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Verfahren zum kontinuierlichen Gefrieren von Flüssigkeiten Es ist
bereits ein Verfahren zurr kontinuierlichen Gefrieren von Flüssigkeiten in einem
von .außen gekühlten langgestreckten Ringraum bekannt, ,aus welchem das gebildete
Eis unter dem Druck frischer, zu gefrierender Flüssigkeit verdrängt wird.
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Bei diesem bekannten Verfahren wird der Ringraum durch die von ,außen
gekühlte Wand eines Rohres und durch :eine konzentrisch in dem Rohr ,angeordnete
massive Stange gebildet. Die Stange ist vorgesehen, um den Eisblock nicht ganz bis
zu seiner geometrischen Achse durchzufrieren, was zu lange dauern würde, da bekanntlich
das völlige Durchfrieren :eines Eisblockes durch die den zunächst flüssigen Kern
des Blockes bildende Restsole :erschwert wird. Da die Restsole mengenmäßig nur :ein
kleiner Teil der gesamten Menge des Gefrierwassers ist, genügt bei dem bekannten
Verfahren eine relativ dünne Stange innerhalb eines relativ weiten Gefrierraumrohres,
um den genannten begrenzten Zweck zu :erfüllen. Das nach dem bekannten Verfahren
gefrorene Eis hatte dementsprechend die Form eines Eiszylinders mit einer durch
die dünne Stange verursachten geringen Bohrung von, ungefähr einem Fünftel des Durchmessers
des. Eiszylinders. Es wurde also ein Eis von großer Schichtdicke gefroren, welches
langsam aus dem freien Ende des gekühlten Rohres austrat.
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Die Erfindung verbessert das bekannte Verfahren in, mehreren. Punkten.
Sie beruht auf der Erkenntnis, daß zur Ausnutzung :der Plastizität des Eises beim.
kontinuierlichen Herauspressen des Eises aus dem Gefrierraum eine relativ hohe Vorschubgescliwin:digkeit
erwünscht ist, die nur durch kurze D@urchfrierzeiten ermöglicht wird. Ferner wird
erkannt, daß der hydraulische Druck der Flüs;
sigkeit nur dann wirksam
ist, wenn ein Eispfropfen von einheitlicher Festigkeit und ohne schwache Stellen,
die :einen Durchbruch dies Preßwassers ermöglichen würden, gefroren wird. Schließlich
wird erkannt, daß die Übergangsfläche Flüssigkeit-Eis im Schnitt vorzugsweise parab.elförmig
gestaltet wird, um das Herauspressen des gebildeten Eises zu begünstigen.
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Gemäß der Erfindung wird nicht nur die Außenwand des langgestreckten
Ringraumes gekühlt, wie bei dem bekannten Verfahren, sondern es wird auch die Innenhand
gekühlt, und das im Ringraum befindliche Pr; ßwass-er wird .also von beiden Seiten
zugleich gefroren.
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Ferner wird gemäß der Erfindung der Ringraum so gebaut, daß nicht
Blockeis großer Schichtdicke, sondern ein. Dünnschichteis gefroren wird, dessen
Wandstärke in der Größenordnung von 1/1o des Eisrohrdurchmessers liegt.
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Während bei dem einseitigen Gefrieren nach dem bekannten Verfahren
ein Eispfropfen entsteht, dessen Festigkeit linear im Abstand von der kalten Rohrwand
verschieden ist, entsteht bei dem neuen Verfahren des beiderseitigen Gefrierens,
vor :allem wenn in dünner Schicht gefroren wird, ein Eispfropfen von einheitlicher
und großer Festigkeit. Als Schnittbild der Übergangsfläche Flüssigkeit-Eis ergibt
sich ein Parabelbogen, der günstige Druck- und Zugbedingungen für den Vorschub der
Eismasse schafft.
