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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft automatische Maschinen zum Herstellen
von Eis, und im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung eine
automatische Maschine zum Herstellen von Eis, wobei der Eisherstellungs-Verdampfer
in einem Entnahmebetrieb durch kalten Kältemitteldampf abgetaut wird.
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Automatische
Maschinen zum Herstellen von Eis beruhen auf Prinzipien der Kältetechnik,
die in diesem Bereich der Technik allseits bekannt sind. Während eines
Eisherstellungsbetriebs übertragen die
Maschinen Kältemittel
von der Kondensatoreinheit zu dem Verdampfer, um den Verdampfer
und eine das Eis formende Verdampferplatte unter den Gefrierpunkt
abzukühlen.
Danach wird Wasser über die
das Eis formende Verdampferplatte geleitet oder darauf gesprüht, um Eis
zu bilden. Sobald das Eis vollständig
gebildet ist, schaltet ein Sensor die Maschine aus einem Eisherstellungsbetrieb
in einen Eisentnahmebetrieb. Während
des Entnahmebetriebes muss der Verdampfer leicht angewärmt werden,
so dass das gefrorene Eis leicht antaut, sich von der Verdampferplatte
löst und
in einen Eissammelbehälter
fällt.
Dazu verwenden die meisten Maschinen zum Herstellen von Eis nach
dem Stand der Technik ein Heißgasventil,
das heißes,
gasförmiges
Kältemittel von
dem Kompressor direkt in den Verdampfer leitet, wobei der Kondensator
umgangen wird.
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In
einer typischen, automatischen Maschine zum Herstellen von Eis erzeugt
die Kompressor- und Kondensatoreinheit eine große Menge Wärme und Lärm. Folglich wurden Maschinen
zum Herstellen von Eis typischerweise in einem Hinterzimmer eines Unternehmens
angeordnet, wo die Wärme
und der Lärm
nicht so stark stören.
Aus diesem Grund war es jedoch notwendig, das Eis aus dem Hinterzimmer dorthin
zu tragen, wo es benötigt
wurde. Befindet sich die Maschine zum Herstellen von Eis jedoch
dort, wo das Eis benötigt
wird, ergibt sich ein weiteres Problem dadurch, dass in vielen Gastgewerbeunternehmen
der Platz im Servicebereich teuer ist und die große Abmessung
einer normalen Maschine zum Herstellen von Eis eine schlechte Nutzung
des vorhandenen Platzes darstellt.
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Mehrere
Maschinen zum Herstellen von Eis wurden in dem Versuch konstruiert,
diese Probleme zu lösen.
Bei typischen „entfernten" Maschinen zum Herstellen
von Eis befindet sich der Kondensator an einem Ort, der von dem
Verdampfer und dem Kompressor entfernt liegt. So kann sich der Kondensator im
Freien oder in einem Bereich befinden, wo die große Menge
Wärme,
die er abstrahlt, und der Lärm
von dem Kondensatorgebläse
kein Problem darstellen. Der Kompressor bleibt jedoch in der Nähe der Verdampfereinheit,
so dass er das heiße
Gas erzeugen kann, das zum Entnehmen des Eises benötigt wird. Während eine
typische entfernte Maschine zum Herstellen von Eis das Problem des
Entfernens der von dem Kondensator abgestrahlten Wärme löst, kann sie
das Problem des Lärms,
den der Kompressor erzeugt, und der großen Menge Platz, die er benötigt, nicht
lösen.
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Bei
anderen Konstruktionen für
eine Maschine zum Herstellen von Eis befinden sich sowohl der Kompressor
als auch der Kondensator an einem entfernten Ort. Diese Maschinen
haben den Vorteil, sowohl die Wärme
als auch den Lärm
des Kompressors und des Kondensators an einen Ort zu verlegen, der von
der Verdampfereinheit zur Eisherstellung entfernt ist. So wird beispielsweise
in dem US-Patent Nr. 4.276.751 von Saltzman et al. eine Kompressoreinheit
beschrieben, die unter Verwendung von drei Kältemittelleitungen mit einer
oder mehreren entfernten Verdampfereinheiten verbunden ist. Mit
der ersten Leitung wird Kältemittel
von der Kompressoreinheit zu den Verdampfereinheiten befördert, mit
der zweiten wird heißes
Gas während
des Entnahmebetriebes von dem Kompressor direkt zu dem Verdampfer befördert, und
die dritte Leitung ist eine gemeinsame Rücklaufleitung zum Zurückleiten
des Kältemittels von
dem Verdampfer zu dem Kompressor. Die in dem Patent von Saltzman
offenbarte Vorrichtung besitzt einen einzigen Drucksensor, der den
Eingangsdruck des Kältemittels überwacht,
das in die Verdampfereinheiten hineinströmt. Fällt der Druck unter einen bestimmten
Wert, von dem angenommen wird, dass er anzeigt, dass das Eis vollständig gebildet
ist, schaltet die Maschine von ei nem Eisherstellungsbetrieb in einen
Entnahmebetrieb um. Dann wird heißes Gas von dem Kompressor
zu den Verdampfereinheiten geleitet.
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In
dem US-Patent Nr. 5.218.830 von Martineau wird ebenfalls ein entferntes
System zum Herstellen von Eis beschrieben. Die Vorrichtung von Martineau
besitzt eine Kompressoreinheit, die über zwei Kältemittelleitungen mit einer
oder mehreren entfernten Verdampfereinheiten verbunden ist: eine
Versorgungsleitung und eine Rücklaufleitung.
Während
eines Eisherstellungsbetriebs gelangt Kältemittel von dem Kompressor
in den Kondensator und danach durch die Versorgungsleitung in den
Verdampfer. Das Kältemittel
verdampft in dem Verdampfer und fließt durch die Rücklaufleitung
in den Kompressor zurück.
Während
des Entnahmebetriebs leitet eine Reihe von Ventilen heißes, unter
hohem Druck stehendes Gas von dem Kompressor durch die Rücklaufleitung
direkt in den Verdampfer, um diesen zu erwärmen. Durch die niedrige Temperatur
des Verdampfers kondensiert das heiße Gas in eine Flüssigkeit.
Das flüssige
Kältemittel
verlässt
den Verdampfer und fließt
durch ein Magnetventil und eine Ausdehnungseinrichtung zu dem Kondensator.
Während
das Kältemittel
durch die Ausdehnungseinrichtung und den Kondensator strömt, verdampft
es und verwandelt sich in ein Gas. Das gasförmige Kältemittel verlässt den
Kondensator und fließt
zu dem Kompressor zurück.
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Einer
der wesentlichen Nachteile dieser Systeme entsprechend dem Stand
der Technik besteht darin, dass die große Länge der Kältemittelleitungen, die für den entfernten
Betrieb nötig
sind, zu einer Ineffizienz während
des Entnahmebetriebs führt.
Das heiße
Gas, das zum Erwärmen
des Verdampfers genutzt wird, muss die gesamte Länge der Kältemittelleitungen von dem
Kompressor zu dem Verdampfer zurücklegen.
