NL1014202C2 - Werkwijze en inrichting voor het produceren van een ijs-watermengsel. - Google Patents

Description

P51961NL00 Wi

Titel: Werkwijze en inrichting voor het produceren van een ij s-watermengsel

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het produceren van een ijs-watermengsel door het toevoeren van water aan een buisvormige kamer waarin een zodanig lage druk heerst, dat water wordt verdampt, welk 5 verdampt water bevriest op een in de kamer geplaatst koud oppervlak, waarbij door het verdampen warmte wordt onttrokken aan het niet-verdampte water, waardoor dit wordt omgezet in een ijs-watermengsel, dat uit de kamer wordt afgevoerd.

10 Een dergelijke werkwijze is bekend uit het US-A- 4.845.954, waarbij gebruik wordt gemaakt van kamers met een waterbad, waaruit het ijs-watermengsel via een overloop wordt afgevoerd. Enerzijds houdt dit in dat de verblijftijd van het water in een kamer niet gedefinieerd is, terwijl 15 het op het wateroppervlak drijvende, gevormde ijs tot verstoring van een gelijkmatige afvoer van het ijs-water-mengsel kan leiden. IJs kan zich bij de overloop ophopen en daardoor in onregelmatige hoeveelheden over de rand heen worden gedrukt, hetgeen bij het momentaan loskomen van 20 grotere hoeveelheden ijs tot verstopping van de afvoer kan leiden. Een verder probleem is, dat water bij voorkeur kookt nabij vaste oppervlakken, omdat het vormen van damp-bellen daar minder arbeid kost. Dit houdt in dat het meeste ijs nabij de wand van het huis zal worden gevormd, hetgeen 25 tot ongewenste ijsaanhechting aan de huiswand kan leiden. Daarnaast zal bij de wand gevormd ijs drijvend op het wateroppervlak in de richting van de centraal geplaatste afvoer moeten drijven, hetgeen het vrije wateroppervlak en zodoende de voor ij svorming vereiste verdamping vermindert. 30 Met de uitvinding wordt een werkwijze beoogd waar bij de bovenstaand besproken problemen zich niet voordoen.

Dit wordt overeenkomstig de uitvinding bij een werkwijze van de in de aanhef omschreven soort bereikt, als 1 °142n? 2 het water zodanig langs een zich in langsrichting van de buisvormige kamer uitstrekkende bovenrand van een geleidingsorgaan met een omlaag hellend oppervlak wordt toegevoerd, dat het in een dunne filmvormige laag over het 5 oppervlak van dat geleidingsorgaan omlaag loopt. Door deze maatregelen wordt een relatief groot filmvormig benat oppervlak verkregen, dat een dienovereenkomstig hoge verdampingscapaciteit heeft, dat wil zeggen de verhouding tussen verdampend oppervlak en aanwezige watervolume is 10 maximaal. Tevens is de verblijftijd in het huis nauwkeurig in te stellen en de spreiding in verblijftijd minimaal. Bovendien is het geleidingsorgaan zodanig binnen het huis op te stellen, dat dit in hoofdzaak buiten elk contact met de huiswand kan blijven, zodat thermische isolatie van het 15 huis niet noodzakelijk is.

Het geproduceerde ijs-watermengsel kan gebruikt worden voor koeldoeleinden en is daarbij vanwege het niet-giftige karakter, water, in het bijzonder geschikt als koudedrager in de voedings- en genotmiddelensector. Daar-20 voor dient het ijs-watermengsel wel grootschalig op economisch verantwoorde wijze te kunnen worden geproduceerd, welke mogelijkheid door de onderhavige, volgens de uitvinding voorgestelde werkwijze wordt geboden. Een mogelijk toepassingsgebied is gelegen aan boord van schepen, die 25 echter door rollen en stampen als gevolg van golfbewegingen van negatieve invloed kunnen zijn op het productieproces.

