EA019180B1 - Устройство для розлива напитков и способ контроля устройства для розлива напитков - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к устройству для розлива напитков и способу контроля устройства для розлива напитков, при этом напитки подают по подводящему трубопроводу (8) и раздают через отводящий трубопровод (9). В основе изобретения лежит задача путем небольших трудозатрат и расходов сделать возможным контроль параметров устройства для розлива напитков. Для этой цели устанавливают датчик (10) температуры на подводящем трубопроводе (8) для измерения значений температуры напитка при погружении в охлаждающую жидкость и передают эти значения в вычислительный блок.

Description

Изобретение относится к устройству для розлива напитков, имеющему подводящий трубопровод, соединенный с теплообменником, установленным в резервуаре с охлаждающей жидкостью. Изобретение относится также к использованию датчика температуры для определения количества разливаемого напитка, дозируемого устройством для розлива напитков. Кроме того, изобретение относится к способу контроля устройства для розлива напитков.

Устройства для розлива напитков, часто называемые также разливными автоматами-дозаторами, предназначены для дозированного розлива напитков, хранящихся в сравнительно больших резервуарах. Например, пиво обычно хранят и перевозят в бочках, причем пиво в соответствующие сосуды для питья наливают при помощи устройства для розлива. Устройства для розлива напитков также можно применять, например, для розлива лимонада или минеральной воды.

Наряду с дозированным розливом, как правило, требуется охлаждение напитка до определенной температуры. Обычно для этого внутри резервуара устройства для розлива напитков размещают охлаждающее устройство, охлаждающее находящуюся в резервуаре охлаждающую жидкость. При помощи теплообменника, окруженного охлаждающей жидкостью, осуществляют отбор тепла от протекающего по теплообменнику напитка, охлаждая напиток до требуемой температуры.

В качестве охлаждающей жидкости, как правило, используют воду. При этом весьма желательно, чтобы на охлаждающем устройстве образовывался ледяной слой, так как он действует как аккумулятор холода.

Разумеется, ледяной слой не должен становиться слишком толстым, в частности он не должен соприкасаться с теплообменником, иначе существует опасность замерзания направляемого через теплообменник напитка. В самом неблагоприятном случае это может привести к повреждению теплообменника.

Например, из патентного документа И8 6324911 В1 известно, что для контроля толщины ледяного слоя на охлаждающем устройстве внутри резервуара можно установить ультразвуковой датчик, чтобы при помощи этого датчика могли определять толщину ледяного слоя.

В патентном документе И8 5987897 предлагается установить на разных расстояниях от охлаждающего устройства два датчика температуры и на основе разности температур между этими двумя датчиками определять толщину ледяного слоя. При этом также предлагается при помощи мешалки обеспечить равномерное распределение температуры внутри резервуара устройства для розлива напитков.

В патентном документе И8 4448036 раскрыт датчик 50 температуры, расположенный в точке, в которой трубы входят в резервуар. В результате, при открытии клапанов 24 теплый напиток из бочонков проходит через участок, на котором установлен датчик 50. Когда температура поднимается выше заданного значения, происходит активация электродвигателя 34, связанного с мешалкой 36 посредством проводника 50а. После того как температура на участке труб, на котором установлен датчик 50, падает ниже заданного значения, электродвигатель отключается.

Наряду с контролем температуры охлаждающей жидкости и напитка желательно также, чтобы существовала возможность определения количества разливаемого напитка. Известно, что количество разливаемого напитка можно измерить при помощи крыльчатого расходомера. Однако это решение содержит в себе недостаток, так как установка крыльчатого расходомера требует вмешательства в подводящий или выпускной трубопровод. Это нежелательно, в частности, по гигиеническим соображениям.

В основе изобретения лежит задача путем небольших трудозатрат и расходов сделать возможным контроль параметров устройства для розлива напитков.

В соответствии с изобретением, в случае упомянутого во введении устройства для розлива напитков, эта задача решается благодаря тому, что в зоне погружения подводящего трубопровода в охлаждающую жидкость этот трубопровод имеет датчик температуры. При этом, в частности, предпочтительно, чтобы устройство для розлива напитков имело вычислительный блок, который по результатам измерений датчика температуры рассчитывает количество разлитого напитка.

