專利名稱：顆粒冰制冰機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種冰的制造設(shè)備。
采用傳統(tǒng)制冰方法得到的冰有塊狀冰、片狀冰、管狀冰等等。
塊狀冰的制冰原理采用冷凍機將氯化鈣鹽水冷卻到-20℃以下，再將低溫氯化鈣鹽水通過鹽水泵打到塊狀冰模鋼板的外側(cè)，并在冰模外側(cè)循環(huán)，使塊狀冰模內(nèi)的水逐漸結(jié)成塊狀冰，由于塊狀冰很厚，所以凍結(jié)時間要求很長，所需的冷量隨著結(jié)冰的加厚，傳熱系數(shù)的降低而減少，制冷壓縮機的操作臺數(shù)也就減少。該制冰方法，系統(tǒng)的傳熱效率低，蒸發(fā)溫度低，能耗高，占地面積大，投資高。塊狀冰使用時必須破碎并且易損壞被冷卻的物體。
管狀冰的制冰原理采用水直接噴灑在制冷劑蒸發(fā)管的外壁上，經(jīng)過一段時間的熱交換，在管壁上結(jié)成一層冰，并逐漸增厚，到一定厚度，把蒸發(fā)管轉(zhuǎn)變成加熱管，使外壁的冰層脫落，或用機械方法取下冰層，該方法的制冰機比塊狀冰制冰機占地面積小，投資省，制冰的能耗較低，是目前國內(nèi)外較為先進的制冰方法。
上述傳統(tǒng)制冰原理和制冰設(shè)備雖有不同，但都有共同的缺點即冰的流動性差，使用時有時需要將冰搗碎，這樣一來，出現(xiàn)的冰的尖角部分容易損壞被冷卻的物體；且上述冰很難在密閉狀態(tài)下運輸，有時無法保證冰的清潔衛(wèi)生，因而殃及各種冷凍食品；而且制造上述冰的設(shè)備占地面積較大，能耗高。因此，近年來，人們開始研究顆粒冰的加工和運輸，由于顆粒冰在加工過程中成冰速度快，可連續(xù)生產(chǎn)，節(jié)約能源；又由于把冰制成直徑約為1～2mm的小顆粒冰，流動性極佳，可用泵直接輸送給用戶，從顆粒冰的形成到用戶使用，全過程是密閉的，可避免環(huán)境對冰的污染，清潔衛(wèi)生。然而我國在顆粒冰的生產(chǎn)加工方面還處于起步階段。
本發(fā)明的目的是提出一種顆粒冰制冰機，它采用氯化鈉鹽水或海水直接制成直徑為φ1～2毫米的顆粒冰。
本發(fā)明的目的是通過提供具有如下構(gòu)造的制冰機得以實現(xiàn)的，該制冰機包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)和載冷劑循環(huán)系統(tǒng)。
所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括制冷壓縮機，冷凝器，制冷劑貯液罐，膨脹閥，冰核生成器和氣液分離器。
所述載冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)鹽水泵，冰核生成器，養(yǎng)晶筒，飽和鹽水筒。
所述制冷劑是氟里昂或氨，制冷溫度為0～-20℃。
所述載冷劑為人工配置的濃度為2～6波美度的氯化鈉鹽水或海水。
該裝置生產(chǎn)的顆粒冰為淡水冰，冰的含鹽量在0.02％以下。
該裝置生產(chǎn)的顆粒冰呈干粉狀或漿液狀。
所述冷凝器采用風(fēng)冷，或采用水冷。
所述冰核生成器包括臥式內(nèi)、外套薄壁圓筒，內(nèi)筒中間設(shè)有與電機相連的旋轉(zhuǎn)軸，沿旋轉(zhuǎn)軸設(shè)有間斷分布的、可與旋轉(zhuǎn)軸同轉(zhuǎn)的刮板，外筒與內(nèi)筒之間形成作為制冷劑的蒸發(fā)腔的夾套，內(nèi)外筒同一端分別設(shè)有鹽水入口、制冷劑入口，另一端分別設(shè)有鹽水出口、制冷劑出口。
所述冰核生成器的內(nèi)、外筒材質(zhì)為不銹鋼材料，如1Cr18Ni9Ti或3.5Cr鋼。
所述冰核生成器的夾套的沸騰傳熱表面為在不銹鋼表面噴涂鋁多孔層，鋁多孔層厚度為0.2～0.8毫米，孔隙率為20％～45％。
所述冰核生成器的內(nèi)筒中的旋轉(zhuǎn)軸外設(shè)有與之連接的、帶有沿徑向伸出的支架的外套，支架中間設(shè)有凹槽，所述刮板上設(shè)有與支架固定的長圓孔，緊固件通過長圓孔將刮板固定在支架凹槽內(nèi)，在凹槽內(nèi)、刮板下面設(shè)有復(fù)位彈簧。