Zo zal bij een waterbad in een huis het water met daarin drijvend ijs kunnen gaan klotsen, hetgeen leidt tot heftige en ongecontroleerde kookverschijnselen. De werkwijze 30 volgens de onderhavige uitvinding heeft in dit verband een aanvullend voordeel. Door de relatief geringe massa van het filmvormig over het geleidingsorgaan stromende water zal dit niet of nauwelijks onderhevig zijn aan bedoeld effect als gevolg van scheepsbewegingen. Verder is de helling van 35 het in het huis opgestelde geleidingsorgaan steeds zodanig of zodanig te kiezen dat het langs het geleidingsorgaan 7 0 ί 4202 3 omlaag stromen van het water continu doorgaat in alle normaliter gebruikelijke standen van een schip, dat wil zeggen afwijkingen tot ongeveer 15° van de horizontaal.

Het gevormde ijs-watermengsel kan ten behoeve van 5 het afvoeren aan het onderuiteinde worden opgevangen en verzameld in een zich in langsrichting van het huis uit-strekkende, op een afvoer aansluitende goot. Dit brengt echter met zich dat vlak bij de afvoer in de goot terechtkomend mengsel een kortere verblijftijd heeft dan op af-10 stand van de afvoer in de goot terechtkomend mengsel. Ook dient de goot een zeker afschot te hebben, dat zeker bij toepassing aan boord van schepen aanzienlijk dient te zijn, wil een correcte en continue afvoer steeds gewaarborgd zijn. Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de 15 uitvinding verdient het daarom de voorkeur, dat het langs het geleidingsorgaan omlaag lopende water en daarbij gevormde ijs-watermengsel in een ondergebied van het geleidingsorgaan geleidelijk wordt gescheiden in een aantal deelstromen, die elk via een eigen afvoeropening uit de 20 kamer worden afgevoerd. Aldus wordt het hellende geleidingsorgaan op voordeelbiedende wijze gebruikt om het gevormde ijs-watermengsel bij de huisafvoer te brengen, waardoor een continue afvoer steeds is gewaarborgd en verschillen in verblijftijd worden geminimaliseerd.

25 Overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding verdient het verder de voorkeur, dat de afzonderlijk afgevoerde deelstromén worden verzameld in een hellend opgestelde afvoerbuis en daaruit worden afgevoerd via een pomp die door middel van een drukverschilmeting het 30 niveau in de afvoerbuis in hoofdzaak constant kan houden. Aldus zijn de afvoercondities uit het huis zodanig gereguleerd, dat de procesomstandigheden in het huis zonder regeling van de toevoer zoveel mogelijk constant blijven. Regeling van de procesomstandigheden door beïnvloeden van 35 de watertoevoer aan het huis zou minder gemakkelijk zijn, omdat het filmvormig over het geleidingorgaan lopen van het 1014202 4 water zou wijzigen. Een bijkomend nadeel hiervan is een dode tijd in de regelkring, die handhaving van een constant waterniveau bemoeilijkt.

De uitvinding heeft tevens betrekking op een 5 inrichting voor het produceren van een ijs-watermengsel. Overeenkomstig de uitvinding is een dergelijke inrichting voorzien van een buisvormig huis waarin een geleidings-orgaan is opgesteld met een zich in langsrichting van de buisvormige kamer uitstrekkende bovenrand en een omlaag 10 hellend oppervlak, boven welk geleidingsorgaan een koel-lichaam is opgesteld, waarbij het buisvormige huis is voorzien van middelen voor het daarin opwekken van een onderdruk alsmede van toevoermiddelen voor water en afvoer-middeleri voor een ij s-watermengsel, waarbij de toevoermid-15 delen een verdeelunit omvatten die zich langs de bovenrand van het geleidingsorgaan uitstrekt. Aldus is op efficiënte wijze een langs het geleidingsorgaan omlaag lopende water-film te creëren, waaruit door de onderdruk water verdampt die op het koellichaam bevriest. Zoals bekend zal het huis 20 nog voorzien zijn van verdere voorzieningen, bijvoorbeeld voor het van tijd tot tijd ontdooien en afvoeren van de in de vorm van ijs op het koellichaam neergeslagen waterdamp en desgewenst middelen voor het afvoeren van niet conden-seerbare gassen uit het huis.

