Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Gefrierkörpern in Stangen- bzw. Rohrform. Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Gefrier- n körpern in Stangen- bzw. Rohrform.
Bei bisher bekannten Anla-en für die Herstellung von Gefrierkörpern in Stangen- bzw. Rohrforin wird, nachdem die Körper sieh gebildet haben, das Lösen derselben durch Wärmeeinwirkung an der Gefrierfläche be wirkt.
Dadurch wird die an der Gefrierfläche haftende Schicht abgesehmolzen. Nun muss die Wärmeeinwirkung bei dem Abtauen so lange ausgedehnt werden, bis sieh sämtliche Körper gelöst haben und entweder von selbst aus den Formen nach unten herausfallen oder bei im Wasserbad eingetauchter Einrieh- tung durch den Auftrieb an die Wasserober- fläehe hochsteigen.
Infolgedessen haben solche Anlagen den Nachteil, dass bei nicht ganz ebenen Gefrier wandungen oder bei nicht gleichmässiger Wärmeeinwirkung von aussen mitunter er hebliche Schichten abgeschmolzen werden, bis sieh endlich sämtliche Körper der Anlage ge löst haben. Dadurch wird ein nicht unbedeu tender Teil. der vorher unter Energieaufwand produzierten künstlichen Gefrierkälte wieder vernichtet, und es ergibt sich ein unwirt- sehaftlicher Betrieb. Dies ist vor allem für die Herstellung von langen und dünnen Ge frierkörpern, wie für Seherbeneis, Speiseeis und dergleichen, der Fall, deren Länge ein erhebliches Vielfaches des Durchmessers be trägt.
Das Scherbeneis wird durch Zerdrül-.- ken oder Zerschlagen der meist rohrförmigen Gefrierkörper gewonnen.
Die Wirtschaftlichkeit einer solchen An lage lässt sich durch das Verfahren gemäss der Erfindung dadurch verbessern, dass die ge bildeten Gefrierkörper nicht nur durch Wärmeeinwirkung, sondern ausserdem mittels eines in der Aehsriehtung der Gefrierkörper wirkenden Druckes mechanisch von der Ge- frierfläehe gelöst werden.
Die Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens besteht darin, dass nicht nur Mittel zum Zuführen von Wärme zur Gefrierfläehe vorgesehen sind, sondern ausserdem ein mechanisches Mittel vorgesehen ist, welches auf einen Gefrierkör- per in dessen Achsrichtung einen Druck aus üben kann. Dies hat den Vorteil, dass das Lösen der Eisstan-e nicht durch Wärmeein wirkung allein, sondern zusätzlich durch, wenn zum Beispiel aueh nur kurzzeitig auf diese wirkende Schubkräfte bewerkstelligt und das Lösen beschleunigt wird.
Infolgedes sen verringert sich der Schmelzverlust bzw. erhöht sich die effektive Eisproduktion, denn die Wärmeeinwirkung braucht nur noch so lange aufrechterhalten zu werden, bis die letzten Haftschiehten des Eises an der Ge- frierfläehe weich sind. Ein Schmelzen des Eises ist nur noch in einem -unwesentlichen Masse notwendig.
Auf der Zeichnung sind zwei Ausfüh rungsbeispiele der Vorrichtung gemäss der n Erfindung schematisch dargestellt. Fig. <B>1</B> zeigt eine Vorrichtung mit elek trisch angetriebenen, mechanischen Ausstoss- vorrielltungen, Fig. 2 eine Ausführungsform für hydrau- lisehen Antrieb der Ausstossvorrichtung, Fig. <B>3</B> bis<B>5</B> Einzelheiten aus den Fig. <B>1</B> und 2 in grösserem Massstab.
