CN108332465A - 扰流涡旋式流态冰制冰机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及扰流涡旋式流态冰制冰机，包括壳体，壳体内空腔，壳体设置有上盖板及下盖板，空腔内设置有一块呈圆筒形的导热内筒，空腔由导热内筒分为制冰腔及制冷腔，且制冰腔位于导热内筒内壁侧，制冷腔位于导热内筒外壁侧，制冷腔设置有制冷剂进口，设置有制冷剂出口，制冷腔设置导流板，且导流板沿着制冷腔从下至上螺旋上升设置，制冰腔下端设置有注水进口，上端设置有冰沙出口，制冰腔内设置有送冰机构，制冷腔内设置有若干个外腔扰流件，各外腔扰流件沿平行于导流板方向螺旋排布设置于制冷腔。采用上述方案，提供一种通过外腔扰流件对制冷腔内的制冷剂进行混合，使得制冷剂能充分与制冰腔进行热交换，从而提高冰沙生产效率的扰流涡旋式流态冰制冰机。

Description

扰流涡旋式流态冰制冰机

技术领域

本发明涉及一种制冰机，具体是指一种扰流涡旋式流态冰制冰机。

背景技术

制冰机是一种将液态水通过制冷系统，使得液态水与制冷系统内的制冷剂进行热交换，从而通过降温的方式使液态水形成固定冰的一种的制冷机械设备。

流态冰制冰机是最为常见的制冰机之一，用于制造状态介于流体与固体之间的流态冰。传统的流态冰制冰机如图2所示，包括呈圆柱形的壳体1’，壳体1’内沿轴向贯穿设置有呈圆柱形的空腔11’，且壳体1’位于轴向两端分别设置有上盖板12’及下盖板13’，通过上盖板12’及下盖板13’将空腔11’两端进行封闭，另外空腔11’内设置有一块呈圆筒形的导热内筒2’，且导热内筒2’与空腔11’同轴设置，导热内筒2’将空腔11’分为位于导热内筒2’内壁侧的制冰腔111’及位于导热内筒2’外壁侧的制冷腔112’，其中制冷腔112’下端设置有制冷剂进口1121’，上端设置有制冷剂出口1122’，且制冷腔内112’设置从下至上螺旋上升的导流板1123’，使得制冷剂从制冷剂进口1121’进入制冷腔112’，并顺着导流板1123’向上螺旋上升，并在制冷腔112’上端从制冷剂出口1122’离开，另外，制冰腔111’下端设置有注水进口1111’，上端设置有冰沙出口1112’，且制冰腔111’内沿轴向与制冰腔111’同轴设置有一根转轴1113’，上盖板12’固定有一驱动转轴1113’转动的电机3’，转轴1113’外周沿轴向螺旋上升设置有送冰板1114’。因此可通过注水进口1111’将液态水注入制冰腔111’，并通过导热内筒2’使液态水与制冷剂进行热交换从而逐渐凝固结冰块，而期间，电机3’带动转轴1113’转动，使得冰块逐渐的沿着送冰板1114’上升，且在上升期间由于冰水混合物一直处于流动状态，因此使得结成的冰呈流态状，并最终从冰沙出口1112’排出，从而实现制造流态冰的过程。

然而在上述的制冰机中，为了使制冷剂能在制冷腔内流动的时间更长，将会减缓制冷剂的流动速度，所以制冷剂只会沿着导流板缓慢的从下至上螺旋上升，并最后离开制冷腔，因此流体几乎呈现出层流状态，使得靠近导热内筒侧的制冷剂热交换较多温度较高、远离导流板侧的制冷剂热交换较少温度较低，且在一个螺距内，水平位置较低的制冷剂热交换少温度较低、水平位置较高的制冷剂热交换多温度较高，从而导致不同位置的制冷剂热交换程度不同，使得部分制冷剂热交换程度不充足而降低生产效率。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种通过外腔扰流件对制冷腔内的制冷剂进行混合，使得制冷剂能充分与制冰腔进行热交换，从而提高冰沙生产效率的扰流涡旋式流态冰制冰机。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：包括壳体，所述壳体内沿竖向方向贯穿设置有呈柱形的空腔，且空腔的轴向与竖向方向相同，所述壳体位于空腔的轴向两端分别设置有用于封闭空腔两端的上盖板及下盖板，所述空腔内设置有一块呈圆筒形的导热内筒，所述空腔由导热内筒分为用于填充液态水的制冰腔及用于填充制冷剂的制冷腔，且制冰腔位于导热内筒内壁侧，制冷腔位于导热内筒外壁侧，所述制冷腔下端设置有供制冷剂进入制冷腔的制冷剂进口，上端设置有供制冷剂离开制冷腔的制冷剂出口，所述制冷腔内设置引导制冷剂流动的导流板，且所述导流板沿着制冷腔周向从下至上螺旋上升设置，所述制冰腔下端设置有注水进口，上端设置有冰沙出口，所述制冰腔内设置有用于将液态水及固态冰从注水进口朝沙冰出口运输的送冰机构，所述制冷腔内设置有若干个用于混合制冷腔内的制冷剂的外腔扰流件，各所述外腔扰流件沿平行于导流板方向螺旋排布设置于制冷腔。

