DE19537029A1 - Kühlvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für flüssigkeits­ und/oder gasgefüllte Behälter, insbesondere für Bierfässer, bestehend aus einem Kühlaggregat 1 mit einer Kaltseite 2 und einer Warmseite 3, die mit einer Wärmetauscherfläche 4 verbunden ist und einem elektrischen Gleichstromanschluß 5.

Aus dem Stand der Technik sind wasser- oder luftgekühlte Kälte­ aggregate bekannt, die nach dem Kompressor- oder Absorberprinzip arbeiten und für die verschiedensten Anwendungsfälle, u. a. im Lebensmittelbereich eingesetzt werden. Hier besteht bei der Kühlung von flüssigkeits- und/oder gasgefüllten Behältern die Schwierigkeit, daß diese als geschlossene Behälter ausgebildet sind und meistens eine allseitig gleiche Isolierung aufweisen. Daher ist die Kälteübertragung in derartigen Behälter nur mit aufwendigen Zubehörteilen wie z. B. ins Innere des Fasses einge­ lassenen Kühlschlangen etc. möglich.

Andererseits sind sogenannte "Thermoelektrik-Module bekannt, die nach dem Peltier-Effekt arbeiten und als Gerätelüfter bzw. Einbaukühleinheiten in Klimageräten oder in der Schalttechnik als Heiz-Regelbausteine eingesetzt werden. Eine Anwendung bei geschlossenen flüssigkeits- und/oder gasgefüllten Behältern ist bisher nicht bekannt und auch nur schwierig darstellbar, da die Kühlleistung derartiger Thermoelektrik-Module so gering ist, daß sie die Isolierschicht flüssigkeitsgefüllter Behälter nicht durchdringen kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine wirksame und gleichzeitig jedoch raumsparende Kühlvorrichtung für flüssig­ keits- und/oder gasgefüllte Behälter zu entwickeln, insbesondere für Bierfässer, die auch nach dem Öffnen eine permanente Kühlung des Behälterinhaltes ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen angegebenen Merkmale gelöst. Es hat sich gezeigt, daß durch die besondere Formgebung eines Adapters und durch seine Plazierung in der Zugangsöffnung des verschlossenen Behälters die Kältezu­ fuhr über ein Thermoelektrik-Modul in ausreichender Masse mög­ lich ist. Mit der eingebrachten Kälteleistung kann ein volles Bierfaß von der Außentemperatur um ca. 10-20°C abgekühlt wer­ den. Dies ist besonders deshalb überraschend, da die zur Ver­ fügung stehende Kontaktfläche in der Öffnung eines durch einen Stopfen verschlossenen Behälters so gering ist, daß die Leistung der Thermoelektrik-Module normalerweise nicht ausreicht, um den erforderlichen Wärmeentzug über einen längeren Zeitraum zu ge­ währleisten.

Der Erfindungsgedanke besteht im wesentlichen darin, daß ein metallischer, vorzugsweise zylindrischer Adapter 8 in die eben­ falls aus einem Metall gebildeten Innenkontur einer Befüllungs­ und/oder Entleerungsöffnung 6 des Behälters eingeführt wird. Der Behälter selbst besteht aus einer metallischen Innenschale mit außenliegendem Kunststoff-Überzug. In einer besonderen Ausfüh­ rungsform der Erfindung handelt es sich bei den metallischen Werkstoffen um Aluminium oder einer Aluminiumlegierung. Die Befüllungs- und/oder Entleerungsöffnung 6 kann als Vertiefung in den Behälter eingelassen sein.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbei­ spielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Querschnitt durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung und Teilquerschnitt des flüssigkeitsgefüllten Behäl­ ters

Fig. 2 Querschnitt durch eine erste Variante des erfindungs­ gemäßen Kühlaggregates mit Kühl- und Belüftungslanze.

Fig. 3 Querschnitt durch eine zweite Variante des erfindungs­ gemäßen Kühlaggregates mit Kühl- und Belüftungslanze.

