Wie funktioniert eine Eismaschine? Wahrscheinlich ist dieses Problem nicht jedem bekannt. Dieser Artikel erläutert die Funktionsweise und den Arbeitsablauf einer Eismaschine anhand einer schematischen Darstellung im Detail.

Eismaschinen sind mechanische Kälteanlagen, die Wasser mithilfe des Kältemittels eines Kühlsystems kühlen und so Eis erzeugen. Wie Abbildung 1 zeigt, finden sie breite Anwendung in der Aquakultur, der Lebensmittelindustrie, der Milchwirtschaft, der Medizin, der Chemie, der Gemüsekonservierung und anderen Branchen. Mit der gesellschaftlichen Entwicklung und der kontinuierlichen Verbesserung des Produktionsniveaus wächst die Eisindustrie immer weiter, und auch die gesellschaftliche Nachfrage nach Eismaschinen steigt.

Ⅰ. Kurze Einführung in das Funktionsprinzip

Das Kühlprinzip der Eismaschine ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Das Kältemittel wird vom Kompressor zu Hochtemperatur- und Hochdruckgas komprimiert, vom Kondensator gekühlt, zu Mitteltemperatur- und Hochdruckflüssigkeit verflüssigt, durch ein Drosselsystem gedrosselt und fließt dann zum Verdampfer, wo es in dessen Rohrleitung verdampft. Das Kältemittel absorbiert die Wärme der Umgebung, um Wasser zu gefrieren, fließt dann durch die Rücklaufleitung zurück zum Kompressor, wird komprimiert und abgelassen. Dieser Kreislauf erzeugt Eis, bis die Eiswürfel eine bestimmte Dicke erreicht haben.

Das Kältemittel wird im Kompressor zu Hochtemperatur- und Hochdruckgas komprimiert und ausgestoßen. Anschließend gelangt es über die Wärmezufuhrleitung direkt in den Verdampfer. Dadurch steigt die Temperatur des Verdampfers, und die Eiswürfel fallen durch die kombinierte Wirkung von Kältemittel und Zusatzwasser vom Verdampfer. Nach einmaligem Abschluss des Eisherstellungsprozesses wird der Vorgang wiederholt, bis sich die Eiswürfel im Kühlschrank vollständig angesammelt haben. Anschließend wird der Eisherstellungsprozess unterbrochen. Nach der Entnahme der Eiswürfel setzt der Eisbereiter den oben beschriebenen Zyklus fort.

1. Eisherstellungsprozess

Nach dem Einschalten der Maschine den Funktionsschalter auf „Eisbereitung 20“ stellen. Die Kontrollleuchte leuchtet, und die Wasserpumpe und das Ablassmagnetventil werden für einige Sekunden (die eingestellte Zeit) eingeschaltet, um das restliche Wasser im Wassertank abzulassen. So wird sichergestellt, dass das zur Eisbereitung verwendete Wasser frisch und sauber ist. Während des Ablassens wird auch das Heißgasventil aktiviert. Gleichzeitig erkennt die elektronische Steuerplatine, ob der Kühlschrank mit Eiswürfeln gefüllt ist. Ist die Eiswürfelmenge nicht ausreichend, werden Kompressor und Kondensatorlüfter eingeschaltet, Wasserpumpe und Ablassventil geschlossen und das Wasserzulaufmagnetventil geöffnet, um die Eisbereitung zu aktivieren.

0,3T Scherbeneismaschine

Während des gesamten Eisherstellungs- und Enteisungsvorgangs läuft der Kompressor ununterbrochen. Das Heißgasventil wird geschlossen, nachdem der Kompressor einige Sekunden lang gestartet ist. Die Wasserpumpe wird gestartet, nachdem der Kompressor die Eiskammer (den Verdampfer) einige Sekunden lang vorgekühlt hat. Das Wassereinlassventil wird geschlossen, wenn der Wasserstandsmelder einige Sekunden lang das Wasser im Spülbecken berührt (wenn der Wasserstandsmelder das Wasser berührt, leuchtet die Wasserstandsanzeige des Reglers auf) oder nach mehreren Minuten kontinuierlicher Wasserzufuhr. Durch die Wirkung der Wasserpumpe und des Wasserabscheiders fließt das Wasser gleichmäßig durch alle Fächer der Gefrierkammer. Mit der Bildung von Eiswürfeln sinkt der Wasserstand und die Wasserstandsanzeige erlischt. Jetzt wird einmal Wasser nachgefüllt, bis der Wasserstandsmelder einige Sekunden lang mit Wasser in Berührung kommt, um sicherzustellen, dass genügend Wasser zur Eisherstellung vorhanden ist.

Während der Eisherstellung misst die elektronische Steuerplatine kontinuierlich die Temperatur des Kondensators und startet den Kondensatorlüfter, um die Temperatur schnell zu senken, sobald die Temperatur die eingestellte Temperatur überschreitet.

Es ist erwähnenswert, dass der Kondensatorlüfter und der Kompressor einiger Eismaschinen vom selben Schütz gesteuert werden und ein Druckschalter im Hauptstromkreis des Kondensatorlüfters als Start-Stopp-Steuerung des Kondensatorlüfters in Reihe geschaltet ist. Wenn der Kondensationsdruck über ca. 1,7 MPa liegt, startet der Kondensatorlüfter und stoppt, wenn er unter ca. 1,4 Ma liegt.

2. Enteisungsprozess

Wenn der Eisdickensensor mehrere Sekunden lang mit fließendem Wasser (kein Eis) in Berührung kommt, wird die Wasserpumpe aktiviert und das Ablassmagnetventil geöffnet, um das Wasser im Spülbecken abzulassen (die Ablasszeit kann über den Ablasszeitschalter auf dem Bedienfeld eingestellt werden). Nach Ablauf der eingestellten Zeit werden das Wasserzulauf- und das Wasserablaufmagnetventil sowie die Wasserpumpe geschlossen und sind während des gesamten Enteisungsvorgangs außer Betrieb. Zu Beginn des Wasserabflusses wird das Heißgasventil geöffnet und der heiße Kältemitteldampf strömt in den Verdampfer, um die Eiswürfel auf der Verdampferoberfläche zu erhitzen. Durch die Schwerkraft gleiten die Eiswürfel stückweise in die Eiskammer. Der Kastenschalter wird eingeschaltet, wodurch der Enteisungsvorgang beendet und die Eisherstellung fortgesetzt wird.

0,5-Tonnen-Scherbeneismaschine

3. Automatische Abschaltung, wenn das Eis voll ist