Auf diesem Weg gibt das heiße
Gas einen großen
Teil seiner Wärme
an die die Leitungen umgebende Umgebung ab. Dies bewirkt einen längeren und
weniger effizienten Entnahmezyklus. Darüber hinaus kann der Verlust
bei größeren Entfernungen
und niedrigen Umgebungstemperaturen so groß sein, dass das heiße Gas seine
Funktion nicht mehr ordnungsgemäß erfüllen kann.
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Einige
Kühlsysteme
verwenden mehrere Verdampfer parallel und wurden so konstruiert,
dass sie das heiße
Gas zum Abtauen von einem der Verdampfer nutzen, während sich
die anderen Verdampfer in einem Kühlbetrieb befinden. So ist
es beispielsweise in einem Lebensmittelgeschäft mit mehreren Kühl- und
Tiefkühllagern
und Kühldisplays
für Lebensmittel
möglich,
dass ein Kompressor oder mehrere Kompressoren einen Kondensator
und einen Flüssigkältemittelverteiler
versorgen, die zum Kühlen aller
Schränke
getrennte Ausdehnungsvorrichtungen und Verdampfer versorgen. In
dem US-Patent Nr. 5.323.621 wird ein Abtausystem mit heißem Gas
mit einer Zeitschaltuhr offenbart, durch die das heiße Gas zu
einem bestimmten Zeitpunkt zu einem Verdampfer geleitet wird. Von
den gekühlten
Einbauten wird eine latente Wärmemenge
produziert, die die Wärmemenge
erheblich übersteigt,
die zum Abtauen der ausgewählten
Verdampferwicklungen während des
fortgesetzten Kühlens
der verbleibenden Einbauteile benötigt wird, so dass das Abtauen
mit heißem Gas
in derartigen Systemen auch dann effizient ist, wenn der Kompressor
sich entfernt von dem Verdampfer befindet. Diese Systeme weisen
zwar einige Ineffizienzen und andere Probleme auf, eine Anzahl Patente
offenbart jedoch Verbesserungen daran, wie beispielsweise die US-Patente
Nr. 4.522.037 und 4.621.505. Diese Patente beschreiben Kühlsysteme, in
denen gesättigtes
Kältemittelgas
zum Abtauen eines von mehreren Verdampfern in dem System genutzt
wird. Die Kühlsysteme
umfassen einen Ausgleichs-Auffangbehälter und ein Ausgleichs-Regelventil,
wodurch es ermöglicht
wird, dass das heiße Gas
des Kompressors den Kondensator umgeht und direkt in den Behälter gelangt.
Diese Systeme sind jedoch zur Verwendung mit mehreren parallel geschalteten
Verdampfern konstruiert und funktionieren nicht fehlerfrei, wenn
nur ein einziger Verdampfer oder mehrere Verdampfer in Reihe verwendet
werden. Noch wichtiger ist allerdings, dass diese Systeme für Installationen
konstruiert wurden, in denen die Kosten für das Verlegen von Kältemittelleitungen
zwischen Kompressoren in einem Geräteraum, einem Kondensator im
Freien und mehreren Verdampfern in dem Hauptteil eines Geschäfts kein
wesentlicher Faktor bei der Konstruktion sind. Diese Kühlsysteme wären für Maschinen
zum Herstellen von Eis nicht kosteneffizient und möglicherweise
nicht einmal praktikabel.
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Ein
gutes Beispiel für
eine derartige Situation liefert das US-Patent Nr. 5.381.665 von
Tanaka, das ein Kühlsystem
für ein
Nahrungsmittel-Display beschreibt, das zwei parallele Verdampfer
besitzt. Ein Behälter
liefert dampfförmiges
Kältemittel
durch dieselbe Zuleitung an den Verdampfer, die auch für die Versorgung
des Verdamp fers mit flüssigem
Kältemittel
genutzt wird. Kondensator, Kompressor und Verdampfer des Systems
sind voneinander getrennt untergebracht. Ein derartiges System wäre nicht
wirtschaftlich, wenn es für
Maschinen zum Herstellen von Eis genutzt würde, bei denen unterschiedliche Gruppen
von Kältemittelleitungen
zwischen den verschiedenen Orten der verschiedenen Teile installiert werden
müssten.
Würde darüber hinaus
der Kompressor mit den ihm zugeordneten Bauteilen ins Freie verlegt,
so dass er näher
an einem entfernten Kondensator angeordnet ist, wäre das System
bei niedrigen Umgebungstemperaturen nicht in der Lage, die Eisentnahme
zu beginnen, da der Behälter
zum Abdunsten von Kühlmittel
zum Abtauen der Verdampfer zu kalt wäre.
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In
dem US-Patent Nr. 5.787.723 wird eine entfernte Maschine zum Herstellen
von Eis offenbart, die die oben genannten Nachteile überwindet.
Eine oder mehrere entfernte Verdampfereinheiten werden von einem
entfernten Kondensator und Kompressor mit Kältemittel versorgt. Wenn darüber hinaus
eine Vielzahl von Verdampfereinheiten verwendet wird, können diese
unabhängig
voneinander in einem Eisentnahmebetrieb oder einem Eisherstellungsbetrieb betrieben
werden. Die zum Abtauen der Verdampfer in einem Entnahmebetrieb
benötigte
Wärme wird vorzugsweise
von einem separaten elektrischen Widerstands-Heizgerät bereitgestellt.
Elektrische Heizelemente haben sich als zufrieden stellend für die Entnahme
von Eis aus dem Verdampfer erwiesen, sie erhöhen jedoch auch die Kosten
für das
Produkt. Daher wäre
ein Verfahren zum Entnehmen von Eis in der entfernten Maschine zum
Herstellen von Eis entsprechend dem US-Patent Nr. 5.787.723 ohne
elektrische Heizelemente von großem Vorteil. Ein weiterer Vorteil
wäre eine
Maschine zum Herstellen von Eis, die ein Abtausystem umfasst, das
Kältemittelgas verwendet
und ebenfalls für
ein System mit nur einem Verdampfer oder für ein wirtschaftlich installiertes
System mit mehreren Verdampfern eingesetzt werden kann, das auch
bei niedrigen Umgebungstemperaturen funktioniert.
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Das
US-Patent Nr. 4.404.810 offenbart ein Verfahren zum Herstellen von
röhrenförmigem Eis über gekühlte Leitungen.
Wie in 1 dargestellt, umfasst das US-Patent 4.404.810 einen Kompressor 10,
einen Kondensator 12, einen Behälter 14, einen Trennsammler 20 und
Leitungen 25, 26, 27. Flüssiges Kältemittel
wird den Leitungen 25, 26, 27 aus einer
Leitungsröhre 22 zugeführt. Die
Leitungen 25, 26, 27 besitzen doppelte
Böden 31, 32, 33,
um das Festfrieren des Eises an den Böden der Leitungen 25, 26, 27 während eines
Einfrierbetriebes zu verhindern. Das gasförmige Kältemittel gelangt durch eine
Rücklaufleitungsröhre 50 zurück in den
Trennsammler 20. Das heiße, gasförmige Kältemittel gelangt durch eine Leitung 66 von
dem Behälter 14 über ein
durch ein Magnetventil gesteuertes Regelventil 68 zu einem Heizgerät 71 und
von dort in die Leitungen 25, 26, 27, um
die Leitungen zu erwärmen
und röhrenförmige Eisstücke von
den Leitungen zu lösen.
