Vorrichtung zur Herstellung von Klareisstücken

Abstract

 Eine Vorrichtung zur Herstellung von Klareisstücken, bei der in einer durch einen Schaukelantrieb beweg­baren Wanne eine hin- und hergehende Wasserströmung erzeugt wird, welche die in die Wanne hineinragenden mit einer Kühlvorrichtung verbundenen Kühlfinger zum Ansatz der Eisstücke umspült, soll hinsichtlich einer gleichmäßigen, wirkungsvollen Umströmung der Kühlfinger verbessert werden.Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß in der Wanne (1) vor den beiden Stirnflächen (9,10) Stauelemente (11,12) angeordnet sind, die im Bereich des Wannenbodens Rückströmausnehmungen (A1,A2) und im Bereich ihrer Oberkanten Überströmausnehmungen (B1,B2) bilden, wobei die Kühlfinger (13,14,15) zwischen den Stauelementen (11,12) in die Wanne (1) eingreifen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von Klareisstücken, bei der in einer durch einen Schau­kelantrieb bewegbaren Wanne eine hin- und hergehende Wasserströmung erzeugt wird, welche die in die Wanne hineinragenden mit einer Kühlvorrichtung verbundenen Kühlfinger zum Ansatz der Eisstücke umspült.

[0002] Das Problem der Klareisbildung beim Einfrieren von Eis­stücken ist bereits in der DE-PS 10 156 erörtert. In der dafür vorgeschlagenen älteren Vorrichtung wird das Wasser im Eistrog einer Eismaschine durch Pumpen in ei­ne intermittierend aufsteigende oder absteigende Bewegung versetzt, so daß die beim Einfrieren auftretende Luft­blasen durch die Wasserbewegung aus dem gefrierenden Wasser abgeschieden werden. Dadurch kann ein luftfreies, farbloses Klareis erzeugt werden.

[0003] Eine andere ältere technische Lösung unter Verwendung ei­nes Rüttelwerks für die Gefrierzellen von Eismaschinen zum Herstellen von Klareis ist in der DE-PS 33 171 beschrieben. Dabei werden die Gefrierzellen mit dem gefrierenden Wasser durch einen mit Mitnehmerzugstange und Exzenter versehenen Rüttelantrieb gleichmäßig hin- und herbewegt, wodurch das in den Zellen befindliche Wasser in Bewegung gerät. Auf die­se Weise lassen sich die beim Gefrieren abgeschiedenen Luft­bläschen losreißen.

[0004] Eine Weiterbildung des älteren Standes der Technik ist in der DE-PS 26 47 541 beschrieben. Diese Ausführungsform zeigt eine durch Hub- und/oder Schaukelbewegung bewegte Wanne, in der ein rhythmisches kontrolliertes schnelles Hin- und Her­fließen der Wassermenge und ein Steigen und Fallen des Was­serspiegels in Form einer kontinuierlich von Wannenwand zu Wannenwand hin und her fortschreitenden Welle pro Schub und/­oder Schaukelbewegung erzeugt wird, wobei die Frequenz der Wannenbewegung abgestimmt ist auf die Länge der Schub- und/­oder Schaukelbewegung sowie auf die Wasserstandshöhe im Stillstand und auf die Wannenlänge. Eine derartige Vorrich­tung mit einer zwischen den Stirnwänden der Wanne hin und her fortschreitenden Wasserwelle ergibt durch Reflexion der Wasserwelle an den Stirnflächen ungünstige Strömungsbereiche mit geringer Strömungsbewegung, und die in diesen Bereichen angeordneten Kühlfinger werden daher nicht ausreichend um­strömt, so daß sich in den abgeschiedenen Eisstücken Luftein­schlüsse und Abscheidungen von Mineralsalzen des Wassers be­finden können.

