DE1451094B1 - Device for monitoring ice block formation in ice water storage systems - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum überwachen der Eisblockbildung bei Eiswasserspeicheranlagen, bei denen der Rotor der Pumpe in einer Öffnung einer im Behälter eingezogenen Trennwand angeordnet ist. Derartige Vorrichtungen bestehen aus einem großen Behälter, in dem Kühlrohre bzw. Kühlschlangen angeordnet sind, in denen ein Kühlmedium zirkuliert um die herum sich Eis bildet, das das Wasser im Behälter kühlt. In dem Behälter sind durch Trennwände zwei Abteilungen gebildet, die an einem Behälterende in freier Verbindung, am entgegengesetzten Behälterende über den in einer Öffnung in einer der Trennwände rotierenden Rotor einer Pumpe miteinander in Verbindung stehen. Die Pumpe treibt das Wasser in einem .Strömungskreislauf durch den Behälter, um eine in etwa gleichmäßige Eisbildung zu gewährleisten.The invention relates to a device for monitoring ice block formation in ice water storage systems in which the rotor of the pump is in an opening of a is arranged in the container retracted partition. Such devices exist from a large container in which cooling pipes or cooling coils are arranged, in which a cooling medium circulates around which ice forms, which is the water cools in the container. Two compartments are formed in the container by partitions, those at one end of the container in free connection, at the opposite end of the container Via the rotor of a pump rotating in an opening in one of the partition walls are related to each other. The pump drives the water in a .Strömungskreislauf through the container to ensure an approximately even formation of ice.

Derartige Eiswasserspeicheranlagen werden überwiegend nachts betrieben, um die verbilligten Nachtstromtarife auszunutzen und um infolge der relativ langen, zur Verfügung stehenden Aufladezeit die installierte Leistung kleinzuhalten. Dieser Nachtbetrieb erfordert eine automatische Überwachung der Eisbildung und eine automatische, rechtzeitige Abschältung der Kühlmaschinen, um die Eisblockbildung, d. h. die blockartige, völlige Vereisung des im Behälter befindlichen Kühlsystemes, zu verhindern, da sonst infolge der Eisblockbildung die Entladeleistung der Anlage durch Verminderung der Eisoberfläche erheblich herabgesetzt würde.Such ice water storage systems are mainly operated at night, in order to take advantage of the discounted night electricity tariffs and, as a result of the relatively long, available charging time to keep the installed power low. This Night operation requires automatic monitoring of ice formation and automatic, timely shutdown of the cooling machines to prevent ice block formation, d. H. the blocky, prevent complete icing of the cooling system in the container, otherwise as a result of the ice block formation, the discharge capacity of the system by reducing the Ice surface would be significantly reduced.

Bislang hat man zur Überwachung bzw. Steuerung der Eisbildung bei den vorgenannten Eiswasserspeicheranlagen entweder Schaltuhren oder Eisfühler-Thermoelemente benutzt. Das vorherige Einstellen der Schaltuhren ist allein von der Erfahrung des Bedienungspersonals abhängig und somit einem erheblichen Unsicherheitsfaktor unterworfen. Bei der Verwendung eines Eisfühlers erfolgt die Messung nur jeweils an einer Stelle im Behälter, wobei erhebliche Abweichungen an anderen Stellen durchaus möglich sind. Um daher das Risiko einer Eisblockbildung auszuschließen, mußte man bislang darauf verzichten, die Kapazität der Anlage im Sinne einer optimalen Eisbildung voll auszunutzen.So far one has to monitor or control the ice formation the aforementioned ice water storage systems either time switches or ice sensor thermocouples used. The previous setting of the time switches depends solely on the experience of the Operating personnel dependent and therefore subject to a considerable uncertainty factor. When using an ice sensor, the measurement is only made at one point in the container, although considerable deviations are quite possible in other places. In order to rule out the risk of ice block formation, one had to be on top until now refrain from fully utilizing the capacity of the system in terms of optimal ice formation.

