CN107801389A - 颗粒状固态二氧化碳生产用的方法、机器与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生产固态二氧化碳造粒的领域，主要适用于各种工业设备的操作与工艺表面污染清理，以及适用于各种项目的冷却。本发明的范围内主要提出液态二氧化碳膨胀时所产生固态二氧化碳粒子于压缩使用的方法、机器与压实系统。其特征是，压实是利用液态二氧化碳膨胀时所产生气态二氧化碳压力能量转变而获得的机械能量而实现的。

Description

颗粒状固态二氧化碳生产用的方法、机器与系统
技术领域
本发明属于颗粒状固态二氧化碳的生产领域。固态二氧化碳颗粒的适用范围包括各种工业设备部件上的操作和工艺污染的喷沙清理(RU2365486，RU2362890，US8187057，EP2280872，EP0786311，DE201320006953，CN203991508，CN104321164，CA2862129)以及各种项目的冷却(RU2235827，RU2315165，US2467268，US5503198，CN1847109，CN103918417)。
上述适用范围中，借助更高的硬度，不像另外被称为“雪”的，在固态二氧化碳压力急剧下降(第US1972240号专利第6页)而直接产生的二氧化碳碎屑，颗粒的较为密集的结构由于硬度更改而确保更有效的清理，此外有助于固态二氧化碳的计量，促进于固态二氧化碳的使用前存储时间的延长。
技术水平
属于前一代技术水平的最早之一出现的一种固态二氧化碳颗粒生产设备是瓦尔德马·赫斯林(Valdemar Hessling)的机器(US1919698，1928年)。至今为止，熟悉这个技术领域的人之间比较知名的颗粒状固态二氧化碳胜场设备主要有下列制造商：“ColdJet”(美国和比利时；www.coldjet.com；US5473903，US2012/0291479)，“Asco Carbon Dioxide”(瑞士；www.ascoco2.com)，“IceTech”(丹麦和美国；www.icetechworld.com)，“AquilaTriventek”(丹麦；www.aquila‐triventek.com；US6986265)，“TOMCO2 Systems”(美国；www.tomcosystems.com)，“COMTECSWISS”(瑞士；www.comtecswiss.com)，“ARTIMPEX”(丹麦；http://www.cryonomic.com)，“粵洋實業有限公司”(中国；www.china‐ice‐machine.com)，“AutoTransGaz，(俄罗斯萨马拉市；www.agtrans.ru)，“铁道交通工具工艺、监控与诊断科学研究所”(俄罗斯奥鄂木斯克市；www.niitkd.com；RU2350557)等。
固态二氧化碳的造粒过程会分为一个阶段或两个阶段。第一个阶段是固态二氧化碳粒子的压缩(或压制，或压实)成较为整体的结构(这个过程中，含有固体二氧化碳颗粒的密闭空间的体积减小)。为提高固态二氧化碳的造粒密度，以及为了同时出产几个额外颗粒，应用压缩固态二氧化碳粒子压出(或挤出)阶段，通过用于将固态二氧化碳挤挤出成更整体的结构，其中压缩装置的结构是专为形成一个或几个固态二氧化碳颗粒的不同轮廓而设置的。
为实现上述的过程，需要采用复杂性高尺寸大的动力系统(执行机构)，例如：齿轮减速器联动的液压系统或曲柄联杆机构，因此前一代技术水平机器的缺点就是以电动机为驱动执行机构的液压泵或空气压缩机或曲柄联杆机构的主要动力源(US7021081的第8条；US6240743的第6条；US5845516的第1条；US5735140的第1条)，导致外部电源的需求，从此整个装置可移动性更低，电能依赖度性更高。
前一代技术水平的机器不仅仅是尺寸和重量较大的(第US5419138号专利的第5与第6栏，第US6986265号专利的第1栏)，并且由于在机器的机制中有液压系统或较多数的摩擦力偶而需要经常的维修。
为了前一代技术水平压缩空气驱动的(US5735140)机器操作可靠性，必须装备蓄压器和空气准备系统，导致整个系统的重量和尺寸的增大。
属于前一代技术水平机器能效方面上的再一个缺陷是，气态二氧化碳从三相点压力值膨胀到外部介质压力值过程中可以获得的潜在能量的没有利用办法。经典上，气态二氧化碳是仅限遭到“flash”效果(0002第EP0792837条)的，科技上被称为“Joule‐Tompson”效果(第US2011550号专利第15页第1蓝，第US1659435号专利第18页第3蓝，第EP0247935号专利第1条)。本说明中，“压力骤降”概念被将用于描述“flash”效果和“Joule‐Tompson”效果。
图1上表示固态二氧化碳粒子造粒系统的原理图。属于上一级技术水平的固态二氧化碳1粒子造粒机器链接到液态二氧化碳贮槽2(比如，“GAZAVTOTRANS”、“Chart Feroxa.s.”，“Linde”，“Asco Carbon Dioxide Ltd”，“Air Products and Chemicals Inc”的产的)通过用于将液态液态二氧化碳从贮槽2供应的主管路4，并且是通过原始二氧化碳的(G2)的压力(图1US2543170，图US3952530，图1US3443389)而实现供气。经典上，机器1消耗来自工业电网3的电能，用于机器1的下列部件的工作：控制系统(可编程逻辑控制器“PLC”、微电子、阀门、传感器、辅助执行机构等)；单独结构成分的取暖系统；以及动力组件(或执行装置)，可以是联动液压系统或曲柄联杆机构的电动机，或者用作装有气动指向专职或专用于利用外部能源能量转变而获得的机械能而对固态二氧化碳粒子直接起到作用的另一种装置。在机器1进入固定工作模式的时候，相应于几乎不变且时间上平均的预先设置机器1固态二氧化碳的产量，机器1的重量平衡相应于公式：L＝G+S，式中L—是液态二氧化碳(L)质量流率，G—是气态二氧化碳(G)质量流率以及S—是固态二氧化碳(S)的质量流率。鉴于其物理性能，在工业上，液态二氧化碳(L)可以在从二氧化碳三相点压力(0.51MPa)到临界压力(7.5MPa)的压力范围内的温度下存储，a1‐a2线相应于本范围。经典上在工业中采用的用固态二氧化碳粒子(S)生产少量颗粒的生产过程的参数如下(第US5845516号专利的第45页第1栏；第US5548960号专利的第16页第2栏；第EP0792837号专利的第33页第3栏)：液态二氧化碳(L)在265‐300psi(1，6‐2，07MPa)和相应的温度245‐253K下存储于专用贮槽2；所释放气态二氧化碳(G)的机器出口1处压力左右等于大气压力(第US5473903号专利的第19页第6栏)；在液态二氧化碳(L)压力骤降到大气压力后，液态二氧化碳(L)转变成固态二氧化碳(S)的转变率等于0.45‐0.5按重量(第US3952530号专利的第37页第1栏；第EP0792837号专利的第13页第1栏)。
