Eismaschine. Gegenstand vorliegender Erfindung ist eine Eismaschine, von welcher in der beilie genden Zeichnung eine beispielsweise Ausfüh rungsform dargestellt ist.
In der Zeichnung zeigt: Fig.1 einen Aufriss, Fig.2 eine Draufsicht, Fig. 3 einen Seitenriss.
Fig. 4 zeigt ein Detail im Aufriss.
Fig. 5 ist ein vertikaler Querschnitt durch einen Verdampfer in grösserem Massstab, wo bei ein mittlerer Teil weggebrochen ist.
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht der Zerkleinerungseinrichtung. Fig. 7 ist. ein Detail im Aufriss.
Fig.8 ist eine perspektivische Ansicht, eines Drehschalters zur Steuerung der durch Solenoide betätigten Ventile, die zum automa- tischen Betrieb der Maschine verwendet wer den.
Fig. 9 zeigt ein Schaltschema. der Maschine. In der ZeichrrLurg bezeichnen 1, 2, 3 und 4 die Verdampfer des Kühlsystems. Im all gemeinen muss mit einer Gefrierdauer von 27 Minuten für jeden Verdampfer gerechnet wer den, während das Lösen und Ausstossen des Eises eine Minute dauert. Bei den vier Ver dampfern erfolgt somit etwa alle 7r/2'.Hinuten eine Eisabgabe. Bei 10 Verdampfern zvürde alle 3 Minuten Eis abgegeben.
Das Kühlsystem umfasst ferner einen Kompressor 8, eine An saugleitung 9 mit den Abzweigungen 10, die zu den verschiedenen Verdampfern führen, einen Kondensator 11 und einen Sammel- behälter 12. Zwischen dem Sammelbehälter 12 und dem Kompressor 8 ist ein Rückschlag ventil<B>7</B>0 vorgesehen, und zwischen dem Kon densator 11 und dem Behälter 12 sind nicht gezeichnete Drosselorgane angeordnet.
Der Sammelbehälter besitzt Zweigleitungen 13, die zu den Verdampfern 14 führen und in denen je ein Rücksehlagventil 13a vorgesehen ist. Der Flüssigkeitsspiegel im Sammelbehäl ter 12 wird durch eine Schwimmeranordnung im Gefäss 15, die in Fig. 4 dargestellt ist, kon trolliert. Durch die Leitungen 16 und 17 wird der Flüssigkeitsstand in dem Gefäss 15 auf gleicher Höhe wie im Sammelbehälter gehal ten.
Im Gefäss 15 befindet sich ein Schwim mer bekannter Ausführung, der mittels eines Lenkersystems ein nicht gezeichnetes Ventil betätigt., welches den Einlass der Leitungen 13 beherrscht.
In jedem der zylindrischen Verdampfer ist ein vertikales Rohrbündel 18 vorgesehen, wobei die obern und untern Enden der ein zelnen Rohre durch den Deckel 6 bzw. den Boden 7 des Verdampfers hindurchgeführt sind. Dass obere Ende des Verdampfers ragt in den Wasserkasten 19. Die Rohre sind oben mit Mundstücken 20, z.
B. aus Metall oder Porzellan, versehen. Diese ra;-en über den Deckel 6 und besitzen jeweils einen zentralen Wassereinlass 21 und radial verlaufende Was- seraustrittskanäle 22, welche das Wasser über einen Verteiler 23 leiten, dessen Umfang nahe der Innenwand des Rohres 18 verläuft. Das Wasser wird daher auf dem Rohr 18 in Form einer dünnen Schicht verteilt. Es wird dadurch eine gleichmässige Eisbildung ermög licht. Bei jedem Verdampfer liegen die obern Enden aller Mundstücke 20 in einer horizon talen Ebene.
