DE3486374T2

DE3486374T2 - Eiserzeugungsmaschine.

Info

Publication number: DE3486374T2
Application number: DE3486374T
Authority: DE
Inventors: Vlad Goldstein
Original assignee: Sunwell Engineering Co Ltd
Current assignee: Sunwell Engineering Co Ltd
Priority date: 1984-07-17
Filing date: 1984-08-31
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2004-09-01
Also published as: JP2811443B2; DE3484537D1; DE3486375T2; DE3486375D1; EP0168537A2; JPS62500043A; ATE119658T1; CA1276475C; EP0168537A3; DE3486374D1; EP0168537B1; ATE119656T1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die kontinuierliche Herstellung von Eis.
In der heutigen Gesellschaft werden große Mengen Eis bei der Konservierung und Verarbeitung von Nahrungsmittelprodukten gebraucht. Beispielsweise ist in Betracht zu ziehen, daß für jedes verbrauchte Pfund Frischgeflügel zwei Pfund Eis benötigt werden. Die Fischindustrie, Molkereiindustrie und die Obst- und Gemüseindustrie sind ebenfalls große Eisverbraucher. Die Serviceindustrie, wie Hotels, Restaurants und Krankenhäuser, verbrauchen ebenfalls große Mengen. Weiterhin wird Eis in großen Mengen in vielen Herstellungsindustrien verbraucht.
Die Herstellung von Eis ist daher selbst eine bedeutende Industrie. Ein guter Teil des Eises, das heute hergestellt wird, wird als Block auf der Basis einer chargenweisen Herstellung produziert. Dies ist ein relativ ineffektives Verfahren. Es ist arbeitsintensiv und zeitaufwendig, weil die produzierten großen Eisblöcke bis zu 48 Stunden für ihre Bildung benötigen. Die Ineffizienz wird durch die Anforderung erhöht, daß Wärme verwendet werden muß, um die Verbindungen zwischen dem Eis und dem Verdampfer zu schmelzen. Die Kosten zur Erzeugung dieser Wärme beim Gewinnungsschritt allein tragen wesentlich zur Ineffizienz des Herstellprozesses bei. Ungeachtet dieser Ineffizienzen wird das Verfahren jedoch weiterhin verwendet.
Es gibt auch kontinuierliche Verfahren zur Eisherstellung, die derzeit mit gemischten Erfolg in Betrieb sind. Bei den derzeit verwendeten, fortlaufenden Eisherstellverfahren wird Eis aus Wasser an den Wänden eines Verdampfers gebildet, von dem es durch eine rotierende Schraube weggebrochen werden muß. Unterschiede bei der Bindungsfestigkeit und unregelmäßige Muster der Eisbildung bewirken, daß an dem Schraubenantrieb ein unregelmäßiges Drehmoment erforderlich ist. Die Unregelmäßigkeit der Anforderungen an dieses Drehmoment war dergestalt, daß viele Versuche bei Verdampferkonstruktionen für kontinuierliche Eisherstellung fehlschlugen.
Eine weitere Anwendung von Eis erfolgt bei thermischen Speicherwärmetauschern, die allgemein bei Wärmepumpensystemen, wie Klimaanlagen, verwendet werden, um die Lasten zu verschieben, mit denen die Anlage beaufschlagt ist, um eine Lastnivellierung zu erzielen und die Notwendigkeit zu vermeiden, daß eine Pumpe vorgesehen werden muß, die so konstruiert ist, daß sie den Anforderungen gerecht wird, obwohl maximale Lastanforderungen nur für eine begrenzte Zeitdauer ihres täglichen Betriebes erforderlich sind.
Wärmepumpensysteme, die eine Wärmepumpe, einen Kühlkörper und einen thermischen Speicherwärmetauscher umfassen, sind allgemein bekannt. In der US-PS 4,334,412 vom 15. Juni 1982 ist ein Kühlsystem offenbart, in welchem ein Eisschlamm als zweites Kühlmittel zirkuliert. Ein motorgetriebener Rührer ist in der Sammeleinrichtung vorgesehen, um das Eis in Schlammform zu halten und dieser Schlamm wird durch das System in Umlauf gebracht.
Um das Eis in Schlammform zu halten, ist es notwendig, daß eine hohe Eiskonzentration in der Sammelvorrichtung verhindert wird, und daraus resultiert, daß die Effizienz der Sammelvorrichtung etwas begrenzt ist.
Es ist bekannt ein Gemisch zu verwenden, das eine geringere als die eutektische Konzentration hat, es in einen Behälter zu bringen, das Gemisch zu rühren und die Seitenwand des Behälters zu kühlen, um Wasser in der Lösung zu kristallisieren und den verbleibenden Rest zu konzentrieren. Ein derartiges allgemeines Verfahren ist die Basis für die Herstellung von Eiscreme. Das Verfahren wurde auch für die Verwendung bei einer Lösung mit eutektischer Konzentration vorgeschlagen, und zwar in dem Fall, bei dem die Lösung beispielsweise gebrühter Kaffee oder Orangensaft ist. Ein derartiger Vorschlag ist in den US-PS 3,328,972 und 3,328,058 von Svanoe zu finden.
Die US-A-3,191,389 offenbart eine Eismaschine, die einen Schaber aufweist, welcher zur Wand des Wärmetauschers einen Abstand aufweist. Der Schaber verläßt sich auf eine Scherwirkung, um eine Eisschicht, die sich auf der Wärmetauscherwand gebildet hat zu entfernen, ohne daß eine Kratzwirkung verwendet wird Die FR-A-2491607 offenbart eine Vorrichtung zum Kühlen von Flüssigkeiten, wobei Abstreifblätter an einer drehbaren Welle im Abstand zu einer Wärmetauscherfläche montiert sind. Die GB-A-736186 offenbart eine Eismaschine, bei der Blätter, die die Wärmetauscherwände berühren, sehr langsam gedreht werden, und Rührblätter im Abstand zu den Wänden mit hoher Geschwindigkeit gedreht werden.
Eine Vorrichtung die herkömmlich ist, aber auf neue Art und Weise für diesen Vorgang verwendet wird, hat eine im allgemeinen zylindrische Wärmetauscherfläche. Während eine derartige Vorrichtung, die bei dem vorstehend genannten Vorgang betrieben wird, sich als erfolgreich erwiesen hat, verglichen mit den vorherigen Versuchen, Eis herzustellen, zeigt die Vorrichtung bei Ausdehnung auf große Abmessungen gewisse Probleme. Erstens ist die Oberfläche, die von der Zylinderwand geboten wird, begrenzt, da das Volumen der Vorrichtung mit dem Radius quadratisch ansteigt, während die Oberfläche nur einfach proportional zum Radius sich vergrößert. Weiterhin muß die zylindrische Wand für maximale Wärmeübertragungseffizienz relativ dünn sein, was mit den baulichen Erforderinissen der Vorrichtung unvereinbar ist. Die Vorrichtung ist für eine Modulerweiterung nicht geeignet, um an unterschiedliche Anforderungen anpaßbar zu sein, was ihrer kommerzielle Lebensfähigkeit schmälert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Eisherstellungsmaschine geschaffen, umfassend: ein Gehäuse mit einem Einlaß zum Aufnehmen eines Fluids in Form einer wässrigen Lösung von einer Konzentration, die unterhalb ihrer eutektischen Konzentration liegt, aus welchem das Eis herzustellen ist, mit einem Auslaß, der das Austreten von Eis aus dem Gehäuse ermöglich;
