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Vorrichtung zur Eiserzeugung Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zur Eiserzeugung durch Eisbildung am Verdampfer, der in ein ihn überflutendes Bad
der zu gefrierenden Flüssigkeit taucht und von dem das gebildete Eis durch Umkehrung
des Kältemittelstromes abgelöst wird. Die Iosgetauten Eisblöcke steigen infolge
des Auftriebes an der Badoberfläche hoch. Erfindungsgemäß werden die einzelnen Gefrierzellen
als vertikal angeordnete, beiderseits offene, röhrenartige Formen ausgebildet, deren
beiderseitige Stirnseiten ständig mit dem Wasserbade in Berührung stehen.
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Es ist bereits bekannt, Eis durch unmittelbares Gefrieren an einem
in einem Wasserbade befindlichen und von diesem überfluteten Verdampfer zu erzeugen
und das Eis durch Umkehrung des Kältemittelstromes zum Lostauen zu bringen. Die
Verdampfergefrierzellen dieser Art sind jedoch nur an der einen Seite offen, mit
der sie mit dem Wasserbade in Verbindung stehen. Hierdurch ergeben sich beim Loslösen
der Eisstücke große Hemmungen, da das Wasser nicht frei zur anderen Boden- bzw.
Stirnfläche gelangen kann, vielmehr erst durch die durch das Lostauen sich zwischen
Gefrierzelle und Eisblock bildende Trennungsschicht strömen muß. Es tritt hierbei
also eine starke Verzögerung der Ablösung ein, da diese nur langsam saugend vor
sich gehen kann.
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Dieser übelstand wird durch die Erfindung dadurch behoben, daß die
Gefrierzellen als beiderseits offene- Röhren ausgebildet werden und beide Stirnflächen
mit dem zu gefrierenden Wasserbad in offener Verbindung stehen. Hierdurch wird erreicht,
daß bei dem Lostauvorgang sich der Eisblock sofort frei und ungehindert infolge
des Auftriebes aus der Gefrierzelle erheben kann, ohne daß erst eine endlich große
Eismenge schmelzen muß, damit das Wasser von der einen Stirnseite des Eisblockes
zur anderen strömen kann.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung in zwei
Ansichten veranschaulicht.
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Es bedeutet a einen isolierten, mit der zu gefrierenden Flüssigkeit
angefüllten Behälter, in dessen unterem Teil der Verdampfer b angeordnet ist. Der
Verdampfer ist nach Art von Röhrenkühlern mit einer Anzahl Wärme austauschenden
Rohren c versehen, die mit nach oben erweiterten Querschnitten versehen sind, damit
das in diesen röhrenartigen Formen gebildete Stangeneis nach erfolgtem Loslösen
sich frei abheben und nach oben infolge des Auftriebes aufsteigen kann. d ist ein
Kondensator, in dem das vom Verdichter kommende Kältemittel in bekannter Weise kondensiert
und durch das Drosselorgan e in den Zwischenbehälter f entspannt wird. Von diesem
gelangt es durch Leitung g in den unteren Teil des Verdampfers b. Der im Verdampfer
entwickelte Kältemitteldampf wird aus seinem oberen Teil von dem (nicht gezeichneten)
Verdichter über Leitung h abgesaugt.
Die Richtung des Arbeitsmittels
während der Eiserzeugung ist durch ausgezeichnete Pfeile angedeutet. Für die Periode
der Umkehrung des Kältemittelstromes zum Zwecke der Ablösung gelten die gestrichelten
Pfeile.
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Für eine glatte Ablösung der entstandenen Eisstangen ist es natürlich
wichtig, daß keine den Aufstieg behindernden Vorsprünge der Stangen an den unteren
Enden entstehen. Aus dem Grunde deckt man die untere Bodenfläche durch entsprechende
isolierende Schichten i (Isolationsstoff, Hohlraum o. dgl.) derart ab, daß keine
den unteren Formen- bzw. Röhrenrand überragende Verbreiterungen der Eisstangen entstehen
können. Eine gleiche Maßnahme kann gegebenenfalls auch für den oberen Boden (nicht
gezeichnet) vorgesehen werden, nämlich dann, wenn Gewicht auf die Erzeugung von
sauber ausgebildeten Eisstangen gelegt wird, d. h. wenn vermieden werden soll, daß
die einzelnen Eisstangen untereinander durch Eisbildungen am oberen Boden zusammenhängen.
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Außer 'in den röhrenförmigen Formen c können Eisstangen auch am äußeren
Mantel des Verdampfers erzeugt werden, indem dieser mit vertikalen Rippen k versehen
wird, wobei die sich bildenden Eisstangen durch benachbarte Rippen und den Verdampfermantel)begrenzt
werden, während nach außen hin keine Begrenzungsflächen vorhanden sind. Diese Eisstangen
sind also im Gegensatz zu denen in den Röhrenformen t gebildeten nicht von bestimmter
Form. Wird Gewicht auf gleichartige und gleichförmige Eisstangen gelegt, so muß
der Außenmantel natürlich außer Betrieb gesetzt werden, indem man ihn gleichfalls
mit einer Isolationsschicht, etwa in Form eines doppelten Mantels, versieht.
