HU188480B - Device for single cooling encircled space ranges - Google Patents

Description

A találmány tárgya szerkezet körülhatárolt tértartományok, különösen üdítő és/vagy alkoholos italok, példaképpen kólatartalmú italok, sörök és hasonlók felhasználást közvetlenül megelőző rövid idejű egyszeri lehűtésére cseppfolyós hűtőközeg elpárologtatásával történő hőelvonás útján, amely egy cseppfolyós halmazállapotú hűtőközeggel töltött, célszerűen nyomástartó edényként kiképzett tartály, a lehűtendő tértartománnyal, különösen folyadékkal hőkicserélő kapcsolatban álló elpárologtató térrészt, valamint a tartály és az elpárologtató térrész és/vagy az utóbbi és a környező légtér közé beiktatott nyitható elzárószervet tartalmaz, aholis a hűtőközeget tartalmazó tartály és a hozzá csatlakozó elpárologtató térrész egyaránt magában a lehűtendő folyadék tárolóedényével, különösen fémlemezanyagú dobozával körülhatárolt lehűtendő tértartományban van elhelyezve.

Körülhatárolt tértartományok, különösen üdítő és/ /vagy alkoholos italokat tartalmazó dobozok tartalmának a felhasználást közvetlenül megelőző rövid idejű egyszeri lehűtésére számos szerkezeti megoldás és konstrukciós kialakítás vált ismertté. Az ismert megoldások első csoportját olyan szerkezetek képezik, amelyeknél az egyszeri lehűtés céljából elpárologtatandó hűtőközeg és/ vagy az elpárologtató térrész a lehűtendő tértartományon kívül helyezkedik el. Ilyen megoldást ismertetnek pl. a 3 553 976, a 3 842 617, a 3 987 643 és 4 054 037 sz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírások. Az ismertté vált szerkezeti megoldások egy további csoportját képezik az olyan kialakítások, amelyeknél lényegében nincsen külön a lehűtendő tértartománnyal jó hőkicserélő kapcsolatban álló elpárologtató térrész kialakítva, hanem maga a hűtőközeget tartalmazó tartály helyezkedik el a lehűtendő tértartomány belsejében, és az elpárologtatás (a hűtési folyamat iniciálásakor) a tartály és a külső légtér közvetlen összenyitásával történik. A lehűtendő térrészből az elpárologtatáshoz szükséges hőmenynyiség közvetlenül a tartályfalon keresztül vonódik el. Ilyen szerkezeti kialakításra példaképpen megemlítjük a 3 320 767, 3 417 573,3 494 141, 3 494 142, 3 494 143, 3 696 633, 3 726 106, 3 852 975 és 3 919 856 lsz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásokból megismerhető megoldásokat.

Az elsőként említett megoldásváltozatok részben nagyméretű, nehézkes, külön egységként kialakított, tehát nem használat után eldobható hűtőközegtartályt tartalmaznak, ezáltal nyilvánvalóan nem az egyszeri felhasználásra szánt tömegáruk kategóriájába tartozó megoldások. Másik esetben, ahol pl. az elpárologtató térrész a lehűtendő tértartományt körülvevő módon van elhelyezve, a hűtőközeg elpárologtatásához szükséges hőmennyiségnek csak egy hányada vonódik el a lehűtendő tértartományból, míg a többi hő elvonása az adott célú hűtőközeghasznosítás szempontjából veszteséget jelentő módon a külső környezettől vonódik el.

