BR112012024497B1 - Aparelho de dispensação de bebida e método para produzir um meio de controle de fluxo - Google Patents
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Abstract
aparelho de dispensação de bebida e método para produzir um meio de controle de fluxo trata-se de um aparelho de dispensação de bebida que compreende um meio de controle de taxa de fluxo autorregulável (5). o mesmo compreende: um recipiente pressurizado (30, 31) que contém uma bebida a ser dispensada; um duto de dispensação (1) definido por pelo menos uma parede e que coloca a bebida líquida contida no recipiente (30, 31) através de uma primeira abertura (la) em comunicação fluida com o exterior por meio de uma válvula (35) e para fora de uma segunda abertura (lb), para retirar uma bebida do recipiente (30, 31). pelo menos uma seção (3) da parede que define o duto de dispensação (1) é resilientemente flexível e é tal que sua superfície interna, voltada para o interior do duto de dispensação (1), é exposta à pressão, p1 , dominante no duto naquele nível, e sua superfície externa, voltada para fora do duto ( 1) , é exposta a uma pressão, p2, substancialmente igual à pressão dominante no recipiente, em que a seção resilientemente flexível (3) é adequada para preservar uma taxa de fluxo de dispensação substancialmente constante em uma dada faixa de valores de pressão de operação, p2, no recipiente.
Description
A presente invenção refere-se a um dispensador de bebida pressurizado que compreende meios de regulação de fluxo para automaticamente preservar de modo substancialmente constante a taxa de fluxo da bebida pressurizada vinda do recipiente no qual a mesma é armazenada conforme uma função da pressão dominante no recipiente.
10 ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
Os dispositivos de dispensação de líquido têm estado no mercado há muito tempo. Muitos do mesmo contam com um gás pressurizado que aumenta a pressão no interior de um recipiente que contém o líquido a ser dispensado, em particular uma bebida como cerveja ou outras bebidas carbonadas. O recipiente é pré-pressurizado em planta ou o gás é alimentado mediante uso seja diretamente no recipiente que contém o líquido, como por exemplo, no documento n2 U.S. 5.199.609, ou entre um recipiente externo, de preferência rígido e um receptáculo interno e flexível (por exemplo, uma bolsa ou um frasco flexível) que contém o líquido a ser dispensado, como no documento n2 U.S. 5.240.144 (consulte Figura l(a)&(b)). Ambas as aplicações têm seus prós e contras os quais são bem conhecidos pelas pessoas versadas na 25 técnica. A presente invenção se aplica de uma maneira igual a ambos os tipos de sistemas de entrega.
A sobrepressão aplicada no recipiente para guiar o líquido para fora do mesmo é normalmente na ordem de 0,05 a 0,15 MPa (0,5 a 1,5 bar) (acima da atmosférica). É evidente 3 0 que o fluxo de um líquido que alcança a torneira de dispensação à tal pressão alta pode facilmente se tornar incontrolável e tal queda de pressão súbita pode levar a formação de uma espuma indesejada. Por essa razão, é
2/21 frequentemente necessário para fornecer meios de controlar o fluxo de um líquido que sai do recipiente e/ou para reduzir suavemente a pressão do mesmo entre o recipiente do qual o mesmo é extraído e a torneira, onde a mesma entra em contato 5 com condições atmosféricas. Muitas soluções foram propostas para solucionar esse problema.
O método mais simples para induzir perdas de pressão entre o recipiente e a torneira de dispensação é fornecer uma linha de dispensação longa, de um comprimento de 10 cerca de 1 a 5 m. Essa solução é evidente na maioria das casas públicas, em que os barris são armazenados em uma adega ou uma dependência próxima, conectados à torneira por uma linha longa. Para sistemas menores como dispensadores caseiros, no entanto, essa solução tem desvantagens, tais 15 como exigir um manuseio específico para ajustar tal linha longa em um aparelho de dispensação, normalmente enrolando-a. Uma quantidade substancial de líquido permanece na linha após cada dispensa. O dito líquido estagnado é o primeiro a fluir para fora da torneira na próxima dispensa. Isso, é claro, tem 20 a inconveniência que a bebida que está estagnada na linha de dispensação não é controlada termicamente e podería resultar em uma dispensa, por exemplo, de uma cerveja a uma temperatura acima da temperatura desejada para servir. Outro inconveniente é, ao trocar um recipiente, o líquido estagnado 25 na linha pode criar sérias preocupações higiênicas e, no caso de uma bebida diferente ser montada no equipamento, a mistura de sabores indesejados. Para solucionar esse problema anterior, tem sido proposto a mudar a linha de dispensação cada vez que o recipiente estiver sendo trocado (consulte por 30 exemplo, o documento n- W02007/019853, linha de dispensação #32 nas Figuras 35, 37 e 38).
Uma alternativa para aumentar o comprimento da linha de dispensação para gerar perdas de pressão em um
3/21 líquido que flui é variar a área transversal da linha. Por exemplo, é proposto no documento n2 W02007/019852 de se fornecer linhas de díspensação que compreendem pelo menos duas seções; uma primeira, uma seção à montante que tem uma 5 área transversal menor do que uma segunda seção, à jusante.
Tal linha pode ser fabricada ao unir dois tubos de diferentes diâmetros, ou pela deformação de um tubo polimérico, preferencialmente por rolagem a frio. O documento n2 US2009/0108031 revela uma linha de díspensação que compreende pelo menos três seções de áreas transversais diferentes que formam um tubo Venturi conforme ilustrado nas Figuras 5 e 9 do dito equipamento. O tubo de díspensação descrito no mesmo é fabricado mediante a moldagem por injeção de duas meias cascas, em que cada uma compreende um canal aberto com uma - 15 geometria compatível a formar, mediante a união dos mesmos, um canal fechado com a geometria Venturi desejada. No documento n2 DE102007001215 uma seção de tubo linear na entrada de um duto de redução de pressão sofre uma transição suavemente para um espiral tubular com um diâmetro que aumenta progressivamente, e termina em uma abertura de saída.