einen Wärmetauscher im Gehäuse, mit einem Kühlmitteleinlaß und einem Kühlmittelauslaß, um ein Strömen des Kühlmittels zu ermöglichen, wobei aus dem Fluid Wärme abgezogen wird, der wenigstens eine Wärmetauscherfläche enthält, die das Kühlmittel vom Fluid trennt;
einen Abstreifer, der im Gehäuse um eine Achse beweglich angeordnet ist, wobei sich der Abstreifer und die genannte wenigstens eine Wärmetauscherfläche quer zu dieser Achse erstrecken;
Mittel zum Aufrechterhalten eines Fluidquantums in dem Gehäuse, um das Gehäuse im wesentlichen zu füllen und wenigstens eine Wärmetauscherfläche zu bedecken, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abstreifer mit der wenigstens einen Wärmetauscherfläche in Berührung steht und um die Achse bewegbar ist, um die wenigstens eine Wärmetauscherfläche abzustreifen, wobei die Eisherstellungsmaschine weiterhin aufweist:
einen Antrieb, der den Abstreifer antreibt und diesen über wenigstens eine Wärmetauscherfläche mit einer solchen Geschwindigkeit bewegt, daß der Abstreifer bei aufeinanderfolgenden Umläufen über die wenigstens eine Wärmetauscherfläche diese abstreift, um eine gekühlte Fluidschicht von der wenigstens einen Wärmetauscherfläche bevor diese zu Eis kristallisiert, abzustreifen, wobei der Abstreifer Fluid von der wenigstens einen Wärmetauscherfläche in das Fluidquantum im Gehäuse leitet, um dort eine im wesentliche gleichförmige Temperatur aufrecht zu erhalten.
Dadurch, daß die Wärmetauscherflächen senkrecht zur Rotationsachse des Rührers vorgesehen sind, ist es möglich, Wärmtauscher übereinander zu stapeln, wodurch die Kapazität der Eisherstellungsmaschine erhöht wird. Weiterhin kann durch Erhöhen des Durchmessers der Vorrichtung sowohl das Volumen als auch die für den Wärmetausch zur Verfügung stehende Oberfläche proportional erhöht werden und die baulichen Anforderungen das Wärmetauschers sind leichter anzupassen indem ein Paar paralleler miteinander verbundener Platten anstatt eines Zylinders verwendet wird.
Es kann ein thermische: Speicherwärmetauscher mit hoher Effizienz geschaffen werden, indem Eis vom Kühlmittel in flüssiger Phase in einem thermischen Speicherwärmetauscher getrennt wird, indem ein poröses Eisbett und ein Sekundär- Kühlmittelbad in dem thermischen Speicherwärmetauscher gebildet wird. Dies ermöglicht die Ansammlung von einem dichten porösen Eisbad während des Kühlschrittes, und durch welches das erwärmte Kühlmittel abgeführt werden kann, um die gespeicherte Energie während Spitzenkühlanforderungsbedingungen zu gewinnen.
Ein Kühlmittel, das für die Verwendung in dem System geeignet ist, ist ein Sekundär-Kühlmittel in Form einer binären Lösung mit einer Konzentration, die unterhalb der eutektischen Konzentration liegt.
Es kann eine kontinuierliche Versorgung mit einer teilweise gefrorenen Kühlmittellösung, in welcher feine Eispartikel in Lösung enthalten sind, erzeugt werden, indem ein Eisherstellungsverfahren und eine Eisherstellungsmaschine vom vorstehend beschriebenen Typ verwendet werden.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun anhand der begleitenden Figuren als Beispiel beschrieben, in denen zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Wärmepumpen- Systems, das außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegt.
Fig. 2 eine schematische Dartstellung eines Kühlkörpers der für die Verwendung bei der Superkühlung einer binären Lösung geeignet ist, der außerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung liegt;
Fig. 3 ein Diagramm zur Erläuterung einer Temparaturkonzentrationskurve einer wässrigen Lösung, die für die Verwendung als Sekundär-Kühlmittel geeignet ist;
Fig. 4 eine Ansicht im Schnitt einer alternativen Ausführungsform einer Eismaschine;
Fig. 5 eine Ansicht entlang der Schnittlinie 5-5 der Eismaschine gemäß Fig. 4;
Fig. 6 eine perspektivische Explosionsdarstellung zur schematischen Darstellung der Anordnung der Wärmetauscher und Rührer, die in der Maschine gemäß Fig. 4 gezeigt sind;
Fig. 7 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform einer Eismaschine.
Gemäß der Figur 1 der Zeichnungen besteht eine Wärmepumpe 50 aus einer Eismaschine, die im allgemeinen durch die Bezugsziffer 52 bezeichnet ist, einer Wärmequelle die im allgemeinen durch die Bezugsziffer 55 gekennzeichnet ist, und einem thermischen Speicherwärmetauscher, der im allgemeinen durch die Bezugsziffer 53 gekennzeichnet ist. Der Ausgang an der Eismaschine 52 wird über die Ausgangsleitung 18 in einen Wärmetauscherbehälter 54 gefördert.
Bei der dargestellten Ausführungsform hat die Wärmequelle 55 die Form einer Wärmlasteinrichtung 58, die ein Wärmetauscher in Form einer Kühlschlange, eines Kühlkompressors oder dgl. hat.
Der thermische Wärmespeichertauscher 53 hat einen Speicherbehälter 54 in welchem eine Speicherkammer 56 gebildet ist. Eine Trennwand 58 dient zur Unterteilung der Speicherkammer 56 in eine erste Kammer 60 und eine zweite Kammer 62. Die Trennwand 58 ist porös und dien dazu, die flüssige Phase des Sekundär-Kühlmittels von der Kammer 60 in die Kammer 62 durchzulassen, während sie das Durchlassen von Eispartikeln verhindert.
Während der thermischen Speicherphase des Betriebes zieht eine Umlaufpumpe 14 Sekundär-Kühlmittel in der flüssigen Phase aus der zweiten Kammer 62 durch eine Leitung 64 und gibt dieses unter Druck über die Leitung 66 in einen Gefrierzylinder 10 der Eismaschine 52. Die teilweise gefrorene Lösung, welche die Eispartikel enthält, wird an der Kühlmaschine 52 über die Leitung 18 ausgegeben und in die erste Kammer 60 über einen Rückführsammler 68 eingebracht, der im unteren Ende der ersten Kammer 60 angeordnet ist. Die Eispartikel werden zur Oberfläche 70 des Körpers des Sekundär-Kühlmittels schwimmen, der innerhalb der Speicherkammer 56 gespeichert ist, wo sie sich ansammeln, um ein poröses Eisbett 74 zu bilden.
