CH184086A - Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von Eis. - Google Patents

Description

  Verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von Eis.    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur  Eiserzeugung in senkrechten und konischen,  von einem Wasserbade überfluteten     Gefrier-          zellen.    aus denen die erzeugten Eiskörper  periodisch entfernt werden.

   Das Verfahren  zeichnet sich erfindungsgemäss dadurch aus,  dass zwecks Erzielung hoher Leistungen bei  Verwendung beiderseits offener     Gefrierzel-          len    während der Gefrierperiode flüssiges  Kältemittel unmittelbar an die     Gefrierzellen     herangeführt wird und dort verdampft, und  dass der dort gebildete     Kältemitteldampf    von  einem Kompressor abgesaugt, in einen Kon  densator geführt und dort verflüssigt wird  und das flüssige Kältemittel wieder zu den  Gefrierzellen zurückgeleitet wird,

   wobei     je-          weilen    nach erfolgter     Eiskörperbildung    der       Kältemittelstrom    so gesteuert     wird,*dass    das       verdichtete        dampfförmige    Kältemittel von  dem Kompressor direkt zu den     Gefrierzellen     geleitet wird und die Eiskörper     lostaut,    die  wegen der beiderseits offenen Ausgestaltung    der     Gefrierzellen    nach erfolgtem     Lostauen     sofort ungehemmt hochsteigen können.  



  Ferner bildet Gegenstand der Erfindung  eine Einrichtung zur Ausführung des Ver  fahrens.  



  Die Leistungsfähigkeit einer     Eiserzeu-          gungsanlage    in Zellen hängt zunächst von  der Schnelligkeit des Gefrierprozesses und  sodann davon ab, dass die erzeugten Eiskör  per schnell aus der Zelle herausgeführt wer  den, im weiteren aber davon, dass die Ab  lösung der erzeugten Eiskörper von der  Zelle beschleunigt wird.  



  In der Zeichnung sind     beispielsweise    Aus  führungsformen der Einrichtung zur Aus  übung des Verfahrens gemäss Erfindung  schematisch dargestellt, bei welchen mehrere  Gefrierzellen in einem gemeinsamen Behäl  ter zu Batterien zusammengefasst sind.  



       Fig.    1 ist ein Längsschnitt einer Einrich  tung zum     Eiserzeugen;              Fig.    2 ist ein Schnitt in grösserem Mass  stab einer einzelnen Gefrierzelle dieser Ein  richtung;       Fig.    3 ist ein     Längsschnitt    einer andern  Ausführungsform zur Erzeugung von Klar  eis aus     verunreinigtem    Wasser oder See  wasser;       Fig.    4 ist eine weitere     Ausfübrungsform          mit    mehreren Verdampfern.

      In     Fig.    1 besteht der Eiserzeuger aus  einem Wasserbehälter     a,    in welchen zwei  gleiche Verdampfer b     eingebaut    sind. Der  linke Verdampfer ist in einem zentralen Ver  tikalschnitt gezeigt, der rechte Verdampfer  in Ansicht. Die Verdampfer sind in der  Form von Röhrenkesseln mit vertikalen       Rohren:    c     ausgeführt,    die als Gefrierzellen  zur Eiserzeugung , dienen. Die Rohre sind  beiderseits offen und konisch, das weite  Ende nach oben, damit die Eiskörper sich  frei abheben und aufsteigen können.

   Um zu  vermeiden, dass Wasser am untern und obern  Boden der Verdampfer und über die Rohr  ränder hinweg gefriert, was die Eiskörper  am Ablösen und Aufsteigen hindern würde,  sind die Rohre über den untern und obern  Boden des Verdampfers hinaus verlängert.  In     Fig.    1 und 2 sind die Eiskörper mit d  bezeichnet. Um ferner zu verhindern, dass  sich Eis am untern Boden bildet, ist der       Verdampfermantel    über den Boden hinaus       verlängert    und bildet so einen     Tauchglocken-          raum,    der mit isolierender Luft gefüllt ist.

