EP0172372A2 - Vorrichtung zum Kühlen des Inhalts eines Gefässes - Google Patents

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EP0172372A2
EP0172372A2 EP85108251A EP85108251A EP0172372A2 EP 0172372 A2 EP0172372 A2 EP 0172372A2 EP 85108251 A EP85108251 A EP 85108251A EP 85108251 A EP85108251 A EP 85108251A EP 0172372 A2 EP0172372 A2 EP 0172372A2
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pipeline
vessel
winding
container
storage container
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Matthias Dipl.-Ing. Aschberger
Karlheinz Dipl.-Ing. Färber
Anton Dipl.-Ing. Deininger
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BOSCH-SIEMENS HAUSGERAETE GMBH
Coca Cola Co
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Coca Cola Co
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D1/00—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators
    • F28D1/06—Heat-exchange apparatus having stationary conduit assemblies for one heat-exchange medium only, the media being in contact with different sides of the conduit wall, in which the other heat-exchange medium is a large body of fluid, e.g. domestic or motor car radiators with the heat-exchange conduits forming part of, or being attached to, the tank containing the body of fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D31/00—Other cooling or freezing apparatus
    • F25D31/006—Other cooling or freezing apparatus specially adapted for cooling receptacles, e.g. tanks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49826—Assembling or joining
    • Y10T29/49863—Assembling or joining with prestressing of part

Definitions

  • the present invention relates to a device for cooling the contents of a vessel, in particular a container for carbonating water for a vending machine, by means of a refrigerant which is passed through pipes arranged in a wrap shape on the outer wall of the vessel.
  • the pipelines for the refrigerant are expedient to arrange the pipelines for the refrigerant on the outer wall of the storage container.
  • the pipes for the refrigerant can helically surround the storage vessel.
  • the present invention has for its object to provide a device for cooling the contents of a vessel based on these findings, which can be implemented relatively simply in terms of production technology, is suitable for cooling luxury foods and works with the highest possible efficiency. With a view to the lowest possible production outlay and the usability for luxury goods, the solution should be followed that the pipes for the storage vessel are arranged outside their walls.
  • a device corresponding to these requirements is characterized according to the invention in that the pipelines for the refrigerant are fastened to the vessel via clamping elements in the area of the start of the winding and in the area of the end of the winding and are placed on the vessel wall under tension.
  • the pipeline is designed with a flattened cross section and a thermal paste is introduced between the pipeline and the vessel wall.
  • the pipeline in the area of the start of winding and in the area of the end of the winding is attached to the vessel by means of clamping elements and thereby permanently under tension to the outer wall of the vessel, a high level of heat or heat is generated between the pipeline for the refrigerant and the vessel to be cooled Realized refrigeration conductivity, so that the cooling device works with a relatively high efficiency.
  • This efficiency is further improved by the design of the pipeline with a flattened cross section and by the use of thermal paste between the pipeline and the vessel wall.
  • jaws are attached to them via which c he the pipe ends are clamped by elastic deformation.
  • the container itself should be made of metal and, with regard to the use for a luxury food, made of stainless steel.
  • the pipeline for the refrigerant is made of a highly thermally conductive material. These materials normally also have a high temperature-dependent expansion compared to, for example, steel or stainless steel. This property is particularly advantageous with regard to the device according to the present invention.
  • the pipeline therefore places itself particularly intensively on the outer wall of the storage vessel. Since the pipe for the coolant is fastened to the storage vessel at its winding ends, the tensile stress that occurs does not lead to loosening of the pipeline tension around the storage vessel. Outside the cooling phases, the tension subsides again. There is therefore no fear of permanent elastic elongation of the pipeline.
  • the device according to the invention is also relatively simple and inexpensive to manufacture, preferably by a manufacturing process, which is characterized in that the pipeline is clamped on the vessel wall in the area of the beginning of the winding, that the pipeline is pulled onto the circumference of the vessel with deformation of a Round cross-section is wound into an oval cross-section and that the pipe is then clamped again in the region of its winding end on the vessel.