Aufgrund der Tatsache, daß das Sekundär-Kühlmittel eine wässrige Lösung ist, werden die Eispartikel nicht Brücken bilden, um eine massive Eismaske zu bilden und daraus folgt, daß das gebildete Eisbett porös sein wird. Diese Bedingung wird selbst dann aufrechterhalten, wenn das Eisbett als aufgrund seines Auftriebs verfestigt wird, um ein kompaktes Eisbett zu bilden, das im wesentlichen die Kammer 60 ausfüllt.
Um eine Situation zu vermeiden, bei der eine übermäßige Menge Eis in der Speicherkammer 60 angesammelt wird, ist ein Badniveausensor 78 vorgesehen, der eine Sonde 72 aufweist, die sich in die Kammer 62 erstreckt. Wenn das Flüssigkeitsniveau in der Kammer 62 unter ein vorbestimmtes Niveau fällt, wie dies durch die gestrichelte Linie 75 dargestellt ist, wird der Sensor 70 in Betrieb treten, um die Eismaschine 52 zu inaktivieren.
Das Kühlmittel in der flüssigen Phase wird aus der zweiten Kammer 62 mittels einer Umlaufpumpe 80 der Wärmequelle abgezogen und wird über den Wärmetauscher 58 in Umlauf gebracht. Ein Ventil 71 ist in der Ausgangsleitung 82 des Wärmetauschers 58 angeordnet, um den Fluß des erwärmten Kühlmittels zu dem Rückführsammler 76 des thermischen Speicherwärmetauschers zu steuern. Zwischen der Rückführleitung 82 und der Umlaufpumpe 14 der Eismaschine ist eine Nebenschlußleitung 79 geschaltet, die ein Ventil 69 zur Strömungssteuerung aufweist. Diese Schaltung wird während hoher Lastanforderungszeitdauer in Betrieb genommen und kann dazu verwendet werden, die Kühlwirkung zu moderieren.
Der Rückführsammler 76 ist so angeordnet, daß er das erwärmte Kühlmittel in dar flüssigen Phase mit dem Eisbett so in Berührung bringt, daß das erwärmte Kühlmittel durch wenigstens einen Hauptteil des Eisbettes passieren muß, bevor es aus der ersten Kammer 62 abgezogen werden kann, wodurch sichergestellt wird, daß es durch Kontakt mit dem Eisbett gekühlt ist. Die poröse Natur des Eisbettes ist dergestalt, daß das erwärmte Kühlmittel das Eisbett durchdringt, und dabei zwischen dem Eisbett und dem Kühlmittel einen effizienten Wärmeaustausch erzielt.
Ein Sekundär-Kühlmittel, das für die Verwendung in dem System geeignet ist, kann eine Solelösung mit einer Konzentration von 5% bis 10% sein. Andere Lösungen als Sole könnten verwendet werden. Das Lösungsmittel sollte natürlich auf Wasser basieren, um Eis herzustellen, während der gelöste Stoff auch irgendein nichttoxisches Material sein kann, das eine geeignete eutektische Charakteristik hat. Substitute für Salz könnten Glycerin, Propylenglykol, Äthanol oder Calciumchlorid sein. Alternativ ist das thermische Speichermedium Eine wässrige Lösung mit einer Glykolkonzentration im Bereich von 3 bis 10 Gew.%. Ein geeignetes 10%-Glykol-thermisches-Speichermedium kann die folgenden Eigenschaften haben:
Spezifische Wärme 7.9x10&sup4; KWhr&supmin;¹ (0.982 BTU/LB/ºF)
Gefrierpunkt ungefähr -3ºC (27ºF)
Wärmeleitfähigkeit -3ºC (27ºF) 4.4x10&supmin;³ KWhr (0.309 BTU/HR-FT&sub2;/FT)
Viskosität -3ºC (27ºF) 2.8 ZENTIPOISES
Dichte 1035 kgm&supmin;³ (8.77 LB/IMP.GAL.)
Die Eismaschine 52 ist in der Figur 2 der Zeichnungen weiter im Detail dargestellt und hat einen Gefrierzylinder 10, der eine Ausfällkammer 12 aufweist, durch welche das Sekundär-Kühlmittel kortinuierlich mittels einer Pumpe 14 umläuft. Das Kühlmittel tritt in die Kammer über die Leitung 66 ein und wird abgekühlt, um teilweise gefroren zu werden, um eine teilweise gefrorene Losung zu erzeugen, in welcher feine Eispartikel in Lösung gehalten sind. Das Gemisch wird dann über die Leitung 18 in den thermischen Speicherwärmetauscher 52 ausgegeben.
Ein Behälter 23, der ein konzentriertes Lösungsprodukt enthält, wird in die Leitung 64 verbunden, um dem System Lösungsprodukt, falls erforderlich, zuzuführen, und eine Wasserzuführungsleitung 24 ist vorgesehen, um Wasser, welches in Form von Eis herausgezogen worden ist, zu ersetzen, um die gewünschte Konzentration des Sekundär-Kühlmittels aufrechtzuerhalten.
Innerhalb der Ausfällkammer 12 wird ein Abstreifpaddel fortlaufend durch einen Motor 26 gedreht, um die Seiten der Kammer abzustreifen und zu verhlndern, daß sich an diesen Eis aufbaut. Das Abstreifpaddel hat bei diesen Geräten eine Standardkonstruktion. Die Ausfällkammer ist von einem Mantel 28 umgeben, in welchem ein kondensiertes Kühlmittel fortlaufend vom Kondensor 30 zugeführt wird. Das Kühlmittel verdampft in dem Mantel und dabei kühlt es das Sekundär- Kühlmittel in der Kammer, um Eispartikel zu bilden. Das expandierte Kühlmittel läuft aus dem Mantel in den Kompressor 32, wo es komprimiert und dem Kondensor für weitere Rückführung wie bei einem herkömmlichen Kühlmittelzyklus zugeführt wird. Eine Eisabtrennung etc., d.h. nach dem Eisfluß aus der Ausfällkammer, steht nicht zur Diskussion.
Wie angegeben sind die Kühlmaschine, die Ausfällkammer und das Abstreifpaddel und die zugehörige Kühlmittelleitung Standard und allgemein bekannte Bauteile der Ausrüstung und ihr Aufbau wird daher nicht im einzelnen beschrieben.
Zum besseren Verständnis der Art und Weise, mit welcher Eis durch die Eismaschine 52 erzeugt wird, wird auf die Figur 3 der Zeichnungen Bezug genommen, die die charakteristischen Kurven eines Solegemisches zeigt, welches für die Verwendung als Sekundär-Kühlmittel geeignet ist, in welchem das Lösungsmittel Wasser und das Lösungsprodukt NaCl ist.
Diese Lösung wird bei der eutektischen Temperatur oder der Temperatur des Eutektikums, die in der Figur angegeben ist, gefrieren. Das physikalische Phänomen, welches dann auftritt, wenn die Temperatur einer solchen Lösung in Richtung auf den Gefrierpunkt abgekühlt wird, hängt von seiner Konzentration ab. Wenn die Konzentration durch einen Punkt repräsentiert ist, der links von dem Punkt D&sub1; der Kurve liegt, können sich Eiskristalle bilden und daraus resultiert, daß die Konzentration des Lösungsmittels im Lösungsprodukt ansteigt, wenn die Gefriertemperatur erreicht wird.