Mit den Düsen 61 wird
Wasser auf die Leitungen 25, 26, 27 geleitet. Eine
weitere Vorrichtung zum Herstellen von Eis ist aus dem US-Patent
Nr. 4.404.810 bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
wurde eine Maschine zum Herstellen von Eis erfunden, in der der
Kompressor und der Kondensator von dem Verdampfer entfernt sind,
die jedoch keine elektrischen Heizelemente zum Beheizen der das
Eis formenden Form benötigt
und bei der auch kein heißes
Gas von dem Kompressor zu dem Verdampfer strömen muss. Darüber hinaus
funktioniert das Kühlsystem
auch bei geringen Umgebungstemperaturen und verursacht beim Einbauen
keine hohen Kosten.
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Gemäß einem
Aspekt der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Herstellen von Eis,
wie in Patentanspruch 1 dargelegt, bereitgestellt.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen
von Eiswürfeln,
wie in Patentanspruch 8 dargelegt, bereitgestellt.
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Das
Verwenden von kühlem
Kältemitteldampf
aus einem Behälter
zum Abtauen eines Verdampfers hat mehrere Vorteile. Es wird keine
elektrische Heizeinheit mehr benötigt,
und die Probleme, die entstehen, wenn das heiße Gas bei einer Konfiguration
mit einem entfernten Kompressor über
eine große
Entfernung geleitet werden muss, werden beseitigt. Der Kaltdampf
befindet sich im Inneren der Verdampferwicklung, daher ist die Wärmeübertragung
an die zu erwärmenden
Teile des Systems hervorragend. Das System kann zum Abtauen des
Verdampfers genutzt wer den, wenn es in dem Kühlsystem nur einen Verdampfer
oder mehrere in Reihe verbundene Verdampfer sowie parallel verbundene
Verdampfer gibt.
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Diese
und weitere Vorteile der Erfindung werden in Verbindung mit den
angehängten
Zeichnungen am deutlichsten.
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KURZE BESCHREIBUNG
VERSCHIEDENER ANSICHTEN DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine perspektivische Darstellung einer entfernten Maschine zum Herstellen
von Eis, die eine Eisherstellungseinheit und eine Kondensatoreinheit
umfasst und die vorliegende Erfindung verwendet.
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2 ist
eine Explosionszeichnung der Kondensatoreinheit aus 1.
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3 ist
eine perspektivische Darstellung des elektrischen Bereichs der Kondensatoreinheit aus 2.
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4 ist
eine perspektivische Darstellung der Rückseite der Eisherstellungseinheit
aus 1.
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5 ist
eine Vorderansicht der Eisherstellungseinheit aus 4.
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6 ist
eine Darstellung des Behälters,
der in der Maschine zum Herstellen von Eis aus 1 genutzt
wird.
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6A ist
ein schematisches Diagramm eines alternativen Behälters zum
Verwenden in der Erfindung.
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7 ist
eine schematische Zeichnung eines ersten Ausführungsbeispiels eines Kühlsystems, das
in der vorliegenden Erfindung genutzt wird.
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8 ist
eine schematische Zeichnung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Kühlsystems,
das in der vorliegenden Erfindung genutzt wird.
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9 ist
eine schematische Zeichnung eines dritten Ausführungsbeispiels eines Kühlsystems, das
in der vorliegenden Erfindung genutzt wird.
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10 ist
eine schematische Zeichnung eines Kühlsystems, das in einem Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung mit zwei Verdampfern genutzt wird.
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11 ist
eine schematische Zeichnung, die die Position verschiedener Bauteile
der Steuertafel zeigt, die in der Maschine zum Herstellen von Eis
aus 1 genutzt wird.
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12 ist
ein Schaltplan der Eisherstellungseinheit aus 4.
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13 ist
ein Schaltplan für
die Kondensatoreinheit aus 2, die mit
einphasigem Wechselstrom betrieben wird.
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14 ist
ein Schaltplan für
die Kondensatoreinheit aus 2, die mit
dreiphasigem Wechselstrom betrieben wird.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN UND BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSBEISPIELE DER ERFINDUNG
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1 zeigt
das bevorzugte Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, eine automatische Vorrichtung oder Maschine
zum Herstellen von Eis 2, die eine Kondensatoreinheit 6 und
eine Eisherstellungseinheit 8 besitzt. Die Kondensatoreinheit 6 umfasst
einen Kompressor 12 und einen Kondensator mit einem Gebläse und einem
Motor und ist im Allgemeinen in einem Schrank auf dem Dach 104 eines Gebäudes befestigt,
sie kann sich jedoch auch im Freien am Boden oder in einem Hinterzimmer
befinden. Die Eisherstellungseinheit 8 umfasst einen Verdampfer
und eine das Eis formende Form und befindet sich üblicherweise
in dem Hauptteil eines Gebäudes.
Wie dargestellt, befindet sich die Eisherstellungseinheit 8 typischerweise
in einem Schrank oberhalb von einem Eislagenangsbehälter 9.
Neuartige Kühlsysteme,
die in Maschinen der vorliegenden Erfindung zum Herstellen von Eis
genutzt werden, können
darüber
hinaus auch in anderen Geräten,
einschließlich
Kühlsystemen,
von Nutzen sein.
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Die
bevorzugte, automatische Maschine zum Herstellen von Eis 2 ähnelt stark
einer entfernten Maschine zum Herstellen von Eis der Marke Manitowoc,
beispielsweise dem Modell QY 1094 N. Daher werden viele Eigenschaften
einer derartigen Maschine nicht besprochen. Es werden hauptsächlich die Eigenschaften
besprochen, durch die sich die vorliegende Erfindung unterscheidet.
Einige Bauteile, beispielsweise der Kompressor 12, werden
besprochen, obwohl es zwischen diesem speziellen Bauteil in der entfernten
Maschine zum Herstellen von Eis, Modell QY 1094 N, und dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung keinen Unterschied gibt. Eine Bezugnahme auf diese
Teile, die nach dem aktuellen Stand der Technik und in dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der Erfindung gebräuchlich
sind, ist zum Besprechen der neuen Eigenschaften der Erfindung notwendig.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Kühlsystem der Maschine zum Herstellen
von Eis. Mehrere verschiedene Ausführungsbeispiele von Kühlsystemen,
die zum Durchführen
der vorliegenden Erfindung genutzt werden können, werden zuerst besprochen.
Danach wird die gesamte Maschine zum Herstellen von Eis beschrieben.
