SK13872003A3

SK13872003A3 - Zariadenie na chladenie nápojov

Info

Publication number: SK13872003A3
Application number: SK1387-2003A
Authority: SK
Inventors: Martin Behle
Original assignee: Hartek Beverage Handling Gmbh
Priority date: 2001-04-12
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2004-02-03
Also published as: ATE288574T1; CZ20032998A3; PT1379822E; DE50202171D1; DE10118622C1; EP1379822B1; HUP0303982A2; CZ296490B6; ES2237681T3; HUP0303982A3; EP1379822A1; WO2002084188A1; SK286909B6

Description

Zariadenie na chladenie nápojov

Oblasť techniky

Vynález sa týka zariadenia na chladenie nápojov s nádržkou, ktorá je naplnená vodou, tvoriacou vodný kúpeľ, pričom vo vodnom kúpeli sú rúrky výparníka chladiaceho okruhu usporiadané vedľa seba tak, že tvoria aspoň jednu doskovitú plochu výparníka a vo vodnom kúpeli sú usporiadané nápojové rúrky, rozvádzajúce nápoj. Vo vodnom kúpeli je umiestnené miešacie zariadenie na ovplyvňovanie prúdenia vody.

Doterajší stav techniky

Zariadenia na chladenie nápojov sú v stave techniky známe, napríklad ako takzvané prietokové chladiče nápojov alebo takzvané obehové karbonátory, napríklad na chladenie piva a nealkoholických nápojov. Na objasnenie zariadení, známych zo stavu techniky, sa najskôr odkazuje na obr. 1 a obr. 2. Známe zariadenia na chladenie nápojov majú podľa týchto obrázkov nádržku 20, ktorá je naplnená vodou, takzvaným vodným kúpeľom 12. Vo vodnom kúpeli 12 sú rúrky 14 výparníka chladiaceho okruhu usporiadané tak, že tvoria aspoň jednu plochu 16 výparníka, napríklad tým, že rúrky 14 výparníka sú v tvare hadov výparníka alebo špirál výparníka usporiadané vedľa seba alebo nad sebou. Podľa geometrie nádržky a vedenia rúrok môžu pritom rúrky 14 výparníka tvoriť jednu alebo viac plôch 16 výparníka. V rámci funkcie termodynamického chladiaceho okruhu absorbujú rúrky výparníka z vodného kúpeľa 12 teplo. Plocha 16 výparníka môže byť fakultatívne tvorená povrchom takzvaného ľadového plástu 30, ako sa ešte v ďalšom texte bližšie opisuje.

Vo vodnom kúpeli 12 sú ďalej umiestnené rúrkové vedenia, ktorými preteká príslušný nápoj. Takéto nápojové rúrky nie sú z dôvodu prehľadnosti v pripojených výkresoch znázornené. Môžu byť v nádržke 20 vedené každým vhodným spôsobom, pričom typicky využívajú v podstate celý priestor vodného kúpeľa 12 a môžu byť usporiadané stredovo okolo miešacieho zariadenia 18 a/alebo v blízkosti ľadového plástu 30. Nápoj, vedený v nápojových rúrkach, odovzdáva do vodného kúpeľa 12 teplo, čím sa nápoj chladí.

Pokiaľ má byť zariadenie na chladenie nápojov vhodné tiež pre karbonizované nápoje, môže byť tiež vo vodnom kúpeli 12 umiestnený príslušný karbonátorový tank, tu na výkresoch tiež neznázornený.

Vo vodnom kúpeli 12 sa ďalej nachádza miešacie zariadenie 18, ktoré vyvoláva prúdenie S vody vo vodnom kúpeli 12. Na obr. 1 je ako príklad znázornený časovo a priestorovo priemerný priebeh prúdenia S vody, vyvolaný miešacím zariadením 18. Pri otáčaní miešacieho zariadenia 18 v smere šípky D, napríklad okolo stredovej osi nádržky 20, prúdi voda pozdĺž nej uprostred nádržky 20 najskôr axiálne smerom nadol, to znamená kolmo ku dnu 22 nádržky. Nárazom na dno 22 nádržky sa potom prúdenie radiálne odchýli smerom von. Nadväzujúcim nárazom na steny 24 nádržky alebo tam poprípade usporiadané plochy 16 výparníka dôjde potom k odchýleniu prúdenia smerom nahor. Alternatívne je tiež mysliteľné každé iné vhodné usporiadanie miešacieho zariadenia 18 v nádržke 20 s adekvátne iným priebehom prúdenia, napríklad mimostredové usporiadanie miešacieho zariadenia 18, u ktorého je priebeh prúdenia principiálne rovný vyššie opísanému priebehu.

Z termodynamických hľadísk a na vyvolanie chladenia príslušného nápoja slúži voda vodného kúpeľa 12 ako akumulátor energie, ako aj ako prepravné médium, aby prenášalo teplo z nápojových rúrok k rúrkam 14 výparníka. Ako akumulátor energie sa voda používa na základe vytvorenia vrstvy ľadového plástu 30, ktorý sa vytvorí okolo rúrok 14 výparníka. Hovorí sa pritom o takzvanom ľadovom pláste, ktorého povrch zodpovedá ploche 16 výparníka. Entalpia tuhnutia vody, akumulovaná prechodom fáz, slúži na krátkodobé prekrytie výkonových špičiek a redukuje tým veľkosť výkonu chladiaceho obehového procesu. Podľa daného prípadu použitia môže byť výparník 14, 16 prevádzkovaný ale tiež bez ľadového plástu 30, to znamená, že zariadenie na chladenie nápojov pracuje v takom prípade bez ľadového plástu.