A másodikként felsorolt megoldáscsoport működésének hatásmechanizmusa a következő: Az állandó nyomáson történő forrás egy meghatározott, az elpárolgó hűtőközegre jellemző hőmérsékleten, a forrásponton zajlik le. A külső, lényegében állandó hőmérséklet mellett a hűtőközeg azáltal jön forrásba, hogy kezdeti magasabb nyomását expandáltatás révén a légköri nyomáshoz közelítjük. Ha a folyamat adiabatikus lenne, akkor a rendszert állandó külső hőmérsékleten tartva a nyomás mindaddig állandó maradna, amíg a teljes cseppfolyós hűtőközegmennyiség el nem forr. A valóságban azonban a ter2 modinamika második főtétele és a hűtőközeg-hűtöközegtartály együttes által a környezettől hőcsere révén történő hőelvonás miatt az elpárologtató rendszert körülvevő (lehűtendő) tér hőmérséklete, és ezzel a forrási állapothoz tartozó nyomás is csökken. Ily módon a nyomás csökkenésével a forráspont is csökken, és ezzel a párolgáshoz szükséges hőmennyiség növekszik. A lehűtési folyamat tehát elvben felgyorsulna, ha azt a hőátadás sebessége nem korlátozná. Minthogy itt azonban a hőcserélőfelület korlátozott, és kedvezőtlen geometriai elhelyezkedése miatt a hőmérsékletgradiens is alacsony, az említett ismert megoldások akadályozzák a hűtési folyamat kívánt gyors lefolyását.

Ismeretes végül egy olyan további megoldáscsoport, amelynél a fenti hiányosságot már részben figyelembevették. A 3 309 890, 3 326 013, 3 525 236, 3 636 726 és 3 759 060 sz. Amerikai Egyesült Államok-beli szabadalmi leírásokból ismertté vált szerkezeti kialakítások közös jellemzője, hogy legalább az elpárologtató térrész, de számos esetben maga a hűtőközegtartály is a lehűtendő tértartományban helyezkedik el, és ezzel kedvezőbb feltételeket teremt a lehűtési folyamat fentebb vázolt minél gyorsabb lefolyását eredményező hőcsere számára, így pl. különösen a 3 759 060 sz. (Chase) és 3 525 236 sz. (Solhkhah) Amerikai Egyesült Államok-bpli szabadalmi leírásokból ismertté vált megoldásokból már érzékelhetők a minél intenzívebb hőcsere elősegítésére irányuló törekvések. Mindezek ellenére megállapítható, hogy még a fenti ismert megoldások sem igazán kedvezőek a hőcsere feltételei szempontjából, és ugyanakkor gyártástechnológiai hátrányaik is vannak.

A találmány célja olyan szerkezet kialakítása, amely mentes az ismert korábbi megoldások fentebb felsorolt hátrányaitól, és igen kedvező hőcsere-feltételek biztosítása mellett egyidejűleg tömeggyártás szempontjából is kedvező konstrukciós felépítés kialakítására ad lehetőséget.

A kitűzött célt olyan tárgyi szerkezet kialakításával és alkalmazásával érjük el, amelynél találmányunk szerint a cseppfolyó hűtőközeget, különösen freont tartalmazó forgástestalakú tartály a tárolóedényként kiképzett lehűtendő tértartomány középtengelyével lényegében egytengelyűén van elhelyezve, és a tartályt körülvevő, lényegében azzal egytengelyű forgástestpalást mentén többmenetű csőkígyóként vagy egyéb módon kialakított járatként kiképzett elpárologtató térrész a tartály és a tárolóedény, különösen fémlemezanyagú doboz falától egyaránt térközzel van a lehűtendő tértartományban elhelyezve. Az ilyen találmány szerinti szerkezet a hőcserefeltételek maximálásával megnövelt hatásfokot, továbbá egyszerű gyárthatóságot eredményez, és az egészségügyi, higiéniai szempontok jobb figyelembevételét teszi lehetővé.

Előnyösnek bizonyultak az olyan találmányunk szerinti szerkezetek, amelyeknek célszerűen alumínium vagy egyéb fémanyagú csőből tekercselt többmenetű csőkígyóként, vagy elődomborított, összesajtolt lemezelemekből kialakított járatként kiképzett felületnövelt elpárologtató térrésze van. A találmány szerinti szerkezet célszerű kiviteli alakjai esetében az elpárologtató térrészt képező járat, különösen csőkígyó egyik vége egy a tartály és az elpárologtató térrész közé manuálisan nyitható elzárószervként beiktatott szelephez van egy kapilláriscsövön keresztül csatlakoztatva, míg a járat, különösen csőkígyó másik vége szabad kiömlőkeresztmetszetű nyí-2188 480 lássál a környező légtérbe van egy a fémlemezanyagú dobozként kialakított tárolótartály egyik fedéllemezén átvezetett, az utóbbihoz kirögzített felszálló végtartománnyal kivezetve. A már önmagukban ismert, felszerszámozott tömeggyártástechnológiai tapasztalatok és előnyök egyidejű kiaknázhatósága miatt előnyösnek bizonyultak a találmány szerinti szerkezet olyan kivitelei, amelyeknek az aerosol-tartályokkal azonos szerkezeti felépítésű, a tartály fenekétől térközzel végződő merülőcsővel ellátott szelepes nyomástartó edényként kialakított, cseppfolyós hűtőközeget tartalmazó tartálya van.