[0005] Zum Stande der Technik gehört außerdem eine Vorrichtung zur Herstellung von Klareisstücken nach der US-PS 2 606 427. Bei dieser Ausführung einer mit einem Schaukelantrieb verbunde­nen Gefriereinheit, welche mehrere übereinander liegende und gemeinsam bewegbare Wannen enthält, sind jeweils im Stirnbereich der Wannen Überlaufbehälter für das in der Schräglage über den Rand der Stirnwand abströmende Wasser angebracht. In den Wannen befinden sich kühlmitteldurch­strömte metallene Bodenteile, die mit metallenen Trennwän­den zur Bildung der Aufnahmeräume für die Eisstücke ver­bunden sind. Die Innenwandseiten der Wannen sind jeweils gegenüber den äußersten Trennwänden und gegenüber dem Bo­denteil mit wärmeisolierendem Material ausgekleidet. Über dessen obere Randschicht strömt das bei der Schaukelbewe­gung aus den Aufnahmeräumen abfließende Wasser in die zuge­ordneten Überlaufbehälter.

[0006] Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, eine Vor­richtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß im Bereich der in die Wanne hineinragenden Kühlfinger jeweils eine hinreichende Horizontalströmung erzeugt wird, welche ei­ne einwandfreie Abscheidung der Luftblasen und der im Wasser vorhandenen Mineralsalze ergibt, und die auch bei relativ kleinen Eismengen, beispielsweise in Haushaltskühlschränken mit geringem Energiebedarf eingesetzt werden kann.

[0007] Die Lösung der Aufgabenstellung erfolgt dadurch, daß in der Wanne vor den beiden Stirnflächen Stauelemente angeordnet sind, die im Bereich des Wannenbodens Rückströmausnehmungen und im Bereich ihrer Oberkanten Überströmausnehmungen bilden, wobei die Kühlfinger zwischen den Stauelementen in die Wanne eingreifen. Vorteilhaft ist die Höhe der Stauelemente größer als der bestimmungsgemäße Wasserstand in der waagerecht stillstehenden Wanne.

[0008] Bei einer solchen Vorrichtung wird im gesamten Bereich der Kühlfinger eine genügend starke hin- und hergehende Horizon­talströmung erzeugt. Durch die Vermeidung einer von Wannen­wand zu Wannenwand hin und her fortschreitenden Wasserwelle ergeben sich im Bereich der Wannenwand hinter den Stauele­menten Rückström- bzw. Überströmkomponenten, die in ihrer Wirkung mit Kolbenströmungen verglichen werden können. Ge­genüber den älteren Ausführungsformen ist die erfindungsge­mäße Ausbildung wesentlich vereinfacht, sie erzielt eine überraschend günstige Wirkung und kann mit einfachen kon­struktiven Mitteln aufgebaut werden.

[0009] Die Rückströmausnehmungen und die Überströmausnehmungen las­sen sich in verschiedener Weise, beispielsweise als Lochaus­sparungen in Querwänden oder dgl. gestalten.

[0010] Bevorzugt erscheint jedoch eine Ausbildung, bei der die Stauelemente ebenflächige Staubleche sind, welche als Rück­strömausnehmungen gegenüber dem Wannenboden einen sich über die Wannenbreite erstreckenden Schlitz bilden und deren Höhe in Bezug auf die Auslenkung bei der Schaukelbewegung so ge­wählt ist, daß die Oberkanten der Stauelemente, die einseitig freien Überströmausnehmungen begrenzen.

[0011] Die Größen der Rückström- und Überströmausnehmungen in Ver­bindung mit der Frequenz der Schaukelbewegung sowie mit der Wasserstandshöhe bei stillstehender Wanne können vorteilhaft zur Erzielung geringer Strömungsverluste aufeinander abge­stimmt sein. Eine zweckmäßige Ausbildung läßt sich dabei da­durch erreichen, daß die Länge der Wanne unterhalb von 30 cm, die Wannenbreite unterhalb von 8cm und die Wannenhöhe unter­halb von 8cm liegen und daß die beiden Staubleche ca. 2cm vor den Stirnflächen der Wanne als durchgehende Querwände an­geordnet sind. Die Schaukelfrequenz beträgt dabei ca. 60 - 70/min.