  • the vessel After the start of the winding is clamped on the wall of the vessel, the vessel is rotated, the pipeline being wound onto the circumference of the vessel using tensile stress.
  • the tube with a widespread commercial round cross-section is deformed into the desired oval cross-section with good contact with the vessel wall.
  • the end of this pipeline is again clamped to the vessel wall and the pipeline is cut off after a continued connection piece.
  • FIGS 1 and 2 show a storage container 1, as it is used, for example, in an automatic drinks machine for the preparation and storage of carbonated water.
  • a storage container 1 In order to support the carbonization process by mixing fresh water and CO z gas and for the provision of a cool beverage, it is necessary, but at least expedient, to cool the storage container 1 and with it the CO z water supply.
  • pipes 2 are arranged helically on the circumference of the storage container 1, which are part of a cooling system, not shown.
  • the coolant is supplied from this cooling system via the inflow line designed as a throttle section.
  • the return flow takes place via the drain line 4.
  • the storage container 1 is made of metal. At least its inner wall must be corrosion-resistant. It is expedient that the storage container 1 is made entirely of stainless steel.
  • the pipes 2 must have good thermal conductivity and are made of an appropriate metallic material. The efficiency for the cold transfer from the pipeline 2 to the reservoir 1 essentially depends on the heat transfer resistance between these two elements.
  • This heat transfer is favorably influenced by the fact that the pipelines lie as intimately as possible on the reservoir 1. This is achieved in that the pipeline 2 rests against the storage container 1 by a tensile force acting on it under material-related elastic deformation. This tensile force is exerted in the manufacturing process of the helical winding of the pipeline 2 on the container 1 on this pipeline 2 and via clamping eler-.ente 6, 8, which are attached to the storage container, are permanently secured to the starting area 5 and the end area 7 of the pipeline 2. During the clamping process, the area of the pipeline 2 which is gripped by the clamping elements 6, 8 is also deformed, so that the connection is both non-positive and positive. In order to increase the contact area between the pipeline 2 and the storage container 1, an oval cross section has been selected for the pipeline 2. The remaining gaps between the pipeline 2 and the reservoir 1 are filled with thermal paste 12 to further improve the flow of cold.
  • the arrangement shown schematically in FIG. 4 is used to wrap the storage container 1 with the pipeline 2.
  • the starting area of the pipeline 2 is fastened on the storage container 1 by the clamping element 6.
  • the reservoir 1 is set in rotation by a drive 9, so that the pipeline 2 is drawn off from a storage drum 10 and is thereby wound onto the reservoir 1.
  • the required tension is generated by a clamping device 11. Due to the tension exerted on the pipeline 2 and the winding process, the originally round cross section of the pipeline 2 is also deformed to the desired oval cross section. After the winding process has ended, the end region of the pipeline 2 is also fastened to the storage container 1 with the clamping element 8. The separation from the pipeline fed from the storage drum 10 then takes place.

Abstract

Zum Kühlen eines Gefäßes mit einem Kältemittel, welches durch eine an der Außenwandung des Gefäßes in Wickelform angeordnete Rohrleitung geleitet ist, ist die Rohrleitung im Bereich des Wickelbeginns und im Bereich des Wickelendes über Klemmelemente am Gefäß befestigt und unter Zugspannung am Gefäß angelegt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Kühlen des Inhalts eines Gefäßes, insbesondere eines Behälters zum Karbonisieren von Wasser für einen Getränkeautomaten, durch ein Kältemittel, welches durch an der Außenwandung des Gefäßes in Wickelform angeordnete Rohrleitungen geleitet ist.