Die Verwendung eines Eisfühler-Thermostaten ist auch bei Milchkannenkühlern bekanntgeworden und wird dort dazu benützt, die Kühlung abzuschalten, wenn der sich bildende Eisblock eine bestimmte Höhe erreicht hat.The use of an ice sensor thermostat is also possible with milk can coolers became known and is used there to switch off the cooling when the forming block of ice has reached a certain height.

Es ist ferner beim automatischen Auftauen der Verdampferschlangen eines Kühlschrankes bekanntgeworden, diese automatische Steuerung durch die Bewegung einer in dem durch Ventilatoren umgewälzten Kühlluftstorm bewegten Metallfahne durchzuführen. Die Geschwindigkeit des -Kühlluftstromes und damit die Bewegung der Fahne sind abhängig von dem Durchgangsquerschnitt des Kühlsystemes, der durch verschieden starke Bereifung des Kühlsystemes verändert wird.It is also during the automatic thawing of the evaporator coils of a refrigerator became known, this automatic control through the movement a metal flag moved in the cooling air stream circulated by fans. The speed of the cooling air flow and thus the movement of the flag are dependent of the passage cross-section of the cooling system, which is caused by the different thicknesses of tires of the cooling system is changed.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine optimale Eisbildung unter voller Ausnutzung der Kapazität der Anlage ermöglicht, ohne daß eine Eisblockbildung eintritt. Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß zu beiden Seiten der Trennwand ein Hohlzylinder mit je einem Schwimmkörper angeordnet ist und die Schwimmkörper mit Stangen versehen sind, die durch eine Brücke mit einem Schaltelement gelenkig verbunden sind.The present invention is based on the object of a device of the type mentioned to create the optimal ice formation under full Allows utilization of the capacity of the system without the formation of ice blocks. The solution according to the invention is that one on both sides of the partition Hollow cylinder is arranged with a floating body each and the floating body with Rods are provided which are articulated by a bridge with a switching element are.

Infolge der um die Kühlrohre herum erfolgenden Eisbildung entsteht eine Strömungsquerschnittverengung, die im Bereich der Trennwand eine Wasserspiegeldifferenz bewirkt, und zwar eine Wasserspiegelerhöhung auf der Druckseite und eine Wasserspiegelsenkung auf der Saugseite der Pumpe. Diese Wasserspiegeldifferenz bewirkt eine Bewegung der Schwimmer, die den Schaltimpuls auslöst.As a result of the ice formation that occurs around the cooling tubes a flow cross-section narrowing, which in the area of the partition wall a water level difference causes, namely an increase in the water level on the pressure side and a decrease in the water level on the suction side of the pump. This difference in water level causes movement the float that triggers the switching pulse.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die genannte Wasserspiegeldifferenz ein über den ganzen Behälterquerschnitt genommener Durchschnittswert der Eispanzerstärke um die einzelnen Rohre ist, der sich hervorragend als Bezugsgröße für die Steuerung der Anlage eignet. Diese Steuergröße ist ein so genaues Maß für den Grad der Eisbildung, daß mit ihr die volle Kapazität der Anlage ohne die Gefahr einer Eisblockbildüng ausgenutzt werden kann.The invention is based on the knowledge that said water level difference an average value of the ice armor thickness taken over the entire cross-section of the container about the individual pipes, which is ideal as a reference value for the control system the system is suitable. This control variable is so precise a measure of the degree of ice formation, that with it the full capacity of the system without the risk of Eisblockbildüng can be exploited.

Ferner hat die zum Wahrnehmen dieser Bezugsgröße eingesetzte Steuervorrichtung einen denkbar einfachen Aufbau.Furthermore, the control device used to perceive this reference variable has a very simple structure.

