【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及制冰，尤其涉及一种流态冰制取器、装置及制取方法。
技术介绍
1、用人工制冷的方法将水冷冻制冰是现代制冷技术的一个重要领域。
2、人造冰可以制成各种形状的，有块状冰、管状冰、片状冰、板冰、颗粒冰及冰晶。其中冰晶是 0.5~5mm大小的单个冰晶体悬浮在水或水溶液中，形成一种浆状物，具有很好的流动性，因此行业中也将冰晶称为“流态冰”或“冰浆”。
3、人造冰广泛用于食品冷冻保鲜、化工过程降温、捕捞水产、冷冻保鲜、屠宰胴体冰水冷却、混凝土加冰搅拌、冰蓄冷空调系统等。
4、另外，由于水结冰过程对凝固到冰晶中的物质分子种类具有选择性的特性，因此可以将结冰过程应用于海水淡化、液体食品的浓缩、净化与提纯方面。
5、随着制冰方法的创新所导致的制冰成本降低，装置制冰能力大型化、人造冰及制冰技术还会得到更加广泛的应用。
6、目前，被广泛应用的几种制冰方法和技术有盐水制冰、桶式快速制冰、板式制冰、管状 制冰、片冰制冰、颗粒制冰和冰晶制冰等几种。其中盐水制冰主要用于制取 25~125kg/块的大冰块，该方法以低温盐水为载冷剂，制冰耗时长且耗电量大，是一种最古老的的制冰方法。
7、管式制冰、板式制冰、片冰及颗粒制冰等几种方法都称为快速制冰，其明显的特点就是以制冷剂直接蒸发吸热作为冷源，制冷剂蒸发温度可以较低，制冷速度比盐水制冷快。以上几种制冰方法的一个共同特点是水在传热表面上冻结成冰，且随着结冰过程的进行，冰层逐渐加厚，导致制冰冷量穿过，冰层的传热阻力越来越大，而部分制冷机
8、总体上影响了上述几种制冰方法的制冰效率和能量消耗，即表明上述制冰方式制冰耗电量大、生产成本高。
9、另外，几种快速制冰方式的制冰机单机换热面积受结构影响，通常都比较小，单机制冰能力也不可能做得很大。
10、制冰领域中比较特殊的一类是冰晶制冰，冰晶是在制冰过程中使水或某种水溶液冷冻降温，使水或水溶液的整体温度降到冰点以下，形成过冷水或过冷水溶液，然后直接在水或水溶液中冻结生成冰晶，冰晶直径通常在 0.5~5mm，后期会长得更大。在水或水溶液中生成的冰晶随水或水溶液一起流出制冷换热器，流出制冷换热器的过冷水或过冷水溶液中的冰晶将会继续长大或生成新的冰晶颗粒。
11、通过冰晶颗粒来吸收过冷水或过冷水溶液中的冷量以消除其过冷状态，消除了过冷状态的这种冰晶与水或水溶液的混合物也称为流态冰（或冰浆）。
12、流态冰具有优良的流动性，非常便于用泵输送到用冰的地方使用，根据用途不同，也可以将冰晶从水或水溶液中分离出来挤压成所需的形状使用。
13、目前，全球已有的冰晶制冰方法有两种，一种是以日本开发的过冷水方式为代表；另一 种则是以美国（0axin公司）的行星摆杆式冰晶制冰方式为代表，这两种制冰方式在原理是上有较大的区别。
14、过冷水方式制冰晶是将待制冰的原料水用泵输送到制冷换热器内（通常采用板式换热器），在要求的足够短的时间内将制冰水冷冻到要求的过冷温度。
15、达到过冷温度的制冰水须及时排出换热器进入到一容器中，处于过冷状态的制冰水不稳定，将在制冰水中生成冰晶颗粒消除过冷状态。
16、从而获得含有冰晶的冰水混合物，将冰水分离后的水再用泵输送到制冷换热器中冷冻，重复上述的制冰晶的过程。
17、过冷水法制冰晶的两个关键点是：精准控制冰水出制冷换热器的过冷度和严格控制冰水在换热器内的停留时间，过冷水法制冰晶采用板式换热器作为制冷换热器既有优势，也有明显的缺点。
18、其优势是板式换热器的制冰水的通道容积小，制冰水在通道内的停留时间短，且通道形状有利于提高制冰水的湍流效果，因而可以具有很高的传热效率。
19、其缺点是复杂的通道形状易造成制冰水在整个通道内流动不均匀及局部的流动死角。一旦制冰水在换热器内某处出现过度冷冻或制冰水在换热器内某处 停留时间过长，都将会在制冷换热器内出现结冰点。
