CN1447086A - 制薄片冰机器的高效蒸发器盘管 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制造薄片冰的制薄片冰机器。该机器包括：圆筒形蒸发器(1)；水流分配装置(2)，用于引导将要被冷冻的水向下流进在所述的蒸发器(1)的内壁(14)上的薄板中；以及装在蒸发器(1)内部中心的细长的刮冰装置(4)。和传统的薄片冰制造机器不一样，本发明的薄片冰制造机器具有设置有膨胀盘管(3)的蒸发器(1)。为了提高工作效率，该膨胀盘管(3)还设有多个导流板(53)。

Description

制薄片冰机器的高效蒸发器盘管

【发明的技术领域】

本发明总的涉及制冰机，尤其是涉及制薄片冰机器(flakeice-making machine)。

【发明的背景技术】

薄片冰被广泛地用在食品工业中，特别是用在海产品工业中，将捕获物冰冻以保鲜，同时将它运输给顾客。使用现在作为相当普通的技术的制薄片冰机器来制造薄片冰。然而，现有的制薄片冰机器具有它们的缺点，下面列出了一些：

i.因为传统的满溢式(flooded type)淡水制薄片冰机器必须和大型的液体分离器(实际上它是压力容器)一起开动，该液体分离器的作用是将蒸发液体和蒸气分开，从而保证没有液体回流到压缩机，所以传统的满溢式淡水制薄片冰机器体积太大并且太重。此外，由内和外壁构成的传统的满溢式的蒸发器缸体实际上是一个压力容器。作为压力容器，内外壁都必须由很厚的金属制造，以承受高压。在常温(也就是当压缩机不工作时)和接近-25℃的工作温度下，由于不够厚度的金属的膨胀(高温时)和收缩(低温时)，压力将会引起容器形状的严重改变，所以该容器的直径越大(更大容量的缸体)，需要承受制冷剂的高压的金属就越厚。因为该壁部必须用非常厚的金属制造以承受高压，所以热传导效率大大降低。这样，选择用于该壁部的金属必须是很好的热传导体，例如铝或者铜，但是它们又较软，强度不足以承受高压，使得碳钢是最好的选择。但是碳钢易于生锈，会影响耐久性并且导致长时间的不卫生。如果用例如不锈钢这样更加耐久且防锈的材料来代替碳钢，那么因为不锈钢是比碳钢差很多的导体，所以冷冻效率降低很多。由于在传统型式中需要的不锈钢的厚度要和压力容器吻合的概念，使得冷冻无效进一步恶化。

ii.为了避免碳钢生锈，传统的内部直接膨胀型淡水制薄片冰机器和传统的满溢式淡水制薄片冰机器的缸体内壁的碳钢表面镀敷一薄层铬。然而，这不但只是增加了生产成本，而且耗时，并且制造起来较慢，还有，由于在冷冻表面上连续的刮冰力作用，当磨掉该薄层铬时碳钢暴露并且易于生锈，这样就不能延长其寿命。

iii.如果使用传统的方法将海水冷冻成薄片冰，那么生产者没有别的选择，只有使用不锈钢作为蒸发器的壁部，因为只有一级不锈钢是防锈的。在这些情况下，必须使用巨大容量的压缩机单元来补偿低的冷冻效率，由此增加了生产成本。

iv.从传统的满溢式蒸发器返回到压缩机中的油也会不时带来问题，尤其是当液面控制装置或者由于泄漏导致制冷剂短缺不能正确地保持液面水平的时候。

v.液锤-在传统型式的顶部进口、底部出口的内部直接膨胀的制薄片冰机器中，关闭操作使用在下面的液体泵系统，该系统保证当重新开始运转时没有制冷剂残留在蒸发器中。然而在没有通知突然引起机器停止运转的动力故障、短路或者其他干扰的情况下，由于重力的作用，所有未蒸发的制冷剂将停留沉降并收集在底部出口区域，当重新开始运转时超过恒温膨胀阀的响应和收集器的处理能力的大量制冷剂将立即汹涌地返回压缩机，立刻导致该气体压缩机的阀和活塞的严重损坏。

vi.在直接膨胀蒸发器盘管中流动的制冷剂混合物的离心力使得该制冷剂混合物和该膨胀盘管3的外壁接触多，使该盘管内壁14几乎没有更多接触。而由此导致在缸体内壁(冷冻表面较多接触)上差的热交换以及较差的蒸发。而这引起在与该蒸发器盘管的内壁邻接的缸体内壁(用来形成冰的冷冻表面)上差的热交换以及较差的蒸发，由此降低了形成冰的生产率和效率。