图2上所示的是TS‐曲线图，用于更清楚理解到前一代技术水平固态二氧化碳粒子的造粒方法。A1点位于a1‐a2饱和线，评定液态二氧化碳在1.8MPa(选为例子)压力下在贮槽存储的状态，A1‐A2线表示液态二氧化碳(L)的压力从A1点骤降到A2点过程的进展，其中A2点表示固态二氧化碳(S)(A3点)和气态二氧化碳(G)(A4点)的混合物的热能平衡，从此所获得固体二氧化碳的比例等于将A2‐A4段的长度值除以A3‐A4段的长度值结果，就是说等于大约0.51(51％)。
为了更清楚理解到本发明，前一代技术水平的固态二氧化碳颗粒生产方法是分为下列几个阶段介绍的：
(a)在高于二氧化碳三相点压力的存储压力(P0)下在气源中所存储液态二氧化碳(L)的保障阶段；
(b)上述液态二氧化碳(L)从上述气源流入压缩室(或压实单元)的阶段；
(c)到上述压缩室(或压实单元)所供应液态二氧化碳(L)的降压阶段，为了在压缩室(或压实单元)在产生上述的固态二氧化碳粒子(S)和压缩气态二氧化碳(G)；
(d)上述气态二氧化碳(G)从上述的压缩室排除阶段，一般的在气压下排出；
(e)执行装置反映到外来能量(大部分情况下采用的是电力)而执行装置的外部组件动作的阶段；
(f)反映到上述执行装置的外部组件的移动而位于上述压实室中压缩机构的动作阶段；
(g)上述固态二氧化碳粒子(S)在上述压实室中通过压缩机构的移动压缩阶段；进一步，为了获得密度更高的一个或几个固态二氧化碳颗粒，上述阶段以上采用下一个额外阶段：
(h)通过上述颗粒形状的挤出孔从上述压实室挤出固态二氧化碳粒子的阶段。
为了更清楚的理解到机器的概括性且简化示意图，为标准化名称，为论证上述前一代技术水平装置的相似性以及为了进行其总结，为论证本发明所提出最佳技术方案和前一代技术水平机器的相似性，本描述中将使用装置组件编号方法如下：对于装置的主要组件，列举从100开始；对于压实单元101的组件，编号从200开始；对于动力单元的组件，编号从300开始；对于上述未提到的气态组件和配件，编号从400开始。
第3图说明所示的是用于固态二氧化碳粒子制成颗粒上一代技术水平机器的概括性原理图。机器包括用于将固态二氧化碳粒子(S)通过孔板挤出而设置的控制单元101，以及将传统上来自二氧化碳无关的外部能源的能量(E)转变成机械能(M)的动力单元102，该机械能是为了实现固态二氧化碳粒子(S)的压缩和挤出而传到压实单元101，上述固态二氧化碳粒子(S)是在进入压实单元101的液态二氧化碳(L)压力骤降时产生的。气体(G)也是在上述液态二氧化碳(L)压力骤降时产生的，时副产物，可以排放到大气空中或由再生系统收集。同时，传统上，动力单元是利用供电源或物质流动能源(例如空气或液压油的流动)而工作的，且具有能反映到传到动力单元的外部能量而动作。外部成分可以是电动机与减速的转轴，液压缸、气缸或曲柄连杆机制的往复杆。外部能量可以是工业中广泛普遍的电能、启动能或液压能量。
上一代技术水平中，熟悉这一技术领域的人压实单元101认识为：
(a)圆柱形腔，一边由带穿孔的孔板限制，另一边由活动活塞限制，例如：US2012/0291479(下文简称为活塞式压实单元，在图4、图5、图6上被绘图为机器的组成部分)；
(b)圆柱形腔，装有穿孔与绕圆柱形压实室的中心线以及在压实室圆柱形内表面上转动的滚柱(下文简称为滚柱式压实室，在图7上被绘图为机器的组成成分)；
(c)相对压实室圆柱形内表面位置非同轴的，带有动作叶片的转动轴(下文简称为叶片式压实单元，在图8上被绘图为机器的组成部分)，
同时，压实室一般包括：
(a)一个具有限制避(圆柱形压实室的端避、圆柱形压实室的边表面等用于将固态二氧化碳粒子压实用的任何其他壁)的压实室，其设计结构能够接收液态二氧化碳(L)以及能够将液态二氧化碳(L)转变成压缩气态二氧化碳(G)与固态二氧化碳粒子(S)。
(b)执行装置(动力单元)，具有能反映到对上述执行装置施加外来力量而动作的外部组件；
(c)压缩机构(或者活塞，或柱塞、或滚柱)，反应到上述执行装置外部组件的动作而能动作且位于上述压缩室在内的，上述压缩机构的移动压缩上述压缩室内而产生的固态二氧化碳粒子(S)，压向上述压缩室的上述端避；以及
进一步，为了获得颗粒状固态二氧化碳，上述成分以上需要下一个成分：
(d)上述压实室端避内置的至少一个孔(或孔板、或挤出器)，用于将来自上述压实室压实的固态二氧化碳粒子(S)挤出成颗粒；
同时，动力单元(或执行机构)102主要用工业供电电网的电力而为电机供电，被本技术领域熟悉的人所知为：
(a)利用液压泵发生的液压油液压潜能而产生往复运动的液压驱动器(下文简称为液压动力单元；在第4图被绘画为机器的组成部分)；
(b)利用气压泵生成的压缩空机而工作的气动驱动器，发生往复运动的单元；在第6图被绘画为机器的组成部分)；
(c)利用电机转动而发生往复动作和力量的曲柄连杆传动(下文简称为曲柄连杆传动式动力单元；在第5图被绘画为机器的组成成分)；
(d)能够减小转速且增大力矩的减速器(下文简称为减速器性动力单元；在第7图和第8图被绘画为机器的组成部分)；
其中力量或扭矩接下来传动到压缩单元，用于固态二氧化碳的压缩或压缩和挤出。在熟悉本技术领域的专家之间最众所周知的属于上一代技术的且由上述单元组合而形成的是下列机器：
