Gefriereinrichtung zur Erzeugung von Eisblöcken Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Eis in Form von Böcken, bei der eine oder mehrere aufrechtstehend'e und unbewegliche Eiszellen mit Kühlmittel gekühlt werden.
Die Durchführung einer direkten Ver dampfung, zum Beispiel innerhalb eines Kühl mantels der Eiszelle, bedingt die umbewegliche, das heisst ortsfeste Anordnung der Eiszelle im Rahmen der Eiserzeugungseinrichtung, im Gegensatz zu bekannten Eiserzeugungseinrich- tungen, bei denen die Zellen in einen Sole behälter abgesenkt und nach dem Gefrieren ihres Inhaltes in ihrer Gesamtheit zum Ab tauen und zum Entleeren angehoben werden.
Wenn eine Eiszelle unbeweglich ist, muss sie zur Freigabe des E.isbloekes und zu dessen Abgabe an Ort und Stelle ebenfalls abgetaut werden. Bei den bekannten Eismaschinen wird diese Abgabe nach unten bewirkt, das heisst durch das Gewicht des Eisblockes selbst. Dies bedingt die Anordnung eines lösbaren Ver schlusses an der Unterseite der Eiszellen. Dieser Verschluss kompliziert die Einrichtung. Er muss die Eiszelle während ihrer Füllung mit Wasser hermetisch abschliessen.
Zu die sem Zwecke wird er vorzugsweise zuerst an der Zelle angefroren, aber dies bringt die Gefahr mit sich, dass der Verschluss während der Füllung der Eiszelle wieder auftaut, so dass diese wieder entleert wird. Die Entfer nung des Verschlusses nach dem vollständigen Gefrieren des Eisblockes bereitet ebenfalls Schwierigkeiten, -und schliesslich ist es um ständlich, durch den beweglichen Verschluss hindurch Luft in den Inhalt der Zelle zu blasen, was zur Erzielung von klarem Eis wünschenswert ist.
Die Erfindung vermeidet die vorerwähn ten Nachteile.
Gemäss der Erfindung ist jede Eiszelle nur an ihrem obern Ende geschlossen, wäh rend ihr unteres Ende offen in einen Was serbehälter bis unterhalb des darin befind lichen Flüssigkeitsniveaus reicht, wobei die Zellen oben mit einer Luftsaugleitung in Ver bindung stehen.
Die mechanische Verschliessvorrichtung in den bisher bekannten Einrichtungen ist durch einen Flüssigkeitsverschluss ersetzt, Die Eis zelte wird also in der Einrichtung nach der vorliegenden Erfindung von dem gleichen Be hälter aus durch Ansaugen mittels einer Luft ansaugleitung gefüllt. Es ist infolgedessen keine besondere Füllvorrichtung erforderlich. . Der Wasserbehälter weist eine beschränkte Grösse auf.
Er umgibt nicht die Wassermäntel der Eiszellen, die infolgedessen keiner beson deren Isolation bedürfen und auf deren Aussenseite sich daher kein .Eis niederschlagen kann, was die Gefahr von Brüchen der Eis zellen zur Folge haben könnte.
Zur Herstellung verhältnismässig kleiner Eisblöcke in Form von hohlen Stangen sind nach dem Fechner-System (vgl. Pohlmann, < (Taschenbuch für Kältetechniker ; 12,. Auf lage, Seite 26,2,1 bzw. holländisches Patent Nr.39620) arbeitende, eingebaute Eiszellen bekannt. Diese Eiszellen endigen ebenfalls in Wasserbehältern, sogar an beiden Enden, und sind daher an beiden Enden offen.
Hier kreist das Wasser mit grosser Geschwindig keit durch die Zellen, was bei der Herstel lung grosser Eisblöcke eine zu lange Gefrier- periode erfordern würde. Die Eismaschinen würden dann zu gross werden, und es wäre schwierig, die Mäntel zu isolieren; ausserdem wären sie unzureichend zugänglich.
In der Zeichnung ist eine nach dem Prin zip der direkten Verdampfung arbeitende Ge- friereinrichtung gemäss, der Erfindung in meh reren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen Fig.l schematisch die Gefriereinrichtung in Verbindung mit einer Eismaschine, welche Einrichtung eine einzige Reihe von -Eiszellen aufweist,
von welchen nur eine Zelle im Axial- schnitt dargestellt ist Fig. 2 eine schematische Seitenansicht des Fördersystems für die Eisblöcke einer Ge- friereinrichtung nach Fig. 1, und die F'ig. 3 und 4 Einzelheiten, abgeänderter Ausführungsformen der Gefriereinrichtung.
