RU2454616C1

RU2454616C1 - Ice generator and ice generation method

Info

Publication number: RU2454616C1
Application number: RU2011107000/13A
Authority: RU
Inventors: Сергей Викторович Коровкин (RU); Сергей Викторович Коровкин
Original assignee: Сергей Викторович Коровкин
Priority date: 2011-02-25
Filing date: 2011-02-25
Publication date: 2012-06-27

Abstract

FIELD: power industry.

SUBSTANCE: ice generator includes heat exchanger, source water supply system and ice removal device, closed circuit which is formed with source water and generated ice storage tank, supply pipeline, flow pump, heat exchanger, valve and outlet pipe. Expansion tank is connected between pump and heat exchanger, and heat exchanger represents flow housing with cooling agent supply and discharge connection pipes, water supply flange and outlet flange of water mixed with ice crystals. Elastic element the inner surface of which is coated with antiadhesive coating is arranged between flanges. Ice generation method involves water pumping through heat exchanger and removal of the formed ice. Water is supplied from the tank through supply pipeline with a pump to expansion tank and inside elastic element which is located in heat exchanger and washed with cooling agent which is cooled to negative temperature. Cooling agent pressure is set below water pressure in elastic element. When expansion tank is filled, valve is opened and pressure in elastic element is reduced. Ice crystals separated during deformation of elastic element from its inner surface are supplied together with water flow via drain pipe to the tank.

EFFECT: use of this group of inventions allows performing the continuous ice obtaining process at high process efficiency.

5 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к технике низких температур, а именно к холодильной технике, и может быть использовано в льдогенераторах и холодоаккумуляторах холодильных установок.The invention relates to techniques for low temperatures, namely to refrigeration, and can be used in ice makers and cold storage refrigeration units.

Известен (SU, авторское свидетельство 1401238) льдогенератор трубчатого льда, содержащий вертикальный трубчатый сосуд, на внутренней поверхности которого образуется лед.Known (SU, copyright 1401238) is an ice generator of tubular ice containing a vertical tubular vessel, on the inner surface of which ice is formed.

Недостатком известного устройства является то, что намораживание льда происходит внутри замкнутой поверхности трубы, а это при низких температурах может привести к аварийному размораживанию и разрушению корпуса льдогенератора. Конструкция льдогенератора имеет сложную систему неравномерного охлаждения и удаления льда.A disadvantage of the known device is that ice freezing occurs inside the closed surface of the pipe, and this at low temperatures can lead to emergency defrosting and destruction of the body of the ice maker. The design of the ice maker has a complex system of uneven cooling and removal of ice.

Известен (GB, патент 1599296) льдогенератор, включающий верхний рабочий бак с наклонным съемным перфорированным желобом, люком для выгрузки льда и с патрубками для подвода, перелива и слива воды, установленные в нем охлаждающие элементы намораживателей трубчатого льда с патрубками для подвода и отвода хладагента (хладоносителя), нижний дренажный бак для сбора воды с водяным насосом и контейнер для сбора готового льдаKnown (GB, patent 1599296) is an ice machine including an upper working tank with an inclined removable perforated trough, a hatch for unloading ice and with nozzles for supplying, overflowing and draining water, the cooling elements installed in it of tubular ice freezers with nozzles for supplying and discharging refrigerant ( refrigerant carrier), lower drainage tank for collecting water with a water pump and a container for collecting finished ice

Недостатком этого льдогенератора является низкая эффективность работы морозильных элементов, не обеспечивающих равномерность наморозки льда и сложность его конструктивного исполнения.The disadvantage of this ice generator is the low efficiency of the freezing elements, which do not ensure uniformity of ice freezing and the complexity of its design.

Известен (US, патент 5425243) льдогенератор, представляющий собой устройство для получения льда путем замораживания воды, поступающей из внешнего источника. Известный льдогенератор содержит корпус и морозильный блок. Корпус льдогенератора содержит бункер для льда, предназначенный для накопления брусков льда, полученных в морозильном блоке. Под бункером для льда расположена система охлаждения, включающая компрессор и конденсатор. К корпусу присоединены труба для подачи воды в морозильный блок и сливная труба для выпуска воды из корпуса наружу. Труба для подачи воды, проходящая к морозильному блоку и соединенная с ним, подсоединена к внешнему источнику воды. Сливная труба, проходящая к наружному стоку и соединенная с ним, подведена от водосбора, расположенного в бункере для льда.Known (US patent 5425243) ice machine, which is a device for producing ice by freezing water from an external source. Known ice maker contains a housing and a freezing unit. The body of the ice generator contains a hopper for ice, designed to accumulate bars of ice obtained in the freezing unit. Under the ice hopper there is a cooling system including a compressor and a condenser. A pipe is connected to the housing for supplying water to the freezing unit and a drain pipe for discharging water from the housing to the outside. A water supply pipe passing to the freezing unit and connected to it is connected to an external water source. A drain pipe passing to the external drain and connected to it is connected from the catchment located in the ice bunker.

