WO2015113587A1 - Verfahren und vorrichtung zur eisherstellung - Google Patents

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WO2015113587A1
WO2015113587A1 PCT/EP2014/051566 EP2014051566W WO2015113587A1 WO 2015113587 A1 WO2015113587 A1 WO 2015113587A1 EP 2014051566 W EP2014051566 W EP 2014051566W WO 2015113587 A1 WO2015113587 A1 WO 2015113587A1
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Gunther Abolins
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Stetter Gmbh
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    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C1/00—Producing ice
    • F25C1/12—Producing ice by freezing water on cooled surfaces, e.g. to form slabs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C1/00—Producing ice
    • F25C1/22—Construction of moulds; Filling devices for moulds
    • F25C1/25—Filling devices for moulds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25C—PRODUCING, WORKING OR HANDLING ICE
    • F25C2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25C2700/14—Temperature of water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
    • Y02P60/80—Food processing, e.g. use of renewable energies or variable speed drives in handling, conveying or stacking
    • Y02P60/85—Food storage or conservation, e.g. cooling or drying

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for making ice cream, in particular for building purposes, with an ice machine comprising a heat pump with a condenser and an evaporator of vertically oriented evaporator plates.
  • the evaporator plates are constantly wetted with circulating trickle water from at least one trickle trough.
  • the evaporator plates are cooled with a coolant to an evaporator temperature of about -11 ° C, so that ice forms on them.
  • the evaporator plates are warmed up with a coolant steam blast so that the ice formed on it falls off.
  • Ice machine often in operation day and night, the ice is stored in the container in a lower floor.
  • the night mode is more economical because the cooling air of the
  • Condenser then has a much lower temperature than during the day.
  • the plate evaporator is operated at about -11 ° C, which forms wet ice from a constant dosage supplied from above trickle water. This is defrosted at short intervals with a blown into the evaporator coolant shot of steam from the evaporator surface, so that it dissolves shards and in a Ice container is falling. There are no measures described which allow to control and control the length of the defrosting phase. Therefore, the de-icing phase can take longer than necessary and thus consume additional energy.
  • Heat pump comprising a condenser and an evaporator of vertically oriented evaporator plates.
  • Ice making involves the steps:
  • the evaporator plates are constantly wetted with circulating trickle water from at least one trickle trough,
  • Cooled evaporator temperature of about -11 ° C, so that ice forms on you, and
  • the deicing phase is terminated as soon as the temperature of the trickling water, which drips off from the evaporator plates, is above the temperature of the trickling water in the
  • the ice formation phase begins again. In this way, the defrosting phase is monitored and the evaporator plates are heated only as long as necessary for the falling of the ice.
  • the ice machine includes a heat pump with a
  • Water baffle arranged over the trickle water is passed into at least one Wasserammeiwanne and returned via a water circulation pump in the trickle tank.
  • At least one screen plate is arranged between the evaporator plates and the water guide plates, via which the falling ice is led into an ice container.
  • the sieve plate separates the water from the
  • the Rieselwannen advantageously have a
  • Feed supply holes in the trickle trough are spaced so that the depressions on the
  • Fig. 1 shows schematically an ice cream machine from the side.
  • Fig. 2 shows in perspective the Rieselwanne.
  • Fig. 1 it is shown that the ice machine 1 on the support frame 4 with a water sprinkling in
  • Water tank 3 is connected to the water pump 17 via the Feed line 31 the Rieselwannen 19 above the
  • Evaporator 14 is supplied, under which the elapsed water is collected via the Wasserleitbleche 9 in the tubs 16 and fed back with the water pump 17.
  • the periodically dissolved ice is passed through a screen plate 15 through the chute 20 into the ice container. 2
  • the Rieseligans monitored via the temperature sensor 37, which registers the increase in the Rieseligantemperatur after defrosting.
  • the trickle 19 is Darge ⁇ represents. Their leveling N can be adjusted via the settings 42.
  • the bottom 40 of the trickle tub is corrugated, wherein in the wells, the trickle holes 41 are introduced, through which the water exits again.
  • the water is introduced via the water inlet 38 and passed through the feed holes 39 to the bottom 40 of the trickle 19.
  • the feed holes 39 By the appropriately established distance of the feed holes 39 a uniform coverage of the bottom 40 is achieved.
