CN1036151C - 制冰设备 - Google Patents

Abstract

一种连续生产薄片冰的设备，包括一个或多个安装在空心轴(19，21)、(71)上的致冷盘(20)。盘(20)在垂直平面内旋转并带有多个基本上延伸至整个盘的工作部分并基本等长度的细长内部通道(30)。该盘(20)就形成制冷回路的蒸发器，可蒸发的致冷剂经过空心轴(18，21)、(71)在通道(30)中循环。每个循环过程中，水就在第一角向位置施加于每个盘(20)的两个外则表面上，当该盘转动时，附着在该两侧表面上的一薄层水就冻结成冰，通过设置在第二角向位置上的刮削刀刃(40)、(75)由盘(20)的两侧表面上去除下来。

Description

制冰设备

本发明涉及一种制冰设备，更详细地说本发明是涉及用于制造薄片冰的设备。

薄片冰是由厚度约为1.5至6毫米的薄冰板制成。该冰板可以是弯曲的，平的而且当回收时，该薄冰板一般是破碎成随意尺寸大小的薄片。

薄片冰特别适用于产品装箱，如鱼或冷冻食品，因为这种薄片冰可以紧包围着产品。在那些快速冷却是重要条件的其它应用方面，如化学处理和混凝土冷却，使用薄片冰是较理想的，因为在一给定量的冰的条件下薄片冰具有最大的冷却表面。

薄片冰通常是采用将水施加于冷冻鼓筒的内侧或外侧生产出来的。在一个第一位置上将水施加于鼓筒上，并通过表面张力以一薄层附着在该鼓筒上。当该鼓筒旋转时，水就冻成一薄层冰，该薄层冰通过一个位于顺着旋转方向在第一角向位置的下游端的第二角向位置上的除冰装置进行破碎。

薄片冰的厚度可以通过调整转动鼓筒的速度，改变蒸发器温度和调节流向冷冻表面的水流量来改变。由于薄片冰是在一个回收循环中以不间断地连续进行制冰，与任何其它制冰方法相比在相同的制冰用水和蒸发温度条件下此方法每制一吨冰所需要的冷冻剂吨数最少。

在已知的设备中，只用在鼓筒一侧注入水，或者是外侧或者是内侧注水，而不是在两侧施加注水。因此，在鼓筒另一侧的致冷表面没有利用，在制冰过程中表现为设备的致冷能力未得到有效地利用。

此外，由于除冰装置只设置在鼓筒的制冰的一侧上，在进行将冷冻表面上的冰破碎而施加于该鼓筒的制冰一侧的连续的不平衡力会加速鼓筒轴承的磨损。

已知的鼓筒式制冰设备的另一个缺点是，其制冰能力不容易增加。

如果需要增加制冰脂力时，通常需要安装一台全新的制冰设备。也就是除了要安装一个外加的制冷鼓筒之外，还需要安装另外一套制冷系统包括电动机，压缩机和冷凝器，和新的驱动装置。因此，对制冰能力的任何提高都意味着要增加可观的费用。

从克服上述存在的问题和增加制冰设备的制冰能力的观点出发，曾有人建议采用致冷盘。美国专利3,863,462号文件中介绍了一种大型薄片冰制冰机，该制冰机包括一个或更多的可绕着一个水平轴转动的直立的致冷盘。将水或其它可冻结的液体施加于该盘的两侧表面，当该盘旋转时就会凝结成薄冰板。此后，将这些薄冰板由盘上去除下来成为薄片冰。每个致冷盘的直径约为1.8米，它由相互间的间隔约为20毫米的一对大型铝制圆板构成并在它们的周边焊接起来以形成一个封闭的空间。在该空间内部设置一些隔板以形成若干基本通道，通过这些通道将冷却剂泵入以便对该盘进行致冷。

但是，美国专利3,863,462号文件中所介绍的薄片冰制冰机存在着几个固有的缺陷，包括：

(a)由于在盘的内侧存在着大的流动通道，需要采用非蒸发性冷却剂如盐水或乙二醇。也就是一种通过直接膨胀冷却的“沸腾式”或蒸发式的致冷剂是不适用于美国专利3,863,462号文件中介绍的致冷盘的。

