Самоохлаждающийся контейнер для жидкостей, узел выпуска холодильного агента для такого контейнера и контейнер для жидкостей - RU2110023C1
Код документа: RU2110023C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится, в основном, к самоохлаждающимся контейнерам для жидкостей, в частности к самоохлаждающемуся изнутри контейнеру для прохладительных напитков.
Самоохлаждающиеся контейнеры для прохладительных напитков до сих пор не имели широкомасштабного коммерческого успеха потому, что в их конструкции есть множество недостатков. Сложность конструктивной схемы сделала непрактичными многие известные устройства. В некоторых случаях проблемой была безопасность. Возможность контакта холодильного агента с прохладительным напитком в лучшем случае создает риск изменения качества прохладительного напитка, а в худшем - риск отравления потребителя. Известны также другие устройства, в которых происходит высвобождение холодильного агента при открытии контейнера с помощью язычка, что создает серьезную угрозу безопасности. При высвобождении испаряющийся холодильный агент вместе с частицами жидкости, образующимися в его парах, выбрасывается вверх - в лицо потребителю. Решению этой проблемы был посвящен патент США N 3852975, автор Бек (BecK), в котором предложена банка с защитным экраном, предназначенным для защиты потребителя от выбрасываемой вверх распыленной жидкости. К другим недостаткам известных устройств относятся неэффективность охлаждения и/или несоблюдение требований охраны окружающей среды.
Целью изобретения является разработка эффективного, простого, удобного в эксплуатации и экономичного самоохлаждающего контейнера для жидкостей, свободной от недостатков, присущих известным техническим решениям.
Другой целью настоящего изобретения является разработка самоохлаждающегося контейнера для прохладительных напитков, не только удобного для "непосвященных", и представляющего собой экономичную альтернативу дополнительного охлаждения.
Еще одной целью настоящего изобретения является разработка "экологически безвредного" самоохлаждающегося контейнера для прохладительных напитков, предназначенного для использования в нем новых нетоксичных озононейтральных фтороуглеводородов (ФУВ) и без затруднений применяемого повторно после употребления.
Эти и другие цели реализованы в одном из вариантов осуществления настоящего изобретения, включающем обычных размеров контейнер для прохладительных напитков, отвечающую современным потребностям в упаковке, складировании, транспортировке, погрузке и разгрузке. Вдоль оси верхней камеры, содержащей охлаждаемый прохладительный напиток, расположена камера для холодильного агента, прикрепленная к основанию верхней камеры и простирающаяся, по меньшей мере - частично, внутрь верхней камеры. Внутренняя область камеры для холодильного агента гидравлически изолирована (fluidicly isolated) от внутренней области верхней камеры.
Герметизированная камера для холодильного агента содержит определенное количество холодильного агента в виде жидкости и имеет в своем нижнем торце герметизированное отверстие, выполненное как единое целое с основанием верхней камеры.
Третья камера выполняет несколько функций. Во-первых, она играет роль средства обычного опорожнения камеры для холодильного агента путем введения разгерметизирующего элемента в герметизированное отверстие. Во-вторых, она играет роль камеры опорожнения или узла выпуска холодильного агента, где происходит замедление испаряющегося летучего холодильного агента, за счет чего исключается риск выброса распыленной жидкости в направлении потребителя. Кроме того, третья камера повышает эффективность охлаждения за счет максимизации площади поверхности охлаждения, к которой относится не только поверхность камеры для холодильного агента, но и нижняя часть поверхности верхней камеры для прохладительного напитка. Эту третью негерметизированную камеру можно выполнить в виде отдельного, в основном - чашевидного, колпака, предпочтительно - прикрепленного к основанию верхней камеры с помощью резьбового соединения. Внутренняя поверхность основания колпака снабжена также разгерметизирующим элементов (например - пробивающим элементом) расположенным соосно герметизированному отверстию. Поворот колпака прикрепленного с помощью резьбового соединения к верхней камере, вызывает перемещение пробивающего элемента вверх, и он пробивает уплотнение отверстия камеры для холодильного агента, обеспечивая таким образом высвобождение и выпуск испаряющегося холодильного агента в третью камеру при атмосферном давлении. Возникающий в результате охлаждающий эффект испарения и адиабетическое расширение паров холодильного агента вызывает охлаждение стенок камеры для холодильного агента и основания верхней камеры, обуславливая охлаждение прохладительного напитка за счет теплопроводности.
