CN209558741U - 一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置 - Google Patents

Abstract

一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置，包括刮削制冰机构(10)、在线微粒化机构和储冰超微浓缩机构(30)，刮削制冰机构(10)包括制冰筒(11)、刮冰轴(12)；在线微粒化机构包括临储筒(21)，临储筒(21)同轴地连通所述环形出冰口(17)，刮冰轴(12)顶部穿过临储筒(21)在临储筒和刮冰轴之间形成环形临储腔(26)，在环形临储腔(26)中设有内环振超声机构；储冰超微浓缩机构(30)包括储冰筒(31)，储冰筒设有溢流超微粉机构(36)。通过轴温调节机构配合分段冷却导致出冰率增加，二次粉碎，冰粒微粒化，在启动5分钟后的流态冰浓度可达到50％以上。

Description

一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置

技术领域

本实用新型涉及制冷与保鲜的技术领域，具体涉及一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置。

背景技术

流态冰由毫米级甚至微米级球状细小冰晶与载液组成了浆状流体，流态冰具有高的载冷能力、强的流动性、大的比表面积和良好的密封性能。流态冰的载冷能力是冷冻冰载冷能力的1.8-4.3倍，流态冰有流体的流动性且柔软，可用泵输送，用于冷却时可以迅速充填到任何缝隙，立即密封包围产品且不会伤害产品表面，冰晶粒子直径0.2-0.8mm的流态冰的比表面积为14000-16000m²/t。流态冰降温速度快，颗粒细小，软滑，对海鲜表面无机械伤害、完整保持鱼体外观和品质，是海产品保鲜的理想冷媒介质。

现有的流态冰制取方法仅有壁面刮削法和过冷法应用于商业领域，壁面刮削法的原理是利用管壳结构使制冷剂在管外吸热促使筒内水膜凝冰，经高速旋转的刮片刮削后与液体混溶形成流态冰。

美国的INTEGRATED MARINE SYSTEMS INC的发明专利US2010064717 A1公开了一种刮削法生产冰粒的装置，展示了筒体外刮板配合外喷头、内刮板内喷头、内外均设置刮板喷头的制冰形式，但其重点改进在于热交换筒及制冷剂流路的构造，构造一是筒体外侧焊接环形片分隔出制冷剂通道，构造二是筒体壁沿圆柱面轴向环形阵列有多个竖直制冷剂通道，制冷剂通道内壁设有齿轮槽，放大传热比表面积，其换热筒体的制造方便，壁厚薄，换热效果好，适于大批量工业制造，可谓是典型的壁面刮削法制取流态冰。但是，其缺点是，换热比表面积的增加是有限的，制冷剂的用量也是非常大的，不适用海外捕鱼船使用。

浙江舟山欧森天元科技有限公司的发明专利CN104792080A公开了一种流态冰浓缩、均匀、储存及排送罐装置，提高了流态冰的浓度，实现了连续制冰与存储冰，浓度可在20-90％范围内调节，排冰速度快。其原理是排出的流态冰抽入存储罐，冰漂浮而起，底部是含冰率低的冰水，存储罐底部又通过泵5重新抽到制冰机7的输入口，循环制冰以提高含冰率。其缺点是不能根本上解决一次制冰取得高含冰率的问题。

但是，壁面刮削法存在以下问题：

(1)含冰率不能太高，刮削法生产的流态冰含冰率在10-30％，再大了容易堵死。

(2)刮削冰晶颗粒形状为条状或扁圆状，颗粒度明显偏大，如何进一步减小颗粒度也是行业棘手难题。

(3)真正减少制冷剂用量，做到传热效率最大化，方便远近海渔船就地取海水制取流态冰使用。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置。

本实用新型的目的是这样实现的，一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置，刮削制冰机构、在线微粒化机构和储冰超微浓缩机构，刮削制冰机构顶部同轴连通在线微粒化机构，在线微粒化机构通过中间管连通储冰超微浓缩机构；

刮削制冰机构包括制冰筒、刮冰轴，制冰筒同轴固定连接支撑座筒，刮冰轴同轴可旋转地设置在制冰筒和支撑座筒内，制冰筒顶部设有环形出冰口，支撑座筒设有海水入口和回水入口；

