Пристрій для розливу напоїв і спосіб контролю пристрою для розливу напоїв

Реферат: Винахід стосується пристрою для розливу напоїв і способу контролю пристрою для розливу напоїв, при цьому напої подають по підвідному трубопроводу (8) і роздають через відвідний трубопровід (9). В основі винаходу лежить задача шляхом невеликих затрат контролювати параметри пристрою для розливу напоїв. Для цієї мети встановлюють датчик температури (10) на підвідному трубопроводі (8) для вимірювання значень температури напою при зануренні в охолоджуючу рідину і передають ці значення в обчислювальний блок. UA 102870 C2 (12) UA 102870 C2 UA 102870 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Винахід стосується пристрою для розливу напоїв, який має підвідний трубопровід, з'єднаний з теплообмінником, який встановлений в резервуарі з охолоджувальною рідиною. Винахід стосується також використання датчика температури для визначення кількості розливання напою, який дозується пристроєм для розливу напоїв. Крім того, винахід стосується способу контролю пристрою для розливу напоїв. Пристрої для розливу напоїв, називають також автоматами - дозаторами для розливу, які призначені для дозованого розливу напоїв, які зберігаються в порівняно великих резервуарах. Наприклад, пиво зазвичай зберігають і перевозять у бочках, причому пиво наливають у відповідні посудини для споживання за допомогою пристрою для розливу. Пристрої для розливу напоїв також можуть застосовуватися для розливу лимонаду або мінеральної води. Разом з дозованим розливом, як правило, необхідне охолоджування напою до певної температури. Зазвичай для цього усередині резервуару самого пристрою для розливу напоїв розміщують охолоджуючий пристрій, який охолоджує рідину, що знаходиться в резервуарі. За допомогою теплообмінника, який оточений охолоджувальною рідиною, здійснюється перехід тепла від протікаючого по теплообміннику напою і його охолодження до необхідної температури. В якості охолоджуючої рідини, як правило, використовують воду. При цьому бажано, щоб на охолоджувальному пристрої утворювався шар льоду, так як він діє як акумулятор холоду. Зрозуміло, шар льоду не повинен ставати занадто товстим, зокрема, він не повинен стикатися з теплообмінником, інакше існує небезпека замерзання напою, який протікає через теплообмінник. Це може спричинити пошкодження теплообмінника. Наприклад, з патентного документу US 6324911 В1 відомо, що для контролю товщини шару льоду на охолоджуючому пристрої всередині резервуару можна встановити ультразвуковий датчик, щоб за допомогою нього визначати товщину шару льоду. У патентному документі US 5987897 пропонується встановити на різних відстанях від охолоджуючого пристрою два датчика температури і на основі різниці температур між цими двома датчиками визначати товщину шару льоду. При цьому також пропонується за допомогою мішалки забезпечити рівномірний розподіл температури усередині резервуару пристрою для розливу напоїв. В патентному документі US 4448036 розкритий датчик 50 температур, розташований в точці, в якій труби входять в резервуар. В результаті, при відкритті клапанів 24 теплий напій з барилець, проходить через ділянку, на якій встановлений датчик 50. Коли температура піднімається вище заданого значення, відбувається активація електродвигуна 34, пов'язаного з мішалкою 36 за допомогою провідника 50а. Після того, як температура на ділянці труб, на якій встановлений датчик 50 падає нижче заданого значення, електродвигун відключається. Разом з контролем температури охолоджуючої рідини і напою бажано щоб існувала можливість визначення кількості напою, який розливається. Відомо, що кількість напою, який розливається можна виміряти за допомогою крильчатого витратоміру. Однак, це рішення містить у собі недолік, оскільки установка крильчатого витратоміру вимагає втручання в підвідний або випускний трубопровід. Це небажано з гігієнічних міркувань. В основі винаходу лежить завдання шляхом невеликих трудовитрат і затрат зробити можливим контроль параметрів пристрою для розливу напоїв. Згідно винаходу, у пристрої для розливу напоїв це завдання вирішується завдяки тому, що в зоні занурення трубопроводу в охолоджуючу рідину трубопровід має датчик температури. При цьому, зокрема, переважно, щоб пристрій для розливу напоїв мав обчислювальний блок, який за результатами вимірів датчика температури розраховує кількість розлитого напою. Таким чином, датчик температури встановлений в зоні найбільшої різниці між температурою напою, що проходить через підвідний трубопровід в теплообмінник, і температурою охолоджувальної рідини. Залежно від виготовлення теплообмінника цю ділянку розташовують прямо