(a)联动液压式动力单元(或执行装置)(US3070967，US4727687，US4780119，US3632271，US5548960，US5419138，US5475981，US3835657，DE2051506，US6240743，US5845516，US5426948，US7021081，SU1465682)的活塞式压实单元，上述机器的简化示意图绘画在第4图，在本描述中此条所提到的发明被称为液压机器；
(b)联动曲柄联杆式动力单元(或执行装置)(US1919698，US6986265，US3708993，US3618330，US3576112)的活塞式压实单元，上述机器的简化示意图被绘画在第5图，在本描述中，此条所提到的发明被称为曲柄联杆机器；
(c)联动气动式动力单元(或执行装置)(US1894892，US5735140)的活塞式压实单元，上述机器的简化示意图被绘画在第6图，在本描述中，此条所提到的发明被称为气动机器；
(d)联动减速器式动力单元(或执行装置)(US6442968)的叶片式压缩单元，上述机器的简化示意图被绘画在第8图，在本描述中，此条所提到的发明被称为叶片式机器；
(e)联动减速器式动力单元(或执行装置)(US5249426，US4033736，US3670516)的环式压实单元，上述机器的简化示意图被绘画在第7图，在本描述中，此条所提到的发明被称为环式机器；
本说明书上文列举的所有机器(液压机器、曲柄联杆机器、启动机器、叶片机器、环式机器)均属于上一代技术水平。
上述专利发明表述中存在下列描述动力单元(或执行装置)的本质性与其动作物理原则的特征：《means for moving said piston》，《hydraulic drive unit connectedto said ram》，《said piston being movable on the compression stroke》，《a unitchamber with hydraulic means》，《said hydraulic drive unit being designed tosupply sufficient force to said ram》，《piston is a hydraulic operated》，《disconnecting an extrusion cylinder from a hydraulic cylinder》，《saidpressure piston is hydraulically operated》，《pistons in the pressing chambersare connected with a common crankshaft》，《crank shaft drive said piston》，《pneumatic actuator having an output member movable in response to compressedair》，《dry ice pelletizer having an external power source》，《force produced bysaid forcing means》，《power means for driving the rotary elements》。
接下来，在本描述中，用于描述执行装置和动力单元均使用《动力单元》这个概念。
在图4、图5和图6上，描绘的是上一代技术水平的液压机器、曲柄连杆机器和气动机器的简化示意图，这些机器包活塞式括压缩单元101，同动力单元102联动工作。压实单元101组成成分包括内有圆柱形内室202的外壳201、一端链接到壳体201的孔板203，以及位于压实室202在内的压缩机构206，从另一端限制内室202。壳体201内置的滤芯204，将内室的内腔(挤出工具)202链接到用于收集气态二氧化碳的收集器205。阀门404适用于将液态二氧化碳输入到内室202。此类机器链接到外部能源402，经典上是通过三线插座联接到具有动力单元102传动联接三相电网401。在此类机器中，位于压缩室202内的固态二氧化碳粒子(S)的压实，是通过通过孔板203将其利用来自动力单元102的机械能量(M)而挤出，该动力单元同样的消耗外来能量(E)。
在图4所示的上一代技术水平液压机器的动力单元102，装有单元309，该单元适用于将高压液压油通过管路305输送到液压缸306，该液压缸之内装有适用于来自液压油的动力通过活塞杆308传动到压缩机构206的活塞307。单元309是通过传动联接连接到外部能源402，通过这个传动联接接收用于单元工作的外来能量(E)。
在图5所示的上一代技术水平曲柄连杆机构的动力单元102上装有壳体310，这个壳体中有通过相应连杆312而连接到至少一个压缩机构206的曲轴311。连杆312将转轴的转动动力转变成往复动作，以动力能量的形式传动到压缩机构206.转轴311是不断通过减速器405与传动联接403而联接到传动装置。
图6所示的上一代技术水平动力单元102，装有适用于将将空气压缩、准备以及通过管线315输入气传动316的单元314，这个气传动将机械能量传动到压缩机构206。通过传动联接403传动外来能量(E)，一般的是从发动机输入到单元314。
在图7所示的是，上一代技术水平的环式机器的简化示意图，这个机器包括环式活塞式压缩单元101，同动力单元102联动工作。压缩单元101装有壳体201、孔板(或是挤出用器具)203、滤芯204、收集器205、环形内室202，这个内室中有内室202内表面上滚动的压缩机构206。阀门404适用于将液态二氧化碳输入到内室202。此类装置链接到外部能源402，这个能源一般链接到三项电网401，通过传动联接403连接到动力单元102，为了传动外传动联接来输送能量(E)。位于内室202的固态二氧化碳压实，压缩机构206将其通过孔板203挤出而实现它的压实。