在线微粒化机构包括临储筒，临储筒同轴地连通所述环形出冰口，刮冰轴顶部穿过临储筒在临储筒和刮冰轴之间形成环形临储腔，在环形临储腔中设有内环振超声机构；

储冰超微浓缩机构包括储冰筒，储冰筒设有溢流超微粉机构，储冰筒通过回水口连通所述回水入口。

进一步地，内环振超声机构包括C形环振头，C形环振头包括环形振头体、连接杆和缺口，连接杆穿过临储筒连接超声机构；C形环振头同轴地配置在环形临储腔中。

进一步地，所述内环振超声机构包括上半环振动头和下半环振动头，上半环振动头和下半环振动头为L形半环臂，L形半环臂分别包括半环本体和一体连接在半环本体首端的半圆连接杆；半圆连接杆中间夹设纤维增强密封垫对合并穿过临储筒连接超声机构。

进一步地，临储筒包括Z轴向同轴线设置的轴套部、临储筒体、入口管部，还包括X轴向设置的出口管部，入口管部固定连接在制冰筒的顶部，出口管部通过中间管连接储冰超微浓缩机构，刮冰轴顶部穿过临储筒体可旋转设置在轴套部内。

进一步地，在出口管部正对流态冰流动方向设有逆流振超声机构，所述逆流振超声机构包括圆柱形振动头，圆柱形振动头水平设置在出口管部的右端管内，圆柱形振动头逆着流态冰的流动方向发出超声波。

进一步地，储冰筒中设有过滤网，将储冰筒分为上储冰腔和下沥水腔，下沥水腔设有回水口；上储冰腔中固定所述溢流超微粉机构，储冰筒外壁环形间隔设有多个外环超微粉机构。

进一步地，溢流超微粉机构包括溢流筒，溢流筒底部设有流态冰入口，溢流筒顶部以倾斜角度的倾斜边溢流，溢流筒顶部正对设有溢流振头，溢流振头具有水平底面和倾斜侧壁，水平底面(正对溢流筒轴向，倾斜侧壁正对倾斜边。

进一步地，环形振头体的横截面以连接杆轴对称地由连接杆连接处的壁厚到缺口端逐渐变小；或者，半环本体由半圆连接杆连接处的壁厚到悬臂端逐渐变小。

进一步地，在上半环振动头的正交变幅杆和下半环振动头的正交变幅杆之间设有高弹性体。

进一步地，制冰筒外设有分段冷却，分段冷却包括一段冷却筒和二段冷却筒，一段冷却筒冷媒入口临近海水入口，一段冷却筒冷媒出口位于制冰筒中部；二段冷却冷媒入口临近环形出冰口，二段冷却冷媒出口也位于制冰筒中部；一段冷却筒和二段冷却筒内壁均设有螺旋冷媒流道。

所述高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置，轴温调节机构配合分段冷却导致出冰率增加，二次粉碎，冰粒微粒化，在启动5分钟后的流态冰浓度可达到50％以上，流态冰颗粒直径分布在0.05-0.5mm之间，达到渔船出海就地取海水制冰的要求。

附图说明

图1为本实用新型一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置实施例一的主剖视图。

图2为本实用新型一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置实施例一的图1的 B-B剖视图。

图3为本实用新型一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置实施例一的储冰超微浓缩机构30的主剖视图。

图4为本实用新型一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置实施例一的储冰超微浓缩机构的图3的A-A剖视图。

图5为本实用新型一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置实施例二的俯剖视图。

上述图中的附图标记：

10刮削制冰机构,11制冰筒,12刮冰轴,13驱动齿轮,14支撑座筒，15海水入口，16回水入口，17环形出冰口

21临储筒，22轴套部，23临储筒体，24入口管部，25出口管部，26环形临储腔，27 安装凸台，28密封圈，29密封盖

30储冰超微浓缩机构，31储冰筒，32过滤网，33上储冰腔，34下沥水腔，35回水口，36溢流超微粉机构，37外环超微粉机构，38高浓出冰口，39齿轮泵

40轴温调节机构，41轴阶梯孔，42内管，43转接头

50内环振超声机构，51C形环振头，52第一变幅杆，53环形振头体，54连接杆，55缺口，56悬臂端

60逆流振超声机构，61圆柱形振动头，62第二变幅杆，63第二超声换能器

500内环振超声机构，500.1上半环振动头，500.2下半环振动头，501半环本体，502半圆连接杆，503正交变幅杆，504换能器，505纤维增强密封垫，506高弹性体