Essas soluções são interessantes, mas as mesmas não são adequadas para regular a taxa de fluxo de um líquido quando a diferença de pressão entre o recipiente e a atmosfera varia com o tempo. Tais variações de pressão, Podem 25 acontecer, por exemplo, no caso de receptáculos previamente ’ pressurizados em que uma dada quantidade de gás pressurizado é armazenada no recipiente. Conforme o líquido é dispensado, o volume livre no recipiente aumenta enquanto que a quantidade de gás permanece constante, e dessa forma resulta 3 0 em um decréscimo de pressão com o passar do tempo no recipiente. De maneira similar, quando um gás é absorvido em um carreador ou armazenado em um cartucho de pequenas dimensões, a capacidade de armazenamento pode ser
4/21 insuficiente para manter uma pressão constante no receptáculo com o passar do tempo. Um meio de controle de taxa de fluxo apto a manter a taxa de fluxo de dispensação substancialmente constante ao longo de uma dada faixa de pressões no 5 recipiente é, então, desejável.
A fim de solucionar esse problema, uma válvula de regulagem de pressão é habitualmente usada, em que um diafragma flexível influenciado por um meio resiliente, por exemplo, uma mola helicoidal, controla a área de uma 10 abertura; uma modalidade antiga e simples de tais válvulas é dada no documento n2 DE601933 depositado em 1933. Essas soluções, no entanto, compreendem componentes múltiplos que exigem uma montagem separada, e assim aumenta o custo do mesmo. Uma alternativa para as ditas válvulas é controlar a - 15 seção transversa de um duto mediante uma aplicação de pressão a uma seção flexível da mesma.
Por exemplo, a fim de fornecer um controle mais preciso da taxa de fluxo de um fluido que flui em um duto que se tornou possível pelo controle de velocidade de uma bomba, 20 foi proposto no documento η2 EP0037950 de controlar a variação transversal de uma seção flexível do dito duto ao confinar a dita seção em uma câmara conectada a uma fonte de média pressurizada (ar, gás ou líquido) apta a aplicar uma pressão na dita seção flexível do duto. Um princípio similar 25 é revelado no documento n2 CH416245 e GB2181214. Essas soluções, no entanto, exigem uma conexão com um fluido de pressurização para controlar a diferença de pressão através da seção flexível do duto. Ademais, esses sistemas não permitem a taxa de fluxo a ser autorregulável, mas exigem o 30 controle da pressão do fluido de pressurização na câmara para manter o fluxo na taxa desejada.
documento n2 FR2426935 revela um sistema autorregulável para preservar o nível de um líquido em um
5/21 reservatório alimentado por um duto a um nível determinado mediante uma submersão do dito duto a uma dada distância a partir do fundo do mesmo, em que o dito duto compreende uma seção feita de dois diafragmas elastoméricos ligados ao longo 5 de seus comprimentos e que uma separação exige o fluido no duto a estar em uma pressão maior que a pressão hidrostática dominante ao redor da dita seção e que uma magnitude depende do nível de líquido no reservatório. Embora seja bastante engenhosa, essa solução projetada para poços de lama ou 10 brocas de petróleo não pode ser aplicada a aparelhos de dispensação de bebida.
Um sistema de fechamento autorregulável a ser aplicado em particular a dutos adequados para operações de perfuração de petróleo e gás é revelado no documento n2 15 US3685538 em que uma seção do duto consiste em uma luva flexível fornecida em seu lado exterior com uma quantidade de rolos de pressão que são dispostos ao longo da direção de fluxo no caso de sobrepressão, em que a dita disposição que compreende um componente radial que leva a oclusão da luva.
Novamente, aqui, esse sistema não pode ser aplicado a meios de dispensação de bebida porque isso é muito complexo e custoso (mesmo após a diminuição de escala) especialmente para aparelhos domésticos.
No outro extremo da escala de tamanho de dutos de perfuração, o documento n2 CA2338497 revela um desvio autorregulável — um cateter de diâmetro pequeno — a ser aplicado de maneira subcutânea na cabeça de um paciente que sofre de hidrocefalia para levar um fluido cerebrospinal da cabeça para outro espaço no corpo. O desvio revelado no mesmo compreende um duto que tem uma seção de luva flexível cercada por uma câmara conectada ao dito duto tanto à montante quanto à jusante com sistemas de válvula para compensar variações de pressão quando um paciente deitado levanta. A taxa de fluxo
6/21 de fluido cerebrospinal está na ordem dos ml/s (0,06 1/min) puramente em um fluxo laminar com números de Reynolds na ordem de 1 a 25, não comparável com as condições encontradas em aparelhos de dispensação de bebida com taxas de fluxo na ordem de 0,5 a 2,5 1/min e caracterizadas por uma mistura fluxos laminares e turbulentos com números de Reynolds compreendidos entre 2.000 e 4.000 ou por fluxos turbulentos com números de Reynolds de até 15.000 dependendo da taxa de fluxo e do diâmetro do duto de dispensação.