В другом варианте осуществления изобретения движение вверх разгерметизирующего элемента можно обеспечить за счет соединения колпака и наружной стенки верхней камеры с помощью буртиков и канавок.
В еще одном варианте осуществления изобретения основание колпака может быть выполнено достаточно гибким, чтобы обеспечить смещение вверх разгерметизирующего элемента за счет нажима вверх, оказываемого на основание колпака как средство высвобождения холодильного агента.
На фиг. 1 показано перспективное изображение с частичным вырезом, иллюстрирующее один из вариантов осуществления изобретения; на фиг. 2 - вид в разрезе вдоль линии 2-2 на фиг.1, иллюстрирующий пробивку средства герметизации в варианте осуществления изобретения на фиг.1; на фиг. 3 - вид в разрезе, иллюстрирующий другой вариант осуществления настоящего изобретения перед выпуском холодильного агента; на фиг. 4 - вид в разрезе, иллюстрирующий вариант осуществления настоящего изобретения на фиг. 3 после выпуска холодильного агента; на фиг. 5 - вид в разрезе, иллюстрирующий третий вариант осуществления настоящего изобретения; на фиг. 6 - увеличенный вид в разрезе разгерметизирующего элемента, соответствующего любому из раскрываемых вариантов осуществления изобретения, показанный в положении после пробивки уплотнения камеры для холодильного агента.
На фиг. 1 изображен самоохлаждающийся контейнер для газированных безалкогольных напитков, пива и т.п., обозначенная как единое целое позицией 10. Контейнер изображен с обычным открывающим язычком 15 на ее верхней торцевой стенке 11 и в основном соответствует обычным внешним размерам и форме банок подобного рода. Каждая составная часть конструкции сделана из материала, предпочтительно выбранного из алюминия, стали, алюминия и стали, или другого металла или сплава металлов, из пластмассы или другого материала, обладающего достаточной прочностью, теплопроводностью и способностью к повторному применению после употребления.
Контейнер 10 разделен на три в основном цилиндрические камеры: верхнюю камеру, представляющую собой сосуд 12 для жидкости (обычно - для прохладительного напитка); нижнюю камеру, представляющую собой сосуд 21 для выпуска паров холодильного агента; и капсулу 30 для холодильного агента, расположенную внутри сосуда 12 для прохладительных напитков вдоль его оси и концентричную по отношению к нему.
Образуемый верхней камерой сосуд 12 для прохладительного напитка ограничен поверхностями боковой цилиндрической стенки 16, в основном дискообразной верхней стенки 11 и стенки основания 13. В двух предпочтительных вариантах осуществления изобретения, отображенных на фиг. 2-5, цилиндрическая стенка 16 имеет в самом низу часть 17 меньшего диаметра. Стенка основания 13 имеет отверстие 19, ось которого совпадает с осью этой стенки.
Образованный нижней камерой сосуд 21 для отвода ограничен отдельным, в основном - чашевидным, колпаком 20, имеющим предпочтительно в основном вогнутую часть 27 основания и цилиндрическую боковую стенку 22. Боковая стенка 22 колпака 20 облегает имеющую форму кругового цилиндра часть 17 уменьшенного диаметра верхней камеры. Кольцевой уплотнительный элемент, 22a, расположенный вдоль верхнего открытого края колпака 20, обеспечивает скользящее вращающееся уплотняющее соединение с имеющей форму кругового цилиндра частью 17 уменьшенного диаметра боковой стенки 16. Боковая стенка 22 колпака дополнительно сцеплена с имеющей форму кругового цилиндра частью 17 уменьшенного диаметра верхней камеры 12 за счет элементов вертикального смещения, подобного описываемых ниже.