Таким образом, датчик температуры установлен в зоне наибольшей разности между температурой напитка, направляемого через подводящий трубопровод в теплообменник, и температурой охлаждающей жидкости. В зависимости от исполнения теплообменника этот участок располагают прямо у впускного отверстия теплообменника. Датчик температуры может быть установлен либо внутри подводящего трубопровода, т.е. он может измерять непосредственно температуру напитка, либо он может быть расположен на наружной стороне подводящего трубопровода и, таким образом, может измерять температуру напитка косвенно, по температуре подводящего трубопровода. В результате расположения датчика температуры в зоне погружения подводящего трубопровода в охлаждающую жидкость, во время розлива определяют значение температуры напитка до устройства для розлива напитков. Если напиток не разливают в течение длительного времени, то температуру напитка в подводящем трубопроводе сравнивают с температурой охлаждающей жидкости, так что датчик температуры, в конце концов, выдает постоянное значение, по существу, соответствующее температуре охлаждающей жидкости. Если напиток разливают, то это снова приводит к увеличению определяемых при помощи датчика значений температуры. Благодаря контролю этих значений температуры можно сделать заключение о надлежащей работе устройства для розлива напитков.

- 1 019180

В результате отпуска напитка в подводящий трубопровод устройства для розлива напитка из запасного резервуара течет более теплый напиток, что приводит к росту температуры, регистрируемой датчиком температуры. На основе этого роста температуры вычислительный блок регистрирует розлив напитка. По величине роста температуры и продолжительности этого роста вычислительный блок рассчитывает количество разлитого напитка. Конечно, этот способ работает только в том случае, если напиток при вводе в устройство для розлива напитков имеет более высокую температуру, чем охлаждающая жидкость. Однако это приемлемый способ, так как вероятность того, что температура напитка в подводящем трубопроводе соответствует температуре охлаждающей жидкости, весьма незначительна, зато затраты, необходимые для определения количества разливаемого напитка, сильно снижаются.

Предпочтительно устройство для розлива напитков имеет мешалку. Мешалка, расположенная внутри резервуара устройства для розлива напитков, предназначена для перемешивания охлаждающей жидкости и равномерного распределения температуры внутри этого устройства. Мешалка может служить также для управления количеством отбираемого от напитка тепла и, таким образом, влиять на температуру розлива напитка. При остановленной мешалке между теплообменником и охлаждающим устройством устанавливается перепад температур, который выше перепада, возникающего при пуске мешалки. В результате также влияют на выделение тепла напитком внутри теплообменника.

Предпочтительно резервуар имеет по меньшей мере одно охлаждающее устройство. При помощи охлаждающего устройства охлаждающую жидкость можно охладить как раз там, где требуется определенная температура, а именно внутри резервуара. Обмен охлаждающей жидкости с наружной стороной при этом не требуется. Таким образом, минимизируют количество соединений, необходимых для устройства для розлива напитков.

Предпочтительно устройство для розлива напитков имеет датчик толщины ледяного слоя. Этот датчик предназначен для того, чтобы могли контролировать толщину ледяного слоя, как правило, образующегося на охлаждающем устройстве. Датчик толщины ледяного слоя выполняют, например, в виде ультразвукового датчика или комбинации нескольких датчиков температуры, расположенных на разном расстоянии от охлаждающего устройства. Однако возможны также другие исполнения датчика толщины ледяного слоя.

Предпочтительно датчик температуры устанавливают снаружи на подающем трубопроводе и выполняют в виде сдвоенного датчика. При помощи датчика температуры можно определять температуру подаваемого напитка и одновременно определять температуру окружающей охлаждающей жидкости. Для этого датчик температуры должен быть расположен немного ниже уровня охлаждающей жидкости. Таким образом, упрощают компоновку устройства для розлива напитков, причем одновременно повышают достоверность определения количества разливаемого напитка.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения устройство для розлива напитков имеет дополнительный датчик температуры для определения температуры охлаждающей жидкости. Если известна температура охлаждающей жидкости, то, во-первых, можно контролировать управление охлаждающим устройством, а во-вторых, при помощи датчика температуры, расположенного на подающем трубопроводе, можно улучшить определение количества разливаемого напитка.

Вышеназванная задача решается также благодаря использованию датчика температуры для определения количества разливаемого напитка, дозируемого устройством для розлива напитков. В этом случае датчик температуры выполняет несколько функций. Во-первых, осуществляют контроль температуры напитка на входе, во-вторых, получают информацию о количестве разливаемого напитка. Количество разливаемого напитка можно определять бесконтактным способом, в особенности это желательно в случае пищевых продуктов. Также можно определить температуру охлаждающей жидкости, если напиток не разливают в течение длительного времени. Благодаря этому можно контролировать правильность функционирования охлаждающего устройства. В этом случае соответствующие выводы можно сделать также на основании скорости, с которой происходит охлаждение напитка. Кроме того, использование датчика температуры для определения количества разливаемого напитка позволяет упростить контроль параметров, поскольку можно обойтись без дополнительного расходомера.