通过采用上述技术方案，由于制冰需要利用制冷剂对液态水进行吸热，使得液态水凝固成冰，因此通过在空腔内设置导热内筒，使得导热内筒将空腔分为制冷腔及制冰腔，从而可将液态水通过注水进口添加至制冰腔，将制冷剂通过制冷剂进口添加至制冷腔，使得制冷腔内的制冷剂吸收来自制冰腔内的液态水，致使液态水凝固成冰；期间，液态水不断的凝结成液态冰，并在送冰机构的作用下不断的朝沙冰出口方向移动，最后从冰沙出口处以流态冰与液态水的混合物形态产出；另外为了使制冷剂能充分的与制冰腔进行热交换，在制冷腔内设置呈螺旋上升的导流板，并将制冷剂进口设置在制冷腔底端，制冷剂出口设置在制冷腔上端，使得制冷剂从底端进入，并沿着导流板逐渐螺旋上升，最终从上端离开，因此制冷剂在传输过程中需要克服重力做功，使得制冷剂无法迅速离开制冷腔，从而增加了制冷剂在制冷腔内的流动时间，使制冷剂有足够的时间与导热内筒进行热交换，且使得原本可直接竖直向上传输的制冷剂需要沿着导流板逐渐的螺旋上升，从而致使制冷剂在制冷腔内的行程大大的增加，使得制冷剂与导热内筒各个位置充分的接触而增加了在制冷腔内的流动时间，最终提升了热交换效率与生产效率；除此之外，本发明在制冷腔内设置外腔扰流件，使得制冷剂在流过外腔扰流件时，受到外腔扰流件的干扰而不得不绕过外腔扰流件进行流动，从而致使制冷剂在外腔扰流件的后方形成卡门涡街等涡流现象，使得层流状态下的制冷剂呈现出破坏层流状态并相互混合的现象，在相互混合之后，导流板同一螺距位置的制冷剂几乎处于同温状态，使得制冷剂更加充分的与导热内筒进行热交换，从而提升了生产效率，另外，外腔扰流件沿平行于导流板方向螺旋排布，使得相隔一定间距，便有一个外腔扰流件对制冷剂进行扰动，从而充分的对整个制冷腔内的制冷剂进行混合，大大提升了生产效率。

本发明进一步设置为：各所述外腔扰流件包括用于将远离导热内筒侧的制冷剂与靠近导热内筒侧的制冷剂相互混合的第一扰流板及用于将制冷腔同一螺距内的上端制冷剂与下端制冷剂相互混合的第二扰流板，各所述外腔扰流件中第一扰流板的数量为一块、第二扰流板的数量为两块，所述第一扰流板一端固定设置于导热内筒，另一端沿着制冷剂流动方向逐渐远离导热内筒，两块所述第二扰流板一端分别固定设置于第一扰流板上下两侧，另一端沿着制冷剂的流动方向逐渐靠近相邻的导流板，呈沿制冷剂流动方向扩口设置，所述第一扰流板与两块第二扰流板之间设置有回流槽，相邻两个所述外腔扰流件之间的间距相同。

通过采用上述技术方案，由实际情况分析可知，在同一水平位置处，由于制冷腔内远离导热内筒侧的制冷剂不与导热内筒接触，因此其吸收来自导热内筒的热量较少，使得升温较慢，温度较低，而制冷腔内靠近导热内筒侧的制冷剂与导热内筒直接接触，因此其吸收来自导热内筒的热量较多，使得升温较快，温度较高，所以远离导热内筒侧的制冷剂并未充分的进行能量交换，使得一个循环之后，能量未得到充分的利用而降低了生产效率，本发明设置第一扰流板，通过第一扰流板将远离导热内筒侧的制冷剂与靠近导热内筒侧的制冷剂相互混合，从而使得靠近导热内筒侧的制冷剂温度下降，能更加充分的吸收来自导热内筒上的热量。除此之外，由于制冷剂沿着导流板逐渐上升，因此制冷剂在上升过程中逐渐进行吸热而使温度越来越高，在同一螺距下，同样呈现出相同的温度梯度，因此由于上方的制冷剂温度较高、下方的制冷剂温度较低，从而致使同一螺距下不同水平位置的导热内筒热交换状况不同，使得热交换不均匀进而降低了生产效率及生产质量，而发明设置第二扰流板，通过第二扰流板将制冷腔同一螺距内的上端制冷剂与下端制冷剂相互混合，从而使得上下两端制冷剂温度相同，不但更加充分的吸收来自导热内筒上的热量，而且提高了制冰质量。其中第一扰流板的工作原理如下，第一扰流板一端固定在导热内筒上，另一端沿着制冷剂流动方向逐渐远离导热内筒，因此如图3所示，制冷剂在以v1方向流向第一扰流板时，将会顺着第一扰流板以v2方向向远离导热内筒方向流动，使得制冷剂相互混合，而在混合之后，致使制冷腔远离导热内筒处压强增大，靠近导热内筒处压强减少，从而在压强的带动下，远离导热内筒处的制冷剂又以v3方向朝向导热内筒流去，使得导热内筒处的制冷剂温度降低，从而起到混合远离导热内筒侧的制冷剂与靠近导热内筒侧的制冷剂的作用；另外，第二扰流板的工作原理如下，将两块第二扰流板设置在第一扰流板两侧，并沿着制冷剂流动方向逐渐靠近相邻的导流板，并呈扩口设置，因此如图4所示，制冷剂在以v1方向流向第二扰流板时，将会顺着第二扰流板以v4方向向上下两侧流动，从而与上下两端的制冷剂相互混合，之后由于上下两端与外腔扰流件水平位置处形成压强差，使得制冷剂又以V5方向流动，形成卡门涡街现象，并在卡门涡街现象下，制冷剂相互混合，从而起到混合制冷腔同一螺距内的上端制冷剂与下端制冷剂的作用。除此之外，由于第一扰流板两侧设置两块第二扰流板，因此三者之间形成一回流槽，而回流槽的设置为制冷剂在经过外腔扰流件时提供回流空间，使得图3中的v3回流更加的充分，图4中的v5回流更加的充分。最后，将两相邻的外腔扰流件等间距设置，第一使得制冷剂的混合更加的均匀，第二，制冷剂流过外腔扰流件会产生一定的振动，而等间距设置外腔扰流件，使得振动之间可相互抵消，减小振动幅度，使制冰机工作更加的稳定。

