DE845954C - Roehrenfoermiger Eiserzeuger - Google Patents

Description

• Röhrenförmiger Eiserzeuger

  Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur

  Herstellung von Eis in beiderseits offenen Rohren

  kleinen Durchmessers, die außen von einem Kühlmittel

  umflossen werden. Die Erfindung hat zum Ziel, den

  Wärincaustatisch zwischen (lein zu gefrierenden Was-

  ser und dein Kühlmittel zu verbessern.

  Bei den bekannten Gefrierapparaten in Röhren-

  form rieselt (las zu gefrierende Wasser entlang der

  Innenwand von kleinen senkrecht angeordneten IZoli-

  ren, die von außen gekühlt werden.

  Der rölirenförinige Eiserzeuger nach der Erfindung

  ist dadurch gekennzeichnet, daß er folgende Teile

  entli;ilt: l:in längliches Gehäuse, das durch zwei

  quer gerichtete wasserdichte Platten in drei Ab-

  teile unterteilt ist, ein zentrales weites Rohr, das an

  seinen Enden in die erwähnten Platten eingesetzt ist, derart, daß es die beiden äußersten Abteile verbindet, ferner ein Bündel Gefrierrohre, die in dem ringförmigen Raum angeordnet sind, welcher zwischen dein Gehäuse und dem zentralen Rohr gebildet ist und in derselben `-eise festgehalten wird wie das zentrale Rohr, schließlich einen Propeller, der in der Achsrichtung des zentralen Rohres auf einer Welle angebracht ist, die mit einem Antriebsmotor gekuppelt ist, welcher dazu dient, das zu gefrierende Wasser in Umlauf ztt bringen, welches das Rohrbündel, das zentrale Rohr und die beiden äußersten Abteile füllt. Mindestens ein Teil des ringförmigen Raumes steht in Verbindung mit einem Kreislauf des Kühlmittels und einem zum Abtauen der Formen dienenden Heizmittelkreislauf. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Erfinders dargestellt, bei denen als Kühlmittel eine Kühlsole verwendet wird.
• Fig. i ist ein senkrechter Axialschnitt der einen Ausführungsform; Fig. 2 ist ein senkrechter Axialschnitt der zweiten Ausführungsform; Fig. 3 und 4 geben schematisch die Kreisläufe des Kühlmittels und des Heizmittels der einen und der anderen Ausführungsform wieder.
• Die erste Ausführungsform nach Fig. i enthält eip senkrechtes zylindrisches Gehäuse i und einen mittleren offenen Kanal 2, der vorzugsweise durch eine isolierende Wand gebildet wird. Dazwischen befindet sich ein ringförmiger Raum, der oben und unten durch Platten 3 und 4 begrenzt wird und in welchem das Kühlmittel durch das untere Rohr 5 eintritt und durch das obere Rohr 6 austritt. Dieser ringförmige Raum ist mit Gefrierrohren 7 versehen, die oberhalb der Platte 3 und unterhalb der Platte 4 münden. In ihnen befinden sich weiterhin Sperrscheiben B. Die erwähnten Sperrscheiben ergeben einen schraubenförmigen Kanal um den zentralen Kanal 2 herum. Die äußersten Sperrscheiben sind nicht für den Durchgang des Kühlmittels unterbrochen, und sie bilden zwei dichte Scheidewände oder Blindflansche 3', 4', die oben und unten am ringförmigen Raum zwei Räume bilden, in denen das Kühlmittel nicht zirkuliert, die aber durch die Rohre 5', 6' mit einem Kreislauf des zum abtauen dienenden Heizmittels in Verbindung stehen, wobei diese Räume mit dem Teil des zwischen den Blindflanschen 3', .4' liegenden ringförmigen Raumes durch die Röhren 5", 5 und 6, 6" verbunden sind.
• Der senkrechte Zylinder i ist mit einem Deckel versehen, in dem sich ein Ni'asserzuführungsrohr 13 und ein Rohr 14 für die Ausdehnung des Wassers im Zeitpunkt des Gefrierens befindet, während im unteren Teil die kleinen Rohre 7 ebenso wie der mittlere Kanal 2 zu einem abnehmbaren Boden 15 hin offen sind, der sie miteinander verbindet und der mit einem Entleerungsstutzen 16 versehen ist. Der mittlere Kanal 2 enthält an seinem unteren Ende ein Ventil 17, das durch eine sehr leichte Scheibe gebildet wird. Ein Propeller 18, der in der Achse des mittleren Kanals 2 auf einer Welle i9 sitzt, wird durch einen Motor 20 angetrieben, der oberhalb des Deckels angeordnet ist. Der Deckel enthält eine Stopfbuchse 21. Der Propeller 18 dreht sich in solchem Sinn, daß er einen aufwärts gerichteten Wasserstrom in dem mittleren Kanal 12 und einen abwärts gerichteten Wasserstrom in den Gefrierrohren 7 erzeugt, also im Gegenstrom zu dem Umlauf des Kühlmittels.
