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Eisschrank Die Erfindung betrifft einen Eisschrank, in dem Lebensmittel
oder andere Gegenstände in einem von der Außenluft und dem Eiskasten abgeschlossenen
Raum auf eine Temperatur unterhalb der Außentemperatur abgekühlt und bei dieser
Temperatur kühl gehalten werden sollen. Zur Abkühlung und zur Aufrechterhaltung
der Kühlteml>cratur des Kühlgutes wird Eis verwendet, das eine oder mehrere Wände
des Kühlraumes kühlt, die ihrerseits wieder den Kühlraum kühlen.
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Nach der für solche Eisschränke geltenden Theorie ist hei Verwendung
von Wassereis als Kälteträger die erreichbare Kühltemperatur TI im Kühlraum direkt
proportional der Außentemperatur T" des Raumes, in dem der ganze Eisschrank steht.
Der Proportionalitätsfaktor ist eine Funktion des Verhältnisses der Flächengröße
F der isolierten #,b'aiidun;zen des Kühlraumes zur vom Eis gekühlten Fl;iclu#ngr<iße
F' und dem Verhältnis der Wärmedurchgangszahlen an diesen Flächen. Dabei wird die
erreichbare Kühltemperatur T; umso niedriger, je kleiner das Produkt F-F' X k-k'
wird.
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Nun sind Eisschränke hekanntgeworden, die <las Verhältnis F-F'
durch Vergrößerung der gekühlten Fläche F' verkleinern. Sie bedienen sich dabei
der gegebenen Möglichkeiten, diese Kühlung durch Verteilung des Eises über die ganze
vergrößerte Fläche F' direkt oder durch direkte Kühlung nur eines Teiles der vergrößerten
Fläche F' und Heranziehung der Luftzirkulation zur indirekten Kühlung des übrigen
Teiles von F' zu erreichen. Diese Möglichkeiten, die Kühltemperatur Ti gegenüber
der Außentemperatur T" zu erniedrigen, sind jedoch mit erheblich höheren Herstellungskosten
für den Eisschrank verbunden.
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Ferner sind Eisschränke bekanntgeworden, bei denen dadurch eine größere
Wirtschaftlichkeit erreicht
werden soll, daß die durch Zirkulation
zwischen Eiskasten und Kühlraum umgewälzte Luft durch Kühlschlangen, durch die das
Schmelzwasser des Eiskastens fließt, zusätzlich gekühlt wird. Hierbei ist jedoch
der Kühlraum nicht vom Eiskasten abgeschlossen, wodurch die bekannten durch die
Sättigung der Luft mit Wasserdampf hervorgerufenen Nachteile entstehen, die ihrerseits
wieder durch Maßnahmen zur Reinigung der Luft einen beträchtlichen zusätzlichen
Kostenaufwand bedingen.
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Demgegenüber wird nach dem Erfindungsgedanken die Erniedrigung der
Kühlraumtemperatur T; dadurch erreicht, daß das Verhältnis k-k' der Wärmedurchgangszahlen
durch Vergrößerung von k' erniedrigt wird. Dies kann ohne Benutzung mechanischer
Hilfsmittel durch rein bauliche Maßnahmen dadurch erreicht werden, daß an der Trennwand
zwischen Kühlraum und Eiskasten auf der Seite des Eiskastens durch die Erwärmung
der Luft an dieser Trennwand und ihre Abkühlung am Eise eine natürliche Zirkulation
erzwungen wird. Eine wesentliche Voraussetzung für das Entstehen, ihre Aufrechterhaltung
und die Wirksamkeit dieser nach dem Erfindungsgedanken beabsichtigten Zirkulation
ist, daß die Luft ungehindert an der genannten Trennwand vorbeiströmen kann. Ein
wesentliches Kennzeichen des Erfindungsgedankens ist also, daß das Eis sich mit
der genannten Trennwand nicht in Berührung befindet, die Luftströmung also durch
einen zwischen dem Eis und der genannten Trennwand befindlichen Schacht erfolgt.
Man kann selbstverständlich die nach dem Erfindungsgedanken beabsichtigte Zirkulation
noch dadurch verstärken und damit ihre Wirksamkeit erhöhen, wenn man ihre Geschwindigkeit
durch mechanische Hilfsmittel z. B. einen Ventilator in bekannter Weise erhöht.
