ГЕНЕРАТОР ЛЬДА И СПОСОБ ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЛЬДА
ICE GENERATOR AND ICE GENERATION METHOD

Изобретение относится к технике низких температур, а именно к холодильной технике, и может быть использовано в льдогенераторах и холодоаккумуляторах холодильных установок.
Известен (SU, авторское свидетельство 1401238) льдогенератор трубчатого льда, содержащий вертикальный трубчатый сосуд, на внутренней поверхности которого образуется лед.
Недостатком известного устройства является то, что намораживание льда происходит внутри замкнутой поверхности трубы, а это при низких температурах может привести к аварийному размораживанию и разрушению корпуса льдогенератора. Конструкция льдогенератора имеет сложную систему неравномерного охлаждения и удаления льда.
Известен (GB, патент 1599296) льдогенератор, включающий верхний рабочий бак с наклонным съемным перфорированным желобом, люком для выгрузки льда и с патрубками для подвода, перелива и слива воды, установленные в нем охлаждающие элементы намораживателей трубчатого льда с патрубками для подвода и отвода хладагента (хладоносителя), нижний дренажный бак для сбора воды с водяным насосом и контейнер для сбора готового льда
Недостатком этого льдогенератора является низкая эффективность работы морозильных элементов, не обеспечивающих равномерность наморозки льда и сложность его конструктивного исполнения.
Известен (US, патент 5425243) льдогенератор, представляющий собой устройство для получения льда путем замораживания воды, поступающей из внешнего источника. Известный льдогенератор содержит корпус и морозильный блок. Корпус льдогенератора содержит бункер для льда, предназначенный для накопления брусков льда, полученных в морозильном блоке. Под бункером для льда расположена система охлаждения, включающая компрессор и конденсатор. К корпусу присоединены труба для подачи воды в морозильный блок и сливная труба для выпуска воды из корпуса наружу. Труба для подачи воды, проходящая к морозильному блоку и соединенная с ним, подсоединена к внешнему источнику воды. Сливная труба, проходящая к наружному стоку и соединенная с ним, подведена от водосбора, расположенного в бункере для льда.
Недостатком известного льдогенератора следует признать сложность конструкции и неэффективность работы.
Известна также (GB, патент 2111870) конструкция ледогенератора, состоящая из емкости для воды, помещенной в охлаждающее отделение холодильника для автоматического образования льда, сливного отверстия, через которое поступает вода в контейнеры ледогенератора в отделения морозильной камеры, дозировочной камеры, насоса, передающей трубки и водораспределителя.
Известны (US, патент 4815691) способ и устройство, содержащее теплообменник, систему подвода исходной воды и средство удаления кубиков льда, которые позволяют заполнять и добавлять воду в контейнеры для льда, которые расположены один над другим в переносном контейнере и которые позволяют удалять избыток воды.
Указанные технические решения имеют ограниченное применение, поскольку предназначены для получения незначительных количеств льда в домашних условиях.
Техническая задача, решаемая посредством настоящего изобретения, состоит в разработке экономичного и простого аппарата для получения смеси вода-лед (жидкого льда).
Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в обеспечении непрерывного процесса производства льда при высокой энергоэффективности процесса.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать льдогенератор разработанный конструкции и способ его использования.
3
Льдогенератор разработанной конструкции содержит замкнутый контур, образованный последовательно расположенными емкостью, предназначенной для размещения исходной воды и генерируемого льда, подающим трубопроводом, проточным насосом, теплообменником, клапаном, предпочтительно, электромагнитным, и отводной трубой, при этом между насосом и теплообменником подключен расширительный бак, а теплообменник представляет собой проточный корпус с патрубками ввода и вывода хладоагента, фланцем подачи воды и фланцем вывода смеси воды и кристаллов льда, причем между фланцами размещен эластичный элемент, внутренняя поверхность которого покрыта антиадгезионным покрытием. Предпочтительно вход подающего трубопровода и выход отводящего трубопровода размещены в нижней части емкости. Поскольку генерируемый лед, поступающий в емкость, имеет плотность менее 1 г/см, он всплывает в верхнюю часть емкости и не мешает забору воды из емкости и подаче воды из теплообменника в емкость. Преимущественно емкость выполнена термостатированной. Это позволяет избежать нагрева воды и таяния льда в емкости.
Разработанный способ генерирования льда с использованием охарактеризованного ранее льдогенератора реализуют следующим образом. Из емкости воду через подающий трубопровод подают насосом в расширительный бак и внутрь эластичного элемента, расположенного в теплообменнике и омываемого хладагентом, охлажденным до отрицательной температуры. Давление хладагента, прокачиваемого через корпус теплообменника, устанавливают меньше давления воды в эластичном элементе. При заполнении расширительного бака подаваемой водой открывают клапан с уменьшением давления в эластичном элементе. Под давлением хладоагента происходит уменьшение объема эластичного элемента с уменьшением площади его поверхности. Это приводит к отделению от поверхности эластичного элемента образовавшихся кристаллов льда. Отделение облегчает наличие антиадгезионного слоя. Отделившиеся при деформации упругого элемента от его внутренней поверхности кристаллы льда вместе с потоком воды по отводной трубе поступают в емкость. Вода из емкости повторно поступает в расширительный бак и в теплообменник.
В дальнейшем сущность изобретения будет рассмотрена с использованием графического материала.
На чертеже приняты следующие обозначения: емкость 1, вода 2, подающий трубопровод 3, насос 4, расширительный бак 5, эластичный элемент с внутренним антиадгезионным покрытием 6, теплообменник 7, хладагент 8, электромагнитный клапан 9, отводящий трубопровод 10, лед 11.
Установка работает следующим образом. Из теплоизолированной емкости 1 воду 2 через подающий трубопровод 3 подают насосом 4 в расширительный бак 5 и внутрь эластичного элемента 6, расположенного в теплообменнике 7 и омываемого с наружной стороны хладагентом 8, охлажденным до отрицательной температуры. Давление хладагента 8 устанавливают меньше давления воды 2 в эластичном элементе 6. В результате теплообмена между водой 2 в эластичном элементе и хладагентом 8 часть воды замерзает и на внутренней поверхности эластичного элемента образуется слой льда. При заполнении расширительного бака 5 электромагнитный клапан 9 открывают автоматически или вручную. Давление воды в эластичном элементе 6 падает ниже давления хладагента 8, оболочка эластичного элемента 6 сжимается, при этом слой льда разрушается и лед потоком воды уносится в емкость 1, где скапливается в верхнем слое 11. При опорожнении расширительного бака 5 клапан 9 закрывается, давление внутри эластичного элемента 6 повышается, оболочка эластичного элемента вновь расширяется.
Разработанное техническое решение может быть использовано для создания тепловых насосов, использующих энергию фазового перехода вода-лед, а также для получения смеси вода-лед (жидкого льда) для охлаждения продуктов в пищевой промышленности.