Permanece então uma necessidade de fornecer meios de regulação de taxa de fluxo em um aparelho de dispensação de bebida acionado por pressão que é efetivo em controlar a taxa de fluxo sobre uma grande variação de diferenças de pressão, que pode ser produzido de maneira econômica, e que é compatível com as economias de reciclagem.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
A presente invenção é definida nas reivindicações independentes anexadas. As modalidades preferenciais são definidas nas reivindicações dependentes.
Em particular, a presente invenção diz respeito um aparelho de dispensação para dispensar uma bebida, que compreende:
• Um recipiente pressurizado que contém uma bebida a ser dispensada;
• Um duto de dispensação definido por pelo menos uma parede e que coloca em uma comunicação fluida a bebida líquida contida no recipiente através de uma primeira abertura com o exterior por meio de uma válvula e uma segunda abertura para retirar uma bebida do recipiente,
Caracterizado em que, pelo menos uma seção de pelo menos uma parede que definem o duto de dispensação é resilientemente flexível e
7/21 tal que sua superfície interna, voltada para o interior do duto de dispensação, é exposta à pressão, Plz dominante no duto àquele nível, e sua superfície externa, voltada para fora do duto de dispensação, é exposta a uma pressão substancialmente igual à pressão, P2, dominante no recipiente, em que a seção resilientemente flexível é adequada para preservar uma taxa de fluxo de dispensação constante, de maneira substancial, dentre uma dada faixa de valores de pressão de operação, P2, no recipiente.
Em modalidades preferenciais, a seção flexível pode estar em qualquer forma dentre:
(a) Uma luva tubular que une duas seções relativamente rígidas do duto de dispensação;
(b) Uma lâmina flexível que fecha uma janela aberta em pelo menos uma parede que definem o duto de dispensação;
(c) Duas ou mais de tais janelas fechadas por uma lâmina flexível distribuídas, preferencialmente de maneira regular, ao longo da periferia de uma dada seção do duto de dispensação.
E em que pelo menos uma parede que define o duto de dispensação, na seção flexível e adjacente a mesma, pode compreender seções planas ou curvas.
O duto de dispensação pode vantajosamente compreender uma haste de extração que penetra no recipiente. Com essa configuração, é possível localizar a seção flexível no recipiente, vantajosamente como uma luva tubular que forma uma seção do duto contínua e flexível.
De maneira alternativa, a seção flexível pode ser localizada fora do recipiente. Nesse caso, o meio de controle de taxa de fluxo deve ainda compreender um duto cego que tem uma abertura em uma comunicação fluida com o interior do recipiente e que compartilha pelo menos uma parede com o duto de dispensação, inclusive a seção flexível do mesmo. A seção
8/21 flexível pode ser na forma de uma lâmina ou uma luva tubular. O duto cego vantajosamente circunda e é, de preferência, substancialmente concêntrico ao duto de dispensação. O recipiente geralmente compreende um fechamento, através do qual passa o duto de dispensação e a seção flexível do duto de dispensação pode ser localizada tanto no dito fechamento quanto à jusante do mesmo. Nessas modalidades, a abertura para o recipiente do duto cego é preferencialmente nivelado, de maneira substancial, com a superfície do fechamento voltado para o interior do recipiente.
aparelho de dispensação da presente invenção é particularmente adequado como um dispensador de cerveja caseiro descartável.
A presente invenção também diz respeito a um método para produzir um meio de controle de fluxo para controlar a taxa de fluxo de um líquido que flui através de um duto de dispensação de um aparelho de dispensação de bebida acionado por pressão, em que o dito método compreende as seguintes etapas:
• Moldar por injeção duas metades de um corpo de um alojamento, em que cada metade de um corpo compreende, em suas superfícies internas, pelo menos um canal aberto equivalente a pelo menos um canal de abertura da outra metade;
• Colocar os dois meios corpos, opcionalmente com outros elementos entre as mesmas, em uma relação de contiguidade com pelo menos um dos canais abertos de uma metade de corpo com a face voltada para pelo menos um canal de abertura da outra metade de corpo para assim formar pelo menos um duto atravessante que tem uma primeira e segunda aberturas e um segundo duto cego que tem uma abertura única;
• Que une os dois meios corpos e outros
9/21 elementos opcionais entre os mesmos para originar um primeiro e segundo canais estreitos de fluido;
Caracterizado em que, o primeiro duto atravessante e o segundo duto cego compartilham uma parede em comum, inclusive uma seção da mesma que é resilientemente flexível.
Os outros elementos opcionais podem ser tanto (a) um material flexível que forma a seção flexível na forma de uma lâmina ou uma luva tubular, quanto (b) um duto de dispensação que compreende uma seção flexível.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
Para um entendimento completo da natureza da presente invenção, é feita referência à descrição detalhada a seguir tomada em consideração com os desenhos anexados em que:
Figura 1: mostra duas modalidades de um dispensador de bebida pressurizado, de acordo com a presente invenção;
Figura 2: mostra duas modalidades de um dispositivo de regulagem de fluxo adequada para o aparelho da presente invenção;
Figura 3: mostra outra modalidade de um aparelho, de acordo com a presente invenção.
Figura 4: mostra de maneira esquemática a regulagem da taxa de fluxo normalizada, Q / Qaivo, assim como a evolução da área transversal normalizada, Ax / AX/0, da seção flexível, como uma função da diferença de pressão (APa-b) de uma extremidade a outra do duto de dispensação.
Figura 5: mostra de maneira esquemática como um regulador de fluxo adequado para a presente invenção pode ser fabricado.