In Fig. <B>1</B> ist der Kältekompressor<B>1,</B> wel- eher der Einfachheit halber einstufig gezeich net und dessen Antrieb nicht dargestellt ist, über die Druckleitungen 2,<B>3</B> mit dem Kon densator 4 verbunden. Vom Kondensator 4 führt die Leitung<B>5</B> zu den Druclueduktions- ventilen <B>6</B> und 6a und von dort die Leitun gen<B>7</B> und 7a zu den Vorrichtungen zur Her stellung von Gefrierkörpern in Stangen- bzw. Rohrform. Die Leitung<B>7</B> mündet in den Ver- dampferrauin <B>9,</B> der von den Rohren<B>10,</B> den Formen für die zu gefrierenden Körper, durchsetzt ist.
Die Vorrichtung<B>8</B> bildet den Verdampfer der Kälteanlage, und das ver dampfte Kälteinittel entweiellt aus dem Ver- dampferraum <B>9</B> durch die Verbindungslei tung<B>11,</B> das Absperrventil 12 und die Sang leitung<B>13</B> zum Kompressor<B>1.</B>
Von der Druckleitung<B>3</B> zweigen ferner die Verbindungsleitungen 14 und<B>15</B> mit den Absperrventilen<B>16</B> und<B>17</B> tun Verdampfer- rauin <B>9</B> und zu einem Flüssigkeitsreeeiver <B>18</B> ab, welch letzterer mittels der durch das Ven til<B>19</B> absperrbaren Leitung 20 am untern Ende des Verdampferraumes <B>9</B> angeschlos sen ist. Ausserdem ist der Flüssigkeitsreeeiver <B>18</B> mittels der Leitung 21 mit dem Absperr ventil 22 an die Saugleitung<B>13</B> angeschlossen.
Der Zufuhrraum <B>23</B> der Vorrichtung<B>8</B> ist mittels der obern Rohrplatte<B>23b</B> vom Ver- clampferraum <B>9</B> abgeschlossen und dient für die Verteilung der mittels der Leitung 24 zu geführten, zu gefrierenden Flüssigkeit, wobei ein alffälliger übersehuss an Flüssigkeit durch die überlaufleitung <B>25</B> abläuft.
Für jede Gefrierform <B>10</B> ist ein Druck stempel<B>26</B> vorgesehen, die sämtliche in die Drue,kplatte <B>27</B> eingesetzt sind. Zur Betäti gung der die mechanischen Mittel zum Aus üben eines Druckes auf die Gefrierkörper bil denden Druckstempel<B>26</B> sind mindestens zwei Spindeln<B>28</B> an der Druckplatte<B>27</B> vor gesehen, deren Muttergewinde in der Nabe der Zahnräder<B>29</B> angeordnet ist. Die Zahn räder<B>29</B> werden mittels des Ritzels <B>30</B> vom Elektromotor<B>31</B> angetrieben. Die Stempel<B>26</B> haben die gleiche Querschnittsform wie die Gefrierform.
Zur Steuerung der verschiedenen Ventile und zur Betätigung der Spindeln ist eine Schaltwelle<B>32</B> mit mehreren Kontaktscheiben <B>33</B> bis<B>38</B> vorgesehen, die vom Elektromotor <B>39</B> während der Zeit eines Arbeitsspiels ange trieben werden. Das Arbeitsspiel besteht aus einer Gefrierperiode und einer Abtau- bzw. Ausstossperiode.
Von den die Kontaktseheiben <B>33</B> bis<B>38</B> be rührenden, feststehenden Schleifkontakten 40 gehen Impulsleitungen züi den, Steuermagne ten 41 der verschiedenen Ventile. Der schraf fierte Teil ist der stromleitende; wenn dieser Teil mit den Schleifkontakten 40 in Berüh rung ist, öffnen die Steuermagneten 41 die Ventile, welche zum Beispiel dureli Feder kraft geschlossen werden. Die Kontaktscheibe <B>33</B> steuert die Gefrierperiode während der Zeit,. wo der schraffierte Teil dieser Scheibe mit dem Kontakt 40 in Berührung ist.
Wäh rend dieser Zeit ist das Entspannungsventil <B>6,</B> das Absperrventil 12 und Regelventil 42 für die Zufuhr von Gefrierflüssigkeit geöff net, während die Ventile<B>16, 17</B> und<B>19</B> ge schlossen sind. Das Ventil 22 ist ebenfalls ge öffnet.