所述養(yǎng)晶筒為立式圓筒形結(jié)構(gòu)，圓筒外層另加保冷層，養(yǎng)晶筒材料為聚氯乙烯或聚乙烯等工程塑料，或鋼板內(nèi)涂防腐涂層。
所述養(yǎng)晶筒的下部設(shè)置鹽水進口，底部設(shè)置鹽水出口，頂部設(shè)置顆粒冰出口。
所述養(yǎng)晶筒鹽水進口處設(shè)有不銹鋼制耙式分配器。
本發(fā)明的顆粒冰制冰機還可將若干冰核生成器組合起來，公用制冷機和養(yǎng)晶筒等其它設(shè)備，以達到不同規(guī)模制造顆粒冰的生產(chǎn)量，如顆粒冰的生產(chǎn)量為4噸/天，8噸/天，12噸/天，16噸/天等。
本發(fā)明的顆粒冰制冰機的工作原理是采用氯化鈉鹽水，流過高效傳熱管——冰核生成器，當靠近冰核生成器沸騰傳熱表面的鹽水，經(jīng)過熱交換，結(jié)成小顆粒冰晶后，被刮板刮下，立即隨著鹽水進入養(yǎng)晶筒，在養(yǎng)晶筒內(nèi)冰晶逐漸長大到φ1～2毫米并懸浮在鹽水中，形成顆粒冰。由于載冷劑就是顆粒冰的原液，因而不需要載冷劑和制冷劑之間的間壁式換熱，僅需冰核生成器，可連續(xù)使用，效率高。
本發(fā)明的顆粒冰制冰機的流程簡述如下低壓制冷劑蒸汽，經(jīng)過制冷壓縮機升壓后進入冷凝器，在冷凝器內(nèi)冷凝成為高壓液態(tài)制冷劑，然后通過膨脹閥減壓送入冰核生成器(蒸發(fā)器)中，在冰核生成器夾套內(nèi)蒸發(fā)，把冷量傳遞給載冷劑，制冷劑被蒸發(fā)汽化；變成低壓蒸汽，被制冷壓縮機吸入，完成制冷循環(huán)，產(chǎn)生冷量。氯化鈉鹽水通過鹽水泵進入冰核生成器的內(nèi)腔，在器壁處，經(jīng)過熱交換形成微小的冰晶，附在器壁上，然后被連續(xù)旋轉(zhuǎn)的刮板刮下，立即隨鹽水一起離開冰核生成器被送入養(yǎng)晶筒內(nèi)，在養(yǎng)晶筒內(nèi)，較小的冰晶被溶化，放出冷量，傳給較大的冰晶，較大的冰晶，由于獲得冷量，成長變大到φ1-2毫米的小顆粒冰，浮到養(yǎng)晶筒的頂部，積累到一定數(shù)量的干顆粒冰后，被刮刀送出養(yǎng)晶筒，送到需要顆粒冰的地方，或浮在養(yǎng)晶筒內(nèi)鹽水層的上面，用于儲存冷量，待停止制冷機工作，而又需要冷量時使用。小顆粒冰雖然漂浮在鹽水中，但顆粒冰本身基本上為淡水冰。新鮮水和飽和鹽水的補加量，根據(jù)鹽水濃度計控制，養(yǎng)晶筒內(nèi)被分離出顆粒冰晶后的鹽水，再通過鹽水泵送入冰核生成器內(nèi)，完成鹽水循環(huán)。
本發(fā)明的顆粒冰制冰機的優(yōu)點是1、由于冰核生成器傳熱效率高，熱交換面的總傳熱系數(shù)高達2600大卡/米2時K，可連續(xù)使用，制冰速度快。
2、結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕，整個制冰設(shè)備只有相同容量片狀冰制冰機體積的1/4，塊狀冰制冰機體積的1/15。
3、節(jié)約電能，電耗僅為相同容量片狀冰制冰機的60％。
4、生產(chǎn)出的冰流動性極佳，可用泵直接輸送給用戶，可避免環(huán)境對冰的污染，可廣泛用于食品業(yè)。
5、可根據(jù)需要，采用冰核生成器的不同組合，作成生產(chǎn)量不同的系列設(shè)備。
6、可作為蓄冷空調(diào)，夜間制冰，白天停機使用冷量，躲開白天用電高峰，節(jié)省電價。
下面結(jié)合附圖和實施例，進一步闡述本發(fā)明的設(shè)計方案

圖1是顆粒冰制冰機的組成示意圖；圖2是圖1中冰核生成器5的構(gòu)造示意圖；圖3是圖2中沿A-A剖線的局部剖面放大圖；圖4是圖3中刮板54的左視圖；圖5是圖1中的養(yǎng)晶筒7的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是圖5中的耙式分配器71的結(jié)構(gòu)示意7是本發(fā)明的一種組合形式的示意圖。