A találmány szerinti szerkezetnél a hűtési folyamat iniciálását követően a hűtőközeg célszerűen porlasztóit, folyadék halmazállapotban lép be a hőcserélő csőkígyóba, és abban történik a forrás, ill. elpárolgás. A külső környezeti körülmények (hőmérséklet, nyomás) különbözősége miatt előfordulhat az, hogy az elpárologtató térrészt képező járatban, ill. csőkígyóban a hűtőközeg a folyamat lejátszódási ütemében nem forr el teljes egészében, tehát a hűtőközeg, vagy annak valamely szennyező komponense, folyadékalakban jut ki a környező légtérbe. Ennek megakadályozása érdekében a szerkezet előnyös kiviteli alakjainak az elpárologtató térrészt képező járatba, különösen csőkígyóba, előnyösen annak szabad nyílással a környező légtérbe kivezetett végtartománya elé beiktatott, az adott esetben el nem párolgott hűtőközeg-folyadékfázis visszatartására alkalmas leválasztótartálya is van. Az előnyösen forgásiéstalakú fémdobozként kialakított leválasztótartály célszerűen a forgástestalakú nyomástartó edényként kiképzett hűtőközegtartály alatt, lényegében annak középtengelyével egytengelyűén lehet a lehűtendő tértartományban elrendezve, és benne porózus, szálas vagy egyéb nedvszívó anyagból álló bélés is elhelyezhető. A találmány szerinti szerkezetnek célszerűen a lehűtendő tértartományt körülhatároló fémlemezanyagú doboz fedéllemezén lényegében hermetikusan átvezetett, a cseppfolyós hűtőközeget tartalmazó tartály szelepéhez hozzárendelt manuális működtetésű iniciálószerve van. Előnyösnek bizonyult, ha a szerkezetnek manuális működtetésű iniciálószervként egy a fedéllemezbe beágyazott menetes betétdarabon átvezetett, végével a tartály szelepéhez felülről csatlakozó, egy könyökfuratszerű járatot, valamint egy kapilláriscsővel ellátott csatlakozócsonkot tartalmazó fejre támaszkodó menetes szárú nyomócsavaija van.

Egy további, az egyszerű gyárthatóság és a fokozott higiénia követelményét egyaránt kielégítő megoldás szerint célszerű lehet, ha a hűtőközegtartályt, az iniciáló szervvel társított szelepet és a gázalakú elpárolgott hűtőközeget kibocsátó nyílást tartalmazó egység a doboz egyik fedéllemezére szerelt módon van kialakítva, míg a lehűtött pl. üdítő ital fogyasztását lehetővé tevő, célszerűen tépőzáras vagy csavaros zárású ürítőnyílás a doboz másik, ellentétes oldali fedéllemezén van kiképezve. Ily módon a hűtési folyamat iniciálását követően a gáznemű elpárolgott hűtőközeg lényegében lefelé, alul távozik, míg az ital fogyasztása, kiöntése a felső, másik fedéllemezen át történik. Ez pl. egészségügyi és élvezhetőségi okokból még akkor is lényeges lehet, ha a fogyasztandó, ill. lehűtendő italtól egyébként is teljesen hermetikusan elzárt hűtőközeg az egészségre ártalmatlan, és az élelmiszerhigiéniai előírásokat is kielégíti. A találmány lényegét az alábbiakban egy csupán példaképpen!, egyszeri (elhasználásra szánt, felhasználást követően tehát eldobható kivitelű találmány szerinti szerkezet kapcsán a csatolt rajzra hivatkozással ismertetjük részletesebben. A rajzon az

1. ábra a példaképpeni tartomány szerinti szerkezet vázlatos hosszmetszete, a

2. ábra az 1. ábra szerinti példaképpeni szerkezet felülnézete, a

3. ábra az 1. ábra szerinti III—III sík mentén vett metszet, míg a

4. ábra az 1. ábra szerinti IV—IV metszősík mentén vett metszeti vázlat.