在图8所示的是，上一代技术水平的叶片式机器的简化示意图，这个机器包括叶片式压缩单元101，同动力单元102联动工作。压缩单元101装有壳体201、收集器205、圆柱形内室202，其中的圆柱形压缩机构206的位置中心线202偏位转动机器的中心线207。压缩机构206包括能够进入压缩机构206的活动叶片207。阀门404适用于将液态二氧化碳输入到内室202。此类机器链接到外部能源402，这个外部能源一般的情况下链接到三相电网，为了传动外来能源的而具有联接到压缩机构206的传动联接403。在叶片装置中，用叶片实现固态二氧化碳粒子(S)的握住。固态二氧化碳粒子(S)的压实是通过叶片207之间的空间由于压缩机构206相对于圆柱形内腔202的非同轴转动的减小而实现，其中压缩机构206是利用由动力单元102传动的机械能量(M)而转动。
属于前一代技术水平的固态二氧化碳粒子加工成颗粒的气态二氧化碳(G)分离固态二氧化碳粒子(S)的阶段，一般是利用能够握得住主要一部分固态二氧化碳粒子(S)且允许气态二氧化碳(G)流通滤组件本体的滤芯204而实现。例如，前一代技术水平的机器中，滤芯204的制作形式为压缩室的孔(图2，US7021081)、钢丝网(图4a，US6240743)、以烧结塑料或青铜粒子壁管的形状(US5548960，第1条)。
一般的情况下，收集器205可以制成的形式可以是气体收集用空心室或是机器的单独组件，此外可以是在压缩室在内的气体收集器。
挤出器(挤出孔板)203的制造形式可以是带有圆柱形孔、圆锥形孔或特殊形状孔的法兰，可以是横着固态二氧化碳挤出方向安装的金属板或任何其他制作形式，只要贯穿截面对挤出的固态二氧化碳材料起到压实加密作用，成形预先所选择横截面的形状。
机器的主要结构部件，例如压缩室201、孔板203、压缩机构206，一般是用特种钢铁制造的，比如是防锈耐热钢
属于前一代技术水平用固态二氧化碳粒子生产颗粒的压力骤降阶段，经典上是通过图4‐9所示的阀门404，或通过具有局部液压阻力的器具，例如US5018667而实现的。作为阀门404可采用液态二氧化碳专用电磁阀(英文：“solenoid valve”)，“d.o.o.”，“ASCO Valve Inc”或任何其制造商的产品。为了提高在压缩室中液态二氧化碳膨胀时的压实固态二氧化碳(S)的密度，合理地是让流入压实室的液态二氧化碳一股流动流向挤出器，例如US20120291479中的图4所示。
上述的前一代技术水平的机器具有相同的工作原理，这个原理在于动力单元将外来能量(E)转变成机械能量(M)，进一步传动到压缩机构206用于固态二氧化碳粒子(S)的压缩并将其挤出到压实单元101外面。这个过程中，挤出是通过孔板203实现的，利用液态二氧化碳在压缩室202中的压力骤降到等于或临近与大气的压力，，从此液态二氧化碳(L)瞬间变成固态二氧化碳粒子(S)和气态二氧化碳(G)，气态二氧化碳(G)在近于气压的压力下通过收集器205露出压缩室202，而且固态二氧化碳粒子的握住是通过滤芯204而实现的。
在第US3952530、US3632271和DE2051506号专利中提到在压实单元(或压实单元在内的腔)内，在压力24‐40p.s.i.下可以保持气态二氧化碳(第US3952530号专利的第33页第4与第5条；第DE2051506号专利的第24页；第US3632271号专利的第1条)，左右等于0.17‐0.28MPa。根据第DE2051506号专利第9图和第US3952530号专利的第1图，压力的保持是通过机器结构和装置工作的四个主要方面而实现的：隔离外部介质的压缩单元101的密封腔201的具有；用于压实单元101压缩室201内腔202隔离外部介质的活塞206(压缩机构206)活塞杆密封的具有；在气态二氧化碳(G)管线输出端保持压力(P1)；在机器转到固定的操作模式时，在压缩单元101内腔202边，已压实的固态二氧化碳粒子(S)紧贴孔板203挤出孔内表面(此时，紧贴是同时通过压缩机构206的施压以及通过气态二氧化碳(G)的压力而实现的)。这样一来，技术上存在将气态二氧化碳(G)压实单元101内部的压力(P1)保持在高于外部介质压力的水平上。鉴于第US3952530号与第US3632271号专利的目的，在高于大气的压力下，固态二氧化碳生产机器颗粒生产机器上的气态二氧化碳发生量，是为了下降气态二氧化碳再生系统(英文：《carbon dioxide recovery system》)的耗能而需要的，此类设备的制造商会有“Union Engineering”，“Haffmans”，“Asco Carbon Dioxide”，“BUSE Gastek”等公司。活塞连杆的密封可以用PTFE材料制造，例如Parker。此外，为了免除活塞摩擦压实室腔内表面，活塞上安装专用材料制成的减摩耐磨隔离环(英文：《wear guide》)，例如US20120291479号专利第7图所示，这种材料可以是尼龙或基于尼龙复合材料，例如MustangSeal Solution(美国)公司的技术方案。
比较普遍所知的能量转变方法是在气压下降的条件下，气压和较低压力之间的差压(A)转变成机械能量(M)的方法。能够实现这一种方法的机器叫气体膨胀器。气体膨胀器主要分为容量膨胀器和流通膨胀器两种。容量膨胀器将气体压力和较低压力之间的压差能量转变成活塞的往复动作能量，属于此类的有活塞式膨胀器和气缸，乃是活塞膨胀器的一种个别类型。流通式膨胀器将气体压力和较低压力之间的压差能量转变成工作叶轮的转动能量，属于此类的有涡轮膨胀器。本描述中下文将更细节阐述膨胀器。
前一步进行了对固态二氧化碳生产过程从热力学效率(能效)的观点上起到提高生产效率且最临近本发明的下列技术方案的处理：
(a)第US2153629号专利，其中提到可将液态二氧化碳(L)用作液压缸的液压流体的装置；
(b)第US1895886号专利，其中提到能够通过在液态二氧化碳(L)压力降到低于三相点的水平后将二氧化碳流动叶轮一部分转动能量传动而提高固态二氧化碳(S)的质量份额；高速气流能量转变成机械能量(M)过程的名称是《气体膨胀》，且上述机器属于涡轮式膨胀机；
(c)提到双阶(包括中间压力的)液态二氧化碳(L)压力骤降的第EP0792837号专利。中间压力(P1)高于二氧化碳三相点压力。根据第EP0792837号图4，打算将第1和第2阶段之间的气态二氧化碳(G)利用于不同的目的，以及
(d)提到利用液态二氧化碳(L)流过过滤器压实的粒子而将其压实并生成颗粒方法的第US1818816号专利。