[0012] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann es zweckmäßig sein, im Bereich der Stirnflächen der Wanne zwischen diesen und den Stauelementen nach oben divergierende Aufnahme­räume zu bilden. Dadurch wird ein Überschwappen des Wassers verhindert. Hierzu können die Stirnflächen der Wanne schräg­liegend angeordnet sein.

[0013] Durch die Merkmale der Erfindung lassen sich Vorrichtungen zur Herstellung von Klareisstücken, insbesondere für Haus­haltskühlschränke, einfach aufbauen und einwandfreie Klar­eisstücke, beispielsweise in Hohlkegelform, mit geringem Energieaufwand innerhalb kurzer Gefrierzeit herstellen.

[0014] Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbei­spiels näher erläutert werden; es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung,

Fig. 2 und 3 eine Darstellung der Strömungsverhält­nisse bei der Schaukelbewegung der Wanne in zwei Extrempositionen.

[0015] In Fig. 1 ist eine Wanne 1 dargestellt, die im mittleren Bo­denbereich in einer Kipplagerung 2 gelagert ist. Mit dieser Wanne 1 ist über eine Verbindungsstange 3 ein Kurbelantrieb 4 verbunden. Die Verbindungsstange 3 greift über die beiden drehbaren Anlenkpunkte 5 und 6 an der Wanne 1 und am Kurbel­antrieb 4 an. Der Antrieb des Kurbeltriebs 4 erfolgt durch einen Antriebsmotor 7 über ein Schneckenvorgelege 8.

[0016] In die Wanne 1 sind vor den beiden schräg liegenden Stirn­flächen 9,10 jeweils als durchgehende Trennwände gestaltete Staubleche 11,12 eingesetzt, welche im Bereich des Wannen­bodens Rückströmausnehmungen A1,A2 und im Bereich ihrer Ober­kanten Überströmausnehmungen B1,B2 bilden.

[0017] In die zur Schaukelbewegung antreibbare Wanne 1 tauchen drei Kühlfinger 13,14,15 einer feststehenden Kühlvorrich­ tung 16,die in bekannter Weise aufgebaut sein kann. Durch das Kühlmittel werden die Oberflächen der Kühlfinger un­terhalb von 0°C beispielsweise auf -8°C abgekühlt. Die sich bildenden Klareisstücke 17 sind gestrichelt an der Außenseite der vom Kühlmittel durchströmten Kühlfinger 13,14,15 angedeutet.

[0018] Die Figuren 2 und 3 zeigen in weiter vereinfachter Darstel­lung die Wanne 1 in den beiden durch den Schaukelantrieb hervorgerufenen Extremlagen.

[0019] In Fig. 2, d.h. bei am linken Ende geneigter Wanne 1 ent­steht eine im wesentlichen horizontal von rechts nach links gerichtete Hauptströmung (Hauptpfeil), welche die an­gedeuteten Kühlfinger z.B. 13 umgibt und die durch die Rück­strömausnehmung A2 im divergierenden Aufnahmeraum eine auf­steigende Komponente bildet, während die überströmende Kom­ponente als Oberflächenströmung über die Überströmausnehmung B2 an der Oberkante des Stauelementes 12 strömt. Gleichzei­tig tritt Wasser aus dem divergierenden Aufnahmeraum vor der Stirnfläche 9 durch die Rückströmausnehmung A1 aus, welches die Hauptströmung unterstützt.

[0020] Bei der in Fig. 3 gezeigten anderen Extremlage mit am rech­ten Ende geneigter Wanne 1, kehrt sich der Strömungsverlauf um,und die durch den Hauptpfeil gekennzeichnete Hauptströ­mungsrichtung ist nunmehr von links nach rechts gerichtet. Dabei tritt Wasser durch die Rückströmausnehmung A2 aus dem vor dem Staublech 12 liegenden divergierenden Aufnahmeraum in den die Kühlfinger z.B.13 enthaltenden Raum ein. Die Hauptströ­mung wird einerseits als aufsteigende Komponente durch die Rückströmausnehmung A1 in den vor dem Staublech 11 liegenden nach oben divergierenden Aufnahmeraum geleitet. Andererseits strömt die Flüssigkeit als überströmende Komponente durch die Überströmausnehmung B1 über die Oberkante des Stau­bleches 11 hinweg.

