NO310162B1 - Formverktöy for frembringelse av et legeme av is - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et formverktøy for frembringelse av et legeme av frossen væske, hvilket legeme i hovedsak er formet som en bøtte eller et spann e.l. med en lukket og en åpen ende med en tverrsnittsform etter behov og ønske. Videre beskrives en fremgangsmåte for frembringelse av et legeme av frossen væske som vann el.l., hvilket legeme i hovedsak er formet som en bøtte eller et spann e.l. med en lukket og en åpen ende, med en tverrsnittsform etter behov og ønske.

Formverktøyet ifølge foreliggende oppfinnelse er hovedsakelig frembrakt for anvendelse i forbindelse med fremgangsmåten men fremgangsmåten og formverktøyet kan selvsagt også benyttes adskilt da de kjennetegnende trekk ikke nødvendigvis er av en slik art at de må benyttes samtidig.

Det er i en rekke sammenhenger ønskelig å frembringe et legeme av en frossen væske, slik som is (frosset vann) med en bestemt tverrsnittsform som et dekorativt element eller som et element for å holde andre gjenstander kjølig. Et slikt legeme kan videre benyttes som et dekorativt element sammen med andre gjenstander og det fremkommer i den forbindelse særlig attraktive muligheter ved å kombinere frosne legemer med lys. Det kan i den forbindelse være ønskelig å kombinere et legeme av frossen væske med eksempelvis stearinlys, stearinlysfakkel, eller liknende.

En spesielt foretrukket utførelsesfom av foreliggende oppfinnelse er også knyttet til frembringelsen av en islykt av frossen væske, i hvilken islykt det kan anbringes et stearinlys eller liknende.

Ved frembringelsen av et slikt dekorativt legeme formet som en bøtte med en åpen og en lukket ende knytter det seg spesielle vanskeligheter i forbindelse med den prosess hvor væsken fryser, og i den forbindelse særlig problemer i forbindelse med den ekspansjon som finner sted når væsken går fra væskefase til fast fase. Videre er det spesielle problemer knyttet til løsgjøringen av det frosne legemet fra formverktøyet, og ved anvendelse av det dekorative legemet med f.eks stearinlys vil det være tilknyttet spesielle problemer i forbindelse med smelting av legemet som kan medføre at legemets indre (dersom legemet er plassert med den lukkede ende ned) fylles med smeltet væske.

Det er således en hensikt å angi en fremgangsmåte som gjør det mulig å frembringe et legeme av frossen væske i et formverktøy på et slikt vis at legemet kan løsgjøres fra formverktøyet uten at formverktøyet og/eller legemet ødelegges i løsgjøringsprosessen og uten at formverktøyet tar skade av ekspansjonen i væsken under fryseprosessen.

Videre er det en hensikt å frembringe et formverktøyet ifølge foreliggende oppfinnelse som muliggjør frembringelsen av et legeme med en bøtteform som er åpen i en ende og lukket i en andre ende, hvilket formverktøy er slik utformet at det frosne legemet kan løsgjøres fra formverktøyet uten at formverktøyet og/eller det frosne legemet tar skade.

Videre er det en hensikt med formverktøyet ifølge foreliggende oppfinnelse at verktøyet skal være egnet til å frembringe et legeme med dreneringsfunksjon for smeltevæske fra legemet under benyttelse. Dette reflekterer en særlig fordelaktig utførelsesform av et legeme av frossen væske ifølge foreliggende oppfinnelse som kan benyttes som en islykt hvor det innvendig i det åpne legemet anbringes et stearinlys eller liknende. Varmen fra stearinlysets flamme vil bidra til å smelte islyktens innside og da isen i seg selv har god isolasjonsevne vil varmen i svært liten grad ledes gjennom ismaterialet og mye av varmen går derfor med til å smelte islyktens innside. Dette smeltevannet vil samle seg rundt stearinlyset og en del av vannet vil fordampe, men for å sikre at ikke stearinlyset ikke flyter opp eller velter er det anbrakt et dreneringshull gjennom den lukkede enden av det frosne legemet.