在专利分析过程中找到了第FR19980005374号专利权申请书。
上文提到的上一代技术水平的机器形成三种技术上的能力：
(a)利用外部能源发生用于压实固态二氧化碳粒子(S)的机械能量(M)，导致的缺点有较高的耗电量，外部能源较高的依赖性，交道的重量以及机器的较低移动性；
(b)在高于外部介质的压力(P1)下取出气态二氧化碳(G)；
(c)在专业设计的压力能量机器(P1)中将压实单元取出的气态二氧化碳(G)转变成用于压实固态二氧化碳粒子(S)的机械能量(M)。
提出任务的说明：鉴于上述，需要下文作为本发明标题的方法，机器或系统，用于排除《a》条有关的难题，通过结合《b》条与《c》条中阐述的两种技术上的可能性。
图纸简述
第1图说明上一代技术水平固态二氧化碳粒子制成颗粒系统的原理图。
第2图说明上一代技术水平利用液态二氧化碳压力下降到近于外部介质的水平而将固态二氧化碳粒子制成颗粒的，叠上二氧化碳TS线图的过程。
第3图说明上一代技术水平固态二氧化碳粒子制成颗粒机器的概括性原理图。
第4图说明上一代技术水平固态二氧化碳粒子制成颗粒液压机器的简化原理图。
第5图说明上一代技术水平固态二氧化碳粒子制成颗粒曲柄连杆机器的简化原理图。
第6图说明上一代技术水平固态二氧化碳粒子制成颗粒气动机器的简化原理图。
第7图说明上一代技术水平固态二氧化碳粒子制成颗粒环式机器的简化原理图。
第8图说明上一代技术水平固态二氧化碳粒子制成颗粒叶片式机器的简化原理图。
第9图说明本发明表述第1、4、7、10、13条的概括性示意图。
第10图说明相应于本发明表述第17条机器的概括性示意图。
第11图上显示的是，活塞式膨胀器中的压力指示图，包括进气、降压和排气过程。
第12图说明直线性气缸中的压力指示图，包括进气和排气过程。
第13图说明利用液态二氧化碳压力下降到低于外部介质压力且低于三相点压力而将固态二氧化碳粒子制成颗粒的，叠上二氧化碳TS线图的本发明的过程。
第14图说明本发明阐述范围内，相应于本发明阐述第37条的固态二氧化碳粒子制成颗粒系统的原理图；
第15图说明第1号最佳技术解决方案的简化示意图；
第16图说明第2号最佳技术解决方案的简化示意图；
第17图说明第3号最佳技术解决方案的简化示意图；
第18图说明第4号最佳技术解决方案的简化示意图；
第19图说明第5号最佳技术解决方案的简化示意图；
第20图说明本发明阐述范围内，相应于本发明阐述第37条的固态二氧化碳粒子制成颗粒并且再生气态二氧化碳系统的原理图
发明的描述
本发明范围内提出的是用于通过压实膨胀液态二氧化碳(L)发生的固态二氧化碳(S)的粒子而生产颗粒状固态二氧化碳的方法、机器和系统，其特征是，压实是利用上述液态二氧化碳膨胀时所产生气态二氧化碳(G)压力能量(P1)转变而获得的机械能量(M)实现的。
所以本发明的首要目的是研制液态二氧化碳(L)膨胀时所产生固态二氧化碳粒子(S)制成固态二氧化碳颗粒的能效更高的一种方法，以及研制用于实现上述方法用的机器。
本发明的技术上的结果体现于将粒子状固态二氧化碳制成颗粒状固态二氧化碳具体方案的实现，以及体现于基于上述方案而实现机器，同样体现于保障新机器工作能力系统的实现。
本发明的额外目的、优势以及本发明的其他新特征不仅在阐述部分描述，顺着本发明的鉴定，其描述也会很显著出现于另一部分。
予以证明本发明机器的技术上的可实现性，已研制物种专用技术方案，均基于对熟悉当前技术水平的人最众所周知的气压能力转变成机械能量的两种方法，既是气体体积排挤膨胀与气体流通式膨胀。
属于气体体积排挤式的机器是活塞式气体膨胀器(例如US1801700)—设计结构专用于将气体压力能量转变成活塞的往复动作攻，就是机械能的机器。
第11图上所示的是活塞式膨胀器的工作周期，包括：
(a)定压下气体充满压缩室并产生大量机械能量(M)的阶段
(b)气体在压缩室中降压并此时产生大量机械能量(M)的阶段
(c)压缩室排出气体的阶段
(d)活塞在外部作下复位用到上死点的阶段
气体在活塞式膨胀器或涡轮式膨胀器中增大容积同时下降压力时做出的理想功被称为气体膨胀的等熵功。
由于顺着压实过程的进程，对固态二氧化碳粒子起到作用的压力不得下降，所以将一台活塞式膨胀器链接到一个压缩单元认为是不可能的。由于过程(第11图)能够做出有效功，所以合理的是采用多排结构，其中至少三台活塞式膨胀器是传动连接到同一个动力组件，可以是曲轴，将机械能量均匀分布在单元之间。在多排结构上，通过活塞膨胀器产生的能量顺时间叠加而达到压实单元中足以压缩和挤出用的压力。由于活塞式膨胀器多排结构下能够实现曲柄的更加匀速的转动，所以合理地是将滚柱式压实单元链接到曲柄。
气体容积排挤过程适应的是过程的顺序和关系如下：当在活塞式膨胀器或气缸的活塞从上死点开始动向低死点时，在圆柱形压缩单元中开始固态二氧化碳粒子(S)的压实过程，而在活塞接近低死点且固态二氧化碳粒子(S)的压实密度已达到相应于压缩室和孔板的结构的最高值，挤出过程开始。
“Air system pneumatic”，“SMC”，“Camozzi”，“Bosch Rexroth”或者任何另一个制造商产的线性气缸(比如US3650182，US3112670)是活塞式膨胀器的具体一种之一。
在图12上描绘的是线性气缸的工作周期，包括下列阶段：
(a)压实室在定压下充满气体，同时产生大量机械能量(M)的阶段
(b)将气体从压实室中放出的阶段
(c)活塞通过外部作用而复位到上死点的阶段
线性气缸中的比功小于活塞式膨胀器的比能，差距等于第9图所示轮廓的面积。由于在气缸中一般保持定压，则合理地是将气缸直接链接到活塞式压缩单元。
在气缸中由定压气体通过体积增大而做出的理想功被称为气体膨胀的等熵功。
最普遍一些种类汽缸的最低温度为‐20…‐30摄氏度，专用气体密封件，例如NRI或NREParker，可以为了解决操作中低温度问题而集成于标准气缸中。