In der Gefrierperiode füllt das in dem Kon densator 4 verflüssigte Kältemittel den Ver- dampferraum <B>9</B> bis zum Niveau 43 und bringt die in die Rohre<B>10</B> einfliessende Gefrierflüs- sigkeit zum Gefrieren. Die Gefrierflüssigkeit rieselt an der Innenfläche der Rohre<B>10</B> nach abwärts, friert dabei an der Wandung der Rohre<B>10</B> fest und bildet einen rohrförmigen oder stangenförmigen Gefrierkörper 44.
Die Rohre<B>10</B> sind dichtend durch die den untern Abschluss des Raumes<B>9</B> bildende Rohrwand hindurchgefülirt. Die Entnahme der Gefrierkörper ist in der Zeichnung wei ter nicht dargestellt, z. B. kann eine unter halb der Vorrichtung<B>8</B> angeordnete Kammer von genügender Länge zur Aufnahme der Gefrierkörper 44 vorgesehen sein. überschüs sige, aus den Rohren<B>10</B> herausfliessende Ge- frierflüssigkeit wird gesammelt und weg geführt oder zweekinässigerweise zum Bei spiel mittels einer Pumpe dem Verteilraum 23) wieder zugeführt.
Die ganzen Schaltungen während der Ab- tau- bzw. Ausstossperiode verlaufen nun wie folgt.
Am Ende der Gefrierperiode werden die Ventile<B>19</B> und<B>16</B> durch die Kontaktseheiben 34 und<B>35</B> sofort geöffnet, wobei gleichzeitig die von der Kontaktseheibe <B>33</B> gesteuerten Ventile<B>6,</B> 12 und 42 geschlossen werden.
Nun dringt warmes Druckgas aus dem Kompressor <B>1</B> über die Leitung 14 in den Verdampfer- raum <B>9.</B> Das bis zum Niveau 43 vorhandene flüssige Kältemittel wird nun unter dem Druck dieses Druckgases aus dem Verdamp- ferraum <B>9</B> in den Flüssigkeitsreeeiver <B>18</B> hin- übergepresst und gleichzeitig eine Wärmeein wirkung auf die Rohre<B>10</B> und auf die darin befindliehen Gefrierkörper 44 ausgeübt. Das Ventil<B>16</B> ist nur während der Zeit der Wärmeeinwirkung offen.
Wenn dieses ge schlossen wird, öffnet das Ventil<B>17</B> für kurze Zeit und das Ventil 22 wird gleichzeitig ge schlossen. Das über die Leitung<B>15</B> zugeführte Druckgas drückt dann wieder für die neue Gefrierperiode die Flüssigkeit aus dem Flüs- sigkeitsreeeiver <B>18</B> zurück in den Verdamp- ferraum <B>9.</B>
Gleich zu Beginn der Wärmeeinwirkung berührt der Belag der Kontaktscheibe<B>38</B> den Kontakt 45, so dass die Schaltspule 46 den Wendeschalter 47 nach links zieht, der nun den Elektromotor<B>31</B> so schaltet, dass die Pressplatte <B>27</B> mit den Stempeln<B>26</B> nach un ten bewegt wird. Damit nun die Stempel<B>26</B> bis zum obern Ende der Gefrierkörper 44 ge langen, müssen sie einen Leerhub h zurück legen. Dieser Leerhub h ergibt eine Verzöge rung des Ausstossens gegenüber dem<B>Ab-</B> tauen.
Es ist also eine Verzögerungsvorrieh- tung vorgesehen, die das Inwirkungtreten der Stempel erst eine bestimmte Zeit nach der Wärmeeinwirkung bewirken. Der Ilub h kann so bemessen sein, dass die Haftsehieht der Gefrierkörper 44 durch die Wärmeeinwir kung bereits weich genug ist, um durch die Stempel<B>26</B> die Körper 44 von der Gefrier- wandung der Rohre<B>10</B> losbrechen zu können, so dass diese nachher von selbst aus den Roh ren<B>10</B> nach unten herausfallen.
