NL9001429A - Werkwijzen en inrichting voor het bereiden van ijs. - Google Patents

Description

Werkwijzen en inrichting voor het bereiden van ijs.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op werkwijzen voor het bereiden van ijs, omvattende het over een verdamper van een koelcircuit leiden van een vloeistof, het op een bepaald moment verhitten van de verdamper, en het opvangen van van de verdamper verwijderd ijs, alsmede op een inrichting voor het uitvoeren van deze werkwijzen.

Het is in principe bekend om ijs te bereiden door vloeistof gedurende een bepaalde tijd over een verdamper van een koelcircuit, welke bijvoorbeeld de vorm heeft van een vlakke plaat, te leiden, tot de gevormde ijslaag dik genoeg is, en vervolgens het gevormde ijs van de verdamper af te dooien door de verdamper gedurende enige tijd te verhitten, bijvoorbeeld door heet gas uit een compressor van het koelcircuit door de verdamper te leiden. De aan de verdamper gehechte zijde van het ijs wordt zo ontdooid, en het ijs laat los van de verdamper, waarna het opgevangen wordt in bijvoorbeeld een opvangbak waar het voor gebruik uitgenomen kan worden.

Op deze wijze kan snel en eenvoudig ijs worden bereid in grote hoeveelheden. Dit is bijvoorbeeld van belang bij het op bewaartemperatuur brengen van verse produkten van bederfelijke aard. Zo is het bijvoorbeeld voor de houdbaarheid van verse melk van groot belang dat deze zo snel mogelijk wordt afgekoeld van zijn met de lichaamstemperatuur van het melkgevend dier overeenkomende temperatuur tot een temperatuur van een paar graden boven het vriespunt. Hiervoor zijn op het moment van het melken van het vee grote hoeveelheden ijs nodig. Doordat dit ijs op de hierboven beschreven wijze snel bereid kan worden, zijn de grote inspanningen welke gepaard gaan met het opslaan van ijs niet nodig.

De hierboven beschreven werkwijze voor het bereiden van ijs heeft echter als nadeel, dat het moment waarop het vriezen beëindigd en het verhitten gestart moet worden, vast gekozen moet worden. De keuze van dit moment, en dus van de vriestijd, zal veelal gemaakt worden op basis van ervaring, waarbij er in het algemeen voor gezorgd zal worden, de vriestijd zodanig lang te kiezen dat onder alle omstandigheden voldoende ijs wordt gevormd. Hierdoor zal bij een lage omgevingstemperatuur een dikkere laag ijs op de verdamper gevormd worden dan gewenst, waardoor het rendement van de ijsbereiding sterk verminderd wordt.

De onderhavige uitvinding heeft derhalve tot doel te voorzien in een werkwijze voor het bereiden van ijs zoals hierboven beschreven, waarbij bovengenoemd nadeel vermeden wordt. Dit wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat het moment van verhitten bepaald wordt door de dikte van het ijs op de verdamper. Zo wordt onder alle omstandigheden precies de gewenste ijsdikte bereikt.

Bij voorkeur wordt het moment van verhitten bepaald doordat de druk waarmee een koelmiddel door een in het koelcircuit opgenomen compressor aangezogen wordt een bepaalde waarde onderschrijdt. Deze aanzuigdruk valt sterk terug wanneer de dikte van de ijslaag een energetisch ongunstige waarde nadert, en vormt derhalve een zeer duidelijke indicatie van het meest wenselijke afdooimoment.

Ook kan het moment van verhitten bepaald worden doordat de temperatuur van een koelmiddel na expansie in een in het koelcircuit opgenomen expansieventiel een bepaalde waarde onderschrijdt. Deze temperatuur valt eveneens sterk terug wanneer de ijsdikte een energetisch ongunstige waarde nadert, en vormt dus eveneens een goede aanduiding van het afdooimoment.

Wanneer het koelcircuit ten minste twee verdampers vertoont, van slechts telkens één waarvan het ijs afgedooid wordt, waarbij de verdamper waarvan het ijs afgedooid wordt tijdens het af dooien zodanig verbonden' wordt met :ahder&,;;. delen van het koelcircuit dat hij in het koelcircuit fün-geert als condensor, kan de ijsbereiding continu voortgang vinden, omdat afwisselend het ijs van één van de verdampers afgedooid kan worden.