  • Beispielsweise zum Anreichern von Wasser mit Kohlendioxyd für die Verwendung in einem Getränkeautomaten ist es notwendig, bzw. zumindest äußerst zweckmäßig, den Wasservorrat zu kühlen. Um diese Kühlung möglichst intensiv und mit hohem Wirkungsgrad bewerkstelligen zu können, ist es beispielsweise bekannt (DE-OS 28 32 377), die Rohrleitungen für das Kühlmittel innerhalb des Vorratsbehälters und damit unmittelbar in der zu kühlenden Flüssigkeit anzuordnen. Um den Karbonisierungsvorgang zu unterstützen, wird ein Druckbehälter verwendet, in welchem der Kabonisierungsvorgang unter erhöhtem Druck stattfindet. Die Anordnung der Rohrleitungen für das Kältemittel innerhalb dieses Druckbehälters erfordert es, daß diese von außen in das Gefäß hineingeführt werden, wobei die Durchführungen derart abgedichtet sein müssen, daß sie auch dem erhöhten Innendruck standhalten. Problematisch bei diesen Durchführungen ist es, daß die Rohrleitungen für das Kältemittel durch den normalerweise intermittierenden Kühlbetrieb relativ hohen Temperaturschwankungen unterliegt. Ständige Schwankungen im Durchmesser sind die Folge. Außerdem muß bei innenliegenden Rohrleitungen berücksichtigt werden, daß das Material für die Rohrleitungen dauerhaft beständig gegen das karbonisierte Wasser sein muß.
  • Insbesondere aus diesen Gründen ist es zweckmäßig, die Rohrleitungen für das Kältemittel an der Außenwandung des Vorratsbehälters anzuordnen. Z.B. können die Rohrleitungen für das Kältemittel das Vorratsgefäß schraubenförmig umgeben.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aufbauend auf diesen Erkenntnissen eine Vorrichtung zum Kühlen des Inhalts eines Gefäßes bereitzustellen, welche sich berstellungstechnisch relativ einfach realisieren läßt, für die Kühlung von Genußmitteln geeignet ist und mit möglichst hohem Wirkungsgrad arbeitet. Im Hinblick auf einen möglichst geringen Herstellungsaufwand und die Verwendbarkeit für Genußmittel soll dabei der Lösungsweg beschritten werden, daß die Rohrleitungen für das Vorratsgefäß außerhalb deren Wandungen angeordnet sind.
  • Eine diesen Anforderungen entsprechende Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen für das Kältemittel im Bereich des Wickelbeginns und im Bereich des Wickelendes über Klemmelemente am Gefäß befestigt und unter Zugspannung an der Gefäßwandung angelegt ist. Insbesondere ist die Rohrleitung mit einem abgeflachten Querschnitt ausgebildet und zwischen Rohrleitung und Gefäßwandung eine Wärmeleitpaste eingebracht.
  • Insbesondere dadurch, daß die Rohrleitung im Bereich des Wickelbeginns und im Bereich des Wickelendes über Klemmelemente am Gefäß befestigt und dadurch dauerhaft unter Zugspannung an da Außenwandung es Gefäßes angelegt ist, wird zwischen der Rohrleitung für das Kältemittel und dem zu kühlenden Gefäß eine hohe Wärme- bzw. Kälteleit fähigkeit realisiert, so daß die Kühlvorrichtung mit relativ hohem Wirkungsgrad arbeitet. Dieser Wirkungsgrad wird weiterhin verbessert durch die Ausbildung der Rohrleitung mit abgeflachtem Querschnitt und durch die Verwendung von Wärmeitpaste zwischen Rohrleitung und Gefäßwandung. Zur Befestigung der Rohrleitungen am Gefäß sind an diesem Klemmbacken befestigt, über wel- che die Rohrleitungsenden durch elastische Verformung geklemmt sind.
