стоимости. Две половины и необязательные другие элементы могут быть соединены с помощью любого способа, известного в данной области техники. В частности, с помощью клея, сварки с использованием ультразвука, растворителя или тепла, механических крепежных средств, нанесения поверх соединений полосы полимера и т.д.
Настоящее изобретение относится к аппарату для разлива напитков, который содержит саморегулируемое средство (5) управления скоростью потока. Аппарат для разлива согласно настоящему изобретению содержит резервуар (30, 31), который находится под давлением и содержит напиток для разлива, и разливную трубу (1), определенную по меньшей мере одной стенкой и обеспечивающую проточное соединение жидкого напитка, содержащегося в резервуаре, с внешней средой сквозь первое отверстие (1а), через клапан (35) и второе отверстие (1b), для выхода напитка из резервуара (30, 31). По меньшей мере одна секция (3) указанной по меньшей мере одной стенки, определяющей разливную трубу (1), является упруго-эластичной, и на ее внутреннюю поверхность, обращенную к внутренней части разливной трубы (1), воздействует давление Р1, которое установилось в трубе на данном уровне, а на ее внешнюю поверхность, обращенную в противоположную сторону от разливной трубы (1), воздействует давление, по существу равное давлению Р2, которое установилось в резервуаре (30, 31), при этом упруго-эластичная секция (3) подходит для поддержания по существу постоянной скорости разлива в условиях заданного диапазона рабочих давлений Р2 в резервуаре. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Аппарат для разлива напитков, содержащий:
- резервуар (30, 31), который находится под давлением и содержит напиток для разлива;
- разливную трубу (1), определенную по меньшей мере одной стенкой и обеспечивающую проточное сообщение жидкого напитка, содержащегося в резервуаре (30, 31), с внешней средой сквозь первое отверстие (1а) через клапан (35) и второе отверстие (1b) для выхода напитка из резервуара (30, 31);
отличающийся тем, что
по меньшей мере одна секция (3) указанной по меньшей мере одной стенки, определяющей разливную трубу (1), является упругоэластичной, и на ее внутреннюю поверхность, обращенную к внутренней части разливной трубы (1), воздействует давление Р1, которое установилось в разливной трубе на данном уровне, а на ее внешнюю поверхность, обращенную в противоположную сторону от разливной трубы (1), воздействует давление, по существу, равное давлению Р2, которое установилось в резервуаре (30, 31), при этом упругоэластичная секция (3) выполнена с возможностью изменения площади поперечного сечения разливной трубы на данном уровне в ответ на изменения градиента давления ΔР2-1 на эластичной секции (3) с обеспечением поддержания, по существу, постоянной скорости разлива в условиях заданного диапазона рабочих давлений Р2 в резервуаре.
2. Аппарат по п. 1, в котором эластичная секция (3) имеет любую из нижеприведенных форм:
(a) трубчатый рукав, соединяющий две сравнительно жесткие секции разливной трубы (1);
(b) эластичный лист, закрывающий открытое окно на указанной по меньшей мере одной стенке, определяющей разливную трубу (1);
(c) два или несколько подобных окон, закрытых эластичным листом и распределенных, предпочтительно, равномерно вдоль окружности заданной секции разливной трубы,
при этом указанная по меньшей мере одна стенка, определяющая разливную трубу (1) в эластичной секции (3) и вблизи от нее, может содержать плоские или изогнутые секции.
3. Аппарат по п. 1, в котором разливная труба (1) содержит вытяжной шток (32а), проникающий в резервуар (30, 31), а секция (3) разливной трубы (1) расположена на указанном вытяжном штоке (32а) внутри резервуара (30, 31), содержащего жидкость для разлива, и предпочтительно имеет форму трубчатого рукава.
4. Аппарат по п. 1, который также содержит глухую трубу (2), имеющую отверстие (2а), проточно сообщающееся с внутренней частью резервуара (30, 31) и обладающую по меньшей мере одной общей стенкой с разливной трубой (1), включая ее эластичную секцию (3), при этом эластичная секция (3) предпочтительно расположена снаружи резервуара (30, 31).
5. Аппарат по п. 4, в котором глухая труба (2) окружает разливную трубу (1) и предпочтительно расположена, по существу, соосно с ней, а упругоэластичная секция (3) представляет собой трубчатый рукав.
6. Аппарат по п. 4, в котором резервуар содержит укупорочное средство (8), через которое проходит разливная труба (1), и эластичная секция (3) разливной трубы (1) расположена либо внутри указанного укупорочного средства (8), либо ниже по потоку от него, и отверстие (2а) глухой трубы (2), ведущее в резервуар, предпочтительно расположено, по существу, вровень с поверхностью укупорочного средства (8), обращенного к внутренней части резервуара (30, 31).
7. Аппарат по любому из пп. 1-6, в котором повышение давления в резервуаре (30) выполняется с помощью одного или нескольких следующих средств:
- картридж (10) со сжатым газом
- адсорбция или абсорбция газа на среде-носителе;
- заводское предварительное повышение давления в резервуаре (30) путем введения сжатого газа,
- компрессор,
причем каждое из данных средств применяется таким образом, что сжатый газ присутствует внутри, или при активации может быть введен непосредственно внутрь (а) резервуара (30), содержащего жидкость, либо (b) во внутреннее пространство, отделяющее наружный резервуар (30) от внутреннего эластичного мягкого резервуара (31), содержащего жидкость для разлива.
8. Аппарат по любому из пп. 1-6, в котором эластичная секция (3) стенки разливной трубы (1) изготовлена из натурального или синтетического каучука, кремнийорганической смолы, термопластичного эластомера (ТРЕ) или изготовлена из того же материала, что и указанная по меньшей мере одна стенка разливной трубы (1), но обладает по существу более тонким сечением.
9. Аппарат по любому из пп. 1-6, в котором поперечное сечение разливной трубы (1) снаружи ее эластичной секции (3) не является постоянным.
10. Аппарат по любому из пп. 1-6, который представляет собой одноразовый домашний диспенсер для пива.
11. Способ производства средства (5) управления потоком для управления скоростью потока жидкости, проходящей по разливной трубе (1) в аппарате для разлива напитков, который приводится в действие за счет давления, включающий следующие этапы:
- литьевое формование двух половин (5а, 5b) корпуса (5), при этом каждая половина содержит на своей внутренней поверхности по меньшей мере один открытый канал, совпадающий по меньшей мере с одним открытым каналом на другой половине;
- соединение двух половин, так что необязательные другие элементы расположены между ними, и приведение их в состояние поджима, при этом по меньшей мере один открытый канал одной половины располагают напротив по меньшей мере одного открытого канала на другой половине и, таким образом, образуют по меньшей мере одну сквозную трубу (1), содержащую первое и второе отверстие (1a, 1b) и вторую глухую трубу (2), содержащую одно отверстие (2а);
- соединение двух половин и необязательных других элементов, расположенных между ними, для образования герметичных каналов (1) и (2);
отличающийся тем, что первая сквозная труба (1) и вторая глухая труба (2) содержат общую стенку, включая ее секцию (3), которая является упругоэластичной.
12. Способ по п. 11, в котором указанные необязательные другие элементы могут представлять собой либо (а) эластичный материал, образующий эластичную секцию (3) в форме листа или трубчатого рукава, либо (b) разливную трубу (1), содержащую эластичную секцию (3).
13. Способ по п. 11 или 12, в котором средство (5) управления потоком является таким, которое описано в любом из пп. 4-10.
| Печь для непрерывного получения сернистого натрия | 1921 |
|
SU1A1 |
| US 3178062 A, 13.04.1965 | |||
