DE3212968A1

DE3212968A1 - Verdampferplatte fuer eine maschine zum herstellen von eiswuerfeln

Info

Publication number: DE3212968A1
Application number: DE19823212968
Authority: DE
Inventors: Leon R. van 80224 Denver Col. Steenburgh
Original assignee: Mile High Equipment LLC
Current assignee: Mile High Equipment LLC
Priority date: 1981-04-08
Filing date: 1982-04-07
Publication date: 1982-11-04
Also published as: CA1167652A; IT1148930B; JPH0319470B2; JPS57202470A; US4366679A; IT8248197A0; DE3212968C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf <. ine Verdampferplatte für eine Maschine zum Herstellen von Eiswürfeln mit einer flachen rechteckigen Grundplatte, die auf ihrer einen Seite mit gutem Wärmekontakt eine zur Führung der Kühlflüssigkeit dienende Rohrschlange und auf der anderen Seite ein zur Bildung von Formen für die Eiswürfel dienendes Gitterwerk aus Wänden trägt. Die Rohrschlange weist eine Anzahl etwa paralleler, gerader, an ihren Enden durch gekrümmte Rohrstücke fortlaufend verbundener Rohrabschnitte auf, ^von denen einer den Einlaß für eine Niederdruckkühlflüssigkeit und ein anderer den Auslaß bildet.

Es sind bereits verschiedene Maschinen zum Herstellen von Eiswürfeln bekannt, wie sie in gewerblichen Betrieben wie Restaurants, Bars, Motels u. dgl. gebraucht werden.

Sie alle enthalten eine Kühlplatte oder -form, welcher Wasser zwecks Gefrierens zu Eiswürfeln zugeführt wird. Dieser Kühlkörper, der die Kälte zum Gefrieren des Wassers überträgt, kann eine Verdampferplatte sein, die üblicherweise mit einer auf ihrer einen Seite befestigten Rohrschlange oder Kühlschlange und auf ihrer anderen Seite mit einer Art von Taschen oder Ausnehmungen versehen ist, in denen das Wasser zu Eiswürfeln gefroren wird. Bei manchen Maschinen ist die Verdampferρlatte waagerecht liegend und in manchen Fällen auch in senkrechter Stellung stehend angeordnet. Welche Anordnung aber auch benutzt werden mag, die Verdampferplatte muß in jedem Fall so ausgebildet sein, daß das Wasser, das zu Eiswürfeln gefroren werden soll,

ihr zugeführt werden kann und danach die gefrorenen Eiswürfel aus der Platte entnommen, abgegeben oder "geerntet" werden können.

Um das Ernten der Eiswürfel zu erleichtern, ist es einfacher, die Verdampferplatte in einer etwa senkrechten oder waagerechten Lage so anzuordnen, daß die Eiswürfelformen nach unten weisen und die Würfel aufgrund der Schwerkraft daraus abgegeben werden können. Beispiele von Maschinen zur Herstellung von Eiswürfeln mit Abgabe «3er Würfel durch Schwerkraft sind in den U.S .-Patenten 3,430,452, 3,913,349 und 3,964,270 gezeigt.

Bei den in den beiden erstgenannten Druckschriften beschriebenen Maschinenarten sind die Verdampferplatten entweder senkrecht oder nahezu senkrecht angeordnet und die zur Herstellung der Würfel dienenden Formen werden durch ein Gitterwerk auf der der Kühlschlange entgegengesetzten Seite der Verdampferplatte gebildet. Wasser, das der Oberseite des Gitterwerks zugeführt wird, läuft auf dessen Vorderseite herab, so daß Teile davon in den Taschen des Gitterwerks gefrieren, während das Wasser an der Platte entlangrinnt.

Bei der Maschine nach der erstgenannten Druckschrift sind die waagerechten Wände des Gitterwerks etwas nach unten .abgewinkelt, so daß die Würfel, wenn sie von der Verdampferplatte freigegeben sind, durch Schwerkraft abgegeben werden können. In ähnlicher Weise werden die Verdampferplatten bei der Maschine nach der zweiten Druckschrift aus der senkrechten Lage nach unten gekippt, so daß die waagerechten Wände des Gitterwerks nach unten

weisen und gleichfalls die Abgabe der Würfel durch Schwerkraft ermöglichen. Es gibt auch gewerbliche Eismaschinen, deren Verdampferplatten senkrecht stehend angeordnet sind, bei denen jedoch mechanische Abgabe- oder Auswurfvorrichtungen benutzt werden, um die Würfel von dem Gitterwerk zu lösen, das als solches nicht geneigt ist, so daß eine Abgabe durch Schwerkraft möglich wäre.