Нижний торец капсулы 30 для холодильного агента прикреплен посредством сварки или аналогичным способом к стенке 13 основания сосуда 12 для прохладительного напитка. Капсула включает в себя внутреннюю полость для холодильного агента, содержащую заданное его количество, под давлением и в виде жидкости, причем холодильный агент предпочтительно выбирают из группы фторуглеводородов, разработанных фирмой "Дюпон" и другими фирмами. В нижнем торце капсулы 30 выполнено отверстие 19a, совпадающее с отверстием 19 основания 13 сосуда для прохладительного напитка.
Герметизация отверстий осуществлена с помощью герметизирующего элемента 32, например - пробиваемого уплотнения с накладкой из фольги, обладающего прочностью, достаточной для того, чтобы удерживать находящийся под давлением холодильный агент в герметизированной полости внутри капсулы 30 для холодильного агента.
Полость или область жидкости, образованная внутренними стенками сосуда 12 для прохладительного напитка, содержит подлежащий охлаждению прохладительный напиток, добраться до которого потребитель может с помощью обычного устройства штампованного отрывочного язычка 15 (для доступа к открываемому отверстию).
Полость или область выпуска, образуемая внутренними стенками колпака 20, внешней поверхностью стенки основания 13 сосуда 12 для прохладительного напитка, кольцевым уплотнительным элементом 22a и пробиваемым герметизирующим элементом 32, подвергается воздействию нормального атмосферного давления через посредство пор 29 в основании или боковинах колпака 20. Герметизирующий элемент 32, таким образом, образует общую стенку (или соединительную часть стенок) между полостью, в которой находится холодильный агент и областью выпуска. Внутри области выпуска находится прикрепленный изнутри к части 27 основания колпака вдоль ее оси активатор охлаждения, который включает в себя разгерметизирующий элемент. Разгерметизирующий элемент в вертикальном направлении соосен с герметизирующим элементом 32 (то есть - с соединительной частью), закрывающим отверстие 19, 19a. На фиг.2-6 разгерметизирующий элемент изображен в виде пробивающего элемента 26, предпочтительно - имеющего форму острого конуса с вырезанными на его боковой поверхности вертикальными канавками 26a. Вместо пробиваемого герметизирующего элемента 32 и пробивающего элемента 26 можно установить клапан.
В процессе охлаждения прохладительного напитка, содержащегося в банке, соответствующей настоящему изобретению, колпак 20, направляемый с помощью элементов вертикального смещения (рассматриваемых ниже), перемещение вверх относительно сосуда 12 для прохладительного напитка, при этом кольцевой уплотнительный элемент 22a скользит в контакте с боковой поверхностью имеющей форму круглого цилиндра части 17 сосуда 22 для прохладительных напитков. В результате этого пробивающий элемент 26 смещается в вертикальном направлении внутрь совпадающих отверстий 19, 19a, пробивая герметизирующий элемент 32, как показано на фиг.6. Холодильный агент, после того, как он подвергся воздействию нормального атмосферного давления, быстро испаряется и проходит через отверстия 19, 10a в сосуд 21 выпуска паров, где летучие пары замедляются. Капсула 30 для холодильного агента и стенка основания 13 сосуда 12 для прохладительного напитка охлаждаются вследствие теплопроводности в результате охлаждающего воздействия испарения и адиабатического расширения паров холодильного агента. Это охлаждение соответственно сообщается прохладительному напитку в сосуде 12, который вследствие этого охлаждается.
Расширяющийся и испаряющийся холодильный агент высвобождается из сосуда для выпуска паров через вентиляционные поры 29, что отображено на фиг. 2 и 4 стрелками 29a. Скорость высвобождения парой холодильного агента регулирует эффективность охлаждающего воздействия и определяется размерами отверстий 19, 19a, размером сосуда 21 для выпуска паров и размером вентиляционных пор 29. Предпочтительно, чтобы для еще большего замедления скорости выпуска паров холодильного агента с целью максимизации эффективности охлаждения компоновки включала в себя расположенные вертикально перегородки (не показаны), которые могут быть прикреплены к основанию 27 колпака внутри полости для выпуска паров.