Für das Los brechen brauchen die Stempel lediglich einen Arbeitshub a zurilekzulegen. Die Stempel<B>26</B> drücken auf ihrem Abwärtsgang auf die Ge- frierhörper 44 und forcieren mit der auf die Haftsehieht ausgeübten Schubkraft das Los lösen der Gefrierkörper 44 von der Wand der Rohre<B>10.</B> Das Steuerorgan 34 zur Betätigung der Wärmezufuhr (Ventil<B>16)</B> ist mit dem Steuerorgan<B>38</B> zur Betätigung der Stempel <B>26</B> durch die Welle<B>50</B> mechanisch gekuppelt.
Die Körper 44 fallen nach unten heraus in einen wei ter nicht dargestellten Raum, wo sie auf bekannte, nicht dargestellte Weise zer kleinert und weggeschafft werden. Die Zer kleinerung kann auch unmittelbar ain Aus tritt der Rohre<B>10</B> erfolgen.
Sobald aber der Kontaktstreifen der Kon taktscheibe<B>38</B> den Kontakt 45 verlässt und den Kontakt 48 berührt, hält die Abwärts bewegung der Stempel<B>26</B> an und geht über in die Aufwärtsbewegung, die durch das An ziehen der Sehaltspule 49 eingeleitet wird und bis zur Ruhestellung anhält.
Wenn alles entfernt ist, kann wieder die Umstellung auf den Gefrierprozess durch die Kontaktscheibe<B>33</B> im Punkt<B>50</B> erfolgen.
Statt der selbsttätigen Schaltung der ver- sehiedenen Ventile mittels der Sehaltwelle <B>32</B> können die einzelnen Ventile auch von Hand bedient werden, wobei der Bedienungsmann die richtige Reihenfolge einzuhalten hat.
In Fig. 2 wird die Druekplatte <B>27</B> mittels des Kolbens<B>51</B> betätigt, der durch Druck mittel, z. B. Druckwasser, aus der Leitung<B>52</B> auf und ab bewegt wird. Zum Steuern dient das Umschaltorgan<B>53,</B> welches in Fig. 2 in der Stellung<B>1</B> während der Gefrierperiode eingezeichnet ist. In dieser Stellung ist die Leitung<B>52</B> mit der Leitung 54 verbunden und beguischlagt den Kolben<B>51</B> von unten, so dass die Stempel<B>26</B> in ihrer Rahestellung gehalten werden. Das Druckwasser fliesst durch die Leitung<B>55</B> in den Raum<B>23</B> ab.
Die Leitung<B>56</B> mit dein Windkessel<B>57</B> ver bindet in der Stellung I des Organes<B>53</B> den obern Zylinderraum des Kolbens<B>51</B> mit der Ablaufleitung<B>58.</B>
Als Arbeitsmittel für den Kolben<B>51</B> kann das Gefrierwasser selbst dienen, wenn dieses den erforderlichen Druck selbst aufweist oder dieser mittels einer nicht gezeichneten Pumpe erzeugt wird. Während des Gefrierprozesses wird das Druckwasser aus der Leitung<B>52</B> über das Umschaltorgan<B>53,</B> die Leitinig 54, den untern Zylinderraum und die Leitung<B>55</B> dem Verteilerra-Lun <B>23</B> zugeführt.
Der Kolben <B>51</B> gibt in seiner obern, durch den Ziduhr- druck der --Li gefrierenden Flüssigkeit gesperr ten Ruhestellung den Anschluss der Leitung <B>55</B> am untern Zylinderraum frei.
Bei der Umstellung des Umschaltorganes <B>53</B> in die Stellung II (Fig. <B>3)</B> wird das Druck- vvasser aus der Leitung<B>52</B> durch die Leitung <B>56</B> dem obern Zylinderraum zugeleitet, so dass der Kolben<B>51</B> und damit die Stempel<B>26</B> nach unten gedrückt werden.