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8 zeigt
ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Kühlsystems 100,
das in Maschinen zum Herstellen von Eis der vorliegenden Erfindung
genutzt werden kann. Die Doppellinie in der Figur stellt das Dach 104 aus 1 dar.
Das System 100 umfasst einen Kompressor 112, der
durch eine Kältemittelleitung 113 mit
einem Kondensator 114 verbunden ist. Es wird lediglich
eine Windung der Kondensatorverrohrung gezeigt, es versteht sich
jedoch, dass der Kondensator unter Verwendung herkömmlicher
Kondensatorkonstruktionen mit einer beliebigen Anzahl Windungen
einer Kältemittelleitung konstruiert
werden kann. Die Kältemittelleitung 115 des
Kondensators ist mit dem Druckhöhe-Regelventil 116 verbunden.
Eine Umgehungsleitung 117 von dem Kompressor führt darüber hinaus
zu dem Druckhöhe-Regelventil, das
beispielsweise ein Ventil der Marke Head Master sein kann. Das Druckhöhe-Regelventil 116 ist
von herkömmlicher
Art und wird verwendet, um auf der unter hohem Druck stehenden Seite
des Kühlsystems
eine ausreichende Druck höhe
vorzuhalten, so dass die Ausdehnungseinrichtung und andere Bauteile
des Systems fehlerfrei arbeiten. Das Druckhöhe-Regelventil 116 und
die Umgehungsleitung 117 werden vorzugsweise bei einem Betrieb
bei niedriger Umgebungstemperatur verwendet.
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Das
Kältemittel
fließt
von dem Druckhöhe-Regelventil 116 durch
die Kältemittelleitung 119 und
die Einlassöffnung 120 in
den Behälter 118.
Die Leitung 119 wird häufig
Zuleitung oder Flüssigkeitsleitung
genannt. Es fließt
jedoch insbesondere dann, wenn sich das Druckhöhe-Regelventil öffnet, entweder
dampfförmiges
Kältemittel
oder sowohl dampfförmiges
als auch flüssiges
Kältemittel
durch die Leitung 119. Das flüssige Kältemittel wird aus dem Behälter 118 durch
eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung 122 entfernt,
die vorzugsweise die Form eines Rohrs besitzt, das sich bis nahe
zu dem Boden des Behälters 118 erstreckt.
Das flüssige
Kältemittel
strömt
von dem Behälter 118 durch
die Austrittsöffnung 122,
die Kältemittelleitung 121,
einen Trockner 124 und eine Ausdehnungseinrichtung, vorzugsweise
ein Thermostat-Ausdehnungsventil 126.
Das Kältemittel
fließt
von dem Thermostat-Ausdehnungsventil 126 durch
die Leitung 123 zu dem Verdampfer 128. Von dem
Verdampfer 128 fließt
das Kältemittel
durch die Leitung 125 zu dem Kompressor 112 zurück und passiert
auf dem Weg dorthin einen Sammler 132. Der Sammler 132,
der Kompressor 112 und der Verdampfer 128 sind
ebenfalls von herkömmlicher
Bauart.
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Es
ist ein einzigartiges Leistungsmerkmal des Kühlsystems 100, dass
der Behälter 118 eine Dampfaustrittsöffnung 134 besitzt.
Diese Austrittsöffnung
ist vorzugsweise ein Rohr, das sich nur bis zu einem Punkt im Inneren
nahe der Oberseite des Behälters
erstreckt. In dem System 100 gelangt das gesamte Kältemittel
in den Behälter 118.
Das in den Behälter
strömende
Kältemittel
wird getrennt, wobei sich die flüssige
Phase am Boden und eine gasförmige
Phase im oberen Teil befindet. Die jeweiligen Flüssigkeits- und Dampfmengen,
die in dem Behälter 118 vorhanden
sind, hängen
von einer Reihe von Faktoren ab. Der Behälter 118 sollte so
konstruiert sein, dass die Austrittsrohre 122 und 134 unter
allen zu erwartenden Betriebszuständen in die Bereiche der flüssigen beziehungsweise
der gasförmigen
Phase münden.
Während
eines Einfrierzyklus einer Maschine zum Herstellen von Eis wird
der Dampf im Inne ren des Behälters 118 eingeschlossen.
Wird das System jedoch in einem Entnahmebetrieb einer Maschine zum
Herstellen von Eis genutzt, wird ein Ventil 136 geöffnet. Der
Durchlass von dem Behälter 118 zu dem
Verdampfer 128 wird somit über die Dampfaustrittsöffnung 134 und
die Kältemittelleitungen 131 und 133 geöffnet, und
die Dampfaustrittsöffnung
wird durch den ventilbestückten
Durchlass direkt mit dem Verdampfer verbunden. Kaltdampf wird aus
dem oberen Teil des Behälters 118 entnommen
und durch den Verdampfer geleitet, wo ein Teil des Dampfes kondensiert.
Die Wärme,
die abgegeben wird, während
das Kältemittel
von einem gasförmigen
in einen flüssigen
Zustand übergeht,
wird verwendet, um den Verdampfer 128 zu heizen. Dadurch
wird das Eis von dem Verdampfer in einer Maschine zum Herstellen von
Eis gelöst.
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Die
in dem Behälter
zu Beginn eines Entnahmezyklus enthaltene Menge Dampf ist möglicherweise
nicht ausreichend, um den Verdampfer soweit zu erwärmen, dass
sich das Eis löst.
Während
jedoch Dampf aus dem Behälter
entnommen wird, verdampft weiteres, in dem Behälter enthaltenes Kältemittel,
bis der Behälter
zu kalt wird, um weiteres Kältemittel
zu verdampfen. Dies bewirkt darüber
hinaus auch einen geringeren Druck auf der Auslass- oder Hochdruckseite
des Kompressors.
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Fällt der
Druck auf der Hochdruckseite des Kompressors unter einen gewünschten
Wert, öffnet sich
das Druckhöhe-Regelventil 116,
und heißes
Gas von dem Kompressor wird durch die Umgehungsleitung 117 und
die Flüssigkeitsleitung 119 in
den Behälter 118 geleitet.
Dieser heiße
Dampf hat zwei Funktionen. Erstens unterstützt er die Erwärmung der
Flüssigkeit
in dem Behälter 118 und
unterstützt damit
das Verdampfen der Flüssigkeit.
Zweitens mischt sich dieser Dampf mit dem kalten Dampf und unterstützt somit
das Abtauen des Verdampfers. Der Dampf, der zum Abtauen des Verdampfers
verwendet wird, ist viel kälter
als das direkt von dem Kompressor kommende, heiße Gas in einem herkömmlichen
Abtausystem, das mit heißem
Gas funktioniert.