Bei allen diesen Maschinen, die ein Gitterwerk als Formen für die Herstellung der Würfel auf etwa senkrecht angeordneten Verdampferplatten benutzen, wird der Eisherstellungszyklus nur vollendet, wenn eine vollständige Eistafel gebildet ist, bei der die Taschen in dem Gitterwerk mit Eis gefüllt sind und überbrückende Verbindungen aus Eis zwischen benachbarten Würfelreihen vorhanden sind, die eine durchgehende Eistafel bilden, durch die sämtliche Würfel miteinander verbunden sind. Die Bildung einer durchgehenden Eistafel ist wichtig, da sie die annähernd gleichzeitige Abgabe aller Würfel erleichtert. Wären die Würfel nicht alle durch eine einzige Eistafel verbunden, so würden Schwankungen der Temperatur und der Oberflächenstruktur der Platte oder des Gitterwerks dazu führen, daß die Würfel in zufälliger Weise nacheinander· abgegeben werden, wobei viele Würfel längere Zeit als die durchschnittliche benötigen würden, um von der Verdampferplatte und dem Gitterwerk loszukommen. Eine solche zufällig erfolgende Abgabe der Würfel würde notwendigerweise eine Verlängerung der Abgabephase des Herstellungszyklus bedeuten und

daher den Ausstoß der Maschine beträchtlich verkleinern. Daher besteht eines der Hauptziele bei Eismaschinen der zur Rede stehenden Art darin, eine einwandfreie Eistafel zu bilden, die auf ihrer gesamten Flächenausdehnung gleichmäßig ist, so daß sie als Ganzes abgegeben werden kann, um den größtmöglichen Ausstoß an Eiswürfeln zu ermöglichen. Wäre die Tafel nicht überall gleichmäßig dick, so wären die überbrückenden Teile des Eises in manchen Flächenbereichen schwach, so daß sie eine. Tendenz hätten zu brechen und daher die rasche Abgabe sämtlicher Eiswürfel von der Verdampferplatte zu verzögern oder gar zu verhindern. Es ist ferner darauf hinzuweisen, daß, wenn die Gefrierphase lang genug gemacht wird, um trotz des ungleichmäßigen Gefrierens der Tafelfläche genügend starke überbrückungsteile aufzubauen, die Überbrückungsteile in manchen Flächenbereichen sehr dick werden. Bekanntlich arbeitet aber die Eismaschine am wenigsten wirksam während der Endphase des Arbeitszyklus, wenn das gefrierende Wasser von der Verdampferplatte durch eine maximale Dicke der schon vorhandenen Eisschicht getrennt ist. Daher ist es für den Wirkungsgrad der Eismaschine wichtig, daß der Arbeitszyklus sobald wie möglich nach dem Aufbau des Eises über sämtlichen leitenden Teilen der Verdampferplatte und ihres Gitterwerks beendet werden kann. Die Verdampferplatte enthält im allgemeinen eine auf ihrer einen Seite befestigte Rohrschlange, durch welche die Gefrierflüssigkeit geleitet wird. Die Rohrschlange

hat in der Regel die Form eines Ku₁. 'errohrs mit einer Vielzahl paralleler waagerechter Rohrabschnitte, welche die Rückseite der Verdampferplatte überqueren und paarweise an ihren Enden durch gekrümmte Rohr_tücke verbunden sind. Eine Kühlmitte!zuführleitung verläuft von einem Kompressor über einen Kondensator, der mit Luft oder Wasser gekühlt sein kann und danach über ein Expansionsventil zu einem Einlaßabschnitt am unteren Ende der 'Verdampferplatte. Die Kühlflüssigkeit überquert dann die Platte durch die Serpentinschleifen der Rohrschlange, läuft in entgegengesetzten Richtungen abwechselnd durch die einander benachbarten Rohrabschnitte bis zu dem obersten Abschnitt, dessen Ausgang wieder mit dem Eingang des Kompressors verbunden ist.

Diese übliche Anordnung der Kühlschlange an der Verdampferplatte hat für eine Maschine der zur Rede stehenden Art zur Herstellung von Eiswürfeln bemerkenswerte Nachteile. Die durch die" Rohrschlange fließende Kühlflüssigkeit hat nämlich längs ihres Weges über die Platte sehr unterschiedliehe Grade ihrer Wirksamkeit. Zu Anfang, beim Eintritt des Kühlmittels in die Verdampferschlange hat dieses besonders niedrige Temperatur, aber eine hohe Geschwindigkeit, welche die Wärmeübertragung auf die Platte verringert. Etwa in der Mitte der Kühlschlange hat die Geschwindigkeit der Flüssigkeit abgenommen, wobei aber deren Temperatur noch niedrig ist und eine maximale Wärmeübertragung ergibt. Danach erwärmt sich die Flüssigkeit etwas,

wobei am Ausgangsende der Kühlschlange etwas Gas vorhanden ist. Diese verminderte" Wirksamkeit des Kühlmittels, während es sich zum oberen Rand der Verdampferplatte bewegt, verursacht ein Nachlassen der Kühlwirkung, was auch eine langsamere Eisbildung in der Nähe des oberen Randes des Gitterwerks der Verdampferplatte ergibt. Es ist ferner zu beachten, daß das dem oberen Rand der Platte zugeführte Wasser etwas wärmer ist und dadurch eine größere Belastung des Kühlsystems in der Nähe des oberen Randes der Verdampferplatte ergibt. Dies hat ein langsameres Gefrieren des Wassers und dünnere Überbrückungsglieder zwischen den Eiswürfeln in den oberen Würfelreihen als in den übrigen Teilen der fertigen Eistafel_zur Folge. Diese Ungleichmäßigkeit verursacht die oben schon genannten Schwierigkeiten insofern, als die Abgabe des Eises und der Wirkungsgrad seiner Herstellung betroffen sind.