Innfrysing av væske til et frossent legeme i en bøtteform medfører enkelte problemstillinger som formverktøyet i foreliggende oppfinnelse har til hensikt å løse. Graden av problemene vil variere noe med hvilket materiale som er valgt i formverktøyet, men felles for de langt fleste materialer såsom plast er at disse har en isolasjonsevne som når en form er fylt med væske medfører at væskens frie overflate først danner en ishinne, hvoretter ishinnen vokser langs innsiden av formverktøyet og deretter sprer seg inn i væsken. Dette medfører at den ekspansjon som forekommer i væsken når denne fryses i all hovedsak må opptas av materialet i formverktøyet da den frie ende allerede er tilfrosset og forbundet med den frosne væsken langs innsiden av formverktøyet, og dette vil derfor i svært liten grad kunne bevege seg. Ved en ekspansjon i væsken på ca. 10% (hvilket vil forekomme eksempelvis dersom væsken er vann) vil dette påføre store belastninger på materialet i formverktøyet og denne vil kunne ta skade av ekspansjonen samtidig som det frosne legemet vil forandre formverktøyets utseende og derved selv også få et annet utseende i frossen tilstand enn det som er tilsiktet.

Videre må formverktøyet være slik utformet at det er mulig å enkelt løsgjøre det frosne legeme fra formverktøyet. Det er i mange tilfeller kjent å anbringe et formverktøy i varmt eller lunkent vann eller på annet vis varme opp formverktøyet slik at det dannes en smeltesone i sjiktet mellom formverktøyet og det frosne legemet for deretter å fjerne det frosne legemet fra formverktøyet. Det er også kjent å tilføre så høyt trykk i bunnen av formen for et frossent legeme at forbindelsen mellom det frosne legemet og innsiden av formverktøyet brytes hvoretter det frosne legemet er løsgjort. Dersom legemet imidlertid ikke er en fast kloss av frosset materiale vil legemet kunne brytes i stykker med denne løsgjøringsmetoden.

Av tidligere kjente tekniske løsninger for å frembringe et frossent legeme i et formverktøy, som gjør det mulig å løsgjøre det frosne legeme fra formverktøyet, er det alminnelig kjent å fylle en åpen form som en bøtte, kar, spann eller liknende med en væske som f. eks vann og deretter plassere dette et kaldt sted til det har dannet seg et frossent legeme. Dette legeme har derved en "klump" form. Dersom det skal frembringes et legeme med et indre hulrom som har en åpning mot friluft så må formverktøyet bestå av et ytre skall med en indre kjerne hvor den indre kjernen danner hulrommet med den frie åpning i det frosne legemet. Dette medfører at det frosne legemet dannes med en "vegg" rundt den indre åpning hvilket igjen medfører at det frosne legemet er ytterligere mer sårbart for mekanisk påkjennelse når det frosne legemet skal løsgjøres fra formverktøyet. Dette påvirkes ytterligere av at både formverktøyets ytre skall og den indre kjerne må kunne løsgjøres fra det frosne legeme forholdsvis samtidig.

I forhold til innfrysing av væske i en slik form er også den alminnelige problemstilling som ovenfor nevnt ved en første tilfrysning av den frie overflate i forhold til senere ekspansjon i den frosne væsken.

Tidligere kjente løsninger for generell frembringelse av legemer av is er vist særlig i US patent 4,206,899 og US patent 4,817,911. Videre er det i US patent 4,669,271 vist at det er kjent å tildekke en åpning i en form for frembringelse av et islegeme, med et isolerende materiale. Ulike former for konisk utforming av et formverktøy er dessuten vist i US patent 5,250,315.

De ovenfor nevnte problemstillinger og hensikter er imøtegått gjennom et formverktøy for frembringelse av et frossent legeme ifølge foreliggende oppfinnelse som angitt i innledende del av etterfølgende krav 1 med kjenntegnende trekk som angitt i karakteriserende del av krav 1. Ytterligere utførelsesformer i tilknytning til formverktøyet er angitt i det uselvstendige patentkrav etterfølgende krav 1.

Det er dessuten angitt en fremgangsmåte for frembringelse av et frossent legeme, særlig et frossent legeme med en bøtte eller spannform med et indre hulrom med en fri åpen ende. Tverrsnittet av formen kan variere etter ønske og behov. Tverrsnittsformen kan eksempelvis være rektangulær, kvadratisk, stjerneformet, sirkelrund, oval eller liknende. Ifølge fremgangsmåten plasseres en verktøysform bestående av et ytre skall med en indre kjerne med den frie åpning opp; deretter fylles formverktøyet med en væske, og i en alternativ utførelsesform kan det anbringes dekorative elementer i væsken slik at disse dekorative elementer senere innfryses i det frosne legeme; værktøyformen fylles fortrinnsvis ikke fullstendig med væske slik at det etterlates et ekspansjonsrom i den øvre del av formverktøyet; det anbringes deretter er lokk eller annet isolerende element over den frie åpning av formverktøyet. I overensstemmelse med fremgangsmåten vil lokket eller det isolerende element over den frie åpningen hindre at det dannes en første tilfrosset overflate ved den frie åpningen, og innfrysingen vil derfor skje på et slikt vis at ekspansjonen av væsken beveger den frie overflaten opp i formverktøyet hvoretter formverktøyet ikke i nevneverdig grad påvirkes av de krefter som dannes når væsken ekspanderer i formen.