In Fig.1 kt die eine Eiszelle der Reihe mit 1 bezeichnet; sie ist an ihrem obern Ende verschlossen, nach unten offen, nach dem un- tern Ende zu im Durchmesser schwach zu nehmend und so angeordnet, dass sie fest und unbeweglich in der Eismaschine eingebaut ist oder zum mindesten ortsfest in dieser liegt. Das offene Ende der Eiszelle 1 reicht nach unten in einen Behälter 2 hinein bis unterhalb von dessen Flüssigkeitsniveau 3.
Der Behälter 2 wird mit reinem Wasser, das sich zur Bildung von Eisblöcken eignet, ge füllt gehalten, und zwar mittels einer Pumpe 4 und eines von einem Schwimmer<B>6</B> ge steuerten Ventils 5. Das Wasserniveau im Be hälter 2. wird auf diese Weise konstant ge halten.
In das obere Ende der Eiszelle 1 mündet ein Saugrohr 7, das mit einer Vakuumkam- mer 8 in Verbindung steht. Diese Vakuum kammer 8 ist auf ihrer einen Seite an eine Luftsaugpumpe 9 angeschlossen und auf ihrer andern .Seite mit einem Ventil 10 versehen, durch das in der Kammer 8 ein vorbestimm tes Vakuiun eingestellt werden kann. Wenn ein im Saugrohr 7 liegendes Ventil 11 geöff net wird, wird die Eiszelle 1 leergesaugt, was zur Folge hat, dass Wasser von dem Be hälter 2 in die Eiszelle 1 bis zum Niveau 12 gesaugt wird;
die Höhe des Wasserstandes in, der Eiszelle 1 kann durch Einstellen des Vakuums genau eingeregelt werden.
Die Eiszelle 1 wird auf diese Weise leicht und sehr schnell mit dem in Eis zu verwan delnden Wasser gefüllt.
Die Eiszelle 1 ist von einem hohen Kühl mantel 15 umgeben, in .dem die direkte Ver dampfung eines Kühlmediums stattfindet. In die Eiszelle 1 erstreckt sich längs ihrer Mittel linie von oben nach unten ein Rohr 16, in dem ebenfalls die direkte Verdampfung eines Kühlmediums stattfindet, so d ass der Zellen inhalt von zwei Seiten, nämlich von aussen und von innen, zu einem Eisblock gefroren wird.
Die Eismaschine arbeitet bei Kühlbetrieb in folgender Weise: Ein Kompressor 17 ist mit einer Saugleitung 18 und einer Druck leitung 19 versehen. Diese führt zu einem Kondensator 20, von wo dis verflüssigte Kühlmedium durch eine Leitung 21 nach einer Schlange 22. eines Separators 23 und zu einem Regelventil 25 fliesst, das nötigenfalls durch einen Schwimmer auf der in dem Se parator 23 befindlichen Flüssigkeit gesteuert werden kann. Bei Kühlbetrieb ist das Ventil 30 in der Saugleitung 18 offen und das Ventil 31 in einer weiter hinten näher erläuterten Leitung 32 geschlossen.
In dem Ventil 25 findet. eine Drosselung statt, worauf das flüs- sige Kühlmedium durch ein Rohr 26 fliesst. Das Rohr 26, das einen kleineren Durch messer hat als das Rohr 16, tritt koaxial, in dieses ein und endet in einem kurzen Abstande vor dem verschlossenen untern Ende des Roh res 16. Das flüssige Kühlmedium fliesst aus dem. offenen untern Ende des Rohres 26 und steigt in dem Rohr 16 nach oben, wobei es teil weise verdampft und dadurch dem zum Ge frieren zu bringenden, das Rohr 16 umgeben den Wasser Wärme entzieht.
Die aus Flüssigkeit und Dampf bestehende Mischung des Kühlmediums gelangt durch ein mit dem Rohr 16 verbundenes Rohr 29 in den Separator .2i3 Hier wird der Dampf abgetrennt und über die Saugleitung 18 durch den Kompressor 17 abgesaugt. Das Ventil<B>25</B> ist so eingestellt, dass das abgetrennte flüs sige Kühlmedium den Separator 23 bis zu einem vorbestimmten, in Fig.1 dargestellten Niveau anfüllt.
Der Separator 23 steht über Rohre 27 und; 2.8 mit dem Kühlmantel 15 in Verbindung, so dass das flüssige Kühlmedium ununterbrochen über das Rohr<B>27</B> nach dem besagten Kühlmantel fliessen kann, wo es teil weise verdampft und dabei dem in Eis zu ver wandelnden Wasser Wärme entzieht. Die Mi schung aus flüssigem Kühlmedium und Dampf steigt sehr schnell in dem Mantel 15 nach oben und gelangt über das Rohr 28 in den Separator 23, wo der Dampf wiederum abge saugt wird, während das abgetrennte flüssige Kühlmedium wieder den vorerwähnten Kreis lauf beschreibt.