    Versuche haben gezeigt, dass das Wasser in  folge der Leitfähigkeit des Rohrmaterials  auch in den Rohrenden gefriert, welche über  die beiden     genannten        Verdampferböden,    also  die eigentliche Gefrierlage, hinausragen. Um  dies zu verhindern, sind Ringe     e    aus Holz  nach unten in die Rohre eingetrieben, so dass  die obere Kante der Ringe in gleicher Höhe  oder ein wenig höher liegt als der     Ver-          dampferboden.    Dadurch     wird    erreicht, dass  das Wasser in den Rohren c nur bis zur  Oberkante des Ringes e gefriert.

   Aus dem  gleichen Grunde sind die obern     Rohrenden     mit     Ringen    f umgeben, die ebenfalls aus    Holz oder einem andern Isoliermaterial für  Wärme bestehen.  



  Zur Erzeugung von Klareis ist eine Luft  einblasevorrichtung mit Düsen g unter jeden  der zwei Verdampfer gebaut und vorgekühlte  Luft wird durch die     Luftzuleitung        g'    und  durch Verteilungsrohre in die     Gefrierzellen,     unter welchen sich die Düsen     g    befinden,  eingeblasen, wodurch während der     Gefrier-          periode    eine dauernde lebhafte Wasserzirku  lation durch die Gefrierzellen bewirkt wird,  so dass alle im     Gefrierwasser    enthaltenen  mechanischen Verunreinigungen, Luft und  gelöste Salze ausgeschieden und von den     Ge-          frierflächen    weggeschwemmt werden.

   Auf  diese Weise wird auch aus Seewasser voll  kommen klares, salzfreies Eis erzeugt. Ferner  sind ein Kompressor, sowie ein Kondensa  tor für das     Kältemittel    vorgesehen.  



  Wie in     Fig.    1 gezeigt, ist jeder Ver  dampfer mit einer Einspritzleitung     h    und  einer :Saugleitung i für das     Kältemittel    ver  sehen. Die Flüssigkeitsleitung ist beim Ein  tritt     siphonartig    geformt und am tiefsten  Punkte des Verdampfers angeordnet, damit  die in     .dem    Verdampfer enthaltene Flüssig  keit während der     Loslösungsperiode    restlos  aus dem Verdampfer entfernt werden kann.  Während der Gefrierperiode ist jeder Ver  dampfer mit dem Kondensator verbunden,  so dass er flüssiges kaltes Kältemittel erhält.  Dieses flüssige Kältemittel wird unmittel  bar an die Zellen herangeführt, wo es unter  Kälteabgabe verdampft.

   Der Dampf wird  von dem Kompressor abgesaugt und dem  Kondensator     zugeführt,    wo er verflüssigt  wird. Das flüssige Kältemittel wird dann       wieder    den Zellen zugeführt. Es werden die  Eiskörper nach ihrer Bildung dadurch aus  dem Gefrierraum ausgelöst, dass jeder Ver  dampfer nach Bildung der     Eiskörper    mit der  Druckseite des Kompressors verbunden     wird,     so dass die vom Kompressor kommenden ver  dichteten, warmen     Kältemitteldämpfe        statt     in den Kondensator in den Verdampfer ge  langen, wobei die in dem Verdampfer ent  haltene kalte     Kältemittelflüssigkeit    von den       Kältemitteldämpf    en,

   die höheren Druck      haben als das flüssige Kältemittel, in einen  Zwischenbehälter (in     Fig.    1 nicht darge  stellt) gedrückt wird. Von hier kann sie bei  spielsweise durch ein -Schwimmerventil in  einen     Flüssigkeitsabscheider    strömen. Der  Verdampfer arbeitet während dieser kurzen  Schaltperiode als Kondensator und die ge  sättigten Dämpfe tauen das Eis in kürzester  Zeit von den Rohrwandungen ab. Nachdem  die Eiskörper von den Rohrwandungen ab  gelöst sind und an der Wasseroberfläche  schwimmen, wird der Verdampfer wieder in  die Saugleitung geschaltet, so dass er dem  Kondensator nachgeschaltet ist.

   Die kalte       Kältemittelflüssigkeit,    die sich     nun    im Zwi  schenbehälter     bezw.    im     Flüssigkeitsabschei-          der        befindet,    fliesst in den Verdampfer zu  rück und der     Gefrierprozess    geht weiter.  