Вышеназванную задачу решают упомянутым во введении способом посредством определения значений температуры напитка при погружении в охлаждающую жидкость и передачи этих значений в вычислительный блок. При этом особенно предпочтительно, чтобы количество разливаемого напитка определяли по изменению значений температуры.

Итак, значения температуры напитка определяют в зоне, в которой наблюдается наибольшее различие между температурой подаваемого напитка и температурой охлаждающей жидкости. В этом случае предъявляют не особенно высокие требования к точности измерений. Несмотря на это, по разности температур и ее изменению во времени можно получить данные о надлежащей работе устройства для розлива напитков.

Дозированием напитка из устройства для розлива напитков вынуждают напиток поступать из запасного резервуара. Поступающий таким образом напиток, как правило, имеет более высокую температуру, что регистрируется датчиком температуры и ведет к изменению значений температуры. Величина этого изменения и продолжительность повышения температуры служат для определения количества раз

- 2 019180 ливаемого напитка при помощи вычислительного блока. Таким образом, определяя значения температуры напитка при погружении в охлаждающую жидкость, можно определить количество разлитого напитка и одновременно контролировать работоспособность охлаждающего устройства.

Предпочтительно на охлаждающем устройстве измеряют толщину ледяного слоя и, если толщина слоя превышает предельное значение, останавливают это устройство. Если толщина ледяного слоя падает ниже нижнего предельного значения, то это, конечно, ведет к включению охлаждающего устройства. Благодаря контролю толщины ледяного слоя на охлаждающем устройстве, во-первых, обеспечивают то, что теплообменник не входит в контакт с ледяным слоем, во-вторых, контролируют надлежащую работу охлаждающего устройства. Определив толщину ледяного слоя и, вместе с тем, определив значения температуры напитка, можно сравнительно просто определить потребную холодопроизводительность, которую должно развить охлаждающее устройство. В результате возможно относительно простое управление температурой розлива напитка. Одновременно минимизируют продолжительность работы охлаждающего устройства. Таким образом, возможен эффективный и ресурсосберегающий режим.

Предпочтительно определяют температуру охлаждающей жидкости и, если температура охлаждающей жидкости падает ниже предельного значения, останавливают охлаждающее устройство. Таким образом можно использовать охлаждающее устройство без образования ледяного слоя. Сочетание с измерением толщины ледяного слоя позволяет, во-первых, более уверенно гарантировать, что не будет переохлаждения напитка, во-вторых, измеренную температуру охлаждающей жидкости можно использовать при расчете количества разливаемого напитка. Если температура охлаждающей жидкости падает ниже предельного значения, то охлаждающее устройство также останавливают, хотя толщина ледяного слоя еще сравнительно невелика. Благодаря этому напиток внутри теплообменника не замерзает. Предпочтительно, если значение температура напитка падает ниже предельного значения, охлаждающее устройство останавливают. Это может происходить, например, если напиток подают в устройство для розлива напитков уже в охлажденном состоянии. В этом случае дальнейшее охлаждение могло бы привести к замерзанию напитка. Кроме того, остановка охлаждающего устройства ведет к экономии энергии, причем одновременно обеспечивают то, что напиток не охлаждается ниже требуемой температуры употребления напитка.

Предпочтительно охлаждающую жидкость перемешивают при помощи мешалки, причем, если значение температуры напитка падает ниже предельного значения, мешалку останавливают. Благодаря мешалке оказывают влияние на эффективность охлаждения. Если мешалка остановлена, то температура вблизи охлаждающего устройства ниже, чем возле теплообменника. Напротив, при включении мешалки температура у охлаждающего устройства будет примерно равна температуре у теплообменника. Итак, если значение температуры напитка слишком низко, то благодаря остановке мешалки уменьшают охлаждение напитка и, таким образом, можно быстро воздействовать на температуру напитка.

Далее изобретение описывают на основе предпочтительного примера реализации, сопровождая описание чертежом.

На чертеже схематично показано устройство для розлива напитков в разрезе.

