DE19507868A1

DE19507868A1 - Scherbeneisautomat

Info

Publication number: DE19507868A1
Application number: DE19507868A
Authority: DE
Inventors: Joachim Schill
Original assignee: Maja-Maschinenfabrik Hermann Schill 77694 Kehl De GmbH
Current assignee: Maja Maschinenfabrik Hermann Schill GmbH and Co KG
Priority date: 1994-03-09
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2015-03-09
Also published as: WO1995024596A1; DE19507868B4

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Scherbeneisautomat nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Mit derartigen Scherbeneisautomaten wird verhältnismäßig dünnes Scherbeneis zur Frischhaltung von Nahrungsmitteln und zur Wurstherstellung in der Fleischerbranche erzeugt.

Bei einem bekannten Scherbeneisautomat der gattungsgemäßen Art verläuft der Kanal zur Leitung von Kältemittel an der Oberfläche des Mantels des meist aus Kunststoff gefertigten Verdampferkörpers. Der Verdampfermantel, der typischerweise aus Metall hergestellt ist, umgibt den Verdampferkörper und deckt den in den Verdampferkörper eingearbeiteten Kanal, welcher als Kältemittelkanal bezeichnet wird ab. Da der Verdampfermantel auf der dem Körper zugewandten Seite nicht mit einem Profil versehen ist, weist der Kältemittelkanal in den meisten bekannten Fällen einen U-förmigen Querschnitt auf.

Als nachteilig erweist sich, daß die Fläche des Verdampfermantels, die den Kältemittelkanal abdeckt und über die somit das Kältemittel fließt, nicht besonders groß ist. Die Größe der Fläche beeinflußt die Temperaturverteilung auf der Außenfläche der Verdampferwalze, auf der sich die Eisschicht bildet, ganz entscheidend. Bei einer verhältnismäßig kleinen Fläche wird die Abkühlung durch das Kältemittel nicht optimal genutzt.

Je nach Dicke des Verdampfermantels ist die Temperaturverteilung auf der Außenseite des Verdampfermantels nicht homogen, da die durch die Anordnung des Kältemittelkanals auf der dem Verdampferkörper zugewandten Innenfläche des Verdampfermantels vorgegebene Temperaturverteilung diskret ist und durch Wärmeleitung im Verdampfermantel erst in eine stetige homogene Verteilung übergeht. Der Übergang von der diskreten zur stetigen homogenen Verteilung hängt von der Dicke des Verdampfermantels ab. Eine homogene Temperaturverteilung auf der Oberfläche der Verdampferwalze ist Vorraussetzung für das Entstehen einer gleichmäßigen Eisschicht auf der Verdampferwalze.

Die Temperatur direkt an der Außenfläche der Verdampferwalze ist auf Grund von Verlusten bei der Wärmeleitung um einen vom Material des Verdampferkörpers und des Verdampfermantels abhängigen Wert höher als direkt am Kältemittelkanal. Damit kann durch die Anordnung des Kältemittelkanals im Verdampferkörper die Abkühlung der Verdampferwalze durch das Kältemittel nicht optimal ausgenutzt werden. Es treten Verluste auf.

Die Erfindung und ihre Vorteile

Demgegenüber weist die Verdampferwalze des erfindungsgemäßen Scherbeneisautomaten mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs den Vorteil auf, daß der Kältemittelkanal zur Leitung des Kältemittels im Verdampfermantel verläuft. Damit ist die Fläche im Verdampfermantel, über die das Kältemittel fließt, gegenüber der entsprechenden Fläche bei bekannten Verdampferwalzen wesentlich vergrößert, was zur Folge hat, daß die Abkühlung des Verdampfermantels optimiert und somit eine höhere Eisleistung erreicht wird.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des Kältemittelkanals wird außerdem eine annähernd homogene Temperaturverteilung auf der Oberfläche der Verdampferwalze erzielt.

Je nach Restwandstärke des Verdampfermantels, die der Distanz zwischen der Außenfläche des Verdampfermantels und dem Kältemittelkanal entspricht, ist der Kältemittelkanal unmittelbar unter der Oberfläche der Verdampferwalze angeordnet und verläuft in radialer Richtung soweit außen wie möglich. Verluste, die bei der Wärmeleitung zwischen dem Kältemittelkanal und der Außenfläche der Verdampferwalze auftreten, werden durch die geringe Distanz zwischen Kanal und Außenfläche minimiert.