Lehűtendő és lehűtés után rögtöni elfogyasztásra szánt 2 folyadékként példaképpen üdítőitalt tartalmazó, fémlemezanyagú hengeres 1 doboz mint körülhatárolt lehűtendő tértartomány belsejében, az X-X középtengelylyel egytengelyűén egy 4 hűtőközegként kiindulási állapotban cseppfolyós freont tartalmazó, az önmagukban ismert aerosol-palackokkal azonos felépítésű és kialakítású hengeres nyomástartó 3 tartály van elhelyezve. A 3 tartály egy az ismert aerosolos palackokhoz általánosan használt, nyomásra működő 7 szeleppel van ellátva. A 7 szelephez egy a 3 tartályban lévő cseppfolyós 4 hűtőközegbe bemerülő, a 3 tartály fenekétől térközzel végződő 16 merülőcső van csatlakoztatva. A 3 tartályban a 4 hűtőközeg folyadékszintje fölött uralkodó gőznyomás a cseppfolyós 4 hűtőközeget a 16 merülőcsövön át ismert módon a 7 szelephez kényszeríti. A 7 szelephez felül egy könyökszerű furattal ellátott, 14 kapilláriscsöves csatlakozócsonkkal kiképzett 9 fej van hozzárendelve, amelyre egy az 1 doboz 10 fedéllemezébe hermetikusan beillesztett 19 betétdarabban kiképzett anyamenetbe behajtott, ill. az utóbbin lényegében hermetikusan átvezetett 8 nyomócsavar támaszkodik fel. A 9 fej 14 kapilláriscsöves csatlakozócsonkjához egy flexibilis 15 csőtoldat útján van csatlakoztatva az elpárologtató térrészt képező, a 3 tartálytól és az 1 doboz falától egyaránt térközzel a 3 tartály X—X középtengelyével egytengelyű palástfelület mentén lefelé vezetett, célszerűen alumínium szerkezeti anyagú többmenetű spirális alakú 5 csőkígyó, amelynek a dobozfal mentén felvezetett 6 végtartománya a 10 fedéllemezen van hermetikusan átvezetve és egyben rögzítve. Az 5 csőkígyó 6 végtartományának 17 nyílása a szerkezetet körülvevő szabad légtérbe nyílik. Az 5 csőkígyó felszálló 6 végtartománya elé egy a 3 tartállyal egytengelyű hengeres fémdobozként kiképzett, a 3 tartály alatt elrendezett 12 leválasztótartály van az elpárologtató térrészbe beiktatva, amelyben egy porózus, nedvszívó szerkezeti anyagból álló 13 bélés is el van helyezve. Az 1 doboz 10 fedéllemeze továbbá egy önmagában ismert, megfelelően előgyengített tartománnyal van kiképezve, amely a 2 folyadék kiürítése céljából 11 tépőzárral nyitható. Az 1 dobozban elrendezett, 12 leválasztó tartályból, 3 tartályból, és az utóbbihoz hozzárendelt 9 fejes 7 szelepből és 5 csőkígyóból álló belső hűtőegységet elmozdulás ellen egy egyrészt a 3 tartály felső peremére, másrészt a 10 fedéllemezre feltámaszkodó 18 kitámasztó biztosítja.