Da ferner ein Schwimmkörper vor und ein Schwimmkörper hinter der genannten Trennwand angeordnet ist, ist allein die Wasserspiegeldifferenz impulsauslösend. Die mit der Eisbildung verbundenen Veränderungen im Gesamt-Wasserniveau bleiben dagegen ohne Einflüß auf die Relativbewegung der beiden Schwimmkörper und damit auf die Auslösung des Schaltimpulses.Since there is also a float in front of and a float behind the said Partition wall is arranged, only the water level difference is the pulse triggering. The changes in the total water level associated with ice formation remain on the other hand, without any influence on the relative movement of the two floats and thus to the triggering of the switching pulse.

Bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine schematische Draufsicht auf einen Eis-. wasserspeicherbehälter mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 2 eine Schnittdarstellung gemäß 11-II der F i g. 1, F i g. 3 eine Schnittdarstellung gemäß Schnitt 111-11I der F i g. 1 in vergrößertem Maßstab.Preferred embodiments of the subject matter of the invention result from the subclaims. A preferred embodiment of the subject matter of the invention is described in more detail below with reference to the drawing. It shows F i g. 1 one schematic top view of an ice cream. water storage tank with a device according to the invention, FIG. FIG. 2 shows a sectional view according to FIG. 11-II of FIG. 1, F i g. 3 shows a sectional view according to section 111-11I of FIG. 1 in enlarged view Scale.

In dem Eiswasserspeicherbehälter 1 ist ein System von Kühlrohren 2 angeordnet, in denen ein Kühlmedium zirkuliert. Um die Kühlrohre 2herum findet die Eisbildung statt. In den Behälter 1 ist 'eine sich bis zum Behälterboden erstreckende Trennwand 3 eingezogen, die an ihrem einen Ende zwischen sich und der Behälterwand eine Durchtrittsöffnung frei läßt. An das andere Ende der Trennwand 3 schließt sich rechtwinklig eine weitere Trennwand 4 an, die sich von oben bis etwa zur halben Behältertiefe erstreckt und von dort horizontal bis zur Behälterwand weiterläuft. Auf einer Seite. schließt der horizontale Teil der Trennwand 4 mit der Behälterwand ab, auf der anderen Seite verläuft er geneigt bis zum Behälterboden (F i g. 2). In dem horizontalen Teil der Trennwand 4 befindet sich eine Öffnung 5, in der der Rotor 6 einer über dem Behälter 1 angeordneten Pumpe rotiert und das Wasser in dem Behälter 1 in einem Strömungskreislauf zirkulieren läßt. Bei zunehmender Eisbildung um die Kühlrohre 2 herum verengt sich der Strömungsquerschnitt für das zirkulierende Wasser und es kommt im Bereich der Trennwand 4 zu einer Wasserspiegelerhöhung auf der Druckseite und zu einer Wasserspiegelsenkung auf der Saugseite des Rotors 6 der Pumpe. Diese Wasserspiegeldifferenz im Bereich der Trennwand 4 wird von einer Steuervorrichtung 7 wahrgenommen, deren Bewegungsmechanismus bei Erreichen einer bestimmten Wasserspiegeldifferenz einen Schaltimpuls erteilt, mit dem die Kühlmaschinen stillgesetzt werden. Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung sind zwei, mindestens in der Wandstärke der Trennwand 4 voneinander abständige, durch eine Brücke 8 miteinander verbundene Hohlzylinder 9 vorgesehen, die an ihrem Boden jeweils eine öffnung 10 aufweisen und in denen jeweils zu beiden Seiten der Trennwand 4 ein Schwimmkörper 11 beweglich geführt ist. Die öffnungen 10 sind relativ klein gehalten, und die Anordnung der Schwimmkörper 11 in den hohlen Zylindern 9 hat den Vorzug, daß die durch den Rotor 6 der Pumpe hervorgerufene Wasserbewegung keinen störenden Einfluß auf die Schwimmbewegung der Schwimmkörper 11 ausüben kann.A system of cooling pipes 2, in which a cooling medium circulates, is arranged in the ice water storage container 1. Ice formation takes place around the cooling tubes 2. A partition 3 extending to the bottom of the container is drawn into the container 1 and leaves a passage opening free at one end between itself and the container wall. At the other end of the partition 3, another partition 4 adjoins at right angles, which extends from above to approximately half the depth of the container and from there continues horizontally to the container wall. On one side. the horizontal part of the partition 4 closes with the container wall, on the other side it runs inclined to the container bottom (FIG. 2). In the horizontal part of the partition 4 there is an opening 5 in which the rotor 6 of a pump arranged above the container 1 rotates and allows the water in the container 1 to circulate in a flow circuit. With increasing ice formation around the cooling tubes 2, the flow cross-section for the circulating water narrows and there is an increase in the water level on the pressure side in the area of the partition 4 and a decrease in the water level on the suction side of the rotor 6 of the pump. This water level difference in the area of the partition 4 is perceived by a control device 7 , the movement mechanism of which emits a switching pulse when a certain water level difference is reached, with which the cooling machines are shut down. In the case of the FIG. 3, two hollow cylinders 9 , which are at least as thick as the wall thickness of the partition 4 and are connected to one another by a bridge 8, are provided, each of which has an opening 10 at its bottom and in which a float 11 on both sides of the partition 4 is movably guided. The openings 10 are kept relatively small, and the arrangement of the floating bodies 11 in the hollow cylinders 9 has the advantage that the water movement caused by the rotor 6 of the pump cannot have a disruptive influence on the floating movement of the floating bodies 11 .