Bei gleichem Kältemittel wird auf Grund der verbesserten Anordnung des Kältemittelkanals zur Abkühlung der Verdampferwalze auf eine bestimmte Temperatur weniger Energie benötigt als bei vergleichbaren bekannten Walzen. Die verbesserte Anordnung des Kanals führt damit sowohl zu Energie- als auch zu Kosteneinsparung.

Die Herstellung eines Verdampfermantels mit Kältemittelkanal ist auf einfache Art und Weise möglich. Der zum Verdampferkörper hin offene Kanal wird bei der Herstellung des Verdampfermantels - zum Beispiel im Metallgußverfahren - geformt oder aber nachträglich in den Mantel eingearbeitet.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verläuft der Kältemittelkanal im Verdampfermantel schraubenartig. Dank dieses Kanalverlaufs wird ein möglichst großer Bereich des Verdampfermantels vom Kältemittel durchflossen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verlaufen zueinander parallele Abschnitte des Kältemittelkanals jeweils in zur Rotationsachse der Verdampferwalze senkrechten Ebenen, wobei je zwei benachbarte Abschnitte miteinander verbunden sind. Dies ermöglicht, daß der Kältemittelkanal über den gesamten Verdampfermantel geführt werden kann und insbesondere die Endbereiche der Verdampferwalze auch von Kältemittel durchflossen sind.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung münden der Zufuhrkanal und der Ableitkanal direkt in den Kältemittelkanal. Außerdem sind im Übergangsbereich der Querschnitt des Zufuhrkanals und des Ableitkanals an den Querschnitt des Kältemittelkanals angepaßt. Auf spezielle Dichtungen oder Verbindungsstücke im Übergangsbereich kann verzichtet werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Zufuhrkanal und der Ableitkanal in einander abgewandten Endbereichen der Verdampferwalze angeordnet, so daß das Kühlmittel einmal durch den gesamten Kältemittelkanal von einem Endbereich der Verdampferwalze zum anderen fließt, bevor es durch den Ableitkanal abgeleitet wird.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Zufuhrkanal und der Ableitkanal in demselben Endbereich der Verdampferwalze angeordnet.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Querschnitt des Kältemittelkanals U-förmig mit einem halbkreisförmigen Bodenabschnitt und parallelen Seitenwänden. Diese Art von Kanal ist besonders leicht herzustellen, hat eine große Oberfläche und ermöglicht eine gleichmäßiges Strömen des Kältemittels im Kältemittelkanal.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Querschnitt des Kältemittelkanals rechteckig. Damit hat der Kältemittelkanal eine noch größere Oberfläche als ein Kanal mit einem U-förmigen Querschnitt, wenn alle übrigen Parameter wie Durchmesser der Walze, Abstand der Windungen des Kanals sowie Breite und Tiefe des Kanals gleich sind. Es sind auch noch andere Querschnitte zum Beispiel drei-, fünf-, sechseckige, etc. möglich.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Verdampfermantel ein System von mehreren Kältemittelkanälen zur Leitung von Kältemittel auf. Auf diese Weise wird die Länge eines Kanals vom Zufuhrkanal bis zum Ableitkanal verkürzt, die Verweildauer des Kältemittels in der Verdampferwalze reduziert und damit die Temperatur des Kältemittels während des Passierens des Kältemittelkanals bei gleichem Wirkungsgrad weniger stark erhöht als bei einem längeren Kältemittelkanal. Außerdem wird der Durchflußwiderstand reduziert, was dazu führt, daß ein geringerer Druck für den gleichmäßigen Durchfluß des Kältemittels ausreichend ist. Damit ermöglicht dieses System eine besonders effektive Kühlung der Walze.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erstreckt sich jeder der Kältemittelkanäle des Systems von einem Endbereich der Verdampferwalze bis zum anderen und ist zu den anderen Kältemittelkanälen parallel. Die schraubenartig verlaufenden Kanäle sind so angeordnet, daß benachbarte Windungen zu unterschiedlichen Kanälen gehören.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung verlaufen die Kältemittelkanäle jeweils nur in einem, in Längsrichtung der Verdampferwalze gesehen, Teil des Verdampfermantels. Hierbei handelt es sich um eine weitere Möglichkeit, ein System von Kältemittelkanälen in der Verdampferwalze anzuordnen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung gibt es zu jedem Kältemittelkanal des Kanalsystems einen gesonderten Zufuhrkanal. Die Zufuhrkanäle können in unterschiedlichen Endbereichen der Verdampferwalze angeordnet sein, so daß das Kältemittel von beiden Seiten der Verdampferwalze die Kanäle durchfließt und in benachbarten Kanälen die Durchflußrichtung unterschiedlich ist. Auf diese Weise wird eine besonders gleichmäßige Kühlung der Walze erzielt.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdampferkörper gegen den Verdampfermantel durch je einen O-Ring in den beiden Endbereichen der Verdampferwalze abgedichtet. Auf eine einfache und kostengünstige Art wird eine sehr gute Abdichtung erzielt.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Scherbeneisautomaten,

