Unser Zeichen: H171-13

Verfahren zur Eisherstellung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eisherstellung mit einer Eismaschine, die eine Wärmepumpe mit einem

Kondensator und einem Verdampfer umfasst, der aus vertikal orientierten Verdampferplatten besteht, die mit umlaufendem Rieselwasser 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.

Derartige Vorrichtungen sind insbesondere in warmen Klimazonen für Bauzwecke mit großer Eisleistung 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 ⁰ 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 nach dem Rutschen

über eine schräg angeordnete Siebplatte in einen Eiscontainer fallt.

Es ist Aufgaben der Erfindung, das Verfahren zur

Eisherstellung bezuglich des Wirkungsgrades und der Nutzbarkeit durch Optimierung der Enteisungsphase zu verbessern .

Die Losung besteht in den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 1, 8, 9, 11 und 12.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens sind in den Unteranspruchen angegeben.

Eine erhebliche Energieeinsparung erbringt ein neuartiges Steuerverfahren der Berieselung des Verdampfers, bei dem wahrend der Eisbildungsphasen die Berieselungsmenge nur mit einem geringen überschuß zur gebildeten Eismenge erfolgt, so daß die vom Verdampfer gelieferte Kuhlenergie nur zu einem geringen Teil vom abfließenden Rieselwasser in einen rezirkulierenden Rieselwasservorrat übernommen wird. Wahrend der Enteisungsphase wird der Verdampfer mit einer höheren Wassermenge berieselt, wodurch eine erheblich schnellere Ablösung der Eisscherben von der Verdampferoberflache eintritt und dementsprechend die Dampfeinbringung in dem Verdampfer abgekürzt wird und die nächste Eisbildungsphase eher begonnen wird. Es hat sich gezeigt, daß die erhöhte Enteisungs-Berieselung zu einem schnellen Auftauen des Eises im Auftreffbereich der Wasserfaden fuhrt, so daß das Wasser sich alsbald keilartig zwischen der Verdampferoberflache und der Eisscherbe ausbreitet und diese schnell als Ganzes zum herabgleiten bringt. Die gesamte Periode des Vereisens und des Enteisens verkürzt sich dadurch um 5 - 10%, was eine

Wirkungsgradsteigerung von etwa 10% erbringt.

Eine besonders einfache Art der Steuerung der Rieselgeschwindigkeit lasst sich dadurch einrichten, dass der Pegel des Rieselwasservorrats in einer obenliegenden Rieselwanne auf verschiedene Niveaus eingestellt wird, so daß es mit dementsprechender Geschwindigkeit aus den bodenseitigen Durchtrittsoffnungen ablauft und oben auf die Verdampferplatten bzw. bereits gebildetes Eis auftritt und sich dort verteilt.

Vorteilhaft wird zur Niveauveranderung des Rieselwasservorrats die Wasserumlaufpumpe wahrend der Enteisungsphase oder zeitlich etwas vorlaufend dazu mit erhöhter, z. B. doppelter Geschwindigkeit betrieben und dadurch zusatzlich Rieselwasser aus der Wassersammeiwanne in die Rieselwanne verbracht.

Zur genauen Einhaltung der beiden Niveaus dienen vorteilhaft in einfacher Ausgestaltung der

Steuervorrichtung überlaufe in entsprechender Hohe an der Rieselwanne, die in die Wassersammeiwanne zurückfuhren und von denen der untere durch ein Ventil wahrend der Abtauphase gesperrt wird. Ein verzögertes Offnen des Ventils und demnach langsames Absinken des Niveaus zu Beginn der Vereisungsphase tragt der sinkenden Eisbildungsgeschwindigkeit bei wachsender Eisdicke Rechnung, so daß die angelieferte Kalteenergie optimal zur Eisbildung genutzt wird.

Die Berieselungsgeschwindigkeit steuert in einer anderen Ausgestaltung eine Steuervorrichtung mit einem Niveausensor, einem Eisdickenmesser und einer frequenzgesteuerten Wasserumlaufpumpe, womit das Niveau jeweils der Eisbildungsrate laufend angepaßt wird.

