DE2539151C3 - Plant for the production of crushed ice - Google Patents

Plant for the production of crushed ice

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    • F25B2339/02—Details of evaporators
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anlage zur Herstellung von Brucheis mit einem senkrecht angeordneten Zylinder und einer darin gelagerten angetriebe- *r> nen Förderschnecke, die das sich an einer Zylinderwandung bildende Dünnschichteis kontinuierlich abschabt und zum Eisauslaß fördert, wobei an den Zylinder der Verdampferteil eines Kühlkreislaufes vorgesehen ist, der Verdampfer mehrere parallelgeschaltete Rohrab- "·<» schnitte aufweist und an jedem Ende des Kühlteils des Zylinders zumindest je ein Einlaß für die Kühlflüssigkeit in die Rohrabschnitte des Verdampfers vorgesehen ist.The invention relates to a plant for producing chip ice with a vertically arranged cylinder and a stored therein angetriebe- * r> nen conveying screw which scrapes off the forming of a cylinder Dünnschichteis continuously and conveys the ice outlet, wherein the cylinder of the evaporator part of a Cooling circuit is provided, the evaporator has several parallel pipe sections and at each end of the cooling part of the cylinder at least one inlet for the cooling liquid is provided in the pipe sections of the evaporator.

Eine derartige Anlage ist aus der US-PS 35 34 563 bekannt. Dabei ist der Verdampferteil jedoch innen « vorgasehen, die Förderschnecke als Hohlschnecke ausgebildet und diesen Verdampferteil umgebend angeordnet. Der Verdampfer weist zwei parallelgeschaltete Rohrabschnitte auf, die sich jeweils über die gesamte Höhe der Förderschnecke erstrecken. Der eine *o Rohrabschnitt hat seinen Einlaß unten und seinen Auslaß oben, während es bei dem anderen Rohrabschnitt umgekehrt ist. Die Kühlflüssigkeit wird also in den beiden Rohrabschnitten vergleichsweise gegenläufig über die gesamte Länge des Zylinders geleitet, um ··"> eine mehr gleichmäßige Kühlung über die Zylinderlänge zu erreichen. Die bekannte Anlage weist einen relativ hohen Driickverlust auf, writ beide Rohrleitungen infolge ihrer Anordnung auf der vollen Zylinderhöhe relativ lang gestaltet sind. Wird dabei mit vollständiger Verdampfung gearbeitet, dann liegen oben und unten am Zylinder jeweils folgende Verhältnisse vor: Die Einlaßseite des einen Rohrabschnittes fällt örtlich benachbart mit der Auslaßseite des anderen Rohrabschnittes zusammen, während auf der Einlaßseite die Wärmeübei-gangszah! im Bereich des Blasensiedens vergleichsweise gut ist, ist sie bekanntermaßen an der Auslaßseite um Größenordnungen niedriger, so daß sich aus der Summe der Einwirkungen ein vergleichsweise schlechter Wärmeübergang ergibt, der im oberen Bereich des Zylinders eine schlechte Nachkühlung des Eises nach sich zieht Eiwa in Zylindermitte wird im Konvektionsbereich gearbeitet, wobei in beiden Rohrabschnitten ein sehr hoher Wärmeübergang erreicht wird.Such a system is known from US Pat. No. 3,534,563. The vaporizer part is inside " vorgasehen, the screw conveyor is designed as a hollow screw and surrounding this evaporator part arranged. The evaporator has two pipe sections connected in parallel, each of which extends over the extend the entire height of the screw conveyor. The one * o Pipe section has its inlet at the bottom and its outlet at the top, while the other pipe section is reversed. The cooling liquid is therefore comparatively opposite in the two pipe sections routed over the entire length of the cylinder to ·· "> a more even cooling over the length of the cylinder to reach. The known system has a relatively high pressure loss, writes both pipelines are made relatively long due to their arrangement on the full cylinder height. Will be done with full Evaporation worked, then the following conditions are present at the top and bottom of the cylinder: The The inlet side of one pipe section falls locally adjacent to the outlet side of the other pipe section together, while on the inlet side the heat transfer number! in the area of bubble boiling is comparatively good, it is known to be lower by orders of magnitude on the outlet side, so that the sum of the effects results in a comparatively poor heat transfer, that in the upper In the area of the cylinder, poor after-cooling of the ice results in Eiwa in the middle of the cylinder Convection area worked, being in both pipe sections a very high heat transfer is achieved.