• Die Wirkungsweise ist folgende: Die Rohre 7 sind mit Wasser gefüllt. Durch die nahe aneinandergelegenen Scheiben 8 wird bewirkt, daß das Kühlmittel von unten nach oben mit großer Geschwindigkeit und in kleiner Menge zirkuliert, in im wesentlichen senkrechten Richtungen zu den Gefrierrohren 7. Auf diese Weise werden die besten Bedingungen für ein schnelles Gefrieren des Wassers mit sehr kleinem Temperaturunterschied zwischen dem Kühlmittel und dem Wasser vereinigt, und dies ohne die Gefahr des Platzens der Rohre. Es ist demnach möglich, Wasser bis zum Kern zu gefrieren und somit massive Eiszylinder zu erhalten. Man kann natürlich das Gefrieren etwas früher stoppen und dadurch hohle Eiszylinder erhalten. Da das Kühlmittel nicht in die äußersten Räume gelangt, ist das Gefrieren des Wassers an den Enden der Rohre 7 kein vollständiges. Die Bildung von Eis an den Platten 3, 4 wird hiermit vermieden und das Abtauen erleichtert.
• Der Zwangsumlauf des Wassers heim .abkühlen verbessert beträchtlich den Wärmeübergang, besonders an der Seite, wo er normalerweise am wenigsten gut ist, d. h. an der Innenfläche der Gefrierrchre 7 während des Kühlens des Wassers oder beim K(:ntakt mit der in Bildung befindlichen Eisschicht, wenn das Gefrieren begonnen hat.
• Im Augenblick, wo alle Rohre durch Eispfropfen verstopft sind, läuft der Propeller mit der Wirkung weiter, daß er das Wasser des zentralen Kanals 2 umrührt, oler aber der Motor wird mittels eines Relais an sich bekannter Art selbsttätig stillgesetzt.
• Das Abtauen geht so vor sich, claß der Ausflußstutzen 16 geöffnet und der abnehmbare Deckel 15 abgenommen wird. Das Heizmittel wird dann in der Gesamtheit des ringförmigen Raumes zwischen den Platten 3 und 4 in Berührung mit dem Rohrbündel gebracht, und zwar mittels der Leitungen 5', 6' und der Leitungen 5", 6".
• Das Ventil 17 hält in dein mittleren Kanal 2 das kalte Wasser zurück, das sich in ihm befunden hat. Das Wasser aus dem oberen Teil der Vorrichtung und das Schmelzwasser des Eises können aufgefangen und durch eine Pumpe zum hüllen der Gefrierrohre 7 zurückgeleitet werden.
• Nach einer verbesserten Ausführungsform der Erfindung enthält der Kreislauf des Heizmittels, der zum Abtauen dient, einen Behälter, der vorzugsweise zum Füllen mit dem Eiserzeuger und mit der Atmosphäre in Verbindung steht, so daß er ein Ausdehnungsgefäß bildet. In diesem Behälter befindet sich eine Rohrschlange, durch die Rücklaufwasser des Eiserzeuger fließt. Gegebenenfalls wird eine andere Rohrschlange vorgesehen, die von Kältemittel durchflossen wird, das vom Kondensator kommt; diese andere Rohrschlange tritt entweder an die Stelle der erstgenannten Rohrschlange oder wird zusätzlich zu ihr vorgesehen. Das Wiedererwärmen des Heizmittels ist demnach ein Vorgang, der keinen Aufwand erfordert und der den Rückgewinn der Schmelzwärme des Eises ermöglicht, die beim Ausformen verlorengeht.
• Fig.3 zeigt ein Schema dieser \'erhesserung. Die Rohre 5 und 6 stehen während des Gefrierens in Verbindung mit dem Kreislauf des Kühlrnittels des Verdampfungskühlers 22. Die Ventile 23 und 24 sind dann offen und die Ventile 25 und 26 geschlossen. Zum Zweck des Abtauens schließt man die Ventile 23, 24 und öffnet die Ventile 25, 26, so daß eine freie Verbindung zwischen den Rohren 5', 6' und dem Behälter für das Heizmittel 27 hergestellt wird. Dieser Behälter ist mit einem Ausdehnungsgefäß 28 ausgerüstet. Der Behälter 27 enthält zwei Rohrschlangen 29, 30. Die Rohrschlange 29 wird von reinem Wasser durchflossen,

