DE3818820A1 - Verfahren zur herstellung einer aufschlaemmung aus eis und anlage zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Gewinnung einer Aufschlämmung aus Eis gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie einer Anlage zur Durchführung des Verfahrens.

Eine Aufschlämmung (pumpfähige Masse) aus Eis kann zur Küh­ lung verwendet werden, zum Beispiel bei der Herstellung von Beton oder im Bergbau. Die Herstellung von Eis im Vakuum ist bekannt und wird, unter anderen, zur Entsalzung von Seewas­ ser verwendet. Beispielsweise in den US-PSen 19 76 204 und 32 02 343 wird die Herstellung von Eis im Vakuum beschrie­ ben.

In der DK-PS 1 47 833 wird ein Verfahren und eine Her­ stellunganlage für Eis in loser Form beschrieben, wobei Dampf aus einem Wasser enthaltenden Vakuumgefäß mit Hilfe eines Vakuumkompressors abgesaugt wird. Der Dampf wird dann auf einen vorbestimmten Druck verdichtet, um die Kondensa­ tion an einer kalten Fläche zu ermöglichen, ohne daß es zu einem Gefrieren kommt. Ein Wasserdampfkompressor ist ver­ gleichsweise zu teuer, um in diesen Anwendungen verwendet zu werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Aufschlämmung aus Eis sowie eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens zu entwickeln, mit denen die Herstellung von Eis in einem Vakuum ohne Hilfe eines Wasser­ dampfkompressors möglich ist, welcher den Wasserdampf ab­ saugt und dann auf einen Druck komprimiert, bei dem eine Kondensation an kalten Flächen stattfindet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Verfahren zur Herstellung einer Aufschlämmung aus Eis gemäß dem Oberbegriff des An­ spruches 1 vorgeschlagen, welches erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Eine Anlage zur Durchführung des Verfahrens ist gemäß der Erfindung durch die in den Ansprüchen 2 bis 6 genannten Merkmale gekennzeichnet.

Einer der zusammenarbeitenden Vakuumkammern mit kalten Flä­ chen wird frisches Wasser zum Abtauen zugeführt, und das entstehende vorgekühlte Wasser wird zur Bildung von Eis den anderen Vakuumkammern zugeführt. Der Gedanke bei der vorge­ schlagenen Anlage besteht darin, die in dem Frischwasser enthaltene Wärmeenergie teilweise zum Abtauen der kalten Flächen zu verwenden. Bei der Herstellung von Eis aus Frischwasser muß dem Wasser Wärme entzogen werden, einer­ seits, um das Wasser von der Ursprungstemperatur herunterzu­ kühlen und andererseits, um das Wasser zum Gefrieren zu bringen. Die Verdampfungswärme des Wassers im Vakuum beträgt etwa 600 kcal/kg, während die Schmelzwärme nur etwa 80 kcal/kg beträgt. Zur Gewinnung von einem Kilogramm Eisauf­ schlämmung in einer Vakuumkammer, die mit Wasser mit Ge­ frierpunktstemperatur von 0°C versorgt wird, müssen folglich 80/600 kg Dampf aus dem Wasser gebildet werden. Wenn der Dampf an einer Fläche, die durch Wärmeentzug kalt gehalten wird, kondensieren und gefrieren kann, schlagen sich pro Ki­ logramm gewonnener Eisaufschlämmung 80/600 Kilogramm Eis an der Fläche nieder. Für jedes Kilogramm gebildeter Eisauf­ schlämmung, das aus der Vakuumkammer entnommen wird, muß in einem kontinuierlichen Prozeß 1 Kilogramm Fischwasser zuge­ führt werden. Bei einem Wärmegleichgewicht gemäß 1×(t-0)= 80/600×80 ergibt sich, daß, wenn die Temperatur des Frisch­ wassers t=10,7°C überschreitet, dieses für das Abtauen der kalten Fläche verwendet werden kann. Wenn die Temperatur des Frischwassers niedriger als dieser Wert ist, kann es durch den Wärmeaustausch mit dem Kältemittelkondensat in der Käl­ temaschine vorgewärmt werden.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 schematisch eine Anlage zur Herstellung einer Auf­ schlämmung aus Eis,

