包括氣凝膠絕熱蟒管的飲料分配器和制造該蟒管的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于飲料分配系統(tǒng)的蟒管和用于制造蟒管的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知蟒管在飲料分配系統(tǒng)中作為一組飲料管路或管子，其將許多飲料容器和許多 飲料龍頭互相連接。飲料容器通常位于冷的存儲(chǔ)室中，如地下室等等，以便確保飲料保持在 最佳存儲(chǔ)和/或飲用溫度，該溫度通常顯著低于舒適的室內(nèi)溫度。飲料龍頭通常位于酒吧 中的柱子上，該柱子位于具有室溫的區(qū)域中，即大約21°C。因而，將在飲料龍頭分配的飲料 必須經(jīng)由蟒管從位于冷的儲(chǔ)存室中的飲料容器輸送到位于室溫中的龍頭。
[0003] 為了使飲料在蟒管內(nèi)保持清涼，蟒管不僅可以包括飲料管路，而且還可以包括冷 卻管路，冷卻管路使冷卻液在飲料管路附近循環(huán)。以這種方式，蟒管內(nèi)的飲料管路將由于對(duì) 流冷卻而保持清涼。冷卻管路可以與壓縮機(jī)和熱交換器連通以便將冷卻液保持在等于或低 于飲料最佳飲用溫度的溫度。此外，為了將進(jìn)入飲料管路和冷卻管路中的熱量減到最少，從 而將壓縮機(jī)的功率輸入減到最小，蟒管通常由絕熱材料圍繞。
[0004] 然而，使用諸如聚合物泡沫絕熱材料的傳統(tǒng)絕熱材料，進(jìn)入飲料管路和冷卻管路 中的熱量通常仍然達(dá)到8-10W/m之間?？紤]到熱交換器和冷卻管路的熱損失以及壓縮機(jī)的 熱損失和電損失，壓縮機(jī)的電輸入功率將達(dá)到大約30-40W/m。由于申請(qǐng)人公司Carlsberg Breweries A/S獨(dú)自安裝了 100000以上的飲料分配蟒管，所以?xún)H僅那些蟒管使用的總電力 瓦特?cái)?shù)就將達(dá)到20MW電功率，對(duì)應(yīng)于典型的大發(fā)電站的大約2%。
[0005] 在EP1626221和GB2166833A中描述了現(xiàn)有技術(shù)的蟒管的例子，該兩篇文獻(xiàn)均涉及 具有泡沫絕熱材料的蟒管。然而，泡沫絕熱材料不會(huì)給予最佳絕熱，除非使用非常厚的絕熱 層。然而，需要將蟒管的總厚度保持為最小。
[0006] 與泡沫絕熱材料相比，諸如氣凝膠的新絕熱材料提供了改善的絕熱性能。一些現(xiàn) 有技術(shù)披露了不同的氣凝膠產(chǎn)品。EP2386811A2披露了一種冷藏容器。
[0007] 氣凝膠通常是剛性且易碎的。提供能適合不同形狀的柔性氣凝膠是有利的。 US2002/0094426、EP2422950A2、EP2415577A2 A1 和 US 2005/0046086 都描述了制造柔性氣 凝膠墊的方法。
[0008] 可以根據(jù)EP382310在超臨界流體條件下通過(guò)以下操作步驟制造氣凝膠：
[0009] (a)在存在酸性性質(zhì)的催化劑的情況下將相關(guān)金屬醇鹽與水混合；
[0010] (b)使如此獲得的混合物水解；
[0011] (c)將與在步驟（a)中使用的金屬等同或不同的金屬的氧化物的膠態(tài)懸浮液添加 到水解產(chǎn)物；
[0012] (d)使如此獲得的膠體溶液變成具有所需形狀和尺寸的凝膠（凝膠化）；
[0013] (e)清洗凝膠；
[0014] (f)在比用于清洗的溶劑的臨界壓力和溫度值高的溫度和壓力值下使凝膠干燥。
[0015] US5409683披露了兩步式水解-縮聚方法以形成任何密度的金屬氧化物氣凝膠， 包括小于0. 〇〇3g/cm3和大于0. 27g/cm 3的密度。高純度金屬醇鹽與水、醇溶劑和添加劑反 應(yīng)以形成部分縮聚的金屬中間產(chǎn)物。去除所有溶劑和反應(yīng)產(chǎn)生的醇，并且用不含醇的溶劑 稀釋中間產(chǎn)物。
[0016] US7854241涉及具有金屬外殼和絕熱材料的絕熱復(fù)合體，絕熱材料被封閉在內(nèi)壁 和外壁之間的空間中。在一實(shí)施例中，所述外殼內(nèi)的絕熱材料是納米材料，特別是氣凝膠。