Das flüssige Kühlmedium wird in der. Schlange 2"2 vorgekühlt.
Ein Eisblock, der auf diese Weise gebildet worden ist, muss von den Zellenwänden ab getaut werden. Dies wird dadurch erreicht, dass komprimiertes, heisses, vom Kompressor 17 kommendes gasförmiges Kühlmedium in den Mantel 15 und auch in das Rohr 1e ge schickt wird, und zwar auf folgende Weise: Das in der Saugleitung 18: liegende Ventil 30 wird geschlossen und das Ventil 3'1 geöff net, so dass die Druckseite des Kompressors 17 über ein Rohr 3,2 mit dem Separator 23 verbunden wird.
Das flüssige Kühlmedium, das sich in dem Mantel 15 und in dem Rohr 16 befindet, wird nun durch dampfförmiges, über die Rohre 28 und 29 entgegengesetzt zur Pfeilrichtung strömendes Kühlmedium verdrängt. Von dem Mantel 15 fliesst das flüssige Kühlmedium über das Rohr 27 in einen Tank 33, Von, dem Rohr 1,,6 fliesst das flüssige Kühlmedium über das Rohr<B>26</B> und. ein jetzt offenes Ventil 36 nach einem Rohr 24 und' gelangt von dort in den Tank 33.
Die Leitung 19 ist inzwischen geschlossen worden, und zwar mittels-des dem Ventil 25 vorge schalteten Ventils 55. Der Kompressor 17 be dient zu gleicher Zeit eine Anzahl von Zellen gruppen, wie sie in Fig.1 dargestellt sind, und arbeitet deshalb auf eine Anzahl ,Saug- leitungen. Wenn die gezeichnete Saugleitung 18 mittels des Ventils 30 geschlossen wird, arbeitet der Kompressor auf die verbleiben den, nicht verschlossenen :Saugleitungen.
Einige Zeit nach der oben genannten Um stellung wird der Eisblock hinreichend Ios- getaut sein. Er wird sich somit in der Eis zelle 1 nach unten, bewegen, wenn man in dem über ihm befindlichen Raum Atmosphä renluft zutreten lässt. Das kann mit dem Ven til 44 erreicht werden. Die Abgabe des Eis blockes kann beschleunigt werden, indem man in die Eiszelle oberhalb des Eisblockes Luft presst.
Das kann in folgender Weise geschehen Die Luftsaugpumpe 9 drückt Luft in eine Luftkammer 40, die mit einem Ventil 41 ver sehen ist, das dazu dient, in der Kammer 40 einen vorbestimmten Luftdruck zu halten. Das Ventil 11 wird geschlossen, und kompri mierte Luft wird über eine Rohrleitung 42 und ein nun offenes Ventil 43 dem Röhr 7 zugeführt.
Von der Luftkammer 40 führt eine weitere Rohrleitung 46 über ein Ventil 47 zu meh reren Luftdüsen. 48 am Boden des Behälters 2; je eine dieser Luftdüsen 48 liegt senkrecht unter jeder Eiszelle 1. Während des Gefrier- prozesses können auf diese Weise Luftblasen in jede Eiszelle 1 steigen, was die Erzeugung von Klareis zur Folige hat.
Diese Luft muss laufend durch das Rohr 7 abgesaugt werden, wobei jedoch das zum Halten des Eisblockes erforderliche Vakuum aufrechterhalten wer den muss.
Wenn der Eisblock aus der Zelle 1 her ausgedrückt oder wenigstens freigegeben wird, sinkt er senkrecht- nach unten in den Behäl ter 2. In dem Behälter 2 befindet sich eine Auffangvorrichtun g 50r einen Eis die in horizontaler Richtung verschiebbar ist. Bevor eine Zelle 1 entleert ward, wird diese Vorrichtung 50 unter diese Zelle 1 gefahren (vgl. Fig. 2). .Der aus der Zelle 1 tretende Eisblock 51 wird in der Vorrichtung '50 auf gefangen.
Diese Auffangvorrichtung 50 ist mit einer Klinke oder einer andern Greifvor richtung 52 ausgerüstet, durch die verhindert wird, dass der Eisblock wieder nach oben geht. Die Auffangvorrichtung 50 kann in Stangen 53 eines Hebers befestigt sein, durch den erstere zusammen mit dem. Eisblock leicht aus dem Behälter 2 gehoben werden kann.
Es ist einleuchtend, dass das in dem Be hälter 2 befindliche Wasser gekühlt wird, weil während des Gefrierprozesses eine dauernde Wasserzirkulation zwischen den Eiszellen 1 und dem Behälter 2- stattfindet. Es ist na türlich vorteilhaft, dass die Eiszelle 1 immer mit diesem bereits vorgekühlten Wasser ge füllt wird. Es ist auch möglich, eine Kühl schlange in dem Behälter 2 anzuordnen, so dass das in diesem befindliche Wasser auf nahezu 0 C heruntergekühlt wird, wodurch die den Oberflächen des Mantels 15 und des Rohres 16 zugeführte Wärme verringert wird.