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In
der Vergangenheit glaubte man, dass die empfindliche Wärme aus
dem Kältemittel-Heißdampf beim „Abtauen
mit heißem
Gas" in einer Maschine zum
Herstellen von Eis benötigt
würde,
um den Verdampfer bis zu einem Punkt zu erwärmen, an dem sich das Eis löst. Betrachtet
man jedoch die Entdeckung der vorliegenden Erfindung, wird ersichtlich, dass
für die
Eisentnahme nicht unbedingt das heiße Gas von dem Kompressor benötigt wird,
sondern stattdessen die latente Wärme des Dampfes, der in dem
Verdampfer kondensiert. Wird also ein Behälter einer einzigartigen Konstruktion
verwendet, können in
einem Entnahmebetrieb große
Mengen von Kältemittel-Kaltdampf
für den
Verdampfer bereitgestellt werden.
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7 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
Kühlsystems 10,
das vor dem Ausführungsbeispiel
aus 8 entwickelt wurde. Das Kühlsystem 10 ist mit
dem Kühlsystem 100 aus 8 identisch,
mit Ausnahme der Tatsache, dass in dem System 10 das Magnetventil 30 und
die Kapillarleitungen 27 verwendet wurden. Identische Teile
wurden daher mit identischen Referenznummern nummeriert, zu denen
100 addiert wurde. Wird das Magnetventil 30 geschlossen,
fließt
das zurückströmende Kältemittel
durch die Kapillarleitungen 27, die mit den Wicklungen
des Kondensators 14 in Wärmeaustausch stehen. Die Wärme aus
dem Kondensator unterstützt
das Verdampfen von jedwedem Kältemittel,
das in flüssiger Form
von dem Verdampfer zurückströmt. Man
fand heraus, dass das Magnetventil 30 und die Kapillarleitungen 27 für einen
ordnungsgemäßen Betrieb
des Kühlsystems
in einer automatischen Maschine zum Herstellen von Eis nicht benötigt werden,
da das flüssige
Kältemittel,
das während
des Entnahmebetriebs von dem Verdampfer 128 kommt, sich
in dem Sammler 132 sammelt.
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9 zeigt
ein drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Kühlsystems 200.
Dieses Kühlsystem
wurde speziell für
das Verwenden in einer Vorrichtung zum Herstellen von Eis entworfen,
in der sich ein Kondensator und ein Kompressor in einer Kondensatoreinheit 206 entfernt
von einem Verdampfer befinden, der in einer Eisherstellungseinheit 208 untergebracht
ist. Das Kühlsystem 200 verwendet
dieselben Bauteile wie das Kühlsystem 100 und besitzt
einige zusätzliche
Bauteile. Die Bauteile in dem System 200, die mit den Bauteilen
in System 100 identisch sind, besitzen identische Referenznummern,
zu denen 100 addiert wurde. Der Kompressor 212 in System 200 kann
also mit dem Kompressor 112 in System 100 identisch
sein. Das System 200 umfasst einige zusätzliche Steuerelemente. So
sind beispielsweise eine Gebläsezyklussteuerung 252 und
eine Hochdruck-Abschaltsteuerung 254 mit der Hochdruckseite
des Kompressors 212 verbunden. Auf der Saugseite des Kompressors 212 befindet
sich eine Niederdruck-Abschaltsteuerung 256. Diese Elemente
sind herkömmlicher
Bauart und haben dieselben Funktionen wie in Kühlsystemen automatischer Maschinen
zum Herstellen von Eis nach dem Stand der Technik. In der Kältemittelleitung 219 auf
der Einlassseite des Behälters 218 befindet
sich ein Rückschlagventil 258.
Zusätzlich
zu dem Trockner 224 sind in der Kältemittelleitung von dem Behälter 218 zu
dem Thermostat-Ausdehnungsventil 226 ein manuelles Absperrventil 260 und
ein Flüssigkeitsleitungs-Magnetventil 262 enthalten. 9 zeigt
darüber
hinaus das Kapillarrohr und den Kolben 229, die mit der
Austrittsöffnungsseite
des Verdampfers 228 verbunden sind und das Thermostat-Ausdehnungsventil 226 steuern.
In 9 wird nicht gezeigt, dass die Kältemittelleitung 221 zwischen
dem Flüssigkeits-Magnetventil 262 und
dem Thermostat-Ausdehnungsventil 226 vorzugsweise
im Wärmeaustausch
mit der von dem Verdampfer 228 kommenden Kältemittelleitung 225 steht.
Dies wird jedoch in 4 gezeigt. Dadurch wird das
flüssige
Kältemittel vorgekühlt, das
von dem Behälter 218 kommt,
wie herkömmlich üblich.
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Das
Kaltdampf-Magnetventil 236 wird ebenso wie das Magnetventil 136 bedient,
um Kaltdampf in einem Entnahmebetrieb von dem Behälter 218 in den
Verdampfer 228 hineinströmen zu lassen. Das Druckhöhe-Regelventil 216 arbeitet
genau wie das Druckhöhe-Regelventil 116,
um Druck auf der Hochdruckseite des Kühlsystems 200 vorzuhalten.
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Das
J-förmige
Rohr 235 im Sammler 232 umfasst vorzugsweise Öffnungen
nahe dem Boden, so dass in dem Kältemittel
vorhandenes Öl,
das sich am Boden sammelt, wie üblich
in den Kompressor 212 gesaugt wird.
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Manchmal
werden Maschinen zum Herstellen von Eis mit mehreren Verdampfern
hergestellt. Wird eine hohe Kapazität der Eisherstellung gewünscht, können zwei
oder mehr Verdampfer größere Mengen
Eis erzeugen. Ein doppelt so großer Verdampfer würde denkbarerweise
auch doppelt so viel Eis erzeugen, die Herstellung eines so großen Verdampfers
ist jedoch möglicherweise
nicht praktikabel. Die vorliegende Erfindung kann mit mehreren Verdampfern
genutzt werden.
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10 zeigt
ein viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
eines Kühlsystems 300,
in dem die Maschine zum Herstellen von Eis zwei Verdampfer 328a und 328b umfasst.
Das Kühlsystem 300 entspricht dem
Kühlsystem 200 mit
der Ausnahme, dass einige Teile zwei Mal vorkommen, wie nachstehend
beschrieben. Die Referenznummern in 10 sind
im Vergleich mit den Referenznummern aus 9 um 100
höher.
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Es
werden zwei Thermostat-Ausdehnungsventile 326a und 326b genutzt,
die den Verdampfern 328a beziehungsweise 328b durch
die Leitungen 323a beziehungsweise 323b flüssiges Kältemittel
zuführen.
Beide besitzen jeweils ein eigenes Kapillarrohr und einen Temperaturfühlkolben 329a beziehungsweise 329b.
Gleichermaßen
werden auch zwei Magnetventile 336a beziehungsweise 336b zum Steuern
des Kaltdampfstroms durch die Leitungen 333a beziehungsweise 333b zu
den Verdampfern 328a beziehungsweise 328b verwendet.
Dadurch können
beide Verdampfer jeweils mit maximaler Effizienz arbeiten und Eis
mit ihrer jeweils eigenen, unabhängigen
Geschwindigkeit herstellen. Es ist selbstverständlich möglich, ein einziges Thermostat-Ausdehnungsventil
zu nutzen, in diesem Fall wäre
es jedoch sehr schwierig, den Kältemittelbedarf für jeden
Verdampfer auszugleichen, ein Verdampfer (der langsamere Verdampfer)
wäre noch
nicht voll, wenn der andere Verdampfer bereits abgetaut werden müsste.