A fenti, csupán példaképpeni, használat után eldobható kivitelű találmány szerinti szerkezet működésmódja a következő:

A lehűtendő 2 folyadék, példaképpen üdítőital egyszeri intenzív lehűtésének iniciálása céljából a 8 nyomócsavart a 9 fejet a 3 tartályhoz közelítő értelemben becsavarjuk, ezzel a 7 szelepet tartósan kinyitjuk, és így szabad áramlókeresztmetszetet létesítünk a cseppfolyós 4 hűtőközeg számára az elpárologtató térrészt képező 5 csőkígyó belső tere, a 12 leválasztótartály beiktatásával 3

188 480 az 5 csőkígyó 6 végtartománya, és az utóbbin keresztül a 17 nyíláson át a szabad környező légtér felé. A 3 tartályból a 9 fej 14 kapilláriscsövén keresztül a cseppfolyós 4 hűtőközeg elporlasztva áramlik be az 5 csőkígyóba, abban lényegében intenzíven elpárolog, és végül a 17 nyíláson át a szabadba távozik. A párolgáshő elvonása az egész hűtőegységnek a lehűtendő térrészt képező 2 folyadékban történt találmány szerinti elrendezése miatt szinte kizárólag és fokozott, igen jó hatásfokkal, gyorsan és egyenletes térelosztásban a lehűtendő 2 folyadékból történik, miáltal az az elfogyasztáshoz optimális, megfelelő élvezeti hőmérsékletre hűl le. A dobozszerű kialakítású 12 leválasztótartály az adott esetben el nem párolgóit hűtőközeg-folyadék-fázist, és különösen a cseppfolyós hűtőközegben tartalmazott esetleges szennyeződéseket visszatartja. Ily módon biztosított, hogy a 17 nyíláson át a környező légtérbe kizárólag gázfázisú, tehát már elpárolgott hűtőközeg léphet ki. Annak megakadályozására, hogy a 2 folyadéknak all tépőzárral szabaddá tett kiömlőnyíláson keresztül történő kiürítése során a 12 leválasztótartályban visszamaradt folyadékfázis az 1 doboz megdöntése következtében kifolyhasson, a 12 leválasztótartály egy nedvszívó, porózus vagy szálasanyagból álló 13 bélést tartalmaz, amely adott esetben egy hasonló tulajdonságú belső bevonattal is helyettesíthető. A 12 leválasztó tartály hatásossága tovább növelhető a beés kilépőcsonkok helyének és irányának megfelelő megválasztásával (pl. tangenciális beömlés, radiális kivezetés), és/vagy a 12 leválasztó tartályban különböző gátak, terelőlemezek stb. kialakításával. Kívánt esetben az 1 doboz külső felülete hőszigetelő festékbevonattal látható el, amely meggátolja a páraképződést és az ezzel járó hőveszteséget.

Egy példaképpen 0,33 liternyi 2 folyadékot tartalmazó 1 dobozban, amely cseppfolyós 4 hűtőközegként 200 gramm Freon 11/12 márkanevet viselő, önmagában ismert halogénezett szénhidrogén-származék-eleggyel van megtöltve, a hűtőközegtöltet elpárologtatásával a tartalmazott 0,33 liter lehűtendő 2 folyadék hőmérséklete ^At - cca. 20°C hőmérsékletlépcsővel csökkenthető. Használat, ill. felhasználás után a kiürült göngyöleg eldobható. Ilymódon, különösen az igényesebb vevőkör számára igen kedvező és előnyös piaci cikk alakítható ki a találmány szerint, amely tömeggyártási felszerszámozással, nagy sorozatban és automatizált gyártóeszközökkel kedvező gazdaságossági mutatók mellett állítható elő.

Claims (9)

Szabadalmi igénypontok

1. Szerkezet körülhatárolt tértartományok, különösen üdítő és/vagy alkoholos italok, példaképpen kólatartalmú italok, sörök és hasonlók felhasználást közvetlenül megelőző rövid idejű egyszeri lehűtésére cseppfolyós hűtőközeg elpárologtatásával történő hőelvonás útján, amely egy cseppfolyós halmazállapotú hűtőközeggel töltött, célszerűen nyomástartó edényként kiképzett tartályt, a lehűtendő tértartománnyal, különösen folyadékkal hőkicserélő kapcsolatban álló elpárologtató térrészt, valamint a tartály és az elpárologtató térrész és/vagy az utóbbi és a környező légtér közé beiktatott nyitható elzárószervet tartalmaz, aholis a hűtőközeget tartalmazó tartály és a hozzá csatlakozó elpárologtató térrész egyaránt magában a lehűtendő folyadék tároló edényével, különösen fémlemezanyagú dobozával körülhatárolt lehűtendő tértartományban van elhelyezve, azzal jellemezve, hogy a cseppfolyós hűtőközeget (4), különösen freont tartalmazó forgástestalakú tartály (3) a tárolóedényként kiképzett lehűtendő tértartomány középtengelyével (X-X) lényegében egytengelyűén van elhelyezve, és a