На чертеже показано устройство 1 для розлива напитков, содержащее резервуар 2, наполненный охлаждающей жидкостью. Внутри резервуара, а именно вдоль внутренних стенок резервуара 2, установлено охлаждающее устройство 3. На чертеже изображен спиральный трубопровод 4 охлаждающего устройства 3, которое, как известно, имеет контур охлаждения с компрессором и испарителем.

Вдоль спирального трубопровода 4 образован ледяной слой 5, толщину которого контролируют при помощи датчика 6 толщины ледяного слоя. В этом случае датчик 6 толщины ледяного слоя выполнен в виде ультразвукового датчика. В качестве датчика 6 вполне можно применить несколько датчиков температуры, установленных на разных расстояниях от спирального трубопровода 4.

Внутри резервуара 2 расположен теплообменник 7 с подводящим трубопроводом 8 и отводящим трубопроводом 9. Отводящий трубопровод 9 идет к не показанному на чертеже разливочному клапану. Подводящий трубопровод 8 соединяет устройство 1 для розлива напитков с запасным резервуаром (не показан), например с бочкой.

В зоне погружения подводящего трубопровода 8 в охлаждающую жидкость расположен датчик 10 температуры. Таким образом, этот датчик находится немного ниже или выше уровня охлаждающей жидкости. Предпочтительно, чтобы датчик 10 температуры был установлен ниже уровня охлаждающей жидкости. В примере осуществления изобретения датчик 10 температуры расположен на наружной стороне подающего трубопровода 8 и измеряет температуру напитка, подаваемого по подводящему трубопроводу, по температуре поверхности подводящего трубопровода 8, т.е. косвенно. В примере датчик 10 температуры выполнен в виде сдвоенного датчика, так что он может в то же время регистрировать температуру охлаждающей жидкости. Эти значения температуры передают в вычислительный блок (на чертеже не показан). Вместо сдвоенного датчика можно применить два отдельных датчика температуры, причем один из датчиков измеряет температуру подаваемого напитка, другой - температуру охлаждающей жидкости.

Теплообменник 7 выполнен в виде спирали. Он окружает мешалку 11, обеспечивающую движение охлаждающей жидкости и, следовательно, равномерное распределение температуры внутри резервуара

- 3 019180

2. Двумя стрелками показано направление перемещения мешалкой 11 охлаждающей жидкости. В примере в качестве охлаждающей жидкости применяют воду, но можно применить и другие жидкости.

Когда открывают разливочный клапан, напиток из запасного резервуара через подводящий трубопровод 8, теплообменник 7, отводящий трубопровод 9 и разливочный клапан подают в стакан или аналогичный сосуд для питья. Так как теплообменник 7 расположен в охлаждающей жидкости, напиток при этом охлаждается до температуры, приятной для употребления напитка. Охлаждение охлаждающей жидкости происходит при помощи охлаждающего устройства 3, которое является составной частью контура охлаждения. На чертеже показано, что охлаждающая жидкость охлаждена настолько, что вдоль спирального трубопровода 4 охлаждающего устройства 3 образовался ледяной слой. Этот ледяной слой 5 служит в качестве емкого теплового аккумулятора, который позволяет охлаждать и выдавать сравнительно большое количество напитка, прежде чем снова возникнет необходимость активировать охлаждающее устройство 3. Это желательно, в частности, принимая во внимание шумы и вибрации, производимые компрессором, относящимся к охлаждающему устройству 3.

Надлежащую работу устройства для розлива контролируют при помощи датчика 6 толщины ледового слоя и датчика 10 температуры. Если толщина ледяного слоя 5 достигает определенного предельного значения, то датчик 6 толщины ледяного слоя определяет это и, таким образом, обеспечивает отключение охлаждающего устройства 3. С другой стороны, если ледяной слой 5 отсутствует или его толщина меньше предельного значения, то этот датчик обеспечивает включение охлаждающего устройства 3. В то же время при помощи датчика 10 температуры, выполненного в виде сдвоенного датчика, контролируют температуру подаваемого напитка и охлаждающей жидкости. Если одно из зарегистрированных значений температуры лежит ниже определенного предельного значения, то это также ведет к отключению охлаждающего устройства 3, даже если толщина ледяного слоя еще сравнительно невелика. Таким образом довольно надежно предотвращают переохлаждение, могущее привести к замерзанию напитка внутри теплообменника 7.