Figura 6: mostra de maneira esquemática como um regulador de fluxo alternativo adequado para a presente invenção pode ser fabricado.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
10/21
A Figura 1 mostra duas modalidades alternativas de dispositivos de dispensação de líquido de acordo com a presente invenção. O projeto dos dispositivos descritos na Figura 1 é representativo de dispositivos de dispensação caseiros descartáveis, tipicamente para cerveja, mas a invenção não é limitada a esses tipos de aparelhos, e pode, pelo contrário, ser aplicada a qualquer tipo de aparelho de dispensação de bebida acionado por pressão. Em ambas as modalidades da Figura 1, a dispensação de um líquido, geralmente uma bebida como uma cerveja ou um refrigerante carbonado, é acionada por um gás pressurizado contido em um cartucho de gás (10) . Sob uma perfuração do fechamento do cartucho de gás pressurizado (10) por uma atuação por um atuador (102) de uma unidade de perfuração (101) , o gás contido no cartucho (10) é colocado para uma comunicação fluida com o recipiente (30) , frequentemente a uma pressão reduzida por meio de uma válvula de regulagem de pressão (103) . Na Figura 1 (a) o gás é introduzido através do duto de gás (104) diretamente no recipiente (30) e foi colocado em contato com o líquido contido no mesmo, enquanto que na modalidade descrita na Figura 1(b), o gás é injetado na interface entre um recipiente externo (30), preferencialmente rígido e um recipiente ou bolsa interna flexível (31) que contém o líquido. Nessa última modalidade, o gás nunca entra em contato com o líquido a ser dispensado.
Outras soluções podem ser aplicadas para pressurizar o líquido contido no recipiente (30, 31) e a presente invenção pode ser aplicada qualquer uma delas. Por exemplo, um compressor pode ser usado, que tem a vantagem de garantir uma pressão constante com o passar do tempo, mas é obviamente mais custoso, bastante volumoso, e gera ruído. Em suma, um compressor é raramente usado em aparelhos de bebida caseiros, mas sim em casas públicas ou semelhantes, onde os
11/21 volumes dispensados são maiores. De maneira alternativa, um gás pode ser adsorvido ou absorvido em um carreador preferencialmente caracterizado por uma superfície alta específica, em que o dito gás é liberado mediante qualquer mudança das condições físicas ambientais, tais como pressão ou temperatura (consulte, por exemplo, o documento n2 W02008060152). A bebida pode também ser pré-pressurizada em planta ao adicionar no recipiente (30) um gás comprimido, seja em contato com o líquido a ser dispensado ou separado do mesmo por uma bolsa interna flexível (31) e fechar de maneira a vedar o recipiente. Essa última solução tem a desvantagem que uma pressão, Pode cair com o passar do tempo e a pressão mediante uma dispensação pode ser imprevisível em caso de o recipiente ser armazenado por um longo tempo com riscos de vazamentos ou uma permeabilidade de gás muito alta.
Uma borda superior (33) geralmente feita de plástico, tal como polipropileno, serve para razões de estética assim como de segurança, para esconder e proteger de qualquer erro de manejo ou de qualquer impacto dos sistemas de dispensação e do recipiente de gás pressurizado. Um suporte inferior (34) geralmente feito do mesmo material que a borda superior (33) concede estabilidade para o dispensador quando se mantem em sua posição ereta. O recipiente é geralmente fechado por um fechamento (8) , que não é necessariamente removível, em particular no caso de aparelhos descartáveis.
Em ambas as modalidades descritas na Figura 1, a pressão no receptáculo (30, 31) aumenta a um nível na ordem de 0,05 a 0,15 MPa (0,5 a 1,5 bar) acima da atmosférica (ou seja, 0,15 a 0,25 MPa (1,5 a 2,5 bar)) e força o líquido através da abertura de canal (la) , ao longo do duto de dispensação (1) para alcançar a torneira (35) e à jusante da mesma, uma abertura (lb) para o ambiente. No caso de
12/21 recipientes tradicionais conforme descrito na Figura l(a) (ou seja, que não compreende uma bolsa no recipiente) o tubo de dispensação (1) compreende uma haste de extração (32a) que se estende no recipiente até o nível inferior do mesmo para 5 retirar as últimas gotas de bebida contidas no mesmo. No caso de bag-in-containers conforme ilustrado na Figura 1(b), no entanto, o uso de uma haste de extração (32a) não é obrigatório visto que a bolsa (30) sofre um colapso mediante uma pressurização do volume compreendido entre a bolsa (31) e 10 o recipiente (30), e desse modo, não deixa um volume vazio na bolsa e permite a bebida a entrar em contato com a abertura de canal (la) sem necessariamente que exijam uma haste de extração (32a) . Uma haste de extração (32a) é mesmo assim usada às vezes para ajudar a controlar o colapso da bolsa e 15 prevenir a formação de bolsos fechados.
A fim de controlar a pressão e taxa de líquido que flui que alcança a torneira aberta (35, lb) a pressão atmosférica, são interpostos meios de controle de fluxo (5) entre as duas aberturas (la, lb) do duto de dispensação (1) .
Os meios de controle de fluxo (5) úteis para a presente invenção são de um projeto muito simples e econômico que os torna particularmente adequados para serem implantados em aparelhos domésticos, onde custos de produção baixos são um grande fator determinante. Os mesmos têm a grande vantagem de 25 permitir manter a taxa de fluxo de dispensação a um valor substancialmente constante mesmo quando a pressão no recipiente varia com o tempo em uma dada faixa, conforme ilustrado na Figura 4. Por essa razão, tais meios de controle de taxa de fluxo às vezes são considerados autorreguláveis.