[0017] US2005/0047871A1涉及重量輕且緊湊的超級(jí)絕熱系統(tǒng)，其也能支撐高水平的壓縮 負(fù)載。該系統(tǒng)利用隔離件提供結(jié)構(gòu)支撐并利用由隔離件支撐的薄保護(hù)外皮的受控扭曲來(lái)形 成強(qiáng)鏈狀表面，以保護(hù)下面的絕熱材料。隔離件可以包括氣凝膠。
[0018] US2005/0192367A1披露了一種用于各種用途的增強(qiáng)氣凝膠整料及其纖維增強(qiáng)復(fù) 合物，還提供了成分以及制備整料和復(fù)合物的方法。
[0019] US2010/0288758A1披露了一種多層式飲料容器，其具有由氣凝膠構(gòu)成的套管。
[0020] US2010/0320351A1披露了一種杯托或三腳架，其包括液體不可滲透的基座和設(shè)置 在基座上的可吸收液體的凝膠。凝膠可以包括氣凝膠。
[0021] US2011/0072979A1披露了一種自動(dòng)飲料釀造飲用容器，其中柔性加熱元件位于液 體容器的外表面周?chē)ＶT如氣凝膠復(fù)合物的絕熱件防止飲用容器的外壁變得過(guò)熱。
[0022] W02009/133346A1披露了一種用于冷卻飲料包裝的裝置。該裝置包括冷卻單元和 冷卻介質(zhì)回路，冷卻單元具有用于容納飲料包裝的冷卻室，冷卻介質(zhì)回路用于冷卻冷卻室。 絕熱材料設(shè)置在冷卻回路外面。絕熱材料是氣凝膠。然而，沒(méi)有給蟒管絕熱。
[0023] 因而，本發(fā)明的目的是提供用于給飲料分配系統(tǒng)的蟒管絕熱的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0024] 根據(jù)下面按照本發(fā)明第一方面對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)描述，上述目的、上述優(yōu)點(diǎn)和上述 需求以及許多其它目的、優(yōu)點(diǎn)和需求將變得很明顯，根據(jù)本發(fā)明，飲料分配組件包括飲料存 儲(chǔ)區(qū)域、飲料出液區(qū)域以及在飲料存儲(chǔ)區(qū)域和飲料出液區(qū)域之間延伸的飲料配給蟒管，飲 料配給蟒管包括：
[0025] 限定了中心管路的攜液管路，攜液管路包括飲料管和/或飲料導(dǎo)管，優(yōu)選地多個(gè) 飲料管和/或飲料導(dǎo)管，
[0026] 管子，其以與中心管路同軸的關(guān)系覆蓋攜液管路并且在管子和攜液管路之間構(gòu)建 空間，和
[0027] 絕熱層，其位于管子和攜液管路之間的空間中并且包圍攜液管路，絕熱層包括至 少80%體積百分比的氣凝膠，優(yōu)選地至少90%體積百分比的氣凝膠，更優(yōu)選地至少99%體 積百分比的氣凝膠。
[0028] 飲料分配組件通常用于專(zhuān)業(yè)的飲料分配設(shè)施中，例如如酒吧、餐館等等，其具有很 大的冷飲料（如啤酒和軟飲料）的銷(xiāo)售量。在這種設(shè)施中，飲料通常存儲(chǔ)在位于存儲(chǔ)區(qū)域 (如地下室或隔熱冷藏室）中的增壓容器中，存儲(chǔ)區(qū)域位于飲料出液區(qū)域附近。飲料出液區(qū) 域可以包括吧臺(tái)和具有飲料龍頭的出液桿，飲料在飲料龍頭進(jìn)行分配。飲料通過(guò)飲料配給 蟒管從飲料存儲(chǔ)區(qū)域輸送到飲料出液區(qū)域。
[0029] 飲料配給蟒管構(gòu)成用于運(yùn)送飲料的細(xì)長(zhǎng)管子結(jié)構(gòu)。蟒管包括攜液管路，其在蟒管 的徑切面中限定了中心管路。攜液管路包括至少一個(gè)飲料管，飲料管限定了關(guān)于所述管子 的中心管路?？蛇x地，可以使用一束飲料管，它們一起限定了關(guān)于所述管子的中心管路。每 個(gè)飲料管都提供了飲料容器和飲料龍頭之間的流體連接。代替一個(gè)或多個(gè)飲料管，可以使 用一個(gè)或多個(gè)飲料導(dǎo)管，每個(gè)飲料導(dǎo)管都適合接收飲料管。