Aus der CH-PS 4 64 978 ist eine Anlage zur Herstellung von Eis bekannt, bei der der Zylinder liegend angeordnet ist Der Rohrabschnitt des Verdampfers ist in eine Schicht aus Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit eingebettet Auch die DE-AS 14 01564 zeigt eine ähnliche Maschine mit einem Verdampfer, dessen Rohrabschnitt eng um die Zylinderaußenwandung herumgelegt ist, wobei die Windungen aneinander und an der Zylinderaußenwandung weitgehend anliegen.From CH-PS 4 64 978 a system for the production of ice is known in which the cylinder The tube section of the evaporator is in a layer of metal with high Thermal conductivity embedded DE-AS 14 01564 also shows a similar machine with a Evaporator, the tube section of which is wrapped tightly around the outer wall of the cylinder, with the windings largely rest against one another and against the outer wall of the cylinder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Anlage der eingangs beschriebenen Art die Verhältnisse des Wärmeübergangs auf der Kältemittelseite in besonderer Weise der Herstellung von Brucheis anzupassen, also auf den örtlichen Wärmeübergang so Einfluß zu nehmen, daß Brucheis mit gewünschten Eigenschaften entsteht. Die bedeutet, daß der Wärmeübergang entlang des Zylinders nicht nivelliert, sondern an solchen Stellen erhöht wird, an denen ein solch hoher Wärmeübergang erwünscht oder unschädlich ist.The invention is based on the problem of the conditions in a system of the type described above the heat transfer on the refrigerant side in a special way in the production of crushed ice adjust, so to influence the local heat transfer that broken ice with the desired Properties arises. This means that the heat transfer along the cylinder is not leveled, but is increased at those points where such a high heat transfer is desirable or harmless.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Auslässe für das Absaugen der verdampften Kühlflüssigkeit etwa in der Mitte des Kühlteils des Zylinders vorgesehen sind. Hierdurch werden die Drosselverluste vermindert, weil jeder einzelne Rohrabschnitt eine vergleichsweise geringere Länge aufweist. Der Wärmeübergang im Verdampfer wird örtlich so gestaltet, daß einerseits ein guter Wärmeübergang im Bereich der Phasenänderung Wasser/Eis eintritt. Andererseits ist der Wärmeübergang am Wassereinlaß niedrig genug, um bereits hier einen zu großen Wärmeentzug zu vermeiden, was zu Störungen im kontinuierlichen Betrieb der Anlage führen könnte. Im Bereich des durch eine bekannte Schwimmerregelung eingestellten Wasserniveaus findet dagegen ein erheblich gesteigerter Wärmeübergang statt, der die Phasenänderung Wasser/Eis an dieser Stelle begünstigt. Auch eine gute Nachkühlung im Bereich des Verdichtungsraumes wird erreicht, indem ein Teil des Kältemittels durch die entsprechende separate Verdampferstrecke geführt wird.According to the invention this is achieved in that the outlets for sucking off the evaporated cooling liquid are provided approximately in the middle of the cooling part of the cylinder. This reduces the throttling losses reduced because each individual pipe section has a comparatively shorter length. The heat transfer in the evaporator is locally designed so that, on the one hand, a good heat transfer in the area of the Phase change water / ice occurs. On the other hand, the heat transfer at the water inlet is low enough in order to avoid excessive heat extraction at this point, which leads to disruptions in the continuous Operation of the system. In the area of the water level set by a known float control on the other hand, there is a considerably increased heat transfer, which causes the phase change water / ice favored at this point. Good after-cooling in the area of the compression chamber is also required achieved by passing some of the refrigerant through the corresponding separate evaporator line will.