In Fig. 1 ist das Kühlaggregat 1 in Form eines Peltier-Elementes zwischen einen Wärmetauscher 4 und einem Adapter 8 angeordnet. Dabei liegt die Kaltseite 2 des Kühlaggregates 1 auf einem ver­ breiterten Flanschteil 9 des Adapters 8, während die Warmseite 3 des Kühlaggregates 1 zum Wärmetauscher 4 hinweist.

Zwischen der Warmseite 3 und dem Wärmetauscher 4 sowie der Kaltseite 2 und dem Flauschteil 9 ist erfindungsgemäß eine wär­ meleitende Verbindungsschicht 7 angeordnet, die vorzugsweise aus einer Klebemasse besteht. Dieses verbessert den Wärmekontakt zwischen dem Peltier-Element und den Wärmetauscherflächen und erhöht damit den Wirkungsgrad der Kühlvorrichtung ganz wesent­ lich.

Ferner ist in Fig. 1 ein Gleichstromanschluß 5 zu erkennen, der die elektrische Versorgung des Thermoelektrik-Moduls bzw. Kühl­ aggregates 1 ermöglicht.

Der Adapter 8 weist mit seiner unteren Zylinderfläche in die Öffnung 6 eines Bierfasses 16, das über einen Stopfen 15 dicht verschlossen ist. Die Faßinnenschale 17 ist aus Aluminium ausge­ führt und reicht an der Öffnung 6 bis in den oberen Bereich der das Bierfaß 16 umgebenden Isolierung 16a. Zwischen der Oberflä­ che der Isolierung 16a und dem Flanschteil 9 des Adapters 8 befindet sich eine Adapterisolierung 13, die den Adapter 8 voll­ ständig nach außen abschirmt. Zusätzlich kann eine flexible Dichtungsmasse, z. B. ein Silikonring 25, um das Kühlaggregat gelegt werden. Damit ist ein hoher Wirkungsgrad der erfindungs­ gemäßen Kühlvorrichtung garantiert.

Wichtig ist, daß das untere Ende des Adapters 8 formschlüssig in die Öffnung 6 des als Spundloch ausgebildeten Bodens der Öffnung 6 eingreift. Vorzugsweise sind auch die Bohrungsränder mit als Wärmeübertragungsfläche ausgebildet. Dies geschieht dadurch, daß konische Flächen am Kopfteil des Adapters 8 angeordnet sind, die sich eng an das Spundloch anpressen lassen.

Die Preßpassung zwischen Kühlvorrichtung und Bierfaß 16 wird erfindungsgemäß durch Abstimmung der Rauhigkeiten für Kälteein­ bringung optimiert. Es können jedoch auch zusätzliche Maßnahmen wie das Einbringen einer wärmeleitenden Verbindungsschicht 18 oder Dichtungs- und Klemmverbindungen angewendet werden.

In Fig. 2 ist ein Querschnitt analog zu Fig. 1 jedoch mit einem Zusatzadapter 8′ dargestellt. Der Zusatzadapter 8′ hat hier eine zentrische Bohrung 11, in die hinein eine Belüftungslanze 12 von unten eingeführt ist. Über eine Kühllanze 19, die an dem Stopfen 15′ befestigt ist, ragt die Belüftungslanze 12 in das Innere des Bierfasses hinein, wobei die Mündung 20 der Belüftungslanze 12 abgewinkelt ist. Diese Anordnung ermöglicht das Belüften und gleichzeitig das Kühlen auch von halb- oder teilentleerten Be­ hältern. Die Kühllanze 19 wird innerhalb des Adapters 8′ über den Stopfen 15′ sowie die halsförmige Stopfenverlängerung 15′′ abgekühlt und kann durch direkten Kontakt mit der Flüssigkeit dieser die gewünschte Wärmemenge entziehen. Bei großen Kühlbe­ hältern sind auch mehrere Kühllanzen, ggf. unter einem Winkel, in den Stopfen einführbar.