Вышеупомянутые элементы вертикального смещения направляют скользящее вертикальное смещение колпака 20 вокруг имеющей форму кругового цилиндра части 17 сосуда 12 для прохладительного напитка. В предпочтительном варианте осуществления на внутренней стороне стенки 22 выполнены резьбовые элементы 23a, обеспечивающие резьбовое свинчиваемое соединение с соответствующими резьбовыми элементами на внешней стенке имеющей форму кругового цилиндра части 17. Таким образом, вертикальное смещение пробивающего элемента 26 осуществляется за счет вращения колпака 20 вокруг сосуда 12 для прохладительного напитка.
В альтернативном варианте осуществления изобретения можно реализовать скользящее соединение "с защелкой" между колпаком 20 и сосудом 12, при котором на внешней стороне боковой стенки 22 закреплено множество буртиков 24a, которые могут скользить во множестве соответствующих канавок 24b, расположенных на наружной стенке имеющей форму кругового цилиндра части 17. Устройство приводят в действие путем оказания нажима вверх на колпак 20 с буртиками 24, направленными вертикально в канавках 24b. Предпочтительно, чтобы горизонтальная часть канавок позволяла осуществлять блокировку поворота с целью предотвращения случайного выброса (холодильного агента - прим. перев.) (например - вследствие неаккуратного обращения).
Часть колпака 20 может быть узлом, независимым от отдельно продаваемого сосуда 12 для прохладительного напитка. В этом случае колпак 20 может, например, быть встроен в торговый автомат и обеспечивать наличие уплотнительной полости выпуска паров и пробивающего элемента для многоразового использования вместе с каждым отдельно проданным сосудом для прохладительного напитка точно так же, как описано выше.
В еще одном варианте осуществления изобретения, изображенном на фиг.5, колпак 20 представляет собой единое целое с боковыми стенками 16 сосуда 12 для прохладительного напитка. Смещение вверх пробивающего элемента 26 с целью пробивки герметизирующего элемента 32 капсулы для холодильного агента осуществляется за счет изгиба вверх части 27 основания сосуда 21 для выпуска паров. Часть 27 основания, изображенная на фиг.5, выполнена в своей центральной части 27a достаточно деформируемой, чтобы добиваться смещения, но достаточно жесткой в своей внешней части 27b, чтобы выдерживать вес банки 10 при минимальной деформации.
Хотя приведенное выше описание содержит массу подробностей, их следует рассматривать не как ограничение объема изобретения, а скорее как конкретные примеры вариантов его осуществления. Несмотря на то, что предпочтительный вариант приведен для случая банки для прохладительных напитков, понятно, что его можно применить и для случая банки для любой жидкости. Возможно множество модификаций. Поэтому объем изобретения следует определять не в соответствии с проиллюстрированными вариантами его осуществления, а в соответствии с прилагаемой формулой изобретения и ее юридическим эквивалентом.
Реферат
Самоохлаждающийся контейнер предназначен для жидкостей, например, прохладительных напитков. Контейнер содержит камеру 12 для охлаждаемой жидкости, прикрепленную к ее основанию и расположенную по меньшей мере частично в ее полости камеру 30 для хладагента, находящегося под давлением. Полость последней гидравлически изолирована от полости камеры 12 для жидкости и связана с ней посредством теплопередачи. Контейнер снабжен узлом выпуска хладагента, средством формирования третьей камеры 20, имеющей полость 21 выпуска хладагента, отделенную от полости камеры 30 для хладагента прибиваемой стеной и средство активации охлаждения. Последнее предназначено для избирательного формирования гидравлического канала из полости 30 для хладагента в полость 21 третьей камеры 20 и содержит пробивающий элемент 26. Контейнер прост и удобен в эксплуатации, обеспечивает эффективное охлаждение, экологически безвреден. 3 с. и 27 з.п. ф-лы, 6 ил.