  Ein Eisausheber k mit in das Wasser ein  tauchenden Rechen ist auf den Wasserbehäl  ter e     aufmontiert.    Die Rechen schieben die  Eiskörper nach der     rechten        Stirnseite    des  Wasserbehälters und heben sie über den  Rand     desselben,    wobei sie in eine Rutsche 1  fallen. In dieser werden die Eiskörper nach  dem Eislagerraum gefördert, welcher ständig  unterkühlt wird. Die Rutsche ist als ge  schlossener viereckiger Kanal ausgeführt,  durch welchen gleichzeitig Kaltluft in den  Eislagerraum geblasen wird, so dass die  feuchten Eiskörper auf ihrem Transport zum  Lagerraum getrocknet werden, ehe sie diesen  erreichen, um ein Zusammenbacken des     Ei-          ses    im Lager zu verhindern.

   Die Zellen sind  von dem zu gefrierenden Wasser überflutet.  



       Fig.    3 zeigt eine Einrichtung zur Er  zeugung von Klareis aus Seewasser. Der  Verdampfer b,, der in der gleichen Weise  ausgeführt ist, wie die Verdampfer der Ein  richtung nach     Fig.    1, ist unter dem Wasser  behälter a, angeordnet und isoliert. Der  doppelte Boden des Verdampfers bildet eine  Wasserschale m, die mit dem Wasserbehälter  a, durch die Gefrierrohre c und die Umlauf  leitung     n    in Verbindung steht. Die Umlauf  leitung n ist mit einem Entleerungsstutzen o  versehen, der dazu dient, aus dem     Gefrier-          wasser    ausgeschiedene Salze und schwere    Verunreinigungen durch einen Entleerungs  hahn abzulassen.

   Eine bestimmte Menge  Frischwasser     wird    ständig zugeführt, wäh  rend das     Rückstandwasser    ständig abgelassen  wird. Um den Kälteinhalt aus dem Rück  standwasser zurück zu     gewinnen,    ist ein       Wärmeaustauscher    p vor den Verdampfer b,  geschaltet. Die Strömungsrichtung des Was  sers durch den Verdampfer b, und den       Wärmeaustauscher    p ist durch Pfeile ange  deutet. Der     Frischwasserzufluss    ist durch q  bezeichnet, der Abfluss des     Rückstandwassers     durch r.

   Es könnten auch hier mehrere Ver  dampfer vorgesehen sein, wobei über den  Verdampfern ein gemeinsamer Wasserbehäl  ter vorhanden sein würde und unter jedem  Verdampfer ein geschlossener mit Wasser  gefüllter Raum vorhanden wäre, der über  die Gefrierrohre. sowie durch die Umlauflei  tung mit dem gemeinsamen Wasserbehälter  in Verbindung stehen würde. Auch hier ist  ein Kompressor, sowie ein Kondensator vor  handen und der Kreislauf des Kältemittels  ist der gleiche wie beim ersten Beispiel.  



  Bei der Ausführungsform nach     Fig.    4  bedeutet s den Kompressor, t den Kondensa  tor,     u    das     Egpansions-    oder Regulierventil,  das ein Schwimmerventil sein kann. I,     II,          III    und IV sind vier parallel geschaltete  Verdampfer (die     in    der gleichen Weise wie  die Verdampfer nach     Fig.    1 ausgebildet sein  können und in gleicher Weise wie diese Ver  dampfer arbeiten mögen),<I>v</I> und<I>v,</I> sind       Dreiwegeumschaltventile,    W,,     W2,        W3    und  W4 sind-     Verteilungs-    und Sammelleitungen,

         W,    ist die     Hauptsaugleitung,        u,    ist ein       Schwimmerventil    und x ist ein Behälter zum  Sammeln und Abscheiden des flüssigen  Kältemittels auf der Saugseite.  



  Nach der Zeichnung     arbeiten    die Ver  dampfer I,     II    und     III    in der     Gefrierperiode,     während der Verdampfer IV     in    die Druck  leitung umgeschaltet ist und sich in der Los  lösungsperiode befindet. Die ausgezogenen  Pfeile     bezeichnen    bei den Verdampfern den  normalen Verlauf des Kältemittels, die ge  strichelten Pfeile die Strömungsrichtung bei  anders geschaltetem Verdampfer.