Für bestimmte Anwendungsfälle hat es sich als zweckmäßig erwie­ sen, anstelle des einen Peltier-Elementes mehrere Peltier-Ele­ mente in Form von Kühlaggregaten 1′, 1′′ und 1′′′, um ein Flanschteil 9′ des Adapters 8′ anzuordnen. Das Flanschteil 9′ ist in Fig. 3 dargestellten Form kantig ausgebildet, so daß jedes Peltier-Element bzw. Kühlaggregat 1, 1′′, 1′′′ mit den zugehörigen Kaltseiten 2′, 2′′, 2′′′ an einer ebenen Fläche des Flanschteils 9′ angeordnet ist. Selbstverständlich ist auch hier zwischen der Kaltseite und der Oberfläche des Flanschteiles jeweils eine wärmeleitende Verbindungsschicht 7 vorhanden, die die Überleitung der Kälte aus den Kühlaggregaten in den Adapter 8′ verbessert.

Auf den Warmseiten 3′, 3′′, 3′′′ der Kühlaggregate sind Wärme­ tauscher 4′, 4′′, 4′′′ über wärmeleitende Verbindungsschichten 7 befestigt. Um die Wärme aus diesen Bereichen besser abführen zu können, ist die gesamte Kühlvorrichtung mit einer Abdeckung 21 versehen, die nach oben hin mit einem geschlitzten oder per­ forierten Deckel 22 verschlossen ist. Durch diesen bläst ein Lüfter 23 ebenso wie in den vorher gezeigten Abbildungen Fig. 1, Fig. 2 die Wärme aus den Wärmetauschern. Die Luftströme sind in Fig. 3 anhand von Strömungspfeilen verdeutlicht.

Wegen der besonderen Anordnung der Kühlaggregat auch an den Seiten des Flanschteiles 9′ sind einige Änderungen gegenüber den vorher dargestellten Kühlvorrichtungen vorzunehmen. Dieses be­ trifft einmal die Abschirmung des Adapters 8′, die nunmehr als sehr schmale Adapterisolierung 13′ ausgebildet ist. Zwischen der Unterseite der Adapterisolierschicht 13′ und der Öffnung 6 des Bierfasses kann eine Wärmeträger-Flüssigkeit, beispielsweise Wasser oder dergleichen als Kontaktmedium 18 zwischen dem Adap­ ter 8′ und den Bohrungsrändern 24 verwendet werden. Dadurch gelingt es, den größten Teil der im Kühlaggregat erzeugten Kälte in die Verlängerung 24′ der Bohrungsränder 24 und dann in die zu kühlende Flüssigkeit zu bringen.

Der restliche Teil der Kälte wird über eine halsförmige Stopfen­ verlängerung 15′′ in den Stopfen 15′ überführt. Gegebenenfalls kann der Stopfen 15′ über eine Kühllanze 19 bis in den abgesenk­ ten Flüssigkeitsspiegel des Bierfasses verlängert werden.

In der Kühllanze 19 ist eine Bohrung 11 mit einer abgewinkelten Mündung 20 konzentrisch zur Symmetrieachse 10 des Adapters 8′ angeordnet. Diese Bohrung dient zur Belüftung des Faßinneren, wobei das obere Ende mit einer Belüftungslanze 12′ verbunden ist. Die Belüftungslanze 12′ ist in dem Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung schräg durch den Adapter 8′ geführt und trägt an ihrem Ende ein Kugelventil 12′′, das bei Überdruck im Bierfaßinneren schließt und nur beim Entleeren des Fasses permanent geöffnet ist.

Die Unterteilung der Lanze in eine Belüftungs- und eine Kühllan­ ze ist aus folgendem Grund vorteilhaft:

Vor dem Anstechen des Fasses wird die Kühlung nur über den Adap­ ter vorgenommen. Da der Flüssigkeitsspiegel bis zur Verlängerung 24′ des Öffnungseinsatzes 24 reicht, ist ein ausreichender Kon­ takt für die volle Kühlwirkung gegeben.