Naast de eerder genoemde nadelen, heeft de bekende werkwijze voor het bereiden van ijs het nadeel dat de duur van het verhitten, net als de vriestijd, vast gekozen moet worden. De verhittingstijd zal in het algemeen zo lang gekozen worden, dat onder alle omstandigheden al het ijs van de verdamper verwijderd wordt. Dit resulteert in een hoog energieverbruik en een in de meeste gevallen onnodig langdurige onderbreking van de ijsbereiding.

De onderhavige uitvinding heeft daarom verder als doel te voorzien in een werkwijze voor het bereiden van ijs zoals hierboven beschreven, waarbij dit nadeel vermeden wordt. Dit wordt volgens de uitvinding bereikt, doordat het verhitten beëindigd wordt bij afwezigheid van ijs op de verdamper. Zo wordt een efficiënte en snelle ijsbereiding bereikt. Het waarnemen van de afwezigheid van ijs op de verdamper kan op verschillende wijzen gebeuren.

Bij voorkeur wordt het verhitten beëindigd, wanneer de druk van een in het koelcircuit aanwezig koelmiddel na condensatie in de verdamper waarvan het ijs afgedooid wordt een bepaalde waarde overschrijdt. Ook kan het verhitten beëindigd worden, wanneer de temperatuur van een in het koelcircuit aanwezig koelmiddel na condensatie in de verdamper waarvan het ijs afgedooid wordt een bepaalde waarde overschrijdt. Zowel de condensatiedruk als de condensatie-temperatuur van het koelmiddel stijgen namelijk sterk wanneer het ijs van de verdamper loslaat en het koelmiddel zijn warmte daaraan dus niet meer kan afgeven. De condensatiedruk en -temperatuur vormen dus beide een duidelijke aanwijzing voor de afwezigheid van ijs op de verdamper.

De uitvinding heeft voorts tot doel te voorzien in een inrichting voor het bereiden van ijs waarmee de hierboven beschreven werkwijze kan worden uitgevoerd. In een inrichting, omvattende: een koelcircuit met ten minste één compressor, ten minste één over een eerste leiding met daarin een eerste bestuurbare klep met de perszijde van de compressor verbonden condensor, ten minste één over een tweede leiding met de condensor verbonden expansieventiel, ten minste één over een derde leiding met daarin een eerste terugslagklep met het expansieventiel verbonden verdamper, een de verdamper met de zuigzijde van de compressor verbindende retourleiding met daarin een tweede bestuurbare klep, een de perszijde van de compressor met de verdamper verbindende afdooileiding met daarin een derde bestuurbare klep, en middelen voor het besturen van de kleppen; middelen voor het over de verdamper leiden van een te bevriezen vloeistof; en middelen voor het opvangen van op de verdamper gevormd ijs, wordt dit volgens de uitvinding bereikt door een in de retourleiding aangebrachte, signaalgevend met de klepbestu-ringsmiddelen verbonden drukgever.

De werkwijze volgens de uitvinding kan ook worden uitgevoerd met een inrichting zoals hierboven beschreven, welke gekenmerkt wordt door een in de derde leiding aangebrachte, signaalgevend met de klepbesturingsmiddelen verbonden temperatuurgever.

Bij voorkeur omvat een inrichting volgens de uitvinding meerdere, onderling parallel in het koelcircuit opgenomen verdampers, welke elk over een vierde leiding met daarin een tweede terugslagklep verbonden zijn met de tweede leiding. Zo kan telkens van één van de verdampers het ijs worden afgedooid, waarbij de verdamper waarvan het ijs afgedooid wordt tijdens het afdooien fungeert als condensor van het koelcircuit.

Wanneer de inrichting volgens de uitvinding een in de vierde leiding aangebrachte, signaalgevend met de klepbesturingsmiddelen verbonden toestandsgever omvat, kan het afdooien juist dan beëindigd worden, wanneer nagenoeg geen ijs meer op de verdamper waargenomen wordt.