Ako prepravné médium slúži voda pomocou prúdenia S, vyvolaného miešacím zariadením 18 vo vodnom kúpeli 12, ako bolo opísané vyššie. Prúdenie S vody má pritom za cieľ jednak vylepšenie prestupu tepla z výparníka 14, 16, poprípade vrstvy ľadového plástu 30, do vody, ako aj z vody do nápojových rúrok. Jednak sa má prúdením S vody posilniť preprava lokálne ohriatej vody do chladnejších oblastí vodného kúpeľa 12.

Pokiaľ je reč o „vode“ ako akumulátore energie a prepravnom médiu, je tento pojem treba chápať ako zastupujúci pojem pre všetky iné vhodné médiá alebo fluidá, ktoré majú porovnateľné vlastnosti a funkcie a z hľadiska vynálezu rozvíjajú rovnaké účinky a poskytujú porovnateľné výsledky.

U takýchto zariadení na chladenie nápojov s ľadovým plástom a predovšetkým pri vyššie opísanom priebehu prúdenia S vody vo vodnom kúpeli 12 vzniká problém, že vplyvom kolmej zložky prúdenia vody, vztiahnuté k ľadovému plástu 30, môže dochádzať k postupnému vymieľaniu ľadového plástu 30. Ak vyššie opísaný priebeh prúdení S vody prebieha po dlhšiu dobu, tvorí sa na ľadovom pláste 30 obrys vymieľania A, ako je príkladne znázornené na obr. 2. Ako je zrejmé, dochádza k takémuto vymieľaniu A predovšetkým v spodnej oblasti ľadového plástu 30, teda napríklad v blízkosti dna 22 nádržky. Na základe tohto vymieľania A sa prúdenie S vody už neodchýli o približne 90° smerom nahor, ale o uhol viac než 90°, poprípade dokonca o podstatne viac než 90°. To má za následok, že voda už neprúdi cez v podstate celú výšku ľadového plástu rovnobežne s plochami 16 výparníka, poprípade ľadovej vrstvy 30, ale že sa prúdenie skôr od týchto plôch odtrháva, to znamená, že prúdenie vody už pred hornou hranou ľadového plástu 30 zreteľne stráca bezprostredný kontakt s ľadovým plástom. Na základe vymieľania A môžu byť okrem toho vo vodnom kúpeli 12 vyvolávané turbulencie prúdenia, ktoré môžu mať tiež negatívne úČinky.

Opísané efekty majú za následok, že sa plocha, na ktorej môže ohriata voda na ľadové vrstve odovzdávať energiu, zmenší. Tým sa tepelný prenos medzi vodným kúpeľom a výparníkom, ale tiež medzi vodným kúpeľom a nápojovými rúrkami zhorší, čím sa podmieni výkonová strata a celkovo znížený účinok zariadenia na chladenie nápojov. Ďalej môže na základe vymieľania A a redukcie hrúbky ľadového plástu v spodnej oblasti vodného kúpeľa dôjsť k skoršej destabilizácii ľadového plástu, čo môže mať medzi iným za následok zníženú špičkovú záťažovú kapacitu. Na základe chýbajúceho omývania ľadového plástu v hornej oblasti vodného kúpeľa, čo je opäť podmienené vyššie opísaným odtrhávaním prúdenia od ľadového plástu, môže okrem toho dochádzať k väčšej náchylnosti k zamŕzaniu horných nápojových rúrok.

Úlohou vynálezu je teda zabrániť vyššie uvedeným nevýhodám stavu techniky a predovšetkým zabrániť vymieľaniu ľadového plástu a spolu s tým spojeným nevýhodám.

Podstata vynálezu

Túto úlohu rieši zariadenie na chladenie nápojov, s nádržkou, ktorá je naplnená vodou, tvoriacou vodný kúpeľ, pričom vo vodnom kúpeli sú rúrky výparníka chladiaceho okruhu usporiadané vedľa seba tak, že tvoria aspoň jednu doskovitú plochu výparníka a vo vodnom kúpeli sú usporiadané nápojové rúrky, rozvádzajúce nápoj a vo vodnom kúpeli je tiež usporiadané miešacie zariadenie na ovplyvňovanie prúdenia vody, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že má zariadenie na usmerňovanie prúdenia vody upravené tak, že voda prúdi tiež pozdĺž v podstate celej plochy výparníka a v podstate rovnobežne s ňou, pričom zariadenie na usmerňovanie prúdenia má dve ramená, ktoré sú spolu spojené pomocou v podstate oblúkovitého medzikusu, ktorého polomer zakrivenia je zvolený tak, že v prúdení vody vznikajú Taylor-Goertlerove pozdĺžne víry.

Podľa vynálezu sa zariadením na usmerňovanie prúdenia, usporiadaným v zariadení na chladenie nápojov, vedie nútené prúdenie vody aspoň čiastočne takým spôsobom, že voda v oblasti plôch výparníkov prúdi podľa možnosti v podstate rovnobežne s nimi, pričom toto prúdenie prebieha v podstate pozdĺž celej plochy výparníka. Ak je výparník prevádzkovaný s ľadovou vrstvou (ľadovým plástom), prebieha teda prúdenie v podstate rovnobežne s povrchom ľa5 dového plástu a v podstate cez celú výšku alebo dĺžku ľadového plástu v nádržke.