Es ist darauf zu achten, dass sich der Ge- frierprozess nicht so weit bis zur untern Öff nung der Eiszelle 1 erstreckt, dass dort eine Eisbildung stattfindet, die ausserhalb der Reichweite der Auftauwirkung des Mantels 1'5 und des Rohres 16 liegt.
Die in dem Mantel 15 entwickelte Kälte muss daher daran ge- hindert werden, sich bis zum untern offenen Ende der Eiszelle auszuwirken. Aus diesem Grunde ist eine Wärmeisolierung 49 vorge sehen, die wirksam durch einen 11eizmantel ersetzt werden kann.
Wenn der Eisblock in den Behälter 2 fällt, weist er an der Stelle, wo das Rohr 16 durch ihn hindurchging, eine kanalförmige Öffnung auf. In dem Behälter 2 füllt sich diese kanalförmige Öffnung mit Wasser, und da der Eisblock unterkühlt worden ist, ge friert das in dem Kanal befindliche Wasser sofort, zumal, dieser Kanal mit bereits vor gekühltem Wasser gefüllt wird. Auf diese Weise entsteht ein mgssiver Eisblock. In Fig.3 ist eine Variante der Gefrier einrichtung dargestellt; die gleichen, Bezugs zeichen bezeichnen gleiche Teile.
Die Eiszelle 1 ist hier mit einem Rohr 60 versehen, das mit einem Tank 61 in Verbindung steht. Dieser Tank 61 reicht mit einem Standrohr 62 bis unterhalb des Niveaus 3 des Behälters 2. In dem Tank 61 befindet sich ein Schwimmer 63, der ein Schwimmerventil,64 steuert. Dieses Schwimmerventil 64 ist im Saugrohr 7 vor gesehen, das jetzt unmittelbar mit der Luft saugpumpe 9 verbunden ist.
Wenn das in die Eiszelle 1 hochgesaugte Wasser das Niveau 12 erreicht, erreicht es gleichzeitig das Wasserniveau in dem Tank 61. In diesem Augenblick hat sich der Schwimmer 63 so weit gehoben, dass er das Ventil 64 schliesst, so dass die 'Saugwirkung unterbro chen wird. Diese Schwimmerventilregelung ersetzt somit das Ventil 10 der Fig.1. Die Anordnung ist einfacher als die in F'ig.1 dargestellte. Die Vakulumkammer 8 sowie die Luftkammer 40 und' auch die Ventile 10 und 41 können daher weggelassen werden.
Fig.4 veranschaulicht eine andere, noch einfachere Ausführungsvariante der Gefrier einrichtung. Das Rohr 7 ist hier mit der Saugseite einer sogenannten selbstansaugen den Kreiselpumpe 74, insbesondere einer Was serringpumpe, verbunden, die in der Lage ist, als Luftsaugpumpe zu arbeiten. Wenn die Zelle 1 leer ist, saugt die Pumpe 70 die Luft aus der Zelle 1 weg, und das Wasserniveau in der Zelle 1 steigt, Das Rohr 7 erstreckt sich durch die geschlossene obere Seite der Eis zelle 1 bis herab auf das Niveau 12. Es ist offensichtlich, dass das Wasserniveau in der Zelle 1 nicht über das Niveau 12 steigen, kann.
Wenn das Wasser dieses Niveau 12 erreicht, beginnt die Pumpe 70 Wasser zu fördern, so dass während des Gefrierprozesses, da die Pumpe 70 arbeitet, in der Zelle 1 ein, sei es auch schwacher, aufwärts gerichteter Wasser strom aufrechterhalten wird, der günstig hin sichtlich der Vorkühlung des Wassers in dem Behälter .2 und der Klarheit des herzustellen den Eises wirkt. Luft kann ebenfalls einge blasen werden.
Es empfiehlt sich jedoch, Mass- nahmen zu treffen, durch die verhindert wird, dass das Eis an der Mündung des Rohres 7 festfriert, ziun Beispiel durch Isolierung oder sogar Erwärmung dieser Mündiung.. Wenn der Inhalt der Zelle 1 in Eis verwandelt ist und somit keine Wasserzirkulation in der Zelle 1 mehr möglich ist, wird die Pumpe 70 abgestellt, da sonst der gebildete Eisblock in folge der Saugwirkung der Pumpe 70 nicht aus der Zelle 1 entfernt werden könnte. Die Entfernung des Eisblockes erfolgt übrigens so, wie es vorstehend schon beschrieben worden ist.