由于这些问题，现有的内部直接膨胀内部型的淡水制薄片冰机器在突然停机和重新开始运转的过程中已经不能特别满意地操作，并且除了成本高之外，也不耐用且不卫生，效率经常较低。因此，本发明力图消除前述的这些缺陷或者至少将它们减到最小。下面简述提出的一些解决方案：

i.本发明的一个显著的特征就是底部制冷剂进口直接膨胀系统(像在半满溢蒸发系统中得到的一样，其在蒸发器盘管中能够达到该蒸发效率)，在此，在顶部出口排出的气体完全被蒸发，因此没有可能损坏阀和活塞的液锤问题。这种型式的机器能够克服上面详细描述的突然停机的问题。

ii.本发明能够使用不锈钢缸体(cylinder)作为冷冻表面，能够延续它的寿命，而不必像传统机器一样影响冷冻效率，这样就消除了涉及生锈和卫生的问题，并且除了成本经济之外增加了耐久性。和碳钢相比不锈钢是较差的热传导体的事实是不重要且不足道的，因为固定在直接膨胀盘管的正方形通道中的导流板的使用克服了这一问题，导流板有助于将制冷剂流引导到需要的部位，从而更加有效地蒸发。

iii.导流板，其作为本发明最显著的特征，用来在直接膨胀蒸发盘管的预定部位使制冷剂流偏斜，从而将制冷剂流引向即时吸热的直接膨胀蒸发盘管的内壁，并且在蒸发过程中即时冷冻该内缸体11。依次地，这将冷冻蒸发器14的内壁，从而制造更有效的用于形成冰的冷冻表面。在流向上的改变也有助于排除形成在该膨胀蒸发器的盘管内壁上的制冷剂蒸发泡沫，并且由此提高热交换效率，以及更快的蒸发。

iv.作为替换实施形式，本发明的制薄片冰机器也能使用碳钢，一薄层镀铬表面〔像在传统的内部直接膨胀型淡水制薄片冰机器中的一样〕与导流板固定在一起，从而获得甚至好得多的冷冻效率。由于本发明不是基于像在传统型式的机器中的压力容器那样的概念，所以缸体的壁可以用薄得多的碳钢来制造，以代替在传统的满溢式机器中承受高压需要的厚厚的壁部。更薄的壁进一步提高了热交换率，从而除了能够得到更小、更轻、更廉价的制薄片冰机器之外，还能提供更好的蒸发和更有效地形成冰。

采用该技术方案能够显著地减小体积和成本，提高机器的卫生程度和寿命周期，并且增加了直接膨胀蒸发器盘管缸体，更重要的是提高了制薄片冰机器的整个运转效率。根据本发明，可以期望该机器将更加持久，能够更满意和更有效地操作，从而更加有益于用户且更加经济。

【发明概述】

因此，本发明的主要目的在于提供一种新型的制薄片冰机器，它没有在现有技术的机器中面临的问题。

本发明的另一目的是提供一种制薄片冰机器，它能够廉价地获得，并且体积更小、更易于操作。

本发明的另一目的是提供一种设计简单易于制造和操作的制薄片冰机器。

本发明的另一目的是提供一种提高整个运转效率和生产率的制薄片冰机器。

本发明的另一目的是提供一种卫生和耐久的制薄片冰机器。

由一种制薄片冰机器可以获得本发明的这些和其他目的，该制薄片冰机器包括：

-圆筒形蒸发器1，它具有同心地安装的一内缸体11和一外缸体12，从而限定在它们之间的一空腔13，所述的蒸发器具有一内壁14；

-水流分配装置2，用于使从顶部输入的要被冷冻的水向下流动，并且一水流分配装置用于将从底部和泵输入的要被冷冻的水泵送到和配水器固定在一起的圆形水盘(water pan)，配水器的作用是将水分配给所述蒸发器1的内壁14；