Zariadením na usmerňovanie prúdenia podľa vynálezu sa teda zabraňuje tomu, aby sa prúdenie vody v oblasti plôch výparníka, poprípade ľadového plástu, od nich odtrhovalo a strácalo voči nim kontakt. Na základe nútene vedeného prúdenia vody sa ďalej zabraňuje vymieľaniu ľadového plástu a s tým spojeným, vyššie uvedeným nevýhodám. Vedením prúdenia vody podľa vynálezu rovnobežne s ľadovým plástom a v podstate cez celú jeho dĺžku sa vyvolá predovšetkým zlepšený prestup tepla medzi vodou a ľadovým plástom / výparníkom, čím sa dosiahne zvýšený výkon a zlepšená účinnosť zariadenia na chladenie nápojov.

V prípade vyššie so zreteľom na obr. 1 a obr. 2 opísanému prúdeniu vody vo vodnom kúpeli, vyvolanému miešacím zariadením, je zariadenie na usmerňovanie prúdenia v podstate usporiadané na dne nádržky a má tvar, ktorý prúdenie vody v oblasti spodného konca plôch výparníka odchyľuje do smeru v podstate rovnobežného s plochami výparníka. Pritom je v zásade nevýznamné, ak sú steny nádržky a/alebo plochy výparníka, usporiadané v oblasti týchto stien alebo vo vnútri nádržky s odstupom voči stenám nádržky, usporiadané kolmo alebo pod určitým uhlom voči dnu nádržky. Tiež tvar, priebeh a usporiadanie dna nádržky sú v zásade nevýznamné. Plochy výparníka a/alebo steny nádržky a/alebo dno nádržky môžu byť teda voči sebe v zásade usporiadané pod akýmkoľvek ľubovoľným uhlom.

Vo výhodnom príklade uskutočnenia vynálezu sú však plochy výparníka usporiadané v podstate kolmo voči v podstate rovinnému, vodorovne prebiehajúcemu dnu nádržky, pričom zariadenie na usmerňovanie prúdenia odchyľuje v tomto prípade prúdenie vody o uhol približne 90°.

Vo výhodnom príklade uskutočnenia vynálezu je zariadenie na usmerňovanie prúdenia vytvorené v tvare aspoň jedného rámového profilu alebo usmerňovacieho plechu, ktorý je namontovaný vo vodnom kúpeli na dne nádržky a/alebo v jeho blízkosti. Usmerňovači plech, poprípade rám, má prierez v podstate tvaru písmena L, pričom rameno plechu tvaru písmena L je orientované v podstate rovnobežne s plochou výparníka, a pričom druhé rameno plechu tvaru písmena L je orientované v podstate rovnobežne s dnom nádržky, výhodne vodorovne.

Vo výhodnom príklade uskutočnenia vynálezu má zariadenie na usmerňovanie prúdenia rámový profil, ktorý je usporiadaný radiálne vo vnútri plôch výparníka, pričom rameno, orientované v podstate rovnobežne s plochami výparníka, mierne prekrýva spodný koniec plôch výparníka.

V prvom prípade použitia, v ktorom plochy výparníka dosahujú v podstate až na dno nádržky, môže rámový profil priliehať na dno nádržky. Pritom na dno nádržky prilieha predovšetkým rameno rámového profilu, orientované v podstate rovnobežne s dnom nádržky. V ďalšom variante tohto príkladu uskutočnenia môže mať zariadenie na usmerňovanie prúdenia tvar plochej vane s uzavretým dnom, ktorá je opäť umiestnená na dne nádržky. Alternatívne alebo doplnkovo k tomu môže byť usporiadaný jeden alebo viac výstupkov alebo výčnelkov na dne nádržky alebo dne vane, ktoré majú príslušný účinok.

U druhého prípadu použitia môžu byť plochy výparníka usporiadané voči dnu nádržky a/alebo stenám nádržky s odstupom. Pritom neleží radiálne vo vnútri plôch výparníka usporiadaný rámový profil na dne nádržky, ale je usporiadaný zvýšene nad ním tak, že opäť rameno, orientované v podstate rovnobežne s plochami výparníka, mierne prekrýva spodný koniec plôch výparníka.

V tomto prípade je zariadenie na usmerňovanie prúdenia vytvorené a usporiadané napospol takým spôsobom, že sa prúdenie vody v oblasti spodného konca plôch výparníka rozdeľuje takým spôsobom, že prúdenie vody prebieha ako radiálne vo vnútri plôch výparníka, tak i radiálne mimo ne. Výhody rámového profilu, poprípade usmerňovacieho plechu, z hľadiska techniky prúdenia, sa teda využívajú nielen na jednej strane, ale na oboch stranách ľadového plástu, to znamená na radiálne smerom dovnútra smerujúcej, ako aj radiálne smerom von smerujúcej strane ľadového plástu, tým že sa prúd vody dopadajúci kolmo na vnútornú plochu ľadového plástu delí a potom sa vedie ako za (zvonka) tak i pred (vo vnútri) ľadový plást pozdĺž povrchov ľadového plástu. Tým sa plocha ľadového plástu, poprípade výparníka, prenášajúca teplo, priΊ blizne zdvojnásobí, takže týmito opatreniami sa vyvolá ešte viac zlepšený prenos tepla medzi vodou a ľadovým plástom / výparníkom, čím sa ďalej dosiahne zvýšený výkon a zlepšená účinnosť zariadenia na chladenie nápojov.