2. Az 1. igénypont szerinti szerkezet, azzal jellemezve, hogy célszerűen alumínium vagy egyéb fémanyagú csőből tekercselt többmenetű csőkígyóként (5), vagy elődomborított, összesajtolt lemezelemekből kialakított

15 járatként kiképzett felületnövelt elpárologtató térrésze van.

3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti szerkezet azzal jellemezve, hogy az elpárologtató térrészt képező járat, különösen csőkígyó (5) egyik vége egy a tartály (3) és az el20 párologtató térrész közé manuálisan nyitható elzárószervként beiktatott szelephez (7) van egy kapilláriscsövön (14) keresztül csatlakoztatva, míg a járat, különösen csőkígyó (5) másik vége szabad kiömlőkeresztmetszetű nyílással (17) a környező légtérbe van egy a fémlemez25 anyagú dobozként (1) kialakított tárolótartály egyik fedéllemezén (10) átvezetett, az utóbbihoz kirögzített felszálló végtartománnyal (6) kivezetve.

4. Az 1—3. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet azzal jellemezve, hogy az önmagukban ismert aerosol-tar30 tályokkal azonos szerkezeti felépítésű, a tartály (3) fenekétől térközzel végződő merüló'csővel (16) ellátott szelepes (7) nyomástartó edényként kialakított, cseppfolyós hűtőközeget (4) tartalmazó tartálya (3) van.

5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet

35 azzal jellemezve, hogy az elpárologtató térrészt képező járatba, különösen csőkígyóba (5), előnyösen annak szabad nyílással (17) a környező légtérbe kivezetett végtartománya (6) elé beiktatott, az adott esetben el nem párolgott hűtoközeg-folyadékfázis visszatartására alkalmas

40 leválasztó tartálya (12) is van.

5 tartályt (3) körülvevő, lényegében azzal egytengelyű forgástestpalást mentén többmenetű csőkígyóként (5) vagy egyéb módon kialakított járatként kiképzett elpárologtató térrész a tartály (3) és a tárolóedény, különösen fémlemezanyagú doboz (1) falától egyaránt térköz10 zel van a lehűtendő tértartományban elhelyezve.

6. Az 5. igénypont szerinti szerkezet azzal jellemezve, hogy a forgástestalakú nyomástartó edényként kiképzett tartály (3) alatt, lényegében annak középtengelyével (X—X) egytengelyűén a lehűtendő tértartományban el45 rendezett dobozként kialakított leválasztótartálya (12) van.

7. Az 5. vagy 6. igénypont szerinti szerkezet azzal jellemezve, hogy a leválasztótartályban (12) elrendezett, porózus, szálas vagy egyéb nedvszívó szerkezeti anyagú

50 bélése (13) is van.

8. A 3-7. igénypontok bármelyike szerinti szerkezet azzal jellemezve, hogy célszerűen a lehűtendő tértartományt körülhatároló fémlemezanyagú doboz (1) fedéllemezén (10) lényegében hermetikusan átvezetett, a

55 cseppfolyós hűtőközeget (4) tartalmazó tartály (3) szelepéhez (7) hozzárendelt manuális működtetésű iniciálószerve van.

9. A 8. igénypont szerinti szerkezet azzal jellemezve, hogy manuális működtetésű iniciálószervként egy a fe60 déllemezbe (10) beágyazott menetes betétdarabon (19) átvezetett, végével a tartály (3) szelepéhez (7) felülről csatlakozó, egy könyökfuratszerű járatot, valamint egy kapilláriscsővel (14) ellátott csatlakozócsonkot tartalmazó fejre (9) feltámaszkodó menetes szárú nyomócsa65 varja (8) van.