Ferner ist vor den öffnungen 10 im Boden der Hohlzylinder 9 jeweils ein Sieb 12 angeordnet, das verhindert, das gröbere Verunreinigungen des Wassers in die Hohlzylinder 9 eindringen und dort gegebenenfalls die freie Schwimmbewegung der Schwimmkörper 11 behindern.Furthermore, a sieve 12 is arranged in front of the openings 10 in the bottom of the hollow cylinder 9 , which prevents coarser contaminants of the water from penetrating into the hollow cylinder 9 and possibly hindering the free swimming movement of the floating bodies 11 there.

Auf den Schwimmkörpern 11 ist jeweils eine Stange 13 bzw. 13 a angeordnet, die jeweils nach oben aus den Hohlzylindern 9 herausgeführt ist. Die beiden Stangen 13 und 13 a sind mittels einer Brücke 14 miteinander gekoppelt, die an beider: Stangen beweglich gelagert ist. An der Brücke 14 ist ein impulsgebendes Schaltelement 15 befestigt. A rod 13 or 13 a is arranged on each of the floats 11 and is led out of the hollow cylinders 9 upwards. The two rods 13 and 13 a are coupled to one another by means of a bridge 14 which is movably mounted on both rods. A pulse-generating switching element 15 is attached to the bridge 14.

Bei dem in F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist auf dem Schwimmkörper 11 auf der Saugseite der Pumpe eine längere Stange 13 a, auf dem anderen Schwimmkörper 11 auf der Druckseite der Pumpe eine kürzere Stange 13 befestigt. Ferner ist an der Brücke 14 ein Schaltelement 15, z. B. ein Quecksilberschalter, befestigt, das in horizontaler Lage einen Schaltimpuls erteilt. Die Brücke 14 ist oben auf der kurzen Stange 13 schwenkbar befestigt, während sie mit ihrem anderen Ende auf einem beweglich an der längeren Stange 13 a- befestigten Anschlag 16 lose aufliegt. Die Brücke 14 ist dabei an diesem Ende mit einem Langloch 17 für den Durchtritt des entsprechenden Stangenendes versehen.In the case of the FIG. 3, a longer rod 13 a is attached to the floating body 11 on the suction side of the pump, and a shorter rod 13 is attached to the other floating body 11 on the pressure side of the pump. Further, a switching element 15, such at the bridge fourteenth B. a mercury switch attached, which issued a switching pulse in a horizontal position. The bridge 14 is pivotally attached to the top of the short rod 13 , while its other end rests loosely on a stop 16 movably attached to the longer rod 13 a. The bridge 14 is provided at this end with an elongated hole 17 for the passage of the corresponding rod end.