Fig. 2 die Arbeitsfolge der Anlage gemäß Fig. 1 mit dem Fluß von Frischwasser und Eisaufschlämmung, mit ge­ öffneten und geschlossenen Ventilen und mit arbei­ tenden und nicht arbeitenden Pumpen.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Anlage zur Herstellung einer Aufschlämmung aus Eis. Zu der Anlage gehören mehrere Vakuum­ kammern 1 bis 3 mit einer Zuflußleitung 4 für Frischwasser und einer Abführleitung 5 für die gewonnene Aufschlämmung aus Eis. Jede Vakuumkammer 1 bis 3 hat eine kalte Fläche 6, 7, 8, die mittels je einer Kühlschlange oder dergleichen steuerbar an eine gemeinsame Kältemaschine 9 angeschlossen sind. Jede Vakuumkammer 1 bis 3 ist ausgerüstet mit einer ventilgesteuerten Eintrittsöffnung 10, 11, 12 für Frischwas­ ser, einer ventilgesteuerten Eintrittsöffnung 13, 14, 15 für vorgekühltes Wasser von einem Abtauvorgang, einer ventilge­ steuerten Austrittsöffnung 16, 17, 18 für durch einen Abtau­ vorgang vorgekühltes Wasser und eine Austrittsöffnung 19, 20, 21 für eine Aufschlämmung aus Eis, wobei jede Aus­ trittsöffnung an je eine Pumpe mit Ventil 22, 23, 24 ange­ schlossen ist. Die Zuflußleitung 4 für Frischwasser ist an die ventilgesteuerten Eintrittsöffnungen 10, 11 und 12 ange­ schlossen. Die ventilgesteuerten Austrittsöffnungen 16, 17, 18 sind an eine vorzugsweise gemeinsame Pumpe 25 angeschlossen, welche das vorgekühlte Wasser zu den ventilgesteuerten Ein­ trittsöffnungen 13, 14, 15 pumpt. Die Pumpen mit Ventilen 22, 23, 24 sind über eine gemeinsame Austrittsleitung an ein Sammelgefäß 26 angeschlossen, welches mit einer Einrichtung 29 zur Trennung von Wasser und Eis/Eisaufschlämmung ausgerü­ stet ist. Das Sammelgefäß 26 hat eine Austrittsöffnung 27 für Aufschlämmung aus Eis und eine Austrittsöffnung 28 für gekühltes Wasser. Die Austrittsöffnung 28 ist an die ventil­ gesteuterten Eintrittsöffnungen 13, 14, 15 der Vakuumkammern 1 bis 3 angeschlossen.

Fig. 2 zeigt, wie die Anlage zur Herstellung der Eisauf­ schlämmung arbeitet, und zwar mit geöffneten und geschlosse­ nen Ventilen und mit arbeitenden Pumpen und nicht arbeiten­ den Pumpen. Die in Fig. 2 schwarzflächig dargestellten Ven­ tile und Pumpen sind geschlossen beziehungsweise nicht im Pumpbetrieb.