圖1示出本發(fā)明的顆粒冰制冰機的構(gòu)成。參照圖1，本裝置包括由制冷壓縮機1、冷凝器2、制冷劑貯液罐4、膨脹閥9、冰核生成器5、氣液分離器3組成的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)和由循環(huán)鹽水泵6、冰核生成器5、養(yǎng)晶筒7、飽和鹽水筒8組成的載冷劑循環(huán)系統(tǒng)組成。
制冷劑可以采用氟里昂，也可以采用氨，制冷溫度為0～-20℃。載冷劑可以是人工配置的濃度為2～6波美度的氯化鈉鹽水，也可以是海水。
生產(chǎn)出的顆粒冰可以呈干粉狀，也可以呈漿液狀，如果想得到后者，冰核生成后快速排出即可。
生產(chǎn)出的顆粒冰為淡水冰，冰的含鹽量在0.02％以下。
冷凝器2可以采用風(fēng)冷，也可以采用水冷。
上述方案中，循環(huán)鹽水泵6入口處設(shè)有新鮮水補加口61和飽和鹽水補加口62。
圖2至圖4示出本發(fā)明制冰機中冰核生成器5的構(gòu)造。參照圖2至圖4，冰核生成器包括薄壁內(nèi)圓筒51和外圓筒52，設(shè)置在內(nèi)圓筒51中間的旋轉(zhuǎn)軸53和沿旋轉(zhuǎn)軸53間斷分布的刮板54；其中內(nèi)圓筒51套入外圓筒52中間，且它們之間形成可作為制冷劑蒸發(fā)腔的夾套521，內(nèi)圓筒51內(nèi)腔為載冷劑循環(huán)空間，右端設(shè)有鹽水入口512，左端設(shè)有鹽水出水口513，外圓筒52右端設(shè)有制冷劑入口522，左端設(shè)有制冷劑出口523，夾套521為制冷劑循環(huán)空間；旋轉(zhuǎn)軸53與電機相連，刮板54與旋轉(zhuǎn)軸53連接，并在電機帶動下一起旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速為200～600轉(zhuǎn)/分，刮板54沿軸向間斷交錯分布(如圖所示)。
內(nèi)、外筒52、51采用不銹鋼材料制作，如1Cr18Ni9Ti或3.5Cr鋼。
夾套的沸騰傳熱表面511是在不鋼表面上噴涂鋁多孔層，該層厚度為0.2～0.8毫米，孔隙率為20％～45％，這樣做，可提高該表面的傳熱效率，提高冰核生長速度。
圖3示出圖2中的旋轉(zhuǎn)軸53和刮板54之間的一種連接構(gòu)造，參照圖3和圖4，旋轉(zhuǎn)軸53外設(shè)有一個同軸的外套56，二者之間用鍵57連接，外套56上焊有支架58，支架58沿徑向伸出，支架58中間設(shè)有凹槽581，刮板54上設(shè)有長園孔515，通過緊固件514將刮板54固定在支架58的凹槽581內(nèi)，彈簧59為復(fù)位彈簧，當刮板54碰到顆粒冰時，刮板54將受到軸向壓力，彈簧59可使復(fù)位。
刮板54材料采用工程塑料，如聚烯亞胺或石墨聚四氟乙烯等。
旋轉(zhuǎn)軸53采用不銹鋼材料，可制作成實心軸或空心軸。
旋轉(zhuǎn)軸53的兩端面的密封為機械密封。采用市售的標準件即可。
圖5和圖6示出本發(fā)明制冰機中的養(yǎng)晶筒7的構(gòu)造。參照圖5和圖6，養(yǎng)晶筒7作成立式圓筒形結(jié)構(gòu)，圓筒外層另加保冷層；養(yǎng)晶筒7材料為聚氯乙烯或聚乙烯等工程塑料，或采用鋼板制作，內(nèi)涂防腐涂層。
養(yǎng)晶筒7的下部設(shè)置鹽水進口72，底部設(shè)置鹽水出口73，頂部設(shè)置顆粒冰出口74。
參見圖6，養(yǎng)晶筒7鹽水進口72處設(shè)有不銹鋼耙式分配器71。
顆粒冰制冰機可根據(jù)每天制冰量作成系列設(shè)備，參見圖7，四個冰核生成器組合起來，公用制冷系統(tǒng)和養(yǎng)晶筒等其它設(shè)備，每日可生產(chǎn)12噸冰。
本發(fā)明的顆粒冰制冰機的特點1，在冰核生成器夾套內(nèi)沸騰傳熱表面采用鋁多孔表面高熱通量強化傳熱，使沸騰放熱系數(shù)大于8500大卡/米2時K，并在冰核生成器的結(jié)晶表面，采用特殊結(jié)構(gòu)的刮板，使結(jié)晶表面一旦形成小的冰晶，立即被刮去，在結(jié)晶表面不形成冰層，不存在冰層熱阻，同時增加鹽水在結(jié)晶表面的強制流動，從而使冰核生成器傳熱表面的總傳熱系數(shù)高達2600大卡/米2時K，從而使顆粒冰制冰機的體積比其它形式制冰機體積都小，傳熱溫差僅5～6℃，比其它型式制冰機亦少，從而使該制冰機的能耗比其它型式制冰機都低。