36.1溢流筒

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例作详细说明，但不用来限制本实用新型的范围。

实施例1

如图所示，一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置，包括刮削制冰机构10、在线微粒化机构和储冰超微浓缩机构30，刮削制冰机构10顶部连接在线振动机构，在线微粒化机构出冰口连接储冰超微浓缩机构30。

刮削制冰机构10包括制冰筒11、刮冰轴12，刮冰轴12同轴可旋转地设置在制冰筒11 内，制冰筒11顶部为环形出冰口17，刮冰轴12通过驱动齿轮13连接驱动装置。制冰筒11同轴固定连接在支撑座筒14上。制冰筒11外设有分段冷却50，制冰筒11顶部环形出冰口 17连通在线微粒化机构；所述刮冰轴12内设有轴温调节机构40，所述轴温调节机构40包括刮冰轴的轴阶梯孔41、内管42、转接头43，内管42顶部固定在轴阶梯孔41内，内管42 尾部转动连接转接头43，刮冰轴2尾端转动连接转接头43，转接头43连接调温介质源。支撑座筒14设有海水入口15和回水入口16；分段冷却50包括一段冷却筒51和二段冷却筒52，一段冷却筒51冷媒入口临近海水入口15，一段冷却筒51冷媒出口位于制冰筒中部；二段冷却52冷媒入口临近环形出冰口17，二段冷却52冷媒出口也位于制冰筒中部。一段冷却筒51 和二段冷却筒52内壁均设有螺旋冷媒流道53。

在线微粒化机构包括临储筒21，临储筒21包括Z轴向同轴线设置的轴套部22、临储筒体 23、入口管部24，还包括X轴向设置的出口管部25，入口管部24固定连接在制冰筒11的顶部，出口管部25通过中间管连接储冰超微浓缩机构30。刮冰轴12顶部穿过临储筒体23可旋转设置在轴套部22内形成环形临储腔26，刮冰轴2的底部可旋转地设置在支撑座筒4内。

环形临储腔26沿X轴向连通出口管部25，在环形临储腔26中设有内环振超声机构50，在出口管部25正对流态冰流动方向设有逆流振超声机构60。

内环振超声机构50包括C形环振头51、第一变幅杆52和第一超声换能器53，C形环振头51包括环形振头体53、连接杆54和缺口55，C形环振头51的缺口55正对出口管部25 地设置在环形临储腔26中，连接杆54穿过临储筒体23与第一变幅杆52一体连接。缺口54 具有正对的悬臂端56。环形振头体53的横截面以连接杆54轴对称地由连接杆连接处的壁厚到缺口54端逐渐变窄。临储筒体23侧壁设有安装凸台27，安装凸台27设有安装通孔28，连接杆54插入安装通孔28，在连接杆54和安装通孔27之间设有密封圈28，连接杆穿过安装通孔27后，拧入密封盖28与安装凸台27螺旋配合。之后，连接杆54与变幅杆52一体连接。一体连接的方式有焊接等。

逆流振超声机构60包括圆柱形振动头61、第二变幅杆62和第二超声换能器63，圆柱形振动头61水平设置在出口管部25的右端管内，圆柱形振动头61逆着流态冰的流动方向发出超声波。在工作时，该流态冰由缺口流出，由左向右经水平的出口管部25流向储冰超微浓缩机构30，圆柱形振动头61沿出口管部25由右向左发出超声波，该超声波对流经出口管部25 的流态冰进行二次振动破碎。

