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Eiserzeuger Die Erfindung betrifft einen Eiserzeuger für Umkehrbetrieb,
bei dem die Eiserzeugung in einem an den Außenseiten des Verdampfers angebrachten
Gefrierflüssigkeitsbehältererfolgt und der mit einer im Verdampfer eingebauten Speicherglocke
zur Aufnahme der Kältemittelflüssigkeit während der Abtauperiode versehen ist..
Bei solchen Eiserzeugern. wird die Speicherglocke zweckmäßigerweise so angeordnet,
daß der untere Glockenrand bis unter den Boden des Gefrierwasserbehälters zu liegen
kommt. Hierdurch wird erreicht, daß bei Umkehrung des Kältemittelstromes der Spiegel
der Kältemittelflüssigkeit bis unter die Eiszone an der Verdampferwandung sinkt
und mithin unmittelbar nach der Umschaltung die gesamte eisberührte Verdampferfläche
vom Kältemitteldampf umspült wird, so. daß die Eiskörper in kürzester Frist abgetaut
werden. Erfindungsgemäß soll zwecks Erzielung eines regen Umlaufbetriebes der Kältemittelflüssigkeit
während der Gefrierperiode ein Rückführungskanal vom oberen Teil der Speicherglocke
nach dem unteren Flüssigkeitsraum des Verdampfers angeordnet werden. Dadurch wird
erreicht, daß die oberhalb der Glocke abgeschiedene Flüssigkeit durch den
Rückführungskanal
nach dem unteren Flüssigkeitsraum zurückfließt und so einen regen Umlauf des verdampfenden
Kältemittels an den eisberührten Verdampferwandungen entlang bewirkt.
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Die Erfindung sowie die sich hieraus ergebenden Weiterungen seien
an Hand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung ist in Abb. i ein Schnitt
durch den Verdampfer sowie eine schematische Darstellung der Gesamtanlage, in Abb.
a ein Schnitt nach I-I der Abb. i, in Abb. 3-eine schematische Darstellung einer
Umschalteinrichtung, in Abb. 4 eine schematische Zusammenstellung von mehreren Eiserzeugern
dieses Systems dargestellt. In Abb. i bedeutet i den Verdampfer, der am Umfang mit
Kühlrippen '2 versehen ist (Abb. a). Zwischen diesen Kühlrippen bilden sich während
des Gefriervorganges Eisstangen von dem durch die Verdampferwand und die Kühlrippen
gegebenen Querschnitt. 3 deutet den den Verdampfer umgebenden Wasserbehälter an,
dessen Boden 4 an den Verdampfer in einer bestimmten Höhe anschließt. 5 ist die
in dem Verdampfer angeordnete Speicherglocke, die während des Abtauvorganges als
Speicherraum für die im Verdampfer vorhandene unterkühlte Kältemittelflüssigkeit
dient. Der untere Glockenrand befindet sich unterhalb des Wasserbehälterbodens 4.
Die Glocke 5 erhält in der Mitte einen Rückflußkanal6. Der untere Mündungsrand dieses
Rückflußkanals befindet sich oberhalb des unteren Glockenrandes 5, aber er verbleibt
unterhalb des Wasserbehälterbodens 4. In den inneren Glockenraum führt die Einspritzleitung
7, während die Absaugeleitung 8 in der Mitte innerhalb des Rückflußkanals 6 von
dem Boden des Verdampfers nach dessen oberen Absäugeraum hochgeführt ist. Es bedeuten
ferner 9 das Druckreduzierorgan, als welches zweckmäßig ein Schwimmerventil verwandt
wird, io eine Umgangsleitung zu diesem, i i das Umschaltorgan zum Wechseln der Stromrichtung
durch . den Verdampfer (Vierwegschaltorgan, zwei Dreiwegorgane oder vier miteinander
gekuppelte Einfachschaltorgane), 1a den Kondensator und 13 den Verdichter. In der
Zeichnung geben die ausgezogenen Pfeile die Durchflußrichtungen während des Gefrierbetriebes,
die gestrichelten während des Abtaubetriebes an.
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Die Arbeitsweise im Verdampfer ist folgende: Während des Gefrierbetriebes
wird das verflüssigte Kältemittel über das Reduzierorgan 9 unter die Speicherglocke
5 geführt. Die bei der Entspannung entstehenden Dämpfe verdrängen laufend die Flüssigkeit
aus dem inneren Glockenraum über die unteren Ränder der Speicherglocke. Würde der
untere Mündungsrand des Rückflußkanals 6 unterhalb des unteren Glockenrandes zu
liegen kommen, so würden die überschüssigen Dämpfe aus dem Glockenraum über den
Glockenrand in den Zwischenraum 14 zwischen Glocke und Verdampferwand hochsteigen
und hierdurch die Kälte erzeugende Verdampfung des flüssigen Kältemittels an der
eisberührten Verdampferwandung behindern bzw. beeinträchtigen. Da aber der. Mündungsrand
des Rückflußkanals 6 höher angeordnet ist, so werden die überschüssigen Dämpfe aus
dem Glokkenraum über diesen Kanalrand übertreten und durch diesen in den oberen
Absaugeraum des Verdampfers abfließen. 'Hierdurch wird der Flüssigkeitsspiegel im
Glockenraum auf der Höhe des unteren Mündungsrandes des Rückflußkanals 6 gehalten,
und es treten über den Glockenrand lediglich flüssige Kältemittel in den Zwischenraum
zwischen Glocke und Verdampferwandung über, wodurch die kälteerzeugende Verdampfung
an den wasserberührten Verdampferwandungen und damit die Eiserzeugung begünstigt
wird. Das in diesem Zwischenraum entstehende Dampf-Flüssigkeits-Gemisch überflutet
die obere Glockendecke, der obere Verdampferraum wirkt als Flüssigkeitsabscheider,
und die Flüssigkeit fließt über den Rückflußschacht 6 nach dem unteren Glockenraum
zurück, so daß ein reger Flüssigkeitsumlauf und damit eine rege Kälte- bzw. Eiserzeugung
gewährleistet ist. Die im oberen Verdampfer angesammelten Dämpfe werden über 8 abgesaugt.
