CN103026153A - 用于自冷却和自分配液体的桶式装置 - Google Patents

Abstract

一种桶形式的自冷却和自分配饮料桶，其包括内部设置有多个压紧的碳段的热交换单元。阀被固定到附联于HEU壳体的管上，用于通过碳吸附二氧化碳和随后脱吸附二氧化碳来冷却饮料。容器内设有分配气体罐，以便自动释放二氧化碳，维持容器内足以确保饮料分配的压力头。

Description

用于自冷却和自分配液体的桶式装置

技术领域

一般而言，本发明涉及一种用于分配所有类型的饮料的桶类装置，更具体地说，涉及一种用于自冷却这类饮料和用于自动维持桶类装置内的压力以分配被冷却的饮料的桶类装置。

背景技术

很多饮料更可取的是在冷却状态下供用。已存在很多现有的被设计为将这样的饮料冷却到期望温度的系统。这类系统的一个示例是乙二醇冷却系统。在这类系统中，冷却的乙二醇循环回路被置于与运载饮料的传输线或与用于饮料的贮液器相关的传热件中。热量从较热的饮料传递到乙二醇冷却回路。然后，变热的乙二醇通过使乙二醇循环通过作为独立制冷剂回路的一部分的热交换器而被冷却。制冷剂回路通常使用如氟利昂之类可以在制冷剂回路中连续再循环的标准的制冷剂。在热交换器中热量从变热的乙二醇传递到制冷剂。因此，在这种系统中通过间接冷却实现饮料的冷却，但是需要采用制冷回路。

现有系统的另一示例需要通过将如桶之类的装有饮料的容器放置在制冷单元内对饮料进行初始冷却，然后将已冷却的容器送到要分配饮料的区域。显然，这需要维护保持在期望温度的合适的制冷系统，以将饮料维持在期望温度；之后在分配饮料的时间内可以使用上面提到的常规的乙二醇循环系统。

世界上很多地方没有可用于冷却容器内的饮料的制冷系统。另外，很多情况下饮料的消费者虽然处于没有可用的制冷系统的边远区域，却仍然喜欢在饮用饮料前将饮料冷却到期望温度。

大多数饮料分配组件没有配备自动调节容器内压力水平的典型件，通常是手动调节压力水平。往往通过使用二氧化碳系统来维持压力水平。如果容器内的压力水平维持得不合适，分配饮料时，不可能从饮料容器中引出饮料，因为这需要通过利用饮料容器内饮料上方的压力头来实现。

因此，需要一种桶式饮料容器，其具有不需要外部制冷的情况下自动冷却盛装于其内的饮料的能力，而且还能保持饮料容器中的压力头，以便根据消费者的需求连续地自动分配饮料。

发明内容

一种自冷却和自分配桶式饮料容器，其具有饮料腔、热交换单元、金属管、用于将压力下的气体注入壳体内以被碳吸附的部件、用于将压力下的气体释放以冷却盛装在腔内的饮料的部件、及分配来自腔的饮料的部件。饮料腔包括包围腔的侧壁、上壁及下壁，热交换单元被悬挂在饮料腔内以被饮料包围但不与那些壁接触，热交换单元包括金属壳体，金属壳体内设置有多个分离的碳段，每个碳段限定出通过其的开口，金属管被接纳在每个开口内并被密封于金属壳体的顶部和底部处。