储冰超微浓缩机构30包括储冰筒31，储冰筒31中设有过滤网32，将储冰筒31分为上储冰腔33和下沥水腔34，下沥水腔34设有回水口35，回水口35通过管道连通刮削制冰机构 10的回水入口6。上储冰腔33中固定有溢流超微粉机构36，储冰筒31横截面为正多边形，储冰筒31的每个壁外设有外环超微粉机构37，储冰筒31一侧壁设有高浓出冰口38，高浓出冰口38连接齿轮泵39。溢流超微粉机构36包括溢流筒36.1，溢流筒底部设有流态冰入口，溢流筒顶部以倾斜角度α的倾斜边溢流，溢流筒顶部正对设有溢流振头，溢流振头具有水平底面和倾斜侧壁，水平底面正对溢流筒轴向，倾斜侧壁正对倾斜边。溢流振头通过变幅杆连接换能器。

流态冰由溢流筒36.1溢流到溢流筒和储冰筒31之间的环形储冰空间中，由外环超微粉机构37的板状振头由外壁传入超声波，进行超声粉碎。

实施例2

对在线微粒化机构进行了改进，其他同实施例1。

在线微粒化机构的环形临储腔26中设有内环振超声机构500，所述内环振超声机构500 包括上半环振动头500.1和下半环振动头500.2，上半环振动头500.1和下半环振动头500.2 为L形半环臂，L形半环臂分别包括半环本体501、半圆连接杆502、正交变幅杆503和换能器504。半圆连接杆502中间设有纤维增强密封垫505，正交变幅杆503与半圆连接杆502呈L形一体连接。正对上半环振动头500.1的正交变幅杆503和下半环振动头500.2的正交变幅杆503设有高弹性体506。所述半环本体501的横截面由半圆连接杆502连接处到悬臂端 56逐级变小，缺口部横截面最小。L形半环臂的振动属于悬臂梁振动，正交变幅杆503位置很小的振动幅度H，缺口端为弧形悬臂梁，该弧型悬臂梁端部的振动幅度大于3H。

所述高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置，其工作过程为：

1)刮削制冰，连续送入海水，分段冷却50中连续循环冷媒，海水在制冰筒1内壁水膜凝冰，经高速旋转的刮片刮削后与海水混溶形成流态冰；

2)一次超声碎冰，流态冰由顶部环形出冰口7进入在线微粒化机构，在线微粒化机构在临储腔26中经过时，被内环振超声机构50、500发出的超声振动粉碎，在经过出口管部25 中被逆流振超声机构60发出的超声振动粉碎，由于流动很快，所以振动时间短，完成一次超声碎冰；

3)二次超微碎冰，流态冰溢流时，由溢流超微粉机构36发出的超声波振碎，流到环形储冰空间后由外环超微粉机构37对该流态冰再次粉碎；由于很快即被抽出，所以该过程也是很短的，但是二次超微碎冰已经把一次超声碎冰剩余的大冰粒全部破碎，冰粒直径进一步减小；

4)超微冰粒浓缩，沥水由回水口35送入回水入口6，储冰筒内超微冰粒浓度不断提高，获得合适浓度后由齿轮泵输出。

工作原理：通过以下技术手段解决“①含冰率低；②刮削冰晶颗粒形状为条状或扁圆状，颗粒度明显偏大；③真正减少冷媒用量；”的技术问题：

(1)轴温调节机构配合分段冷却

由于害怕堵塞，刮冰轴2转速不能低于一临界转速。经研究发现，刮冰轴2的堵塞主要是由于刮冰轴2螺棱根部冰膜不断增厚，输送能力下降，刮下的冰粒无法前移输送导致堵塞，利用轴温调节机构，使得刮冰轴2表面不结冰，制冰筒1内壁结冰膜，这样就可以避免堵塞，所以刮冰轴2的临界转速进一步降低；同时，分段冷却又使得螺旋冷媒流道53的长度缩短了一半，制冷效率提高了，单位时间冰膜厚度增厚，相比整段冷却且未设置轴温调节机构的相同直径刮削制冰机，流态冰出冰率增加30％以上。

(2)二次粉碎，冰粒微粒化

流态冰在出制冰筒后经在线微粒化机构的一次碎冰，然后经溢流超微粉机构36和外环超微粉机构37的二次超微碎冰，冰粒直径减小至小于0.5mm，经检测，冰粒直径分布在0.05-0.5mm之间的正态分布，冰粒微粒化；