  • Im Hinblick auf gute Wärmeleitfähigkeit sollte der Behälter selbst aus Metall und im Hinblick auf die Verwendung für ein Genußmittel, aus Edelstahl sein. Ebenfalls im Hinblick auf die gute Wärmeleitfähigkeit ist die Rohrleitung für das Kältemittel aus gut wärmeleitfähigem Material. Diese Materialien haben normalerweise auch eine hohe temperaturabhängig bedingte Ausdehnung gegenüber beispielsweise Stahl-oder Edelstahl. Im Hinblick auf die Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung ist diese Eigenschaft besonders vorteilhaft. Während der Kühlphase legt sich damit die Rohrleitung besonders intensiv an die Außenwandung des Vorratsgefäßes an. Da die Rohrleitung für das Kühlmittel an ihren Wickelenden am Vorratsgefäß befestigt ist, führt die dabei auftretende Zugspannung nicht zum Lockern der Rohrleitungsspannung um das Vorratsgefäß. Außerhalb der Kühiphasen läßt die Spannung wieder nach. Eine bleibende elastische Längendehnung der Rohrleitung ist damit auch nicht zu befürchten.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch herstellungstechnisch relativ einfach und kostengünstig realisierbar, und zwar bevorzugt durch ein Herstellungsverfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Rohrleitung im Bereich des Wickelanfangs auf der Gefäßwandung festgeklemmt wird, daß die Rohrleitung unter Zug auf den Umfang des Gefäßes unter Verformung eines Rundquerschnitts zu einem ovalen Querschnitt aufgewickelt wird und daß danach die Rohrleitung im Bereich ihres Wickelendes wiederum am Gefäß festgeklemmt ist. Dabei wird nach dem Festklemmen des Wickelanfangs auf der Gefäßwandung das Gefäß in Drehung versetzt, wobei die Rohrleitung unter Anwendung einer Zugspannung auf den Umfang des Gefäßes aufgewickelt wird. Das Rohr mit verbreitet handelsüblichem rundem Querschnitt wird dabei in den gewünschten ovalen Querschnitt mit guter Anlage an die Gefäßwandung verformt. Nach Wickelende wird das Ende dieser Rohrleitung wiederum an der Gefäßwandung festgeklemmt und die Rohrleitung nach einem weitergeführten Anschlußstück abgeschnitten.
  • Eine nach der Erfindung ausgestaltetes Ausführungsbeispiel ist anhand der Zeichnung im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
    • Fig. 1 eine Seitenansicht eines mit einer Rohrlentung für das Kühlmittel bewickelten Vorratsbehälters,
    • Fig. 2 eine Draufsicht auf diesen Behälter,
    • Fig. 3 ein Detail im Bereich einer Befestigungsstelle
    • Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Anordnung zum Bewickeln des Vorratsgefäßes mit einer Rohrleitung.
  • Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Vorratsbehälter 1, wie er beispielsweise in einem Getränkeautomaten zur Aufbereitung und Bevorratung von karbonisiertem Wasser Anwendung findet. Um zum einen den Karbonisierungsvorgang durch Mischung von Frischwasser und COz -Gas zu unterstützen und für die Bereitstellung eines kühlen Getränkes ist es erforderlich, zumindest aber zweckmäßig, den Vorratsbehälter 1 und mit ihm den COz Wasservorrat zu kühlen. Zu diesem Zwecke sind auf dem Umfang des Vorratsbehälters 1 Rohrleitungen 2 schraubenförmig angeordnet, welche Bestandteil eines nicht näher dargestellten Kühlsystems sind. Von diesem Kühlsystem wird das Kühlmittel über die als Drosselstrecke ausgestaltete Zuflußleitung zugeführt. Der Rücklauf erfolgt über die Abflußleitung 4.
  • Aus wärmeleit-technischen Gründen ist der Vorratsbehälter 1 aus Metall. Zumindest dessen Innenwandung muß korrosionsbeständig sein. Zweckmäßig ist es, daß der Vorratsbehälter 1 insgesamt aus Edelstahl gefertigt ist. Die Rohrleitungen 2 müssen gut wärmeleitfähig sein und sind aus einem entsprechenden metallischen Material gefertigt. Der Wirkungsgrad für den Kälteübergang von der Rohrleitung 2 auf den Vorratsbehälter 1 hängt im wesentlichen vom Wärmeübergangs-Widerstand zwischen diesen beiden Elementen ab.