Wenn die Gefrierphase beendet ist und die Abgabephase beginnt, wird ein elektromagnetisches Ventil im Kühlsystem betätigt, das die Zuführung von heißem Gas zu der Rohrschlange statt der während der Gefrierphase zugeführten Kühlflüssigkeit bewirkt. Das heiße Gas hat eine rasche Anhebung der Temperatur der Verdampferplatte mit der Rohrschlange einschließlich des Gitterwerks zur Folge und bringt daher die Eistafel zusammen mit den mit ihr vereinigten Würfeln dazu, daß sich die Grenzflächen, mit denen sie angefroren sind, lösen. Die Abgabe kann nicht unmittelbar darauf stattfinden, da sich ein dünner Wasserfilm zwi-

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sehen dem Eis und der Verdampferpia >. fee einschließlich des Gitterwerks befindet, der die Tafel aufgrund seiner Kapillarkräfte an der Verdampferplatte festzuhalten sucht.

Das Gitterwerk ist mit Abflußlöchern versehen, so daß, wenn eine Eistafel sich ein wenig von der Verdampferplatte wegbewegt, das die Kapillarkräfte hervorrufende Wasser aus dem Zwischenraum zwischen Eis und Verdampferplatte abfließen kann. Ist das Wasser einmal abgeflossen, so kann die Eistafel rasch und leicht entweder durch Schwerkraft oder auf andere Weise, je nach Art der Maschine, abgegeben werden. Eine der Schwierigkeiten, die mit dieser Art des Abgebens verbunden ist, liegt darin, daß das heiße Gas am unteren Teil der Rohrschlange auf der Verdampferplatte eintritt, so daß das stärkste Abschmelzen am unteren Rand stattfindet, wogegen die heißen Gase dann schon relativ abgekühlt sind, wenn sie den Auslaß am oberen Rand der Platte erreichen. Dieser Unterschied der Gastemperatur hat ein wesentlich stärkeres Schmelzen des Eises am unteren Teil als am oberen Teil der Platte zur Folge, was eine nutzlose Verschwendung von Eis vor der Freigabe der Würfel am oberen Teil der Verdampferplatte bedeutet. Um die größtmögliche Wirksamkeit einer Eismaschine zu erhalten, ist es wichtig, daß eine möglichst kleine Menge des gefrorenen Eises bei der Abgabephase des Arbeitszyklus geschmolzen wird. Es wäre ideal, wenn die Trennung der Würfel von der Verdampferplatte gleichzeitig auf der gesamten Ausdehnung der Tafel eintreten würde, um den größtmögli-

chen Wirkungsgrad zu erhalten.

Bei der Verdampferplatte gemäß der Erfindung ist eine Rohrschlange vorgesehen, die so angeordnet ist, daß sie die möglichst große Kühlwirkung am oberen Rand der Verdampferplatte, die sofort und gleichzeitig diejenigen Teile der Kühlschlange, die am wenigsten wirksam und am meisten wirksam sind, miteinander verbindet, um das Ergebnis auszugleichen und eine angemessen gleichmäßige Kühlung auf der gesamten Platte bei möglichst wenig Änderungen an der Rohrschlange zu schaffen. Die Kühlflüssigkeit wird am unteren Ende der Platte eingeführt und läuft stetig über die aufeinanderfolgenden waagerechten Rohrabschnitte, bis etwa zum mittleren Teil, von wo aus sich die Rohrschlange senkrecht erstreckt, um die Verbindung mit einem mittleren Rohrabschnitt am oberen Ende der Verdampferplatte herzustellen, und verläuft dann durch benachbarte waagerechte Rohrabschnitte nach unten zu einem etwa in der Mitte gelegenen Rohrabschnitt, an den der Auslaß aus der Rohrschlange angeschlossen ist. Durch diese Ausbildung werden die besonders hohen und besonders niedrigen Temperaturen der Rohrschlange in der Nachbarschaft des mittleren Teils der Platte gemittelt und die größte Kühlwirkung am oberen Ende der Verdampferplatte erzielt, wo die Belastung - wie schon erwähnt - am größten ist. Die daraus resultierende gleichmäßige Eistafel erleichtert die Abgabe der Würfel infolge der Vermeidung des Bruchs der Tafel in den Überbrückungsbereichen und vermindert

zugleich das unnötige Schmelzen des tises, das den Wirkungsgrad herabsetzen würde.

Während der Abgabephase des Zyklus wird das die Rohrschlange durchlaufende heiße Gas gleichmäßiger über die Vorderseite der Verdampfertafel verteilt, so daß eine gleichmäßige und rasche Ablösung der Eistafel von der Verdampferplatte erfolgt. In diesem Zusammenhang wurde festgestellt, daß eine wirksamere Abgabe einer Eistafel erreicht wird durch deren Ablösung zunächst an den Rändern und dann erst im mittleren Teil. Dies verhindert ein Kippen der Eistafel in dem Gitterwerk, das unnötiges Schmelzen zur Folge haben und möglicherweise das leichte Ablösen der Tafel selbst von dem Gitterwerk.verhindern würde. Dadurch, daß das Abtauen in der Mitte zuletzt erfolgt, dort wo der Austrittsabschnitt der Rohrschlange liegt, trägt der mittlere waagerechte Streifen der Verdampferplatte und des Gitterwerks die Tafel in unveränderter Lage, so daß das durch die Platte und das Gitterwerk verursachte Schmelzen in anderen Bereichen der Tafel klein gehalten wird, was wiederum den Wirkungsgrad der Maschine im Vergleich zu solchen vergrößert, bei denen die Eistafel kippen und das Abschmelzen der Würfel vor deren Abgabe verstärken kann.