盐水和乙二醇的制冷能力较低，为了获得所要求的制冷就必须泵入大量的这种致冷剂通过该致冷盘。

(b)由于必须采用如盐水或乙二醇这类致冷剂，为了对盐水或乙二醇进行急冷需要设置一个分立的制冷设备。

(c)按照所要求的公差，该致冷盘的制造是很困难的。1.8米直径的致冷盘必须经过铸造，机加工和圆周边的焊接，而且该盘的平的外表面必须被加工到在其回转平面内的偏摆不得大于1/8毫米。

基于上述原因，美国专利3,863,462号文件中所介绍的制冰机不能认为可以作为商品进行生产。

本发明的一个目的是通过提供一种改进的制冰机至少对上述现有技术中所存在的缺陷的某些方面得以克服或改善。

本发明的另一目的是提供一种用于制冰机的改进的致冷盘。

根据本发明的第一个方面考虑，所提供的制冰设备包括：至少一个可转动的致冷盘元件；一种用于在第一位置上向着上述致冷盘的两侧施加液体的装置，从而当该盘元件转动时至少将附着在上述致冷盘元件的两侧面上的部分液体凝结成固体；和一种位于顺着旋转方向由上述第一位置偏离一个角度的第二位置上用于由上述致冷盘元件的两侧表面将凝结的液体去除下来的装置；其特征在于：每个上述致冷盘元件具有许多个用作可蒸发的致冷剂在那里流过的细长的内部通道，上述通道基本上延伸至致冷盘元件的整个工作部分。

施加于致冷盘元件上的液体一般为用以冻结成冰的水。将这些冰去除下来以形成上面所描述的薄片冰。

可以利用一个水槽之类装置通过盘的转动将水施加于致冷盘的表面上。或者也可以将水喷射在致冷盘上。

冰的去除装置最好是包括：一对沿着该致冷盘两侧并列设置的相对的和径向伸出的回收刀片。每个回收刀片不与致冷盘相接触，而是与该盘之间留有一个一般由0.05至1.0毫米的间隙。这样冰的去除过程不产生热。

当该致冷盘转动时，在该盘的工作表面上的各部位将以一定顺序进行以下各步骤：(1)将水施加于盘的表面，(2)随着盘的转动一定时间水就冻结成冰，(3)通过一个除冰装置将冰去除下来，而上述顺序是以连续的过程进行，该盘每转动一转就重复一次。

对于熟悉本专业技术的人员将是非常显而易见，即本发明的制冰设备具有不多的运动机件而这些部件都是能较便宜地制造出来。

此外，该制冰设备是能够采用一种“沸腾式”或可蒸发式的致冷剂进行直接膨胀制冷，由此可以获得较高的制冷效率和制冷能力。只需要一个制冷系统，由一个或几个盘构成该制冷系统。

根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种适用于制冰机的致冷盘，该致冷盘具有许多个用作可蒸发的致冷剂通路的较细的内部通道，这些通道基本上延伸到该致冷盘的整个工作部分。

该致冷盘一般为圆形的并适于绕着通过其几何中心的轴线进行转动。

该盘最好是由夹层或层板结构的两个半盘构成，该盘内的开式通道是以相互间呈镜象的模型，经过蚀刻或机械加工出来的。当将两个半盘合在一起时就形成由相对着的开式通道形成封闭的内部通道的复合式致冷盘。其中的各通道模型的分布应使其延伸到基本上整个盘的平面上，而且基本上是等长度的以便使该盘受到均匀的致冷。

在一个单盘制冰机中，该致冷盘具有安装有一个法兰在其中的中心孔。该法兰在其一侧容纳着一个用以发送压缩的致冷剂的空心轴。该法兰具有许多个以其内端与空心轴相连通的径向孔。该径向孔在其外端与在盘内延伸的相对应的各通道的进入口相连通，该通道进入口都设置在该致冷盘中心孔的内圆周表面上。液体致冷剂流经空心轴并流入盘内部通道，致冷剂在那里蒸发以便冷冻该致冷盘的。