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Did Arbeitsweise dieser Einsrichtung ist nun kurz folgende: Während
der eigentlichen Eiserzeugung fließt der Kältemittelstrom in Richtung der ausgezogenen
Pfeile, er durchströmt also zunächst unter hohem Druck den Kondensator, in dem er
verflüssigt wird. Hierauf wird das flüssige Kältemittel durch das Drosselorgan e
entspannt und gelangt mit niederem Druck und entsprechend tiefer Temperatur in den
Zwischenbehälter f, von dem es in den Verdampfer b fließt. Aus diesem wird der dort
gebildete Dampf wieder abgesaugt. Durch die dem den Verdampfer umgebenden Wasser
entzogene Wärme erstarrt es in den Röhren c bzw. auch zwischen den Rippen k zu Eisstangen.
Ist dieser Vorgang beendet, so wird der Kältemittelstrom umgekehrt, er fließt in
Richtung der gestrichelten Pfeile, d. h. er gelangt unter Druck als Dampf durch
Leitung h in den Verdampfer b, aus dem er die Kälteflüssigkeit in den Zwischenbehälter
f verdrängt. Dieser muß natürlich so groß bemessen sein, daß er den ganzen Flüssigkeitsinhaf
t des Verdampfers b aufzunehmen vermag. Hierdurch kommt der warme hochgespannte
Kältemitteldampf unmittelbar mit den durch das angefrorene Eis kalten Verdampferwandungen
in Berührung und kondensiert an diesen, wobei die frei werdende Kondensationswärme
das Eis lostaut. Diese Verhältnisse (kondensierender Dampf an kalten Wandungen)
bedingen einen sehr intensiven Wärmeaustausch, so daß in kürzester Zeit die Eisstangen
ohne wesentliche Kälteverluste, da nur eine sehr dünne Hafthaut abzutauen ist, losgelöst
werden. Infolge des auf die nun freien Eisstangen wirkenden Auftriebes steigen sie
im Bade hoch und schwimmen an der Oberfläche, wodurch sie leicht herausgefischt
werden können. Die im Zwischenbehälter f angesammelte Kältemittelflüssigkeit wird
durch die Drossel e in den Kondensator d gedrückt, der jetzt als Verdampfer wirkt
und so verhütet, daß flüssiges Kältemittel in den Verdichter gelangt.
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Um einen ununterbrochenen selbsttätigen Betrieb zu ermöglichen, hat
man nur nötig, die Umschaltungen der Stromrichtungen= automatisch durch ein Uhrwerk
zu bewerkstelligen. Die erforderliche Zeit der einzelnen Umschaltungen richtet sich
je nach den vorliegenden Verhältnissen,; beispielsweise könnten diese so gewählt
werden, daß etwa die Gefrierperiode io bis 15 Minuten, die Abtauperiode etwa i Minute
beträgt. Will man eine noch mehr kontinuierliche Produktion erhalten, so kann man
natürlich in einem Bade mehrere solcher Verdampfer bzw. Eiserzeuger anordnen, die
wechselweise auf die einzelnen Perioden umgeschaltet werden.
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Nach der Zeichnung werden die auf dem Bade schwimmenden Eisstangen
mittels eines kratzenartigen Gerätes L herausgefischt und über eine schräge Ausbauchung
des Behälters d nach einem Sammelgefäß in gestreift. Soll nach dieser Methode ein
Großbetrieb eingerichtet werden, so kann man natürlich auch eine kontinuierlich
fördernde Transportvorrichtung anordnen, indem etwa über dem Bade ein laufendes
Transportband angeordnet wird, das nach unten kratzenartige in das Bad eintauchende
Greifer erhält, ähnlich wie man sie früher zum Transport von . gelöschtem Koks in
Kratzerrinnen anwandte. Diese Transportvorrichtung würde dann stetig die schwimmenden
Eisstangen nach Maßgabe ihres Auftauchens herausfischen und entweder unmittelbar
in ein Sammelgefäß fördern oder zuerst auf ein Förderband, von welchem sie nach
einem besonderen Sammelbehälter transportiert werden.
Natürlich
kann die Ausgestaltung dieser Erfindung auch die verschiedensten Variationen erfahren;
z. B. könnte der Verdampfer einfach als Bodenfläche,des Badgefäßes ausgebildet werden,
evtl. auch als Mantelfläche des unteren Badteiles oder als topfartiger Bodenteil
überhaupt. Hierbei könnte ferner mit glatten Flächen gearbeitet werden, wobei sich
größere Eisstücke ergeben würden, oder es könnten durch entsprechende Rippenanordnungen
stangen- oder würfelförmige Eisstücke erzeugt werden. Durch solche und andere Änderungen
in der Ausgestaltung des Verdampfers wird das Erfindungsprinzip an sich nicht berührt.