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Blockeiserzeuger mit konischem Gefrierraum Die Erfindung betrifft
einen Blockesserzeuger mit Gefrierraum, der für die Schnelligefrierung von Blöcken
geeignet ist.
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Es sind Schnellgefrierverfahren bekannt, bei denen der Block bei direkter
Verdampfung in einer senkrecht angeordneten, von einem Verdampfermantel umgebenen
Tasche gefroren, durch Kältemitteldruckgase abgetaut und nach unten ausgestoßen
wird.-Es wurde auch der Vorschlag gemacht, zur Gefriereng einen stehenden konischen
Behälter zu verwenden, indem der gefrorene Kern schrittweise mittels einer Vorschubeinrichtung
in Richtung der größeren Behälterweite vorgestoßen und der bei jedem Schritt entstehende
Zwischenraum mit Gefrierwasser aufgefüllt wird.
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Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, dem Gefrierbehälter einen
stufenförmig sich erweiternden Querschnitt zu geben, wobei die Stufen gleichmäßig
konisch geformt sind, und den Eisblock mittels eines eingefrorenen Seiles absatzweise
vorzuziehen.
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Schließlich ist es auch bereits bekannt, bei einer aus mehreren, Eis.erzeugern
bestehenden Eismaschine die einzelnen Eiserzeuger automatisch in einer vorbestimmten
Reihenfolge arbeiten zu lassen, wobei
die den Abtau-, den Füll-
und den Gefriervorgang regelnden Ventile durch Nockenscheiben gesteuert werden und
stets einer der Eiserzeuger abtaut.
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Diese Verfahren haben nicht nur den Mangel, daß dias Gefrierwasser
im von außen, frierenden Eisblock eingeschlossen und der Behälter beim Gefrieren
dieser Flüssigkeit oft gesprengt wird; teilweise sind auch besondere: VerschlußvoLrrichtumgen
oder Eiszerkleinerungs.vorrichtungen an den Gefrierbehältern erforderlich. Die Einrichtungen
zur Ausübung dieser Verfahren sind daher auch nacht für größere Leistungen geeignet.
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Diesen Mängeln wird erfindungsgemäß dadurch abgeholfen, daß der von
der Eintritts- zur Austrittsseite hin sich stufenförmig erweiternde Gefrierraum
mit Stufen verschieden starker Konizität versehen wird.
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Es ist auch von erfinderischer Bedeutung, in der ersten Stufe entlang
der Gefrierbehältermittelachse ein Heivleitungsrohr anzuordnen, die letzte Stufe
des Gefrierbehälters nicht konisch zu gestalten, den Gefrierbehälter auswechselbar
und exzentrisch in einem Verdampfermantelrohr anzuordnen, und schließlich isst es
vorteilhaft, einen selbsttätigen Gefrierbetrieb dieser Blockeiserzeuger, wie er
weiter unten dargelegt ist, durchführbar zu machen.
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Die Erfindung ist in den Abb. i, 2, 3 und 4 beispielsweise und. schematisch
dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Schnitt durch einen liegenden, dreistufigen Blockeiserzeuger,
Abb. 2 die Abdichtung an der Austrittsstelle im Schnitt, Abb. 3 den Gefrierbehälter
finit angedeuteten Flüssigkeitsräumen im Block und Abb.4 ein Schema zur selbsttätigen
Ausübungdes Gefrierverfahrens.
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Es bezeichnet i die erste, 2 die zweite und 3 die dritte Stufe des
Gefrierbehälters, 4 das ebenfalls gestufte Mantelrohr des Verdampfers, 5 das Gefrier-Wasserzuleitungsrohr,
6 einen.Tisch mit Anschlag 7, 8 eine Gummidichtung, 9 einen Schneidedraht, io einen
Zwischenraum, ii eine Heizeinrichtung, 12 eine Eisstange, 13 eine Druckleitung für
heißes Kältemittelgas, 14 eine Saugleitung für das Kältemittelgas, 1s eine Flüssigkeitszu-
bzw. -ableitung für die Kältemittelflüssigkeit, L i5 eine diese Zu- und Ableitungen
miteinander verbindende Ringleitung mit den Ventilen AB, BC, CD
und
DA; A, B, C, D Blockeiserzeuger, AS, BS, CS, DS die dazugehörigen Saugeventile,
AD, BD, CD,
DD die Druckventile, aA, ae, ac, aD Impulsleitungen,
Tl ein Absperrventil und RV eine Schwimmerregulierung in der Zuleitung für flüssiges
Kältemittel, N eine Nockenscheibe und Sch durch Schwimmer betätigte
Steuerventile. Der Anschluß 13 ist identisch mit den Ventilen AD, BD,
CD und DD, der Anschluß 14 mit den Ventilen As, BS, CS und DS und
der Anschluß 1s mit der Ringleitung L 1s -und den Ventilen ABS BC,'
CD und DA in Abb. 4.