O princípio autorregulãvel da taxa de meio de controle de fluxo (5) útil na presente invenção é muito simples. Uma seção (3) do tubo de dispensação (1) é feito flexível, de tal forma que a superfície interna da seção
13/21 flexível voltado para o interior do tubo de dispensação (1) é exposta a uma pressão, Plz dominante no duto naquele nível, e a superfície externa voltada para fora do duto (1) é exposta a uma pressão substancialmente igual à pressão, P2, dominante no recipiente (30, 31) . Quando a válvula (35) é fechada, as pressões Pi e P2 no duto de dispensação e no recipiente, respectivamente, são substancialmente iguais, Pi = P2, e a seção flexível (3) do duto de dispensação (1) está em repouso (consulte a posição 3a na Figura 2). Mediante uma abertura da válvula (35) , um gradiente de pressão, APa-b, é criado entre a primeira abertura (la) do duto de dispensação (1) que está sob uma pressão, P2, e a segunda abertura (lb) que está sob pressão atmosférica, e assim guia o fluxo de bebida para fora do recipiente. Consequentemente, a pressão, Pi, no duto de dispensação (1) no nível da seção flexível (3) se torna menor que a pressão, P2, dominante no recipiente (30, 31) e cria um gradiente de pressão, ΔΡ2_ι, através da parede flexível (3) do duto (1) . Consequentemente, a seção de parede flexível será esticada a uma geometria (3b) de tal forma que a área transversal do tubo de dispensação (1) é reduzida nessa região, e assim reduz a taxa de fluxo, Q, da bebida que flui através o duto de dispensação (1). Agora, no caso da pressão, P2, variar com o tempo por alguma razão (geralmente P2 irá diminuir com o tempo em casos como os discutidos abaixo, mas o mesmo pode aumentar também) um gradiente de pressão, APa_b, entre a entrada (la) e a saída (lb) do duto de dispensação (1) irá variar de acordo, assim como um gradiente de pressão, ΔΡ2-ι, através da seção de parede flexível (3) do duto de dispensação (1) , que resulta em uma variação correspondente da área transversal nessa região. Esse mecanismo é ilustrado na Figura 4 que representa graficamente a taxa de fluxo relativo, Q / Qaivo, relativa ao valor de taxa de fluxo desejada, Qalvo, assim como a área transversal relativa, Ax /
14/21
Ax, o, do duto de dispensação na região flexível (3) em respeito a área transversal restante, Ax,0, do duto na ausência de qualquer gradiente de pressão, ΔΡ2-ι, como uma função da diferença de pressão, APa_b = P2 - Patm·
Ao selecionar adequadamente os materiais, geometria, e posição da seção flexível (3), uma taxa de fluxo substancialmente constante, Q, pode ser preservada ao longo da faixa de variações da pressão, P2, no recipiente (30, 31) ao longo do período exigido para esvaziar o recipiente de seu conteúdo. A faixa de variações da pressão, P2, no recipiente depende principalmente do modo de pressurização do recipiente. No caso de uma pré-pressurização por injeção em planta de gás pressurizado ou no caso de um gás ser adsorvido ou absorvido em um carreador poroso, a pressão, P2, no recipiente pode variar de 1 MPa (10 bar) antes de um uso até 0,03 MPa (0,3 bar) em sobrepressão após a última gota ser dispensada. A faixa de pressão pode variar de 0,8 a 0,05 MPa (8 a 0,5 bar), ou de 0,5 a 0,1 MPa (5 a 1 bar). No caso de um cartucho pressurizado pequeno (10) integrado no aparelho conforme descrito na Figura 1, a pressão pode variar de 0,2 a 0,03 MPa (de 2 a 0,3 bar) em sobrepressão da primeira a última dispensação, em particular de 0,15 a 0,05 MPa (1,5 a 0,5 bar) em sobrepressão, dependendo da capacidade de cartucho. Caso um compressor ou um frasco de gás pressurizado de capacidade grande sejam utilizados, nenhuma variação de pressão substancial é esperada com o passar do tempo, embora picos súbitos de pressão possam acontecer especialmente entre duas ativações do compressor, se o último for controlado por um regulador de pressão manual.
Em particular, a seção flexível (3) pode ser de qualquer forma dentre:
(a) Uma luva tubular que une duas seções relativamente rígidas do duto de dispensação (1); essa
15/21 geometria é descrita nas Figuras 3 e 6 e é vantajosa em que mediante um gradiente de pressão, ΔΡι-2, a seção transversal é restringida radialmente e essa modalidade é relativamente fácil de fabricar.
(b) Uma lâmina flexível que fecha uma janela aberta em pelo menos uma parede que define o duto de dispensação (1) ; essa geometria é ilustrada nas Figuras 2 (a) e 5 e pode exigir o uso de materiais altamente deformáveis para a seção flexível para permitir variações transversais no duto exigidas para manter a taxa de fluxo constante ao longo de uma faixa de pressão ampla; a fabricação dessa modalidade, no entanto, é vantajosamente simples, um exemplo do qual é mostrado na Figura 5;
(c) Duas ou mais de tais janelas fechadas por uma lâmina flexível distribuída preferencialmente de maneira regular ao longo da periferia de uma dada seção do duto de dispensação; em que essa geometria é uma harmonização entre as duas geometrias anteriores (a) e (b) e permite o uso de materiais menos deformáveis como a geometria (b) visto que no caso de, por exemplo, duas janelas opostas, a deformação de material exigida para reduzir a área transversal do duto é assim reduzida pela metade.
Em qualquer uma das geometrias anteriores, pelo menos uma parede que define o duto de dispensação (1) tanto na ou adjacente à seção flexível (3) pode compreender seções planas ou curvas. No caso de uma luva tubular, seções curvas são obviamente preferenciais.