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Durch
das Vorhandensein von zwei separaten Magnetventilen 336a und 336b ist
es möglich, dass
ein Ventil geschlossen wird, sobald das Eis aus dem diesem Ventil
zugeordneten Verdampfer entnommen wurde. Wenn der Zeitpunkt für die Eisentnahme
erreicht ist, öffnen
sich die Magnetventile 336a und 336b und Kaltdampf
aus dem Behälter 318 kann
in die Leitungen 333a und 333b und in die Verdampfer 328a und 328b strömen. Beide
Verdampfer schalten gleichzeitig auf den Eisentnahmebetrieb um.
Sobald jedoch Eis aus dem Verdampfer 328a herausfällt, wird
das Ventil 336a geschlossen und der Verdampfer 328a befindet
sich im Leerlauf, während der
Verdampfer 328b die Entnahme beendet. Bei geschlossenem
Ventil 336a wird kein Kaltdampf dafür verschwendet, den Verdampfer 328a weiter
zu erwärmen,
er wird stattdessen vollständig
zum Abtauen des Verdampfers 328b verwendet. Selbstver ständlich gilt
dasselbe auch umgekehrt, wenn der Verdampfer 328b zuerst
in den Eisentnahmebetrieb übergeht.
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Der
Behälter
der vorliegenden Erfindung muss in der Lage sein, Flüssigkeit
und dampfförmiges
Kältemittel
zu trennen, und er muss separate Austrittsöffnungen für die beiden Aggregatzustände besitzen.
Der aus dem Behälter
abgesaugte Dampf ist unter normalen Bedingungen nicht gesättigt, insbesondere
dann nicht, wenn das Druckhöhe-Regelventil
geöffnet
ist, weil der Wärme-
und Masseübergang
zwischen der Flüssigkeit
und dem Dampf in dem Behälter
relativ begrenzt ist. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Behälter 18 (aus 6) im
Allgemeinen von zylindrischer Form und so positioniert, dass die
Wand des Zylinders bei Benutzung senkrecht ist (4).
Alle Einlassöffnungs-
und Austrittsöffnungsverbindungen
verlaufen vorzugsweise durch den oberen Teil des Behälters. Dadurch
kann der Behälter
so konstruiert werden, dass nur in einem Bereich des Behälters Löcher notwendig
sind, und dass diese Löcher
alle in einem Lochstanz-Arbeitsgang gestanzt werden können, um
die Kosten zu minimieren. Das Einlassrohr 20 kann an jedem
Ort in dem Behälter
enden, es endet jedoch vorzugsweise nahe der Oberseite. Die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 22 endet
nahe dem Boden, und die Dampfaustrittsöffnung 34 endet nahe
der Oberseite. Daher ist es überaus
praktisch, dass alle drei Rohre durch die Platte des oberen Endes
des Zylinders verlaufen. Selbstverständlich können andere Behälterkonstruktionen
verwendet werden, solange Kaltdampf aus dem Behälter entnommen werden kann,
um den Verdampfer während
des Eisentnahmebetriebs oder des Abtaubetriebs zu versorgen. 6A zeigt
einen anderen Behälter 418,
bei dem die Einlassöffnung 420 in
der Seitenwand des Behälters 418 angeordnet
ist. Die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 422 tritt
ebenfalls durch die Seitenwand des Behälters aus, sie besitzt jedoch
ein nach unten weisendes Rohr mit einem Winkel von 90°, so dass
das Ende des Auslassrohres 422 sich nahe dem Boden des
Behälters 418 befindet.
Die Dampfaustrittsöffnung 434 ist
ebenfalls in der Seitenwand angebracht, besitzt jedoch ein nach oben
weisendes Ende, so dass Kaltdampf abgesaugt wird, der sich nahe
der Oberseite des Behälters 418 befindet.
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Das
Druckhöhe-Regelventil
hat in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung zwei Funktionen. Während
des Einfrierbetriebs hält
es, insbesondere bei ge ringen Umgebungstemperaturen, einen Mindestbetriebsdruck
aufrecht. Während des
Entnahmebetriebs stellt es eine Umgehung bereit. Würde kein
Druckhöhe-Regelventil verwendet, würde der
Entnahmezyklus länger
dauern, es würde mehr
Kältemittel
im System benötigt,
der Behälter würde abkühlen und
es würde
Feuchtigkeit daran kondensieren. Anstelle eines Druckhöhe-Regelventils
könnte
die Leitung 217 direkt in die Leitung 215 münden, und
in der Leitung 217 (9) könnte ein zweites
Magnetventil verwendet werden, so dass verdichtetes Kältemittel
von dem Kompressor direkt in den Behälter 218 gelangt.
In diesem Fall wäre
für die
elektrischen Steuereinheiten eine Verkabelung zwischen der Kondensatoreinheit 206 (einschließlich Kompressor
und Kondensator) und der Eisherstellungseinheit 208 (einschließlich Verdampfer
und Behälter)
nötig.
In der bevorzugten Konstruktion aus 9 können diese
beiden Abschnitte durch ein Dach 204 oder eine Wand und
eine große
Entfernung voneinander getrennt sein, und es müssen lediglich zwei Kältemittelleitungen
zwischen den beiden Abschnitten verlaufen. Auf diese Weise kann
sich die Eisherstellungseinheit 208 im Inneren eines Gebäudes und
selbst in der Nähe
von Kunden befinden, die Eiswürfel
benötigen,
und der Kompressor und der Kondensator können sich im Freien befinden,
wo die damit verbundene Wärme
und der Lärm
die Personen im Inneren des Gebäudes
nicht beeinträchtigen.
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Das
Kühlsystem
aus 9 kann mit kleinen Veränderungen mit den anderen Bauteilen
einer typischen, entfernten Maschine zum Herstellen von Eis verwendet
werden. So kann beispielsweise die Steuertafel für eine elektronisch gesteuerte,
entfernte Maschine zum Herstellen von Eis verwendet werden, um eine
Maschine zum Herstellen von Eis mit dem Kühlsystem aus 9 zu
betreiben. Die Steuertafel kann, statt zu Beginn eines Entnahmezyklus
ein Signal zum Öffnen
eines Heißgas-Abtauventils zu senden,
dasselbe Signal nutzen, um stattdessen das Magnetventil 236 zu öffnen. Im
Vergleich mit der typischen, entfernten Maschine zum Herstellen
von Eis kann der Kompressor nun gemeinsam mit dem Kondensator im
Freien angeordnet sein.
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Die
anderen Bauteile der Maschine zum Herstellen von Eis können von
herkömmlicher
Bauart sein. So umfasst die Maschine zum Herstellen von Eis normalerweise
ein Wassersystem (5), das eine Wasserpumpe 42,
einen Wasserverteiler 44, eine das Eis formende Form 46 und
verbindende Wasserleitungen 48 umfasst. Die das Eis formende Form 46 besteht
typischerweise aus einer Pfanne mit Trenneinheiten darin, die einzelne
Abteilungen für Eiswürfel definieren,
und die Verdampfungswicklung ist an der Rückseite der Pfanne befestigt.