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Die erste Stufe des Gefrierbehälters hat die größte Konizität, die
zweite Stufe eine geringere, und die letzte Stufe ist nicht konisch gestaltet. Das
Gefrierwasser tritt durch das Rohr 5 in die-Stufe i ein; das Wasser steht unter
einem Druck von etwa 2 bis 3 atü. Es wird nunmehr Kältemittel in den Verdampfer
durch den am Mantel angeordneten Anschluß 15 eingeführt, das ein Gefrieren des Wassers
bewirkt. Hierbei bleibt infolge der Einwirkung des Heizrohres i i in der Eisstange
ein mit Wasser gefüllter axialer Hohlraum, um das Einfrieren des Gefrierwassers
im Kern zu verhüten. Nachdem die Gefrierung erfolgt ist, wird die Saugleitung 14
geschlossen, die Kältemittelflüssigkeit über -den Anschluß 1s in weiter unten
beschriebener Weise entleert, über den Anschluß 13 heißes Druckgas aus dem Kondensator
in den Verdampfer geleitet und der Gefrierbehälter erwärmt, um den Eisblock abzutauen,
worauf der Eisblock durch den Gefrierwasserdruck bis zum Anschlag 7 auf dem Tisch
vorbewegt wird.
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Der Vorschub ist so bemessen, daß noch ein hinreichenderBlockteil
der nicht konisch geformten Stufe 3 im Behälter verbleibt und im Verein mit der
Runddichtung 8 ein Austreten des Gefrierwassers verhindert. Inzwischen hat das Druckwasser
die Zwischenräume zwischen dem Eisblock in seiner neuen Lage und dem Gefrierbehälter
ausgefüllt; es wird nach Abstellung des heißen Kondensatorgases und Öffnen des Anschlusses
14 wieder Kältemittel über Anschluß 1s in den Verdampfermantel eingeführt ünd nochmals
gefroren, wobei in der Stufe 2 und 3 zwischen dem am Gefrierbehälter angesetzten
Eismantel und dem Eiskern infolge der verschiedenen Konizität der Stufe i und 2
ein in Richtung des Gefrierwassereintrittes sich vergrößernder Spalt z .o entsteht.
Da die Stufe i wegen ihres geringen Querschnittes am Eintrittsende schneller durchfrieren
würde als die Stufen 2 und 3, würde das überschüssige Wasser aus dem" Spalt io beim
Gefrieren nicht in die Druckwasserleitung 5 zurücktreten können und somit den Gefrierbehälter
sprengen. Infolge der Anordnung des Heizrohres i i wird dem überschüssigen Wasser
jedoch der Weg zur Druckwasserleitung 5 offen gehalten, so daß ein Sprengen des
Gefrierbehälters nicht möglich ist. Bevor der Block wieder abgetaut wird, wird der
aus dem Gefrierbehälter ausgeschobene Eisblock mittels eines beheizten Drahtes 9
abgeschnitten und entfernt, wobei der im Gefrierbehälter zurückbleibende Blockteil
der Stufe 3 ein Aufschwimmen des Eisblocks verhindert. Nunmehr wird nochmals gefroren
usf.
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Infolge der exzentrischen Anordnung des Gefrierbehälters in dem den
Verdampfer bildenden Mantelrohr 4 ist es -möglich, mit verhältnismäßig kleinen Kälteniittelmengen
zu arbeiten. Der von Kältemittel frei bleibende obere Teil des Mantel= rohres dient
zurAbführung der Kältemitteldämpfe.