这些通道的出口是通过在该法兰内的第二组径向孔与在该法兰对面一侧的另一个空心轴相连通。已蒸发的致冷剂通过此空心轴排放到压缩机。该盘，法兰和轴形成一个整体的组件，该组件是通过一个电动机采用皮带或链条传动至安装在该轴上的皮带轮或链轮进行转动的。

但是，该盘可以通过任何其它合适的方式驱动转动。例如，该盘可以配置以带齿的圆周边以便使该盘可以通过一个齿轮传动装置直接驱动或者通过一个链条驱动。

在多盘致冷机中，有许多个盘安装在一个共用轴上，而致冷剂是通过一个分流器和导流管系统送入每个盘的各通道内。这些盘都是以并联方式送入致冷剂，而且要使导向管的长度基本相等以保证在送入各盘内的致冷剂具有相等的压力降。经蒸发的致冷剂可以通过该共用空心轴排放出去。

下面将参照各附图以举例的方式对本发明的最佳实施方案进行描述。

图1是本发明的制冰设备一个实施例的侧视图；

图2是沿图1的A-A线切取的一个剖视图；

图3是图1所示盘的安装布局的剖视图；

图4是图1所示制冰设备的盘的1/4的一个剖视图；

图5是图4所示该盘的一部分的剖视图；

图6是图4所示一个半盘的一部分的剖视图；

图7是图3中沿B-B线切取的一个剖视图；

图8是图图3中沿C-C线切取的一个剖视图；

图9是图2中所示除冰装置的一个视图；

图10是图9所示除冰装置的一个侧视图；

图11是图9所示除冰装置的一个平面图；

图12是按照另一个实施例的多盘式制冰设备的立体图；

图13是图12所示多盘式制冰设备的一个剖视图；

图14是图12所示除冰装置的一个平面图；

图15是图12所示除冰装置的一个侧视图；

图16是图12所示轴的一个剖视图；

图17是安装在图16中的轴上的盘固定件的一个剖视图。

图1和图2所示，本发明第一个实施例的制冰机10包括一个在其上安装有一个蓄水器11和泵13的框架12。水由蓄水器11通过泵13经过向上伸出的管14泵入位于转动着的致冷盘相对应的两侧的上方的一对水喷嘴15。该水喷嘴的方向设置使其将水引向该盘的两侧表面并由此将附着在该盘两侧表面上的水遗留下一薄层。该盘20是以图2中箭头所指方向转动，并由电动机16经过一个皮带或链条17和皮带轮或链轮18进行驱动。但是，该盘20可以通过任何其它合适的装置驱动转动。例如，该盘可以配置以带齿的圆周边并通过一个齿轮传动机构或者直接或者通过一个链条进行驱动。

该致冷盘20在其内具有许多通道，致冷盘构成制冷回路中的蒸发器。致冷盘20的安装情况在图3中显示得更清楚。由该图中可以看出，该盘20具有一个将圆形法兰22安装在其中的中央孔。该法兰22在其一端容纳有一个用以发送致冷剂的空心轴19，而在其另一端该法兰22容纳有用于排放已蒸发的致冷剂的另一空心轴21。该轴19、21，法兰22和盘20都是相对固定的并作为一个整体组件一起转动。为了进行转动，轴19安装在轴承25内而轴21则安装在轴承23内。轴承23，25都是安装在相应的轴承座内，该轴承座最好是以可调整地并可拆卸地安装在制冰机的框架12内。空心轴19和21分别与制冷回路中的冷凝器和压缩机(未显示)相连通。O-型圈26，24的设置分别用以对轴19、21的连接部位进行密封。

在轴21上安装有由电动机16经过皮带或链条17驱动转动的一个皮带轮，链轮或齿轮18，通过轮18的转动从而带动盘/法兰/轴组件进行转动。

致冷盘20在图4至图6中显示得更清楚。盘20是一个层板结构并由两个盘20A和20B叠在一起构成。每个盘20A，20B其一个表面上，例如通过蚀刻或机械加工制成开式通道30A的模型。这些通道模型相互间都是镜象关系的，以便当将盘20A和20B固定在一起时就形成封闭的通道30。该盘厚度一般为4至10毫米。而这些通道一般是3.5毫米宽×2.5毫米高。