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Sollen die gebildeten Eisstangen abgetaut werden, so wird der Kältemittelfluß
durch den Verdampfer mittels des Umschaltorgans i i umgeschaltet bzw. umgekehrt
(gestrichelte Pfeile). Das Kältemittel wird also durch Leitung 8 zugeleitet, durch
Leitung 7 abgesaugt. Hierdurch wird das flüssige Kältemittel in den Glockenraum
hineingesaugt, die gesamte eisberührte Verdampferfläche vom Dampf umspült und damit
der Abtauvorgang in wirkungsvollster Weise beschleunigt. Der durch Leitung 8 zugeführte
Kältemitteldampf tritt über den unteren Rand des Rücklaufkanals 6 in den Glockenraum
und wird aus diesem durch Leitung 7 abgesaugt. Der Flüssigkeitsspiegel innerhalb
des Rücklaufkanals 6 wird hierbei durch den Kanalrand bedingt. Da wegen des gleichen
Dampfdruckes die Flüssigkeit im Rücklaüfkanal6 mit dem Zwischenraum zwischen Speicherglocke
5 und Verdampferwandung i kommuniziert, so wird auch in letzterem der Spiegel in
Höhe des unteren Kanalrandes'6 gehalten und, da dieser unter dem Boden 4. des Flüssigkeitsbehälters
liegt, wird somit die gesamte eisberührte Verdampferfläche von der Kältemittelflüssigkeit
während des Abtauvorganges befreit gehalten. Der Abtauvorgang vollzieht sich also
von Anbeginn an über die gesamte eisberührte Verdampferfläche.
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Zur weiteren Verbesserung des Abtauvorganges wird das Saugrohr 8 am
oberen Mündungsende seitlich abgebogen. Dadurch wird der zwischen Speicherglocke
und Verdampfer abfließende Anteil der warmen Kältemittelflüssigkeit gegenüber dem
direkt nach dem Rücklaufschacht 6 abfließenden möglichst groß gehalten.
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Die Umgangsleitung zum Reduzierorgan 9 wird zweckmäßig mit dem Umschaltorgan
i i derart gekuppelt, daß mit dem Umschaltorgan auch gleichzeitig die Umgangsleitung
To betätigt wird. Nach Abb. 3 kann dies z. B. dadurch erfolgen, daß die Umgangsleitung
15 direkt in das Umschaltorgan i i mündet und hier während der Gefrierperiode
abgesperrt,
während der Abtauperiode mit der Saugleitung zum Verdichter
verbunden wird.
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In Abb. 4 ist eine Eiserzeugungsanlage für größere Leistungen schematisch
dargestellt. Zu diesem Zwecke sind mehrere Gefriereinrichtungen nach Abb. i an den
Boden einer mit der zu gefrierenden Flüssigkeit gefüllten gemeinsamen Wanne 16 angeschlossen.
Die Eiserzeuger i sind also vom Gefrierwasser überflutet. Infolgedessen steigen
die losgetauten Eiskörper hoch und schwimmen an der Oberfläche, von wo sie in bekannter
Weise herausgefischt werden können, sei es von Hand oder maschinell mittels Rechen
od. dgl. Bei dieser Anordnung bietet der dichte Anschluß der Kühlrippen an den Boden
durch Schweißen oder Löten gewisse Schwierigkeiten, deshalb ist hier der erforderliche
dichte Anschluß der Rippen an den Boden dadurch erreicht, daß elastische, nachgiebige
bzw. weiche Dichtungsscheiben 17 (Gummi, Blei od. dgl.) zwischen Böden und
Rippen angeordnet sind.
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Um Klareis zu erzeugen, wird zweckmäßig nach Abb. 4 aus dem oberen
Gefrierbereich Wasser mittels Pumpe 18 angesaugt und über eine am Boden um den Eiserzeuger
angeordnete Ringleitung ig gegen die sich bildende Eisoberfläche eingespritzt. An
der sich bildenden Eisoberfläche ausscheidende Beimengungen (Luft, Salz; mechanische
Beimengungen od. dgl.) werden also fortgespült, bevor sie von dem weiter sich bildenden
Eis überfroren werden. Die Ansaugung des Spülwassers aus dem oberen Gefrierbereich
bewirkt, daß das vorgekühlte und daher schwerere Gefrierwasser in diesem Raum sich
nicht mit dem wärmeren und daher leichteren Wasser in der Wanne 16 vermischt.