біля впускного отвору теплообмінника. Датчик температури може бути встановлений або всередині трубопроводу, тобто він може вимірювати безпосередньо температуру напою, або він може бути розташований на зовнішній стороні підвідного трубопроводу і, таким чином, вимірювати температуру напою побічно, по температурі підвідного трубопроводу. У результаті розташування датчика температури в зоні занурення трубопроводу в охолоджуючу рідину, під час розливу визначають значення температури напою по відношенню до пристрою для розливу напоїв. Якщо напій не розливають протягом тривалого часу, то температуру напою в підвідному трубопроводі порівнюють з температурою охолоджувальної рідини, таким чином, що датчик температури, зрештою, видає постійне значення, яке по суті відповідає температурі охолоджуючої рідини. Розливання напою покращує визначення температури за допомогою датчика значень. 1 UA 102870 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Завдяки контролю цих значень температури можна зробити висновок про належну роботу пристрою для розливу напоїв. При цьому, переважно, пристрій для розливу напоїв має обчислювальний блок, який за результатами вимірювань датчика температури розраховує кількість розлитого напою. В результаті впускання напою в підвідний трубопровід пристрою для розливу напою з запасного резервуару тече більш теплий напій, що призводить до зростання температури, яка реєструється датчиком температури. На основі цього зростання температури обчислювальний блок реєструє розлив напою. За величиною зростання температури і тривалістю цього зростання обчислювальний блок розраховує кількість розлитого напою. Цей спосіб працює в тому випадку, якщо напій при введенні в пристрій для розливу напоїв має більш високу температуру, ніж охолоджуюча рідина. Однак, цей спосіб є прийнятним, тому що ймовірність того, що температура напою в підвідному трубопроводі відповідає температурі охолоджуючої рідини, дуже незначна, проте витрати необхідні для визначення кількості розлитого напою, значно знижуються. Переважно, пристрій для розливу напоїв має мішалку. Мішалка, розташована всередині резервуара пристрою для розливу напоїв, призначена для перемішування охолоджуючої рідини і рівномірного розподілу температури всередині цього пристрою. Мішалка може служити для управління кількістю тепла виділеного з напою, і таким чином, впливати на температуру розливу напою. При зупиненій мішалці між теплообмінником і охолоджуючим пристроєм відбувається перепад температур, який вищий перепаду, що виникає при запуску мішалки. В результаті відбувається вплив на виділення тепла напоєм, усередині теплообмінника. Переважно, резервуар має, щонайменше, один охолоджуючий пристрій. За допомогою охолоджуючого пристрою охолоджуючу рідину можна охолоджувати там, де потрібна певна температура, а саме всередині резервуару. При цьому не вимагається обмін охолоджувальної рідини з зовнішньою стороною. Таким чином, мінімізують кількість сполук, необхідних для пристрою для розливу напоїв. Переважно, пристрій для розливу напоїв має датчик товщини шару льоду. Цей датчик призначений для того, щоб можна було контролювати товщину шару льоду, яка утворюється на охолоджуючому пристрої. Датчик товщини шару льоду виготовляють у вигляді ультразвукового датчика або комбінації декількох датчиків температури, розташованих на різній відстані від охолоджуючого пристрою. Однак, можливі також інші виконання датчика товщини шару льоду. Переважно, датчик температури встановлюють зовні на подаючому трубопроводі, і виготовлений у вигляді подвійного датчика. За допомогою датчика температури можна визначати температуру напою, що надходить і одночасно визначати температуру навколишньої охолоджуючої рідини. Для цього датчик температури повинен бути розташований трохи нижче рівня охолоджуючої рідини. Таким чином, спрощується компонування пристрою для розливу напоїв, причому одночасно підвищуюється достовірність визначення кількості напою, що розливається. В іншому варіанті здійснення винаходу пристрій для розливу напоїв має додатковий датчик температури для визначення температури охолоджуючої рідини. Якщо відома температура охолоджуючої рідини, то є можливість контролювати управління охолоджуючим пристроєм, а по-друге, за допомогою датчика температури, розташованого на подаючому трубопроводі можна поліпшити визначення кількості напою, що розливається. Вищевказане завдання вирішується завдяки використанню датчика температури для визначення кількості напою, що розливається і дозується пристроєм для розливу напоїв. У цьому випадку датчик температури виконує декілька функцій. По-перше, здійснюється контроль температури напою