Die Temperatur, die durch den Punkt D auf der Kurve repräsentiert ist, ist als die eutektische Temperatur bekannt, und die Konzentration, die durch den Punkt D&sub1; auf der Kurve repräsentiert ist, ist als die eutiktische Konzentration bekannt.
Wenn unter Bezugnahme auf die Figur 3 eine Lösung mit der Konzentration "x", die kleiner als die eutektische ist, bei einer Temperatur oberhalb von 0ºC (32ºF) abgekühlt wird, wird sie nicht fest werden, wenn 0ºC (32ºF) erreicht wird (Punkt A), sondern wird weiter als Flüssigkeit bis zum Erreichen des Punktes B abkühlen. An diesem Punkt werden sich Eiskristalle aus reinern Wasser auszuformen beginnen, begleitet von einer Entnahme ihrer Umwandlungswärme. Dadurch wird die Konzentration der Restlösung erhöht. Wenn die Temperatur gesenkt wird, setzt sich die Kristallbildung fort, und das Gemisch aus Eiskristallen und Solelösung bildet einen Schlamm. Wenn der Punkt C erreicht wird, besteht ein Gemisch aus Eiskristallen C&sub2; und einer Solelösung mit der Konzentration C&sub1; im Verhältnis von 1&sub1; Teilen Sole zu 1&sub2; Teilen Eiskristallen in (1&sub1; + 1&sub2;) Teilen Gemisch. Wenn der Prozeß bis zum Punkt D fortgeschritten ist, besteht dort ein Gemisch aus m&sub1; Teilen eutektischer Solelösung D&sub1; und m&sub2; Teilen Eis D&sub2;, alle mit eutektischer Temperatur. Wenn mehr Wärme entzogen wird, gefrieren die m&sub1; Teile eutektischer Sole mit gleichmäßiger Temperatur solange bis alle Umwandlungswärme entnommen ist. Das gefrorene Eutektikum ist ein mechanisches Gemisch aus Salz und gefrorenem Wasser, nicht eine Lösung, und daraus folgt, daß die Umwandlungswärme für die Wärme der Lösung korrigiert werden muß. Wenn diese positiv ist, verringert sie wirksam die Umwandlungswärme und wenn sie negativ ist, erhöht sie die wirksame Umwandlungswärme.
Wenn die anfängliche Lösungskonzentration größer als die Eutektische ist, gefriert Salz anstatt von Wasser aus, wenn die Temperatur gesenkt wird, und die Konzentration sinkt, bis bei der eutektischen Temperatur die eutektische Konzentration erreicht ist. In Solen, die als Kühlmittelfluid verwendet werden, gefriert Salz manchmal aus, weil ihre Konzentration zu hoch ist. Dies ist unerwünscht, wenn Eis hergestellt werden soll, und wenn daher Sole als Sekundär- Kühlmittel verwendet wird, muß eine Solekonzentration geringer als des Eutektikums und vorzugsweise um den Punkt B auf der eutektischen Kurve, aufrechtzuerhalten.
Wenn diese Prinzip bei dem in den beiden Figuren 1 und 2 gezeigten Gerät angewerdet wird, wird das Sekundär-Kühlmittel nicht auf die eutektische Temperatur abgekühlt, sondern auf einer Temperatur gehalten, bei der sich Eis bildet.
Da Eis gebildet wird, bilden das Eis und das konzentrierte Gemisch eine pumpfähige, schlammartige Zusammensetzung, die in den thermischen Speicherwärmetauscher 53 zwangsweise gebracht wird. Falls notwendig, wird dem Gemisch, welches in die Spritzkammer der Kühlmaschine zurückgeführt worden ist, über eine Zuführleitung 24 Wasser zugeführt, um die gewünschte Konzentration des Gemisches aufrecht zu erhalten. Vorzugsweise wird Wasser mit konstanter Geschwindigkeit auf einer fortlaufenden Basis hinzugeführt, aber es kann auch in Intervallen zugeführt werden, die so vorgesehen sind, daß die Konzentration des Sekundär-Kühlmittels nicht zu hoch wird. Wenn die Konzentration zu hoch wird, wird der Prozeß weniger effizient und wenn sie so hoch wird, daß sie den eutektischen Punkt überschreitet, wird Salz oder ein anderes Lösungsprodukt im Behälter abgeschieden. Wenn die Konzentration hoch wird, wird die Eisausbeute niedrig. Wenn die Konzentration zu niedrig ist, erhält man im Hinblick auf einen leichten mechanischen Betrieb der Baueinheit zuviel Eis.
Weil eine gewisse Menge Sole mit dem Eis abgezogen werden wird, ist eine Vorkehrung getroffen worden, um den Salzgehalt mit der Konzentriereinrichtung 23 aufrecht zu erhalten. Diese kann so betätigt werden, daß Salz zugefügt wird, wenn dies erforderlich ist.
Der Zylinder 10 ist eine besonders wirksame Eismaschine, weil er einen effizienten Wärmetransfer vom Kühlmittel auf das Wasser, welches zu Eis gemacht werden soll, aufweist. Wenn das Wasser gefriert, um selne Kristallisationswärme aufzunehmen, wird Wärme entlang der gesamten Oberfläche des sich bildenden Kristalls aufgenommen. Diese repräsentiert eine sehr große Oberfläche pro Wassereinheit.
Um die Ausbildung einer Eisschicht an der Wand der Zylinders 10 zu vermeiden, die dazu neigen würde, die Wärmetransferfläche des Eises zu verringern, arbeitet das Abstreifpaddel mit einer Geschwindigkeit, die schnell genug ist, um die abgekühlte Schicht des Gemisches von der Seitenwand in Richtung auf den Mittelpunkt des Behälters zu transportieren, bevor die abgekühlte Schicht an der Seitenwand des Behälters kristallisiert. Das Paddel neigt dazu, die abgekühlte Oberflächenschicht auf einem spiralförmigen Weg zur Längsmittenachse der Karimer zu bewegen, wobei eine Vermischung mit der übrigen Masse des Gemisches in der Kammer und ein Abkühlen der übrigen Gemischmasse stattfindet, um in der gesamten Gemischmasse Eiskristalle zu bilden. Die Geschwindigkeit wird mit der Ausrüstungskonstruktion und den Betriebsbedingungen variieren, aber es wurde herausgefunden, daß bei zwei Abstreifpaddeln und einer Zylinderkammer mit einem Durchmesser von ungefähr 7.5 cm (3 inches) eine Drehzahl des Abstreifpaddels von ungefähr 350 U/min. zufriedenstellend war.
Die Umformung des Wassers von der flüssigen in die kristall- oder feste Phase findet plötzlich statt und erfordert eine sehr beträchtliche Menge Energie. Die flüssige Sole muß unter ihren Gefrierpunkt abgekühlt werden, bevor die Kristallisation stattfindet. Sie wird an einer Oberflächenschicht auf der Seite der Kammer, jedoch mit einem Intervall vor dem Stattfinden der Kristallisation so gekühlt, daß die gekühlte Oberflächenschicht durch das rotierende Kratzerblatt von der Seitenwand des Behälters zur Mitte des Behälters hin bewegt wird. Die gekühlte Flüssigkeit, die so von der Seitenwandfläche der Kammer entfernt worden ist, kristallisiert an den Kristallisationszentren, welche in der Flüssigkeit vorhanden sind, zu Eis an. Somit wirkt die Sole als Sekundär-Kühlmittel bei der Eisbildung im Gemischkörper.