V naposledy uvedenom, druhom prípade použitia, u ktorého sú plochy výparníka usporiadané s odstupom voči dnu nádržky a/alebo stenám nádržky, môže mať zariadenie na usmerňovanie prúdenia druhý rámový profil, ktorý je usporiadaný pod a/alebo aspoň čiastočne radiálne mimo plochy výparníka. Tento rámový profil môže opäť priliehať ku dnu nádržky, pričom tu potom predovšetkým rameno rámového profilu, orientované v podstate rovnobežne s dnom nádržky, prilieha ku dnu nádržky. Miesto druhého rámového profilu sa môže opäť použiť plochá vaňa s uzavretým dnom. Ďalej môže byť druhý rám spojený s prvým rámom do jednotného celkového útvaru, takže sa môže zariadenie na usmerňovanie prúdenia použiť do nádržky zariadenia na chladenie nápojov ako jeden konštrukčný diel.

V zásade je pri tvarovaní všetkých vyššie opísaných príkladov uskutočnení zariadenia na usmerňovanie prúdenia treba dbať na to, aby odchyľovanie prúdenia vody v oblasti spodného konca plochy výparníka prebiehalo takým spôsobom, že hlavný smer prúdenia prebieha po opustení zariadenia na usmerňovanie prúdenia rovnobežne s plochami výparníka, poprípade ľadového plástu.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Ďalšie detaily a prednosti vynálezu sú v ďalšom bližšie opísané a objasnené na príkladoch jeho uskutočnenia podľa nasledujúceho opisu a pripojených výkresov, ktoré znázorňujú na obr. 1 schematicky v priereze zariadenie na chladenie nápojov zo stavu techniky, na obr. 2 schematicky v priereze zariadenie na chladenie nápojov zo stavu techniky, pričom je predovšetkým znázornený efekt vymieľania ľadového plástu, na obr. 3 schematicky v priereze zariadenie na chladenie nápojov podľa vynálezu, na obr. 4 schematicky v priereze iný príklad uskutočnenia zariadenia na chladenie nápojov podľa vynálezu, na obr. 5 perspektívny pohľad na zariadenie na usmerňovanie prúdenia podľa vynálezu, na obr. 6 v priereze rôzne tvary vyhotovení zariadenia na usmerňovanie prúdenia podľa vynálezu, na obr. 7 schematicky v priereze ďalší príklad uskutočnenia zariadenia na chladenie nápojov podľa vynálezu, a na obr. 8 dva perspektívne pohľady na zariadenie na usmerňovanie prúdenia podľa príkladu uskutočnenia zariadenia na chladenie nápojov podľa vynálezu, znázorneného na obr. 7.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Zariadenie na chladenie nápojov má predovšetkým znaky, ktoré boli opísané vyššie so zreteľom na obr. 1, na ktorý sa v ďalšom odkazuje.

Obr. 3 znázorňuje zariadenie na chladenie nápojov, ktoré zodpovedá zariadeniu na chladenie nápojov, znázornenému na obr. 1, pričom rovnaké znaky sú označené rovnakými vzťahovými značkami. Predovšetkým však má teraz zariadenie na chladenie nápojov v prvom príklade uskutočnenia zariadenie 40 na usmerňovanie prúdenia, ktoré je usporiadané na dne 22 nádržky. Zariadením 40 na usmerňovanie prúdenia je predovšetkým rám alebo usmerňovači plech 40a prúdenia, ktorý je v perspektíve znázornený na obr. 5 a v priereze v rôznych tvaroch uskutočnenia na obr. 6.

Rozhodujúce pre funkciu rámu alebo usmerňovacieho plechu 40a ie jednak jeho poloha relatívne voči najspodnejšej rúrke 14a výparníka v ľadovom pláste 30, poprípade voči najspodnejšej vrstve rúrok 14 výparníka, ak sú tieto napríklad usporiadané okolo stien 24 nádržky 20. Rozhodujúce pre funkciu rámu alebo usmerňovacieho plechu 40a sú jednak tvar a rozmery rámového profilu. V zásade musí tvar profilu viesť k v podstate pravouhlému odchyľovaniu prúdenia vody, viď. obr. 3, obr. 5 a obr. 6, ak sa predpokladá, že hlavné prúdenie prebieha pred odchýlením rovnobežne s dnom 22 nádržky, ako bolo opísané vyššie so zreteľom k obr. 1. U tohto tvaru uskutočnenia vedie pravouhlé odchýlenie prúdenia S. vody k tomu, že voda po odchýlení v podstate prúdi pozdĺž celej plochy 16 výparníka, poprípade ľadového plástu, a v podstate prúdi rovnobežne s ňou.

Čo sa týka tvaru a rozmerov rámu alebo usmerňovacieho plechu 40, 40a, tak sa odkazuje na obr. 6, pričom jednotlivé znázornenia (A), (B) a (C) predstavujú rôzne tvary uskutočnenia. V zásade je treba tvar rámu zvoliť tak, aby odchýlenie prúdenia bolo uskutočnené čo možno hladko, homogénne a plynulo, bez toho aby vznikli turbulencie prúdenia alebo vzdutia vody. Rámový profil 40a má prierez v podstate tvaru písmena L, u ktorého horné rameno 42, priradené ploche 16 výparníka alebo ľadového plástu 30, zviera so spodným ramenom 44, priradeným dnu 22 nádržky, v podstate pravý uhol (uhol β = cca 90°).