25 Teneinde onder alle omstandigheden de gewenste afvoer van het ijs-watermengsel te handhaven, en zodoende de procesomstandigheden gelijk te kunnen houden, verdient het volgens een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding de voorkeur, dat het geleidingsorgaan een ondergebied 30 omvat, dat voorzien is van ten minste een uitstroomsectie met convergerende randen en aansluitend op afvoermiddelen in de vorm van een afvoerpijp. Daarbij zal het veelal bepaald door de gewenste afmetingen van de inrichting teneinde grootschalig ijs-watermengsel te kunnen produceren, 35 de voorkeur verdienen, dat het geleidingsorgaan meerdere uitstroomsecties omvat die elk op een afvoerpijp aanslui- 1014202 5 ten, waarbij de buizen uitmonden in een verzamelbuis, die onder afschot is opgesteld. Daarmee is dan tevens een als het ware modulair opgebouwde inrichting verkregen, die het extra voordeel heeft, dat deze op relatief eenvoudige wijze 5 naar wens kan worden vergroot.

Teneinde de kans op het vasthechten van ijs zo veel als mogelijk te verkleinen kan er overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding in zijn voorzien dat de voor vasthechten van ijs gevoelige delen, zoals de 10 afvoerpijpen en het geleidingsorgaan, bekleed zijn met een anti-hecht coating.

Als overeenkomstig een verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding in de verzamelbuis een pomp is opgenomen, die verbonden is met een regeleenheid die stuurbaar is door 15 drukmeetmiddelen waarmee het niveau van het ijs-watermeng-sel in de afvoerbuis is te bepalen, zijn de procesomstandigheden op effectieve wijze te reguleren, meer in het bijzonder constant te houden, met zo min mogelijk beïnvloeding van de waterfilm over het geleidingsorgaan, dat wil zeggen 20 zo min mogelijk ingrijpen op de watertoevoer.

Opgemerkt is reeds dat door een modulaire opbouw de capaciteit van de inrichting naar behoefte vrij gemakkelijk is aan te passen. Een relatief eenvoudig vergroten van de capaciteit is eveneens mogelijk door in het huis spiegel-25 symmetrisch twee geleidingsorganen op te stellen, waarbij het uit constructieoogpunt verder de voorkeur kan verdienen, dat de uitstroomsecties van de twee geleidingsorganen spiegelsymmetrisch zijn en telkens twee spiegelsymmetrisch opgestelde uitstroomsecties aansluiten op één afvoerpijp.

30 Onder verwijzing naar in de tekening schematisch weergegeven uitvoeringsvoorbeelden zullen de werkwijze en inrichting voor het produceren van een ijs-watermengsel volgens de uitvinding thans, zij het uitsluitend bij wijze van voorbeeld, nader worden toegelicht. Daarbij toont: 35 Fig. 1 de inrichting in zijaanzicht;

Fig. 2 het geleidingsorgaan in vooraanzicht; 1 0 1 4202 6

Fig. 3 het geleidingsorgaan in zijaanzicht; en

Fig. 4 een inrichting met twee spiegelsymmetrisch opgestelde geleidingsorganen.

De in Fig. 1-3 weergegeven inrichting is voorzien 5 van een huis 1, waarin door niet-weergegeven middelen een onderdruk is te creëren en waarin een koellichaam 2 is opgesteld boven een geleidingsorgaan 3, dat, zoals schematisch weergegeven in Fig. 3, hellend is opgesteld in het huis 1. Langs de bovenzijde van het geleidingsorgaan 3 10 strekt zich een toevoerleiding 4 voor water uit, die via een aantal pijpstompen 4a een verdeelunit 5 kan voeden. De verdeelunit 5 is voorzien van een afgiftespleet 5a die zorg draagt voor het afgeven van een gelijkmatige waterfilm, die langs hèt geleidingsorgaan 3 omlaag kan stromen. Daartoe is 15 het geleidingsorgaan 3 voorzien van een vlak plaatvormig deel 3a met plaatzijranden 3b. Op het plaatvormige deel 3a sluit een viertal uitstroomsecties 3c aan met een neerwaarts convergerende vorm en zijranden 3d die geleidelijk aan in hoogte toenemen en naar elkaar toe zijn gebogen, 20 zodat de onderuiteinden van de zijranden een doorlopend cirkelvormig verloop hebben en zodoende vloeiend kunnen aansluiten op een afvoerpijp 6, die is samengesteld uit twee kniebochten 6a, 6b en een daarop aansluitende, zich verticaal uitstrekkende pijpstomp 6c, die uitmondt in een 25 afvoerbuis 7. Voorbij de laatste pijpstomp 6c is in de afvoerbuis 7 een pomp 8 opgenomen, die wordt aangestuurd door een regeleenheid 9, die zijn aanstuursignalen ontvangt van drukmeetmiddelen, zoals een drukopnemer 10.