2，由于載冷劑就是顆粒冰的原液，因此不需要載冷劑和制冰液體之間的間壁式熱交換器，從而節(jié)省了換熱設(shè)備和節(jié)省了能耗。
3，整個系統(tǒng)相對同等容量的制冰機而言，是最輕便的。顆粒冰制冰機的體積僅為片狀制冰機體積的1/4，為塊狀制冰機體積的1/15。
4，生成的冰粒細而均勻，對于被冷卻的各種產(chǎn)品，冷卻充分，而且不易損毀產(chǎn)品，特別是魚蝦等鮮活產(chǎn)品的冷凍。
5，本系統(tǒng)可用任何水質(zhì)，甚至可用海水，也可制成清潔的淡水冰。
6，顆粒冰在儲存過程中，外層顆粒冰晶溶化形成一層保護膜，空氣無法進入，可延長顆粒冰的保存時間。
7，顆粒制冰機可安裝在室外，不需要建廠房，也可安裝在船上供應(yīng)遠洋漁輪保鮮用冰和淡水。
8，運轉(zhuǎn)設(shè)備少，維修方便。
9，顆粒冰制冰機可形成系列產(chǎn)品。
10，用作蓄冷空調(diào)，夜間制冰，白天停機使用冷量，躲開白天用電高峰，節(jié)省電價。
權(quán)利要求
1.一種顆粒冰制冰機，其特征是該裝置包括制冷劑循環(huán)系統(tǒng)和載冷劑循環(huán)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述制冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括制冷壓縮機，冷凝器，制冷劑貯液罐，膨脹閥，冰核生成器和氣液分離器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述載冷劑循環(huán)系統(tǒng)包括循環(huán)鹽水泵，冰核生成器，養(yǎng)晶筒，飽和鹽水筒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述制冷劑是氟里昂或氨，制冷溫度為0～-20℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述載冷劑為人工配置的濃度為2～6波美度的氯化鈉鹽水或海水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒冰制冰機，其特征是該裝置生產(chǎn)的顆粒冰為淡水冰，冰的含鹽量在0.02％以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒冰制冰機，其特征是該裝置生產(chǎn)的顆粒冰呈干粉狀或漿液狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述冷凝器采用風(fēng)冷或水冷。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述循環(huán)鹽水泵入口處設(shè)有新鮮水和飽和鹽水的補加口。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述冰核生成器包括臥式內(nèi)、外套薄壁圓筒，內(nèi)筒中間設(shè)有與電機相連的旋轉(zhuǎn)軸，沿旋轉(zhuǎn)軸設(shè)有間斷分布的、可與旋轉(zhuǎn)軸同轉(zhuǎn)的刮板，外筒與內(nèi)筒之間形成作為制冷劑的蒸發(fā)腔的夾套，內(nèi)外筒同一端分別設(shè)有鹽水入口、制冷劑入口，另一端分別設(shè)有鹽水出口、制冷劑出口。