本发明进一步设置为：所述导热内筒外壁沿轴向依次排列设置有若干用于增大导热内筒外壁与制冷剂的接触面积的环形凸出部，各所述环形凸出部沿导热内筒外壁周向环形设置。

通过采用上述技术方案，为了加强制冷腔内的制冷剂的热交换效率，本发明采用在导热内筒的外壁侧设置环形凸出部，使得制冷剂通过与环形凸出部接触来代替与导热内筒的外壁接触，从而增大了接触面积，使得热交换效率更高，且设置有若干个环形凸出部，各环形凸出部沿着导热内筒外壁轴向依次排布，因此各环形凸出部代替对应位置处的导热内筒，使得各环形凸出部效果叠加之后成倍的提升了接触面积，从而大大提升了热交换效率，使得制冰的生产效率及质量成倍增长；除此之外，如图5所示，由于导流板的设置使得制冷剂沿着导流板方向呈现出v1方向的流动，然而环形凸出部位于不同的水平位置凹凸程度不同，因此部分流体在环形凸出部的作用下呈现出v6方向的流动，因此流动过程中v6方向的流体逐渐靠近导流板的上表面，使得制冷腔靠近导流板的上表面处压强增大，从而在上下压差的作用下使得制冷剂形成v7所示的涡流流动状态，使得不同位置的制冷剂相互混合，从而使各个位置处的制冷剂温度相近，能更好的提高热交换效率及生产效率，且环形凸出部配合扰流板将更大程度的对制冷剂进行扰动，使得混合更加的充分。

本发明进一步设置为：各所述环形凸出部沿导热内筒径向的横截面呈半圆形，相邻两所述环形凸出部之间的间距相同。

通过采用上述技术方案，环形凸出部可采用各种规则形状或者不规则形状，均可增大接触面积，而本发明采用径向横截面为半圆形的环形凸出部，使得所得的环形凸出部形状规则，从而使得加工更加的便捷；另外呈半圆形的环形凸出部其接触面积相比导热内筒外壁增大了π/2倍，而与其它类型的环形凸出部相比，比如径向横截面呈三角形、四边形，五边形，半圆形的环形凸出部的接触面积均为最大，因此其不但加工便捷，而且接触面积较大，使得热交换效率更高；除此之外，形凸出部等间距设置，其优点在于：第一，在导热内筒上均匀排布环形凸出部，使得导热内筒形状规则，从而简化了导热内筒与环形凸出部的组合加工工艺；第二，由于制冷剂在制冷腔内的呈流体性质进行流动，且制冷剂在流经环形凸出部时，不得不绕过环形凸出部，因此制冷剂与环形凸出部接触时将会产生一定的相互作用，使得流动产生一定的振动，而等间距设置的环形凸出部，使得振动在一定程度上相互作用并抵消，从而较小了振动的频率，使得流动更加的稳定。

本发明进一步设置为：所述送冰机构包括一根与制冰腔同轴设置的转轴、用于驱动转轴沿周向转动的电机及用于将冰沙向上传输的螺旋刮片，所述螺旋刮片沿转轴轴向螺旋上升设置于转轴外周，且与转轴联动设置，所述螺旋刮片上固定设置有若干用于搅拌制冰腔内的流体介质的内腔扰流板，各所述内腔扰流板其中一侧靠近转轴，相对该侧的另一侧沿着螺旋刮片螺旋上升方向逐渐靠近导热内筒。

通过采用上述技术方案，送冰机构采用电机、转轴及螺旋刮片，因此电机在工作状态下时，带动转轴以及螺旋刮片进行转动，使得液态水在螺旋刮片的带动下从下至上传输，并在传输过程中不断流动，并部分液态水凝结成流态冰，形成流态冰与液态水的混合物，从而在上端的冰沙出口以流态冰与液态水的混合物的形式排出；除此之外，为了使流态冰的结冰率更高，在制冰腔内设置内腔扰流板，如图6所示，使得以v1’方向流动的冰水混合物在螺旋刮片转动过程中，受到内腔扰流件的干扰而沿着v2’方向流动，并不断的朝导热筒方向汇聚，使得靠近导热筒内壁侧的压强增大，因此流体在压差的作用下不断的沿着v3’、v4’方向由靠近导热筒侧朝靠近转轴侧流动，从而起到了从内侧向外侧混流，再重新向内侧混流的流动状态。其优点在于：内腔扰流板的设置，使得通过螺旋刮片的转动而使流体沿螺旋刮片径向不断的内外混合，使得靠外侧温度较低的流体与靠内侧温度较高的流体温度互补，不但可使靠近内侧的液态水充分放热而凝结成流态冰，而且使得靠外侧的液态水不至于过度凝固成固态冰，因此经过内腔扰流板作用的液态水，其整个制冰腔内无论靠近导热筒侧还是靠近转轴侧，均可凝固产生流态冰，大大提升了流态冰的制冰效率。

本发明进一步设置为：各所述内腔扰流板沿着螺旋刮片螺旋上升方向等间距排布，且水平位置越高与转轴间距越大，各所述内腔扰流板长度方向与转轴轴向平行设置，各所述内腔扰流板长度与螺旋刮片的螺距相同，且各内腔扰流板长度的两端分别固定设置于相邻的螺旋刮片。