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Statt wie bei dem bekannten Verfahren das Gefrierrohr mit waagerechter
Achse anzuordnen, wird gemäß, der Erfindung der Ri!ugraum mit senkrechter Achse
und mit seinem freien Ende nach-oben gebaut. Die senkrechte Aufstellung schafft
gleiche symmetrische Schwerkraftwirkungen (Konvektionsströme, Sedimentierung o.
dgl.) im Gefrierringraum und begünstigt daher die symmetrische Formung des ,austretenden
Eises. Die Anordnung des, freien Endes nach ohen ermöglichtes, das austretende Eisrohr
unter dem hydraulischen Druck der Frischflüssigkeit an einem höher gelegenen Vorratsbehälter
zu fördern, von dem aus das Eis :als Schüttgut einem Transportwagen zugeführt werden
kann. Die Gefriermaschine kann dabei in er«vnschter Weise auf dem Grundflur montiert
werden.
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Gemäß der Erfindung wird das :erzeugte Eisrohr in Rohrstücke zerschnitten.,
deren Länge dem Durchmesser des Rohres gleicht. Diese Rohrstücke können als sehr
-wirksame Rieselkörper (Raschigringe) verwandt werden., insbesondere zum Kühlen
und Waschen von Luft in Klimaanlagen. Da das Eisrohr kontinuierlich entsteht, wird
gemäß der Erfindung das Zerschneiden des Rohres durch eine in gleicher Richtung
und mit gleicher Geschwindigkeit mitgeführte Sägeeinrichtung ausgeführt, der gegenüber
sich das Eisrohr in Ruhe befindet.
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Für die Ausnutzung der Plastizität beim Auspressen des Eisrohres ist
ein gleichmäßiger Druck des Preßwassers von. Bedeutung. Gemäß der Erfindung wird
zwischen der Druckpumpe für die Frischflüssigkeitunddem Gefrierringraum ein Druckausgleichbehälter
eingeschaltet.
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Die Erfindung eignet sich insbesondere zur Erzeugung von. Scherb.eneis
mit gleichmäßig gekrümmter Oberfläche. Es wird ein Eisrohr gefroren, dessen Radius
dem für das Scherbeneis erwünschten Krümmungsradius gleicht, und das Eisrohr wird
dann zertrümmert. Bei den bekannten Verfahren zur Erzeugung von Scherbeneis, z.
B. von 5 mm Wandstärke und einem Krümmungsradius von z. B. 5o cm, taucht eine innengekühlte
Trommel teilweise in Wasser ein, und im Verlaufe einer Umdrehung der Trommel, die
etwa i Minute dauert, wird eine Eisschicht gefroren, die mit sehr komplizierten
Vorrichtungen, z. B. durch Verformen der Trommelwand, abgelöst -wird. Überschlagsweise
ist das neue Verfahren bereits auf Grund des beiderseitigen Gefrierens dem bekannten
Verfahren i oo o/o überlegen. Dabei ist die maschinelle Einrichtung einfacher und
ohne bewegliche Teile oder Materialverformung.
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Die für das neue Verfahren erforderliche Einrichtung ist in der Zeichnung
.an einem Ausführungsbeispiel schematisch teils im Schnitt und teils in Ansicht
dargestellt.
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Das Eisrohr i wächst aus dem Gefrierspalt 2 heraus, der durch die
Außenwand 3 und durch die Innemvand 4 gebildet und gekühlt wird. Das Rohr 3 ist
von einem Mantel 5 umgeben und durch ein Kühlmittel 6 gekühlt. Die Wand 4 ist durch
ein Kühlmittel 6a gekühlt. Die Zuleitungen 7 und die Ableitungen S für das Kühlmittel
sind in üblicher Weise an eine Kältemaschine angeschlossen.
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Der Gefrierspalt z ist an seinem einen Ende durch eine Bodenplatte
9 abgeschlossen. Der Gefrierspalt wird durch :die Zuleitung zo mit Frischflüssigkeit
gespeist, welche unter dem durch die Pumpe i i erzeugten Druck steht. Zwischen Pumpe
i i und Gefrierspalt z ist in die Zuleitung io ein Druckausgleichbehälter 12 eingeschaltet.
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Die Ausrüstung wird durch automatische Steuervorrichtungen und Regler
ergänzt. Beispielsweise wird die Speisepumpe i i zweckmäßig automatisch in Abhängigkeit
von dem auf der Druckseite herrschenden Druck gesteuert, derart, daß bei mangelhafter
Bildung eines Eispfropfens i und dem sich ergebenden Druckabfall die Speisepumpe
aussetzt, bis ein neuer Eispfropfen gefroren ist, wofür ein empirischer Wert eingesetzt
werden kann.