Fig. 2 Längsschnitt durch den Verdampfermantel,

Fig. 3 Querschnitt durch die Verdampferwalze, an der in Fig. 1 markierten Stelle,

Fig. 4 Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Scherbeneisautomaten, dessen Verdampferwalze ein System von mehreren Kältemittelkanälen aufweist,

Fig. 5 eine weitere Variante eines Systems von Kältemittelkanälen,

Fig. 6 eine dritte Variante eines Systems von Kältemittelkanälen.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Scherbeneisautomaten mit einer Verdampferwalze 1, die in einem Behälter 2 auf einer Welle 3 drehbar angeordnet ist und bis zu einem Niveau 4 in Wasser 5 eintaucht. Durch das Rotieren der Verdampferwalze 1 wird diese mit Wasser benetzt. Aufgrund der Kühlwirkung des durch den Kältemittelkanal 6 der Verdampferwalze 1 strömenden Kältemittels entsteht auf der Mantelfläche 7 der Verdampferwalze 1 insbesondere nach ihrem Auftauchen aus dem Wasser eine dünne Eisschicht, die mit Hilfe eines in der Zeichnung nicht dargestellten feststehenden Eisschabers von der Mantelfläche abgelöst und einem ebenfalls nicht dargestellten Sammelbehälter zugeführt wird.

Die Verdampferwalze 1 besteht im wesentlichen aus einem Verdampferkörper 8 und einem Verdampfermantel 9. Die drehfest mit dem Verdampferkörper 8 verbundene Welle 3 verläuft zentral axial im Verdampferkörper 8. Über diese Welle 3 ist die Verdampferwalze 1 mit einem Getriebemotor 10 verbunden, der die Walze zur Rotation antreibt.

An der dem Verdampferkörper 8 zugewandten Innenfläche des Verdampfermantels 9 verläuft der Kältemittelkanal 6 zur Leitung des Kältemittels in Form von Windungen einer Schraube. Die Welle 3 weist eine axiale Bohrung 12 auf, in die sowohl der radial im Verdampferkörper 8 verlaufende Zufuhrkanal 13 als auch der ebenfalls radial verlaufende Ableitkanal münden. In Fig. 1 ist nur der Zufuhrkanal 13 erkennbar. Über Zufuhr- und Ableitkanal wird das Kältemittel dem Kältemittelkanal 6 zugeführt und wieder abgeleitet.

In Fig. 2 ist der Verdampfermantel 9 im Längsschnitt dargestellt. Da der Verdampferkörper 8 in dieser Darstellung fehlt, ist jeweils ein halber Umlauf der Windungen 11 des Kältemittelkanals 6 zu erkennen. Der Kältemittelkanal 6 hat einen U-förmigen Querschnitt. Der zur Mantelfläche 7 der Verdampferwalze 1 hin weisende Bodenabschnitt 15 ist rund, die zur Welle hin weisenden Seitenwände 16 sind parallel. In die Ringnut 17 wird ein O-Ring eingelegt, der dafür sorgt, daß Verdampferkörper 8 und Verdampfermantel 9 ausreichend gegeneinander abgedichtet sind.