Genoemde en andere kenmerken van de werkwijze en inrichting volgens de uitvinding worden hierna toegelicht aan de hand van een tweetal voorbeelden, waarbij verwezen wordt naar de bijgevoegde tekening, waarin overeenkomstige onderdelen aangeduid worden met overeenkomstige verwijzings- cijfers, en waarin: fig. 1 een schematische voorstelling is van een eerste uitvoeringsvorm van een inrichting voor het uitvoeren van de werkwijzen volgens de uitvinding; en fig. 2 een alternatieve uitvoeringsvorm weergeeft van de inrichting van fig. 1.

Een inrichting voor het bereiden van ijs omvat een koelcircuit 1 (fig. 1), middelen 20,21 die een te bevriezen vloeistof 22 over verdampers 11,12 van het koelcircuit 1 verdelen, en middelen voor het opvangen van het op de verdampers 11,12 gevormde ijs. Het koelcircuit 1 omvat een compressor 2, een met de perszijde daarvan over een eerste leiding 3 met daarin een eerste bestuurbare klep 4 verbonden condensor 5, een over een tweede leiding 6 met de condensor 5 verbonden expansieventiel, twee over een derde leiding 8 met daarin eerste terugslagkleppen 9,10 met het expansieventiel 7 verbonden verdampers 11,12, een de verdampers 11,12 met de zuigzijde van de compressor 2 verbindende retourlei-ding 13 met daarin tweede bestuurbare kleppen 14,15, en een de perszijde van de compressor 2 met de verdampers 11,12 verbindende afdooileiding 16 met daarin derde bestuurbare kleppen 17,18.

Tijdens het bereiden van ijs wordt een koelmiddel door de compressor 2 gecomprimeerd en in het koelcircuit 1 rondgepompt. Het koelmiddel wordt door de eerste leiding 3, door de openstaande eerste bestuurbare klep 4 naar de condensor 5 gepompt, waar het condenseert. Het gecondenseerde koelmiddel stroomt vervolgens naar het expansieventiel 7, waar het expandeert. Door de derde leiding 8 stroomt het geëxpandeerde koelmiddel door de eerste terugslagkleppen 9,10 naar de verdampers 11,12. In de verdampers 11,12 wordt het koelmiddel verdampt. De daartoe benodigde verdampings-warmte wordt onttrokken aan de omgeving van de verdampers 11,12, waardoor de over de verdampers 11,12 stromende vloeistof 22 bevriest en op de verdampers 11,12 een ijslaag gevormd wordt. De koelmiddeldamp wordt vervolgens via de geopende tweede bestuurbare keppen 14,15 door de retourlei- ding 13 naar de compressor gezogen.

Naarmate de dikte van de ijslaag op de verdampers 11,12 toeneemt daalt de druk van het koelmiddel in de re-tourleiding 13. Dit wordt waargenomen door een drukgever 23, welke wanneer de druk een bepaalde waarde onderschrijdt een signaal afgeeft aan klepbesturingsmiddelen 19. Wanneer de klepbesturingsmiddelen 19 dit signaal ontvangen sluiten zij de eerste bestuurbare klep 4, de tweede bestuurbare klep 14, en openen zij de derde bestuurbare klep 17. Tegelijkertijd wordt de toevoer van te bevriezen vloeistof 22 aan de eerste verdamper 11 stopgezet.

Het in de compressor 2 samengedrukte koelmiddel met hoge temperatuur wordt nu via de afdooileiding 16 toegevoerd aan de eerste verdamper 11, welke in het nu gevormde koelcircuit fungeert als condensor, en condenseert daarin. Het gecondenseerde koelmiddel stroomt daarna door een vierde leiding 25 via een daarin aangebrachte tweede terugslagklep 26 naar de tweede leiding 6, en stroomt, na in het expansie-ventiel 7 geëxpandeerd te zijn via de derde leiding 8 en de eerste terugslagklep 10 door de tweede verdamper 12. In de tweede verdamper 12 verdampt het koelmiddel, waarna de koelmiddeldamp weer via de bestuurbare klep 15 door de retourleiding 13 naar de compressor 2 gevoerd wordt. Zo wordt de aan de eerste verdamper 11 gehechte zijde van de op de eerste verdamper 11 aanwezige ijslaag ontdooid, waardoor de ijslaag loslaat van de verdamper 11, en onder invloed van de zwaartekracht in hier niet getoonde opvangmiddelen valt.