  • Dieser Wärmeübergang wird dadurch günstig beeinflußt, daß die Rohrleitungen möglichst innig und möglichst großflächig am Vorratsbehälter 1 anliegen. Dies wird dadurch erreicht, daß die Rohrleitung 2 durch eine auf sie wirkende Zugkraft unter materialbedingter elastischer Verformung am Vorratsbehälter 1 anliegt. Diese Zugkraft wird beim Herstellungsverfahren der schraubenförmigen Bewicklung der Rohrleitung 2 auf den Behälter 1 auf diese Rohrleitung 2 ausgeübt und über Klemm- eler-.ente 6, 8, welche am Vorratsbehälter befestigt sind, dauerhaft auf den Anfangsbereich 5 und den EnJbereich 7 der Rohrleitung 2 sichergestellt. Beim Klemmvorgang erfährt auch der von den Klemmelementen 6, 8 erfaßte Bereich der Rohrleitung 2 eine Verformung, so daß die Verbindung sowohl kraftschlüssig als auch forschiüssig ist. Um die Auflagefläche zwischen der Rohrleitung 2 und dem Vorratsbehälter 1 zu erhöhen, ist für die Rohrleitung 2 ein ovaler Querschnitt gewählt. Die verbleibenden Zwischenräume zwischen der Rohrleitung 2 und dem Vorratsbehälter 1 werden zur weiteren Verbesserung des Kälteflusses durch Wärmeleitpaste 12 ausgefüllt.
  • Die in Fig. 4 schematisiert dargestellte Anordnung dient zum Bewickeln des Vorratsbehälters 1 mit der Rohrleitung 2. Dabei ist der Anfangsbereich der Rohrleitung 2 durch das Klemmelement 6 auf dem Vorratsbehälter 1 befestigt.
  • Durch einen Antrieb 9 wird der Vorratsbehälter 1 in Drehung versetzt, so daß die Rohrleitung 2 von einer Vorratstrommel 10 abgezogen wird und dabei auf den Vorratsbehälter 1 aufgewickelt wird. Die erforderliche Zugspannung wird durch eine Klemmeinrichtung 11 erzeugt. Durch den auf die Rohrleitung 2 dabei ausgeübten Zug und den Wickelvorgang wird der ursprünglich runde Querschnitt der Rohrleitung 2 auch zu dem gewünschten ovalen Querschnitt verformt. Nach Beendigung des Wickelvorganges wird auch der Endbereich der Rohrleitung 2 mit dem Klemmelement 8 auf dem Vorratsbehälter 1 befestigt. Danach erfolgt die Abtrennung von der von der Vorratstrommel 10 zugeführten Rohrleitung.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Kühlen des Inhalts eines Gefäßes, insbesondere eines Behälters zumKarbonisieren von Wasser für einen Getränkeautomaten, durch ein Kältemittel, welches durch an der Außenwandung des Gefäßes in Wickelform angeordnete Rohrleitungen geleitet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitungen (2) für das Kältemittel im Bereich des Wickelbeginns (5) und im Bereich des Wickelendes (7) über Klemmelemente (6, 8) am Vorratsbehälter (1) befestigt und unter Zugspannung an der Gefäßwandung angelegt sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (2) mit einem abgeflachten Querschnitt ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Vorratsbehälter Klemmlaschen (6, 8) befestigt sind, über welche die Rohrleitungsenden (5, 7) durch plastische Verformung geklemmt sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Rohrleitung (2) und Gefäßwandung (1) eine Wärmeleitpaste (12) eingebracht ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmeausdehnungskoeffizient der Rohrleitung (2) größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient der Gefäßwandung (1).
6. Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung im Bereich des Wickelanfangs (5) auf der Gefäßwandung festgeklemmt wird, daß die Rohrleitung unter Zug auf den Umfang des Vorratsbehälters (1) unter Verformung eines Rundquerschnitts zu einem ovalen Querschnitt gewickelt wird und daß danach die Rohrleitung (2) im Bereich ihres Wickelendes (7) wiederum am Vorratsbehälter(1) festgeklemmt ist.
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