Zur weiteren Verminderung der Drosselverluste können die Rohrabschnitte doppelgängig vorgesehen sein, wobei somit mindestens vier parallele Teilströfne für die Kühlflüssigkeit gebildet sind. Es steht damit ein ausreichend großer Querschnitt für die Benetzung der Innenwand des Verdampfers zur Verfugung. Infolge herabgesetzter Strömungsgeschwindigkeit sind auch die Reibungsverluste geringer.To further reduce the throttling losses, the pipe sections can be double-threaded be, thus at least four parallel partial flows are formed for the cooling liquid. There is thus a sufficiently large cross-section for wetting the Inner wall of the evaporator available. As a result of reduced flow velocity are also the friction losses are lower.

Die Aufteilung des Kühlkreislaufes in mehrere Rohrabschnitte des Verdampfers kann hinter demThe division of the cooling circuit into several pipe sections of the evaporator can be behind the

gemeinsamen Expansionsventil vorgesehen sein, wobei entweder ein Expansionsventil für sämtliche vier Teilstrecken oder aber je ein Expansionsventil für je zwei Teilstrecken vorgesehen sind.common expansion valve can be provided, with either one expansion valve for all four Sections or an expansion valve for each two sections are provided.

Die Rohrabschnitte des Verdampfers sind in eine Schicht aus Metall mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Zinn, eingebettet, um die Unterschiede im örtlichen Wärmeübergang benachbarter Rohrschlangenwindungen auszugleichen und die Entstehung von isolierenden Luftzwischenräumen zwischen den Rohrschlangen zu verhindern. Dabei sind die Rohrabschnitte unter Bildung von aneinander und an der Zylinderaußenwandung weitgehend anliegenden Windungen um den Kühlteil des Zylinders herumgeführtThe tube sections of the evaporator are in a layer of metal with high thermal conductivity, preferably tin, embedded in order to compensate for the differences in the local heat transfer between adjacent coiled tubes to compensate and the creation of insulating air gaps between the pipe coils to prevent. The pipe sections are formed against one another and on the outer wall of the cylinder largely adjacent turns led around the cooling part of the cylinder

Der Erfindungsgedanke wird anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigtThe concept of the invention is described using a preferred exemplary embodiment. It shows

Fig. la, Ib einen zweiteiligen Längsschnitt durch den Zylinder der Anlage undFig. La, Ib a two-part longitudinal section through the Cylinder of the plant and

Fig. 2 eine schematisierte Schaltbildskizze des Kühlkreislaufes der Anlage.2 shows a schematic circuit diagram of the cooling circuit of the system.

Die Anlage zur Herstellung von Brucheis weist einen senkrecht angeordneten Zylinder 1 und e'.ie darin gelagerte angetriebene Förderschnecke 2 auf, die das sich an der Zylinderinnenwandung 3 bildende Dünnschichteis 4 kontinuierlich abschabt und zum Eisauslaß 5 fördert.The plant for the production of crushed ice has a vertically arranged cylinder 1 and e'.ie therein mounted driven screw conveyor 2, which the thin layer ice forming on the cylinder inner wall 3 4 continuously scrapes off and conveys to the ice outlet 5.

Die Zylinderaußenwandung 6 ist im Bereich des Kühlteils 7 von mehreren Rohrabschnitten 8a, Sb, 9a, 9b umgeben, die gemeinsam den Verdampfer eines Kühlkreislaufes bilden. joThe cylinder outer wall 6 is surrounded in the region of the cooling part 7 by several pipe sections 8a, Sb, 9a, 9b , which together form the evaporator of a cooling circuit. jo

Der Verdampfer ist mit seinen Rohrabschnitten 8a, Sb, 9a, 9b in mehrere Strecken aufgeteilt, wobei die Einlasse 10 für die Kühlflüssigkeit in die Rohrabschnitte 8a, Sb, 9a, 9b an den beiden Enden des Kühlteils 7 des Zylinders angeordnet sind. Der Kühlteil 7 entspricht im wesentlichen der vertikalen Strecke der Förderschnekke 2, die mit dem Fördergewinde 11 versehen ist.The evaporator with its pipe sections 8a, Sb, 9a, 9b is divided into several sections, the inlets 10 for the cooling liquid in the pipe sections 8a, Sb, 9a, 9b being arranged at the two ends of the cooling part 7 of the cylinder. The cooling part 7 corresponds essentially to the vertical distance of the screw conveyor 2, which is provided with the conveyor thread 11.