A seção flexível (3) pode ser posicionada em qualquer lugar ao longo do duto de dispensação (1) entre sua entrada (la) e sua saída (lb) . Em particular, se o tubo de dispensação (1) compreender uma haste de extração (32a) que penetra no recipiente, a seção flexível (3) pode ser posicionada na haste de extração (32a). Essa geometria tem a
16/21 vantagem de permitir um projeto muito simples, em que uma seção da haste (32a) é reposta por uma luva tubular flexível (3) conforme ilustrado na Figura 3. Novamente, aqui, convém salientar que a geometria materiais da luva tubular devem ser selecionadas e projetadas apropriadamente de maneira a obter o efeito de controle de taxa de fluxo desejado. Por exemplo, ao usar qualquer mangueira de borracha, por exemplo, como o tipo usado para regar jardins, como uma haste de extração, não permitiría um controle da taxa de fluxo nas faixas de variação de pressão encontradas em aparelhos de dispensação de bebida acionados por pressão. Visto que um gradiente de pressão, ΔΡ2-ι, através da seção de parede flexível aumenta de zero até (P2 - Patm) conforme a distância da seção flexível (3) para a entrada (la) do duto de dispensação (1) aumenta, um gradiente de pressão, ΔΡ2.χ, com essa solução é limitada pelo comprimento da haste de extração (3 2a) . Isso é uma desvantagem dessa modalidade visto que é mais fácil para controlar a área transversal da seção flexível (3) com gradientes de pressão maiores, ΔΡ2-Χ. Uma solução para esse problema é fornecer o duto de dispensação (1) com meios para induzir perdas de pressão à jusante da seção flexível (3), tal como variações da seção transversal do duto (1) que formam, por exemplo, uma geometria do tipo Venturi, inclinações, a estrutura de superfície da parede interna, ou corrugação, tomando cuidado especialmente com dispensadores de cerveja para evitar uma formação de muita espuma.
De maneira alternativa, a seção flexível (3) pode ser localizada no tubo de dispensação (1) fora do recipiente (30, 31). Essa geometria seria obrigatória para dispensadores que não compreendem uma haste de extração (32a) que penetra no recipiente (consulte Figura 1(b)). Nesse caso, o projeto simples discutido no parágrafo anterior e ilustrado na Figura 3 não funciona mais, visto que a superfície externa da seção
17/21 flexível (3) , desse modo, não seria exposta a uma pressão substancialmente igual a essa, P2, dominante no recipiente, mas sim a uma pressão próxima à atmosférica. Nesse caso, os meios de controle de taxa de fluxo (5) compreendem um segundo duto cego (2) que tem uma abertura (2a) em uma comunicação fluida com o interior do recipiente (30, 31), mas, diferente do duto de díspensação (1) , nenhuma abertura em uma comunicação fluida com o ambiente. O segundo duto (2) compartilha pelo menos uma parede com o duto de díspensação (1) inclusive a seção flexível (3) do mesmo, conforme ilustrado na Figura 2. A pressão no segundo duto cego (2) é substancialmente igual a pressão, P2, dominante no recipiente (30, 31) .
O recipiente é normalmente fechado com um fechamento (8). A seção flexível (3) do duto de díspensação (1) pode ser localizada seja pelo menos parcialmente dentro do fechamento (8) conforme descrito na Figura 1, ou entre o fechamento (8) e a saída (lb), conforme descrito na Figura 2 (a válvula (35) não é mostrada para maior clareza). Conforme discutido acima, a vantagem de localizar a seção flexível (3) fora do recipiente e não na haste de extração (3 2a) , se houver (!), é que um gradiente de pressão, ΔΡ2_ι, ao longo da seção de parede flexível (3) é maior quanto mais afastado o mesmo estiver localizado da entrada de duto de díspensação (la) .
O duto de díspensação (1) e o segundo duto (2) podem ser adjacentes e compartilhar uma parede substancialmente achatada ou levemente curva, que compreende a seção flexível (3) conforme ilustrado nas Figuras 2(a) e 5. Por outro lado, o segundo duto (2) pode circundar e preferencialmente ser concêntrico com o duto de díspensação (1) . A abertura (2a) para o recipiente do duto cego (2) é preferencialmente nivelado de maneira substancial com a
18/21 superfície do fechamento (8) voltado para o interior do recipiente (30, 31) . O mesmo se aplica com a entrada (la) do duto de dispensação (1) no caso do mesmo não compreender uma haste de extração (32a). Pode haver um único ou muitos segundo dutos cegos (2) e suas aberturas (2a) voltadas para o recipiente (30, 31) podem ser preferencialmente paralelas a primeira abertura (la) do duto de dispensação (1).
Fora da seção flexível (3), o duto de dispensação (1) pode ter qualquer geometria: o mesmo pode ser reto, ou curvo; o mesmo pode ter uma seção transversal constante ou variante que forma, por exemplo, uma geometria tipo Venturi, e a seção transversal pode ser circular ou pelo menos curvada, ou pode ser poligonal que compreende uma ou mais paredes planas que formam cantos em suas linhas de intercepção. Uma uma parede do primeiro duto (1) é feita de um material resilientemente flexível.
Os materiais adequados para a borrachas naturais ou sintéticas, resinas de silicone, elastômeros termoplásticos (TPE), pode ser feita do mesmo material como a de pelo menos uma parede do duto de dispensação (1) mas com uma substancialmente mais fina.