附图说明

图1为本发明的自冷却饮料容器的剖切立体图；

图2为用于图1所示容器内的热交换单元的立体图；

图3为沿图2中线3-3剖切的图2所示热交换单元的截面图；

图4为没有顶盖的热交换单元壳体的立体图；

图5为作为热交换单元的一部分使用的碳段的立体图；

图6示出了设置在图4所示的HEU壳体内的碳段；

图7示出了热交换单元壳体，其内部插入有碳段并放置有顶盖以便密封成完整的用于热交换单元的壳体；

图8为分配气体罐的分解图，该罐作为图1所示的完整容器的一部分被放入；

图9为HEU和分配气体罐的可供选择的实施例的剖切立体图。

具体实施方式

上面提到的本发明的桶类装置用于分配消费者喜欢在饮用前使其冷却的各类饮料。虽然实际存在有很多种可以与本发明的装置一起使用的饮料，为了描述和图解说明方便起见，在下面将针对可反复使用的啤酒桶进行讨论。虽然可以采用各种尺寸的啤酒桶，本说明书将具体涉及所包括的热交换单元能容纳10升的排水量且容器内的产品容量为20升的啤酒桶。容器或桶内的啤酒在二氧化碳压力下被自行分配，分配压力通常为0.9至1.5巴（bars）。现已发现，通过使用这样的结构并将热交换单元悬挂于饮料容器内部使其完全被饮料包围，可在大约3分钟的时间内将啤酒冷却到接近5℃的温度。从桶中抽出啤酒时，容纳于桶的饮料盛装部分内的分配气体罐将自动释放二氧化碳，以便维持适当的压力头，允许分配桶内的啤酒而不需要从饮料容器的外部输入额外的二氧化碳或其他气体。现已发现，根据本发明的原理构造的啤酒桶可以在大约6小时内保持桶内的啤酒为冷却状态。

现在更具体地参见图1，其示出了具有传统的圆柱形的啤酒桶（10）。设置在桶（10）内部的是饮料盛装腔（12），该腔具有圆柱形侧壁（14）、顶部（16）和底部（18）。热交换单元（20）以下面将更全面地描述的方式被悬挂在腔（12）内。热交换单元（20）被盛装在腔（12）内的啤酒包围。热交换单元（20）包括密封壳体（22），密封壳体具有顶部（24）和底部（26）。如以标记（28）和（30）示出的多个开口从热交换单元的顶部（24）延伸通过热交换单元（20）到其底部（26）。这些开口容纳密封到壳体的顶部（24）和底部（26）的冷却管。设置在壳体（22）内的是能够吸附如二氧化碳之类的气体的碳材料（32）。

设置有如以标记（34）示出的合适的冷却气体入口，用以通过供给管（36）注入二氧化碳气体。通过如焊接之类的密封连接将供给管设置到HEU壳体（22）的顶部表面（24），致使在压力下将二氧化碳冷却气体注入壳体（22）的内部部分，使碳材料因碳吸附气体而饱和。气体入口（34）包括适于接纳阀的适配器，供给管被焊接到桶的顶部（16）以使热交换单元（20）悬挂于腔（12）内但不与腔的那些壁接触。分配气体罐（38）被设置在热交换单元（20）中并成为其的一部分，且被用来维持腔（12）内的适当的静压头以对盛装在桶（10）内的啤酒进行适当分配。也可使分配气体处于HEU的外部。在腔（12）的顶部（16）内设有常规的桶矛（spear）开口（40），该开口被用于接纳业界公知的标准的啤酒分配龙头。公知的标准桶矛和分配顶部配件（未示出）被定位在开口（40）内并被用于分配来自桶的啤酒。通过分配龙头连接分配气体罐（38）的出口，以将二氧化碳气体注入到腔（12）内，维持适当的平衡而确保根据需要分配啤酒。

通过矛开口提供啤酒而用啤酒适当地充注腔（12）时，热交换单元（20）被啤酒包围。启动适当的阀时，允许被碳吸附的压力下的气体从碳中脱吸附并排向大气，从而将热交换单元（20）周围的啤酒中的热量传出，致使啤酒冷却。由于对流，啤酒的冷却作用将导致啤酒运动通过如开口（28）、（30）之类的开口和中央开口（42），于是容器内的啤酒暴露于热交换单元外部的较大表面面积，因此使啤酒附加地和更快地冷却，从而使啤酒处于适合饮用的温度。

现在更具体地参见图2，其示出了热交换单元（20）。壳体（22）优选由如316不锈钢之类的金属构成。壳体的各部分被焊接在一起以形成密封的且气密封的结构。如图2所示，有五个冷却管开口（44）、（46）、（48）、（50）和（52），中央开口（42）被设置成接纳矛，矛向下通到桶的底部，用于在需要饮用啤酒时从桶抽出啤酒。三根充气管（54）、（56）和（58）也被焊接到壳体（22）的顶部表面（24）并用于注入二氧化碳使其与容纳在壳体（22）内部的碳接触。分配气体罐（38）也被容纳在热交换单元（20）内，这将在下面进一步详细描述。