Formverktøyet ifølge foreliggende oppfinnelse er i hovedsak utformet med et ytre skall som en bøtte eller et spann med ønsket tverrsnittsform, som et kvadrat, rektangel, stjerneform, sylinderform, oval form eller liknende. Videre er det i formen anbrakt en kjerne som danner den åpne indre del av det frosne legemet. Kjernen har en mindre utstrekning enn de omkringliggende skall og forskjellen i høyde mellom kjernen og det omkringliggende skall danner bunnen i det bøtteformede frosne legemet. Tykkelsen av bunnen blir allikevel noe variabel idet formverktøyet ikke fylles fullstendig med væske og dessuten vil væsken ekspandere under innfrysning. Det er imidlertid viktig at formverktøyet fylles slik at kjernen dekkes med tilstrekkelig mengde væske til at det frosne legemet har en bunn med ønsket tykkelse. I følge oppfinnelsen er videre det ytre skall av formverktøyet utformet med koniske sidevegger slik at formverktøyets bunn har et mindre flateareal enn den åpne frie ende i formverktøyets topp. Formverktøyet er derved utformet med koniske sidevegger, skrånende innover mot kjernen fra formverktøyets åpne topp. Videre er formverktøyets kjerne i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse også konisk utformet i motsatt retning av det konisk utformede ytre skall. Dette bidrar ytterligere til at formverktøyets bunn har mindre areal enn formverktøyets frie øvre åpning (eller formverktøyets frie åpning ved øvre ende av kjernen).

Vinkelforskj ellen mellom en rett utforming og en konisk utforming ifølge oppfinnelsen er fortrinnsvis rundt 2° men kan variere mellom ca. 0,5 og 8-10°. Den koniske vinkelen vil variere i forhold til hvilket materiale formverktøyet er dannet av samt hvilken væske som skal innfryses, samt hvilken veggtykkelse (avstand mellom kjerne og ytre skall) som det ferdige, frosne legemet skal ha.

En utførelsesform av et formverktøy for et frossent legeme ifølge foreliggende oppfinnelse er videre forklart med henvisning til de vedlagte tegninger, hvor;

fig. 1 i snitt fra siden viser et formverktøy ifølge foreliggende oppfinnelse;

fig. 2 i planriss nedenfra viser et formverktøy ifølge foreliggende oppfinnelse;

fig. 3 i planriss ovenfra viser et formverktøy ifølge foreliggende oppfinnelse.

Det er i fig. 1 vist et formverktøy ifølge foreliggende oppfinnelse som også egner seg for utførelse av den angitte fremgangsmåten. Formverktøyet har et ytre skall 1 og en bunn 2 samt en kjerne dannet av veggene 3.1 den utførelsesform som er vist i fig. 1 har kjernen en øvre begrensning med flaten 4 og det frosne legemet som frembringes i formverktøyet vil dannes av hulrommet 5 rundt kjernen, samt hulrommet mellom kjernens begrensning 4 og den øvre frie ende 6 av formverktøyet. Tykkelsen av bunnen i det frosne legemet er her bestemt av fluidmengden mellom den øvre begrensning 4 på kjernen og væskenivået ved den øvre fri ende 6, samt ekspansjonen som finner sted ved innfrysning av væsken i formverktøyet. Videre er det på innsiden (den side av kjernen som ikke fylles av væske) av kjernen i en foretrukket utførelsesform anbrakt avstivende elementer 8 som ytterligere skal bidra til å hindre at kjernen presses sammen pga de ekspansjonskrefter som opptrer når væsken fryser.

Videre er det i den foretrukne utførelsesform ved den øvre begrensning 4 av kjernen anbrakt et konisk legeme mellom begrensningen 4 og den øvre frie åpning 6 av formverktøyet, hvilket konisk legeme 7 skal frembringe et dreneringshull i bunnen av det frosne legemet.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det ytre skall 1 i formverktøyet konisk utformet med en vinkel a slik at tverrsnittsarealet av åpningen iformverktøyet er økende fra bunnen 2 mot den åpne frie ende 6.1 tillegg er veggene 3 i kjernen anbrakt med en vinkel li som gir kjernen en konisk form i motsatt retning av konisiteten i det ytre skallet 1. Dette bidrar ytterligere til at det åpne tverrsnittet er økende fra bunnen 2 av formverktøyet mot den øvre frie ende 6.