[0030] 管子圍繞飲料管路以便保護(hù)飲料管路不與外部接觸，并且還保護(hù)環(huán)境免受由不一 定有的飲料管破裂所導(dǎo)致的泄露。管子可以由諸如金屬或塑料的耐久材料制成。在攜液管 路和管子之間提供空間。
[0031] 位于攜液管路和管子之間的空間中的絕熱層應(yīng)包圍和圍繞攜液管路以便給攜液 管路提供隔熱并防止任何熱量到達(dá)攜液管路。任何熱橋都應(yīng)被防止。絕熱層應(yīng)包括至少 80 %，優(yōu)選地90 %，更優(yōu)選地99 %體積百分比的氣凝膠。
[0032] 氣凝膠包括非常大百分比的空氣或其它氣體，因此具有極低的密度，該密度比得 上或稍大于空氣的密度。空氣被封入氣凝膠的基質(zhì)結(jié)構(gòu)中，氣凝膠的低密度和基質(zhì)結(jié)構(gòu)導(dǎo) 致非常低的熱導(dǎo)率。氣凝膠應(yīng)均勻分布在絕熱層內(nèi)。以這種方式，可以將熱損失和從外部 環(huán)境至飲料的熱傳導(dǎo)減到最小。
[0033] 此外，氣凝膠還具有有利的針對(duì)輻射能的絕熱性，該絕熱性來(lái)源于菲涅耳衍射公 式。假設(shè)光垂直落下，在空氣和氣凝膠之間的表面處的反射能（R)可以如下計(jì)算：
[0035] 其中叫和η 2分別是空氣和氣凝膠的折射率。假設(shè)氣凝膠是基于SiO 2，則Si02& 折射率nl = 1.5,空氣的折射率n2= 1.0,因此氣凝膠和空氣之間的表面處的反射能是
[0037] 因而，進(jìn)入的輻射能的4%在每個(gè)二氧化硅/空氣通道處被反射。應(yīng)該注意，折射 率依據(jù)進(jìn)入的輻射的頻率而改變。折射率η的上述值是針對(duì)可見(jiàn)光的。當(dāng)考慮紅外輻射時(shí)， 二氧化硅的折射率將稍大于可見(jiàn)光的對(duì)應(yīng)值，因而可以假設(shè)4%是相當(dāng)保守的值。當(dāng)氣凝膠 基于金屬，特別是均具有大約2. 74或更大的折射率η的1102或ZrO 2時(shí)，上述計(jì)算將導(dǎo)致在 可見(jiàn)光譜中每個(gè)通道反射22%的能量。此外，對(duì)于紅外輻射而言，折射率更高。氣凝膠包括 大量過(guò)渡部，對(duì)于一薄層甚至差不多數(shù)千個(gè)，因而可以引起反射的通道的數(shù)量是非常大的， 這又具有使隔熱能力非常高的效果。
[0038] 構(gòu)成氣凝膠的前體材料的凝膠通過(guò)醇鹽水解法制造。例如，溶解于乙醇/水中的 四乙氧基正硅烷=TEOS = Si (0C2H5) 4和一滴HC1 (鹽酸）將形成適合于轉(zhuǎn)變成氣凝膠的前 體凝膠。（重量）比為4:4:1的公式C2H50H:H 20:TE0S將形成合適的凝膠。申請(qǐng)人已經(jīng)進(jìn)行 了概念實(shí)驗(yàn)的證明，其中形成包含670g H20/C2H50H和100gSi02的凝膠。水解持續(xù)了幾天， 只有一點(diǎn)或幾乎沒(méi)有生成熱。為了轉(zhuǎn)變成氣凝膠，必須干燥凝膠。
[0039] 干燥凝膠以便形成氣凝膠有點(diǎn)問(wèn)題。毛細(xì)張應(yīng)力
[0041] 其中r是毛細(xì)管半徑，Y是在標(biāo)準(zhǔn)室溫和壓力下干燥凝膠的情況下將導(dǎo)致凝膠基 質(zhì)結(jié)構(gòu)崩潰的液體表面張力。滲透率
[0043] 其中P是相對(duì)密度=容積密度/骨架，ps是骨架密度=2. 2g/ml。這被稱(chēng)為卡 曼-科澤尼方程。
[0044] 上述4:4:1凝膠的濕強(qiáng)度是大約0.0 IMPa，氣孔尺寸是大約2nm。表面積s是大約 1800m2/g，其一開(kāi)始就導(dǎo)致2. 94 · 1014cm2的滲透率D。這在900m2/g情況下產(chǎn)生3000小時(shí) 的最小干燥時(shí)