现在更具体地参见图3，其为图2所示的热交换单元的剖切立体图。可以看出碳材料（32）完全充满热交换单元壳体（22）的内部。还清楚地示出了如标记（48）和（52）所示的冷却管。冷却管（48）和（52）也可由316不锈钢制成并被焊接到壳体（20）的顶部表面（24）和底部表面（26），以便提供完全的气密封壳体。如图所示，气体供给管（56）和（58）也被焊接到HEU壳体的顶部（24）并以气体通过如标记（56）和（58）所示的气体供给管被提供到碳材料（32）的顶部表面上的方式设置，从而允许二氧化碳气体被碳（32）吸附直到碳饱和为止。

如图4所示，HEU壳体（22）由底部（60）和侧壁（62）构成，并带有提供开口（42）的立管（64）。图4所示的壳体的底部和侧壁可由不锈钢板材通过深拉拔工艺形成。然后，在插入碳材料（32）后在适当位置对顶部（24）进行滚压焊。可选地，用于HEU（20）的整个壳体（22）可由316不锈钢段构成，壳体的所有部分被焊接在一起以提供期望的结构。任何情况下，完成后的壳体具有容纳碳材料的流体或气体密封结构。

现在更具体地参见图5，其示出了被用来吸附二氧化碳材料的适当的碳材料段（66）。设有通过碳材料段（66）的孔（68），该孔适于接纳如图3中用标记（48）和（52）示出的冷却管。优选的碳材料是活性炭和热增效材料，还可包括粘合剂成分。这样的材料披露于美国专利7,185,511中，该专利作为参考被加入本申请中。如图所示，碳材料将吸附如二氧化碳之类的气体，当所述气体被脱吸附时，周围饮料的温度在大约3分钟内可以从室温降到大约5℃。活性炭被压紧，因而在预定容积内可以容纳更多的碳颗粒量，以便吸附更多的二氧化碳气体，于是可使饮料冷却效果更好。

现在更具体地参见图6，其示出了处于热交换单元（20）的壳体（22）内的碳段（66）。如图6所示，碳材料段（66）优选形成为饼状式样。采用这种特定的几何构造是因为其简单且便于制造，同时相对更容易装入HEU（20）的壳体（22）内。应该理解，碳段可以为取决于壳体结构的任何期望的构造。应提醒的是，每个碳段66限定出开口，如上所述，通过开口可接纳冷却管。还应注意的是，此处设有6个压紧的碳材料段，但应想到，可根据需要采用任何数量的这种碳段且每一个碳段都限定出可通过其的开口。

现在更具体地参见图7，其示出了HEU（20），其中各碳材料段（66）被插入就位且顶盖（24）被定位在壳体（22）的顶部上方并被焊接就位，以完成热交换单元（20）的结构。

现更具体地参见图8，其示出了用于维持桶内压力适当平衡以实现啤酒分配的气体罐。如图所示，腔体（68）接纳由与上述碳段（66）相似的材料形成的碳棒条（carbon slug）（70）。然后，将以标记（72）和（74）示出的密封帽和供给管分别焊接到腔体（68）的顶部，以提供气密封腔室，而整个结构被插入热交换单元（20）内，如图2和3所示。如上所述，罐内的碳材料（70）以上述方式用二氧化碳充装，使其变得饱和。通过龙头抽出饮料时，罐内被吸附的气体借助调节阀通过龙头释放，以维持腔内平衡，致使在不需要附加努力的情况下持续地分配容器内的啤酒。

可以理解的是，就HEU而言，气体供给管（54）被设置成使得其优选处于与碳材料段（66）分开之处。这允许二氧化碳气体更容易到达其在碳段之间的通路以增强HEU内CO₂的吸附。