   Während      der Gefrierperiode fliesst das flüssige Kälte  mittel aus dem Kondensator t durch das Re  gulierventil     u    in die     Verteilungsleitung        w1     und tritt .durch die     Dreiwegeventile    v in die  Verdampfer<I>I</I>     III    ein, die mit     Kältemittel-          flüssigkeit    überflutet werden. Die Dämpfe,  die sich in diesen drei Verdampfern bilden,  werden über die Umschaltventile     v1    und die       Sammelleitung        w4    nach dem Behälter x ab  gesaugt.

   Die trockenen Dämpfe werden vom  Kompressor durch die     Hauptsaugleitung        to,     abgesaugt, während die abgeschiedene Flüs  sigkeit durch die     Verteilungsleitung    to, in  die Verdampfer zurückfliesst. Sobald das Eis  in den Gefrierrohren eines Verdampfers die  gewünschte Stärke erreicht hat, werden die       Umschaltventile    v und     v1    umgeschaltet.  Durch v wird die Verbindung zwischen der       Einspritzleitung    dieses Verdampfers und der  Verteilungsleitung<B>to,</B> geschlossen und diese  Einspritzleitung des Verdampfers mit der       Sammelleitung        z.vz;    verbunden.

   Gleichzeitig  wird durch das     Ventil        v1    die Verbindung       Zwischen    der 'Saugleitung des Verdampfers  und der     Saugsammelleitung        w4    unterbrochen       und    die Saugleitung des Verdampfers mit  der Druckleitung     w2        verbunden.    Die verdich  teten     Kältemitteldämpfe,    die eventuell ver  mischt sind mit flüssigem Kältemittel aus  dem     Kondensator,    treten nun, wie dies beim  Verdampfer     IV    dargestellt ist,

   durch die  Saugleitung des Verdampfers in diesen ein  und drücken die in demselben befindliche  Flüssigkeit durch das Ventil     v,    die     Sammel-          leitung        w3    und das     .Schwimmerventil        u1    in  den     Sammelbehälter    und     Flüssigkeitsabschei-          der    x.

   Die     gesättigten    Dämpfe, die unter  Druck in den Verdampfer einströmen, kon  densieren an den kalten Gefrierrohren, wo  durch     infolge    der frei werdenden Kondensa  tionswärme die Eiskörper in den Rohren  schnell abgetaut werden und an die Ober  fläche hochsteigen.  



  Die Zusammenfassung mehrerer     Gefrier-          zellen    zu Batterien kann zum Beispiel auch  in der Weise erfolgen, dass jede Zelle für  sich mit einem     Verdampfungsmantel    um-    geben und durch die Vereinigung mehrerer  solcher Zellen eine Batterie gebildet wird.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH I: Verfahren zur Eiserzeugung in senk rechten, konischen, von einem Wasserbade überfluteten Gefrierzellen, aus denen die er zeugten Eiskörper periodisch entfernt wer den, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Er zielung hoher Leistungen bei Verwendung beiderseits offener Gefrierzellen während der Gefrierperiode flüssiges Kältemittel unmit telbar an die Gefrierzellen herangeführt wird und dort verdampft, und dass der dort ge bildete Kältemitteldampf von einem Kom pressor abgesaugt, in einen Kondensator ge führt und dort verflüssigt wird und das flüs sige Kältemittel wieder zu den Gefrierzellen zurückgeleitet wird,

   wobei jeweilen nach er folgter Eiskörperbildung der Kältemittel- strom so gesteuert wird, dass das verdichtete, dampfförmige Kältemittel von dem Kom pressor direkt ziz den Gefrierzellen geleitet wird und die Eiskörper lostaut, die wegen der beiderseits offenen Ausgestaltung der Gefrierzellen nach erfolgtem Lostauen sofort ungehemmt hochsteigen können. UNTERANSPRüCHE 1.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zwecks schneller Loslösung der in den Zellen gebildeten Eiskörper mittels des in den die Zellen enthaltenden Verdampfer ge drückten warmen Kältemitteldampfes, dessen Druck höher ist als der des flüs sigen Kältemittels, das von der voraus gegangenen Gefrierperiode in diesem Verdampfer enthaltene flüssige Kälte mittel in einen besonderen Zwischen behälter gedrängt wird, so dass der Ver dampfer in der Loslösungsperiode als wirkungsvoller, das Lostauen der Eis körper in kürzester Zeit bewirkender Kondensator arbeitet. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch I und Unteranspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass das flüssige Kältemittel aus dem Verdampfer (b) durch die verdichteten Kältemitteldämpfe über ein Schwimmer ventil (u1) in den auf der Saugseite des Kompressors befindlichen Zwischenbehäl ter<B>(</B>r), der zum Speichern und Abschei den des flüssigen Kältemittels dient, ge drückt wird. 3.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Erzeugung von Klareis durch Düsen (g), die unter den untern Offnungen der aus Rohren gebildeten Zellen placiert sind, Luft in die Rohre eingeblasen wird, wodurch eine lebhafte Zirkulation des Gefrierwas sers durch die Rohre bewirkt wird, und alle im Gefrierwasser enthaltenen mecha nischen und gelösten Verunreinigen von den eisbildenden Flächen fortgespült werden. 4.