Fig. 3 zeigt die Verdampferwalze 1 im Querschnitt. Der Kältemittelkanal 6 ist stark vereinfacht gezeichnet, da eine räumliche Darstellung eines Umlaufs der schraubenförmigen Windungen 11 des Kältemittelkanals den Betrachter verwirren könnten. Zu erkennen ist der im Verdampferkörper 8 radial verlaufende Zufuhrkanal 13 des Kältemittels und die axiale Bohrung 12 in der Welle 3. Der Zufuhrkanal 13 hat einen runden Querschnitt, sein Durchmesser ist an den Querschnitt des Kältemittelkanals 6 angepaßt. Für den Ableitkanal gilt Entsprechendes.

In Fig. 4 ist ein Scherbeneisautomat dargestellt, dessen Verdampferwalze 18 mit einem System von zwei schraubenartig verlaufenden Kältemittelkanälen 19, 20 ausgestattet ist. Beide Kanäle erstrecken sich über die gesamte Walze. Die Zufuhrkanäle 21, 22 und die Ableitkanäle 23, 24 sind für beide Kältemittelkanäle 19, 20 auf derselben Seite der Walze 18 angeordnet. Es ist auch möglich, diese auf verschiedenen Seiten der Walze anzuordnen.

Fig. 5 zeigt eine weitere Anordnungsmöglichkeit eines Systems von Kältemittelkanälen in einer Verdampferwalze 25. Jeder der beiden dargestellten Kältemittelkanäle 26, 27 verläuft jeweils nur in einem Abschnitt der Verdampferwalze 25. Zufuhr und Ableitung des Kältemittels erfolgt für beide Kanäle 26, 27 von derselben Seite der Walze 25 aus über axiale Bohrungen 28 bis 31 und über die Zufuhrkanäle 32, 33 und die Ableitkanäle 34, 35.

Bei der in Fig. 6 dargestellten Verdampferwalze 36 verlaufen die beiden Kältemittelkanäle 37, 38 ähnlich wie in Fig. 5 schraubenförmig im Verdampfermantel, jedoch ist die Anordnung der Zufuhr- und Ableitkanäle 39, 40 und 41, 42 sowie der axialen Bohrungen 43, 44 unterschiedlich. Die Zufuhr des Kältemittels in die Kältemittelkanäle 37, 38 erfolgt bei beiden Kanälen in der Mitte der Verdampferwalze 36. Hierzu wird das Kältemittel über die axiale Bohrung 43 bis zur Mitte der Verdampferwalze 36 transportiert und über die beiden Zufuhrkanäle 39, 40 in die Kältemittelkanäle 37, 38 geleitet. Das Kältemittel fließt bei beiden Kältemittelkanälen 37, 38 in den Endbereichen der Verdampferwalze 36 in die Ableitkanäle 41, 42. Die axial verlaufende Bohrung 44 ist in der Zeichnung teilweise durch die Bohrung 43 abgedeckt.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Verdampferwalze
2 Behälter
3 Welle
4 Niveau
5 Wasser
6 Kältemittelkanal
7 Außenfläche der Verdampferwalze
8 Verdampferkörper
9 Verdampfermantel
10 Getriebemotor
11 Windungen
12 Bohrung
13 Zufuhrkanal
14
15 Bodenabschnitt
16 Seitenwände
17 Ringnut
18 Verdampferwalze
19 Kältemittelkanal
20 Kältemittelkanal
21 Zufuhrkanal
22 Zufuhrkanal
23 Ableitkanal
24 Ableitkanal
25 Verdampferwalze
26 Kältemittelkanal
27 Kältemittelkanal
28 Bohrung
29 Bohrung
30 Bohrung
31 Bohrung
32 Zufuhrkanal
33 Zufuhrkanal
34 Ableitkanal
35 Ableitkanal
36 Verdampferwalze
37 Kältemittelkanal
38 Kältemittelkanal
39 Zufuhrkanal
40 Zufuhrkanal
41 Ableitkanal
42 Ableitkanal
43 Bohrung
44 Bohrung