为了更清楚理解到本发明的表述，活塞式膨胀器(306图17与18)与气缸(306图15与16)属于装有反映到对这个执行机构起到作用的上述压缩气体(G，图15‐18)而能够动作外部组件(308图15‐18)的执行机构组的机器，其中压缩气体(G，图15‐18)在活塞式膨胀器(306图17与18)与气缸(306图15与16)的范围内对活塞(307图15‐18)起到作用，从此使其动作。在气缸(306图15与16)的范围内，外部组件(308图15与16)一般的情况下是联动动作活塞(307图15与16)气缸的活塞杆(308图15与16)。在活塞式膨胀器(306图17与18)的范围内，外部组件(308图17与18)一般的情况下是动作活塞(307图17与18)联动的活塞杆(308图17与18)。
属于流通式气体膨胀器的大部分是涡轮式膨胀器(例如US6439836)。这些机器将气体压力转变成叶轮的转动能量，这也是机械能量的一种。一般的情况下，为了达到增大扭矩值的目的，涡轮式膨胀器联接到减速装置的高速轴。在此基础上，提出额外最佳技术方案，其中涡轮式膨胀器通过机械连接通过减速装置联接到滚柱式压缩单元。
为了更好理解到本发明的表述指出，涡轮式膨胀器(306图19与20)是属于装有反映到上述压缩气体对上述叶轮起到作用而能动的外部组件，其中涡轮式膨胀器中的压缩气体对叶轮的叶片起到作用，这个叶轮能在涡轮式膨胀器在内动作，联接到外部原件，比如是转轴，这样使叶轮转动最终引起转轴的转动。
为了更好地理解到本发明的权利要求阐述中的发明，包括上述的单活塞式膨胀器、多排活塞式膨胀器、气缸与涡轮式膨胀器各自作为相应动力单元与执行装置的基础。
针对更好理解到本发明范围内颗粒状固态二氧化碳(S)生产方法在图13上描绘的是TS曲线以及相关的过程。位于饱和线a1‐a2的B1点，评定液状二氧化碳(L)在罐中存储时的状态，比如说在1.8MPa压力下存储时的状态。B1‐B2线评定液态二氧化碳(L)压力从B1点到B2点骤降过程，在发明的阐述中这个过程描述压缩室接收液态二氧化碳(L)以及液态二氧化碳(L)转变成压缩气态二氧化碳(G)与固态二氧化碳粒子(S)的两种过程。B2点指示的是，在0.2MPa压力下(B3点)的固态二氧化碳(S)与在0.2MPa压力下(B4点)的气态二氧化碳的热力学平衡，基于此，可以计算出来获得固态二氧化碳的比例，等于用B2‐B4阶段长度值除B3‐B4阶段长度值，等于作用0.53(53％)。所取得固态二氧化碳比例的最终值更高，因为此曲线图上的B2点的位置高于图2所示曲线图上A2点的位置。下一步，为了排除在执行装置产生固态二氧化碳粒子，未加热(B4点)或已加热(B4'点)进入动力单元。在动力单元中，压缩气态二氧化碳的能量装换成机械能量(或线)。点和点均符合于已用的二氧化碳气体，比如在0.101MPa压力下。进一步，在B3点上固态二氧化碳粒子(S)被压缩，由于动力单元中所取得第一部分机械能量(M)的作用，或由于压缩机构动作的作用。评定被压实固态二氧化碳粒子(S)正在从孔板挤出中的降压过程，这一过程是由于动力单元中所取得第二部分机械能量(M)或由于压缩机构的同一个动作而实现。压缩与挤出过程之间没有固定的时间边界，所以，就像在大部分所提到的专利中，几个过程是结合在一起的：机械能(M)针对固态二氧化碳粒子(S)的压实或针对固态二氧化碳粒子(S)的挤出，由于挤出是一直会需要提前压缩到相应压缩压力用来挤出必要的密度；或者压缩机构的动作针对压实固态二氧化碳粒子(S)或者针对挤出固态二氧化碳粒子(S)。在挤出过程以后，固态二氧化碳丢失3％重量，这个对等于0.51的固态二氧化碳的最终比例起到不太严重的影响，通过用0.53乘0.97计算出来。这样，这一个过程中固态二氧化碳的最终比例等于传统理想生产过程中的比例。气态二氧化碳在膨胀器中产生的能量，可以通过将冷气态二氧化碳在输入膨胀器以前利用外部的介质加热而提高产能率。
值得指出的是，固态二氧化碳粒子(S)位于压实单元内部时，可以在大气压力下压缩与挤出，在具有中间压力(P1)的气态二氧化碳(G)流出，或在固态二氧化碳粒子(S)在大气压力下(图9，10)被移除到压缩单元，或在压实单元中的压力从中间压力值(P1)被降到大气压力(图9)。
在图14绘图的是利用固态二氧化碳粒子生产颗粒系统的原理图。本发明中的用固态二氧化碳粒子生产颗粒的装置1联接到储液罐2，其中的液态二氧化碳(L)通过液态二氧化碳输送管线从储液罐2输送到装置1。本发明中的装置1消耗外部电源9的电能，用于装置1中下列组件的工作：控制系统(可编程逻辑控制器《PLC》，微电子、阀门、传感器、辅助执行装置等等)；结构单独组件取暖的系统，另外取暖其他未旨在压实固态二氧化碳粒子(S)而起到作用的其他组件。基于本发明中装置的结构上的特性，会有这些装置会有两种驱动方法。第一方法–其中原始气态二氧化碳(G2)不适用，第二个是将其利用的方法。第一个方法行下法，在装置1达到正常的工作模式以前以及在正常模式下工作的期间，装置的重量平衡符合于公式：L＝G+S，式中L—是液态二氧化碳(L)质量流率，G—是气态二氧化碳(G)质量流率以及S—是固态二氧化碳(S)的质量流率。在装置1达到正常的工作模式以前，装置1的重量平衡符合于公式：L+G2＝G+S+G2，式中G2—是来自储罐2的原始气态二氧化碳(G2)的质量流率。原始气态二氧化碳(G2)的流率可以通过有两种方法的产生的，第一个方法是在储罐1液态二氧化碳(L)液面之上释放饱和蒸汽，第二个方法是将液态二氧化碳(L)利用外部热源而气化。
本发明阐述中的《至少一部分气体》与《粒子的至少部分重量》两种说法的用途，比如是指出将部分气态二氧化碳(G)与固态二氧化碳(S)的质量流率适用于本发明阐述中所指出的下列操作中：小部分固态二氧化碳粒子(S)一般的情况下经过滤芯，小部分部分位于压实单元压力下的二氧化碳气体，一般的情况下漏出到外部环境。本发明的阐述中，《至少部分转变》与《至少部分传输》两种说法用于计量，比如说是机械操作的效率系数的计量。本发明阐述中所的相同与上述的提法，不受上述例子意义内容方面上的限制。
本发明装置的构型中，可以至少在两个压实中实现压实，比如US5548960与US5419138两种专利中。
图21所示的是本发明范围内将固态二氧化碳粒子用于生产颗粒，同时将气态二氧化碳再生利用系统的原理图。
本发明第17条所指出的转变单元可以是液态二氧化碳膨胀到低于二氧化碳三相点压力的膨胀室，或是几个多级膨胀用的几个内室。