该盘20的1/4的通道模型如图4所示。右边的下部1/4的模型是所显示的右边上部1/4的模型的倒置，而左边的上部和下部1/4的模型分别为右边的上部和下部1/4的模型的镜象。该通道模型是这样设计的：

(a)各通道基本上扩展到整个盘的工作表面，以便使表面上的所有部位都紧靠着致冷剂；

(b)各通道基本上是等长度的以便使在所有通道中的致冷剂具有均匀的压力降。

这两个特点保证了该盘的制冷尽可能地均匀和一致。此外，细长通道模型的设计可以使该盘能够采用一种与盐水的情况相反的可蒸发式的或“沸腾式”的致冷剂。因此就可以使该盘获得更快速和更有效的制冷。

尽管所描述的盘是由两层构成，如果需要还可以采用多于两层的多层板结构盘。

每个通道30具有一个与盘的中央孔相连通的进入口31。各通道30的出口也位于与通道进入口相对着的一侧上的盘的内圆周表面。

如图3，7和8所示，该法兰22在其一个半法兰上具有许多个径向孔27，该径向孔以其内端32与空心轴19相连通，而以其外端与盘20的通道30的进入口31相连通。在其对面的半个法兰上，该法兰22配置有许多径向孔29，该孔29以其外端与通道30的出口33相连通，而以其内端与轴向孔28相连通，接着轴向孔28与空心轴21相连通。

已冷凝的液体致冷剂经过轴19通过法兰22内的径向孔27送入并进入盘20内的各通道30，在通道内进行蒸发以便冷冻该盘。已蒸发的致冷剂由通道出口33通过孔29和28排出，并经过空心轴21通向制冷回路中的压缩机(未显示)。这样，该盘在致冷回路中起一个蒸发器的作用。

如图2所示，除冰装置40安装在框架12上，以便对盘上的致冷表面所形成的冰进行破碎。当冰由盘上脱离以后就落到漏斗50内以便收集在冰盒51内。

一个回收切片组件的实施例如图9至图11所示。在该实施例中，回收刀片52是固定在一对相对应的径向臂构件53的下部边缘上，该径向臂构件53又固定在用螺栓59拧紧在制冰机框架横梁56上的支撑板51上。该径向臂53的内端是通过一个可回转地安装在制冰机框架上的托架55上的下垂臂54支撑着。由于这种安装方案是通过主框架支撑着，而不是通过轴19、21，这样就消险了该轴承23和25上的压力并延长了这些轴承的使用寿命。

由图9至11所示的回收刀片组件也带有一个支承座58，该支承座夹持在一对托架57之间以便盘20与回收刀片52的工作刃口之间保持正确的相对排列。

该回收刀片组件是一种简单的便宜的结构，而且便于调整和维护。此外，该回收刀片组件是在盘的两侧的同一个角向位对冰进行回收，这样则在盘上的力是平衡的。

由于冰是在盘20的两侧形成的，本发明的制冰机要比已知的只在鼓筒的一侧生成冰的鼓筒式制冰机其结构更为紧凑。此外，由于致冷盘的冷冻表面更紧密地靠近致冷剂因而得到更高的制冷效率。该制冰机具有较少的运动部件因此与现有的制冰机相比需要较少的维修。当需要进行维修时，图3所示的盘/轴/轴承组件可以很容易地由安装在制冰机上的轴承内取出来。

该制冰机可以间断地开动和停止，而且该盘的速度可以改变以便生产出具有不同透明度和密实度的产品。一个500毫米直径的单盘在24小时周期内可以生产出半吨以上的冰。

本发明的另一个实施例如图12至图17所示，该实施例是采用许多个制冷盘的。如图12和图13所示，本发明的多盘式制冰机60由安装在一个共用空心轴71上的若干个致冷盘组成。轴71以其两端安装在轴承与密封结合组件65上。一个进入孔68设置在空心轴71的一端，以便连接至一个冷凝的液体致冷剂源上，而在轴71的对面一端具有一个排出孔67以便对已蒸发的致冷剂进行抽吸连接。该盘70与在图1至图11所示实施例的情况一样在制冷回路中起一个蒸发器的作用。

