ЛЬДОФОРМА Российский патент 1997 года по МПК F25C1/22 

Изобретение относится к льдотехнике и может быть использовано для получения льда в бытовых, офисных, торговых и транспортных льдогенераторах, а также в льдогенераторах медицинского и лабораторного назначения.

Известна льдоформа льдогенератора, выполненная в виде полых металлических полусфер, устанавливаемых в трубопроводе с протекающим в нем хладагентом (патент США N 4942742, кл. F 25 C 1/22, 1990). Данная льдоформа не имеет развитой поверхности теплообмена, например, ребра, интенсифицирующего процесс льдообразования. В этой связи, для получения порции льда необходим более энергоемкий источник холода, а также большее время кристаллизации.

Известна льдоформа термоэлектрического льдогенератора, состоящая из двух половин, нижняя из которых выполнена в виде металлической полусферы, а верхняя в виде входящего в него цельнометаллического полушара, охлаждение которой осуществляется с помощью термоэлектробатарей. (а.с. N 1753213, кл. F 25 C 1/12, 1992). Данная льдоформа предназначена для механической выемки льда посредством переворачивания льдоформы и не может быть использована в льдогенераторах вплывающего типа, являющихся одновременно водоохладителями.

В качестве прототипа выбрана льдоформа термоэлектрического водоохладителя или льдогенератора всплывающего типа, представляющая собой алюминиевую емкость, выполненную в виде открытого сверху усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх, в центре которого установлено прикрепленное к дну вертикально ориентированное цельнометаллическое ребро (патент США N 4055053, кл. 25 В 21/02, 1977, C 5/18).

Однако, как показали выполненные нами эксперименты, при данной конструкции льдоформы намороженный на поверхности верхней части ребра лед при оттаивании длительное время не плавится, препятствуя тем самым всплытию порции льда в льдоформе, что в конечном итоге приводит к увеличению времени получения порции льда. Это объясняется тем, что процесс отвода теплоты существенно неравномерен по высоте ребра и наименее эффективен в его верхней части.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение создать льдоформу, обеспечивающую минимальные затраты времени на получение порции льда.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в снижении интенсивности намораживания льда на поверхности верхней части ребра.

Указанный технический результат достигается тем, что в льдоформе, состоящей по меньшей мере из одно ячейки, содержащей боковые стенки, дно и вертикально ориентированное ребро, согласно изобретению, ребро выполнено с открытой сверху полостью, которая заполнена низкотеплопроводным материалом.

Кроме того, достижению указанного технического результата, способствует то, что верхняя торцовая поверхность ребра покрыта слоем низкотеплопроводного материала.

Выполнение ребра с открытой сверху полостью и заполнение ее низкотеплопроводным материалом позволяет исключить намораживание льда на торцевой поверхности ребра. В режиме оттаивания, соответственно, не происходит затрат времени на плавление льда на торце ребра, порция льда освобождается и всплывает гораздо быстрее и не происходит непроизводительных потерь массы льда из-за его интенсивного плавления в нижней части льдоформы. Кроме того, наибольший эффект будет достигнут, когда верхняя торцовая поверхность ребра покрыта слоем низкотеплопроводного материала.

На фиг. 1 приведена льдоформа; на фиг. 2 приведены результаты экспериментальных исследований процессов льдообразования в льдоформах двух типов.

Льдоформа (фиг. 1) состоит из выполненных из алюминия боковых стенок 1, дна 2, вертикально ориентированного ребра 3 с открытой полостью 4, заполненной фторопластом или винипластом. Слой фторопласта или винипласта может полностью покрывать торцевую поверхность ребра (фиг. 1Б).

Процесс льдообразования можно разделить на 4 этапа (фиг. 2): охлаждение льдоформы до температуры начала кристаллизации (1), начальный процесс кристаллизации, сопровождающийся резким выделением теплоты кристаллизации, соответственно, ростом температуры льдоформы (2), процесс намораживания льда до заполнения льдоформы (3) и процесс отмораживания порции льда при отключении источника холода и ее всплытие (4). Кривая А соответствует процессу льдообразования в льдоформе из алюминия с цельнометаллическим ребром, а кривая Б в аналогичной по габаритам алюминиевой льдоформе с ребром, имеющем верхнюю полость, заполненную винипластом.

Льдоформа работает следующим образом. После заполнения емкости водой включается источник холода, охлаждающий корпус льдоформы. Температура льдоформы снижается и, соответственно, снижается температура заполняющей ее воды. После достижения льдоформой температуры порядка -4.-5^oС, начинается активный процесс кристаллизации на ее боковых стенках, дне и центральном ребре, исключая его торцовую поверхность. По мере нарастания льда льдоформа заполняется полностью, источник холода отключается или переключается в режим нагрева, например, в случае термоэлектробатареи, реверсированием тока питания. Порция льда на поверхностных боковых стенках, дна и ребра начинает плавиться и, в момент превышения подъемной силой силы сцепления с поверхностью льдоформы, порция льда всплывает. Льдоформа заполняется новой порцией воды, источник холода включается в режим охлаждения, и цикл повторяется снова.

Использование: в льдотехнике для получения льда в бытовых, торговых и транспортных льдогенераторах, а также в льдогенераторах медицинского лабораторного назначения. Сущность: ячейка льдогенератора содержит боковые стенки, дно и вертикально ориентированное ребро с открытой сверху полостью, заполненной низкотеплопроводным материалом, торцевая поверхность ребра также может быть покрыта слоем низкотеплопроводящего материала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Льдоформа, состоящая по меньшей мере из одной ячейки, содержащей боковые стенки, дно и вертикально ориентированное ребро, отличающаяся тем, что ребро выполнено с открытой сверху полостью, которая заполнена низкотеплопроводным материалом. 2. Льдоформа по п.1, отличающаяся тем, что верхняя торцевая поверхность ребра покрыта слоем низкотеплопроводного материала.