Die Auslässe 12 aus den Rohrabschnitten 8a, Sb, 9a, 9b des Verdampfers sind etwa in der Mitte des Kühlteils 7 des Zylinder--, 1 vorgesehen, wobei die Rohrabschnitte -in 8a, Sb, 9a, 96 so gewickelt sind, daß sie sowohl an der Zylinderaußenwandung 6 als auch aneinander möglichst eng anliegen. Es ist ersichtlich, wie die beiden Rohrabschnitte 8a, 86 nebeneinanderliegend gewickelt sind, ebenso die Rohrabschnitte 9a, 9b. Insgesamt werden somit mindestens vier parallele Teilströme für die Kühlflüssigkeit gebildet.The outlets 12 from the pipe sections 8a, Sb, 9a, 9b of the evaporator are provided approximately in the middle of the cooling part 7 of the cylinder -, 1, the pipe sections -in 8a, Sb, 9a, 96 are wound so that they are both on the cylinder outer wall 6 and on each other as closely as possible. It can be seen how the two pipe sections 8a, 86 are wound next to one another, as are the pipe sections 9a, 9b. In total, at least four parallel partial flows are thus formed for the cooling liquid.

Es versteht sich, daß infolge der Aufteilung des Verdampfers in mehrere Teilstrecken die Geschwindigkeit des Kühlmittels im Verdampfer herabgesetzt ist, wodurch auch die Reibung und die Drosselverluste herabgemindert sind. Entscheidend aber ist, daß der Wärmeübergang örtlich so bemessen wird, wie er der Herstellung des Brucheises am besten gerecht wird. Dies bedeutet, daß am Wassereinlaß 13 nicht sofort örtlich ein besonders hoher Wärmeübergang erreicht wird; dies könnte die Gefahr des Einfrierens der Förderschnecke 2 nach sich ziehen. Der örtlich maximale Wärmeübergang innerhalb der Rohrabschnitte 9a, 9b wird im Bereich unterhalb des Wasserspiegels, der durch die nicht dargestellte Schwimmerregelung in dem Zylinder 1 eingestellt ist, erreicht Die Rohrabschnitte 8a, Sb sorgen für eine gute iJachkühlung des Eises in der Verdichtungszone der Förderschnecke 2.It goes without saying that as a result of the division of the evaporator into several sections, the speed of the coolant in the evaporator is reduced, whereby the friction and the throttling losses are also reduced. It is crucial, however, that the heat transfer is measured locally in such a way that it is best suited to the production of the crushed ice. This means that a particularly high heat transfer is not immediately achieved locally at the water inlet 13; this could involve the risk of the screw conveyor 2 freezing. The maximum local heat transfer within the pipe sections 9a, 9b is achieved in the area below the water level, which is set by the float control (not shown) in the cylinder 1. The pipe sections 8a, Sb ensure good cooling of the ice in the compression zone of the screw conveyor 2.

Sämtliche Rohrabschnitte 8a, Sb, 9a, 9b sind in eine Schicht 14 aus Metall mit hoher Wärmeleitfähijkeit, vorzugsweise Zinn, vollständig eingebettet, um jede Minderung des Wärmeüberganges durch isolierende Lufträume zu vermeiden.All pipe sections 8a, Sb, 9a, 9b are completely embedded in a layer 14 made of metal with high thermal conductivity, preferably tin, in order to avoid any reduction in heat transfer through insulating air spaces.