该盘70安装在一般是由不锈钢或玻璃纤维增强塑料制成的水箱69内。该水箱69安装在一个适于采用铸铝合金制成的基座61上。在水箱69上制成具有一定间隔的若干对凸缘72，每个盘经过对应的一对凸缘72之间。刮削刀片75设置在各对应的凸缘72的上部，当盘转动经过该刀片时，便将在盘70上生成的薄冰板进行破碎。

盘70和轴71是通过同轴安装在轴71上的皮带轮或链轮利用驱动电动机63经过减速箱62通过链条或皮带驱动转动的。但是，可以采用其它的装置驱动盘70进行转动，这方面对于熟悉本专业技术的人员应当是显而易见的。例如，该皮带轮或链轮64，或者可以在一个或更多的盘70上配置带齿的圆周边，并通过齿轮传动机构进行直接驱动。

该水箱69充满以水达到图13所示的水平线80的高度。当盘70运动通过该水箱69内的水时，由于表面张力作用在盘的两侧表面上就附着一薄层水。当已经致冷的盘70在图中所示顺时针方向旋转时，则粘附在盘的冷冻表面上的水就冷冻结生成薄冰板，随后就通过图中所示的刮削刀片75将该薄冰板由盘的表面上弄碎。没有附着在盘70的表面上或没有冻结的水将只是再流回水箱69内。因此，只有少量用于冻冰的水浪费掉。

通过降低水箱69内水的温度至接近冰点，提高盘70的旋转速度和增加通过盘70的致冷剂流量都可以提高冰的产量。

每个致冷盘的设计和制造基本上是参照图4至图6根据上述描述进行的。

刮削刀片的示范性形式如图14和图15所示。每个刮削刀片75是利用合适的紧固件通过孔77以可拆卸地安装在相对应的凸缘72的上部。每个刮削刀片75带有许多个用于由盘70的冷冻表面上将薄板冰弄碎的刀齿76。该刮削刀片都是经过淬火和回火的以便增加其耐磨性。在该制冰机内主要的磨损是冰对刮削刀片的磨损，而该刮削刀片75可以很容易地取下来以便更换和/或重新修磨。

将致冷剂向着盘70的送进如图16和图17所示。一个四路液体致冷剂分流器设置在空心轴71的进入孔68处。该四路分流器带有四个与相对应的盘70的通道相连通的铜制分流管81-84。为了在送入每个盘的致冷剂得到相等的压力降，要使分流管81-84由进入孔68至它们各自的盘70之间的长度相等。

每个分流管81-84的发送端都容纳于在其上安装着相关的盘70的空心轴71的相对应的凸缘部分的径向孔内。每个盘70是通过一个夹紧环螺帽78安装在凸缘部分上的。在每个夹紧环螺帽78的中心加工出一个内椭圆形孔以便在相对应的发送管81-84的发送端与相关的盘的通道之间提供一个进入空腔73。通过管81-84发送的致冷剂通入与每个相对应的盘70的通道开口31相连通的接受空腔73。致冷剂流经每个相对应的盘的通道30，在那里进行蒸发以便冷冻该盘。已蒸发的致冷剂经过通道出口排放出去，该通道出口与在轴71和盘70之间由夹紧环螺帽78内的椭圆形孔形成的抽吸空腔74相连通。该抽吸空腔74又经过切入轴71内的槽79与空心轴71的内部相连通。该致冷剂由空心轴71的内部80经过出口孔67排放出去，以便发送至制冷回路的压缩机。

以上的描述只是本发明的某些实施方案，显然对于那些熟悉本专业技术的人员在不违背本发明的范围情况下，可以对它提出各种改进型。例如，虽然固形盘是最好的，该制冰机也可以采用其它形状的盘，如六角形或八角形的。盘的结构可以改变成包括两层以上的盘粘结或钎焊在一起的或者可以采用在两个平的金属盘之间夹住一个盘管制成的致冷盘。