  Glas ztitii hiilleri des Eiserzeugers dient. Die andere

  Rohrschlange 3() lieht im st r()rn des verflüssigten

  Kältemittels (her Kältenia:chine am Att;gang des Kon-

  (leris;lt()rz. 1)i0 1Z()llrsclllan,le 2o kann gegebenenfalls

  zum \\ iedercrwärinen des Reizmittels genügen. Denn

  die;c: zirkuliert ja im l@'iserzeuger während des Ab-

  tauen: unter denselben günstigen Wärineaustausch-

  beclin-rtitlgen wie Glas Kiühlinittel während des Gefrie-

  ren s. Vin 11('i7.inittel mit einer Temperatur von mir

  eitii"cii Graden über (). z. B. --- 5- C, ermöglicht c:

  demnach, ('in schtwlles f.hsen der Eisstücke zu errei-

  chen, die in den Gefrierrohren 7 gebildet sind.

  Die L-nil:itifl)tinipe 31 für das Kühlmittel dient mich

  (lein L tiil;ittt lies fl(#tzniittels.

  1)i0 zwuitu .Usführungsforrit nach Fig. 2 enthält

  in gleicher Weise ein senkrechtes zylindrisches Ge-

  häuse r, einett mittleren Kanal 2 und kleine Gefrier-

  rohre 7, (hie zwischen Dichtungsplatten 3 und 4 an-

  gebracht sind. Sperrscheiben R sind um den mittleren

  Kanal 2 herum angeordnet, derart, daß sie (lern Kühl-

  mittel, (kis bei i eintritt und bei f) austritt, eine_im-

  wesentliclien sclii-@itil>ctiftirmige Bahn vorschreiben.

  Zwei Sperrscheibeli 3', .I' begrenzen zwei Außenräume,

  die über (hic R()hre ;', h' mit einem Kreislauf des Heiz-

  tnittels und durch die 1zolii-e 5", h'" mit (107n mittleren

  lf@ittl)ttuil in Verbindung stehen, der zwischen den

  Sperrscheiben 3". .1" sich befindet.

  Hier alter enthält der Deckel keine Stopfbuchse.