20、一旦某处出现结冰点，其周围的制冰水流动状态将进一步恶化，出现恶性循环，结冰状况迅速扩展，以致在换热器的整个冰水流道出现冰堵，使制过冷水的换热过程无法继续下去；一旦出现这种状况，必须将制冷换热器停止制冷，对其进行热水融冰处理以消除冰堵，方能继续进行制过冷水的操作。
21、由于出现水堵这一不确定性难以以技术上彻底杜绝，导致以这一技术原理为基础的过冷水冰晶机无法长时间稳定可靠地运行。
22、另一方面出于对可能出现的制冷换热器流道产生的冰堵的担心，不可能将过冷水的过冷度设置得过大，这也影响了制冷换热器制冷能力的发挥和制冰效率的提高。
23、以上几方面无法克服的问题影响了过冷水冰晶机的商业化应用。
24、冰晶制冰的另一种方式是行星摆杆方式。
25、该方式有针对性地解决了采用板式换热器制冷作为制冷换热器出现的冰堵导致系统无法稳定运行的问题。
26、该方式采用壳管式换热器作为制冷换热器，液体制冷剂在换热管外的壳程内蒸发吸热制冷，制冰水在换热管内流动被冷冻制冰。
27、为了防止在换热管内壁上结冰，行星摆杆冰晶制冷方式在换热管内设置了一根摆杆，该摆杆既可沿换热管内壁公转，同时又贴着换热管内壁滚动作为随机自转。行星摆杆不断地扫过换热器内壁，防止在换热管内壁上结冰。
28、行星摆杆式冰晶机解决了板式换热器过冷水冰晶 机存在的可能发生冰堵的问题。
29、行星摆杆式冰晶机的摆杆的公转需要动力驱动，因此其复杂的传动系统也带来一系列难以克服的问题。
30、行星摆杆式冰晶机需要在每根换热管内设置一根摆杆，且摆杆是垂直悬挂在垂直布置的换热管上口的曲柄上，每根摆杆都需要一个由电机经过复杂的驱动盘带动众多的曲柄，最终驱动悬挂在曲柄盘上的长孔内的摆杆在换热管内作自由浮动的公转和自转。
31、由于上述复杂的运动方式和传动系统，导致了如下问题： 换热管直径过大，影响了制冰水在换热管内的流动状态和换热效率。
32、摆杆的运动惯性大，限制了与之匹配的换热管的数量和每根换热管的长度。进而限制了 单台行星摆杆冰晶制冰机的换热面积的大小。
33、由于行星摆杆驱动系统传动链较长，运动副数量较多（多达几十甚至几百运动副），且所有运动副都是滑动摩擦副，一旦其中某个运动副出现问题，整个运动系统都将卡死而无法正常运转，固而行星摆杆驱动系统运行的可靠性大打折扣。
34、受上述诸多限制因素的影响，行星摆杆方式只能在小型冰晶制冰机上应用，目前投入商业应用的冰晶制冷机的最大换热面积也只有 25m2，制冷能力为 117kw，制冷能力为30t冰/ 24 小时。
35、即使在这样的小型冰晶机上，行星摆杆系统被卡死的故障也时有发生，单机制冰能力 无法做得更大。
36、基于制冰技术对社会经济所具有的重要意义，以及冰晶在制冰领域的重要作用和广阔的应用前景，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种流态冰制取器，包括壳体、换热管及搅拌器，所述壳体为圆柱形空腔结构，两端设置端盖，与所述壳体的本体同轴线活动密封连接；所述换热管设置在壳体内部，沿所述壳体轴线方向平行布置；流入所述壳体的冰水在所述换热管内流动，与在所述壳体与换热管外部所围成密封空间循环流动的低温载冷剂或制冷剂，通过所述换热管进行换热，冰水持续降低温度变为过冷水，并产生流态冰；所述搅拌器深入换热管内腔，与换热管同轴布置，其特征在于，所述换热管和/或搅拌器，沿所述换热管的轴线方向相互转动，搅拌流入所述换热管内腔中的冰水。
2.如权利要求1所述的流态冰制取器，其特征在于，所述换热管外壁设置换热肋片，所述肋片绕换热管螺旋设置，或者沿换热管轴线方向平行设置；所述换热管的一侧端面活动密封，所述密封端面附近外壁设置冰水流入通孔，所述冰水流入通孔用于冰水流入换热管内腔。
3.如权利要求2的流态冰制取器，其特征在于，换热管密封钣活动固定所述换热管两端，所述换热管密封钣边缘，密封固定在壳体内部；活动固定的所述换热管外壁套装第2转动密封装置，所述第2转动密封装置活动固定在换热管密封钣对应的通孔内，所述换热