安装在所述蒸发器内部中心的细长的刮冰装置4，其特征在于，

所述的蒸发器1设有直接膨胀蒸发盘管3，该蒸发盘管3通过下面的方式形成：用多个圆形金属板绕着该缸体11的内壁固定地焊接，并且将该金属板的相对的边缘分别和一金属薄板焊接，该金属薄板覆盖从上到下缠绕该缸体的所有间隙，其最终的产品是缸体的外壁12和在所述空腔13内的多个正方形通道63。

为了进一步提高冷却效率，直接膨胀蒸发盘管3的制冷剂通道(正方形通道)内部设有多个导流板53，从而使制冷剂的流动方向向直接膨胀蒸发盘管的内壁偏斜。蒸发器盘管3的内壁也是缸体的内壁14，它也用作形成薄片冰的冷冻表面。

【附图的简要描述】

在结合附图研究该详细说明之后，将清楚本发明的其他方面和它们的优点。其中：

图1表示根据本发明一个实施例的制薄片冰机器的剖面侧视图，

图2表示在正方形通道中的制薄片冰机器的导流板的剖面顶视图，在该通道内，制冷剂蒸发和流动。

【附图的详细描述】

现在参考图1和图2，它们表示根据本发明一个实施例的制薄片冰机器的剖面侧视图和顶视图。在本发明的最宽广的方面中，该制薄片冰机器包括：圆筒形蒸发器1，水流分配装置2和细长的刮冰装置4。

该圆筒形蒸发器1具有内缸体11和外缸体12，它们同心地安装以确定在它们之间的空腔13。缸体的内壁成为用作冷冻表面的蒸发器14的内壁，该冷冻表面是圆形的从而限定一冷冻腔15。有利的是，为了保存热损失，在外侧使用任一公知的绝热材料16例如聚氨酯使蒸发器1和外面隔绝。和传统的制薄片冰机器不一样，本发明的制薄片冰机器具有蒸发器1，该蒸发器配备有固定在直接膨胀蒸发器盘管3的正方形通道内的导流板，该直接膨胀(direct expansion)蒸发器盘管3同心地装在空腔13里面。

在冷冻腔15的顶部安装一水流分配装置2。该水流分配装置2包括：主轴21；圆形水盘22分配管23，它们均匀地成角度间隔开。这样，可以均匀地引导将被冷冻的水并向下与在蒸发器1的内壁14上的薄板中上升的制冷剂逆流，以便更好地进行热交换，从而得到更有效的冷冻。

细长的刮冰装置4包括：装在蒸发器1的冷冻腔15内部中心的心轴41，支架42和由坚硬的不锈钢制成的刮冰刀片43。为了容易地维修和更换，该刀片43可拆卸地安装到支架42上，而该支架被安装到可旋转的心轴41上。为了这些目的和卫生以及伴随较少维修地运行较长的寿命，选择坚硬的不锈钢用于刮冰装置4。

现在参考图2，图2表示在该膨胀蒸发盘管的正方形通道内的导流板。提供低效冷却的现有技术的制薄片冰机器的多个显著缺陷中的一个就在于蒸发器。现有技术的机器的蒸发器包括内缸体和外缸体，从而限定一蒸发腔。设置进口装置和出口装置，用于引入和排出制冷剂。厚厚的金属壁、阻止热交换的较大尺寸和大容量满溢式的蒸发腔导致少的制冷剂蒸发。另外，离心力的作用也引起更多的制冷剂和直接膨胀蒸发器的外壁接触，而不是内壁接触，由此导致低效制冷。在本发明中，优选直接膨胀的型式。为了在本发明中改进蒸发流，该蒸发器6设有膨胀盘管3，该膨胀盘管在冷冻腔65的底部具有进口装置51，在冷冻腔65的顶部具有出口装置52。将该膨胀蒸发盘管5同心地固定并焊接形成圆筒形蒸发器6的正方形通道63。