Variant podľa obr. 6 (A) predstavuje najjednoduchšie tvarovanie rámu 40a, ktoré plní vyššie uvedené požiadavky len nedostatočne. Prednostne by mali byť zvolené tvary podľa obr. 6 (B) alebo (C). U tvaru uskutočnenia podľa obr. 6 (C) prechádza horné rameno 42 do spodného ramena 44 cez v podstate oblúkovitý medzikus. Pritom polomer R významne ovplyvňuje kvalitu odchyľovania a je potrebné ho zvoliť tak veľký, ako je to len možné. U tvaru uskutočnenia podľa obr. 6 (B) prechádza horné rameno 42 do spodného ramena 44 cez šikmý medzikus, pričom skosenie je voči dnu 22 nádržky, poprípade spodnému ramenu 44, sklonené pod uhlom a. Na dosiahnutie správneho odchyľovania prúdenia by mal byť uhol a približne rovný 45° a skosenie by malo byť čo najdlhšie. Oproti tvaru uskutočnenia podľa obr. 6 (C) nahradzuje šikmý medzikus podľa obr. 6 (B) zjednodušene polomer R, čo je predovšetkým z výrobne technického hľadiska to jednoduchšie riešenie.

Odchyľovaním prúdenia vody predovšetkým na plynulo zakrivenej ploche rámu alebo usmerňovacieho plechu prúdenia, napríklad adekvátne tvaru uskutočnenia podľa obr. 6 (C), môžu byť v prúdení vyvolávané takzvané TaylorGoertlerove pozdĺžne víry. Takéto pozdĺžne víry môžu vznikať pri superpozícii rozhrania steny s odstredivými silami, ako k tomu dochádza pri pretekaní usmerňovacieho plechu. Také pozdĺžne víry môžu mať predovšetkým pozitívny vplyv na prestup tepla.

Pri inom tvare uskutočnenia je mysliteľné, že plochy 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30, nie sú voči dnu 22 nádržky usporiadané kolmo (β =

90°), ale pod uhlom väčším alebo menším než 90°. V tomto prípade musí byť horné rameno 42 rámu 40a orientované opäť rovnobežne s plochou 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30, to znamená že tvorí so spodným ramenom 44 rámu 40a rovnaký uhol, aký je vytvorený medzi plochou 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30, a dnom 22 nádržky.

Vychádzajúc z usporiadania usmerňovacieho rámu 40, 40a prúdenia, znázorneného na obr. 3, mala by byť v podstate na dne 22 nádržky alebo v jeho oblasti, čo sa týka dĺžky ramien 42, 44 rámu 40a, zvolená dĺžka h horného ramena 42 výhodne tak, že rameno 42 výhodne prekrýva 25 % až 50 % priemeru najspodnejšej rúrky 14a výparníka plochy 16 výparníka, poprípade najspodnejšej vrstvy rúrok 14 výparníka. DÍžka h teda závisí od usporiadania výparníka v nádržke 20 a predovšetkým od výšky najspodnejšej rúrky 14a výparníka nad dnom 22 nádržky, pričom referenčným bodom polohy výparníka v nádržke sa typicky volí bod s najväčším odstupom voči dnu 22 nádržky. DÍžka t spodného ramena 44 je výhodne približne 0,25- až 0,5-násobok dĺžky h horného ramena 42.

V príklade uskutočnenia na obr. 6 by mal uhol β medzi ramenami 42 a 44 usmerňovacieho rámu 40 prúdenia činiť výhodne 90°, čím sa dosiahne pravouhlého, voči ploche 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30, rovnobežne prebiehajúceho odchyľovania prúdenia. Ak sa uhol β zvolí väčší než 90°, dochádza v ľadovej vrstve 30 k vymieľacím efektom, ako už boli vyššie vysvetlené so zreteľom na obr. 2. Tým by sa úloha podľa vynálezu riešila len nedostatočne a účinnosť zariadenia na usmerňovanie prúdenia by sa zvýšila len čiastočne. Ak sa uhol β zvolí menší než 90°, tak sa úloha podľa vynálezu rieši tiež nedostatočne, pretože prúdenie vody by sa po odchýlení odtrhovalo od plôch výparníka, poprípade ľadového plástu 30, poprípade by sa od nich vzďaľovalo. Tým by sa prestup tepla medzi vodou a výparníkom opäť zhoršil, čím by sa výkon a účinnosť zariadenia na chladenie nápojov zase zredukovali.

Minimálny odstup usmerňovacieho rámu 40 prúdenia od hada výparníka vyplýva z minimálneho odstupu X medzi rúrkami 14 výparníka a tu neznázornenými rúrkami na rozvádzanie nápojov. Ako typická správna hodnota by sa mal pre tento odstup voliť 0,5- až 0,7-násobok odstupu X.

Adekvátne konštrukcii nádržiek na chladenie nápojov s obdĺžnikovým pôdorysom, ktorá v technike nápojov prevláda, by malo mať zariadenie na usmerňovanie prúdenia tiež obdĺžnikový pôdorys, ako je to pre usmerňovači rám 40 prúdenia príkladne znázornené na obr. 5. U takéhoto uskutočnenia je i v rohových oblastiach nádržky zaistené vedenie prúdenia vody. Vplyvom výhodne v podstate hranatej konštrukcie rámu a polomerov ohybu rúrok výparníka v rohoch nádržky dochádza k silnému vymieľaniu v rohových oblastiach ľadového plástu. To tu však má tú výhodu, že oblasti, ohrozené na základe zamrznutia normálne najviac, sú lepšie chránené.

