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Verfahren zur Eiserzeugung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Eiserzeugung in Gefrierzellen, die von dem Gefrierwasserbad so weit überflutet werden,
daß die losgelösten Eiskörper frei an die Oberfläche des Bades hochsteigen können
und in denen die beiden Stirnflächen des gebildeten Eiskörpers unter dem Einfluß
des Flüssigkeitsdruckes des Gefrierwasserbades stehen nach Patent 6o85¢, und besteht
im wesentlichen darin, daß die Eisbildung an den Wandungen der oben offenen und
unten geschlossenen Eiszellen nur so weit durchgeführt wird, daß noch ein bis zum
Boden durchgehender ungefrorener Kern im Eiskörper verbleibt, durch den seine beiden
Stirnflächen während des darauf folgenden Abtauens unter dem Flüssigkeitsdruck des
gleichen Gefrierwasserbades stehen.
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Versuche haben ergeben, daß es zur Erzielung klarer Eiskörper erforderlich
ist, durch die Gefrierzellen während des Gefrierprozesses Luft einzublasen, durch
die die Luftbläschen und sonstigen Verunreinigungen (Salze usw.) dauernd von der
gefrierenden Oberfläche weggespült werden. Hierbei hat sich aber der Nachteil ergeben,
daß der Gefriervorgang wegen des ständig im Kreislauf durchfließenden Wassers verzögert
wird und ein -Eisansatz überhaupt erst dann beginnt, wenn das ganze Badwasser auf
nahezu o° C herabgekühlt wird. Auch die Lostauperiode wurde hierbei stark verzögert,
was darauf zurückzuführen ist, daß der Eisansatz bei dem auf o° C herabgekühlten
Badwasser sich weit über die Bodenflächen des Verdampfers hinaus erstreckte, wobei
das Lostauen von dem Verdampfer aus eben nur durch die Leitung der Wärme durch die
Zellenwandungen in Richtung der Mantellinien, also längs eines verhältnismäßig langen
Weges bei geringem Leitungsquerschnitt, erfolgen kann.
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Wie Versuche ergeben haben, werden diese Übelstände dadurch behoben,
daß die Gefrierzellen durch Böden verschlossen und die Luftd.iisen durch diese Böden
eingeführt werden und der Gefriervorgang erfindungsgemäß nur soweit durchgeführt
wird, daß im Eiskörper ein Hohlkern verbleibt, der die untere Stirnfläche mit denn
Bade verbindet. Dies ist offenbar darauf zurückzuführen, daß hierbei trotz. der
Bewegung durch die aufsteigenden Luftblasen-doch der Zelleninhalt im wesentlichen
ruht und nicht in dauerndem Massenaustausch mit dem Gesamtbade steht.
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In der Zeichnung sind zwecks Erläuterung der Erfindung einige Ausführungsbeispiele
dargestellt. Abb-. i zeigt eine solche. erfindungsgemäße Gefriereinrichtung imVertikalschnitt,
Abb.
2 diese in Ansicht von oben. In Abb. 3 ist eine andere Ausführungsform des Gefrierbades
und in Abb.4 eine besondere Ausführungsform der Gefrierzellen veranschaulicht.
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In Abb. i bezeichnet a die Gefrierzelletiidie konzentrisch von weiteren
Rohren b um geben sind. Der durch diese beiden Rohre gebildete hohlzylindrische
Ringraum bildet deal Verdampfer. Diese Verdampferringräüme werden zweckmäßig möglichst
eng gehalten, um große Durchflüßgeschwindigkeiten des Kältemittels zu erhalten und
mit geringen Kältemittelmengen auszukommen. Eine größere Anzahl solcher Einzelgefrierzellen
werden zu- zusammenhängenden Zellenbatterien vereinigt und in einem gemeinsamen
isolierenden Luftkasten c eingebaut. d deutet die Einspritzleitung an, durch die
das Kältemittel dem Verdampfer zugeführt wird. Diese mündet in das Einspritzsammelrohr
e, an welches die einzelnen Einspritzverteilerro:hre f anschließen. Von den letzteren
werden die einzelnen Gefr ierzellenverdampfer am unteren Ende gespeist. g deutet
das Sammelrohr für die abgesaugten Kältemitteldämpfe an, welches in das Sammelrohr
h mündet. Dieses ist entsprechend weit ausgebildet und dient gleichzeitig als Flüssigkeitsabscheider.
Die hier ausgeschiedene Flüssigkeit wird durch die Rückführleitung i wieder in die
Einspritzsammelleitung e zurückgeführt. h ist die zum Kompressor führende Saugleitung.