Der Wasserkasten 19 ist mit einer ringförmigen Rinne 24 versehen, in wel che die Wasserzuleitung 25 einmündet. Da durch wird das Wasser gleichmässig auf die Mundstücke 20 verteilt. Das Wasser, das durch die Wasserleitung 25 zugeführt wird, fliesst in die Rohre 18. Der Teil, der nicht gefriert, fällt auf die geneigten Platten 28 und durch die Löcher 29 (Fug. 3) in Sammel- leitungen 30. Von den untern Enden derselben gdlangt das Wasser in einen Sammelbehälter 32. Zwischen den geneigten Platten befindet sich eine Mulde 24' für das Eis.
Dem Sammel- behälter 32 wird das Wasser durch eine Pumpe 33 entnommen und über die Leitung 34 erneut in die Wasserkasten 19 überführt, und zwar vermittels der Leitungen 25.
Das Wasser wird jeweils denjenigen Verdampfern zugeführt, in welchen sich gerade der Gefrier- vorgang abspielt. Die Leitungen 25 werden durch Ventile 61 gesteuert, die zweckmässig durch Solenoide betätigt werden.
Es ist zu bemerken, dass das Wasser bei der Inbetriebsetzung der Maschine nicht vor gekühlt ist. Durch die wiederholten Durch gänge durch die Rohre 18 wird das Wasser aber abgekühlt. So viel Wasser wie an den Innenwandungen der Rohre einfriert, wird aus der Hauptleitung 35 ersetzt, deren Aus- latüöffnimg durch das Schwimmerventil 36 im Sammelbehälter 32 gesteuert wird.
Die Ge- frierperiode wird üblicherweise abgebrochen, bevor die Eisstangen über ihren ganzen Quer schnitt -aus Eis bestehen. Zwecli:mässigerweise verbleibt in der Mitte jeder Stange ein sich über die ganze Länge erstreckender Hohl raum, durch welchen das Wasser fliesst, bis die Eiszylinder aus den Rohren 18 entnommen werden.
Dadurch wird erreicht, dass das Eis vollständig durchsichtig bleibt und dass die Vooliunenändenting des Wassers während des Gefrierens nicht berücksichtigt werden muss.
Am Ende der Gefrierperiode wird das flüs sige Kältemittel aus dem zu entladenden Ver dampfer dadurch entfernt, da.ss Kältemittel- dampf unter Druck eingeführt wird und zwar an einer Stelle, die über dem Flüssigkeitsspie gel liegt. Zu diesem Zwecke sind die Zweig leitungen 10 mit der Hochdruckseite des Kom pressors 8 verbunden, zwischen dem Kompres sor und dem Kondensator,
vermittels einer Rohrleitung 37 und Zweigleitungen 39. Die Ventile 38, die vorteilhaft durch Solenoide betätigt werden, sind in den Zweigender An saugleitung angeordnet, um zu Beginn der Gefrierperiode die Verbindung mit der An saugleitung herzustellen bzw. am Ende zu un terbinden. Die Zweigleitungen 39 sind mit. Ventilen 40 versehen, die zweckmässig eben- falls durch Solenoide betätigt werden.
Jeder Verdampfer ist mit einer Ablaufleitung 41 für das flüssige Kältemittel. versehen, die eine Stelle in der Nähe des Bodens des einen Ver dampfers mit dem Oberteil eines andern Ver dampfers verbindet. Zur Steuerung der Ab laufleitungen sind wiederum zzveekmässi@ durch Solenoide betätigte Ventile 42 vorgese hen. Diese Ventile sind offen, wenn die\ den Zutritt von komprimiertem Kältemittel steuernden Vent.i@le 40 offen sind, und sie sind geschlossen, wenn die Ansaugventile 38 offen sind.
Wenn die Gefrierperiode im einen Ver dampfer abgebrochen werden soll, so wird das Ansauggentil 38 geschlossen und das Auslass- vent:il 42 sowie das Ventil 40 geöffnet.. Dann tritt Kältemitteldampf von der Hochdruck seite des Kompressors in den Verdampfer und drückt das flüssige Kältemittel durch die Ablaufleitung 41 zweckmässig in den Verdamp- fer,
der zuletzt von den in ihm gebildeten Eisstangen befreit worden ist und in welchem der Gefriervorgang eben begonnen hat. Der Kältemitteldampf benötigt etwa 30 Sekunden, um das flüssige Kältemittel im Verdampfer zu verdrängen. Er erwärmt die Rohre 18 und bewirkt das Loslösen der Eisstangen von den Innenwandungen der fraglichen Rohre.