A seção resilientemente flexível (3) pode ser plana caso a mesma seja localizada em uma parede plana ou pode ser curva se a própria parede for curva. Em particular, a seção (3) pode ser da forma de uma luva tubular flexível que conecta de maneira a vedar duas seções de extremidade do duto de dispensação (1) conforme ilustrado nas Figuras 2 (b) , 3, e 6. Dependendo de seu projeto, o duto de dispensação (1) de muitos aparelhos compreende uma inclinação substancial de 90 graus ao nível do fechamento ou logo à jusante do mesmo conforme ilustrado nas Figuras 1 e 2. Uma vantagem pode ser tomada pelo uso de uma luva flexível para localizar a inclinação ao nível da seção flexível (3) conforme descrito
19/21 na Figura 6. Deve se tomar cuidado para que a luva flexível não seja pinçada na inclinação, que resulta na oclusão do duto de dispensação (1).
Os meios de controle de taxa de fluxo (5) descritos acima são muito simples, e compreendem poucos componentes e nenhuma parte móvel. Os mesmos são muito eficazes para autorregular a taxa de fluxo apesar da pressão, P2, no recipiente. A faixa de pressão sobre a qual a taxa de fluxo pode ser autorregulada de maneira eficaz depende da geometria e posição dos meios regulatórios, tal como do diâmetro dos dutos (1, 2) , de sua geometria de seção transversal, do tamanho, geometria e espessura da seção flexível (3) , do material usado para a seção de parede flexível do duto de dispensação (1), etc. É um trabalho rotineiro para uma pessoa versada na técnica a projetar uma seção flexível (3) do duto de dispensação de tal forma que a taxa de fluxo permaneça substancialmente constante sobre a faixa de pressão encontrada com um dado tipo de aparelho de dispensação. Em particular, a área transversal, Ax, da seção flexível (3) do duto de dispensação exigida para alcançar uma taxa de fluxo alvo, Qaivo, como uma função da pressão, P2, no recipiente, pode ser calculada facilmente dependendo do tipo de fluxo: laminar, mistura de laminar e turbulento, ou turbulento. Uma vez que essa relação seja conhecida, o ato de projetar a seção flexível pode facilmente ser feito como uma função das propriedades mecânicas do material flexível e dos gradientes de pressão esperados APa_b.
O meio de controle de fluxo (5) adequado para a presente invenção pode ser fabricado por um método que compreende as seguintes etapas:
• Moldar por injeção duas metades de um corpo (5a, 5b) de um alojamento, em que cada metade de um corpo compreende em suas superfícies internas pelo menos um canal
20/21 aberto equivalente a pelo menos um canal de abertura da outra metade;
Colocar os dois meios corpos, opcionalmente, com outros elementos entre as mesmas, em uma relação de contiguidade com pelo menos um canal aberto de uma metade de corpo frente a frente com pelo menos um canal de abertura da outra metade de corpo para assim formar pelo menos um duto atravessante (1) que tem uma primeira e segunda aberturas (la, lb) e um segundo duto cego (2) que tem uma abertura única (2a);
• Unir os dois meios corpos e outros elementos opcionais entre os mesmos para originar canais estreitos de fluido (1) e (2);
em que, o primeiro duto atravessante (1) eo segundo duto cego (2) compartilham uma parede em comum, inclusive uma seção (3) da mesma que é resilientemente flexível.
Os outros elementos opcionais podem serum material flexível que forma a seção flexível (3) na formade uma lâmina ou uma luva tubular. Conforme ilustrado na Figura
5, uma lâmina flexível (3) pode ser ensanduichada entre os dois meios corpos (5a, 5b) e unidos com os mesmos. Na modalidade da Figura 5, um primeiro meio corpo (5a) compreende um canal aberto que corresponde ao duto de dispensação (1) e o canal do segundo meio corpo (5b) corresponde ao segundo duto cego (2). O último deve, é claro, ser fechado em uma extremidade. Desse modo, ao ensanduichar a lâmina flexível (3) entre os dois meios corpos (5a, 5b), dois dutos (1, 2) que compartilham uma parede flexível em comum (3) são formados.
De maneira alternativa, conforme ilustrado na Figura 6, os outros elementos opcionais podem ser um duto
21/21 de dispensação (1) que compreende uma primeira e uma segunda seções relativamente rígidas, separadas por uma seção flexível central (3) , em que o duto de dispensação (1) é ajustado entre os dois meios corpos, de maneira a deixar um espaço aberto entre o duto de dispensação (1) e as paredes do alojamento, definindo assim o segundo duto cego (2) . A seção flexível (3) que separa as duas seções relativamente rígidas do duto de dispensação (1) deve ser localizada dentro do alojamento formado pelos dois meios corpos (5a, 5b) . Onde o tubo de dispensação (1) protubera do alojamento no lado de sua segunda abertura (lb), deve ser tomado cuidado para vedar firmemente por fluido a junta entre o alojamento e o duto de dispensação, para assegurar que o segundo duto (2) seja cego. Pelo contrário, a seção do tubo de dispensação localizado no outro lado da seção flexível (3) deve deixar um espaço aberto com as paredes do alojamento para definir a abertura (2a) do segundo duto cego (2).
O alojamento feito dos dois meios corpos (5a, 5b) pode ser feito de qualquer material adequado para esse propósito. Para facilidade de reciclagem de um dispositivo de dispensação, o alojamento é vantajosamente feito do mesmo material da borda superior (33) e do suporte inferior (34), assim como dos vários elementos do tubo de dispensação (1, 32a) . Poliolefinas tais como vários graus de PE e PP são particularmente vantajosas visto que as mesmas têm uma resistência mecânica boa para razão de custo. Os dois meios corpos e outros elementos opcionais podem ser unidos por qualquer método conhecido na técnica. Em particular, cola, soldagem ultrassônica, térmica ou com solvente, meios de fixação mecânica, sobreinjeção de uma fita de polímero nas juntas, etc.