Mit L ist ein Speicherbehälter bezeichnet; in den während der Lostauperiode das
flüssige Kältemittel aus den Verdampfern durch die Leitung m übergedrückt wird.
Schließlich ist mit ia der Behälter für das Wasserbad bezeichnet, in das der ganze
Verdampfer eingestellt ist.
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Die Gefrierzellen sind unten durch Böden a verschlossen, durch die
die Luftdüsen p eingeführt werden. Zwecks Erzielung eines intensiveren Wärmeaustausches
zum Zwecke eines schnellen Lostauens werden die in das Wasserbad ragenden Verlängerungeil
der Gefrierzellen zweckmäßig mit Wärmeaustauschrippen q versehen. Während des Gefrierens
wird dauernd Luft durch die Düsen Q eingeblasen, wodurch ein klares Eis erzeugt
wird. Während des Abtauens wird dagegen die Luft abgestellt, damit nicht in dem
Hohlkern ein leichtes Blasen-Wassergemisch entsteht, das leichter ist als Eis und
daher ein Aufsteigen verhindert. Zu diesem Zwecke ist es vielmehr erforderlich,
daß sich der Hohlkern mit reinem Wasser füllt, so däß der hydrostatische Wasserdruck
in dem unteren Zellenraum bzw. an den unteren Stirnflächen des Eiskörpers der wirklichen
Wassertiefe unter dem Badspiegel entspricht und damit der Auftrieb des Eiskörpers
voll zur Auswirkung. kommt. In der mittleren Zelle ist ein Eiskörper angedeutet,
wie er sich im Betrieb @`et-,va bildet.
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der Abb. 3 ist eine gegen die Ausfüh-- nach Abb. i und 2 abweichende
Aus-@>fulirungsmöglichkeit veranschaulicht. Es sind hier die gleichen Teile mit
den gleichen Bezugszeichen versehen. Hier sind im Gegensatz zu der ersten Darstellung
die Zellenböden etwa in der Höhe der Ver dampferböden angeordnet. Hierdurch wird
erreicht; daß die Bodenpartien infolge der besseren Wärmeleitung des Bodenbleches
schneller Iostauen, als es bei dem nach der Abb. i mehr oder weniger weit unter
die Verdampferbodenebene .anfrierenden Eisansatz bei der Wärmeleitung durch die
Zellemnäntelflächen möglich ist. Anderseits wird hierbei allerdings auch eine schnellere
Eisbildung an der Bodenfläche erfolgen und diese bis zur Düse bald zufrieren. Es
ist hierbei dann Sorge dafür zu tragen, daß die durch das Lufteinblasen ja an sich
immer beheizte b:zw. erwärmte Düse soweit in die Zelle hineinragt, daß die Düsenmündung
nicht zufriert, sondern diese in den Hohleiskern noch hineinragt. Hierdurch wird
das Erfindungsprinzip, nämlich die Übertragung des Baddruckes auf die untere Stirnfläche
während des Losiösens des Eiskörpers aus der Zelle, nur unerheblich beeinträchtigt,
da nach erfolgtem Lostauen und nur- geringem Anhub durch den hierbei schön entstehenden
freien Querschnitt zwischen der konischen Düsenmündung uni dem umgebenden Eiskörper
eine freie Verbindung zwischen dem unteren Zellenraum bzw. der unteren Stirnfläche
des Eiskörpers mit dem Hohlkernrauin und damit mit dem oberen Badraum hergestellt
wird. In der mittleren Zelle ist ein Eiskörper unmittelbar vor dem Loslösen, in
der Zelle rechts dagegen der Eiskörper nach erfolgtem Loslösen angedeutet. Aus diesen
Darstellungen geht das oben Gesägte klar hervor.
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Abb. 3 weist noch eine andere Abweichung von Abb. i auf, indem hier
der Verdampfer mit dem Luftkasten nicht in ein Bad eingestellt, sondern frei angeordnet
ist, und es ist hier das Wasserbad n einfach auf den Verdampfer aufgesetzt.
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In Abb. ,4 ist eine weitere Abwandlung einer Gefrierzelle nach Abb.
3 vorgenommen, indem hier der Verdampfermantel über den unteren Gefrierzellenboden
herumgezogen ist. Hierdurch wird während der Abtauperiode mittels Kältemitteldampf
der Eiskörper 'von der Bodenfläche ,schneller abgetaut, allerdings wird auf der
anderen Seite hierbei auch eine stärkere Bodeneisbildung während der Gefrierperiode
einsetzen.