压缩气态二氧化碳质量流量可能接触到其他外部流量，比如是液态二氧化碳流量。
固态二氧化碳粒子压缩的压缩室可以是预压室，随后安装装有能够更强力的压缩粒子的液压等驱动的下一个压缩室压。
颗粒状固态二氧化碳生产中的重要一点是压缩压力与挤出压力。比如说，在第US5419138号专利中(第12栏第63页)说的是，2200psi(左右15MPa)压力是足以生产用于冷却的颗粒，且3200psi(22MPa)压力是足以生产用于喷沙清理颗粒的生产，根据俄罗斯的工程师所知(第5段RU2350557)，为了清除轻型污染专项需要《软性》可以，而且在有的情况下，为了用“Cold Jet”公司产的刮板式机器(WO2013116710A1)进行喷沙清理，也可以采用大块的(不是小颗粒的)压缩固态二氧化碳。应该明白的是，最大压力存在，而且这个数值首先收到限制的因素是液态二氧化碳迅速膨胀后所产生气态二氧化碳与固态二氧化碳粒子体积的比例。同时，相比本方案与类似方案中不同的是，存在供给用于挤出一定量固态二氧化炭例粒子的任何量的外部能量的可能性。第一个额外技术结果是，本发明中的机器能够产生为了形成压实密度高于液态二氧化碳在压实单元中液态二氧化碳膨胀后产生的粒子压实密度的固态二氧化碳块状(颗粒的形状)必要的压力，其数值位于521‐850kg/m3范围以内(US4374658A，US5845516)。所获得压缩气态二氧化碳的密度，在相应的压力值在0.15‐0.5MPa时，位于3.85‐14.3kg/m3范围内。比如说，根据第1号最佳技术方案，在圆柱形压实室与气缸的长度同等下，充满所产生气体气缸横截面对充满所产生粒子的压实室横截面的比例，左右等于36‐220，且压缩机构移动的整个理论轨线上，压缩压力值等于18‐33MPa，由于在整个曲线上均这种压力保持，所以按章上述的数据，压缩与挤出压力是足以通过挤出装置出产至少一个颗粒，这是技术上的第二额外结果。为了滚柱式压实室，可以同样计算出来类似的比例。为了膨胀器式动力单元(活塞膨胀器式或涡轮膨胀器式)，压缩与挤出压力的理论值将会更高，根据图11‐12。应该明白的是，技术上可以研制任何一种液压阻力(挤出阻力)的挤出装置，其中包括阻力值太高的，如让挤出颗粒的，也包括太低阻力值的装置，在压实单元压实室中不能保持压力的。这样一来，为了实现将固态二氧化碳(S)粒子的挤出，除了压缩以外，还必须挑选固态二氧化碳在压实室单元腔中在液态二氧化碳(L)急剧膨胀后的压实密度与挤出器具几何形状的一种配合，为了让在压实单元(执行机构)中由压缩气态二氧化碳(G)所产生的机械能(M)的最小值，或是由压缩气态二氧化碳消耗(作用下)而起动的动力单元(执行装置)作用下所移动压缩机构的最小移动轨线，保证对固态二氧化碳粒子为了将其通过挤出装置挤出而必要的作用压力值，以及挤出装置的几何应在相应工作压力下的液态二氧化碳膨胀时保证压缩气态二氧化碳的产生。此外，为了提高挤出产量或为了提高挤出压力，合理的是选择各种可能的方案当中具截头圆锥体或一个锥形孔的挤出装置，这样可以另外出产固态二氧化碳颗粒(S)。
最佳技术方案的描述
在图15‐19上绘图特意为了实现本发明实用于生产固态二氧化碳颗粒的所研制技术方案的简化示意图。装置具有类似的结构，包括至少一个压实单元101与至少一个动力单元102。压实单元101可以是滚柱式或活塞式，或是以任何其他类型，如果这个压实室的结构旨在固态二氧化碳粒子的压实、压缩、挤出。动力单元102可以是活塞式膨胀器或者涡轮式膨胀器，或是旨在将气态二氧化碳压力能量转变成机械能量配置的任何其他机器，该机械能应引动压实室101。
图15上所示的是基于一个线性气缸机器的简化示意图，既是第1号最佳技术方案。本装置包括一个活塞式压实单元101以及动力单元102，基于线性气缸306。压实单元101包括带内部圆柱形内腔202的壳体201，在壳体201的一端上固定的挤出装置203，以及位于压实室202在内的压缩机构206，压缩机构限制压实室的另一端，壳体201中内置的滤芯204连接压实室的内腔202与收集器205。阀门404适用于将液态二氧化碳输入到内室202。动力单元102包括气态二氧化碳(G)驱动的线性气缸306，控制单元309控制气态二氧化碳的流动。气态二氧化碳(G)气缸306输入以及从气缸306放出是通过输气道305实现的。为控制单元309供应气态二氧化碳(G)，是通过气态二氧化碳(G)流通收集器205从压实单元101流出而实现的。压实单元101与气缸306的设计结构，使其能够在其内部保持气态二氧化碳(G)的中间压力(P1)。控制单元309包括PLC系统、气阀控制系统与基于用于气态二氧化碳(G)中间贮存的气体缓冲器。位于气缸中306内部的活动活塞307，将气缸的内腔306密封隔离分为两个部分，其体积可以跟着内部移动活塞307在气缸306中移动而变化。来自动力单元线性力到压实单元101的传动，是通过对气缸306腔压实单元动作内部活塞307隔离的部分充满气态二氧化碳(G)而实现的。气态二氧化碳(G)的中间压力(P1)对内部活动活塞307起到作用，从此产生通过活塞杆308传到压缩机构206能量。本装置只能间断的产生压实的固态二氧化碳(S)，因为需要让压缩机构206为了将压实室202填满固态二氧化碳粒子而复位的时间。