Влияние на то, включается ли охлаждающее устройство 3 или нет, оказывает также температура подаваемого напитка, определяемая датчиком 10 температуры. Если напиток уже сравнительно холодный или даже уже охлажден почти до своей температуры замерзания, то дальнейшее охлаждение не требуется. Таким образом, включение охлаждающего устройства 3 не требуется также в том случае, если к включению охлаждающего устройства 3 могла бы привести собственно температура охлаждающей жидкости или толщина ледяного слоя 5.

Устройство 1 для розлива напитков также можно снабдить лишь одним датчиком 10 температуры для определения температуры подаваемого напитка и одним датчиком температуры для определения температуры охлаждающей жидкости. Это имеет смысл, в частности, тогда, когда устройство 1 для розлива напитков эксплуатируют с охлаждающей жидкостью, при которой ледяной слой 5 не образуется.

От датчика температуры для определения температуры охлаждающей жидкости можно отказаться. В этом случае охлаждающее устройство 3 определяют только на основе значений, зарегистрированных датчиком 6 толщины ледяного слоя и датчиком 10 температуры.

Хотя от одного из трех датчиком в принципе можно отказаться, предпочтительно использование всех трех датчиков. В этом случае отказ датчика не ведет к отказу устройства для розлива напитков. Устройство для розлива напитков можно использовать даже в том случае, если исправным остается только один датчик, хотя и с меньшей эффективностью. При отказе датчика 10 температуры определять количество разливаемого напитка уже не сможно.

Быстрое, хотя и незначительное влияние на температуру напитка можно оказать также при помощи мешалки 11. В результате остановки мешалки 11 от теплообменника 7 отводят меньше тепла, поэтому напиток, направляемый через теплообменник 7, охлаждают не так сильно. Напротив, работа мешалки 11 ведет к немного более сильному охлаждению. Итак, сравнительно небольшие затраты по использованию мешалки 11 для оказания влияния на температуру напитка приводят к тому, что требуемую температуру розлива можно поддерживать сравнительно точно. Это быстрый способ повлиять на температуру напитка.

Использование датчика температуры для определения количества разливаемого напитка - это простой способ определения количества разливаемого напитка. Одновременно датчик температуры учитывают при управлении охлаждающим устройством 3. Так, во взаимосвязи с датчиком толщины ледяного слоя и еще одним датчиком температуры охлаждающей жидкости можно повысить эффективность охлаждения внутри устройства для розлива напитков. В то же время отказ одного датчика не ведет к отказу всего устройства для розлива напитков. Следовательно, надежность этого устройства повышается.

Claims (11)

1. формула изобретения

   1. Устройство для розлива напитков, имеющее подводящий трубопровод, соединенный с теплообменником, установленным в резервуаре с охлаждающей жидкостью, причем подводящий трубопровод (8) имеет датчик (10) температуры в зоне погружения трубопровода (8) в охлаждающую жидкость, отличающееся тем, что оно имеет вычислительный блок, который по результатам измерений датчика (10) температуры рассчитывает количество разливаемого напитка.
2. 2. Устройство для розлива напитков по п.1, отличающееся тем, что оно имеет мешалку (11).
3. 3. Устройство для розлива напитков по п.1 или 2, отличающееся тем, что резервуар (2) имеет по меньшей мере одно охлаждающее устройство (3).
4. 4. Устройство для розлива напитков по любому из пп.1-3, отличающееся тем, что оно имеет датчик (6) толщины ледяного слоя.
5. 5. Устройство для розлива напитков по любому из пп.1-4, отличающееся тем, что датчик (10) температуры расположен снаружи на подводящем трубопроводе (8) и выполнен в виде сдвоенного датчика.
6. 6. Устройство для розлива напитков по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что оно имеет датчик температуры для определения температуры охлаждающей жидкости.
7. 7. Способ контроля устройства для розлива напитков, в частности, по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что определяют значения температуры напитка погружением в охлаждающую жидкость и передают эти значения в вычислительный блок, причем по изменению значений температуры определяют количество разлитого напитка.
8. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что измеряют толщину ледяного слоя на охлаждающем устройстве и, если толщина слоя превышает предельное значение, останавливают это устройство.
9. 9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что определяют температуру охлаждающей жидкости и, если температура охлаждающей жидкости падает ниже предельного значения, останавливают охлаждающее устройство.
10. 10. Способ по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что охлаждающее устройство останавливают, если значение температуры напитка падает ниже предельного значения.
11. 11. Способ по любому из пп.7-10, отличающийся тем, что охлаждающую жидкость перемешивают при помощи мешалки, причем, если значение температуры напитка падает ниже предельного значения, мешалку выключают.