Die Paddel drehen um die Wärmeaustauschwand der Kammer und bilden vorzugsweise min dieser einen Abstreifwinkel von ungefähr 45º in Rotationsrichtung, um die abgekühlte Flüssigkeit in Richtung auf den Mittelpunkt der Kammer auf einer kontinuierlichen Basis zu zwingen.
Als ein Beispiel hat eine typische Wärmetauschkammer mit einem Durchmesser von 7.5 cm (3 inches) einen Wärmetransferkoeffizienten zwischen Sole und Kühlmittel von 2.9 x 10&sup5; kWm&supmin;² K&supmin;¹ (500 BTU's pro Stunde pro ft² pro ºF) und die Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlmittel und der Sole beträgt 5.7ºC (10ºF).
Somit ist die Kapazität der Einheit 500 x 10 = 5000 BTU's pro Stunde pro ft² der Kammerwand (15.750 Wm&supmin;²). Die Blätter drehen in der Baueinheit und kratzen die Seiten der Kammer 350 mal pro Minute ab und es gibt zwei Blätter, so daß die Verweilzeit der Oberflächenschicht des Gemisches an der Seitenwand der Kammer beträgt:
1/350 x 2 = 0.00143 Minuten = 0.000024 Stunden
In dieser Zeit ist die Wärme, die von dem Solegemisch an die Wärmetauscherwand abgegeben wird 5000 x 0.000024 = 0.120 BTU's pro Stunden pro Umdrehung des Blattes pro ft² (0.38 Wm&supmin;²/Umdrehung).
Um Eis zu bilden sind 150 BTU's pro Pfund Eis erforderlich (97W-h/kg).
Somit ist bei einer Umdrehung des Blattes ein ausreichender Wärmetausch, um 0.0119/150 = 0.00079 Pfund Eis pro ft² der Kammerwand (0.004 kgm&supmin;²) zu bilden.
Eis von -2.2ºC (28ºF) hat eine Dichte von 0.004 kgm&supmin;² (57.3 lbs) pro 917 kgm&supmin;³ (ft³). Wenn davon ausgegangen wird, daß 0.00079 lbs pro ft² Eis bei einer Umdrehung des Rührers gebildet werden, beträgt die Maximaldicke der Eisschicht vor dem Entfernen von der Seitenwand der Kammer 0.00079/57.3 = 0.000013 inches = 3.3&supmin;&sup7; m. Dies ist nicht genug um eine Eisschicht zu bilden.
Der Durchmesser der Eiskristalle, die aus der Einheit gewonnen werden, liegt zwischen 0.005 und 0.007 cm (0.002 und 0.003 inches). Dies ist. das 154 bis 384-fache der Dicke des Eises, welches sich zwischen zwei Abstreifvorgängen an der Wand bilden könnte, so daß klar zu ersehen ist, daß mit dieser Abstreifgeschwirtdigkeit an der Seitenwand des Wärmetauschers Kristalle nicht zu einer gewinnbaren Größe anwachsen können. Die 0.09 Sekunden, in denen die Sole die Wand berührt, reichen für die Kristallausbildung nicht aus.
Das Gemisch in der Nähe der Kühlfläche des Behälters, welches bei diesem Verfahren unterkühlt wird, hat eine Temperatur die ungefähr 0.2ºC unter der des Gemischgefrierpunktes liegt. Die Wärme, die von der Sole an den Wärmetauscher abgegeben wird, beträgt 3.4 x 10&supmin;&sup5; KW.Std (0.119 BTU's) pro Umdrehung des Blattes pro ft² der Wärmetauscherfläche. Diese Maß an Wärmeübertragung repräsentiert eine Unterkühlung des Gemisches auf ungefähr 0.2ºC unter dem Gefrierpunkt. Somit wird bei der in der Figur 2 gezeigten Eismaschine die unterkühlte Schicht wie vorstehend erwähnt eine unendlich kleine Dicke haben. Die unterkühlte Schicht wird entfernt, sobald sie sich ausgebildet hat und mit einer schnellen Geschwindigkeit, so daß abgesehen von diesem sehr kleinen Volumen die Temperatur über den größten Teil des Volumens im Behälter im wesentlichen die Gleiche ist. Für das Gewinnen von Eis führt sie zu einem guten Kristallwachstum über den gesamten Behälter.
Die Abstreifgeschwindigkeit wird mit der Ausrüstung und der Kapazität variieren, aber in jedem Fall ist es der Grundgedanke, mit einer solchen Geschwindigkeit abzustreifen, bei der ein Abkühlen im wesentlichen unter dem Gefrierpunkt an der Oberfläche und das Kristallwachstum an der Seite der Wärmetauscherkammer vermieden wird, wodurch das Kristallwachstum und die Kristallausbildung über den gesamten Gemischkörper begünstigt wird.
Das mechanische Abstreifen der Oberfläche wird eine hohe Abstreifrate erzielen, die ein Kristallwachstum an der Behälterwand verhindert. Sie gibt eine gute Ausbeute an Eiskristallen. Es ist klar zu ersehen, daß bei einer vorgegebenen Ausrüstung die Eisausbeute mit der Temperaturgeschwindigkeit des Wärmetransfers steigt. Wenn die Geschwindigkeit des Wärmetransfers von der Behälterwand zum Gemisch dazu neigt kleiner als 1.2 KW.Std (4000 BTU's) pro 0.092 m² (ft²) pro Stunde der Behälterwand zu sein, wird das Verfahren ineffizient. Ein hoher Eisausstoß für eine gegebene Ausrüstungsgröße ist der Schlüssel für einen erfolgreichen Betrieb. Die Geschwindigkeiten des Wärmetransfers zwischen 1.3 KW.Std und 1.5 KW.Std (4000 und 5000 BTU's) pro 0.092 m² (ft²) pro Stunde in Betracht gezogen. Je höher die Geschwindigkeit ist, um so effizienter ist der Betrieb bezüglich seiner Kapazität.
Dieses Verfahren erzielt weiterhin eine umfassende Verbesserung der Maschinenkapazität gegenüber einem Verfahren, bei dem die Kristalle an der Kammerwand wachsen dürfen und dann durch Abstreifen von der Wand mit einem langsamlaufenden Abstreifpaddelgewonnen werden. Bei einem derartigen Verfahren ist die Temperatur des großteils des Gemisches immer im wesentlichen oberhalb der Gefriertemperatur und die Ausbildung von Eiskristallen findet nur in dem begrenzten Bereich der Kammerwand statt. Es ist nicht möglich in dem Gemischkörper Kristalle zu bilden, der eine Temperatur oberhalb der Gefriertemperatur hat.
Es könnten andere Lösungen als Sole verwendet werden. Das Lösungsmittel sollte selbstverständlich auf der Basis, daß Eis hergestellt werden soll, Wasser sein, aber das Lösungsprodukt könnte auch ein anderes nichttoxisches Material sein, das eine geeignete eutektische Charakteristik hat. Substitute für Salz könnten Glycerin, Propylenglykol, Äthanol oder Calciumchlorid sein.