Die neue Verdampferplatte soll in Verbindung mit einer mechanischen Abgabeeinrichtung mit Ausstoßsonde verwendet werden, welche die Eistafel etwas von der Mitte der Platte abhebt, um die ganze Eistafel rasch und wirksam von dem

Gitterwerk zu befreien, sobald sie abgetaut und das Kapillarwasser abgeflossen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verdampferplatte der zur Rede stehenden Art zu schaffen, bei der die Kälteübertragung während der Vereisungsphase und die Wärmeübertragung während der Abgabephase von der Rohrschlange aus möglichst gleichmäßig erfolgt, um auf diese Weise die wirtschaftliche Herstellung einer möglichst großen Zahl gleichmäßig geformter Eiswürfel in der Zeiteinheit zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Möglichkeiten zur vorteilhaften weiteren Ausgestaltung einer solchen Verdampferplatte sind in den Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.

Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen, die sich auf ein Ausführungsbeispiel der Verdampferplatte beziehen, erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die perspektivische Darstellung einer Maschine zum Herstellen von Eiswürfeln mit einer Verdampferplatte gemäß der Erfindung bei abgenommenem Gehäuse und ohne das Untergestell der Maschine.

Fig. 2 einen Seitenschnitt mit Blickrichtung auf die Schnittebene 2-2 von Fig. 1.

Fig. 3 die rückseitige Ansicht einer Verdampferplatte gemäß der Erfindung.

Fig. 4 eine Ansicht der Verdampferplatte gemäß Fig. 3 von unten gesehen.

Fig. 5 eine VorderansiCi. - der Verdampferplatte von Fig. 3.

Fig. 6 (in einem größeren Maßstab) eine Teilschnittansicht der Verdampferplatte mit Blickrichtung auf die Ebene 6-6 von Fig. 5.

Fig. "7 die schematische Darstellung eines Senkrechtschnitts der Verdampferρlatte zur Erläuterung der Art und Weise des Zustandekommens der Eiswürfel und

Fig. -8 eine ähnliche Darstellung wie Fig. 7, jedoch wird hier die Art des Zustandekommens der Eiswürfel auf einer Verdampferplatte mit in bisher üblicher Weise angeordneter Rohrschlange erläutert.

Die Eiswürfelmaschine als Ganzes ist mit 11 bezeichet. Sie ist in den Zeichnungen nur schematisch wiedergegeben, da die Erfindung sich in erster Linie auf die Verdampferplatte bezieht. Die dazugehörigen Teile der Maschine einschließlich der Wasserzuführung und des Kältesystems sind, soweit nicht schon an sich bekannt, in einer gleichzeitig eingereichten Anmeldung beschrieben. Die Maschine 11 enthält eine Verdampferplatte 13, auf deren Vorderseite ein Gitterwerk 15 und auf deren Rückseite eins als Kühlschlange dienende Rohrschlange 17. befestigt sind. Die Verdampferplatte besteht aus einer Grundplatte 13a aus Kupfer, an der waagerechte Wände 13b und senkrechte Wände 13c des Gitterwerks .15 durch Anlöten oder Anbiegen angebracht sind, so daß eine gute Wärmeleitung zwischen diesen Teilen besteht. An den waagerechten Wänden 13b und den senkrech-

ten Wänden 13c sind Öffnungen neben der Grundplatte 13a zu sehen, um das Ablaufen des zwischen dem Eis der Verdampferplatte während der Abgabephase des Arbeitszyklus gebildeten Schmelzwassers zu ermöglichen. In den Fig. 4 und 6 sind die Öffnungen 13d in den Wänden 13b zu sehen. Entsprechende Öffnungen oder Schlitze sind auch in den Wänden 13c im Bereich der Öffnungen13d vorgesehen, so daß die kapillare Wasserschicht zwischen den einzelnen Würfelabteilen auf der Platte 13a längs deren Vorderseite während des Abgabevorgangs ablaufen kann.

Die waagerechten Wände 13b, die senkrechten VJände 13c und die Grundplatte 13a bilden eine Vielzahl nach der.Seite hin offener Taschen, in denen Wasser zu Eiswürfeln gefroren wird. Die Verdampferplatte 13 wird von einem Rahmen 19.getragen, der auch die übrigen größeren Komponenten der Eiswürfelmaschine 11 trägt.

Unmittelbar oberhalb der Verdampferplatte 13 trägt der· Rahmen 19 ein Wasserverteilerrohr 21, das die ganze Breite der Verdampferplatte einnimmt. Das Wasserverteilerrohr 21 besteht aus konzentrischen Röhren 21a und 21b, die so ausgebildet sind, daß sie das Wasser gleichmäßig über die Länge einer abgewinkelten Platte 23 verteilen, von der es nach unten auf das Gitterwerk 15 der Verdampferplatte 13 herabfließen kann. Die innere Röhre 21a des Wasserverteilerrohrs 21 ist mit einem Wasseranschluß verbunden und hat nach oben gerichtete öffnungen, die auf seiner Länge verteilt sind, um das Wasser in das Innere

der größeren Röhre 21b einzuführen. Die Röhre 21b wiederum ist mit einer Vielzahl ausgerichteter Öffnungen in Abständen auf seiner Unterseite versehen, die das Wasser längs der abgewinkelten Platte 23 abgeben. Die konzentrischen Röhren 21a und 21b dienen zur Vermeidung von Druckänderungen längs des Verteilerrohres und sorgen für einen gleichmäßigen Fluß aus den Öffnungen, die über die Länge des Wasserverteilerrohrs 21 verteilt sind.