通过采用上述技术方案，等间距设置的内腔扰流板使得扰流效果更加的均匀，最大程度的起到扰流作用；除此之外，各内腔扰流板并非设置在相同的径向位置，使得内腔扰流板到导热筒与转轴的间距一成不变，而是选择将内腔扰流板随着水平位置的升高逐渐朝导热筒方向靠近，因此可使最内侧的流体在一层一层的内腔扰流板的作用下不断的朝导热筒方向靠近，从而达到最大的搅拌效果，而并非局部搅拌；除此之外，内腔扰流板的长度方向与螺旋刮片的螺距相同，且将长度方向的两侧固定于螺旋刮片上下两端，因此内腔扰流板可对一个螺距内任意水平位置的流体介质均起到扰流作用，使得扰流更加的充分。

本发明进一步设置为：所述导热内筒的内壁呈正圆设置，所述螺旋刮片的半径与导热内筒内壁半径相适配。

通过采用上述技术方案，本发明为了在将冰水混合物向上传输的过程中同时将导热内筒内壁上的冰刮除，将导热内筒内壁设置成正圆状，并将螺旋刮片的半径设置成与正圆状的导热内筒内壁半径相同，使得螺旋刮片在转动过程中，时刻与导热内筒内壁相抵，并刮除导热内筒内壁上凝固的冰。传统的冰沙制冰机同样具备刮冰功能，如图2所示，在送冰板1114’外周周向等间距排列设置若干塑料长条刮片4’，并通过螺栓及弹簧使塑料长条刮片4’固定设置于送冰板1114’外周，使得塑料长条刮片4’可随送冰板1114’一起转动且紧贴导热筒2’内壁，因此送冰板1114’在转动过程中便可通过塑料长条刮片4’对导热筒2’内壁上凝固附着的冰进行刮除，然而上述设计具有一定缺陷：第一，由于塑料长条刮片在长期处于工作状态且塑料材质耐磨性一般，因此塑料长条刮片极易磨损，使得塑料长条刮片更换频繁；第二，由于塑料长条刮片需要通过螺栓及弹簧安装至送冰板外周，且塑料长条刮片更换频繁，因此其每次更换时过于繁琐，使得维护不便。而本发明就上述问题，其优点在于：第一，与传统制冰机中需要送冰板及塑料长条刮片共同作用才能完成刮冰、送冰工作相比，本发明直接采用设置螺旋刮片，使得螺旋刮片在工作过程中不但将并水混合物从下至上传输，而且在转动过程中将导热筒内壁上的冰刮除，从而使得刮冰送冰一体化，大大降低了制造工艺；第二，由于传统的塑料长条刮片通过弹簧相抵壁面进行刮冰，因此极易磨损，而本发明中导热筒内壁与螺旋刮片等半径的设置，使得两者之间存在一个较小的间隙，因为未实质性接触，不存在产生接触磨损，使得使用寿命大大提高，无需更换维修，且由于小间隙的特点，使得导热筒内壁上残留的冰几乎可忽略不计，刮冰充分，是一台无需维护且能打到高效刮冰的设计。

本发明进一步设置为：所述壳体与导热内筒之间与导热内筒同轴设置有一呈圆筒形的隔热中筒，所述制冷腔位于隔热中筒与导热内筒之间，所述隔热中筒与壳体之间设置有用于减少制冷剂与外界进行热交换的隔热腔，所述隔热腔沿周向依次排列设置有若干片支撑板，所述支撑板长度方向两端相抵于上盖板及下盖板，宽度方向两端相抵隔热中筒及壳体，各所述支撑板沿长度方向依次排列设置有若干用于减少热量传递的长条孔，所述支撑板位于两相邻长条孔之间设置有用于横向支撑的第一支撑部，所述支撑板位于长条孔排列方向的两侧设置有用于竖向支撑的第二支撑部

通过采用上述技术方案，为了防止外界热量进入制冷腔内使得制冷剂温度升高，从而在导热内筒及壳体之间设置一层隔热中筒，并在隔热中筒与壳体之间形成一层隔热腔，使得外界热量需要跨越壳体、隔热腔及隔热层才可与制冷腔内的制冷剂进行热交换，从而大大减少了制冷剂的能量损失，除此之外，为了使整体机构更加的稳定，常规设计的制冰机在隔热腔内会设置若干强度较好的支撑板用于贴合于壳体、隔热中筒、上盖板及下盖板来实现横向及纵向的支撑及定位，然而由于支撑板采用导热性较好的金属材料，因此极易吸收来自壳体上的热量，并传递给隔热中筒，使隔热中筒内侧的制冷剂温度升高，而本发明为了减少支撑板的热量传递，在支撑板上沿支撑板的长度方向设置长条孔，如图7所示，使得来自外界的热量Q1沿着水平方向与支撑板靠近壳体侧接触，从而致使支撑板靠近壳体侧升温，并向内能量传递，然而由于长条孔的设置，使得绝大部分的热量需要跨越长条孔之间的间隙进行传递，小部分通过两长条孔之间的支撑板进行Q2形式的传递，然而由于间隙之间为充斥着比热容远大于金属材质的空气，因此绝大多数的热量散失于空气之中而无法传递至支撑板的另一端，而只有小部分的Q2跨越至另一端，并以Q3的热量传递方式传递给隔热中筒，因此来自外界的热量传递效率极低，从而使得制冷剂吸收外界的能量较少，温度升高较少。另外，由于支撑板的主要作用为起到支撑作用，因此在两长条孔之间预留了一定间距作为第一支撑部，使得第一支撑部横向支撑于壳体与隔热中筒之间，起到横向支撑作用，而在长条孔排列方向的两侧设置第二支撑部，通过第二支撑板相抵于上盖板及盖板，从而起到竖向支撑作用，使得上、下盖板、壳体及隔热中筒无法相对移动，使结构稳定。