Das untere Ende der Rohre 18 ist. nicht. dem direkten hinfluss des komprimierten Kältemittels im. Verdampfer ausgesetzt. Das Losschmelzen an den untern Rohrenden er folgt wie folgt: Innerhalb des Gehäuses 43 ist die Scherplatte 27 mit dem Gehäuse ver schweisst. Diese Platte trägt Hülsen 44, die an ihr angeschweisst sind und die die untern Enden der Rohre 18 mit kleinem Spiel um geben. Eine ring örmige, gelochte Wand 44' umgibt alle Hülsen 44 und ist im Abstand vom Gehäuse 43 angeordnet, so dass eine ring förmige Kammer entstellt.
Durch Zweiglei tungen 45 einer Wasserleitung 59 wird Tau- wasser in diese Kammer geleitet, wobei die genannten Zweigleitungen 45 durch Ventile 60 beherrscht. werden, deren Betätigung z. B. auch durch Solenoide erfolgt. Das Wasser fliesst. oben über die in einer Horizontalebene liegenden Hülsenränder gegen die nach unten ragenden Enden der Rohre 18, erwärmt. diese und mischt sich im Sammelbehälter 32 mit dem Wasser aus den Rohren 18.
Wenn die Eisstangen durch die Wirkung des Kältemit- teldampfes und des Tauwassers auch in den untern Eiden der Rohre 18 Iosgeschmolzen worden sind, gleiten sie zufolge der Schwer kraft auf die Zerkleinerungsvorrichtung hin unter. Diese besitzt, wie in Fig. 6 ersichtlich., eine schraubenfläehenförmige Scheibe 46, die innerhalb eines sich längs des Umfanges er streckenden Teils 47 drehbar ist. und einen Nabenteil 48 aufweist, der auf einer Welle sitzt. Die Scheibe besitzt einen radialen Schlitz 49, der breiter ist als der Innendurchmesser der Rohre 18.
Die den Schlitz begrenzenden Ränder der Scheibe liegen auf verschiedenen Höhen. Die Scheibe wird vermittels eines 111o- tors 50 (Fig.1), der für alle Verdampfer ge meinsam ist, zweekmässigerweise mit. einer niedrigeren Drehzahl angetrieben, als der Drehzahl des Motors entspricht. Die Reduk tionsgetriebe sind mit 51 bezeichnet.
Wenn sich die Scheibe dreht, senken sieh die Eis stangen auf die tiefste Stelle am untern Rand 52 derselben. Wenn sieh der Rand 52 jeweils vom untern Ende der Eisstange weg bewegt, klemmt der obere Rand 53 die Eisstange gegen den Rand des Loches 26 der Scherenplatte. Dadurch werden Eisstücke von einer Länge abgeschert, die annähernd dem Höhenunter schied zwischen den Rändern entspricht. Die Eisstangenstiieke fallen auf die geneigten Platten 28 und in die Mulde 24'.
Beim Los tauen der Eisstangen austretendes W a%ser fliesst durch die Sammelleittmgen 30 in den Sanunelbehälter 32. Das Eis in der Mulde 24' wird durch eine Förderschnecke 55 zum nicht gezeichneten Lagerraum 56 gefördert. Die Förderschnecke <B>55</B> ragt zweckmässig in den La;erra.tnn hinein, so dass das Eis in diesem in Bewe;Ytmg gehalten wird.
Während des Förderns wird das Eis vorteilhaft einer Tem peratur ausgesetzt, die so tief ist, dass die Feuchtigkeit auf der Oberfläche des Eises zum Gefrieren kommt, so dass die einzelnen Eis stücke niebt aneinander kleben. Der Teil 57 der Förderrinne ist gegen den Sammelbehäl- ter 32 geneigt, so dass mit Sicherheit kein Was ser in den Lagerraum geführt. wird. Alles in dieser Förderrinne vorhandene Wasser fliesst durch das Sieb 58 in den Behälter 32.