Nach dem Anstechen des Fasses entweicht der Druck aus dem Faß­ inneren sehr schnell, so daß der Stopfen 15′ leicht herausgenom­ men und mit einer Kühllanze 19 versehen werden kann. Diese wirkt dann zusammen mit der Belüftungslanze 12 bei sinkendem Flüssig­ keitsspiegel zur Aufrechterhaltung der vollen Kühlfunktion des Adapters 8′. Es lassen sich damit beliebig geformte Flüssig­ keitsbehälter ausrüsten, wobei die Kühllanze 19 wie ein Kühlfin­ ger tief in die Flüssigkeit eintaucht. Hierzu kann die Kühllanze in der Länge einstellbar sein, damit auch bei schwankendem Flüs­ sigkeitsspiegel stets ein ausreichender Kontakt für den Kälte­ fluß erreicht wird.

Claims (13)

1. Kühlvorrichtung für flüssigkeits- und/oder gasgefüllte Behälter, insbesondere für Bierfässer, bestehend aus einem Kühlaggregat (1) mit einer Kaltseite und einer Warmseite, die mit einem Wärmetauscher (4) verbunden ist und einem elektrischen Gleichstromanschluß (5), dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltseite (2) des Kühlaggregates mit einem zylin­ drischen Adapter (8) in eine über einen Stopfen (15) ver­ schlossene Behälteröffnung (6) hineinragt und das Kühlag­ gregat (1) mit seiner Warmseite (3) über eine wärmeleitende Verbindungsschicht (7) direkt mit den Wärmetauscher (4) verbunden ist.

2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des metallischen Adapters (8) der me­ tallischen Innenkontur einer Befüllungs- und/oder Entlee­ rungsöffnung des Behälters angepaßt ist, wobei ggfs. zur Vergrößerung der Wärmeableitungsfläche der Adapter (8) ein verbreitertes Flanschteil (9) zur Kaltseite (2) des Kühl­ aggregates hin aufweist.

3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlaggregat (1) ein Thermoelektrik-Modul ist, der mit Niederspannung betreibbar ist.

4. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß das Thermoelektrik-Modul ein nach dem Peltier-Prinzip arbeitendes Halbleiterelement ist.

5. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung aus einem vorzugsweise symmetri­ schen Körper mit übereinander angeordneten Bauteilen aus Adapter, Thermoelektrik-Modul und Wärmetauscherfläche be­ steht, wobei die Symmetrieachse (10) mittig durch den Be­ hälter geht.

6. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlvorrichtung eine Bohrung (11) aufweist, durch die eine Kühl- und Belüftungslanze (12) bis in das Innere des flüssigkeits- oder gasgefüllten Behälters einsteckbar ist.

7. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Adapter (8) im Bereich oberhalb des Behälters eine Isolierung (13) aufweist.

8. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsschicht (7) aus einer wärmeleitenden Klebstoffschicht besteht.

9. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Adapter (8) und Öffnung (6) des Bierfasses ein flüssiges Wärmeübertragungsmedium eingefüllt ist.

10. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Flanschteil (9) kantige Seitenflächen aufweist, wobei neben einem auf der Kopfseite angeordneten Kühlaggre­ gat (1′) weitere seitlich davon angeordnete Kühlaggregate (1′′), (1′′′) an den Kantenflächen befestigt sind.

11. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mit jeweils einem Wärmetauscher (4) verbundenen Warmseiten der Kühlaggregate (1′), (1′′), (1′′′) mit einer Abschirmung (21) versehen sind, die im oberen Teil einen Entlüfter (23) aufnimmt, der Kühlluft von der Außenfläche des Flüssigkeitsbehälters über die Wärmetauscher (4′), (4′′), (4′′′) saugt.

12. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (11) eine geteilte Kühllanze (19) und eine Belüftungslanze (12) angeordnet ist.

13. Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungslanze (12) in den oberen Teil der Kühl­ lanze hineinragt und über eine abgewinkelte Öffnung (20) in das Innere des Flüssigkeitsbehälters mündet.