   Verfahren nach Patentanspruch I und den Unteransprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Erzielung von klarem Süsswassereis aus verun reinigtem oder salzigem Wasser in stän digem Strom frisches Wasser zugeführt und Rückstandwasser abgeleitet wird, wobei sowohl das frische Wasser, als auch das Rückstandwasser einen Wärme- austauscher passieren, um die in dem Rückstandwasser enthaltene Kältemenge zurück zu gewinnen. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch I, da durch gekennzeichnet, dass zwecks Trock nung des erzeugten Eises das feucht an fallende Eis in einer geschlossenen Rutsche nach dem Eislagerraum beför dert und gekühlte Luft in ständigem Kreislauf mittels einem Ventilator durch die Rutsche und den Eislagerraum ge blasen wird.

   PATENTANSPRUCH 11: Einrichtung zur Ausübung des Verfah rens gemäss Patentanspruch I, die in einem Verdampfungsraum befindliche Gefrierzellen besitzt, deren Wärmeaustauschflächen wäh rend der Gefrierperiode Gefriertemperatur aufweisen, wobei das Wasser .die Gefrier- zellen überflutet, von denen das Eis perio disch abzulösen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gefrierzellen als beiderseits offene Rohre ausgebildet sind, deren beide Stirn sehen zwecks leichter und glatter Ablösung der in den Gefrierzellen gebildeten Eiskörper mit dem zu gefrierenden Wasser in Berüh rung stehen,

   damit das von den Gefrierzellen abgelöste Eis durch Auftrieb ungehemmt an die Oberfläche des Wassers hochsteigen und auf einfache Weise aus dem Verdampfungs- raum herausbefördert werden kann. UNTERANSPRüCHE 6. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellen nach oben und unten über die Böden des den Verdampfungsraum bildenden Ver dampfers hinaus verlängert sind, um.

   Eisgratbildung an den Rohrrändern, welche die Ablösung der Eiskörper ver zögern würde, zu verhüten. 7. Einrichtung nach Patentanspruch II und Unteranspruch 6, dadurch gekennzeich net, dass zwecks Vermeidung von Eisbil dung am untern Boden des Verdampfers der Verdampfermantel nach unten über den Boden des Verdampfers hinaus ver längert ist, so dass ein tauchglockenarti- ger Raum entsteht, der mit isolierender Luft gefüllt ist. B.

   Einrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Rohre, welche über die Böden hinaus ragen, mit aus,die Wärme schlecht leiten dem Material bestehenden Ringen ver sehen sind, um Eisbildung innerhalb dieser Rohrenden unter dem untern Bo den und über dem obern Boden zu ver hindern, weil diese Eisbildung die Los lösung der Eiskörper verzögern würde. 9.

   Einrichtung nach Patentanspruch II und den Unteransprüchen 6 bis 8, bei welcher mehrere Verdampfer freistehend ange ordnet sind und ein ;gemeinsamer Wasser behälter über den Verdampfern angeord- net und unter jedem Verdampfer ein ge schlossener Raum vorhanden ist, der ebenfalls mit Wasser gefüllt ist und durch die beiderseits offenen Gefrier- rohre, sowie durch eine Umlaufleitung mit dem obern Wasserbehälter in Ver bindung steht, um eine Zirkulation des Wassers durch die Gefrierzellen herbei zuführen. 1.0.

   Einrichtung nach Patentanspruch II, ge kennzeichnet durch eine geschlossene Rutsche in Form eines viereckigen Ka nals, durch welche das feuchte Eis nach dem Eislagerraum befördert wird.