Claims

1. Scherbeneisautomat zur Erzeugung von Scherbeneis aus einer Flüssigkeit, insbesondere Wasser mit Hilfe einer über eine Welle (3) durch einen Motor (10) angetriebenen zylindrischen Verdampferwalze (1, 18, 25, 36), die einen mit einem Verdampfermantel (9) aus einem Material hoher Wärmeleitfähigkeit umgebenen Verdampferkörper (8) sowie mindestens einen Kältemittelkanal (6) zur Leitung von Kältemittel aufweist, der nahe der Oberfläche der Verdampferwalze (1) verläuft, wobei der Kältemittelkanal (6) mit einem im Verdampferkörper (8) verlaufenden Zufuhrkanal (13) und einem ebenfalls im Verdampferkörper (8) verlaufenden Ableitkanal verbunden ist und Zufuhr- und Ableitkanal in eine in der Welle (3) axial verlaufende Bohrung (12) münden, dadurch gekennzeichnet,

- daß der Kältemittelkanal (6,19, 20, 26, 27, 37, 38) auf der dem Verdampferkörper (8) zugewandten Innenseite des Verdampfermantels (9) im Verdampfermantel (9) verläuft,
- daß der Kältemittelkanal (6, 19, 20, 26, 27, 37, 38) zum Verdampferkörper (8) hin offen ist, und
- daß der Kältemittelkanal (6, 19, 20, 26, 27, 37, 38) durch den Verdampferkörper (8) verschlossen ist.

2. Scherbeneisautomat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittelkanal (6, 19, 20, 26, 27, 37, 38) auf der Innenseite des Verdampfermantels (9) schraubenartig verläuft.

3. Scherbeneisautomat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kältemittelkanal zueinander parallele Abschnitte aufweist, die jeweils in zur Rotationsachse der Verdampferwalze senkrechten Ebenen verlaufen wobei je zwei benachbarte Abschnitte miteinander verbunden sind.

4. Scherbeneisautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrkanal (13, 21, 22, 32, 33, 39, 40) und der Ableitkanal (23, 24, 34, 35, 41, 42) direkt in den Kältemittelkanal (6, 19, 20, 26, 27, 37, 38) münden, und daß im Übergangsbereich der Querschnitt des Zufuhr- und des Ableitkanals (13, 21, 22, 32, 33, 39, 40, 23, 24, 34, 35, 41, 42) an den Querschnitt des Kältemittelkanals (6, 19, 20, 26, 27, 37, 38) angepaßt ist.

5. Scherbeneisautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrkanal und der Ableitkanal in einander abgewandten Endbereichen der Verdampferwalze angeordnet sind.

6. Scherbeneisautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrkanal und der Ableitkanal in demselben Endbereich der Verdampferwalze angeordnet sind.

7. Scherbeneisautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kältemittelkanals (6, 19, 20, 26, 27, 37, 38) U-förmig ist, mit einem halbkreisförmigen Bodenabschnitt (15) und parallelen Seitenwänden (16).

8. Scherbeneisautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Kältemittelkanals rechteckig ist.

9. Scherbeneisautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfermantel (9) ein System von mehreren Kältemittelkanälen (19, 20, 26, 27, 37, 38) zur Leitung von Kältemittel aufweist.

10. Scherbeneisautomat nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß sich jeder der Kältemittelkanäle (19, 20) von einem Endbereich der Verdampferwalze (18) bis zum anderen erstreckt und daß die Kältemittelkanäle (19, 20) zueinander parallel verlaufen.

11. Scherbeneisautomat nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemittelkanäle (26, 27, 37, 38) jeweils nur in einen, in Längsrichtung der Verdampferwalze (25, 36) gesehen, Teil des Verdampfermantels verlaufen.

12. Scherbeneisautomat nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es zu jedem Kältemittelkanal (19, 20, 26, 27, 37, 38) einen gesonderten Zufuhrkanal (21, 22, 32, 33, 39, 40) gibt.

13. Scherbeneisautomat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in beiden Endbereichen der Verdampferwalze Zufuhrkanäle angeordnet sind.

14. Scherbeneisautomat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampferkörper gegen den Verdampfermantel durch je einen O-Ring an den beiden Endbereichen der Verdampferwalze abgedichtet ist.