4.如权利要求3的流态冰制取器，其特征在于，还对应所述换热管设置多台驱动电机，所述驱动电机活动固定在壳体一端的端盖外侧，所述驱动电机的驱动轴，与穿过端盖延伸至对应换热管密封端面的转动轴同轴活动固定，所述驱动电机转速可调，用于驱动所述换热管正反向转动。
5.如权利要求3所述的流态冰制取器，其特征在于，所述搅拌器包括搅拌叶片及固定轴；所述搅拌叶片为框架方形结构，外面覆盖搅拌网，所述搅拌叶片弹性或刚性固定在固定轴上；所述搅拌叶片沿固定轴均匀固定，分为平直型、三叶型、四叶型或五叶型。
6.如权利要求5的流态冰制取器，其特征在于，所述搅拌器的固定轴沿换热管开口方向延伸至壳体内部，通过插入对应设置在固定支架上的通孔固定，所述通孔与对应换热管的轴线同轴设置，所述固定支架固定在所述壳体内部；所述固定轴的固定方式，包括所述固定轴插入活动放置在通孔内的第1转动密封装置内腔的活动固定，以及所述固定轴直接插入固定支架上通孔的焊接固定；所述活动固定、焊接固定方式择一选用。
7.如权利要求6的流态冰制取器，其特征在于，与所述固定支架活动固定的搅拌器，还设置驱动轮，所述驱动轮设置在换热管密封端面外侧或内侧，设置在外侧时，所述搅拌器的固定轴面向密封端面方向延伸，穿过密封端面插入同轴设置的所述驱动轮固定孔固定；设置在内侧时，所述固定轴延伸插入位于换热管内腔中的驱动轮固定孔固定；所述驱动轮用于冰水流入换热管腔体时，通过推动所述驱动轮转动，带动所述搅拌器转动搅拌冰水。
8.如权利要求2的流态冰制取器，其特征在于，换热管密封钣直接固定所述换热管两端，所述换热管密封钣边缘，密封固定在壳体内部；直接固定的所述换热管插入换热管密封钣上对应的通孔内，胀接或者焊接加工，与所述固定支架活动固定的搅拌器组合使用。
9.一种流态冰制取装置，其特征在于，包括采取上述技术要求1～8任意一项所述的流态冰制取器、制冷设备及冰水分离器；
10.一种流态冰制取方法，其特征在于，采用权利要求9所述的流态冰制取装置制取流态冰，步骤为：
...【技术特征摘要】
1.一种流态冰制取器，包括壳体、换热管及搅拌器，所述壳体为圆柱形空腔结构，两端设置端盖，与所述壳体的本体同轴线活动密封连接；所述换热管设置在壳体内部，沿所述壳体轴线方向平行布置；流入所述壳体的冰水在所述换热管内流动，与在所述壳体与换热管外部所围成密封空间循环流动的低温载冷剂或制冷剂，通过所述换热管进行换热，冰水持续降低温度变为过冷水，并产生流态冰；所述搅拌器深入换热管内腔，与换热管同轴布置，其特征在于，所述换热管和/或搅拌器，沿所述换热管的轴线方向相互转动，搅拌流入所述换热管内腔中的冰水。
2.如权利要求1所述的流态冰制取器，其特征在于，所述换热管外壁设置换热肋片，所述肋片绕换热管螺旋设置，或者沿换热管轴线方向平行设置；所述换热管的一侧端面活动密封，所述密封端面附近外壁设置冰水流入通孔，所述冰水流入通孔用于冰水流入换热管内腔。
3.如权利要求2的流态冰制取器，其特征在于，换热管密封钣活动固定所述换热管两端，所述换热管密封钣边缘，密封固定在壳体内部；活动固定的所述换热管外壁套装第2转动密封装置，所述第2转动密封装置活动固定在换热管密封钣对应的通孔内，所述换热管密封钣通孔与换热管同轴设置，流入所述壳体的冰水的冲力推动换热管转动。
4.如权利要求3的流态冰制取器，其特征在于，还对应所述换热管设置多台驱动电机，所述驱动电机活动固定在壳体一端的端盖外侧，所述驱动电机的驱动轴，与穿过端盖延伸至对应换热管密封端面的转动轴同轴活动固定，所述驱动电机转速可调，用于驱动所述换热管正反向转动。
5.如权利要求3所述的流态冰制取器，其特征在于，所述搅拌器包括搅拌叶片及固定轴；...
【专利技术属性】
技术研发人员：车福亮，金听祥，吕子建，张天赐，朱正华，司红雷，张懿，蔡宗昂，
申请(专利权)人：亿联鑫工程科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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