на вході, по-друге, отримують інформацію про кількість напою, який розливається. Кількість напою, що розливається можуть визначати безконтактним способом, особливо це бажано у випадку з харчовими продуктами. Також визначати температуру охолоджуючої рідини, якщо напій не розливають протягом тривалого часу. Завдяки цьому можна контролювати правильність функціонування охолоджуючого пристрою. У цьому випадку відповідні висновки можливо зробити також на підставі швидкості з якою відбувається охолодження напою. Крім того, використання датчика температури для визначення кількості напою, що розливається дозволяє спростити контроль параметрів, оскільки можливо обійтися без додаткового витратоміра. Вищевказане завдання вирішують згаданим у вступі способом за допомогою визначення значень температури напою, при зануренні в охолоджуючу рідину і передачі дані значення в обчислювальний блок. При цьому особливо переважно, щоб кількість розливаного напою визначали по зміні значень температури". Вищезгадана нумерація сторінок і абзаців опису відповідає нумерації, яка мала місце до внесення вказаних змін. 2 UA 102870 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Отже, значення температури напою визначають у зоні, в якій спостерігається найбільше розходження між температурою напою, що подається і температурою охолоджувальної рідини. У цьому випадку пред'являються не особливо високі вимоги до точності вимірювань. Незважаючи на це, за різницею температури і її змін в часі можна отримати дані про належну роботу пристрою для розливу напоїв. При цьому бажано, щоб кількість напою, що розливається визначали за зміною значень температури. Дозуванням напою з пристрою для розливу напоїв, напій змушують надходити з запасного резервуара. Напій, що надходить таким чином, як правило, має більш високу температуру, що реєструється датчиком температури і веде до зміни значень температури. Величина цієї зміни і тривалість підвищення температури служать для визначення кількості напою, що розливається за допомогою обчислювального блоку. Таким чином, визначаючи значення температури напою при зануренні в охолоджуючу рідину можна визначити кількість розлитого напою і одночасно контролювати працездатність охолоджуючого пристрою. Переважно, на охолоджуючому пристрої вимірюють товщину шару льоду і якщо товщина шару перевищує граничне значення цей пристрій зупиняють. Якщо товщина шару льоду падає нижче нижнього граничного значення, то вмикається охолоджуючий пристрій. Завдяки контролю товщини шару льоду на охолоджуючому пристрої, по-перше, забезпечується не входження теплообмінника в контакт з шаром льоду, по-друге, контролюється належна робота охолоджуючого пристрою. При визначенні товщини шару льоду можна визначити значення температури напою, та порівняно просто визначити потрібну холодопродуктивність, яку повинен розвинути охолоджуючий пристрій. У результаті можливе просте управління температурою розливу напою. Одночасно мінімізуюється тривалість роботи охолоджувального пристрою. Таким чином, можливий ефективний і ресурсозберігаючий режим. Переважно, визначають температуру охолоджуючої рідини і якщо температура охолоджуючої рідини падає нижче граничного значення, зупиняють охолоджуючий пристрій. Таким чином можливе використання охолоджуючого пристрою без утворення шару льоду. Поєднання з вимірюванням товщини крижаного шару дозволяє, по-перше, більш впевнено гарантувати, що не буде переохолодження напою, по-друге, виміряну температуру охолоджуючої рідини можна використовувати при розрахунку кількості напою, що розливається. Якщо температура охолоджуючої рідини падає нижче граничного значення, то охолоджуючий пристрій також зупиняють, хоча товщина шару льоду порівняно невелика. Завдяки цьому напій всередині теплообмінника не замерзає. Переважно, якщо значення температури напою падає нижче граничного значення, охолоджуючий пристрій зупиняють. Це може відбуватися, наприклад, якщо напій подають в пристрій для розливу напоїв вже в охолодженому стані. В цьому випадку подальше охолодження могло б привести до замерзання напою. Крім того, зупинка охолоджувального пристрою веде до економії енергії, причому одночасно забезпечується те, що напій не охолоджується нижче необхідної температури вживання напою. Переважно, охолоджуючу рідину перемішують за допомогою мішалки, причому, якщо значення температури напою падає нижче граничного значення, мішалку зупиняють. Завдяки мішалці відбувається вплив на ефективність охолодження. Якщо мішалка зупинена, то температура у районі охолоджувального пристрою нижча, ніж біля теплообмінника. Навпаки, при включенні мішалки температура у охолоджуючого пристрою буде