Die Maschine zum Herstellen von Eis kann darüber hinaus ein Reinigungssystem
und elektronische Steuerungen, wie in dem US-Patent Nr. 5.289.691
offenbart wurde, oder weitere Bauteile für Maschinen zum Herstellen
von Eis umfassen, die in den US-Patenten Nr. 5.193.357; 5.140.831;
5.014.523; 4.898.002; 4.785.641; 4.767.286; 4.550.572; und 4.480.441
offenbart wurden, die hiermit alle als Referenz genannt werden.
So ist beispielsweise in einem Kühlsystem häufig ein
weicher Verschlussstopfen eingebaut, der bei einem Brand der Maschine
zum Herstellen von Eis schmilzt, bevor Bauteile des Kühlsystems
explodieren.
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Typische
Bauteile der Kondensatoreinheit 6 sind in 2 dargestellt.
Neben dem Kompressor 12 und dem Kondensator 14,
der aus einer in Serpentinen verlegten Verrohrung besteht (von der
nur die Windungen zu sehen sind), umfasst die Kondensatoreinheit
darüber
hinaus ein Kondensatorgebläse 50 und
einen Gebläsemotor,
Zugangsventile 52, das Druckhöhe-Regelventil 16 und
den Sammler 32. Die elektrischen Komponenten, beispielsweise
ein Kompressor-Anlaufkondensator 54, ein Betriebskondensator 56,
ein Relais, die Gebläsezyklussteuerung 252,
die Hochdruck-Abschaltsteuerung 254 und die Niederdruck-Abschaltsteuerung 256,
befinden sich typischerweise in einem Elektroabschnitt in einer Ecke
der Kondensatoreinheit 6.
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Die
Eisherstellungseinheit 8 umfasst den Teil des Kühlsystems,
der in 4 gezeigt wird, sowie das in 5 gezeigte
Wassersystem. In diesem Beispiel sind in der Eisherstellungseinheit 8 die
Komponenten des Kühlsystems 200 dargestellt.
Es könnte jedoch
ebenfalls das Kühlsystem 10 oder
das Kühlsystem 100 genutzt
werden. Neben dem Verdampfer 228 und dem Behälter 218 umfasst
die Eisherstellungseinheit 8 vorzugsweise ebenfalls den
Trockner 224, das Flüssigkeits-Magnetventil 262,
das Rückschlagventil 258,
das Magnetventil 236 und das Thermostat-Ausdehnungsventil 226.
Da der Behälter 218 vorzugsweise
in denselben Schrank eingebaut wird wie der Verdampfer 228,
befindet er sich normalerweise un ter Umgebungsbedingungen mit Raumtemperatur.
Folglich wird der Behälter
relativ warm gehalten, wodurch ausreichend Dampf für das Entnehmen des
Eises zur Verfügung
steht.
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In 11 wird
eine Steuertafel 70 für
das Verwenden mit der Maschine zum Herstellen von Eis 2 gezeigt.
Die Elemente der Steuertafel können
vorzugsweise mit den Elementen auf einer Steuertafel für die entfernte
Maschine zum Herstellen von Eis, Modell QY 1094 N, der Manitowoc
Ice, Inc. identisch sein. Die Leuchten 71, 72, 73 und 74 zeigen
jeweils an, ob sich die Maschine in einem Reinigungsbetrieb befindet,
ob der Wasserstand niedrig ist, ob der Eisbehälter voll ist und ob sich die
Maschine in einem Entnahmebetrieb befindet. Darüber hinaus ist eine Zeitanpassung 75 für eine Wasserspülung vorhanden,
die zwischen den Einfrierzyklen durchgeführt wird. Die Sicherung für das Steuersystem 76 und
der Zubehörstecker
für das
automatische Reinigungssystem 77 befinden sich ebenfalls
auf der Steuertafel, ebenso wie der elektrische Stecker für Netzwechselspannung 78 sowie
der elektrische Stecker für Niedergleichspannung 79.
Die Steuertafel umfasst darüber
hinaus spezielle Anschlüsse 80, 81 beziehungsweise 82 für eine Sonde
zum Ermitteln der Eisdicke beziehungsweise des Wasserstandes und
ein separates Erdungskabel für
ein Reinigungssystem.
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12 ist
ein Schaltplan der Eisherstellungseinheit 8. Zusätzlich zu
der Steuertafel 70 und mehreren ihrer Bauteile zeigt 12 darüber hinaus die
Verkabelung für
einen Behälterschalter 83 und eine
Innenarbeitsansicht des Reinigungs-Auswahlumschalters 84, während des
normalen Eisherstellungsbetriebs befindet sich dieser in der oberen
Position, die mittlere Position ist die ausgeschaltete Position,
und die untere Position aktiviert den Reinigungsbetrieb. In 12 wird
darüber
hinaus die Verkabelung für
ein Wasserventil 85, ein Kaltdampf-Magnetventil 236 (die
Verkabelung für
das zweite Ventil 336b bei einer Nutzung mit zwei Verdampfern
wird durch Punktlinien dargestellt), ein Wasserablass-Magnetventil 86,
die Wasserpumpe 42 und das Flüssigkeitsleitungs-Magnetventil 262 gezeigt.
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13 ist
ein Schaltplan, der die Schaltkreise während des Einfrierzyklus für die Kondensatoreinheit 6 zeigt,
die mit einphasigem Wechselstrom mit 230 V betrieben wird. Es wird
der Hauptmotor des Kompressors 12 mit einer Kurbelgehäuse-Heizeinrichtung 87 gezeigt.
Die Hochdruck-Abschaltsteuerung 254, die Niederdruck-Abschaltsteuerung 256, die
Gebläsezyklussteuerung 252 und
der Kondensatorgebläsemotor 50 mit
einem eingebauten Betriebskondensator sind zusammen mit dem Kompressor-Betriebskondensator 56 und
dem Kompressor-Anlaufkondensator 54 ebenfalls dargestellt.
Ein Relais 88, eine Kontaktgeberspule 91 und die
Kontaktgeberkontakte 92 und 93 sind ebenfalls
dargestellt.
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14 ist
ein Schaltplan, der ebenfalls die Schaltkreise während des Einfrierzyklus für die Kondensatoreinheit 6 zeigt,
die jedoch mit dreiphasigem Wechselstrom mit 230 V betrieben wird.
Bauteile, die mit den Bauteilen aus 13 identisch
sind, besitzen identische Referenznummern.
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Wie
oben bereits festgestellt, ist es nicht nötig, elektrische Kabel zwischen
der Kondensatoreinheit 6 und der Eisherstellungseinheit 8 zu
verlegen. Die Eisherstellungseinheit 8 wird vorzugsweise
an eine Standard-Wandsteckdose angeschlossen, die Kondensatoreinheit 6 hingegen
wird in der Regel mit einer höheren
Spannung versorgt.