  • the holes in the ground 41 become spaced so that a uniform distribution is ensured on the evaporator plates.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Eisherstellung, insbesondere für Bauzwecke, mit einer Eismaschine (1), die eine Wärmepumpe mit einem Kondensator und einem Verdampfer umfasst, der aus vertikal orientierten Verdampferplatten (14) besteht, die mit umlaufendem Rieselwasser aus mindestens einer Rieselwanne (19) ständig benetzt werden und die während einer Eisbildungsphase bei einer Verdampfertemperatur von ca. -11°C abgekühlt werden und während einer Enteisungsphase mit einem Kühlmitteldampfstoß aufgewärmt werden, so dass das gebildete Eis davon abfällt, und die Enteisungsphase beendet wird, sobald die Temperatur des Rieselwassers, das von den Verdampferplatten (14) abtropft, oberhalb der Temperatur des Rieselwassers in der Rieselwanne (19) liegt, und die Eisbildungsphase von neuem beginnt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Eisherstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Eisherstellung, insbesondere für Bauzwecke, mit einer Eismaschine, die eine Wärmepumpe mit einem Kondensator und einem Verdampfer aus vertikal orientierten Verdampferplatten umfasst. Dabei werden die Verdampferplatten mit umlaufendem Rieselwasser aus mindestens einer Rieselwanne ständig benetzt. Während einer Eisbildungsphase werden die Verdampferplatten mit einem Kühlmittel zu einer Verdampfertemperatur von ca. -11°C abgekühlt, so dass sich Eis an ihnen bildet. Während einer Enteisungsphase werden die Verdampferplatten mit einem Kühlmitteldampfstoß aufgewärmt, so dass das daran gebildete Eis davon abfällt.
Derartige Vorrichtungen sind insbesondere in warmen
Klimazonen für Bauzwecke mit großem Eisbedarf im Einsatz, da dort Beton überwiegend mit Eis statt mit Wasser
angemischt wird, damit er langsam abbindet und so die geforderte Dichte und Festigkeit erlangt. Um den
Tagesbedarf an Eis zu decken, der zur Tageszeit sporadisch auftritt, ist die in einer oberen Etage angeordnete
Eismaschine oft Tag und Nacht in Betrieb, deren Eis im Container in einer unteren Etage zwischengelagert wird. Der Nachtbetrieb ist ökonomischer, da die Kühlluft des
Kondensators dann eine wesentlich geringere Temperatur als am Tage hat .
Aus dem Patent DE 10 2005 008145 sind Eismaschinen bekannt, deren Platten-Verdampfer mit ca. -11 °C betrieben wird, wodurch sich nasses Eis aus in gleichbleibender Dosierung von oben zugeführtem Rieselwasser bildet. Dieses wird in kurzen Abständen mit einem in den Verdampfer eingeblasenen Kühlmittel-Dampfstoß von der Verdampferoberfläche abgetaut, so daß es sich scherbenförmig ablöst und in einen Eiscontainer fällt. Es sind keine Maßnahmen beschrieben, die es erlauben die Länge der Enteisungsphase zu steuern und zu kontrollieren. Von daher kann die Enteisungsphase länger als notwendig dauern und damit zusätzliche Energie verbrauchen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Vorrichtung und das
Verfahren zur Eisherstellung bezüglich des Energieeinsatzes und des Zeitbedarfs durch Optimierung der Enteisungsphase zu verbessern.
Die Lösung besteht in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1 und 2. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das Verfahren zur Eisherstellung, insbesondere für
Bauzwecke, arbeitet mit einer Eismaschine, die eine
Wärmepumpe mit einem Kondensator und einem Verdampfer aus vertikal orientierten Verdampferplatten umfasst.
Die Eisherstellung umfasst die Schritte:
- die Verdampferplatten werden mit umlaufendem Rieselwasser aus mindestens einer Rieselwanne ständig benetzt,
- während einer Eisbildungsphase werden die
Verdampferplatten mit einem Kühlmittel zu einer
Verdampfertemperatur von ca. -11 °C abgekühlt, so dass sich Eis an Ihnen bildet, und
- während einer Enteisungsphase werden die
Verdampferplatten mit einem Kühlmitteldampfstoß aufgewärmt, so dass das daran gebildete Eis davon abfällt, und
- die Enteisungsphase beendet wird, sobald die Temperatur des Rieselwassers, das von den Verdampferplatten abtropft, oberhalb der Temperatur des Rieselwassers in der
Rieselwanne liegt, und
- die Eisbildungsphase von neuem beginnt. Auf diese Weise wird die Enteisungsphase überwacht und die Verdampferplatten werden nur so lange erwärmt, wie es für das Abfallen des Eises notwendig ist. Somit wird der
Energieeinsatz für die Enteisung optimiert.