现在更具体地参见图9，其披露了HEU和分配气体罐的可选实施例。HEU80包括优选由不锈钢构成的壳体82，壳体内设有压紧的碳节段。如图所示，设有两层碳节段84和86。这些层优选由较小的如上所述的饼状节段构成。通过采用形成为两层内的节段，可提供HEU的增大的长阔比。这允许桶的全部盛装物同时被冷却。继而导致在最初阶段（the very first time）能分配非常冷的饮料。

如图所示，分配气体罐88被设置在HEU壳体82下方，且例如被杆90和92支撑，杆90和92被焊接到罐88和壳体82的底部。带有适当的阀96的管94被固定到罐88和桶10并与它们的内部连通。如上所述，二氧化碳通过管94被注入罐88内并被其内的压紧的碳吸附，然后在啤酒被从桶内抽出时脱吸附，以维持适当的静压头，确保啤酒能被从桶内抽出。现已发现，可以采用多个由标记98表示的罐以维持适当的静压头。

如图9所示，HEU80包括冷却管100、102、103和适当的气体入口阀104及用于注入二氧化碳气体的附联管，以便通过被压紧的碳84和86吸附二氧化碳并从被压紧的碳脱吸附，用来冷却盛装在桶10内的啤酒或其他液体。

因此，本申请披露了一种自冷却和自分配饮料桶，尤其披露了一种无需外部制冷能够提供保持冷却时间约6小时的自冷却和自分配啤酒以及其他饮料的饮料桶。

Claims (11)

1.一种自冷却和自分配饮料桶，包括：

（A）饮料腔，其包括包围所述腔的侧壁、上壁和下壁；

（B）热交换单元，其被联接到所述上壁并被悬挂在所述饮料腔内，但不与所述那些壁接触；

（C）所述热交换单元包括：

（1）具有顶部和底部的金属壳体；

（2）被设置在所述壳体内的多个分离的碳段，每个碳段限定出通过其的开口；

（3）被接纳在每个所述碳段的所述开口内的金属管，该金属管被密封于所述壳体的所述顶部和底部；

（D）用于将压力下的二氧化碳气体注入所述壳体内以被所述碳吸附的部件；

（E）用于从所述壳体释放所述压力下的二氧化碳气体以冷却盛装在所述腔内的饮料的部件；及

（F）用于从所述腔分配饮料的部件。

2.如权利要求1所述的自冷却和自分配饮料桶，其中，所述热交换单元的所述金属壳体和所述金属管被固定到所述壳体的顶部和底部。

3.如权利要求2所述的自冷却和自分配饮料桶，其中，所述金属壳体和所述金属管由不锈钢构成。

4.如权利要求2所述的自冷却和自分配饮料桶，其中，所述用于注入压力下的气体的部件包括多根金属充气管和阀，充气管具有第一端和第二端，所述第一端被固定到所述热交换单元壳体的所述顶部，阀被固定到充气管的所述第二端。

5.如权利要求4所述的自冷却和自分配饮料桶，其中，所述金属壳体、所述金属管和所述金属充气管由不锈钢构成。

6.如权利要求4所述的自冷却和自分配饮料桶，其中，每根所述充气管的所述第一端被定位在两个分离的碳段相交之处。

7.如权利要求4所述的自冷却和自分配饮料桶，其还包括固定到每根所述充气管的所述第二端的适配器，每根所述充气管被焊接到所述饮料腔的所述上壁，以将所述热交换单元悬挂在所述腔内，而所述适配器被焊接到所述充气管的所述第二端。

8.如权利要求1所述的自冷却和自分配饮料桶，其还包括独立的罐和调节阀，罐容纳用于吸附压力下的二氧化碳气体的碳棒条，调节阀被固定到所述罐用于将二氧化碳气体释放到所述腔内，以将所述腔内的压力维持在足以从所述腔分配饮料的水平。

9.如权利要求8所述的自冷却和自分配饮料桶，其包括多个独立的罐。

10.如权利要求9所述的自冷却和自分配饮料桶，其中，所述多个罐被设置在所述桶内但处于所述热交换单元的外侧。

11.如权利要求10所述的自冷却和自分配饮料桶，其中，所述多个罐被悬挂在所述热交换单元下方并被所述桶内的饮料包围。

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