Zusätzlich zu den vorstehend angegebenen Sekundär-Kühlmitteln wurde eine gesetzlich geschützte binäre Lösung, welche Wasser und emulgierende, antibakterielle, fungizide und antikorrodierende Mittel enthält, dazu verwendet, Eispartikel zu erzeugen, die einen Durchmesser von ungefähr 0.005 bis 0.013 cm (0.002 bis 0.005 inches) haben. Die Flüssigkeit hat auch kontrollierte Mengen von Alkohol und Glykol (zu thermischen Speicherzwecken), so daß die Arbeitstemperatur bei -2.2ºC (28ºF) eingestellt sein kann. Die Eiskristalle bleiben getrennt und bilden keine massiven Eisblöcke, weil der Emulgator in der binären Lösung verhindert, daß sie zusammenbacken. Da sie getrennt bleiben, haben die Eiskristalle einen höheren Wärmetransferkoeffizienten als massives Eis und erfordern keine platzraubenden Kühlrohre in dem Speicherbehälter und bilden beim Speichern keine "Brücken" wie dies herkömmliches Eis tut.
Eiskristalle wachsen über die gesamte Flüssigkeit verteilt anstatt das sie von der Wand ausgehend nach außen in einer Schicht wachsen. Kristalle, die sich in der Nähe der Wand bilden und an dieser anhaften, werden von der Wand entfernt, wenn die Abstrelfpaddel rotieren. Das Wachstum im gesamten Bereich der Flüssigkeit wird erzielt, indem ein größerer Aufbau einer gekühlten Fläche mittels mechanischem Abstreifen mit einer solchen Geschwindigkeit verhindert wird, daß die Temperatur an der Wand nicht mehr als 1ºC unter der Gefriertemperatur liegt und vorzugsweise nicht mehr als 0.2ºC geringer als die Gefriertemperatur ist.
Das vorstehende Beispiel weist eine Unterkühlung von ungefähr 0.2ºC auf. Die Unterkühlung über das ganze Gemisch kann nicht mehr als die sein. Das Maß der Unterkühlung ist bei dieser Erfindung notwendigerweise klein, weil die unterkühlte Schicht entfernt werden muß, bevor sie zu einer beträchtlichen Größe anwächst. Die Unterkühlung bis zu 1ºC an der Oberfläche ist in Betracht zu ziehen. Eine größere Unterkühlung als diese würde zu einem schlechten Wärmetransfer führen.
Die Baueinheit mit einem Kammerdurchmesser von 7.6cm (3 inches) und 0.9144m (3ft) Länge (auf die sich vorstehend bezogen wird) wurde zur Herstellung von 400 Pfund Eis pro Stunde (4320 kg/Tag) betrieben.
Obwohl die Eismaschine mit Bezug auf die Wärmepumpe 50 beschrieben worden ist, ist anzugeben, daß sie als eine Eisversorgung für andere Zwecke, wie beispielsweise Nahrungsmittelkonservierung verwendet werden kann. In diesem Fall wird eine Trenneinrichtung 20, die in der Figur 2 durch eine gestrichelte Umrißlinie angegeben ist, dazu verwendet werden, die Lösung vom Eis zu trennen und die Lösung in einem Haltebehälter 22 zu halten. An den Haltebehälter kann dann anstatt der Rückführleitung 64 eine Wasserzuführung 24 direkt angelegt werden.
Das Trennen des Eises aus dem Schlamm kann auf viele Arten, einschließlich Zentrifugaltrennung, erfolgen, wie dies für den Fachmann leicht zu ersehen ist.
Eine alternative Form der Eismaschine ist in den Figuren 4 bis 6 dargestellt. Die Eismaschine 110 hat ein Gehäuse 112 mit oberen bzw. unteren Endplatten 114, 116 und Seitenwänden 118. Die Endplalten 114, 116 sind in der Draufsicht gesehen quadratisch und wirken mit den Seitenwänden 118 so zusammen, daß sie ein geschlossenes Gehäuse bilden. Das Gehäuse 112 ist vorzugsweise aus einem isolierenden Material hergestellt, um den Wärmetransfer über die Seitenwände 114, 116, 118 zu verringern.
An der oberen Platte 114 ist ein Einlaß 120 vorgesehen, um ein Sekundär-Kühlmittel aufzunehmen und in der unteren Platte ist an einem diametral gegenüberliegenden Ort ein Auslaß 122 vorgesehen. Somit wird Fluid, welches in den Einlaß 120 gelangt, gezwungen, das Gehäuse 112 zu durchqueren und den Auslaß 122 zu erreichen.
Zwischen den Platten 114 und 116 erstreckt sich eine Rührerwelle 124 durch das Gehäuse 112 und ist drehbar an ihren einander gegenüberliegenden Enden durch Lager 126, 128 gelagert, die außerhalb des Gehäuses liegen. Die Welle 124 wird durch einen Motor 130 angetrieben, der auf der oberen Platte 114 gelagert ist.
In dem Gehäuse 112 ist ein Paar Wärmetauscherbaugruppen 132, 134 angeordnet. Die Wärmetauscherbaugruppen erstrecken sich zwischen einander gegenüberliegenden Umfangswänden 118 im allgemeinen parallel zu den Endwänden 114, 116 und im rechten Winkel zur Drehachse der Welle 124. Jede der Wärmetauscherbaugruppen 132, 134 ist mit einer zentralen Öffnung 136, 138 versehen, um jeweils die Welle 124 aufnehmen zu können.
Jede der Wärmetauscher 132, 134 hat eine ähnliche Konstruktion und demgemäß wird nur einer im Einzelnen beschrieben. Der Wärmetauscher 132 ist aus einem Paar im Abstand parallel zueinanderliegender Platten 140, 142 mit im allgemeinen kreisförmiger Form gebildet. Die Platten 140, 142 werden durch eine Bienenwabenstruktur 144 im Abstand zueinander gehalten, welche offene Maschenparzellen hat, um ein Fließen des Fluids zwischen den Platten zu erlauben, während die konstruktive Verbindung zwischen diesen aufrecht erhalten wird. Ein Einlaß 146 ist jedem Wärmetauscher zugeordnet und verläuft durch die Seitenwand 118 des Gehäuses. An einem diametral gegenüberliegenden Ort ist ein Auslaß 148 vorgesehen, so daß Kühlmittel vom Einlaß 146 durch die Honigwabenstruktur zwischen den Platten 140 und 142 zum Auslaß 148 strömen kann.
Der Raum zwischen den Wärmetauschern 132, 134 und den Wänden 118 wird durch Abstandsstücke, die in jeder Ecke des Gehäuses 112 angeordnet sind, abgedichtet. In einem der Abstandstücke, das jedem Wärmetauscher zugeordnet ist, ist eine Öffnung 151 vorgesehen, um ein Strömen des Fluids von einer Seite des Wärmetauschers zu anderen zu erlauben. In den diagonal gegenüberliegenden Ecken des Gehäuses 112 sind sukzessive Öffnungen 151 angeordnet, so daß bewirkt wird, daß das Fluid, welches durch das Gehäuse 112 fließt, durch jeden der Wärmetauscher 132, 134 fließt.