Das Frischwasser in der Zuflußleitung wird direkt in die Va­ kuumkammer 2 geleitet, wenn die Ventile 10 und 12 geschlos­ sen sind und das Ventil 11 offen ist. Die Frischwasserzufuhr zu der Vakuumkammer 2, deren Kühlschlange geschlossen ist, bewirkt ein Abtauen in dieser Kammer 2. Das durch den Abtau­ vorgang gekühlte Wasser fließt aus der Kammer 2 durch das offene Ventil 17 und weiter zu der Pumpe 25. Die Pumpe 25 liefert das vorgekühlte Wasser, möglicherweise mit einem Zu­ schuß an gekühltem Wasser aus der Austrittsöffnung 28 des Sammelgefäßes 26. Das gekühlte Wasser wird dann über die of­ fenen Ventile 13 und 15 den Vakuumkammern 1 und 3 zugeführt, während das Ventil 14 die Versorgung der Kammer 2 blockiert. Von den Kammern 1 und 3 mit geöffneten Kühlschlangen wird das sich in der Kammern bildende Eis durch die Pumpen 22 und 24 dem Sammelgefäß 26 zugeführt. Der Anteil an Eis in der Eisaufschlämmung wird durch die Trennung von Eis und Wasser vergrößert. Das Wasser wird dann den Kammern wieder zuge­ führt. Die Aufschlämmung aus Eis wird über die Austrittsöff­ nung 27 des Sammelgefäßes 26 in die Abführleitung 5 für die Eisaufschlämmung eingespeist.

Claims (6)

1. Verfahren zur Herstellung einer Aufschlämmung aus Eis durch Injektion von Wasser in eine Vakuumkammer, in welcher ein so niedriger Druck herrscht, daß das Wasser verdampft, wobei die für die Verdampfung erforderliche Energie durch die Bildung von Eis aus dem größten Teil des injizierten Wassers gewonnen wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere Vakuumkammern, von denen jede mit einer steuerbaren kalten Fläche ausgerüstet ist, zusam­ menarbeiten, daß einer oder mehreren dieser Vakuumkammern Frischwasser zum Abtauen der Kammer/Kammern zugeführt wird und daß das auf diese Weise entstehende vorgekühlte Wasser den übrigen gekühlten Vakuumkammern zur Bildung von Eis zu­ geführt wird, welches dann vor seinem Weitertransport, Ge­ brauch oder Lagerung in ein Sammelgefäß (26) gepumpt wird, in welchem Wasser abgetrennt wird.

2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere zur Zusammenarbeit bestimmte Vakuumkammern (1, 2, 3) vorhanden sind, von denen jede ausgerüstet ist mit einer ventilgesteu­ erten Eintrittsöffnung (10, 11, 12) für Frischwasser (4), ei­ ner ventilgesteuerten Eintrittsöffnung (13, 14, 15) für die Zufuhr von vorgekühltem Wasser, einer ventilgesteuerten Aus­ trittsöffnung (16, 17, 18) zur Abführung von vorgekühltem Was­ ser, einer Austrittsöffnung (19, 20, 21) zur Abführung von ge­ bildeter Eisaufschlämmung und einer steuerbaren gekühlten Fläche (6, 7, 8) und daß die Austrittsöffnungen (19, 20, 21) über je eine Pumpe (22, 23, 24) an ein gemeinsames Sammelgefäß (26) angeschlossen sind, welches mit Einrichtungen zur Ab­ trennung von Wasser von der Eisaufschlämmung sowie mit einer Austrittsöffnung (27) versehen ist, die an eine Abführlei­ tung (5) für die Aufschlämmung aus Eis angeschlossen ist.

3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ventilgesteuerten Eintrittsöffnun­ gen (10, 11, 12) an eine gemeinsame Zuflußleitung für Frisch­ wasser (4) angeschlossen sind.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Vakuumkammer (1, 2, 3) eine ventilgesteuerte Kühlschlange (6, 7, 8) zugeordnet ist, die an eine gemeinsame Kältemaschine (9) angeschlossen ist.

5. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ventil­ gesteuerten Austrittsöffnungen (16, 17, 18) an eine gemeinsame Pumpe (25) angeschlossen sind, über welche das vorgekühlte Wasser den ventilgesteuerten Eintrittsöffnungen (13, 14, 15) der Vakuumkammer wieder zugeführt werden kann.

6. Anlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vor­ gesehen sind, um im Sammelgefäß (26) abgetrenntes Wasser über die Niederdruckseite (25) den ventilgesteuerten Ein­ trittsöffnungen (13, 14, 15) wieder zuzuführen.