Ako alternatívu k obdĺžnikovému tvaru nádržky na chladenie nápojov a usmerňovaciemu rámu prúdenia môžu mať nádržka a usmerňovači rám prúdenia každý iný vhodný pôdorys, napríklad v podstate kruhový pôdorys. Pre tvar a rozmery usmerňovacieho rámu prúdenia môže pritom v podstate analogicky platiť to, čo bolo opísané vyššie so zreteľom na obr. 6 (A) až obr. 6 (C).

Podľa iného príkladu uskutočnenia vynálezu môže byť zariadenie na usmerňovanie prúdenia tvorené jedným alebo viacerými výstupkami 50 na dne 22 nádržky 20. ako je to príkladne znázornené na obr. 4. Predovšetkým môže byť výstupok 50 výčnelkom, vyčnievajúcim do vnútorného priestoru nádržky, drážkou alebo žliabkom na dne nádržky. Pritom musí mať výstupok opäť rameno, ktoré je orientované v podstate rovnobežne s plochou 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30, aby sa prúdenie vody opäť odchyľovalo takým spôsobom, že voda opäť prúdi v podstate rovnobežne s plochou 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30, a výhodne v podstate pozdĺž jeho celej plochy. V príklade uskutočnenia podľa obr. 4 spôsobuje radiálne vnútorné rameno výčnelku 50 odchýlenie prúdenia vody smerom nahor. Pritom výstupok, poprípade výčnelok 50, zase mierne prekrýva spodný koniec plochy výparníka, poprípade ľadového plástu 30, ako už bolo principiálne opísané so zreteľom k hornému, v podstate kolmo usporiadanému ramenu 42 rámového profilu 40a tvaru písmena L.

U alternatívy príkladu uskutočnenia podľa obr. 4 je výčnelok alebo výstupok 50 usporiadaný radiálne na najkrajnejšej pozícii dna 22 nádržky, teda v spodnom, vonkajšom rohu nádržky, takže sa bezprostredne nachádza pod plo12 chou výparníka, poprípade ľadového plástu 30. Radiálne vnútorné rameno výčnelku 50 môže pritom do istej miery tvoriť predĺženie plochy 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30 smerom nadol, pričom odchyľovanie prúdenia S vody smerom nahor je opäť spôsobené týmto ramenom, orientovaným rovnobežne s plochou 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30. Aby odchyľovanie prebiehalo čo možno hladko a homogénne, môže toto rameno v oboch opísaných prípadoch príkladu uskutočnenia podľa obr. 4 opäť prechádzať do dna 22 nádržky cez oblúkovitý alebo šikmý medzikus, ako to bolo principiálne vysvetlené vyššie so zreteľom na obr. 6 (B) a obr. 6 (C).

Použitie usmerňovacieho rámu 40 prúdenia má oproti výstupkom alebo výčnelkom 50 na dne nádržky výhodu, že prevádzka zariadenia na chladenie nápojov môže byť uskutočňovaná individuálne a flexibilne, tým že sa môžu do rovnakého chladiaceho zariadenia použiť podľa potreby rôzne veľké usmerňovacie rámy 40 prúdenia. Naproti tomu sú výčnelky 50 tuhé a spojené do jedného kusu s nádržkou. Ďalej, výroba usmerňovacieho rámu prúdenia, nezávisle od nádobky na chladenie nápojov, je výrobne technicky jednoduchšia než výroba výčnelkov alebo výstupkov na dne nádržky. V prípade rúrok alebo hadov výparníka, usporiadaných po obvode nádržky, musí byť i výčnelok príslušným spôsobom všeobecne usporiadaný po obvode dna nádržky, čo z výrobne technického hľadiska môže byť tiež problematické.

U príkladov uskutočnenia zariadenia na chladenie nápojov podľa vynálezu, opísaných skôr so zreteľom na obr. 3 a obr. 4, sú plochy výparníka, poprípade ľadového plástu, usporiadané v podstate na stenách nádržky a dosahujú v podstate až na dno nádržky. Rámový profil usporiadaný radiálne vo vnútri plôch výparníka môže v tomto prípade priliehať na dno nádržky. Naproti tomu sú v ďalšom príklade uskutočnenia zariadenia na chladenie nápojov podľa vynálezu, ktoré je znázornené na obr. 7 a obr. 8, usporiadané plochy 16 výparníka, poprípade ľadového plástu, s odstupmi odo dna 22 nádržky a stien 24 nádržky. V tomto prípade neprilieha radiálne vo vnútri plôch výparníka usporiadaný rámový profil 40a na dno 22 nádržky, ale je usporiadaný zvýšene nad ním takým spôsobom, že opäť rameno 42. orientované v podstate rovnobežne s plochami 16 výparníka, prekrýva spodný koniec plôch 16 výparníka. V ostatnom zodpovedá príklad uskutočnenia, znázornený na obr. 7, v podstate zariadeniu na chladenie nápojov, znázornenému na obr. 3 až obr. 6, pričom rovnaké znaky sú vyznačené rovnakými vzťahovými značkami. Predovšetkým rámový profil 40a z obr. 7 zodpovedá rámovému profilu znázornenému na obr. 5 a obr. 6, takže to čo bolo uvedené v súvislosti s týmito obrázkami platí i pre príklad uskutočnenia na obr. 7.