Wenn das Wasser aufgrund der Schwerkraft an der Verdampferplatte 13 nach unten fließt, ermöglicht es die Kapillarwirkung des Wassers an den waagerechten Wänden 13, daß das Wasser den Gitterwänden 15 folgt und dabei die Innenfläche der Verdampferplatte und des dazugehörenden Gitterwerks 15 überall benetzt. Die Kühlwirkung der Niederdruckkühlflüssigkeit, die durch die Rohrschlange 17 hindurchläuft, kühlt die Grundplatte 13a und die dazugehörigen Wände 13b und 13c des Gitterwerks 15 und bringt das über die Verdampferplatte 13 nach unten fließende Wasser zum Gefrieren.

Wegen der hohen thermischen Leitfähigkeit der Grundplatte 13a und der Wände 13b und 13c erfolgt das Gefrieren der Würfel an allen Wänden der Taschen des Gitterwerks 15,bis schließlich die-vollständigen Eiswürfel entstehen. Wenn die Würfel fertig gefroren sind, werden, wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich, Brückenabschnitte 25 zwischen den benachbarten Würfeln gebildet, so daß eine

Eistafel 27 entsteht, mit welcher die einzelnen Würfel 28 durch die Brückenabschnitte 25 verbunden sind.

Einer der wichtigsten Aspekte einer Eismaschine, soweit deren Wirkungsgrad in Betracht kommt, liegt in der Art und Weise, wie die Eiswürfel aus den Würfelformen, nachdem sie gefroren sind, entnommen oder abgegeben werden können. Es ist eine beträchtliche Menge an Energie und Zeit erforderlich, um Würfel einer bestimmten Größe und von einem bestimmten Gewicht zu gefrieren. Um die Würfel aus den Formen zu lösen, in denen sie entstanden sind, ist es daher erforderlich, eine erhebliche mechanische Kraft aufzuwenden oder das Eis längs der Flächen der Formtaschen aufzutauen, so daß die Eiswürfel aus den Formen mit wenig Kraft abgegeben werden können. Jedoch stellt das Schmelzen des Eises zwecks Abgabe der Eiswürfel einen völlig unproduktiven Teil des Herstellungszyklus dar, der den Wirkungsgrad vermindert, der während der Gefrierphase des Arbeitszyklus erreicht wurde. Daher ist es erwünscht, den Schmelzvorgang der Würfel beim Entnahmezyklus in möglichst kleinen Grenzen zu halten. Eines der dabei auftretenden Probleme besteht darin, daß es oft erforderlich ist, einen größeren Prozentsatz der Würfel zu schmelzen als es erforderlich wäre, wenn ein mechanisches Verfahren angewendet würde, um die Würfel aus der Eiswürfelform zu befreien.

Außerdem ist es für die Entnahme in einer optimalen

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Zeitspanne erforderlich, die unzerbrochene Eistafel als Ganzes möglichst ohne Kippen oder Verschieben vor ihrer Befreiung von der Eistafel abzugeben.

In Fig. 2 ist eine Eistafel 27 in den verschiedenen Stellungen gezeigt, die sie während des Abgabevorgangs einnimmt. Die Exswürfelmaschine 11 enthält eine schwenkbare Abdeckung 29, die an dem Rahmen 19 um ihren oberen Rand schwenkbar gelagert ist. In ihrer Normalstellung während der Gefrierphase befindet sich die Abdeckung 29 in einer im wesentlichen senkrechten Lage und dient als Spritzwasserschutz vor der Vorderseite der Verdampferplatte 13. Infolgedessen läuft alles die Verdampferplatte 13 passierende Wasser in einen Auffangbehälter 31 ab, soweit es nicht bei seinem Übergang über das Gitterwerk 15 an der Verdampferplatte 13 gefroren wird. Das Wasser in dem Behälter 13 wird über das Wasserzulieferrohr 21 zurückgeleitet, von wo es an erneut über die Verdampferplatte 13 fließt.

Am unteren Rand der Verdampferplatte 13 ist ein Eisablenkgitter 33 vorgesehen, das eine Vielzahl von Rippen aufweist, zwischen denen das Wasser beim Abfluß in den Behälter 31 hindurchtreten muß, die aber genügend dicht aneinander angeordnet sind, um das Eintreten von Eiswürfeln in den Behälter 31 zu verhindern. Auf das schräg stehende Gitter 33 auftreffende Eiswürfel werden seitlich in eine Öffnung 35 abgelenkt, die mit einem Eiswürfelspeicherbehälter in Verbindung steht.

