[发明专利]把液体原料冷冻成坚实的片状固体原料的设备和方法

说明书

本发明涉及将液体原料冷冻成固体的机器，特别是制造片状冰的机器。

用于食品工业生产中、用于建筑行业中冷冻混凝土及其它用途的连续自动地制造大量片冰的机器是众所周知的，普通类型的常规制冰机是利用一个固定的柱型圆桶，圆桶外表面暴露于冷却剂或致冷剂而其内部装水，水在圆桶的内表面冷冻并通过旋转的刀排切削成大块冰。这种机器可以生产大量的冰，但该机器制造起来相对较大并且较贵。

已设计成一种利用旋转冷冻盘代替圆桶的片冰机以提高制冰效率。Treuer的美国专利3,863,462公开了一种圆盘制冰机的例子。不蒸发的致冷剂流过一对几何上复杂的盘内通道。水加在旋转圆盘的平坦的外表面部分，低温冷却，然后用装在邻近圆盘外表面的一系列径向间隔排列的刀片切削下来。

其它的常规转旋圆盘制冰机用数目更多的通常等长的内通道以达到整个圆盘外表面均匀冷却的目的。流入圆盘的致冷剂分路输送以便对各个内通道提供等量的致冷剂。然而，在实际中已发现各通道长度的细微差别，通道的横截面尺寸在制造中的变化，以及和不同通道外形有关的致冷剂压力损失的变化，导致了各个通道的冷却程度的不同。

常规的圆盘机器的致冷循环系统提供给圆盘的致冷剂流速是受限制的，以确保所有致冷剂在盘内蒸发。实际上所有致冷剂离开圆盘时变成过热蒸汽。圆盘致冷系统的这种结构和操作形式导致了圆盘内流动通道的最大冷却效能没能全部利用。致冷剂的流速必须限制在一个和具有最低冷却能力的通道内的蒸发速率相应的数值，以确保所有的致冷剂在最低效率通道内大量蒸发。但具有较高蒸发效率的流动通道，(即，从受冷冻的液体原料中吸收更多热量)还受和较低效率通道相应的流速的限制，因此馈送不足的致冷剂。

除了常规的制冰机性能受限，常规圆桶或圆盘机器的另外的缺点是制冰质量不稳定。为了保证从机器冷却表面上把冰恰当的分离下来，防止冰片粘在一起，并把冰片制成预定大小，必须给要冷冻的水中加入少量盐。常规机器是依赖每隔一定周期间隔手工往贮水池中加盐，间歇式加入盐导致水中盐浓度的不稳定以及制出的冰的质量不一致。

另外，在常规圆盘或圆桶型机器中所用冰块切削刀片必须安装在离机器冷却表面一定距离，适应该冷却部件的旋转偏差而不致引起冷却表面的磨损。

本发明提供一种改进操作性能的片冰制冰机。本机器包括一个有许多致冷剂流动内通道的冷却部件和将液体物质输送到其上的一部分的冷却表面。致冷剂供给系统给通道进口提供过量的蒸发性液体致冷剂，这样一部分液体致冷剂在每个通道内蒸发以冷冻输送到冷却面的液体物质，而剩余部分的液体致冷剂以液体状态从每个通道出口流出。本发明机器还包括一个从冷却表面切削冷冻物质的切削工具。安装冷却却部件使之相对于液体物质输送点和切削工具旋转，这样冷冻表面周期性地经历液体的输送和冷冻物质的切削。

不管各通道在冷冻效率上的差别，提供过量的蒸发性致冷剂能使每个通道在最满额负荷条件下操作，这样从实质上增加机器上的冷冻物质的总的生产率。

本发明的最佳实施例中，冷冻部件是旋转的圆盘并且冷冻的原料是含有微量盐份的水。机器还包括自动盐份控制装置来控制水中盐的浓度在一期望的范围内，以生产均匀高质量的冰。盐份控制装置包括一个用来给冷冻表面输送水的水箱，一个蓄有饱和盐水的蓄水器和一个调整蓄水器中饱和盐水流入水箱的流速以调节水箱中盐份的自动控制器。

本发明的另一方面，通过将刀片的刀刃安装在靠近冷却部件的冷却表面而将冷却表面的冷冻物切削下来，并能够使刀刃响应冷却表面和粘在冷冻表面上的冷冻物质的变化从标定位置上发生偏移。在一个较佳的实施例中，刀片由弹性材料制造，使得刀片在操作开始起动时弯曲离开冷却表面以让过坚硬地粘在冷却表面的冷冻原料，或响应冷却部件的旋转偏差而弯曲离开冷却表面。刀片的弹性特征还允许刀片标定地拭抹冷冻面以除掉矿物沉积物，但不实质性地损坏冷却表面。

本发明的致冷系统所用部件比常规片冰机致冷系统所用部件更少，这样，在制造和操作上比常规圆盘片冰机更便宜。

用实施例进一步详细描述本发明，并用附图作参考，其中：

图1：给出根据本发明制造的片冰机透视图。

图2：给出图1的圆盘、转动装置和水喷洒器的侧视图。

图3：给出图1机器切削刀片的局部放大的端视图。

图4：给出图1机器的致冷系统的示意图。

图5：给出图1机器的冷却圆盘轮毂的部分横截面图。

图6：给出根据本发明制造的一个可替换的实施例的片冰机的侧视图，其中，水从喷洒器和浸没箱输送。