Die nach dem Erfindungsgedanken beabsichtigte Vergrößerung der Wärmedurchgangszahl
k' wird durch die eben beschriebene Zirkulation dadurch erreicht, daß bekanntlich
die Wärmeübergangszahl a zwischen Luft und einer Fläche, durch die die Wärme hindurchtransportiert
werden soll, da= durch erheblich vergrößert wird, daß die Luft an dieser Fläche
vorbeiströmt. Diese eben genannte Vergrößerung von a tritt bereits bei Geschwindigkeiten
ein, die die Luft bei natürlicher Zirkulation erreicht. Hinzu kommt natürlich die
Verdunstungskälte, wenn, wie im vorliegenden Falle möglich, die eben genannte Fläche
feucht gehalten wird.
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Ferner ist nach der Theorie die erreichbare Kühltemperatur Ti der
Schmelztemperatur des verwendeten Eises direkt proportional. Man kann also um so
tiefere Kühltemperaturen Ti erreichen, je tiefer der Schmelzpunkt des als Kälteträger
benutzten Eises liegt. Diese Tatsache ist bei der Ausführung von Eisschränken bereits
benutzt worden. Verbindet man sie mit dem Erfindungsgedanken, die Wärmedurchgangszahl
k' durch eine Luftzirkulation zu erhöhen, so ist es notwendig, den Erfindungsgedanken
dahin zu erweitern, daß die beschriebene Zirkulation nicht nur dazu benutzt wird,
die Wärmedurchgangszahl k'
zu erhöhen, sondern auch dazu, sie zu erniedrigen.
Eine Möglichkeit dazu ist durch die Drosselung der zirkulierenden Luft gegeben.
Die Notwendigkeit zu dieser Maßnahme ist z. B. dann gegeben, wenn man mit einem
zur Verfügung stehenden Eise, das eine bestimmte Schmelztemperatur besitzt, eine
Kühltemperatur T; erreichen will, die höher liegt als sie sich bei voller Ausnutzung
der gegebenen Schmelztemperatur des Eises ohne besondere Maßnahmen einstellen würde.
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Somit ist durch den Erfindungsgedanken, die Wärmedurchgangszahl k'
mit Hilfe einer regelnden Einwirkung auf die beschriebene Zirkulation zu verändern,
die Möglichkeit gegeben, die Kühltemperatur Ti innerhalb berechenbarer Grenzen einzustellen,
zu verändern 'und zu regeln. Dies kann durch Einstellung zweckmäßiger Vorrichtungen
von Hand oder auch unter Zuhilfenahme als bekannt vorausgesetzter Regelorgane automatisch
in Abhängigkeit von einer beliebig einstellbaren Kühltemperatur Ti erfolgen. Dadurch
erhält aber der Eisschrank ein wesentliches Merkmal des maschinell gekühlten Schrankes.
Seine Konkurrenzfähigkeit mit diesem ist insbesondere dadurch in größere Nähe gerückt,
daß sie die Regeleinrichtung mit einem Kostenaufwand praktisch verwirklichen läßt,
der verglichen mit den bisher bekanntgewordenen Einrichtungen und Vorrichtungen
zur Regelung der Kühltemperatur Ti in Eisschränken als minimal zu bezeichnen ist.
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Selbstverständlich ist es möglich, zusätzlich auch das Flächenverhältnis
F-F' dem gewünschten Zweck anzupassen oder auch es in bekannter Weise zu verändern.
Bei einem Eisschrank nach dem Erfindungsgedanken können somit sämtliche Möglichkeiten
ausgeschöpft werden, die die Theorie bietet, um eine gewünschte praktisch beliebige
Kühltemperatur Ti mit einfachsten Mitteln zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Die
Betriebssicherheit des Schrankes ist dabei wegen des Minimums an bewegten Teilen
ein Maximum.
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In Abb. i und 2 sind zwei Ausführungsbeispiele eines Schrankes nach
dem Erfindungsgedanken im Schnitt dargestellt. Die Schnitte sind von oben nach unten
mitten durch den Schrank gelegt. Der Eisschrank enthält den Kühlraum i und den Eiskasten
2, die durch die fest eingebaute Trennwand 3 voneinander getrennt sind. Beide Räume
sind von einer Isolierschicht 4 umgeben. Der Kühlraum ist durch isolierte Türen
oder. Deckel 5, der Eiskasten durch den isolierten Deckel 6 zugänglich und leicht
zu reinigen. Das Material der Trennwand 3 wird in der Regel ein die Wärme gut leitendes
geeignetes Metall sein. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, die Trennwand 3 aus
einem die Wärme schlecht leitenden Material herzustellen, dann nämlich, wenn eine
möglichst niedrige Wärmedurchgangszahl k' erreicht werden muß, weil die Schmelz-
bzw. Sublimationstemperatur des verwendeten Eises erheblich tiefer als die gewünschte
Kühlraumtemperatur T, liegt.