本发明进一步设置为：所述支撑板朝向隔热中筒侧设置有若干用于与隔热中筒相抵的接触块，所述接触块沿支撑板长度方向等间距排列设置，相邻两所述接触块之间设置有使支撑板与隔热中筒无法接触的隔热间隙。

通过采用上述技术方案，为了进一步的减少图7中的Q3传递至隔热中筒上的热量，在支撑板上设置接触块，使得支撑板通过接触块与隔热中筒进行接触，使得支撑板施加的支持力通过接触块作用于隔热中筒的外壁上，而在两相邻的接触块之间形成热传导系数较低的隔热间隙，因此Q3中大部分能量进入隔热间隙并消耗于隔热间隙而无法传递至隔热中筒上，而只有一小部分热量通过接触块传递至隔热中筒，从而大大降低了热量传递率，使得减少制冷剂吸收来自外界的热量，提升制冷剂的能量利用率。

本发明进一步设置为：所述长条孔的孔长方向平行于支撑板长度方向，相邻两所述长条孔之间的间距相同，所述隔热腔内设置有若干用于减少与外界进行热量交换的保温棉。

通过采用上述技术方案，长条孔的孔长方向横向设置或者竖向设置均可起到降低热扩散率的作用，但是两者相比，如图7-图8所示，当长条孔的孔长方向沿垂直于支撑板的长度方向时，为了使所有的第一支撑部宽度叠加之后尽可能的短，从而使热量跨越的横街面积小，则需要排列设置足够多的长条孔来压缩两长条孔之间的间距，然而，上述的方式不但使得制造工艺复杂化，而且由于两长条孔之间的间距较短（即第一支撑部宽度较短），因此极易出现单一第一支撑部当应力集中时因强度不够而断裂，长久使用第一支撑部将会逐渐断裂，从而失去横向支撑作用，此外，横向设置的长条孔，不但压缩了第一支撑部的宽度，同样压缩了第二支撑部的宽度，使得第二支撑部同样易出现因强度不够而弯曲或者断裂的现象，而相比横向设置的长条孔，竖向设置的长条孔在以设计较少的长条孔个数的情况下，使得每一个第一支撑部具有一定程度的宽度，从而使得每个第一支撑部在横向支撑上具有一定的强度，不易断裂，并且相对的使第二支撑部宽度增大而强度上升。其中强度的大小取决于对应部位许用应力的大小，与横截面积有关。除此之外，长条孔之间等间距设置，即各第一支撑板的宽度相同，其优点在于，不但简化了支撑板的制造工艺，而且使得每个第一支撑板的强度相近，使支撑的稳定性更强；除此之外，隔热腔内绝大部分为空气，虽然空气的热传导率较低，但是其空间占比较大，因此一定程度的热量还是会通过空气传递至隔热层，并作用于制冷剂使制冷剂升温，为了进一步使制冷剂所接受的外界热量降低，在隔热腔内通过用保温棉进行填充，利用保温棉的热传导率低于空气的特点，使来自外界的热量更少的传递至隔热层，从而减少制冷剂吸收来自外界的热量，提升制冷剂的能量利用率。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的正视剖视图；

图2为传统的冰沙制冰机的正视剖视图；

图3为本发明具体实施方式中制冷剂在第一扰流板作用下的流动状态图；

图4为本发明具体实施方式中制冷剂在第二扰流板作用下的流动状态图；

图5为本发明具体实施方式中制冷剂在环形凸出部作用下的流动状态图；

图6为本发明具体实施方式中制冰腔内流体在内腔扰流板作用下的流动状态图；

图7为本发明具体实施方式中热量在支撑板上的扩散图；

图8为长条孔的孔长垂直支撑板长度方向的支撑板的零件图；

图9为图1中A的放大图；

图10为导热内筒、导流板、外腔扰流件及环形凸出部的装配图；

图11为本发明具体实施方式中外腔扰流件的零件图；

图12为图10中B的放大图；

图13为本发明具体实施方式中支撑板的部分零件图；

图14为本发明具体实施方式的俯视剖视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

如图1所示，本发明公开了一种冰沙制冰机，包括呈圆柱形的壳体1，壳体1内沿轴向同轴开设有一个呈圆柱形的空腔11，且空腔11沿轴向贯穿壳体1的两端，另外，壳体1位于空腔11的轴向两端分别设置有上盖板12及下盖板13，并通过螺栓将上盖板12、下盖板13与壳体1固定连接，使得形成一个封闭空间的空腔11用于制冰。

另外，本实施例中的空腔11内设置有一块呈圆筒形的导热内筒2以及一块呈圆筒形的隔热中筒3，导热内筒2、隔热中筒3与空腔11同轴设置，且沿空腔11径向向外依次排列为导热内筒2、隔热中筒3及壳体1，其中导热内筒2及隔热中筒3将空腔11分为制冰腔111、制冷腔112及隔热腔113，且制冰腔111位于导热内筒2内壁侧，制冷腔112位于导热内筒2外壁侧及隔热中筒3内壁侧，隔热腔113位于隔热中筒3外壁侧及壳体1内壁侧，因此可通过在制冰腔111内填充液态水，在制冷腔112内填充制冷剂（其中制冷剂可采用氟利昂等），使得制冷腔112内的制冷剂吸收制冰腔111内的液态水，从而使液态水凝结成冰，且外界的热量若想进入制冷腔112使得制冷剂温度升高，需要跨过壳体1、隔热腔113及隔热中筒3。其中上盖板12及下盖板13位于导热内筒2外壁侧设置有环形密封圈8，且上盖板12上的环形密封圈8挤压于上盖板12与导热内筒2之间，下盖板13上的环形密封圈8挤压于下盖板13与导热内筒2之间，因此通过环形密封圈8及导热内筒2将制冰腔111与制冷腔112相互隔绝，结构如图9所示，同理隔热中筒3与环形密封圈8密封配合，使得隔热腔113与制冷腔112相互隔绝。