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Wie in Fig. 2 durch die ersten beiden strichpunktierten Linien angedeutet, wird die Eiswürfeltafel 27 zunächst an ihrem unteren Ende durch eine von dem Ausstoßkolben ausgeübte Kraft nach außen bewegt. An einem vorbestimmten Punkt während der Gefrierphase wird der Wasserfluß über die Verdampferplatte beendet und der Weg der Kühlflüssigkeit durch Öffnen eines Elektromagnetventils am Kompressorausgang umgestellt, so daß heißes Gas statt Niederdruckkühlflüssigkeit der Rohrschlange 17 an der Verdampferplatte zugeführt wird. Zur gleichen Zeit wird durch einen Motor 39 der Ausstoßkolben 37 hin und hergehend durch eine Öffnung 41 in der Grundplatte 13a bewegt, so daß er einen Punkt an der Eistafel 27 berührt. Die Öffnung 41 ist um einen kleinen Abstand in waagerechter Richtung gegenüber dem geometrischen Zentrum der Eistafel 27 versetzt. Der Kolben 37 wird durch eine Buchse 43 geführt, die in der Öffnung 41 sitzt, wie am besten in Fig. 6 zu sehen. Die weiteren Einzelheiten des Ausstoßkolbens 37 und der Art und Weise, wie er betätigt wird, um die Eistafel 27 von der Verdampferplatte 13 abzuheben, sind in der gleichzeitig von derselben Anmelderin eingereichten Anmeldung beschrieben. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß ein Kupplungsmechanismus zwischen dem Ausstoßmotor 39 und dem Kolben 37 angeordnet ist, um einen begrenzten, relativ konstanten Druck gegen die Tafel 27 auszuüben.

Sobald die Tafel 27 von dem Gitterwerk 15 freikommt, fällt sie nach unten und trifft auf das Gitter 33, wie

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in Fig. 2 gezeigt. Die Abdeckung 29 schwenkt mit ihrem unteren Ende nach außen, sobald sie von der Tafel 27 berührt wird und läßt diese durch die Öffnung 35 in den Speicherbehälter fallen. Somit wird die Bewegung der Tafel 27 von der Verdampferplatte 13 weg in den Speicherbehälter durch das Gitter 33 und die Abdeckung 29 geführt, deren oberes Ende die Beweglichkeit der Tafel 27 nach außen beschränkt, wie in Fig. 2 gezeigt.

Wie die Fig. 3 bis 6 zeigen, ist die Verdampferplatte 13 im wesentlichen rechteckig gestaltet, und zwar ist ihre Länge größer als ihre Breite. Die Grundplatte 13a trägt auf ihrer Rückseite die Rohrschlange 17, die in besonderer Weise angeordnet ist, um die bestmöglichen Resultate sowohl bei der Gefrierphase als auch bei der Abgabephase des Arbeitszyklus zu ergeben. Es war bisher üblich, die Rohrschlange an der Verdampferplatte in einer die Herstellung erleichternden Art und Weise zu befestigen, wobei davon ausgegangen wurde, daß der Kühleffekt auf der ganzen Län-· ge des Rohres pro Längeneinheit etwa konstant sei. Diese Annahme ist jedoch nicht korrekt, auch ist die thermische Belastung der Verdampferplatte in keiner Weise überall konstant, sie macht es vielmehr wünschenswert, eine verstärkte Kühlung für bestimmte Teile der Verdampferplatte während des Gefriervorgangs vorzusehen und auch für unterschiedliche Muster des Auftauens während der Abgabephase des Zyklus zu sorgen.

Um dem zu entsprechen, liegt bei der Verdampferplatte 13 der Eingangsrohrabschnitt 17 in der Nähe der unteren

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Kante der Grundplatte 13a, wobei 17b der Eingangsanschluß zu der Rohrschlange 17 ist. Parallel zu dem geraden Rohrabschnitt 17a sind weitere gerade Rohrabsehnitte 17c und ein mittlerer Rohrabschnitt 17d angeordnet. Die geraden Rohrabschnitte 17a, 17c, 17d sind durch um 180 gekrümmte Rohrstücke 17e paarweise verbunden. An das Ende des Rohrabschnitts 17d, das am weitesten entfernt von dem Einlaß 17b liegt, schließt sich ein senkrechter Rohrabschnitt 17f an, der sich bis zur oberen Kante der Grundplatte 17a erstreckt, wo er in einen waagerecht verlaufenden geraden Rohrabschnitt 17g am oberen Rand der Grundplatte 13a übergeht. Unterhalb des Abschnitts 17g parallel dazu und in Abständen voneinander sind weitere gerade Rohrabschnitte 17h vorgesehen, die alle untereinander paarweise durch um 180 gekrümmte Rohrstücke 17i verbunden sind und zu dem Ausgangsabschnitt 17j führen, der in einem Ausgangsanschluß 17k endigt. Die Niederdruckkühlflüssigkeit wird in die Rohrschlange 17 bei 17b eingeleitet, wo sie durch die stetige Rohrschlange 17 zu deren Auslaß 17k fließt. Sobald die Niederdruckflüssigkeit am Ausgangsabschnitt 17j ankommt, hat sie den größten Teil ihrer Kühlfähigkeit verloren und wird zu einem überhitzten Gas, das zu dem Kompressor in dem Kühlsystem zurückgeleitet wird.

Zum Verständnis der Hauptgründe für die Anordnung der verschiedenen Rohrabschnitte der Rohrschlange 17 ist die Art und Weise zu beachten, in der die Niederdruckflüssigkeit durch die Rohrschlange 17 hindurchgeht und

der Wärmeübergang erfolgt. In dem E^^gangsabschnitt 17a hat die Niederdruckflüssigkeit ihre niedrigste Temperatur, ist aber wegen der höheren Geschwindigkeit in diesem Teil der Rohrschlange 17 weniger wirksam als wenn die Geschwindigkeit in einem gewissen Ausmaß abnimmt.