приблизно дорівнювати температурі в теплообміннику. Отже, якщо значення температури напою занадто низьке, то завдяки зупинці мішалки зменшується охолодження напою і, таким чином, можна швидко впливати на температуру напою. Далі винахід описується на основі переважного способу здійснення, опис супроводжується кресленням: На кресленні схематично показано пристрій для розливу напоїв у розрізі. На кресленні показано пристрій 1 для розливу напоїв, що включає резервуар 2, наповнений охолоджувальною рідиною. Усередині резервуара, а саме уздовж внутрішніх стінок резервуара 2, встановлено охолоджуючий пристрій 3. На кресленні зображений спіральний трубопровід 4 охолоджувального пристрою 3, що, як відомо, має контур охолодження з компресором і випарником. Уздовж спірального трубопроводу 4 утворений шар льоду 5, товщину якого контролюють за допомогою датчика 6, товщини шару льоду. У цьому випадку датчик 6 товщини шару льоду виконаний у вигляді ультразвукового датчика. В якості датчика 6 цілком можливе застосування декількох датчиків температури, встановлених на різних відстанях від спірального трубопроводу 4. 3 UA 102870 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Усередині резервуара 2 розташований теплообмінник 7 з підвідним трубопроводом 8 і відвідним трубопроводом 9. Відвідний трубопровід 9 проходить до розливного клапану (не показано). Підвідний трубопровід 8 з'єднує пристрій 1 для розливу напоїв з запасним резервуаром (не показаний), наприклад, з бочкою. У зоні занурення трубопроводу 8 в охолоджуючу рідину, розташований датчик температури 10. Таким чином, цей датчик знаходиться трохи нижче або вище рівня охолоджуючої рідини. Переважно, щоб датчик температури 10 був встановлений нижче рівня охолоджуючої рідини. У прикладі здійснення винаходу датчик температури 10 розташований на зовнішній стороні підвідного трубопроводу 8 і вимірює температуру напою, який подається по підвідному трубопроводу з температурою поверхні підводного трубопроводу 8 опосередковано. У прикладі датчик температури 10 виконаний у вигляді здвоєного датчика, так що він може реєструвати температуру охолоджуючої рідини. Ці значення температури передаються в обчислювальний блок (не показаний на кресленні). Замість здвоєного датчика можуть застосувати два окремих датчика температури, причому один з датчиків вимірює температуру подаваного напою, інший температуру охолоджуючої рідини. Теплообмінник 7 виконаний у вигляді спіралі. Він оточує мішалку 11, що забезпечує рух охолоджуючої рідини і рівномірний розподіл температури усередині резервуара 2. Двома стрілками показано напрямок переміщення мішалкою 11 охолоджуючої рідини. В прикладі в якості охолоджуючої рідини застосовують воду, але можуть застосувати й інші рідини. Коли відкривають розливний клапан, напій з запасного резервуара через підвідний трубопровід 8, теплообмінник 7, відвідний трубопровід 9 і розливний клапан подають в стакан або аналогічний посуд для пиття. Так як теплообмінник 7 розташований в охолоджуючій рідини, напій при цьому прохолоджується до температури, придатною для вживання напою. Охолодження охолоджуючої рідини відбувається за допомогою охолоджуючого пристрою 3, який є складовою частиною контуру охолодження. На кресленні показано, що охолоджуюча рідина охолоджена настільки, що вздовж спірального трубопроводу 4 охолоджуючого пристрою 3 утворився крижаний шар. Цей крижаний шар 5 служить як ємність теплового акумулятора, який дозволяє охолоджувати і видавати порівняно велику кількість напою, перш ніж знову виникне необхідність активувати охолоджуючий пристрій 3. Це бажано якщо брати до уваги шуми і вібрації, які виробляються компресором, які стосуються охолоджуючого пристрою 3. Належну роботу пристрою для розливу контролюють за допомогою датчика товщини шару льоду 6 і датчика температури 10. Якщо товщина шару льоду 5 досягає певного граничного значення, то датчика 6 товщини шару льоду визначає це і, таким чином, забезпечує відключення охолоджуючого пристрою 3. З іншого боку, якщо шару льоду 5 відсутній, або його товщина менша граничного значення, то цей датчик забезпечує включення охолоджуючого пристрою 3. У той же час, за допомогою датчика температури 10, виконаного у вигляді подвійного датчика, контролюють температуру напою, який подається і охолоджуючої рідини. Якщо одне з зареєстрованих значень температури нижче певного граничного значення, то це також призводить до відключення охолоджувального пристрою З, навіть якщо товщина шару льоду порівняно невелика. Таким чином досить надійно запобігають переохолодження, що може привести до замерзання напою всередині теплообмінника 7. На включення охолоджувального