Недостатком известного льдогенератора следует признать сложность конструкции и неэффективность работы.A disadvantage of the known ice machine should be recognized as the complexity of the design and inefficiency.

Известна также (GB, патент 2111870) конструкция ледогенератора, состоящая из емкости для воды, помещенной в охлаждающее отделение холодильника для автоматического образования льда, сливного отверстия, через которое поступает вода в контейнеры ледогенератора в отделения морозильной камеры, дозировочной камеры, насоса, передающей трубки и водораспределителя.Also known (GB patent 2111870) is the design of an ice generator, consisting of a water tank placed in the cooling compartment of the refrigerator to automatically form ice, a drain hole through which water flows into the containers of the ice generator in the compartment of the freezer, dosing chamber, pump, transfer tube and water distributor.

Известны (US, патент 4815691) способ и устройство, содержащее теплообменник, систему подвода исходной воды и средство удаления кубиков льда, которые позволяют заполнять и добавлять воду в контейнеры для льда, которые расположены один над другим в переносном контейнере и которые позволяют удалять избыток воды.Known (US patent 4815691) is a method and apparatus comprising a heat exchanger, a source water supply system, and ice cubes removal means that allow filling and adding water to ice containers that are arranged one above the other in a portable container and which allow excess water to be removed.

Указанные технические решения имеют ограниченное применение, поскольку предназначены для получения незначительных количеств льда в домашних условиях.These technical solutions are of limited use, since they are designed to produce small amounts of ice at home.

Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке экономичного и простого аппарата для получения смеси вода-лед (жидкого льда).The technical problem solved by the present invention is to develop an economical and simple apparatus for producing a mixture of water-ice (liquid ice).

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в обеспечении непрерывного процесса производства льда при высокой энергоэффективности процесса.The technical result obtained as a result of the implementation of the invention is to provide a continuous process for ice production with high energy efficiency of the process.

Для достижения указанного технического результата предложено использовать льдогенератор разработанный конструкции и способ его использования.To achieve the specified technical result, it is proposed to use an ice machine of a developed design and a method for its use.

Льдогенератор разработанной конструкции содержит замкнутый контур, образованный последовательно расположенными емкостью, предназначенной для размещения исходной воды и генерируемого льда, подающим трубопроводом, проточным насосом, теплообменником, клапаном, предпочтительно, электромагнитным, и отводной трубой, при этом между насосом и теплообменником подключен расширительный бак, а теплообменник представляет собой проточный корпус с патрубками ввода и вывода хладоагента, фланцем подачи воды и фланцем вывода смеси воды и кристаллов льда, причем между фланцами размещен эластичный элемент, внутренняя поверхность которого покрыта антиадгезионным покрытием. Предпочтительно вход подающего трубопровода и выход отводящего трубопровода размещены в нижней части емкости. Поскольку генерируемый лед, поступающий в емкость, имеет плотность менее 1 г/см³, он всплывает в верхнюю часть емкости и не мешает забору воды из емкости и подаче воды из теплообменника в емкость. Преимущественно емкость выполнена термостатированной. Это позволяет избежать нагрева воды и таяния льда в емкости.The ice machine of the developed design contains a closed loop formed by a consecutively arranged container designed to accommodate the source water and the generated ice, a supply pipe, a flow pump, a heat exchanger, a valve, preferably an electromagnetic one, and an outlet pipe, while an expansion tank is connected between the pump and the heat exchanger, and the heat exchanger is a flow-through case with coolant inlet and outlet nozzles, a water supply flange and a water-crystal mixture outlet flange ice, the flanges disposed between the elastic member, the inner surface of which is coated with a release coating. Preferably, the inlet of the supply pipe and the outlet of the discharge pipe are located in the lower part of the tank. Since the generated ice entering the tank has a density of less than 1 g / cm ³ , it floats to the top of the tank and does not interfere with the intake of water from the tank and the supply of water from the heat exchanger to the tank. Advantageously, the container is thermostated. This avoids heating water and melting ice in the tank.

Разработанный способ генерирования льда с использованием охарактеризованного ранее льдогенератора реализуют следующим образом. Из емкости воду через подающий трубопровод подают насосом в расширительный бак и внутрь эластичного элемента, расположенного в теплообменнике и омываемого хладагентом, охлажденным до отрицательной температуры. Давление хладагента, прокачиваемого через корпус теплообменника, устанавливают меньше давления воды в эластичном элементе. При заполнении расширительного бака подаваемой водой открывают клапан с уменьшением давления в эластичном элементе. Под давлением хладоагента происходит уменьшение объема эластичного элемента с уменьшением площади его поверхности. Это приводит к отделению от поверхности эластичного элемента образовавшихся кристаллов льда. Отделение облегчает наличие антиадгезионного слоя. Отделившиеся при деформации упругого элемента от его внутренней поверхности кристаллы льда вместе с потоком воды по отводной трубе поступают в емкость. Вода из емкости повторно поступает в расширительный бак и в теплообменник.The developed method of ice generation using the previously described ice machine is implemented as follows. Water is pumped from the tank through the supply pipe to the expansion tank and into the elastic element located in the heat exchanger and washed by refrigerant cooled to a negative temperature. The pressure of the refrigerant pumped through the body of the heat exchanger is set less than the water pressure in the elastic element. When filling the expansion tank with supplied water, open the valve with a decrease in pressure in the elastic element. Under pressure of the refrigerant, the volume of the elastic element decreases with a decrease in its surface area. This leads to the separation of the formed ice crystals from the surface of the elastic element. The separation facilitates the presence of a release layer. Ice crystals separated during deformation of the elastic element from its inner surface, together with the water flow through the outlet pipe, enter the tank. Water from the tank re-enters the expansion tank and the heat exchanger.