Jede der Platten 140, 142 hat eine nach außen gerichtete Wärmetauscherfläche 150, welche das Fluid berührt, welches durch den Einlaß 120 zugeführt wird. Um das Abscheiden von Eis an den Flächen 150 zu unterbinden, ist an der Welle 124 eine Rühranordnung angeschlossen. Die Rühranordnung besteht aus einer Reihe von Scheiben 152, 154, 156, die an der Welle 124 für eine Rotation mit derselben, befestigt sind. Die Scheibe 152 liegt zwischen dem Wärmetauscher 132 und der oberen Endplatte 114; die Scheibe 154 liegt zwischen den zwei Wärmetauschern 132, 134 und die untere Scheibe 156 liegt zwischen dem Wärmetauscher 134 und der unteren Endplatte 116.
Von jeder der Scheiben 152 erstreckt sich zu einer entsprechenden Fläche 150 ein Paar Blätter 158. Die Blätter 158 sind drehbar an der Scheibe 152 mittels eines Gelenkes 157 befestigt und sind in der Betriebsposition zur Ebene der Scheibe geneigt. Die Blätter 158 enden in einer schrägen Kante 160, die zur Fläche 150 eine abstreifende Relation hat. Die Blätter 58 haben im allgemeinen eine rechteckige Form und sind in einem rechteckigen Schlitz 159 in der Oberfläche der Scheibe aufgenommen. Bei Drehung der Welle 142 werden die Blätter 158 durch die Strömung des Fluids an den Blättern vorbei in Anlage gegen die Fläche 150 vorgespannt. Federnde Vorspannmittel, wie beispielsweise Torsionsfedern können in den Gelenken 157 eingebaut sein, um die Blätter in Richtung auf die jeweilige Fläche 150 vorzuspannen.
Jede Scheibe 152, 156 trägt jeweils ein Paar von Blättern 158, die auf die obere Wärmetauscherfläche 150 des Wärmetauschers 132 bzw. die untere Wärmetauscherfläche 150 des Wärmetauschers 134 gerichtet sind. Die Scheibe 154 trägt zwei Paare Blätter 158, ein Paar ist auf die Unterseite des Wärmetauschers 132 und das andere Paar auf die obere Wärmetauscherfläche 150 des Wärmetauschers 134 gerichtet. Jedes Paar Blätter ist auf einem Durchmesser der Scheibe ausgerichtet, wobei die beiden Paare, unter 90º zueinander angeordnet sind.
Im Betrieb wird Sole dem Einlaß 120 zugeführt und zirkuliert durch das Gehäuse 112, um die Wärmetauscher 132, 134 herum durch die Öffnungen 151 zum Auslaß 122.
Das Primär-Kühlmittel, üblicherweise Freon, wird über den Einlaß 146 jedes der Wärmetauscher 132, 134 vom Kondensor 30 zugeführt, von wo aus es durch den Wärmetauscher zum Auslaß 144 strömt. Wenn das Freon durch den Wärmetauscher läuft, absorbiert es durch die Wärmetauscherflächen 150 Wärme und siedet. Die Sole, die mit den Wärmetauscherflächen in Berührung steht, wird somit unterkühlt. Um ein Abscheiden von Eis auf der Oberfläche 150 zu vermeiden, welches eine Wärmeübertragung unterbinden würde, wird die Rührbaueinheit durch die Welle 124 rotiert. Bei der Rotation der Welle 124 rotiert die Scheibe 152 und dabei streifen die Blätter 158 über die zugeordneten Wärmetauscherflächen 150. Die Bewegung der Blätter entfernt die unterkühlte Sole von den benachtbarten Flächen 150 und verteilt diese über die gesamte Solelösungsmasse. Die stark abgekühlte Sole wird an Kristallisationskeimen, die in der Lösung vorhanden sind, kristallisieren und wirkt ihrerseits als neue Kristallisationskeime, um dreidimensionale Kristallisation des Wassers innerhalb der Solelösung zu erzeugen und damit die Ausbildung von Eis in kristalliner Weise zu begünstigen. Die Solelösung mit dem in Lösung kristallisierten Eis wird am Auslaß 122 abgezogen, wo sie durch einen Trennturm 20 geleitet werden kann, um den Überschuß an Solelösung abzuführen und zu einer Speichervorrichtung oder direkt zum Endverbrauch für das Eis zu transportieren oder auf dem thermischen Speicherwärmetauscher 52 zuzuführen.
Die Anordnung des Wärmetauschers in einer Ebene senkrecht zur Rotationsachse der Welle 124 erleichtert die modulare Erweiterung der Eismaschine für eine erhöhte Kapazität, ohne daß dem Gerät signifikante zusätzliche strukturelle Lasten auf das Gerät auferlegt werden.
Es ist ins Auge gefaßt, daß die Kapazität der Vorrichtung, die ein Paar Wärmetauscher mit einem Durchmesser von 0.67m (30 inches) verwendet, 6 bis 12 Tonnen sein wird. Die Platten 50 sollten typischerweise 1cm bis 25cm (3/8 inch - 1 inch) Dicke aufweisen, um zwischen dem Kühlmittel und der Solelösung eine gute Wärmeübertragung schaffen, wobei die Bienenwabenunterteilungen 144 die erforderliche Festigkeit bilden.
Die Welle 124 wird mit 150 bis 400 U/min. mit einem Durchsatz von 0.54 lsec&supmin;¹ (9 bis 18 Gallonen pro Minute), gedreht. Falls gewünscht können die Oberflächen 150 mit einem Trennmittel beschichtet sein, um das Abscheiden von Eis an der Oberfläche zu unterbinden. Eine derartige Beschichtung kann typischerweise ein Polytetrafluoroethylen, oder eine wasserabstoßende Silikonflüssigkeit, wie beispielsweise Dow Cornings Latex; Silikon 804 oder Silikon 890, sein. Diese kann gemäß der üblichen Verwendung der derartiger Beschichtungsmaterialien aufgestrichen und gebrannt sein. Wenn Beschichtungen verwendet werden, können die Blätter 158 als Wischer anstatt als Kratzer wirken, da die Beschichtung selbst das Abscheiden von Kristallen nicht zuläßt.
Figur 7 zeigt in schematischer Darstellung eine alternative Anordnung des Wärmetauschers und der Rührer bei dem die Scheiben 152, 154 und 156 durch oszillierende Wischer 170 ersetzt sind. Die Wischer können durch irgendeine geeignete Form von Schwenkmechanismus angetrieben werden aber ihre Rotationsachsen sind wiederum senkrecht zur Ebene der Wärmetauscherbaugruppe.
Es wird empfohlen, daß die Blätter 158 in irgendeiner geeigneten Trägerbaugruppe, die an der Welle 124 befestigt ist, aufgenommen sind, wie beispielsweise eine Drehkreuzanordnung, anstatt daß sie von den Scheiben 152, 154, 156 getragen werden. Weiterhin können die Platten 140, 142 durch Abstandstücke im Abstand zueinander gehalten werden, die sich zwischen und senkrecht zu den Platten 140, 142 erstrecken. Obwohl die zusätzliche Oberfläche, die durch den Bienenwabenteil 144 erzeugt wird, als nützlich angesehen wird, können durch die Verwendung der Abstandsstücke und einer Beschichtung auf der Innenseite der Platten zur Verbesserung der Wärmeübertragung zufriedenstellende Ergebnisse erhalten werden. Eine derartige Beschichtung ist von der Firma Union Carbide unter dem Handelsnamen Hish-Flux- Beschichtung erhältlich.