Wanneer het ijs van de eerste verdamper 11 losgelaten is, kan het door de als condensor fungerende eerste verdamper 11 stromende koelmiddel zijn warmte niet meer goed kwijt, temeer daar ook geen vloeistof 22 over de eerste verdamper 11 stroomt, waardoor de condensatietemperatuur en daarmee samenhangende condensatiedruk van het koelmiddel toenemen. Dit wordt waargenomen door een in de vierde leiding 25 aangebrachte temperatuur- of drukgever 24, welke wanneer de condensatietemperatuur of -druk een bepaalde waarde overschrijdt een signaal afgeeft aan de klepbestu- ringsmiddelen 19 dat het afdooien voltooid is. De klepbestu-ringsmiddelen 19 sluiten daarop de derde bestuurbare klep 17 en openen de eerste bestuurbare klep 4 en de tweede bestuurbare klep 14. Ook wordt de toevoer van vloeistof 22 naar de eerste verdamper 11 weer gestart.

De ijsbereiding vindt nu verder plaats op de hierboven beschreven wijze, waarbij wanneer de drukgever 23 wederom een drukval constateert nu de tweede verdamper 12 wordt afgedooid door het sluiten van de eerste bestuurbare klep 4 en de tweede bestuurbare klep 15 en het openen van de derde bestuurbare klep 18.

Op deze wijze kan de ijsbereiding continu doorgaan, terwijl het gevormde ijs afwisselend van de eerste en tweede verdampers 11,12 afgedooid wordt.

Het is mogelijk dat de druk van het koelmiddel in de retourleiding 13, welke na het beëindigen van het afdooien weer toeneemt, niet voldoende snel een waarde bereikt welke ligt boven de waarde waarbij de drukgever 23 een signaal afgeeft aan de klepbesturingsmiddelen 19. In dat geval zou na het beëindigen van een afdooicyclus meteen weer met afdooien begonnen worden. Om dit te voorkomen nemen de klepbesturingsmiddelen 19 na het afdooien een ruststand in, waarin de ijsbereiding normaal voortgang vindt. Vervolgens wordt één van de derde bestuurbare kleppen 17, 18 geopend, terwijl de eerste bestuurbare klep 4 en de tweede bestuurbare kleppen 14, 15 geopend blijven, waardoor de perszijde van de compressor 2 over de leidingen 3,16,13 verbonden wordt met zijn zuigzijde. Hierdoor neemt de druk van het koelmiddel snel toe. Wanneer de druk boven de signaalwaarde van de drukgever 23 gekomen is, kan de normale ijsbereiding hervat worden.

In plaats van de druk van het koelmiddel in de retourleiding 13 kan ook de temperatuur van het koelmiddel in de derde leiding 8 een aanduiding vormen van de ijsdikte of de verdampers 11,12. Een in de derde leiding 8 aangebrachte temperatuurgever 28 (fig. 2) kan de temperatuurdaling bij toenemende ijsdikte waarnemen, en bij het onder- schrijden van een bepaalde waarde een signaal afgeven aan de klepbesturingsmiddelen 19, waarna op de hierboven beschreven wijze het ijs van één van de twee verdampers 11,12 afgedooid wordt.

De gewenste ijsdikte en de gewenste mate van afdooien kunnen worden ingesteld door het op de passende signaal-waarden afstellen van de drukgever 23, resp. de temperatuur-gever 28 en de temperatuur- of drukgever 24.