В дальнейшем сущность изобретения будет рассмотрена с использованием графического материала.In the future, the invention will be considered using graphic material.

На чертеже приняты следующие обозначения: емкость 1, вода 2, подающий трубопровод 3, насос 4, расширительный бак 5, эластичный элемент с внутренним антиадгезионным покрытием 6, теплообменник 7, хладагент 8, электромагнитный клапан 9, отводящий трубопровод 10, лед 11.The following notation is adopted in the drawing: tank 1, water 2, supply pipe 3, pump 4, expansion tank 5, elastic element with internal release coating 6, heat exchanger 7, refrigerant 8, solenoid valve 9, discharge pipe 10, ice 11.

Установка работает следующим образом. Из теплоизолированной емкости 1 воду 2 через подающий трубопровод 3 подают насосом 4 в расширительный бак 5 и внутрь эластичного элемента 6, расположенного в теплообменнике 7 и омываемого с наружной стороны хладагентом 8, охлажденным до отрицательной температуры. Давление хладагента 8 устанавливают меньше давления воды 2 в эластичном элементе 6. В результате теплообмена между водой 2 в эластичном элементе и хладагентом 8 часть воды замерзает и на внутренней поверхности эластичного элемента образуется слой льда. При заполнении расширительного бака 5 электромагнитный клапан 9 открывают автоматически или вручную. Давление воды в эластичном элементе 6 падает ниже давления хладагента 8, оболочка эластичного элемента 6 сжимается, при этом слой льда разрушается и лед потоком воды уносится в емкость 1, где скапливается в верхнем слое 11. При опорожнении расширительного бака 5 клапан 9 закрывается, давление внутри эластичного элемента 6 повышается, оболочка эластичного элемента вновь расширяется.Installation works as follows. From the insulated tank 1, water 2 through the supply pipe 3 is pumped 4 to the expansion tank 5 and into the elastic element 6 located in the heat exchanger 7 and washed from the outside by a coolant 8 cooled to a negative temperature. The pressure of the refrigerant 8 is set less than the pressure of the water 2 in the elastic element 6. As a result of heat exchange between the water 2 in the elastic element and the refrigerant 8, part of the water freezes and an ice layer forms on the inner surface of the elastic element. When filling the expansion tank 5, the solenoid valve 9 is opened automatically or manually. The water pressure in the elastic element 6 drops below the pressure of the refrigerant 8, the shell of the elastic element 6 is compressed, while the ice layer is destroyed and the ice is carried away by the water flow into the container 1, where it accumulates in the upper layer 11. When the expansion tank 5 is emptied, the valve 9 closes, the pressure is inside elastic element 6 is increased, the shell of the elastic element expands again.

Разработанное техническое решение может быть использовано для создания тепловых насосов, использующих энергию фазового перехода вода-лед, а также для получения смеси вода-лед (жидкого льда) для охлаждения продуктов в пищевой промышленности.The developed technical solution can be used to create heat pumps using the energy of the water-ice phase transition, as well as to obtain a water-ice (liquid ice) mixture for cooling products in the food industry.

Claims

1. An ice generator comprising a heat exchanger, a source water supply system and an ice removal means, characterized in that it comprises a closed loop formed by successively arranged containers designed to accommodate the source water and ice generated, a supply pipe, a flow pump, a heat exchanger, a valve and a drain a pipe, while an expansion tank is connected between the pump and the heat exchanger, and the heat exchanger is a flow-through case with refrigerant inlet and outlet pipes, a water supply flange s and the flange of the outlet mixture of water and ice crystals, and between the flanges there is an elastic element, the inner surface of which is coated with a release coating.

2. The ice generator according to claim 1, characterized in that the inlet of the supply pipe is located in the lower part of the tank.

3. The ice generator according to claim 1, characterized in that the outlet of the outlet pipe is located in the lower part of the tank.

4. The ice generator according to claim 1, characterized in that the tank is made thermostated.

5. A method of generating ice, including pumping water through a heat exchanger to remove the ice that is formed, characterized in that water is supplied from the tank through the supply pipe to the expansion tank and into the elastic element located in the heat exchanger and washed with refrigerant cooled to a negative temperature, and the pressure refrigerant set less water pressure in the elastic element, when filling the expansion tank open the valve with a decrease in pressure in the elastic element, separating Xia upon deformation of the elastic member on its inner surface ice crystals along with the water flow via the branch pipe fed into the container.