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In dem Eiskasten 2 ist in geeignetem Abstand
von der
Trennwand 3 eine Führungswand 7 angeordnet, die herausnehmbar ausgeführt werden
kann. Die Führungswand 7 wird in ihrer zweckmäßigen Lage durch geeignete Maßnahmen
so fixiert, daß an ihren beiden Enden zwischen ihr und den entsprechenden Wänden
des Eiskastens Lücken 8 verbleiben, deren Querschnitt dem Querschnitt des Schachtes
t9 entspricht. An einer beliebigen Stelle des Schachtes ig ist eine Vorrichtung
angeordnet, durch deren Verstellung der Querschnitt des Schachtes i9 oder der Lücken
8 an dieser Stelle verändert werden kann. Diese Verstellung bewirkt eine mehr oder
weniger große Drosselung des Luftstromes, wodurch eine vorgegebene Veränderung der
Wärmedurchgangszahl k' aus den oben beschriebenen Gründen erreicht werden kann.
In den Abbildungen sind diese Vorrichtungen Schieber g. Diese können in beliebigen
und durch Skalen bezeichneten Raststellungen sprungweise oder kontinuierlich in
bekannter Weise fixiert werden. Ebensogut können diese Vorrichtungen aber auch Klappen
sein, bei denen dann die Winkeleinstellung eingestellt wird. Diese Schieber 9 oder
Klappen können von Hand eingestellt werden, sie können aber auch in bekannter Weise
fixiert werden. Ebensogut können einer Regeleinrichtung verbunden werden, die ihre
Stellung in Abhängigkeit von der gewünschten Kühlraumtemperatur Ti kontinuierlich
regelt. In diesem Falle werden an Stelle der Schieber 9 zweckmäßig die erwähnten
Klappen verwendet.
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Um ein Eindringen von Eis in den Schacht ig zu verhindern, lagert
im Falle der Abb. i das Eis auf einem Rost io, dessen freier Querschnitt so groß
ist, daß er den durch den Eiskasten 2 hindurchfließendenLuftstrom möglichst wenig
hindert. Aus dem gleichen Grunde ist am oberen Ende des Schachtes ig die Lücke 8
durch ein Gitter i i abgedeckt. Im Falle der Abb. 2 ist der das Eis aufnehmende
Raum von dem Ausgang des Schachtes 19 durch eine Wand 12 so getrennt, daß ein die
Zirkulation ermöglichender Kamin entsteht, wobei das Ende des Kamins ebenfalls gegen
unbeabsichtigtes Hineinfallen von Eis durch ein Gitter 13 geschützt ist. Auf der
gegenüberliegenden Seite wird der das Eis aufnehmende Raum durch ein Gitter 14 vom
Schacht ig abgegrenzt.
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Im Falle der Abb. 2 ist noch eine Luftleitwand 15 angeordnet, die
die Luft zwingt, auf dem durch die Pfeile angedeutetem Weg die Eispackung vor der
Leitwand zu durchdringen und sie dort zuerst abzuschmelzen. Dadurch wird außerdem
erreicht, daß die Eispackung über dem Gitter 14 am längsten erhalten bleibt, weil
naturgemäß die in den Eiskasten einströmende warme Luft das ihr zunächst liegende
Eis schneller abschmilzt als das entfernter liegende, so daß auch die die Zirkulation
bewirkende kalte Luftsäule über dem Gitter 14 bis zuletzt besteht.
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Um dem zirkulierenden Luftstrom nicht entgegenzuwirken, ist es zweckmäßig,
die Wände 7 bzw. 7 und 12 aus die Wärme schlecht leitende Material herzustellen.
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Das Schmelzwasser wird durch ein Rohr 16 aus dem Eiskasten entfernt
und in einem auf der Unterseite des Schrankes angeordnetem Wasserkasten 17 aufgefangen,
wo es in bekannter Weise die isolierende Wirkung der Isolierwand unterstützt. Vorrichtungen
18 ermöglichen in bekannter Weise die Entfernung von Schmelzwasser und Schlamm.