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Die selbsttätige Schaltung der Kältemittelventile AD, BD,
CD, DD und AS, BS, CS, DS für die in den vier Eiserzeugern A, B,
C, D nacheinander wechselnden Abtau- und Gefriervorgänge ist in Abb. 4 dargestellt,
und zwar taut bei diesem Kreislauf gleichzeitig der eine der vier Eiserzeuger ab,
während der zweite, dritte und vierte Eiserzeuger
gefriert. Sämtliche
Ventile werden hierbei durch Kältemitteldruckimpuls automatisch geöffnet und geschlossen.
Hat beispielsweise der Eiserzeuger D abgetaut und der Eiserzeuger C gefroren und
soll nun abgetaut Werden, so muß das Kältemittel vom Eiserzeuger C nach dem vom
Abtauen her noch leeren Eiserzeuger D befördert werden. Zu diesem Zweck wird zunächst
das Saugventil CS des Eiserzeugers C geschlossen, das Saugventil Ds geöffnet, das
Druckventil DD und das Flüssigkeitsventil BC geschlossen, das Flüssigkeitsventil
CD
geöffnet und das Flüssigkeitsventil DA, welches durch den am Eiserzeuger
angeordneten Schwimmer geschlossen ist, durch die Impulsleitung aD gesichert. Im
Eiserzeuger C entsteht nun Druck infolge Erwärmung der Kältemittelflüssigkeit durch
Einstrahlung, wobei das Kältemittel durch das Flüssigkeitsventil CD in den
Eiserzeuger D
gedrückt wird, der infolge des offenen Saugventils DE unter
Unterdruck steht.
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Das von der in den Eiserzeuger D eintretenden Flüssigkeit über den
Schwimmer Sch beeinflußte Flüssigkeitsventil DA kann sich wegen der Sicherung
durch die Impulsleitung aD nicht öffnen.
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Wenn die Hauptmenge der Flüssigkeit aus dem Eiserzeuger C in den Eiserzeuger
D übergetreten ist, wird das Druckventil CD geöffnet, Ein früheres Öffnen
hätte zur .Folge, daß das heiße Druckgas am kalten Kältemittel kondensieren und
dieses aufheizen würde. Die Restflüssigkeit wird nun nach dem Eiserzeuger D gedrückt.
Das Flüssigkeitsventil CD wird durch den Schwimmer Sch selbsttätig geschlossen,
wodurch verhindert wird, daß der niedrigste noch zulässige Flüssigkeitsstand im
entleerten Eiserzeuger unterschritten wird und Druckgas nach dem aufgefüllten Eiserzeuger
hindurchtritt, was sich durch die automatische Steuerung mittels Kältemitteldruckimpuls
nicht so zuverlässig bewirken läßt. Der Eiserzeuger C taut nun ab, während der Eiserzeuger
D friert.
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Bald darauf wird das Flüssigkeitsventil CD
durch die Impulsleitung
ac gesichert und die Sicherung des Flüssigkeitsventils DA über die Impulsleitung
caD aufgehoben, so daß es nunmehr öffnen kann.
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Nach der Abtauzeit beginnt die beschriebene Schaltung bei dem Eiserzeuger
B; das Flüssigkeitsventil CD wird geöffnet, wenn der Abtauvorgang für den
Eiserzeuger B abgeschlossen ist, so daß ein Austausch der Flüssigkeiten der im Gefrierzustand
befindlichen Eiserzeuger erfolgen kann. Die Flüssigkeitszuleitung erfolgt über einen
automatischen Schwimmerregler RV,- der den Höchststand des Kältemittels einzuhalten
bestrebt ist, lediglich zum Eiserzeuger A. Wird dieser abgetaut, dann wird gleichzeitig
ein vor dem Regelventil befindliches Absperrventil 1J automatisch geschlossen,-
die Flüssigkeitszufuhr wird also für diesen kurzen Zeitraum unterbrochen. Die zeitliche
Regelung sämtlicher Ventile erfolgt mechanisch in an sich bekannter Weise durch
eine Nockenscheibe N, welche die entsprechenden Impulsventile für jedes schaltende
Ventil steuert.