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Bei
der vorliegenden Erfindung können
der Kompressor und der Kondensator entfernt angeordnet sein, so
dass der Lärm
und die Wärme
nicht mehr in dem Bereich entstehen, in denen Angestellte oder Kunden
das Eis verbrauchen. Die Entnahme aus dem Verdampfer erfolgt mit
Kältemittel.
Testergebnisse zeigen, dass diese Verbesserungen ohne Verluste bei
der Kapazität
der Eisherstellung und mit vergleichbaren Eisentnahmezeiten und
vergleichbarer Energieeffizienz einhergehen. Da darüber hinaus das
Abtauen nicht mehr mit heißem
Gas erfolgt, wird der Kompressor während des Entnahmezyklus weniger
belastet, wodurch aller Voraussicht nach die Lebensdauer des Kompressors
verlängert
wird. Es werden lediglich zwei Kältemittelleitungen
benötigt,
da anfallendes heißes
Gas von dem Druckhöhe-Regelventil
gemeinsam mit flüssigem
Kältemittel
von dem Kondensator die Flüssigkeitsleitung
entlanggeleitet und erst später
im Behälter
getrennt werden kann.
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Das
Kühlsystem
nutzt vorzugsweise einen besonders großen Sammler unmittelbar vor
dem Kompressor, der während
des Entnahmezyklus anfallendes, flüssiges Kältemittel auffängt. Anfallendes verdampftes
Kältemittel
wird durch den Sammler hindurchgeleitet. Das flüssige Kältemittel wird eingeschlossen
und mit einer gesteuerten Geschwindigkeit zu Beginn des nächsten Einfrierzyklus
zurückgeleitet.
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Vorzugsweise
pumpt der Kompressor das gesamte Kältemittel auf die „Hochdruckseite" des Systems (Kondensator
und Behälter),
so dass während
eines Leerlaufzyklus keine Flüssigkeit
in das Kompressorkurbelgehäuse
gelangen kann. Vorzugsweise wird ein magnetisches Rückschlagventil
verwendet, um während
eines Leerlaufzyklus Kältemittel von
der Hochdruckseite am Zurückfließen zu hindern.
Die Kurbelgehäuse-Heizeinrichtungen
verhindern, dass bei geringen Umgebungstemperaturen während eines
Leerlaufzyklus Kältemittel
in dem Kompressorkurbelgehäuse
kondensiert.
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Handelsübliche,
entfernte Ausführungsbeispiele
der Erfindung wurden so konstruiert, dass sie bei Umgebungstemperaturen
zwischen –20
und 130°F
(–29°C bis 54°C) ordnungsgemäß funktionieren.
Vorzugsweise ist die Eisherstellungseinheit mit Kältemittel
vorgefüllt;
wenn die Leitungen eingebaut sind, wird ein Unterdruck aufgebaut,
nachdem die Leitungen eingelötet
sind, die Evakuierungsventile werden geöffnet, und das Kältemittel
aus dem Behälter
wird in dem System freigesetzt. Die Größe der verschiedenen Kältemittelleitungen
entspricht vorzugsweise den Industrienormen. Darüber hinaus besitzt der Sammler,
vorzugsweise und wie allgemein üblich,
eine Öffnung.
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Die
bevorzugte Menge Kältemittel
in dem System hängt
von einer Reihe von Faktoren ab, sie kann jedoch, wie in der Industrie
standardmäßig durchgeführt, durch
Routineversuche bestimmt werden. Die Mindestdruckhöhe sollte
so gewählt
werden, dass die Leistungsfähigkeit
des Systems optimiert ist und die Einfrier- und Eisentnahmezyklen
in einem ausgewogenen Verhältnis
zueinander stehen. Die Größe der Öffnung in
dem Sammler sollte darüber
hinaus so gewählt
werden, dass die Leistungsfähigkeit
maximiert wird und dabei kritische Temperaturen sowie der Schutz
des Kompressors berücksichtigt
werden. Diese und weitere Aspekte der Erfindung sind für eine Person
mit gewöhnlicher
Erfahrung auf dem Gebiet der Technik offensichtlich und verständlich.
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Es
wird davon ausgegangen, dass die Systeme und Verfahren der vorliegenden
Erfindung in Form einer Vielzahl von Ausführungsbeispielen realisiert
werden können,
von denen nur einige wenige vorstehend genannt und beschrieben wurden.
Die Erfindung kann in anderen Formen ausgeführt werden, ohne dadurch von
ihrem Geist oder den wesentlichen Eigenschaften abzuweichen. So
können
beispielsweise an Stelle eines das Eis formenden Verdampfers, der
aus einer Pfanne mit darin angebrachten Trenneinheiten besteht,
wobei sich die Verdampferwicklungen auf der Rückseite der Pfanne befinden,
auch andere Arten von Verdampfern verwendet werden. Darüber hinaus
kann das Eis, statt geformt zu werden, indem Wasser über eine
senkrechte Verdampferplatte fließt, auch geformt werden, indem Wasser
auf einen waagerechten, das Eis formenden Verdampfer gesprüht wird.
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Die
Maschine zum Herstellen von Eis des bevorzugten Ausführungsbeispiels
wurde mit einmal vorhandenen Bauteilen beschrieben, einige Maschinen
zum Herstellen von Eis können
jedoch bestimmte Bauteile mehrmals besitzen, beispielsweise zwei Wasserpumpen
oder zwei Kompressoren. Darüber hinaus
können
zwei vollständig
unabhängige
Kühlsysteme
in einem einzigen Schrank untergebracht werden, beispielsweise dann,
wenn ein einziges Gebläse
zum Kühlen
von zwei getrennten, aber miteinander verflochtenen Kondensatorwicklungen
verwendet wird. Dies wird zwar nicht bevorzugt, es könnte jedoch
auch ein System gebaut werden, in dem ein Kompressor zwei unabhängig voneinander arbeitende
Verdampfer versorgt, wobei weitere Rückschlagventile und andere
Steuereinrichtungen genutzt würden,
so dass ein Verdampfer sich in einem Abtaubetrieb befinden könnte, während der
andere Verdampfer sich in einem Einfrierbetrieb befindet.
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Es
wird angenommen, dass das Hinzufügen weiterer
Prozessschritte, Materialien oder Bauteile, die nicht ausdrücklich eingeschlossen
wurden, nachteilige Auswirkungen auf die vorliegende Erfindung hat.
Die beste Art der Erfindung kann daher Prozessschritte, Materialien
oder Bauteile ausschließen,
die nicht zum Einschließen
oder Nutzen in der Erfindung oben aufgeführt wurden. Die beschriebenen
Ausfüh rungsbeispiele
sind jedoch in jeder Hinsicht als beschreibend und nicht als einschränkend zu
verstehen, und der Umfang der Erfindung wird folglich nicht durch
die vorstehende Beschreibung, sondern durch die angehängten Patentansprüche festgelegt.