Claims

1. Eisherstellungsmaschine, umfassend:

ein Gehäuse (112) mit einem Einlaß (120) zum Aufnehmen einer Füssigkeit in Form einer wässrigen Lösung von einer Konzentration, die unterhalb ihrer eutektischen Konzentration liegt, aus welchern das Eis herzusteljien ist, mit einem Auslaß (122) zum Ermöglichen des Austretens von Eis aus dem Gehäuse;

einen Wärmetauscher (132, 134) im Gehäuse, mit einem Kühlmitteleinlaß (146) und einem Kühlmittelauslaß (148) zum Ermöglichen einer Strömung von Kühlmitteln zwecks Abziehens von Wärme aus der Flüssigkeit und wenigstens eine Wärmetauscherfläche (150) enthaltend, die das Kühlmittel von der Flüssigkeit trennt;

einen Schaber (150), der im Gehäuse (112) angeordnet, um eine Achse beweglich ist, wobei sich der Schaber und die genannte jeweilige Wärmetauscherfläche quer zu der genannten Achse erstrecken;

Mittel zum Aufnehmen eines Flüssigkeitsquantums im Gehäuse, um das Gehäuse im wesentlichen anzufüllen und die jeweilige Wärmetauscherfläche zu bedecken,

dadurch gekennzeichnet, daß der Schaber (158) mit der jeweiligen Wärmetauscherfläche (15) in Berührung steht und um die Achse herum bewegbar ist, um die jeweilige Wärmetauscherfläche abzuschaben, und daß die Eisherstellungsmaschine fener umfaßt:

einen Antrieb (130), der den Schaber 158) antreibt und über die genannte Wärmetauscherfläche bei einer solchen Geschwindigkeit bewegt, daß der Schaber bei aufeinanderfolgenden Umläufen über der jeweiligen Wärmetauscherfläche diese abschabt, um eine gekühlte Schicht der Flüssigkeit von der jeweiligen Wärmetauscherfläche vor der Kristallisation des Eises hierauf abschabt, wobei der Schaber Flüssigkeit von der jeweiligen Wärmetauscherfläche dem Flüssigkeitsquantum im Gehäuse zuführt, um dort eine im wesentlichen gleichförmige Temperatur aufrechtzuerhalten.

2. Eisherstellungmaschine nach Anspruch 1, wobei der Wärmetauscher eine Mehrzahl von Wärmetauscherflächen (150) aufweist, und der Schaber (158) eine Mehrzahl von Einzelschabern aufweist, deren jeder beweglich ist, um entsprechende Wärmetauscherflächen zu bestreichen.

3. Eisherstellungmaschine nach Anspruch 2, wobei die Einzelschaber gegen die entsprechenden Wärmetauscherflächen geneigt sind.

4. Eisherstellungsmaschine nach Anspruch 3, wobei die Einzelschaber an eine durch das Gehäuse (112) hindurchgehende Welle (124) angeschlossen und hiermit drehbar sind.

5. Eisherstellungsmaschine nach Anspruch 4, wobei die Einzelschaber an Scheiben angeschlossen sind, die mit der genannten Welle zwecks Umlaufs mit dieser verbunden sind.

6. Eisherstellungsmaschine nach Anspruch 1, mit einer Mehrzahl von Wärmetauschern, die in dem genannten Gehäuse angeordnet sind und jeweils ein Paar von entgegengesetzt ausgerichteten Wärmetauscherflächen aufweisen, wobei der Schaber eine Schaberanordnung aufweist, die mit der Wärmetauscherfläche zusammenarbeitet, um eine Eisablagerung hierauf zu verhindern.

7. Eisherstellungsmaschine nach Anspruch 6, wobei eine Fläche der Wärmetauscher einer Fläche eines anderen Wärmetauschers zugewandt ist und die Schaberanordnung zwei Paare von Schabern aufweist, die von einem gemeinsamen Träger getragen sind und gleichzeitig mit diesem umlaufen, wobei ein Paar der Schaber dem einen der Wärmetauscher, und das andere Paar der Schaber dem anderen der Wärmetauscher zugewandt ist.

8. Eisherstellungsmaschine nach Anspruch 7, wobei der gemeinsame Träger eine Scheibe ist, der von einer drehbaren Welle (112) getragen ist, die sich ihrerseits durch das Gehäuse hindurch erstreckt.

9. Eisherstellungsmaschine nach Anspruch 8, wobei die Schaber gegen die Ebene der Scheiben geneigt sind.