Daher wird die größte Wirksamkeit der Niederdruckflüssigkeit in den Rohrabschnitten 17d und 17g erreicht, wo die Temperatur noch angemessen niedrig und die Geschwindig-' keit wesentlich kleiner ist als in dem Eingangsrohrabschnitt 17a. Wenn die Temperatur der Niederdruckflüssigkeit in den Abschnitten 17h weiter ansteigt, erreicht das Kühlmittel schließlich einen Zustand,bei dem es ein überhitztes Gas ist, wenn es in den Ausgangsabschnitt 17j eintritt. Wegen dieser relativen Wirksamkeit sucht sich die Kühlwirkung der Abschnitte 17j und 17d auszugleichen und eine ziemlich gleichmäßige Kühlwirkung auf der Gesamtfläche der Grundplatte 13a hervorzubringen.

Es mag also zwar scheinen, daß die hohe Wirksamkeit in dem Rohrabschnitt 17g eine größere Kühlwirkung oder .Eisgefrierkapazität in diesem Teil der Verdampferplatte ergäbe, tatsächlich aber ist der obere Rand der Verdampfer platte wesentlich stärker thermisch belastet, weil das Wasser zunächst dem oberen Rand der Verdampferplatte 13 zugeführt wird und jegliche Kühlung des Wassers bis auf die Gefriertemperatur diesen Teil der Verdampferplatte mehr belasten muß als einen anderen Teil von ihr.

Für den Aufbau der Verdampferplatte sind Bauteile

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aus Kupfer verwendet, die miteinander verlötet sind. Die Grundplatte 13a kann hochgekantete Ränder haben, welche die äußersten Wände 13b und 13c des Gitterwerks 15 bilden, wie in der Schnittansicht von Fig. 4 zu sehen Die waagerechten Wände 13b des Gitterwerks sind bei 13d ausgeschnitten, wie es die Fig. 4 und 6 zeigen und diese Ausschnitte liegen an Schlitzen in den senkrechten Wänden 13c, so daß Abflußöffnungen gebildet werden, durch welche das Schmelzwasser abläuft, um die Kapillarkräfte freizugeben, die andernfalls die Eistafel 27 bei der Abgabe zurückhalten würden.

Fig. 7 erläutert die tatsächliche Form der Würfel in der gesamten Platte, wie sie mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Verteilung der Rohrabschnitte der Kühlschlange erreichbar ist, wogegen Fig. 8 die Gefrierergebnisse zeigt, wie sie bei einer üblichen Eiswürfelmaschine bisher bekannter Art erhalten werden, bei der die Rohrschlangenabschnitte so angeordnet sind, daß der Einlaß sich am unteren und der Auslaß am oberen Ende befindet. Es ist deutlich zu ersehen, daß durch die Anordnung der Rohrschlange gemäß der Erfindung die erhöhte Belastung am oberen Teil der Verdampferplatte ausgeglichen und ein vergleichmäßigtes Gefrierergebnis auf der gesamten Fläche der Verdampferplatte mit einheitlichen Brückenabschnitten 25 erhalten wird.

Hinsichtlich der Abgabephase des Arbeitszyklus hat die neue Verteilung der Rohrschlangenabschnitte noch wei-

tere erhebliche Vorteile. Bisher verursachte der Heißgasumlauf durch die Rohrschlange die stärkste Erwärmung und das stärkste Abschmelzen der Eistafel in der Nähe des unteren Randes der Verdampferplatte, wo das Gas noch am heißesten ist. Das starke Abschmelzen der Würfel in den unteren Würfelreihen hat oft ein Abbrechen der Brückenabschnitte und damit unvollständige oder ausgedehnt lange Abgabephasen zur Folge. Bei der Anordnung gemäß der Erfindung aber bewirkt das heiße Gas die Freigabe der Tafel 27 am oberen und unteren Rande der Verdampferplatte annähernd gleichmäßig und der mittlere Teil in der Nähe des Rohrabschnitts 17j tendiert dazu, sich . zuletzt von der Verdampferplatte zu trennen. Es wurde gefunden, daß die Eistafel 27 unter diesen Bedingungen weniger dazu neigt zu kippen oder sich zu verschieben, bevor das Abtauen längs des mittleren waagerechten Teils der Verdampferplatte eingetreten ist. Ohne eine solche ■ Abkühlung und Verschiebung wird das Abtauen an anderen Stellen der Eistafel sehr klein gehalten und auf eine besonders dünne Eisschicht begrenzt, die nur eben genügt, um die Tafel von den benachbarten Teilen der Verdampferplatte freizumachen. Somit kann die Eistafel in einer besonders kurzen Zeitspanne bei minimalem Abschmelzen der einzelnen Würfel abgegeben werden. Dieses ist besonders vorteilhaft bei einem Aufbau der Verdampferplatte, der eine mechanische Ausstoßvorrichtung mit einer Sonde aufweist, welche die Tafel an ihrer geometrischen Mitte

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oder in der Nähe davon berührt, dort wo die Trennung des Eises von der Verdampferplatte durch Abschmelzen zuletzt stattfindet. Dann hat die Ausstoßsonde keine Neigung, die Tafel 27 zu zerbrechen oder sie vor ihrer tatsächlichen Abgabe zu kippen.