Claims (11)
- REIVINDICAÇÕES1. APARELHO DE DISPENSAÇÃO DE BEBIDA para dispensar uma bebida que compreende:um recipiente pressurizado (30, 31) que contém uma bebida a ser dispensada;um duto de dispensação (1) definido por pelo menos uma parede e que coloca a bebida líquida contida no recipiente (30, 31) através de uma primeira abertura (1a) em comunicação fluida com o exterior por meio de uma válvula (35) e para fora de uma segunda abertura (1b), para retirar uma bebida para fora do recipiente (30, 31), em que pelo menos uma seção (3) da pelo menos uma parede que define o duto de dispensação (1) que resilientemente flexível e é tal que sua superfície interna, voltada para o interior do duto de dispensação1), é exposta à pressão, P1, dominante no duto naquele nível, e sua superfície externa, voltada para fora do duto de dispensação1), é exposta a uma pressão substancialmente igual à pressãoP2, dominante no recipiente (30, 31), a seção resilientemente flexível (3) sendo deformável de tal forma para preservar uma taxa de fluxo de dispensação substancialmente constante em uma dada faixa de valores de pressão de operação,P2, no recipiente, reduzindo a área da seção transversal do duto de dispensação com gradiente de pressão crescente, AP2-1, através da seção flexível (3) do duto de dispensação (1), caracterizado pelo dito aparelho compreender ainda um duto cego (2) tendo uma abertura (2a) em comunicação fluida com o interior do recipiente (30, 31) e partilhando pelo menos uma parede com o duto de dispensação (1) incluindo a sua seção flexível (3).
- 2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela seção flexível
- 3) estar na forma de qualquer uma dentre:a) uma luva tubular que une duas seçõesPetição 870190038756, de 24/04/2019, pág. 6/112/4 relativamente rígidas do duto de dispensação (1);(b) uma lâmina flexível que fecha uma janela aberta na pelo menos uma parede que define o duto de dispensação (1);(c) duas ou mais das tais janelas fechadas por uma lâmina flexível distribuída, preferencialmente de maneira regular, ao longo da periferia de uma dada seção do duto de dispensação.3. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo duto de dispensação (1) compreender uma haste de extração (32a) que penetra no recipiente (30, 31) e em que a seção flexível (3) do duto de dispensação (1) é localizada na dita haste de extração (32a) no interior do recipiente (30, 31) que contém o líquido a ser dispensado.
- 4. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo duto cego (2) circunda, e a seção resilientemente flexível (3) é uma luva tubular.
- 5. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo recipiente compreender um fechamento (8) através do qual passa o duto de dispensação (1), e a seção flexível (3) do duto de dispensação (1) ser localizada no interior ou à jusante do dito fechamento (8) .
- 6. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo recipiente (30) ser pressurizado por um ou diversos dos meios a seguir:• um cartucho de gás pressurizado (10);• um gás adsorvido ou absorvido em um meio de carreador;• pressurização em usina do recipiente (30) por injeção de um gás pressurizado, • um compressor, sendo que cada um desses meiosPetição 870190038756, de 24/04/2019, pág. 7/113/4 é aplicado de tal modo que o gás pressurizado esteja presente ou possa ser injetado sob ativação diretamente no (a) recipiente (30) que contém o líquido ou no (b) espaço intermediário que separa um recipiente externo (30) de uma bolsa interna flexível (31) que contém o líquido a ser dispensado.
- 7. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pela seção flexível (3) da parede do duto de dispensação (1) ser produzida a partir de uma borracha natural ou sintética, uma resina de silicone, um elastômero termoplástico (TPE) , ou ser produzida a partir do mesmo material que pelo menos uma parede de duto (1), porém, de uma seção substancialmente mais fina.
- 8. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo corte transversal do duto de dispensação (1) fora da seção flexível (3) do mesmo não ser constante.
- 9. APARELHO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pela bebida ser cerveja.
- 10. MÉTODO PARA PRODUZIR UM MEIO DE CONTROLE DE FLUXO (5) para controlar a taxa de fluxo de um líquido que flui através de um duto de dispensação (1) de um aparelho de dispensação de bebida acionado por pressão, conforme definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 9, sendo que o dito método compreende as seguintes etapas:• Moldagem por injeção de dois meios corpos (5a, 5b) de um alojamento (5), em que cada meio corpo compreende em sua superfície interna pelo menos um canal aberto correspondente a pelo menos um canal aberto da outra metade;• Colocar os dois meios corpos, opcionalmente com outros elementos entre os mesmos, em uma relação de contiguidade com pelo menos um canal aberto de um meio corpo frente a frente com o pelo menos um canal aberto do outro meioPetição 870190038756, de 24/04/2019, pág. 8/114/4 corpo para formar, assim, pelo menos um duto atravessante (1) que tem uma primeira e uma segunda aberturas (1a, 1b) e um segundo duto cego (2) que tem uma abertura única (2a);• Unir os dois meios corpos e outros elementos5 opcionais entre os mesmos para render canais à prova de fluido (1) e (2);caracterizado pelo primeiro duto atravessante (1) e pelo segundo duto cego (2) compartilharem uma parede em comum, incluindo uma seção (3) da mesma que é resilientemente 10 flexível.
- 11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelos outros elementos opcionais poderem ser (a) um material flexível que forma a seção flexível (3) na forma de uma lâmina ou uma luva tubular, ou (b) um duto de dispensação 15 (1) que compreende uma seção flexível (3).
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