Voor het met een dergelijke inrichting produceren 30 van een ijs-watermengsel, dat bijvoorbeeld geschikt is als koudedrager voor het koelen van producten en processen op een temperatuurniveau van -15° tot 0°C, kan als volgt te werk worden gegaan.

Alvorens via de toevoerleiding 4 water toe te voe-35 ren wordt het inwendige van het huis 1 op een onderdruk van 6 mbar absoluut gebracht. Bij die druk en een temperatuur 1014202 7 van 0°C wordt het zogenaamde tripelpunt van water bereikt, dat wil zeggen dat het water onder die omstandigheden zowel vast, vloeibaar als dampvormig kan zijn. Vanuit de toevoer-leiding 4 via de pijpstompen 4a in de verdeelunit 5 5 gebracht water van 0°C verlaat deze verdeelunit 5 via de afgiftespleet 5a, welke er zorg voor draagt dat het water als een relatief dunne film over het geleidingsorgaan 3 omlaag loopt. Door de in het huis 1 heersende omstandigheden zal een deel van het omlaag stromende water verdam-10 pen. Dit verdampende water slaat neer op het koellichaam 2 en bevriest daar. De door het verdampen aan het langs het geleidingsorgaan 3 omlaag stromende water onttrokken warmte heeft ijsvorming in het niet-verdampte deel van het water tot gevolg en zodoende het vormen van het ijs-watermengsel. 15 Deze behandeling van het water is uiterst effectief gezien de maximale verhouding tussen verdampend oppervlak en het daar filmvormig overheen geleide volume water.

Teneinde het aldus gevormde ijs-watermengsel zo vloeiend en gelijkmatig mogelijk af te voeren gaat het 20 vlakke plaatvormige deel 3a van het geleidingsorgaan 3 over in een viertal naar onderen toe driehoekig convergerende uitstroomsecties 3c, die geleidelijk in samenwerking met de zijranden 3d vanaf een plat vlak overgaan in een buisvormige doorlaat en zodoende de aanvankelijk vlakke waterfilm 25 vloeiend ombuigen tot een ijs-waterstralen die de afvoerpijpen 6 binnentreden en door de kniebochten 6a en 6b de gewenste stromingscondities krijgen opgelegd. Via de pijpstompen 6c komt het ijs-watermengsel in de afvoerbuis 7 terecht, waarbij de pomp 8 gestuurd door de regeleenheid 9 30 en de drukopnemers 10 het ijs-watermengsel op een bepaald niveau houdt, zodat zonder bijsturing van de wateraanvoer via de toevoerleiding 4 de procesomstandigheden constant kunnen worden gehouden.

Door de pomp 8 kan het ijs-watermengsel naar een 35 niet-weergegeven voorraadvat worden getransporteerd waaraan naar wens ijs-watermengsel voor koeldoeleinden kan worden 1014202 8 onttrokken. Daarna kan het weer worden teruggevoerd naar het voorraadvat waaraan weer water kan worden onttrokken om toe te voeren aan inrichting voor het produceren van het ij s-watermengsel.

5 Opgemerkt wordt dat in Fig. 1-3 geen wel aanwezige aan- en afvoerleidingen voor het koellichaam 2 zijn weergegeven. Hetzelfde geldt voor verdere voorzieningen, zoals middelen voor het van tijd tot tijd ontdooien van het koellichaam 2 om dit te ontdoen van daaraan hechtend ijs en het 10 afvoeren van het daardoor gevormde water.

In Fig. 4 is uiterst schematisch een variant van een inrichting voor het produceren van een ij s-watermengsel weergegeven met welke variant de capaciteit van de inrichting is te verhogen zonder de afmetingen van de inrichting 15 evenredig te hoeven te vergroten. Daartoe zijn in een huis 11 onder een koellichaam 12 twee geleidingsorganen 13 spiegelsymmetrisch opgesteld. De geleidingsorganen 13 zijn voorzien van spiegelsymmetrisch opgestelde uitstroomsecties 13c die gezamenlijk aansluiten op één enkele afvoerpijp 16, 20 die op zijn beurt weer uitmondt in een niet weergegeven afvoerbuis. Aldus is in vergelijking met de uitvoeringsvorm volgens Fig. 1-3 het verdampend oppervlak aanzienlijk te vergroten zonder de overall afmetingen van het huis te wij zigen.