(3)分段冷却，冷媒入口在制冰筒的两端，冷媒出口在制冰筒中间

分段冷却相比现有技术的整段冷却，螺旋冷媒流道53缩短了一半，冷媒入口在制冰筒的两端，使得制冰筒轴向温度均匀化，每一分段的冷媒用量减少，制冷压缩机的功率也可降低。

(4)C形环振头，超声波结合缺口悬臂梁的振动

制冰微粒出冰快，流速快，超声粉碎不同于流体静置，无论是整体的C形环振头51，还是上半环振动头500.1和下半环振动头500.2，都是壁厚渐变的，缺口自由端壁厚最薄，发出超声波的同时伴随有振幅大的物理振动，对流经该缺口的大冰粒的破碎作用明显。

总之，所述高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置，轴温调节机构配合分段冷却导致出冰率增加，二次粉碎，冰粒微粒化，在启动5分钟后的流态冰浓度可达到50％以上，流态冰颗粒直径分布在0.05-0.5mm之间，达到渔船出海就地取海水制冰的要求。

Claims (6)

1.一种高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置，其特征在于，刮削制冰机构(10)、在线微粒化机构和储冰超微浓缩机构(30)，刮削制冰机构(10)顶部同轴连通在线微粒化机构，在线微粒化机构通过中间管连通储冰超微浓缩机构(30)；

刮削制冰机构(10)包括制冰筒(11)、刮冰轴(12)，制冰筒(11)同轴固定连接在支撑座筒(14)，刮冰轴(12)同轴可旋转地设置在制冰筒(11)和支撑座筒(14)内，制冰筒顶部设有环形出冰口(17)，支撑座筒(14)设有海水入口(15)和回水入口(16)；

在线微粒化机构包括临储筒(21)，临储筒(21)同轴地连通所述环形出冰口(17)，刮冰轴(12)顶部穿过临储筒(21)在临储筒和刮冰轴之间形成环形临储腔(26)，在环形临储腔(26)中设有内环振超声机构(50，500)；

储冰超微浓缩机构(30)包括储冰筒(31)，储冰筒设有溢流超微粉机构(36)，储冰筒(31)通过回水口连通所述回水入口(16)。

2.如权利要求1所述高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置，其特征在于，内环振超声机构(50)包括C形环振头(51)，C形环振头(51)包括环形振头体(53)、连接杆(54)和缺口(55)，连接杆(54)穿过临储筒(21)连接超声机构；C形环振头(51)同轴地配置在环形临储腔(26)中。

3.如权利要求1所述高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置，其特征在于，所述内环振超声机构(500)包括上半环振动头(500.1)和下半环振动头(500.2)，上半环振动头(500.1)和下半环振动头(500.2)为L形半环臂，L形半环臂分别包括半环本体(501)和一体连接在半环本体首端的半圆连接杆(502)；半圆连接杆(502)中间夹设纤维增强密封垫(505)对合并穿过临储筒(21)连接超声机构。

4.如权利要求1所述高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置，其特征在于，临储筒(21)包括Z轴向同轴线设置的轴套部(22)、临储筒体(23)、入口管部(24)，还包括X轴向设置的出口管部(25)，入口管部(24)固定连接在制冰筒(11)的顶部，出口管部(25)通过中间管连接储冰超微浓缩机构(30)，刮冰轴(12)顶部穿过临储筒体(23)可旋转设置在轴套部(22)内。

5.如权利要求4所述高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置，其特征在于，在出口管部(25)正对流态冰流动方向设有逆流振超声机构(60)，所述逆流振超声机构(60)包括圆柱形振动头(61)，圆柱形振动头(61)水平设置在出口管部(25)的右端管内，圆柱形振动头(61)逆着流态冰的流动方向发出超声波。

6.如权利要求1所述高含冰率超细冰晶粒子的海水流态冰制造装置，其特征在于，储冰筒(31)中设有过滤网(32)，将储冰筒(31)分为上储冰腔(33)和下沥水腔(34)，下沥水腔(34)设有回水口(35)；上储冰腔(33)中固定所述溢流超微粉机构(36)，储冰筒(31)外壁环形间隔设有多个外环超微粉机构(37)。