Die Eismaschine umfasst eine Wärmepumpe mit einem
Kondensator und einem Verdampfer aus vertikal orientierten Verdampferplatten und mindestens eine Rieselwanne für
Rieselwasser, welches zur Eisbildung die Verdampferplatten ständig benetzt.
Unter den Verdampferplatten ist mindestens ein
Wasserleitblech angeordnet, über die das Rieselwasser in mindestens eine Wassersammeiwanne geleitet und über eine Wasserumlaufpumpe in die Rieselwanne zurückgeleitet wird.
Die Eismaschine zeichnet sich dadurch aus, dass die
Temperaturen des Rieselwassers in der Rieselwanne und das, welches von den Verdampferplatten abtropft, gemessen werden. Sobald die Temperatur des Rieselwassers unterhalb der Verdampferplatten oberhalb der Temperatur des
Rieselwassers in der Rieselwanne liegt, zeigt dies an, dass das Ende der Enteisungsphase erreicht ist.
In der Eismaschine ist mindestens eine Siebplatte zwischen den Verdampferplatten und den Wasserleitblechen angeordnet, über die das abfallende Eis in einen Eiscontainer geleitet wird. Die Siebplatte trennt das Rieselwasser vom
herabfallenden Eis, so dass möglichst wenig Wasser in den Eiscontainer gelangt.
Dabei ist es vorteilhaft, dass jeweils zwei Siebplatten, Wasserleitbleche und Wassersammeiwannen eingebaut sind, zwischen denen das abfallende Eis hindurch fällt. Das Eis fällt somit mittig in den Eiscontainer. Die Rieselwannen besitzen vorteilhaft einen
längsorientierten gewellten oder gekanteten Boden, in dessen Vertiefungen Riesellöcher eingebracht sind, durch die das Rieselwasser auf die Verdampferplatten rieselt. Durch diese Anordnung ist eine gezielte Abgabe des Wassers auf die Oberkanten der Verdampferplatten möglich. Weiterhin wird eine Strudelbildung in der Rieselwanne verhindert. Es kann auch mit weniger Rieselwasser gearbeitet werden, da sich das Wasser in den Vertiefungen sammelt.
Dabei ist es günstig, das Wasser von der Seite durch
Zuführlöcher in die Rieselwanne zu leiten. Die Zuführlöcher besitzen einen solchen Abstand, dass die Vertiefungen am
Boden der Rieselwanne gleichmäßig gefüllt werden. Es hat sich herausgestellt, dass dazu der Abstand der Zuführlöcher zur Mitte der Anlage hin abnehmen muss.
Auch die Löcher im Boden werden abstandsmäßig so
eingerichtet, dass eine gleichmäßige Verteilung auf die
Verdampferplatten gewährleistet ist.
Des weiteren ist es günstig, die Ausrichtung der
Rieselwanne einstellbar zu machen, über die eine
gleichmäßige Berieselung der Verdampferplatten einstellbar ist. So kann die exakte Nivellierung der Rieselwanne auf einfache Weise auf der Baustelle, an der die Eismaschine steht, erfolgen.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist in den Figuren dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Eismaschine von der Seite. Fig. 2 zeigt perspektivisch die Rieselwanne.
In Fig. 1 ist dargestellt, dass die Eismaschine 1 auf dem Stützgerüst 4 mit einer Wasserberieselung im
Kreislaufbetrieb versehen ist. Das Wasser aus dem
Wassertank 3 wird mit der Wasserpumpe 17 über die Zuführleitung 31 den Rieselwannen 19 oberhalb der
Verdampfer 14 zugeführt, unter denen das abgelaufene Wasser über die Wasserleitbleche 9 in den Wannen 16 aufgefangen und mit der Wasserpumpe 17 zurückgefördert wird.
Das periodisch gelöste Eis wird über eine Siebplatte 15 durch den Einfallschacht 20 in den Eiscontainer 2
abgeführt .
Für den effektiven Betrieb der Eiserzeugung laufen aus den Rieselwannen 19 über den Verdampferplatten 14 dünne
Wasserfäden auf die Oberkante der Verdampferplatten, von wo sich das Rieselwasser gleichmäßig über die
Verdampferplatten 14 bzw. darauf angesetztes Eis verteilt. Nach dem Abfallen des Eises von den Verdampferplatten 14 läuft das Rielwasser direkt über die erwärmte Oberfläche der Verdampferplatten. Nun wird die Temperatur
des Rieselwassers über den Temperatursensor 37 überwacht, der den Anstieg der Rieselwassertemperatur nach erfolgter Enteisung registriert.