Pomocou usmerňovacieho plechu 40a prúdenia podľa obr. 7 sa dosahuje kontrolovaného prúdenia S vody na oboch stranách ľadového plástu 30. tým že prúdenie S. vody, prúdiace v podstate rovnobežne s dnom 22 nádržky a v podstate kolmo k ľadovému plástu 30. poprípade k vnútornej ploche 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30, sa v oblasti spodného konca plochy 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30, rozdeľuje takým spôsobom, že časť prúdenia

S. vody sa vedie pozdĺž radiálne smerom dovnútra smerujúcej plochy 16 výparníka, teda do istej miery vo vnútri pred ľadovým plástom 30 pozdĺž tejto plochy 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30, smerom nahor, zatiaľ čo druhá časť prúdenia S. vody sa vedie smerom nahor medzi stenou 24 nádržky a radiálne smerom von smerujúcou plochou 16 výparníka, teda do istej miery zvonka za ľadovým plástom 30 pozdĺž tejto plochy 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30. Stena 24 nádržky tým tvorí spolu so smerom von smerujúcou plochou 16 výparníka do istej miery vodiacu dráhu alebo kanál pre príslušné čiastkové prúdenie vody. Ako už bolo vyššie vysvetľované, tak sa týmto tvarom uskutočnenia plocha ľadového plástu 30, poprípade výparníka, prenášajúca teplo, približne zdvojnásobí. V najpriaznivejších prípadoch môže byť obtekaná ľadová plocha dokonca viac než zdvojnásobená.

Ako je znázornené na obr. 7, môže byť vedľa rámového profilu 40a doplnkovo usporiadaný druhý rámový profil 40b, ktorý je usporiadaný pod a aspoň čiastočne radiálne mimo ľadový plást 30, poprípade plochu 16 výparníka, poprípade ľadového plástu 30. Tento druhý rámový profil 40b môže priliehať na dno 22 nádržky a môže zlepšovať vedenie a odchyľovanie onoho Čiastkového prúdenia vody, ktoré tečie medzi stenou 24 nádržky a radiálne smerom von smerujúcou plochou 16 výparníka. Rámový profil 40b môže v podstate zodpo14 vedať rámovému profilu 40a znázornenému na obr. 5 a obr. 6, takže analogicky i pre rámový profil 40b platí to isté, čo už bolo uvedené v súvislosti s týmito obrázkami.

Pokiaľ druhý rámový profil 40b nie je použitý, tak sa vedenie a odchyľovanie príslušného čiastkového prúdenia vody realizuje spodnými rohmi nádržky 20, teda prechodom medzi dnom 22 nádržky a stenami 24 nádržky. Tento prechod musí byť potom vytvorený zodpovedajúcim vhodným spôsobom. V oboch prípadoch musí byť prvý rámový profil 40a udržovaný s odstupom nad dnom 22 nádržky, poprípade druhým rámovým profilom 40b. vhodnými rozpernými prostriedkami.

Druhý rámový profil 40b môže byť spojený s prvým rámovým profilom 40a do celkového útvaru, ako je to ukázané v oboch znázorneniach na obr. 8. V tomto prípade je zariadením 40 na usmerňovanie prúdenia dvojitý usmerňovači rám alebo usmerňovači plech, ktorý môže byť do nádržky 20 zariadenia na chladenie nápojov použitý ako jednotný konštrukčný diel.

V ďalšom príklade uskutočnenia zariadenia na chladenie nápojov podľa vynálezu, ktoré nie je na obrázkoch znázornené, môže byť zariadenie 40 na usmerňovanie prúdenia tvorené stenou, ktorá je v nádržke 20 usporiadaná radiálne vo vnútri plôch 16 výparníka a s odstupom, v podstate rovnobežne s niz r mi, pričom sa stena rozprestiera v podstate pozdĺž celej dĺžky plochy 16 výparníka alebo z väčšej časti od nej. Stena tvorí spoločne s plochou 16 výparníka do istej miery vodiacu dráhu alebo kanál na prúdenie vody, ktoré tým prebieha vždy rovnobežne s plochou ľadového plástu a nemôže sa od nej odtrhnúť.

PP y-οχ

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Zariadenie na chladenie nápojov,

- s nádržkou (20), ktorá je naplnená vodou, tvoriacou vodný kúpeľ (12),

- pričom vo vodnom kúpeli (12) sú rúrky (14) výparníka chladiaceho okruhu usporiadané vedľa seba tak, že tvoria aspoň jednu doskovitú plochu (16) výparníka,

- pričom vo vodnom kúpeli (12) sú usporiadané nápojové rúrky, rozvádzajúce nápoj, a