Die Ansaugventile 38 und die Eiswasser- v entile 61 sind während der ganzen Gefrier periode offen. Die andern elektromagnetisch betätigten Ventile, nämlieh die Einlassventile für komprimierten Kältemitteldampf, die Ventile für den Auslass des flüssigen Kälte mittels und die Ventile für zum Auftauen dienendes Wasser sind während der ganzen CTefrierperiode geschlossen.
Sie werden aber v#7ährend der wenigen Sekunden geöffnet, die erforderlich sind, tun die Eisstangen von den Rohrwandungen zu lösen und um die untern Enden der Rohre, die über den Boden hin unterragen, anzuwärmen und um das flüssige Kältemittel aus dem zur Entleerung bereiten Verdampfer in den benachbarten Verdampfer zu fördern. Die Steuertor; dieser Ventile kann durch einen Drehschalter der in Fig. 8 dar gestellten Art erfolgen, so dass die Maschine dann automatisch arbeitet. In diesem Schalter sind drehbare Scheiben 62, 63 vorgesehen, die über die Welle 64 geerdete, leitende Segmente tragen. Diese Scheiben werden durch Kon takte 65, 66 berührt.
Es ist ein Scheibenpaar 6?, 63 und ein Paar damit zusammenwirkende Kontakte für jeden Verdampfer vorgesehen. Die Scheibe 62 weist ein kleines Segment 67 aus leitendem Material auf, welches die Ven tile .steuert, welche nur während der kurzen Zeitdauer der Entladung offen sind. Die Scheibe 63 besitzt ein grösseres, leitendes Seg ment 68, welches die Ventile steuert, die wäh rend der verhältnismässig langen Gefrier- periode offen sind.
Die Segmente der Schei ben 62 und 63 sind phasenversetzt, so dass die durch die eine Scheibe gesteuerten Ventile geschlossen sind, wenn die durch die andere Scheibe gesteuerten Ventile offen sind. Die Scheiben 62 und 63 sind so auf der Welle angeordnet, dass mindestens drei Verdampfer sich gleichzeitig in verschiedenen Stadien der Gefrierperiode befinden, während höchstens einer sich in der Entladungsperiode befindet.
Die zwei wichtigsten Ventile der Anlage sind das zweckmässig einstellbare Druckredu- zierventil 69 in der Leitung für den kompri mierten Dampf, welches zur Einstellung des Verdrängungsdruckes und damit der Auftau= temperatur in den Verdampfern dient, und das R.ückschlagventil 70 in der Saugleitung 9,
welches zur Aufrechterhaltung eines gleich mässigen und vorbestimmten Druckes und da mit einer gleichmässigen Temperaturdes flüs sigen Kältemittels in den verschiedenen Ver dampfern dient.
Ice machine. The present invention is an ice machine, of which an example Ausfüh is shown approximately in the accompanying drawing.
The drawing shows: FIG. 1 an elevation, FIG. 2 a plan view, FIG. 3 a side elevation.
Fig. 4 shows a detail in elevation.
Fig. 5 is a vertical cross-section through an evaporator on a larger scale, with a central part broken away.
Figure 6 is a perspective view of the crusher. Fig. 7 is. a detail in elevation.
Fig. 8 is a perspective view of a rotary switch for controlling the solenoid operated valves used to automatically operate the machine.
Fig. 9 shows a circuit diagram. the machine. In the drawing, 1, 2, 3 and 4 denote the evaporators of the cooling system. In general, a freezing time of 27 minutes must be expected for each vaporizer, while it takes one minute to loosen and expel the ice. With the four evaporators, ice is dispensed approximately every 7/2 minutes. With 10 evaporators, ice is dispensed every 3 minutes.
The cooling system further comprises a compressor 8, an intake line 9 with the branches 10, which lead to the various evaporators, a condenser 11 and a collecting tank 12. Between the collecting tank 12 and the compressor 8 there is a non-return valve <B> 7 </B> 0 provided, and between the Kon capacitor 11 and the container 12, not shown throttle members are arranged.