Gleichzeitig wird der Anschluss der Leitung<B>55</B> zugedeckt, der Zu- fluss von Gefrierflüssigkeit zinn Raum<B>23</B> hört auf. Das aus dem -Lintern Zylinderrauin verdrängte Druckmittel wird über die Lei tung 54 dem Umschaltorgan<B>53</B> der Abfluss- leitung <B>58</B> zugeführt. Die Stempel<B>26</B> drüeken in der Achsrichtung auf die Gefrierkörper 44, um diese loszubrechen.
Die Stempel<B>26</B> werden zweckmässig fe dernd in der Druckplatte<B>27</B> gelagert (Fig. 4). Der verjüngte Teil<B>59</B> des Stempels<B>26</B> ist in- der Bohr-Lmg <B>60</B> der Platte<B>27</B> verschiebbar geführt. Die Anschläge<B>61</B> und<B>62</B> begrenzen die Axialbewegung des Stempels<B>26.</B> Die ein nachgiebiges Glied bildende Feder<B>63</B> ist mit einer bestimmten Vorspannung eingesetzt und drückt den Stempel<B>26</B> nach abwärts.
Trifft nun der Kopf des Stempels<B>26</B> während der Ausstossperiode auf den Gefrierkörper 44 auf, so wird, wenn der Haftwiderstand des Kör pers 44 die Vorspannung der Feder<B>39</B> über steigt, letztere so weitgehend gespannt, bis die Federkraft den Haftwiderstand über trifft und der Körper 44 abgesprengt wird. Der Haftwiderstand wird plötzlich stark ab nehmen, so dass sich die Feder<B>63</B> rasch ent spannt und den Gefrierkörper 44 heraus schleudert.
Ist der Haftwiderstand und damit die Vorspannung der Feder<B>63</B> derart gross, dass Beschädigungen an Organen des Stempel mechanismus befürchtet werden müssen, dann kann die starke Spannung der Feder bzw. die grosse Abhebung des Anschlages<B>61</B> von der Druckplatte<B>27</B> dazu benützt werden, einen Stromkreis zu schliessen bzw. zu öffnen und damit ein Signal einer Alarmvorrichtung auszulösen oder die Anlage durch eine im Antrieb des Stempels vorgesehene Aussehalt- vorrielitung im ganzen ausser Betrieb zu set zen.
Signalgabe und Ausserbetriebsetzung kann aber auch gleichzeitig erfolgen. Es wird zum Beispiel der Anschlag<B>61</B> auf einen Druckknopf 64 einwirken, welcher nun mit tels der Kontakte<B>65</B> entweder einen Strom kreis schliesst oder öffnet.
Der Kopf<B>66</B> des Ausstossstempels<B>26</B> kann als Führungs- und Verteilstück, das heisst als Verteiler für die Gefrierflüssigkeit beim Ein lauf en in die Rohrformen<B>10</B> während des Ge- frierprozesses dienen, wie in Fig. 4 darge stellt. Dieser Kopf<B>66</B> weist hierzu schrauben förmige Nuten<B>67</B> auf, die oben in die Ring nute<B>68</B> ausmünden. Die Flüssigkeit durch strömt diese Schraubennuten<B>67</B> und erhält eine Drallbewegung, die eine gleichmässige Benetzung der ganzen Rohraberfläche sichert.
In Fig. <B>5</B> ist ebenfalls ein federnd gelager ter Ausstossstempel vorgesehen. Der Stempel schaft<B>59</B> ist hier in der Bohrung<B>60</B> eiües Einsatzstückes<B>69</B> geführt und in der<B>Ab-</B> wärtsbewegung durch den Bund<B>70</B> begrenzt. Die Feder<B>71</B> drückt mit einer gewissen Vor- spannung den Bund<B>70</B> auf das Einsatzstück <B>69.</B> Als Widerlager der Feder<B>71</B> dient die Federbüchse<B>72,</B> die mit dem Einsatzstück<B>69</B> verschraubt ist.