Det er videre i fig. 2 vist et formverktøy ifølge foreliggende oppfinnelse med et ytre skall 1 og en kjerne med vegger 3. Slik det fremgår av fig. 2 er tverrsnittsformen på kjernen og det ytre skall identisk og er her stjerneformet men ifølge oppfinnelsen kan tverrsnittsformen her varieres og det kan også benyttes forskjellig tverrsnittsform utvendig og innvendig i det frosne legemet som skal frembringes, dvs. at det ytre skall og veggene i kjernen har forskjellig tverrsnittsform. Videre er det vist de avstivende elementer 8 som er anbrakt innvendig (på den tørre siden) i kjernen, hvilke har til hensikt å avstive den øvre del av kjernen slik at ikke denne trykkes sammen under den ekspansjon som finner sted ved den øvre frie ende av formverktøyet. Ved anvendelse fylles rommet 5 med den væske som skal danne det frosne legemet og ved den øvre begrensningsflate 4 for kjernen er det videre anbrakt et konisk legeme 7 som frembringer et dreneringshull i bunnen av det frosne legemet.

Den koniske utformingen av det ytre skall og kjernen i formverktøyet fremkommer i fig. 2 ved linjene la og lb samt 3a og 3b. Den koniske utformingen av det ytre skallet 1 er i fig. 1 og 3 vist ved nedre ende la og øvre ende lb og den koniske utformingen av kjernen er vist ved 3a og 3b. Ved bunnen 2 i formlegemet vil det frie arealet være dannet mellom linjene la og 3a og ved den øvre frie åpning 6 vil det frie areal i formlegemet være dannet mellom punktene lb langs skallet. Således er det frie tverrsnittsareal som danner det frosne legemet gradvis økende fra bunnen 2 mot den øvre begrensning 4 for kjernen og videre fra oversiden av kjernen mot den frie åpningen 6..

Det er videre i fig. 3 vist ovenfra (fra den frie åpne ende) et formverktøy ifølge foreliggende oppfinnelse hvor den koniske utforming av formverktøyets ytre skall fremkommer mellom de to parallelle linjene la og lb. Avstanden mellom de parallelle linjene lb og T utgjør videre godstykkelsen for materialet i formverktøyet. Kjernen er videre vist med den øvre begrensningskant 4 og linjen 3b merker den ytre begrensning av kjernen ved den øvre begrensningskant 4 mens linjen 3a viser den ytre begrensningskant for kjernen ved bunnen 2 i formverktøyet. Ifølge den foretrukne utførelsesform er det også i fig. 3 vist et konisk legeme som frembringer et dreneringshull i det frosne legemet og den ytre begrensningskant for det koniske legemet ved den øvre begrensning 4 for kjernen er merket 7a og den ytre begrensning for det koniske legemet ved den øvre frie ende av formverktøyet er merket 7b.

Claims (2)

1. Formverktøy for frembringelse av et legeme av frosset væske, hvilket legeme har form som en bøtte eller et spann med en øvre fri åpning og med ønsket tverrsnittsform, hvor formverktøyet er dannet som en negativ form (støpeform) med et ytre skall og en innvendig kjerne, hvor formverktøyet fylles innenfor det ytre skall samt rundt og over kjernen med den ønskede væske, til et nivå over kjernen, karakterisert ved at det ytre skall (1) på kjent måte er konisk utformet i formverktøyets lengderetning slik at tversnittsarealet av formverktøyet er økende fra bunnen (2) mot den øvre frie åpning (6), at kjernen er konisk avsmalnende fra formverktøyets bunn (2) mot kjernens (3) øvre begrensning (4) og at det fra den øvre begrensning (4) på kjernen er anbrakt et konisk legeme (7) avsmalnende i samme retning som kjernen (3), hvilket legeme (7) har en utstrekning hovedsakelig opptil eller forbi den øvre frie åpning (6) av formverktøyet.

2. Formverktøy ifølge krav 1, karakterisert ved at formverktøyets ytre skall har en tverrsnittsform valgt fra en gruppe bestående av et rektangel, et kvadrat, en sekskant, en åttekant, en sirkel, en ellipse, en stjerne.