пристрою 3, впливає температура напою, що подається обумовлена датчиком температури 10. Якщо напій холодний або охолоджений до відповідної температури, то подальше охолодження не потрібно. Таким чином, включення охолоджувального пристрою 3 не потрібно якщо включення охолоджуючого пристрою 3 може привести температура охолоджуючої рідини або товщина шару льоду 5. Пристрій 1 для розливу напоїв також можна забезпечити лише одним датчиком температури 10 для визначення температури напою, що подається і одним датчиком температури для визначення температури охолоджуючої рідини. Це має сенс тоді, коли пристрій 1 для розливу напоїв експлуатують з охолоджувальною рідиною, при якій шар льоду 5 не утворюється. Від датчика температури для визначення температури охолоджуючої рідини можна відмовитися. У цьому випадку товщину шару льоду охолоджуючого пристрою 3 визначають тільки на основі значень, зареєстрованих датчиком 6 і датчиком температури 10. Хоча від одного з трьох датчиків можна відмовитися, переважно використовують всі три датчики. У цьому випадку відмова датчика не призводить до відмови пристрою для розливу напоїв. Пристрій для розливу напоїв можна використовувати навіть в тому випадку, якщо працює тільки один датчик, хоча і з меншою ефективністю. При відмові датчика температури 10 визначати кількість напою, який розливається вже не можливо. Швидкий хоч і незначний вплив на температуру напою можна робити також за допомогою мішалки 11. У результаті зупинки мішалки 11 від теплообмінника 7 відводять менше тепла, тому 4 UA 102870 C2 5 10 напій, що направляється через теплообмінник 7, охолоджують не так сильно. Навпаки, робота мішалки 11 веде до більш сильного охолодження. Отже, порівняно невеликі витрати для мішалки 11 здійсненням впливу на температуру напою призводять до того, що необхідну температуру розливу можуть підтримувати порівняно точно. Це швидкий спосіб вплинути на температуру напою. Простим способом для визначення кількості розливання напою є використання датчика температури. Одночасно датчик температури враховують при управлінні охолоджуючим пристроєм 3. Так, у взаємозв'язку з датчиком товщини шару льоду і ще одним датчиком температури охолоджуючої рідини можна підвищити ефективність охолодження всередині пристрою для розливу напоїв. У той же час, відмова одного датчика не призводить до відмови всього пристрою для розливу напоїв. Отже, надійність цього пристрою підвищується. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 25 30 35 40 1. Пристрій для розливу напоїв, що має підвідний трубопровід, з'єднаний з теплообмінником, встановленим в резервуарі з охолоджувальною рідиною, підвідний трубопровід (8) має датчик температури (10) в зоні занурення трубопроводу (8) в охолоджуючу рідину, який відрізняється тим, що включає обчислювальний блок, який за результатами вимірювань датчика температури (10) розраховує кількість розливання напою. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що включає мішалку (11). 3. Пристрій за будь-яким з пп. 1-2, який відрізняється тим, що резервуар (2) включає принаймні один охолоджуючий пристрій (3). 4. Пристрій за будь-яким з пп. 1-3, який відрізняється тим, що включає датчик (6) товщини крижаного шару. 5. Пристрій за будь-яким з пп. 1-4, який відрізняється тим, що датчик температури (10) розташований зовні на підвідному трубопроводі (8) і виконаний у вигляді подвоєного датчика. 6. Пристрій за будь-яким з пп. 1-5, який відрізняється тим, що включає датчик температури для визначення температури охолоджуючої рідини. 7. Спосіб контролю пристроїв для розливу напоїв за будь-яким з пп. 1-6, який відрізняється тим, що значення температури напою визначають зануренням в охолоджуючу рідину і передаванням цих значень в обчислювальний блок, причому по зміні значень температури визначають кількість розлитого напою. 8. Спосіб за п. 7, який відрізняється тим, що вимірюють товщину шару льоду на охолоджуючому пристрої і, якщо товщина шару перевищує граничне значення, зупиняють цей пристрій. 9. Спосіб за будь-яким з пп. 7-8, який відрізняється тим, що визначають температуру охолоджуючої рідини і, якщо температура охолоджуючої рідини падає нижче граничного значення, зупиняють охолоджуючий пристрій. 10. Спосіб за будь-яким з пп. 7-9, який відрізняється тим, що охолоджуючий пристрій зупиняють, якщо значення температури напою падає нижче граничного значення. 11. Спосіб за будь-яким з пп. 8-10, який відрізняється тим, що охолоджуючу рідину перемішують за допомогою мішалки, причому, якщо значення температури напою падає нижче граничного значення, мішалку вимикають. 5 UA 102870 C2 Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6