Claims

D I PL.-I NG. J. RICHTER "■-"'- *--" - 'JR'A'.T. E N T A N ·Λ/ A L 1 E

DIPL.-ING. F. WERDERMANN

ZUGEL. VERTRETER BEIM EPA · PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFOR "PO MANDATAIRES ASREES PRES LOfB

2OOO HAMBURG 36 β. APR·

NEUER W/- _l_ IO

'S· (O4O) 34 0045/34 00 56

TELEGRAMME: INVENTIUS HAMBURG

TELEX 2163 551 INTU D

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Anmelder:

Mile High Equipment Company,
Denver, Colorado (V.St.A.)

Verdampferplatte für eine Maschine zum Herstellen von Eiswürfeln.

Patentansprüche:

( 1 . ) Verdampferplatte für eine Maschine zum Herstellen von Eiswürfeln mit einer flachen rechteckigen■Grundplatte, die auf ihrer einen Seite mit gutem Wärmekontakt eine zur Führung der Kühlflüssigkeit dienende Rohrschlange und auf der anderen Seite eine zur Bildung von Eiswürfelformen dienendes, aus Wänden bestehendes Gitterwerk trägt, wobei die Rohrschlange eine Anzahl etwa paralleler, gerader, paarweise an ihren Enden durch gekrümmte Rohrstücke durchgehend verbundener Rohrabschnitte aufweist, von denen einer den Einlaß für eine Niederdruckkühlflüssigkeit und der andere den Auslaß für das überhitzte Gas bzw. Kühlmittel bildet,

dadurch gekennzeichnet, daß der erste der beiden letztgenannten Rohrabschnitte längs des einen Randes der Grundplatte und der zweite über den mittleren Teil der Grundplatte verläuft, und daß die Abschnitte der Rohrschlange zwischen deren Enden teils neben dem zweiten Abschnitt und teils an dem Rand der Grundplatte gegenüber dem ersten Rand angeordnet sind.
2. Verdampferplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hälfte der Rohrschlange auf der einen Hälfte der Verdampferplatte■so verteilt angeordnet ist, daß die ihre geraden Rohrabschnitte durchfließende Kühlflüssigkeit allmählich zur Mitte der Grundplatte hin strömt, und daß die andere Hälfte der Rohrschlange auf der anderen Hälfte der Platte so verteilt angeordnet ist, daß die Kühlflüssigkeit von dem gegenüberliegenden Plattenrand allmählich zur Mitte der Platte strömt.
3. Verdampferplatte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den größten Kühleffekt ergebenden geraden Rohrabschnitte und die den geringsten Kühleffekt ergebenden geraden Rohrabschnitte in der Mitte der Grundplatte nebeneinander angeordnet sind, so daß eine relativ gleichmäßige Kühlwirkung zustandekommt.
4. Verdampferplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abgabe einer Eistafel bzw. zur Vorbereitung ihrer Abgabe die Rohrschlange dazu dient, bei Beschickung mit heißem Gas die Eistafel zunächst am oberen und am unteren Rand und danach erst in ihrer Mitte, d.h. auf halber Höhe von dem Gitterwerk abzutauen.
5. Verdampferplatte nach einei.. der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer mechanischen Ausstoßvorrichtung für jeweils eine fertige Eistafel verbunden ist, die auf der Rückseite der Grundplatte angebracht ist und eine hin und hergehende Sonde aufweist,, welche durch eine Öffnung in der Grundplatte hindurch auf die Eistafel auftrifft, um sie von dem Gitterwerk abzuheben.
6. Verdampferplatte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung neben dem Auslaßabschnitt der Rohrschlange angeordnet ist, so daß die Sonde die Eistafel in ihrem bei der Abgabephase zuletzt schmelzenden Bereich berührt.
7. Verdampferplatte nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Gitterwerk auf der einen Seite der Grundplatte gebildeten Würfelformen so bemessen sind, daß die entstehenden Eiswürfel im wesentlichen die gleiche Größe erhalten.
8. Verdampferplatte nach einem der Ansprüche 1 bis

7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßabschnitt der

Rohrschlange längs eines Randes der Platte und ein mittlerer Abschnitt der Rohrschlange längs des entgegengesetzten • Plattenrandes verläuft.
9. Verdampferplatte nach einem der Ansprüche 1 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß sie in etwa senkrecht stehender Lage angeordnet ist, so daß die Eistafel mit den Eiswürfeln ebenfalls in etwa senkrechter Lage entsteht, und daß die auf der Rückseite der Verdampferplatte ange-

brachte Rohrschlange bei der Abgabephase auch zur Führung von Heißgas dient, so daß zunächst der untere und der obere Teil der Eistafel und danach erst ein sich waagerecht über die Mitte der Platte erstreckender Bereich der Tafel geschmolzen wird, um das Abschmelzen verschiedener Stellen der Tafel auf einem möglichst kleinen Durchschnittswert zu halten.
10. Verdampferplatte nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung zum Durchtritt der mechanisehen Sonde nahe der geometrischen Mitte der Platte in deren waagerechtem Bereich angeordnet ist.