另外，本实施例中下盖板13上设置有一根注水管131，其中注水管131呈L形，且一端延伸至制冰腔111内、另一端设置于下盖板13下侧，使得注水管131在制冰腔111内端形成注水进口1311，同理，上盖板12设置有呈圆筒形的冰沙管121，且冰沙管121上设置有冰沙出口1211，使得制冰内的冰沙可通过冰沙出口1211排出，另外制冰腔111内设置有一根与制冰腔111同轴设置的转轴1111，转轴1111轴向两端分别通过滚珠轴承与上盖板12及下盖板13转动连接，另外，转轴1111外周沿轴向螺旋上升设置有螺旋刮片1112，其中螺旋刮片1112靠近转轴1111端与转轴1111通过焊接或一体设置等方式固定连接，远离转轴1111端与导热内筒2内壁相抵，用于刮除附着于导热内筒2内壁上的冰层，另外上盖板12上端设置有一电机122及减速器123，电机122通过减速器123将转速输出并作用于转轴1111，使转轴1111周向转动，并在转动过程中通过螺旋刮片1112将制冰腔111内的冰及液态水从下至上传输，其中电机122通过螺栓固定连接于上盖板12。转轴1111、螺旋刮片1112、电机122及减速器123共同构成送冰机构1113。

其中优选的，本实施例中的导热内筒2可采用注塑成型的方法，使得内壁呈正圆设置，且螺旋刮片1112的半径可设置为略大于导热内筒2内壁半径，使得前期使用时，螺旋刮片1112与导热内筒2之间适当的磨损，并在磨损到一定程度之后两者之间呈无间隙配合，且螺旋刮片1112可相对导热内筒2流畅转动，因此导热内筒2内壁形成的冰层在螺旋刮片1112转动过程中便被刮除，使得导热内筒2内壁上无法形成冰层。

另外，本实施例中的隔热腔113内沿周向依次排列设置有若干片支撑板4，其中支撑板4为如图13所示的呈长方体形，且为具有一定厚度的板体，另外，支撑板4长度与空腔11的轴向长度相适配，支撑板4的宽度与隔热中筒3到壳体1的径向距离相适配，因此支撑板4位于长度方向的两端分别相抵于上盖板12及下盖板13，用于实现竖向支撑作用，宽度方向两端分别相抵于隔热中筒3及壳体1，用于实现横向支撑作用。

另外，本实施例中的壳体1位于下端的侧壁上穿设有一根制冷剂进管14，且制冷剂进管14从壳体1外部一直延伸至壳体1内部并穿过隔热中筒3与制冷腔112连通，壳体1位于上端的侧壁上穿设有一根制冷剂出管15，且制冷剂出管15从壳体1外部一直延伸至壳体1内部并穿过隔热中筒3与制冷腔112连通，此外，制冷剂进管14位于制冷腔112内设置有制冷剂进口141，制冷剂出管15位于制冷腔112内设置有制冷剂出口151，因此可通过对制冷剂尽管进行注入制冷剂，制冷剂通过制冷剂进口141进入制冷腔112，并沿着制冷腔112向上运动，最终通过制冷剂出口151并从制冷剂出管15离开。

另外，本实施例中的制冷腔112内设置有导流板1121，且导流板1121沿着制冷腔112从下至上螺旋上升设置，其中导流板1121靠近导热内筒2侧与导热内筒2焊接，靠近隔热中筒3侧与隔热中筒3焊接，使得制冷剂只可沿着导流板1121螺旋上升而无法竖向直线上升，因此大大增加了制冷剂在制冷腔112内的逗留时间，从而最大程度的进行制冷作用。

如图10所示，另外，本实施例中的制冷腔112内设置有若干个外腔扰流件5，且外腔扰流件5沿着平行于导流板1121的螺旋方向排列在导热内筒2上，因此制冷剂在沿着导流板1121上升的过程中将会不断的遇见外腔扰流件5，并在外腔扰流件5的作用下不断的进行分流并出现卡门涡街等涡流现象，从而起到混合制冷剂的作用。

其中，优选的，本实施例中相邻两个外腔扰流件5之间的间距相同，使得制冷剂的混合更加的均匀，且由于制冷剂流过外腔扰流件5会产生一定的振动，而等间距设置外腔扰流件5，使得振动之间可相互抵消，减小振动幅度，使制冰机工作更加的稳定。

另外，本实施例中的导热内筒2的外壁沿轴向依次排列设置有若干环形凸出部6，且各环形凸出部6沿导热内筒2外壁周向环形设置，因此通过环形凸出部6与制冷剂进行接触来代替导热内筒2外壁进行接触，使得大大的增大了与制冷剂的接触面积的，从而提升热交换率及生产效率。其中环形凸出部6可通过焊接或者与导热内筒2一体成型，本实施例优选的采用一体成型设置，不但加工更加的精细，而且由于环形凸出部6数量较多，焊接过于麻烦。

如图11所示，另外，优选的，本实施例中每个外腔扰流件5包括第一扰流板51及第二扰流板52，其中第一扰流板51用于将远离导热内筒2侧的制冷剂与靠近导热内筒2侧的制冷剂相互混合，第二扰流板52用于将制冷腔112同一螺距内的上端制冷剂与下端制冷剂相互混合。