25 Het spreekt voor zich, dat er binnen het kader van de uitvinding, zoals neergelegd in de bijgaande conclusies, nog vele wijzigingen en varianten mogelijk zijn. Zo zou een geleidingsorgaan zich ononderbroken, dat wil zeggen zonder uitstroomsecties, kunnen voortzetten tot in een verzamel-30 goot onder in het huis, van waaruit het gevormde ijs-water-mengsel kan worden afgevoerd.

1014202

Claims (10)

1. Werkwijze voor het produceren van een ijs-watermengsel door het toevoeren van water aan een buisvormige kamer waarin een zodanig lage druk heerst, dat water wordt verdampt, welk verdampt water bevriest op een in de kamer 5 geplaatst koud oppervlak, waarbij door het verdampen warmte wordt onttrokken aan het niet-verdampte water, waardoor dit wordt omgezet in een ijs-watermengsel, dat uit de kamer wordt afgevoerd, met het kenmerk, dat het water zodanig langs een zich in langsrichting van de buisvormige kamer 10 uitstrekkende bovenrand van een geleidingsorgaan met een omlaag hellend oppervlak wordt toegevoerd, dat het in een dunne filmvormige laag over het oppervlak van dat geleidingsorgaan omlaag loopt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 15 het langs het geleidingsorgaan omlaag lopende water en daarbij gevormde ijs-watermengsel in een ondergebied van het geleidingsorgaan geleidelijk wordt gescheiden in een aantal deelstromen, die elk via een eigen afvoeropening uit de kamer worden afgevoerd. 2 0

3. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de afzonderlijk afgevoerde deelstromen worden verzameld in een hellend opgestelde afvoerbuis en daaruit worden afgevoerd via een pomp die door middel van een drukverschilmeting het niveau in de afvoerbuis in hoofdzaak constant kan houden.

4. Inrichting voor het produceren van een ijs-water- mengsel en voorzien van een buisvormig huis waarin een geleidingsorgaan is opgesteld met een zich in langsrichting van de buisvormige kamer uitstrekkende bovenrand en een omlaag hellend oppervlak, boven welk geleidingsorgaan een 30 koellichaam is opgesteld, waarbij het buisvormige huis is voorzien van middelen voor het daarin opwekken van een onderdruk alsmede van toevoermiddelen voor water en afvoer-middelen voor een ijs-watermengsel, waarbij de toevoer- 1014202 middelen een verdeelunit omvatten die zich langs de bovenrand van het geleidingsorgaan uitstrekt.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het geleidingsorgaan een ondergebied omvat, dat voorzien is 5 van ten minste een uitstroomsectie met convergerende randen en aansluitend op afvoermiddelen in de vorm van een afvoerpijp.

6. Inrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het geleidingsorgaan meerdere uitstroomsecties omvat die 10 elk op een afvoerpijp aansluiten, waarbij de buizen uitmonden in een verzamelbuis, die onder afschot is opgesteld.

7. Inrichting volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat in de verzamelbuis een pomp is opgenomen, die verbonden is met een' regeleenheid die stuurbaar is door drukmeetmiddelen 15 waarmee het niveau van het ijs-watermengsel in de afvoerbuis is te bepalen.

8. Inrichting volgens een der conclusies 4-7, met het kenmerk, dat in het huis spiegelsymmetrisch twee gelei-dingsorganen zijn opgesteld.

9. Inrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de uitstroomsecties van de twee geleidingsorganen spiegelsymmetrisch zijn en telkens twee spiegelsymmetrisch opgestelde uitstroomsecties aansluiten op één afvoerpijp.

10. Inrichting volgens een der conclusies 4-9, met het 25 kenmerk, dat de voor vasthechten van ijs gevoelige delen, zoals de afvoerpijpen en het geleidingsorgaan, bekleed zijn met een anti-hecht coating. 101 4 2-(12