Diese Federbüchse<B>72</B> ist als Bruchsicherung ausgebildet und besitzt zu diesem Zweek eine Eindrehung<B>73,</B> die beim Überschreiten emer maximal zulässigen Fe- derspannkraft den Bruch der Büchse<B>72</B> her beiführt. Durch diesen Bruch werden andere Organe des Stempelmechanismus oder die Ge- frierform <B>10</B> vor Überbeanspruchung und da her Beschädigung geschützt. Die Federbüchse <B>72</B> ist dabei leicht ersetzbar. Die Bruchsiche rung könnte auch im Stempelantrieb vorge sehen sein.
Die Anordnung von zwei Gefriergenera toren bzw. Vorrichtungen zur Herstellung von Gefrierkörpern dient dazu, dass der eine Generator<B>8,</B> wie zum Beispiel in Fig. <B>1</B> ge zeichnet, für die Gefrierperiode geschaltet ist, während der Generator 8a zum Beispiel im Abtauen steht. Auf diese Weise kann der Kältekompressor stets in Betrieb sein. Ge gebenenfalls ist noch ein dritter Gefriergene rator oder weitere vorhanden, wenn die Ge frierperiode die doppelte Zeit oder die mehr fache des Abtauens und Ausstossens beträgt.
In Fig. <B>1</B> geben ausserdem die ausgezoge nen Richtungspfeile den Kältemittelunflauf während der Gefrierperiode an; die gestri- ehelten Pfeile bedeuten die Zufuhr von Druckgas und die Entleerung des Verdamp fers<B>8</B> in den Flüssigkeitsreeeiver <B>18,</B> während die Pfeile in<B>'</B> dem eingezeichneten Kreis das Wiederauffüllen des Verdampfers<B>8</B> mit Kältemittel aus dem Flüssigkeitsreeeiver <B>18</B> darstellen. Diese Pfeile sind mit<B><I>A,</I></B><I> B,<B>C</B></I> be zeichnet.
Anstatt dass die Gefrierformen <B>10</B> von aussen vom Kältemittel beaufschlagt und im Innern von der zu gefrierenden Flüssigkeit durchströmt werden, können ebensogut an einem Ende geschlossene Rohre vorhanden sein, die im Innern vom Kältemittel bespült werden und auf der Aussenseite von der zu gefrierenden Flüssigkeit umgeben sind. In diesem Falle sind die Ausstossstempel ringför mig bzw. es könnte eine Platte ähnlich der Platte<B>27</B> vorgesehen sein, die für jede Ge- frierform eine Bohrung aufweisen würde.
Diese Platte hätte ihre Ruhestellung an dem Ende, an welchem die einseitig geschlossenen Rohre an dem Zufuhrraum für das Kältemit tel angeschlossen sind. Die rohrförmigen Ge- frierkörper würden dann über das geschlos sene Ende der Kühlrohre abgestreift.
Bei der hydraulischen Betätigung der Stempel<B>26</B> in Fig. 2 dient der Windkessel<B>57</B> zur Verzögerung des Beginnes des Aussto- ssens, indem erst dieser Windkessel unter den Zufuhrdruck der Gefrierflüssigkeit gesetzt werden muss.
Der Kopf<B>66</B> der Stempel kann vor allem bei der Herstellung von Stangen anstatt einen runden Querschnitt jeden beliebigen andern Querschnitt erhalten.
Die Steuermagnete der Ventile des zwei ten, dritten, vierten usw. Gefriergenerators können entweder<B>je</B> von einer getrennten, mit Steuerseheiben versehenen Sehaltwelle ge steuert werden, oder aber die Sehleifkontakte dieser Gefriergeneratoren können über den Umfang der Kontaktscheiben<B>33</B> bis<B>38</B> in Fig. <B>1</B> verteilt sein, sofern ein aufeinanderfol- gender Betrieb der Gefriergeneratoren beab sichtigt ist.
Wenn alle oder eine Gruppe von Gefriergeneratoren zu gleicher Zeit in der gleichen Phase arbeiten sollen, so können selbstverständlich die Steuermagnete der Ven tile dieser Gefriergeneratoren an die Schleif kontakte 40 der Schaltwelle<B>32</B> in Fig. <B>1</B> an geschlossen sein.