优选的，本实施例中的每一个外腔扰流件5中第一扰流板51的数量为一个，第二扰流板52的数量为两个，其中第一扰流板51一端固定在导热内筒2上，另一端沿着制冷剂流动方向逐渐远离导热内筒2，从而使得第一扰流板51与导热内筒2之间沿着制冷剂流动方向形成一定的角度，使得形成如图3所示的流动状态，另外，两块第二导流板1121分别固定设置在第一扰流板51的上下两侧，其中固定方式可采用一体成型设置或者焊接等方式，且两块第二扰流板52沿制冷剂流动方向呈扩口设置并靠近相邻的导流板1121，使得第一扰流板51及第二扰流板52形成类似等腰梯形的形状，因此制冷剂在第二扰流板52的作用下形成如图4所示的流动状态。

另外，本实施例中的第一扰流板51与两块第二扰流板52在拼合之后形成一个呈梯形的回流槽53，使得流体在回流槽53的影响下回流更加的充分，从而增强了混合效果，使得制冷剂的利用效率更加的出色。

优选的，本实施例中的第一扰流板51靠近导热内筒2端固定设置有固定板54，其中固定板54与导热内筒2平行设置，并在固定板54上开设有一通孔用于将固定板54与导热内筒2通过螺栓、铆接等方式连接。另外，固定板54与第一扰流板51的固定连接方式有多种，例如焊接、一体成型等方式。

如图12所示，优选的，本实施例中各环形凸出部6沿导热内筒2径向的横截面呈半圆形。

另外，相邻两环形凸出部6之间的间距相同，使得流动更加的稳定，而优选的，本实施例中，采用将环形凸出部6依次相连设置，即相邻两环形凸出部6之间的间距为0，使得环形凸出部6的数量最大化，使总体接触面积提高到原有接触面积的π/2倍，达到最大值，从而大大提升了热传导效率及生产效率。

如图1、图6所示，本实施例中的螺旋刮片1112上固定设置有若干内腔扰流板9用于搅拌制冰腔111内的流体介质的，其中内腔扰流板9呈长方体结构，且长度方向与转轴1111轴向平行设置、大小与螺旋刮片1112的螺距大小相同，因此各内腔扰流板9沿长度方向的两侧分别通过焊接的方式与相邻的螺旋刮片1112固定连接，另外，如图6所示，内腔扰流板9沿宽度方向的一侧靠近转轴1111，相对该侧的另一侧沿着螺旋刮片1112螺旋上升方向逐渐朝远离转轴1111方向设置，使得内腔扰流板9与对应位置的转轴1111径向呈一定夹角，其中优选的，如图6所示，夹角呈30°。因此，螺旋刮片1112在转动过程中，使流体介质沿v1’方向相对流动，并受到内腔扰流板9的作用而朝导热内筒2方向混流，使得导热内筒2侧压强增大，在压差作用下朝转轴1111侧混流，使得流态冰结冰效率更高。

优选的，本实施例中的各内腔扰流板9沿着螺旋刮片1112的螺旋上升方向等间距排布，且水平位置越高与转轴1111间距越大，其中本实施例在一个螺旋刮片1112的螺距内设置有6片内腔扰流板9，且以转轴1111为中心，等角度阵列于螺旋刮片1112上，其角度为60°，另外，6片内腔扰流板9以水平位置高低为排列顺序，到转轴1111的间距依次增大，且相邻增大间距相同，略小于（导热筒内径-转轴外径）/5。因此最内侧流体在一个螺距内按顺序由下之上受到6块内腔导流板9的作用，使得流体从靠近转轴1111侧移动至靠近导热内筒2侧实现最大程度的横跨及形成最大的压强差，使混流更加的充分，使得流态冰结冰效率更高。

如图1、图13、图14所示，优选的，本实施例中的每片支撑板4沿长度方向依次排列开设有若干个长条孔41，使得从外界进入的热量在跨越长条孔41时大部分热量散失于长条孔41之中，只有少部分热量从两长条孔41之间的间隙（即后续的第一支撑部42）间跨越进入靠近隔热中筒3侧，使得支撑板4位于两相邻长条孔41之间设置有第一支撑部42，支撑板4位于长条孔41排列方向的两侧设置有第二支撑部43，其中第一支撑部42沿支撑板4的宽度方向用于支撑隔热中筒3及壳体1，使得隔热中筒3及壳体1无法相对径向靠近，而第二支撑沿支撑板4的长度方向用于支撑上盖板12及下盖板13，使得上盖板12及下盖板13无法上下相互靠近。

其中，优选的，本实施例中的长条孔41的孔长方向平行于支撑板4的长度方向，使得第一支撑部42及第二支撑部43具有一定的宽度，从而强度更强，另注释，第一支撑部42的宽度方向与支撑板4的长度方向相互平行，第二支撑部43的宽度方向与支撑板4的宽度方向相互平行。

其中，优选的，本实施例中的相邻两长条孔41之间的间距相同，即各第一支撑部42的宽度相同，不但简化了支撑板4的制造工艺，而且使得每个第一支撑板4的强度相近，使支撑的稳定性更强。

另外，本实施例中的支撑板4位于宽度方向以的一侧设置有若干个呈长方体形的接触块44，且各接触块44沿支撑板4长度方向等间距排列设置，其中接触块44可通过一体成型设置或者焊接等方式与支撑板4固定连接，另外相邻两接触块44之间设置有隔热间隙45，使得支撑板4与隔热中筒3无法接触，从而使得来自支撑板4上的热量大部分散失于隔热间隙45之间，只有少部分热量通过接触块44传递至隔热中筒3，因此隔热中筒3内壁侧的制冷剂吸收来自支撑板4上的热量较少，从而保温效果更好。