In Fig.2 ist die Schaltbildskizze des Kühlkreislaufes dargestellt. Ein Kompressor 15 saugt aus dem Niederdrucksammeiraum 16 dampfförmiges Kältemittel an und verdichtet dies. Der hochgespannte Dampf wird im Verflüssiger 17 gekühlt, wobei er am Ende des Verflüssigers 17 in flüssiger Form vorliegt. So wird er dem Expansionsventil 18 zugeleitet, in welchem die Druckerniedrigung und die teilweise Verdampfung stattfindet Hinter dem Expansionsventil 18 wird die Leitung in die verschiedenen Rohrabschnitte 8a, Sb, 9a, 9b aufgeteilt. Von dort durchfließt das Gemisch aus Flüssigkeit und Dampf den Verdampfer und entzieht dem Zylinder 1 die Wärme zum Gefrieren des Eises. Die Auslässe 12 bilden die gemeinsame Absaugung und führen zu dem Niederdrucksammeiraum 16.The circuit diagram of the cooling circuit is shown in FIG. A compressor 15 sucks in vaporous refrigerant from the low-pressure collection space 16 and compresses it. The high-pressure steam is cooled in the condenser 17, whereby it is present at the end of the condenser 17 in liquid form. It is thus fed to the expansion valve 18, in which the pressure reduction and partial evaporation takes place. Behind the expansion valve 18, the line is divided into the various pipe sections 8a, Sb, 9a, 9b . From there, the mixture of liquid and steam flows through the evaporator and extracts the heat from cylinder 1 to freeze the ice. The outlets 12 form the common suction and lead to the low-pressure collection space 16.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Anlage zur Herstellung von Brucheis mit einem senkrecht angeordneten Zylinder und einer darin gelagerten angetriebenen Förderschnecke, die das sich an einer Zylinderwandung bildende Dünnschichteis kontinuierlich abschabt und zum Eisauslaß fördert, wobei an dem Zylinder der Verdampferteil eines Kühlkreislaufes vorgesehen ist, der Verdampfer mehrere parallelgeschaltete Rohrabschnitte ι ο aufweist und an jedem Ende des Kühlteils des Zylinders mindestens je ein Einlaß für die Kühlflüssigkeit in die Rohrabschnitte des Verdampfers vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslässe (12) für das Absaugen der verdampften Kühlflüssigkeit etwa in der Mitte des Kühlteils (7) des Zylinders (1) vorgesehen sind.1. Plant for the production of broken ice with a vertically arranged cylinder and one in it mounted driven screw conveyor, which removes the thin layer of ice that forms on a cylinder wall continuously scrapes and conveys to the ice outlet, with the evaporator part on the cylinder a cooling circuit is provided, the evaporator several parallel pipe sections ι ο and at each end of the cooling part of the cylinder at least one inlet for the cooling liquid is provided in the pipe sections of the evaporator, characterized in that that the outlets (12) for sucking off the evaporated cooling liquid approximately in the middle of the Cooling part (7) of the cylinder (1) are provided. 2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrabschnitte (8a, 8b sowie 9a, 9b) doppelgängig vorgesehen und somit mindestens vier parallele Tenströme für die Kühlflüssigkeit gebildet sind.2. Plant according to claim 1, characterized in that the pipe sections (8a, 8b and 9a, 9b) are provided double-threaded and thus at least four parallel ten flow streams are formed for the cooling liquid. 3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufteilung des Kühlkreislaufes in mehrere Rohrabschnitte (8a, 86, 9a, 9b) des Verdampfers hinter dem gemeinsamen Expansionsventil (18) vorgesehen ist.3. Plant according to claim 2, characterized in that the division of the cooling circuit into several pipe sections (8a, 86, 9a, 9b) of the evaporator is provided behind the common expansion valve (18). 4. Anlage nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrabschnitte (8a, Sb, 9a, 9b) des Verdampfers in eine Schicht (14) aus Metall »> mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Zinn, eingebettet sind.4. Plant according to claim 1 to 3, characterized in that the pipe sections (8a, Sb, 9a, 9b) of the evaporator in a layer (14) made of metal »> with high thermal conductivity, preferably tin, are embedded. 5. Anlage nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lehrabschnitte (8a, Sb, 9a, 9b) unter Bildung von aneinu ider und an der « Zylinderaußenwandung (6) weitgehend anliegenden Windungen um den Kühlteil (7) des Zylinders (1) herumgeführt sind.5. Plant according to claim 1 to 4, characterized in that the teaching sections (8a, Sb, 9a, 9b) with the formation of aneinu ider and on the «cylinder outer wall (6) largely adjacent turns around the cooling part (7) of the cylinder (1 ) are shown around.
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