Die Phasenumsteuerung zwischen der Eisbildung und der Eisablösung erfolgt in einfachster Weise mittels Zeitsignalen, die so lang gewählt sind, dass während der Enteisungsphase die Eisscherben sicher von den Verdampferplatten abfallen. In einer Ausbildung des Verfahrens wird die Länge der Enteisungsphase von der Temperatur des abfließenden Rieselwassers abhängig gemacht. Solange die Eisscherben sich noch an den Verdampferplatten befinden, besitzt das Rieselwasser eine Temperatur von etwa 0 ⁰ C. Sobald alle Eisscherben abgefallen sind, steigt die

Temperatur auf etwa 2,5°C, was als Ende der Enteisungsphase ausgewertet wird.

In einer anderen Ausbildung des Verfahrens wird das Fallen der Eisscherben akustisch überwacht. Alle Scherben fallen in der Enteisungsphase in einem Zeitraum von ca. 60 Sekunden. Falls nach dem Fallen der Scherben für etwa 60 Sekunden kein weiteres Fallen beobachtet wird, kann sicher davon ausgegangen werden, dass alle Scherben gefallen sind und die Enteisungsphase kann beendet werden.

In einer weiteren Ausbildung des Verfahrens wird abhängig von der Eisdicke in der Eisildungsphase die Kühlmittelpumpe abgestellt, aber die Enteisungsphase noch nicht begonnen. Diese wird erst begonnen, wenn das Kühlmittel fast vollständig verdampft ist, es also alle Wärme aufgenommen hat. Erst dann wird der Kühlmitteldampfstoß in die Verdampferplatten geleitet und die Enteisungsphase begonnen. Auf diese Weise wird die Kälte des Kühlmittels besser genutzt und nicht ein Teil durch den beginnenden Enteisungsprozess vernichtet. Dieser Zyklus lässt sich vorteilhaft bei der Verwendung einer wässrigen Ammoniaklösung als Kühlmittel anwenden.

Bei Anwendung aller vorbeschriebener vorteilhaften

Verfahrensmaßnahmen wird eine Energieeinsparung von ca. 60%

zu den vorbekannten Anlagen bei einer Umgebungstemperatur von ca. 50 ⁰ C erreicht.

Die Eismaschine zur Durchführung der vorsehend beschriebenen Verfahren weist eine Rieselwanne auf, die einen längsorientierten gewellten oder gekanteten Boden besitzt, 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 samme11.

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 hin abnehmen muss.

Aiuch 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. 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 Eismachine 1 auf dem Stutzgerust 4 ist mit einer Wasserberieselung im Kreislaufbetrieb versehen ist. Das Wasser aus dem Wassertank 3 wird mit der Wasserpumpe 17 über die Zufuhrleitung 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 zurückgefordert wird. Das periodisch geloste 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 Wasserfaden auf die Oberkante der Verdampferplatten, von wo sich das Rieselwasser gleichmaßig über die

Verdampferplatten 14 bzw. darauf angesetztes Eis verteilt. Das Niveau des aufgestauten Rieselwasservorrates in den Rieselwannen 19 wird jeweils zwischen einem tieferen Niveau Nl und einem höheren Niveau N2 verändert, indem die

Leistung der Wasserpumpe 17 gesteuert verändert wird und das jeweils optimale Niveau und somit die Rieselgeschwindigkeit des Rieselwassers bestimmt wird. Wahrend der Eisbildungsphase wird ein niedriges Rieselwasserniveau Nl und wahrend der Enteisungsphase ein höheres Niveau N2 eingehalten. Dieses Niveau wird durch die Niveausensoren 35 überwacht.

Eine weitere überwachung erfolgt durch die akustischen Sensoren 36, die das Krachen der fallenden Eisscherben auf die Siebplatte 15 registrieren.

Die Temperaturüberwachung des überschüssigen Rieslewassers erfolgt über den Temperatursensor 37, der den Anstieg der Rieselwassertemperatur nach erfolgter Enteisung registriert .

In Fig. 2 ist perspektivisch die Rieselwanne 19 dargestellt. Deren Nivellierung 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-Stützgerüst 9 Wasserleitblech

14 Verdampfer

15 Siebplatte

16 Wassersammeiwanne

17 Wasserumlaufpumpe

19 Rieselwanne

20 Einfallschacht 31 Wasserzulauf

35 Niveausensoren

36 akustischer Sensor

37 Temperatursensor

38 Wasserzulauf

39 Zuführlöcher

40 Boden

41 Riesellöcher

42 Neigungsverstellung

Nl unteres Rieselwasserniveau

N2 oberes Rieselwasserniveau