The collecting container has branch lines 13 which lead to the evaporators 14 and in each of which a check valve 13a is provided. The liquid level in the collecting container 12 is controlled by a float arrangement in the vessel 15, which is shown in FIG. 4. Through the lines 16 and 17, the liquid level in the vessel 15 is kept at the same level as in the collecting container.
In the vessel 15 there is a swimmer of known design which, by means of a control system, actuates a valve (not shown) which controls the inlet of the lines 13.
In each of the cylindrical evaporators, a vertical tube bundle 18 is provided, the upper and lower ends of the individual tubes being passed through the cover 6 and the bottom 7 of the evaporator. That upper end of the evaporator protrudes into the water tank 19. The pipes are at the top with mouthpieces 20, for.
B. made of metal or porcelain. These ra; -en over the cover 6 and each have a central water inlet 21 and radially running water outlet channels 22 which direct the water over a distributor 23, the circumference of which runs close to the inner wall of the pipe 18. The water is therefore distributed on the pipe 18 in the form of a thin layer. This enables even ice formation. In each evaporator, the upper ends of all mouthpieces 20 are in a horizon tal plane.
The water tank 19 is provided with an annular channel 24 in wel che the water supply line 25 opens. Since the water is evenly distributed over the mouthpieces 20. The water that is supplied through the water pipe 25 flows into the pipes 18. The part that does not freeze falls on the inclined plates 28 and through the holes 29 (joint 3) in collecting pipes 30. From the lower ends The water then enters a collecting container 32. A trough 24 'for the ice is located between the inclined plates.
The water is removed from the collecting container 32 by a pump 33 and transferred again into the water tank 19 via the line 34, specifically by means of the lines 25.
The water is fed to the evaporators in which the freezing process is taking place. The lines 25 are controlled by valves 61 which are conveniently operated by solenoids.
It should be noted that the water is not pre-cooled when the machine is started up. The repeated passages through the tubes 18, however, cool the water. As much water as freezes on the inner walls of the pipes is replaced from the main line 35, the outlet opening of which is controlled by the float valve 36 in the collecting tank 32.
The freezing period is usually terminated before the ice sticks consist of ice over their entire cross-section. In the meantime, in the middle of each rod there remains a cavity extending over the entire length, through which the water flows until the ice cylinders are removed from the tubes 18.
This ensures that the ice remains completely transparent and that the volumetric change of the water during freezing does not have to be taken into account.
At the end of the freezing period, the liquid refrigerant is removed from the evaporator to be discharged in that refrigerant vapor is introduced under pressure at a point above the liquid level. For this purpose, the branch lines 10 are connected to the high pressure side of the Kom compressor 8, between the Kompres sor and the condenser,
by means of a pipeline 37 and branch lines 39. The valves 38, which are advantageously operated by solenoids, are arranged in the branches of the suction line in order to establish the connection with the suction line at the beginning of the freezing period or to cut it off at the end. The branch lines 39 are with. Valves 40 are provided which are also expediently actuated by solenoids.
Each evaporator is provided with a drain line 41 for the liquid refrigerant. provided that connects a point near the bottom of a Ver evaporator with the top of another Ver evaporator. To control the drainage lines zzveekmässi @ solenoid operated valves 42 are provided. These valves are open when the compressed refrigerant admittance controlling Vent.i@le 40 are open, and they are closed when the suction valves 38 are open.
If the freezing period in an evaporator is to be terminated, the suction valve 38 is closed and the outlet valve 42 and valve 40 are opened. Then refrigerant vapor from the high pressure side of the compressor enters the evaporator and forces the liquid refrigerant through the drain line 41 expediently into the evaporator,
which was last freed from the ice sticks formed in it and in which the freezing process has just started. The refrigerant vapor takes about 30 seconds to displace the liquid refrigerant in the evaporator. It heats the tubes 18 and causes the ice sticks to detach from the inner walls of the tubes in question.