另外，本实施例中隔热腔113内填充有具有保温功能的保温棉7，且保温棉7呈块体设置，形状大小与相邻两支撑板4之间的隔热腔113形状大小相适配，用于填充两支撑板4之间的隔热腔113空间。利用保温棉7的热传导系数小于空气的热传导系数，使得通过隔热腔113传导的热量更少，且保温棉7形状大小的设置，使得保温棉7与隔热腔113更加的适配。另外，保温棉7还可采用三聚氰胺树脂等聚合物在隔热腔113内直接发泡成型，使得保温棉7在发泡过程中直接填充隔热腔113，从而保证隔热腔113内间隙可得到100%填充，使保温效果达到最佳效果。

Claims (10)

1.扰流涡旋式流态冰制冰机，包括壳体，所述壳体内沿竖向方向贯穿设置有呈柱形的空腔，且空腔的轴向与竖向方向相同，所述壳体位于空腔的轴向两端分别设置有用于封闭空腔两端的上盖板及下盖板，所述空腔内设置有一块呈圆筒形的导热内筒，所述空腔由导热内筒分为用于填充液态水的制冰腔及用于填充制冷剂的制冷腔，且制冰腔位于导热内筒内壁侧，制冷腔位于导热内筒外壁侧，所述制冷腔下端设置有供制冷剂进入制冷腔的制冷剂进口，上端设置有供制冷剂离开制冷腔的制冷剂出口，所述制冷腔内设置引导制冷剂流动的导流板，且所述导流板沿着制冷腔周向从下至上螺旋上升设置，所述制冰腔下端设置有注水进口，上端设置有冰沙出口，所述制冰腔内设置有用于将液态水及固态冰从注水进口朝沙冰出口运输的送冰机构，其特征在于：所述制冷腔内设置有若干个用于混合制冷腔内的制冷剂的外腔扰流件，各所述外腔扰流件沿平行于导流板方向螺旋排布设置于制冷腔。

2.根据权利要求1所述的扰流涡旋式流态冰制冰机，其特征在于：各所述外腔扰流件包括用于将远离导热内筒侧的制冷剂与靠近导热内筒侧的制冷剂相互混合的第一扰流板及用于将制冷腔同一螺距内的上端制冷剂与下端制冷剂相互混合的第二扰流板，各所述外腔扰流件中第一扰流板的数量为一块、第二扰流板的数量为两块，所述第一扰流板一端固定设置于导热内筒，另一端沿着制冷剂流动方向逐渐远离导热内筒，两块所述第二扰流板一端分别固定设置于第一扰流板上下两侧，另一端沿着制冷剂的流动方向逐渐靠近相邻的导流板，呈沿制冷剂流动方向扩口设置，所述第一扰流板与两块第二扰流板之间设置有回流槽，相邻两个所述外腔扰流件之间的间距相同。

3.根据权利要求1所述的扰流涡旋式流态冰制冰机，其特征在于：所述导热内筒外壁沿轴向依次排列设置有若干用于增大导热内筒外壁与制冷剂的接触面积的环形凸出部，各所述环形凸出部沿导热内筒外壁周向环形设置。

4.根据权利要求3所述的扰流涡旋式流态冰制冰机，其特征在于：各所述环形凸出部沿导热内筒径向的横截面呈半圆形，相邻两所述环形凸出部之间的间距相同。

5.根据权利要求1所述的扰流涡旋式流态冰制冰机，其特征在于：所述送冰机构包括一根与制冰腔同轴设置的转轴、用于驱动转轴沿周向转动的电机及用于将冰沙向上传输的螺旋刮片，所述螺旋刮片沿转轴轴向螺旋上升设置于转轴外周，且与转轴联动设置，所述螺旋刮片上固定设置有若干用于搅拌制冰腔内的流体介质的内腔扰流板，各所述内腔扰流板其中一侧靠近转轴，相对该侧的另一侧沿着螺旋刮片螺旋上升方向逐渐靠近导热内筒。

6.根据权利要求5所述的扰流涡旋式流态冰制冰机，其特征在于：各所述内腔扰流板沿着螺旋刮片的螺旋上升方向等间距排布，且水平位置越高与转轴间距越大，各所述内腔扰流板长度方向与转轴轴向平行设置，各所述内腔扰流板长度与螺旋刮片的螺距相同，且各内腔扰流板长度的两端分别固定设置于相邻的螺旋刮片。

7.根据权利要求5所述的扰流涡旋式流态冰制冰机，其特征在于：所述导热内筒的内壁呈正圆设置，所述螺旋刮片的半径与导热内筒内壁半径相适配。

8.根据权利要求1所述的扰流涡旋式流态冰制冰机，其特征在于：所述壳体与导热内筒之间与导热内筒同轴设置有一呈圆筒形的隔热中筒，所述制冷腔位于隔热中筒与导热内筒之间，所述隔热中筒与壳体之间设置有用于减少制冷剂与外界进行热交换的隔热腔，所述隔热腔沿周向依次排列设置有若干片支撑板，所述支撑板长度方向两端相抵于上盖板及下盖板，宽度方向两端相抵隔热中筒及壳体，各所述支撑板沿长度方向依次排列设置有若干用于减少热量传递的长条孔，所述支撑板位于两相邻长条孔之间设置有用于横向支撑的第一支撑部，所述支撑板位于长条孔排列方向的两侧设置有用于竖向支撑的第二支撑部。

9.根据权利要求8所述的扰流涡旋式流态冰制冰机，其特征在于：所述支撑板朝向隔热中筒侧设置有若干用于与隔热中筒相抵的接触块，所述接触块沿支撑板长度方向等间距排列设置，相邻两所述接触块之间设置有使支撑板与隔热中筒无法接触的隔热间隙。

10.根据权利要求9所述的扰流涡旋式流态冰制冰机，其特征在于：所述长条孔的孔长方向平行于支撑板长度方向，相邻两所述长条孔之间的间距相同，所述隔热腔内设置有若干用于减少与外界进行热量交换的保温棉。