- vo vodnom kúpeli (12) je usporiadané miešacie zariadenie (18) na ovplyvňovanie prúdenia (S) vody, vyznačujúce sa tým, že má zariadenie (40; 50) na usmerňovanie prúdenia (S) vody upravené tak, že voda prúdi tiež pozdĺž v podstate celej plochy (16) výparníka a v podstate rovnobežne s ňou, pričom zariadenie (40; 50) na usmerňovanie prúdenia má dve ramená (42, 44; 22, 50), ktoré sú spolu spojené pomocou v podstate oblúkovitého medzikusu, ktorého polomer (R) zakrivenia je zvolený tak, že v prúdení (S) vody vznikajú Taylor-Goertlerove pozdĺžne víry.
2. Zariadenie na chladenie nápojov podľa nároku 1, u ktorého sú plochy (16) výparníka usporiadané v podstate na stenách (24) nádržky (20) a u ktorého je miešacie zariadenie (18) usporiadané tak, že voda v nádržke (20) prúdi axiálne smerom nadol, na dne (22) nádržky (20) prúdi radiálne smerom von a následne sa v oblasti stien (24) nádržky (20) odchyľuje smerom nahor, vyznačujúce sa tým, že zariadenie (40; 50) na usmerňovanie prúdenia je v podstate usporiadané na dne (22) nádržky a má tvar, ktorý prúdenie (S) vody v oblasti spodného konca plôch (16) výparníka odchyľuje do smeru v podstate rovnobežného s plochami (16) výparníka.
3. Zariadenie na chladenie nápojov podľa nároku 1 alebo 2, vyznačujúce sa tým, že plochy (16) výparníka sú usporiadané v podstate kolmo ku dnu (22) nádržky a že zariadenie (40; 50) na usmerňovanie prúdenia odchyľuje prúdenie (S) vody o uhol (β) približne 90°.
4. Zariadenie na chladenie nápojov podľa nároku 2 alebo 3, vyznačujúce sa tým, že zariadenie (40) na usmerňovanie prúdenia má aspoň jeden rámový profil (40a, 40b) s prierezom v podstate tvaru písmena L, ktorého jedno rameno (42) je orientované v podstate rovnobežne s plochami (16) výparníku a ktorého druhé rameno (44) je orientované v podstate rovnobežne s dnom (22) nádržky.
5. Zariadenie na chladenie nápojov podľa nároku 4, vyznačujúce sa tým, že zariadenie (40) na usmerňovanie prúdenia má rámový profil (40a), ktorý je radiálne usporiadaný vo vnútri plôch (16) výparníka, pričom rameno (42), orientované v podstate rovnobežne s plochami (16) výparníka, prekrýva spodný koniec plôch (16) výparníka.
6. Zariadenie na chladenie nápojov podľa nároku 4 alebo 5, vyznačujúce sa tým, že plochy (16) výparníka dosahujú v podstate až ku dnu (22) nádržky a rameno (44), orientované v podstate rovnobežne s dnom (22) nádržky, prilieha ku dnu (22) nádržky.
7. Zariadenie na chladenie nápojov podľa nároku 4 alebo 5, vyznačujúce sa tým, že plochy (16) výparníka sú usporiadané s odstupmi od dňa (22) ná17 držky a/alebo stien (24) nádržky a zariadenie (40) na usmerňovanie prúdenia má rámový profil (40b), ktorý je usporiadaný pod a/alebo aspoň čiastočne radiálne mimo plochy (16) výparníka.
8. Zariadenie na chladenie nápojov podľa nároku 7, vyznačujúce sa tým, že rameno (44) rámového profilu (40b), orientované v podstate rovnobežne s dnom (22) nádržky, prilieha ku dnu (22) nádržky.
9. Zariadenie na chladenie nápojov podľa niektorého z nárokov 4 až 8, vyznačujúce sa tým, že zariadenie (40) na usmerňovanie prúdenia je upravené tak, že prúdenie (S) vody v oblasti spodného konca plôch (16) výparníka sa rozdelí tak, že prúdenie (S) vody prebieha ako radiálne vo vnútri tak aj radiálne zvonka plôch (16) výparníka.
10. Zariadenie na chladenie nápojov podľa nárokov 2 alebo 3, vyznačujúce sa tým, že zariadenie (40) na usmerňovanie prúdenia je tvorené aspoň jedným výstupkom (50) na dne (22) nádržky, predovšetkým aspoň jedným, do vnútorného priestoru nádržky vyčnievajúcim výčnelkom (50), pričom výstupok (50) má rameno, ktoré je orientované v podstate rovnobežne s plochou (16) výparníka.
11. Zariadenie na chladenie nápojov podľa niektorého z nárokov 4 až 10, vyznačujúce sa tým, že plochy (16) výparníka sú tvorené nad sebou usporiadanými rúrkami (14) výparníka a rameno (42), orientované v podstate rovnobežne s plochami (16) výparníka, má dĺžku (h) takú, že pri usporiadaní radiálne vo vnútri plôch (16) výparníka prekrýva výhodne 25 % až 50 % priemeru najspodnejšej rúrky (14a) výparníka plôch (16) výparníka.
12. Zariadenie na chladenie nápojov podľa nároku 11, vyznačujúce sa tým, že rameno (44), orientované v podstate rovnobežne s dnom (22) nádržky, má dĺžku (t), ktorá je približne 0,25 až 0,5 - násobkom dĺžky (h) druhého ramena (42).
13. Zariadenie na chladenie nápojov podľa niektorého z nárokov 1 až 12, vyznačujúce sa tým, že nádržka (20) a zariadenie (40) na usmerňovanie prúdenia majú v podstate obdĺžnikový pôdorys.
14. Zariadenie na chladenie nápojov podľa niektorého z nárokov 1 až 12, vyznačujúce sa tým, že nádržka (20) a zariadenie (40) na usmerňovanie prúdenia majú v podstate kruhový pôdorys.
15. Zariadenie na chladenie nápojov podľa niektorého z nárokov 6, 7 alebo 8, vyznačujúce sa tým, že zariadenie (40) na usmerňovanie prúdenia má vaňu s uzavretým dnom.
16. Zariadenie na chladenie nápojov podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že zariadenie (40) na usmerňovanie prúdenia má radiálne vo vnútri plôch (16) výparníka a s odstupom v podstate rovnobežne s plochami (16) výparníka usporiadanú stenu.
17. Zariadenie na chladenie nápojov podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že na rúrkach (14) výparníka je vytvorená ľadová vrstva, pričom plochy (16) výparníka, tvorené rúrkami (14) výparníka, sú ľadovými plochami tvoriacimi ľadový plást (30).