  1)i0 Welle io des Pr()pellers IS ist lediglich von einem

  Rohr ',2 tiiiigeben. d<is mit IIiigeln 33 versehen und

  finit dem Deckel fest verbunden ist. Diese Anordnung

  wird (la(lun li iiiiiglicli `einackt, daß der Propeller iS

  in vin('til I )ll'll;lilll hinläuft, (furch den im mittleren

  litin;tl 2 ein titich nuten geltender Strom und in den

  Gcfriurn)liren 7 ein aufwärts steigender Strom erzeugt

  wird. 1)('i- Druck (les umlaufenden Wassers ist hiilier

  ain Eintritt ctls ain .\ustritt der Gefrierrohre 7, und

  (her @iillung;vur-lnst itit mittleren Kanal 2 ist vernach-

  Lissi,gbar. Der Druck alt der Eintrittsstelle der Rohre

  kann sogcii 2 in Wa;:ersäule ern#ichen, wenn die Rohre

  durch Eis % erschlos;cii sind. In der ersten Aus-

  führuttg;fc)rin clur t:rtin (hing nach Fig. i tritt dieser

  Druck ()1)('7i uni eher \@trrrchttnhg auf. Eine Stopfbuchse

  ist daltur tl@itwutulig. Bei der zweiten Attsfiüllrungs-

  form it@tcli 1-i". 2 fitil3ert sich derselbe Druck unten in

  (her \-(@rridttitthg. Dur Druck (ihen ist sehr klein, und

  clie @t()plbudi:u i<t daher unthehrlich.

  Die lmkelintn, du; Striimnngs;innes des zu ,ge-

  frierenclun \\assers hui der zweiten Ausfüührungsf(mn

  (fier Erfindung bringt es mit ;ich, (laß das Ventil 17

  überflüssig wird. Das im mittleren Kanal 2 enthaltene

  Wasser wird einfach in ein(-in Trog aufgefangen und

  durch einen l?jektc)r tt(lei- eine Pumpe in ein hoch-

  gelegene; Gefäß ,gefördert für spätere Füllung der

  Verrichtung. Das schnelle Offnen des Bodens des

  Eiserzeugers 34 wir,l cltirch chic .\nordnung einer \-er-

  sdilul3plalte 3 # erlticlitert .

  7)i0 neu(' \ (>rriditung erlaubt eitre so große Um-

  laufgeschwindigkeit des Wassers in den Rohren 7,

  (1a13 der Temperaturunterschied des Wassers am einen

  und ani anderen Ende der Rohre unwesentlich wird

  und (hic auch den Vorteil des Gegenstromprinzip

  hier unwesentlich macht.

  Fig. 4 zeigt ein Schema des Umlaufs des Kühl-

  ung Heizmittel; bei der zweiten Ausführungsform.

  Der Kreislauf des Kühlmittels enthält einen Be-

  hälter 36 und eine Pumpe 37. Der Kreislauf des Heiz-

  mittels enthält in ähnlicher Weise einen Behälter 38

  und eine Pumpe 39. Die Rohrschlangen für die

  Wiedererwärmung sind fortgelassen.

  Während des Gefrierens stehen die Reihre 5 und f)

  in Verbindung mit dem Kreis des Kühlmittel; des

  Verdampfungsktihlers 22. Dabei ist die Pumpe 37 in

  Betrieb und die Pumpe 39 stillgesetzt. Zum Zweck

  des Abtauens wird die Pumpe 37 stillgesetzt Lind die

  Pumpe 3o eingeschaltet. Das Heizmittel läuft in dein

  Ringraum um und 'gibt Wärme an das Eis ab. Nach

  dein Abtauen füllt man von neuem den Eiserzeuger.

  Die Pumpe 39 wird in Betrieb gehalten und die

  Pumpe 37 :tipgesetzt. Am Ende einer sehr kurzen

  Zeitspanne hat das wieder eingefüllte \Vasser das

  Heizmittel auf eine Temperatur erwärmt, die für das

  nachfolgende Abtauen genügt. Man setzt dann die

  Pumpe 3o still und die Pumpe 37 in Betrieb.