Claims (12)

1. Werkwijze voor het bereiden van ijs, omvattende het over een verdamper van een koelcircuit leiden van een vloeistof, het op een bepaald moment verhitten van de verdamper, en het opvangen van van de verdamper verwijderd ijs, met het kenmerk, dat het moment van verhitten bepaald wordt door de dikte van het ijs op de verdamper.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het moment van verhitten bepaald wordt doordat de druk waarmee koelmiddel door een in het koelcircuit opgenomen compressor aangezogen wordt een bepaalde waarde onderschrijdt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het moment van verhitten bepaald wordt doordat de temperatuur van koelmiddel na expansie in een in het koelcircuit opgenomen expansieventiel een bepaalde waarde onderschrijdt.

4. Werkwijze volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat het koelcircuit ten minste twee verdampers vertoont, van slechts telkens één waarvan het ijs afgedooid wordt, waarbij de verdamper waarvan het ijs afgedooid wordt tijdens het afdooien zodanig verbonden wordt met andere delen van het koelcircuit, dat hij in het koelcircuit fungeert als condensor.

5. Werkwijze voor het bereiden van ijs, omvattende het over een verdamper van een koelcircuit leiden van een vloeistof, het op een bepaald moment verhitten van de verdamper, en het opvangen van van de verdamper verwijderd ijs, met het kenmerk, dat het verhitten beëindigd wordt bij afwezigheid van ijs op de verdamper.

6. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het verhitten beëindigd wordt wanneer de druk van een in het koelcircuit aanwezig koelmiddel na condensatie in de verdamper waarvan het ijs afgedooid wordt een bepaalde waarde overschrijdt.

7. Werkwijze volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat het verhitten beëindigd wordt wanneer de temperatuur van een in het koelcircuit aanwezig koelmiddel na condensatie in de verdamper waarvan het ijs afgedooid wordt een bepaalde waarde overschrijdt.

8. Inrichting voor het bereiden van ijs, bedoeld voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één of meer der voorgaande conclusies.

9. Inrichting volgens conclusie 8, omvattende: een koelcircuit met ten minste één compressor, ten minste één over een eerste leiding met daarin een eerste bestuurbare klep met de perszijde van de compressor verbonden condensor, ten minste één over een tweede leiding met de condensor verbonden expansieventiel, ten minste één over een derde leiding met daarin een eerste terugslagklep met het expansieventiel verbonden verdamper, een de verdamper met de zuigzijde van de compressor verbindende retourleiding met daarin een tweede bestuurbare klep, een de perszijde van de compressor met de verdamper verbindende afdooileiding met daarin een derde bestuurbare klep, en middelen voor het besturen van de kleppen; middelen voor het over de verdamper leiden van een te bevriezen vloeistof; en middelen voor het opvangen van op de verdamper gevormd ijs, gekenmerkt door een in de retourleiding aangebrachte, sig-naalgevend met de klepbesturingsmiddelen verbonden drukge-ver.

10. Inrichting volgens conclusie 8, omvattende een koelcircuit met ten minste één compressor, ten minste één over een eerste leiding met daarin een eerste bestuurbare klep met de perszijde van de compressor verbonden condensor, ten minste één over een tweede leiding met de condensor verbonden expansieventiel, ten minste één over een derde leiding met daarin een eerste terugslagklep met het expansieventiel verbonden verdamper, een de verdamper met de zuigzijde van de compressor verbindende retourleiding met daarin een tweede bestuurbare klep, een de perszijde van de compressor met de verdamper verbindende afdooileiding met daarin een derde bestuurbare klep, en middelen voor het besturen van de kleppen; middelen voor het over de verdamper leiden van een te bevriezen vloeistof; en middelen voor het opvangen van op de verdamper gevormd ijs, gekenmerkt door een in de derde leiding aangebrachte, sig-naalgevend met de klepbesturingsmiddelen verbonden tempera-tuurgever.

11. Inrichting volgens conclusie 9 of 10, gekenmerkt door meerdere, onderling parallel in het koelcircuit opgenomen verdampers, welke elk over een vierde leiding met daarin een tweede terugslapklep verbonden zijn met de tweede leiding.

12. Inrichting volgens conclusie 11, gekenmerkt door een in de vierde leiding aangebrachte, signaalgevend met de klepbesturingsmiddelen verbonden toestandsgever.