The lower end of the tubes 18 is. Not. the direct inflow of the compressed refrigerant in the. Evaporator exposed. It melts loose at the lower pipe ends as follows: Within the housing 43, the shear plate 27 is welded to the housing ver. This plate carries sleeves 44 which are welded to it and which give the lower ends of the tubes 18 with little play. An annular, perforated wall 44 'surrounds all sleeves 44 and is arranged at a distance from the housing 43, so that an annular chamber is disfigured.
Condensation water is conducted into this chamber through branch lines 45 of a water line 59, the branch lines 45 being controlled by valves 60. be whose actuation z. B. is also done by solenoids. The water flows. above the sleeve edges lying in a horizontal plane against the downwardly projecting ends of the tubes 18, heated. this and mixes in the collecting container 32 with the water from the pipes 18.
When the ice sticks have also been melted in the lower oars of the tubes 18 by the action of the refrigerant vapor and the condensation water, they slide under the force of gravity onto the comminuting device. This has, as can be seen in Fig. 6. A helical disc 46 which is rotatable within a part 47 extending along its circumference. and has a hub portion 48 seated on a shaft. The disk has a radial slot 49 which is wider than the inner diameter of the tubes 18.
The edges of the disk bounding the slot are at different heights. The disk is activated in two ways by means of a motor 50 (FIG. 1) which is common to all evaporators. driven at a lower speed than the speed of the motor. The reduction gears are denoted by 51.
As the disc rotates, lower the ice bars to the deepest point on the lower edge 52 thereof. When the edge 52 moves away from the lower end of the ice bar, the upper edge 53 clamps the ice bar against the edge of the hole 26 in the scissor plate. As a result, pieces of ice are sheared off by a length that corresponds approximately to the difference in height between the edges. The Eisstangenstiieke fall on the inclined plates 28 and into the trough 24 '.
When the ice sticks are thawing, water flowing out flows through the collecting channels 30 into the sanitary container 32. The ice in the trough 24 'is conveyed by a screw conveyor 55 to the storage room 56 (not shown). The auger <B> 55 </B> expediently protrudes into the la; erra.tnn so that the ice is kept moving in it.
During conveyance, the ice is advantageously exposed to a temperature that is so low that the moisture on the surface of the ice freezes so that the individual pieces of ice never stick to one another. The part 57 of the conveyor trough is inclined towards the collecting container 32 so that no water is guided into the storage room with certainty. becomes. All of the water present in this conveyor trough flows through the sieve 58 into the container 32.
The suction valves 38 and the ice water valves 61 are open during the entire freezing period. The other electromagnetically operated valves, namely the inlet valves for compressed refrigerant vapor, the valves for the outlet of the liquid refrigerant and the valves for water used for thawing, are closed during the entire freezing period.
They are opened, however, in the few seconds it takes to loosen the ice sticks from the pipe walls and to warm the lower ends of the pipes that protrude above the floor and to remove the liquid refrigerant from the evaporator ready for evacuation to promote in the neighboring evaporator. The control gate; these valves can be done by a rotary switch of the type shown in Fig. 8, so that the machine then works automatically. Rotatable disks 62, 63 are provided in this switch and carry conductive segments that are earthed via the shaft 64. These discs are touched by contacts 65, 66.
A pair of disks 6 ?, 63 and a pair of contacts interacting therewith are provided for each evaporator. The disc 62 has a small segment 67 made of conductive material, which .steuert the valves, which are open only during the short period of discharge. The disc 63 has a larger, conductive segment 68 which controls the valves which are open during the relatively long freezing period.
The segments of the discs 62 and 63 are out of phase so that the valves controlled by one disc are closed when the valves controlled by the other disc are open. The disks 62 and 63 are arranged on the shaft in such a way that at least three evaporators are simultaneously in different stages of the freezing period, while at most one is in the discharge period.
The two most important valves of the system are the conveniently adjustable pressure reducing valve 69 in the line for the compressed steam, which is used to set the displacement pressure and thus the thawing temperature in the evaporators, and the check valve 70 in the suction line 9,
which is used to maintain a constant and predetermined pressure and therefore with a constant temperature of the liquid refrigerant in the various evaporators.