为了进一步提高冷却效率，在膨胀盘管(3)中设置多个导流板(53)。在确定的部位将多个导流板53均匀地间隔开并且倾斜一预定的角度，从而将制冷剂流引向冷冻面也即蒸发器6的内壁64。在本发明中，原则上优选正方形截面的膨胀盘管3，以便容易地安装导流板。

由于其固有的防锈特性，所以选择不锈钢作为内部的缸体壁3和导流板53的材料，从而确保卫生并且比以前持久。

回来参考图1和2，进入在底部的进口装置51的制冷剂将向上流到在顶部的出口装置52。随着制冷剂向上流动，沿着蒸发器1的内壁14的路线，由导流板53将该制冷剂偏斜。这带来了两个效果。第一，除了具有更好的热交换效率、更容易操作并且由恒温膨胀阀控制外，可以获得直接膨胀半满溢(semi-flooded)蒸发效果，从而离开顶部的出口装置52的制冷剂被完全蒸发，因此消除了在机器运转瞬间停止的情况下可能损坏压缩机的阀和活塞的液锤(liquid hammer)。第二，由于制冷剂流朝向内壁64的偏斜，可以得到更好的接触和蒸发，并且现在具有高得多的冷却效果，即形成更多的冰7。作为替换实施形式，能够引导制冷剂从顶部流到底部，但是由于重力的作用，里面有较少的制冷剂，更干燥，所以效率较低。在现场测试期间发现：15H.P(马力)的压缩机单元，使用不锈钢缸体而没有导流板的制薄片冰机器每24小时制造2300kg的冰，而装有导流板具有同样功率的另一种相似的机器每24小时制造3000kg的冰。装有碳钢镀铬缸体的15H.P的传统机器每24小时也能制造3000kg的冰，但是它不能持续长时间。虽然在上面的详细说明中已经公开了本发明的优选实施例和它们的好处，但是本发明不限于此，而是仅由所附的权利要求的精神和范围来限定。

Claims (7)

1.一种制薄片冰机器，包括：

-圆筒形蒸发器(1)，它具有同心地安装的一不锈钢内缸壁(11)和一碳钢或者低碳钢的外壁(12)，从而限定在它们之间的一空腔(13)，所述的蒸发器具有一内壁(14)；

-水流分配装置(2)，用于引导将要被冷冻的水向下流进在所述蒸发器(1)的内壁(14)上的薄板中；

-细长的刮冰装置(4)，它安装在所述蒸发器(1)内部的中心，其特征在于，

所述的蒸发器(1)设有螺旋地安装在所述空腔(13)内的一直接膨胀蒸发盘管(3)，

所述的膨胀蒸发盘管(3)具有在冷冻腔(65)底部的一进口装置(51)和在顶部的一出口装置(52)。

2、如权利要求1所述的制薄片冰机器，其特征还在于，所述的膨胀蒸发盘管(3)的横截面是正方形。

3、如权利要求2所述的制薄片冰机器，其特征还在于，所述的膨胀蒸发盘管(3)在该盘管的确定的预定部位设有多个导流板(53)。

4、如权利要求3所述的制薄片冰机器，其特征还在于，所述的多个导流板(53)以相等的间隔隔开。

5、如权利要求3所述的制薄片冰机器，其特征还在于，所述的多个导流板(53)相对于所述的膨胀蒸发盘管(3)的壁倾斜一预定的角度。

6、如权利要求2或3所述的制薄片冰机器，其特征还在于，所述的膨胀盘管(3)和所述的导流板(53)由不锈钢制造。

7、如权利要求3所述的制薄片冰机器，其特征还在于，所述的膨胀盘管(3)和所述的导流板(53)也能够由碳钢制造，但是具有在下列方面的改进：制薄片冰机器的体积减小，由此导致除了能够获得具有和传统的大体积且较贵的机器可比的效率之外，还可获得作为更小、更轻的机器的成本经济且节约空间的好处。

Images