  Wenngleich beide beschriebenen Ausfiührungsforineii

  der Erfindung als lüühlmittel eine Kühlsole verwenden,

  ist doch die Erfindung in gleicher Weise anwendbar

  auf rihrenförinige Eiserzeuger, welche die direkte

  Expan:io)n eines KälteniittelswieAnim(trnakbenutzen.

Claims (1)

1. PATF:\ r.a\51'RÜCHG, i. R@ilirenfürmiger Eiserzeuger, dadurch gekenn- zeichnet, (laß ei' sich zusammensetzt in-; einem länglichen Gehäuse (i), (las durch zwei Diclitungs- flansclic (3, .I) in drei Abteile unterteilt ist, ferner aus einem mittleren weiten Rohr (2), das all seinen beiden Enden in (hie erwähnten Dichtungsflansche eingesetzt ist, si) daß es die beiden äußeren Ab- teile miteinander verbindet, sodann aus einem Bündel voii Gefrierrohren (7), die in dein mittleren Rann atigc(trdnet sind, der zwischen (lern Gehäuse und dein mittleren Rohr liegt, und (las in der gleichen Weise wie (las mittlere Rohr befestigt ist, außerdem aus einem Propeller (i8), der in der Achse d('s inittleren l2(thres auf einer Welle an- gebracht ist, die mit einem .olotor (20) gekuppelt i;t, ihn (Los zti `(,frierende Wasser. das (las lZohr- biündel, (las mittlere Rohr und die beiden äußeren Abteile hüllt, in Unilauf zti bringen, wobeiwenigstetis ein Teil des ringförmigen Raumes in Verbindung mit einem Kühlinittelkreislauf stellt. 2. Röhrenförmiger Eiserzeuger nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Rohr und das Röhrenbündel im wesentlichen senkrecht angeordnet sind. 3. Röhrenförmiger Eiserzeuger nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel und das Heizmittel für das Abtauen durch Kühlsole ,gebildet werden. Röhrenförmiger Eiserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum zwi- schen dem Gehäuse und dem mittleren Rohr mit Sperrscheiben (8) ausgerüstet ist, die dem Kühl- mittel und dem für das Abtauen dienenden Heizmittel eine im wesentlichen schraubenförmige Bahn um das mittlere Rohr herum geben. 5. Röhrenförmiger Eiserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Abschlußwände (3', 4'), die an jederAußenseite die quer gerichteten Platten (3, 4) verdoppeln, eine Kammer an jedem Ende des Ringraumes bilden, wobei der genannte Ringraum angeschlossen ist an die Kreisläufe des Kühlmittels und des Heizmittels für das Abtauen, derart, daß das Kühlmittel nur in dem mittleren Hauptteil des erwähnten Ringraumes und das Heizmittel für das Abtauen im gesamten Ringraum einschließlich der beiden Außenkammern zirkulieren kann. 6. Röhrenförmiger Eiserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, caaß der Kreislauf des Heizmittels für das Abtauen einen Behälter (27) enthält, der mit R<@l@rschlangen (z@a, ,;@@) zum Wiedererwärmen ausgerüstet ist. 7. Röhrenförmiger Eiserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrschlangen (29) für die Wiedererwärmung im Behälter (27) des Kreislaufs für das Heizmittel einen Teil der Leitungen bilden, die dem Wiederfüllen des Eiserzeugers mit zu gefrierendem Wasser dienen. B. Röhrenförmiger Eiserzeuger nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisläufe des Kühlmittels und des Heizmittels für das Abtauen mit Regelvorrichtungen versehen sind, die derart betätigt werden, daß beim Beginn des Gefrierens der Ringraum in Verbindung mit dem Kreislauf des Heizmittels für das Abtauen gesetzt wird. 9. Röhrenförmiger Eiserzeuger nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des mittleren Rohres ein Ventil (i7) angeordnet ist