11.根據(jù)權(quán)利要求3所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述養(yǎng)晶筒為立式圓筒形結(jié)構(gòu)，圓筒外層另加保冷層，養(yǎng)晶筒材料為聚氯乙烯或聚乙烯等工程塑料，或鋼板內(nèi)涂防腐涂層。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述冰核生成器的內(nèi)、外筒材質(zhì)為不銹鋼材料，如1Cr18Ni9Ti或3.5Cr鋼。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述冰核生成器的夾套的沸騰傳熱表面為在不銹鋼表面噴涂鋁多孔層，鋁多孔層厚度為0.2～0.8毫米，孔隙率為20％～45％。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述冰核生成器內(nèi)筒中的旋轉(zhuǎn)軸外設(shè)有與之連接的、帶有沿徑向伸出的支架的外套，支架中間設(shè)有凹槽，所述刮板上設(shè)有與支架固定的長圓孔，緊固件通過長圓孔將刮板固定在支架凹槽內(nèi)，在凹槽內(nèi)、刮板下面設(shè)有復(fù)位彈簧。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述養(yǎng)晶筒的下部設(shè)置鹽水進口，底部設(shè)置鹽水出口，頂都設(shè)置顆粒冰出口。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述刮板材料為工程塑料，如聚烯亞胺，或石墨聚四氟乙烯等。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述刮板沿軸向間斷交錯分布，旋轉(zhuǎn)軸及刮板轉(zhuǎn)速為200～600轉(zhuǎn)/分。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述旋轉(zhuǎn)軸為不銹鋼制實心軸或空心軸。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述旋轉(zhuǎn)軸的兩端面的密封為機械密封。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述養(yǎng)晶筒鹽水進口處設(shè)有不銹鋼制耙式分配器。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述養(yǎng)晶筒的顆粒冰出口處設(shè)有定時開動的出料刮板。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的顆粒冰制冰機，其特征是所述養(yǎng)晶筒上部設(shè)有液位指示器。
23.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的顆粒冰制冰機，其特征是該裝置將若干冰核生成器組合起來，公用制冷機和養(yǎng)晶筒等其它設(shè)備，以達到不同規(guī)模制造顆粒冰的生產(chǎn)量，如顆粒冰的生產(chǎn)量為4噸/天，8噸/天，12噸/天，16噸/天等。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顆粒冰制冰機，其特征是該裝置可作為蓄冷空調(diào)，夜間開機制冰，白天停機使用冷量，躲開白天用電高峰，節(jié)省電價。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種顆粒冰制冰機，包括由制冷壓縮機、冷凝器、制冷劑貯液罐、膨脹閥、冰核生成器、氣液分離器組成的制冷劑循環(huán)系統(tǒng)和由循環(huán)鹽水泵，冰核生成器、養(yǎng)晶筒、飽和鹽水筒組成的載冷劑循環(huán)系統(tǒng)。該裝置生產(chǎn)的冰為淡水冰，呈干粉狀或漿液狀。本發(fā)明的優(yōu)點是傳熱效率高、制冰速度快；結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，重量輕；節(jié)約電能；可直接用泵輸送給用戶，避免環(huán)境對冰的污染。
文檔編號F25C1/14GK1133426SQ9511904
公開日1996年10月16日 申請日期1995年12月20日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月20日
發(fā)明者王樹國, 申傳文, 徐代娟, 王斌, 王 華, 趙慧琴 申請人:北京科海低溫設(shè)備聯(lián)合技術(shù)公司