Der Anschlag 16 kann so eingestellt werden, daß das Schaltelement 15 an der Brücke 14 bei einer Wasserspiegeldifferenz, die dem gewünschten Grad der Eisbildung um die Kühlrohre 2 herum entspricht, seine horizontale Lage erreicht und dann den Schaltimpuls auslöst, mit dem die Kühlmaschinen stillgesetzt werden.The stop 16 can be set so that the switching element 15 on the bridge 14 reaches its horizontal position at a water level difference that corresponds to the desired degree of ice formation around the cooling tubes 2 and then triggers the switching pulse with which the cooling machines are shut down.

Claims (7)

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Überwachen der Eisblockbildung bei Eiswasserspeicheranlagen, bei denen der Rotor der Pumpe in einer Öffnung einer im Behälter eingezogenen Trennwand .angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zu beiden Seiten der Trennwand (4) ein Hohlzylinder (9) mit je einem Schwimmkörper (11) angeordnet ist und die Schwimmkörper (11) mit Stangen (13, 13 a) versehen sind, die durch eine Brücke (14) mit einem Schaltelement (15) gelenkig verbunden sind. Claims: 1. Device for monitoring the formation of ice blocks in ice water storage systems, in which the rotor of the pump is arranged in an opening of a partition wall retracted in the container, characterized in that a hollow cylinder (9) each with one Floating body (11) is arranged and the floating body (11) are provided with rods (13, 13 a) which are articulated by a bridge (14) with a switching element (15). 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlzylinder (9) mit einem eine enge Öffnung (10) aufweisenden Boden versehen sind. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the hollow cylinder (9) are provided with a bottom having a narrow opening (10). 3. Vorrichtung nach Anspruch-2, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Öffnungen (10) im Boden der Hohlzylinder (9) jeweils ein Sieb (12) angeordnet ist. 3. Apparatus according to claim 2, characterized in that a sieve (12) is arranged in each case in front of the openings (10) in the bottom of the hollow cylinder (9). 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge= kennzeichnet, däß auf dem Schwimmkörper (11) auf der Saugseite des Rotors (6) der Pumpe eine längere Stange (13-a), auf -dem Schwimmkörper (11) auf der Druckseite des Rotors (6) der Pumpe eine kürzere Stange (13) befestigt ist. 4. Apparatus according to claim 2, characterized in that on the floating body (11) on the suction side of the rotor (6) of the pump a longer rod (13-a), on - the floating body (11) on the pressure side of the rotor (6) a shorter rod (13) is attached to the pump. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, däß die Brücke (14) einerseits am oberen Ende der kürzeren Stange (13) schwenkbar befestigt ist, andererseits auf einem an der längeren Stange (13 a) befestigten Anschlag (16) belagert ist, wobei Brücke (14) an diesem Erde ein Langlöch (17) aufweist. 5. Apparatus according to claim 2 and 4, characterized in that the bridge (14) on the one hand is pivotally attached to the upper end of the shorter rod (13) , on the other hand is besieged on a stop (16) attached to the longer rod (13 a) , wherein the bridge (14) has an elongated hole (17) on this earth. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlag (16) höhenverstellbar an Stange (13 a) befestigt ist. 6. Apparatus according to claim 2, 4 and 5, characterized in that the stop (16) is adjustable in height on the rod (13 a) is attached. 7. Vorrichtung nach Anspruch 2, 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß an Brücke (14) ein Schaltelement (15), z. B- ein Quecksilberschalter, befestigt ist.7. Apparatus according to claim 2, 4 and 5, characterized in that the bridge (14) has a switching element (15), for. B- a mercury switch, is attached.