An den Rieselwannen 19 sind Temperatursensoren 35
angebracht, so dass die Temperaturdifferenz bestimmt werden kann . In Fig. 2 ist perspektivisch die Rieselwanne 19 darge¬ stellt. Deren Nivellierung N kann über die Einstellungen 42 ausgerichtet werden.
Der Boden 40 der Rieselwanne ist gewellt, wobei in den Vertiefungen die Riesellöcher 41 eingebracht sind, durch die das Wasser wieder austritt.
Das Wasser wird über den Wasserzulauf 38 eingeleitet und durch die Zuführlöcher 39 auf den Boden 40 der Rieselwanne 19 gegeben. Durch den entsprechend eingerichteten Abstand der Zuführlöcher 39 wird eine gleichmäßige Bedeckung des Bodens 40 erreicht. Auch die Löcher im Boden 41 werden abstandsmäßig so eingerichtet, dass eine gleichmäßige Verteilung auf die Verdampferplatten gewährleistet wird.
Referenzliste
1 Eismaschine
2 Eiscontainer
3 Wassertank
4 Container-Stüt zgerüst
9 Wasserleit lech
14 Verdampfer
15 Siebplatte
16 Wassersammelwanne
17 Wasserumlaufpumpe
19 Rieselwanne
20 EinfallSchacht
31 Wasserzulauf
35 Temperatursensor in der Rieselwanne
37 Temperatursensor an dem Wasserleiblech
38 Wasserzulauf
39 Zuführlöcher
40 Boden
41 Riesellöcher
42 NeigungsVerstellung
N Rieselwasserniveau

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Eisherstellung, insbesondere für
Bauzwecke, mit einer Eismaschine (1), die eine
Wärmepumpe mit einem Kondensator und einem Verdampfer aus vertikal orientierten Verdampferplatten (14) umfasst, die mit den Schritten:
- die Verdamperplatten (14) werden mit umlaufendem
Rieselwasser aus mindestens einer Rieselwanne (19) ständig benetzt,
- während einer Eisbildungsphase werden die
Verdampferplatten (14) mit einem Kühlmittel zu einer Verdampfertemperatur von ca. -11 °C abgekühlt, so dass sich Eis an Ihnen bildet, und
- während einer Enteisungsphase werden die
Verdampferplatten (14) mit einem Kühlmitteldampfstoß aufgewärmt, so dass das daran gebildete Eis davon abfällt, und
- die Enteisungsphase beendet wird, sobald die
Temperatur des Rieselwassers, das von den
Verdampferplatten (14) abtropft, oberhalb der Temperatur des Rieselwassers in der Rieselwanne (19) liegt, und
- die Eisbildungsphase von neuem beginnt.
2. Eismaschine zur Durchführung eines Verfahrens gemäß
Anspruch 1, die eine Wärmepumpe mit einem Kondensator und einem Verdampfer aus vertikal orientierten
Verdampferplatten (14) und mindestens eine Rieselwanne (19) für Rieselwasser umfasst, welches zur Eisbildung die Verdampferplatten (14) ständig benetzt, und unter den Verdampferplatten (14) mindestens ein Wasserleitblech (9) angeordnet ist, über die das Rieselwasser in
mindestens einer Wassersammeiwanne (16) geleitet und über eine Wasserumlaufpumpe (17) in die Rieselwanne (19) zurückgeleitet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Rieselwanne (19) und an einem Wasserleitblech ( 9 ) jeweils ein Temperatursensor (35, 37) angebracht ist, über den die Temperatur des Rieselwassers gemessen wird.
3. Eismaschine gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Siebplatte (15) zwischen den
Verdampferplatten (14) und den Wasserleitblechen (9) angeordnet ist, über die das abfallende Eis in einen Eiscontainer (2) geleitet wird.
4. Eismaschine gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Siebplatten (15), Wasserleitbleche (9) und Wassersammeiwannen (16) eingebaut sind, zwischen denen das abfallende Eis hindurch fällt.
5. Eismaschine gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rieselwanne (19) einen längsorientierten gewellten oder gekanteten Boden besitzt, in dessen
Vertiefungen Riesellöcher eingebracht sind, durch die das Rieselwasser auf die Verdampferplatten (14) rieselt.
6. Eismaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass das Rieselwasser durch Zuführlöcher (39) seitlich in die Rieselwanne (19) gelangt.
7. Eismaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rieselwanne (19) an seinen äußeren Seiten eine Neigungsverstellung (42) besitzt, über die eine
gleichmäßige Berieselung der Verdampferplatten (14) einstellbar ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102005008145B3 (de) 2005-02-21 2006-04-06 Otto-Wilhelm Held Vorrichtung zur Eisherstellung
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