在本发明的一个替换型实施例中(未显示)，该盘是固定地支撑着，而冰是通过一个转动的刀片去除的。该刀片可以在其后端安装着施加水的装置这样，以便当其前面刀刃由盘上除冰时，其后缘就留下一层水，当刀片前刃转过一整周的时间内该层水就结冰了。该施加水的装置可以采取设置若干个喷嘴的形式。

此处专门结合薄片冰的制造对制冰机进行了描述，但本发明并不局限于此。例如，本发明的制冰机也可以用于由水果汁或饮料制造刨冰。该制冰机还可以用于以较大规模制造人造雪。

Claims (11)

1.一种制冰设备包括：至少一个可回转的致冷盘元件；一种位于第一位置上用于向着上述致冷盘元件的两侧施加液体的装置，由此至少将上述液体的一部分附着在该盘元件的两侧表面上并当该盘元件转动时就冻结在上面；和一种位于在盘元件的旋转方向由上述第一位置偏转一个角度的第二位置上用于将已冻结的液体由该盘元件的两侧去除下来的装置；其特征在于：每个上述盘元件具有许多个用于使可蒸发的致冷剂从中通过的细长内部通道，因此在使用时，处于通道中的冷却剂部分地蒸发而冷却盘元件，该通道基本上延伸至整个盘元件的工作部分。

2.如权利要求1所述制冰设备，其中所述通道基本上都是等长度的，因此在整个通道中冷却剂都具有均匀的压力降。

3.如权利要求1或2所述制冰设备，其中所述每个盘元件是层板结构的并至少包括两个盘部分，其中在每个盘部分上加工出相互呈镜象的相对应的模型的开式通道，该两个盘部分固定在一起就形成上述盘元件，而上述内部通道是由相对着的开式通道形成。

4.如权利要求3所述制冰设备，其中所述液体是水，而且由每个盘元件上去除下来的冻结液体是薄片冰的形式。

5.如权利要求1所述制冰设备，其中所述用于施加液体的装置包括一个上述液体的蓄水器，每个盘元件是部分地沉没在蓄水器的水中。

6.如权利要求2所述制冰设备，其中所述除冰装置包括以并列设置在每个盘元件的相对面的两侧上的一对径向刀片元件。

7.如前述任意一项权利要求所述的制冰设备，其中所述设备具有一个致冷盘，该盘带有一在其中安装有一个法兰件的中央孔，该法兰元件带有许多个第一径向孔，这些孔以其内端与一个安装在上述法兰元件的一侧的空心轴相连通而以其外端与在该盘元件内的各通道的相对应的进入口相连通，和许多个第二径向孔，该径向孔以其外端与该盘元件内的各通道的相对应的出口相连通，而以其内端与装入该法兰元件的对面一侧的第二个空心轴相连通。

8.如权利要求1至6中任意一项所述的制冰设备，其中所述设备包括许多个安装在一个带有进入端和出口端的共用空心轴上的致冷盘元件，该设备还包括在上述空心轴的进入端与上述轴上的相对应的每个盘元件的安装部位之间延伸的若干致冷剂发送管，这些发送管基本上是等长度的，而且在该轴上的每个相对应的盘元件的安装部位在该轴上要加工出至少一个孔，以便在各个盘元件的通道的出口与该轴的内部之间提供流体连通。

9.如权利要求3所述致冷盘，其中所述开式通道是通过蚀刻方法在上述盘部分上形成的。

10.如前述任意一项权利要求所述的制冷设备，其特征在于，用于提供液体的装置包括一个泵和与该泵相连的喷射装置，它位于所述盘任一侧向所述盘喷射液体形成冰。

11.如前述任意一项权利要求所述的制冷设备，其特征在于，所述盘元件具有至少三个内部通道，其形状为弯曲形，从盘的中心向外伸向盘的周边，再从盘的周边向内件向盘的中心。

Images