[0021] Während somit durch die Schaukelbewegung der Wanne 1 zwischen den beiden Staublechen 11 und 12 eine im wesent­lichen horizontal gerichtete Hauptströmung mit erheblicher Strömungsgeschwindigkeit angefacht wird, treten je nach Schwenkrichtung in dem sich absenkenden Aufnahmeraum zwischen Staublech und Stirnfläche kolbenartig auf- und absteigende Teilströmungen auf. Die Kühlfinger z.B. 13 werden jedoch nur von der jeweils kräftigen horizontal ge­richteten Hauptströmung im Raum zwischen den beiden Stau­blechen in wechselnder Richtung umströmt. Die durch den Neigungswinkel der Wanne auftretenden geringen Abweichungen der Hauptströmungsrichtung von der Horizontalen, sollen bei dieser Betrachtung nicht ausdrücklich erwähnt werden. Im allgemeinen liegt die durch die Schaukelbewegung der Wanne verursachte Neigung in den beiden Extremlagen und damit die Abweichung von der Horizontallage unterhalb von 20°.

[0022] Die Größen der beiden Rückströmausnehmungen A1 und A2 sol­len dabei zweckmäßig so gewählt werden, daß das Wasser beim Einströmen über A1 bzw. A2 von unten in den jeweils zugeordneten Aufnahmeraum vor der Stirnfläche 9,10 der Wannenwand langsamer ansteigt als das Wasser, welches vor dem jeweils angeströmten Stauelement 11,12 ansteigt. Da­durch steht dem über die Oberkante des Staubleches 11 bzw. 12 durch die Überströmausnehmung B1,B2 überströmenden Wasser ein genügend großer Aufnahmeraum zur Verfügung, so daß ein Überschwappen über den Wannenrand vermieden wird.

[0023] Durch die erhöhte Konvexion ergibt sich eine gleich­mäßige Verteilung der Abkühlwirkung und ein Losreißen von anhaftenden Luftblasen, so daß mit relativ geringem Energieaufwand Klareiswürfel erzeugt werden können.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung von Klareisstücken bei der in einer durch einen Schaukelantrieb bewegbaren Wanne eine hin- und hergehende Wasserströmung er­zeugt wird, welche die in die Wanne hineinragenden mit einer Kühlvorrichtung verbundenen Kühlfinger zum Ansatz der Eisstücke umspült, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wanne (1) vor den beiden Stirnflächen (9,10) Stauelemente (11,12) angeordnet sind, die im Bereich des Wannen­bodens Rückströmausnehmungen (A1,A2) und im Bereich ihrer Oberkanten Überströmausnehmungen (B1,B2) bilden, wobei die Kühlfinger (13,14,15) zwischen den Stau­elementen (11,12) in die Wanne (1) eingreifen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Höhe der Stauelemen­te (11,12) größer ist als der bestimmungsgemäße Was­serstand in der waagerecht stillstehenden Wanne (1).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Stauelemente eben­flächige Staubleche (11,12) sind, welche als Rück­strömausnehmungen (A1,A2) gegenüber dem Wannenboden einen sich über die Wannenbreite erstreckenden Schlitz bilden und deren Höhe in Bezug auf die Auslenkung bei der Schaukelbewegung so gewählt ist, daß die Oberkanten der Stauelemente (11,12) die freien Überströmausnehmungen (B1,B2) begrenzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Größe der Rück­ström- und Überströmausnehmungen (A1,A2, B1,B2) in Verbindung mit der Frequenz der Schaukelbewegung sowie mit der Wasserstandshöhe bei stillstehender Wanne (1) zur Erzielung geringer Strömungsverluste aufeinander abgestimmt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß zwischen den Stauele­menten (11,12) und den Stirnflächen (9,10) der Wanne (1) nach oben divergierende Aufnahmeräume gebildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Stirnflächen (9,10) der Wanne (1) schrägliegend ausgebildet sind.

Zeichnung