图16上所示的是基于两个线性气缸机器的简化示意图，既是第2最佳技术方案。本装置包括两个活塞式压实单元101.1与101.2以及两个动力单元102.1与102.1，也是以相应的线性气缸306.1与306.2为挤出。压实单元101.1与102.包括带内部圆柱形压实室202.1与202.1的壳体201.1与201.2，其中连接每个壳体201.1与201.2上固定的挤出装置203.1与203.2，以及位于压实室202.1与202.2在内部的相应压缩机构206.1与206.2，相应的限制每个压实室202.1与202.2的另一端，每个壳体201.1与201.2中内置的滤芯204.1与204.2相应的连接压实室的每个内腔202.1与202.2和相应的收集器205.1与205.2。404.1与404.2阀门适用于将液态二氧化碳输入相应的压缩室202.1与202.2。每个动力单元102.1与102.2包括相应的线性气缸306.1与306.2，以气态二氧化碳为驱动，由控制单元309控制液体流动。气态二氧化碳向气缸305.1与305.2输入以及从气缸306.1与306.2输出是通过两条输气连接305.1和305.2而实现的。在中间压力(P1)下，控制单元309工给气态二氧化碳(G)实现方法为：气态二氧化碳(G)在中间压力(P1)下流通收集器205.1与205.2，流出控制单元101.1与101.2。气缸306.1和306.2与压实单元101.1与101.2的设计结构，使其能够在中间压力下在其内部保持气态二氧化碳(G)。控制单元309包括PLC系统与气阀控制系统。位于气缸中306.1与306.2内部的相应活动活塞307.1与307.2，将气缸的两个内腔306.1与306.2密封隔离分为两个部分，其体积可以跟着内部移动活塞307.1与307.2在气缸306.1与306.2中移动而变化。来自动力单元102.1与102.2能力到压实单元101.1与101.2的传动，是通过对气缸306.1与306.2腔压实单元内部动作活塞307.1与307.2隔离的部分充满气态二氧化碳(G)而实现的。气态二氧化碳(G)的压力对内部活动活塞307.1与307.2起到作用，从此产生依次通过活塞杆308.1与308.2到压缩机构206.1与206.2传动的能量。在中间压力下，气态二氧化碳(G)的工给是交叉的，就是，当在一个压实单元101.1或101.2中在中间压力(P1)下发生液态二氧化碳(L)压力的骤降与气态二氧化碳(G)的产生，在另一个相应的压实单元101.1或101.2，进展在中间压力(P1)下，通过来自相应的压实单元101.1或101.2进入相应的动力单元102.1或102.2作用下而实现压实加密固态二氧化碳粒子(S)的过程。
图17上所示的是基于多排活塞式膨胀器曲柄连杆机器的简化示意图，既是第3最佳技术方案。本机器包括至少三个活塞式压实单元101.1，101.2，101.3、相同数量的动力单元102.1，102.2，102.3，基于气体活塞式膨胀器306.1，306.2，306.3的动力单元102.1，102.2，102.3，所有压实单元101.1，101.2，101.3以及所有动力单元102.1，102.2，102.3是通过曲轴而连接的，该去周装有固定周406，以及连杆311.1，311.2，311.3，208.1，208.2，208.3。压实单元101.1，101.2，101.3相应的包括带内部圆柱形的压实室202.1，202.1，202.3的相应壳体201.1，201.2，201.3，其中在每个壳体的一端201.1，201.2，201.3上固定的挤出器203.1，203.2，203.3，以及位于压实室202.1，202.2，202.3在内的压缩机构，在第二端上相应的限制相应的压缩室202.1，202.2，202.3，每个相应的壳体201.1，201.2内置的相应滤芯204.1，204.2，204.3，连接相应压实室202.1，202.2，202.3的相应腔与相应的收集器205.1，205.2，205.3。404.1、404.2与404.3阀门适用于将液态二氧化碳(L)输入相应的压实室202.1、202.2与202.3。在动力单元102.1，102.2，102.3中，机械能量的产生过程的实现方法是控制单元309在中间压力(P)下进行将气态二氧化碳(G)到活塞式膨胀器306.1、306.2、306.3中输入的工作，活塞式膨胀器之间有对等时间差距。气态二氧化碳(G)在中间压力压力(P1)下对内部活动活塞307.1，307.2与307.3工作表面起到的作用，从此发生通过活塞杆308.1，308.2与308.2依次传动的力量，再通过连杆311.1，311.2与311.3传动到曲轴405，后者将机械能量(M)再通活塞杆208.1，208.2，208.3与连杆207.1，207.2，207.3传动到压缩机构206.1，206.2，206.3，在压实单元101.1，101.2，101.3之间有对等的时间差距。控制单元309包括PLC系统与气阀控制系统。
图18上所示的是基于多排活塞式膨胀器的滚柱式机器的简化示意图，既是第4最佳技术方案。本装置包括滚柱式压实单元101与基于多排活塞式膨胀器306的动力单元102。当有需求时，动力单元102中可以包括转速减速装置。滚柱式压实单元101包括圆柱形压实室201，其内部有同轴内置的环式挤出孔板203。在圆柱形压实室201内部，有在挤出孔板203内表面上滚动的压缩机构206，且压缩机构206的转动中心轴与圆柱形压实室201的中心轴是同一的。压实室201壳体中有内置的收集器205，且时压实室的腔是为了达到将通过装置404向压实室所输入液态二氧化碳(L)压力骤降时而产生固态二氧化碳粒子(S)握住的目的而通过滤芯204联接到收集器205。在液态二氧化碳压力骤降时产生的气态二氧化碳(G)，在中间压力压力(P1)下通过气道305进入活塞式膨胀器306。图19上所示的是基于涡轮式膨胀器的滚柱式机器的简化示意图，既是第5最佳技术方案。本装置包括滚柱式压实单元101与基于涡轮式膨胀器306的动力单元102。滚柱式压实单元101包括圆柱形压实室201，其内部有同轴内置的环式挤出孔板203。在圆柱形压实室201内部，有在挤出孔板203内表面上滚动的压缩机构206，且压缩机构206的转动中心轴与圆柱形压实室201的中心轴是同一的。压实室201壳体中有内置的收集器205，且时压实室的腔是为了达到将通过装置404向压实室所输入液态二氧化碳(L)压力骤降时而产生固态二氧化碳粒子(S)握住的目的而通过滤芯204联接到收集器205。在液态二氧化碳压力骤降时产生的气态二氧化碳(G)，在中间压力压力(P1)下通过气道305进入涡轮式膨胀器306。涡轮式膨胀器306所产生机械能量(M)传动到压实室101，是通过转速减速器312实现的。

Claims (41)

1.用于胜场生产二氧化碳颗粒的装置，包括：
(a)至少一个具有端避的压实室，上述的压实室的设计结构能到内部接收液态二氧化碳(L)，为了在其内部形成固态二氧化碳粒子(S)以及压缩气态二氧化碳(G)；
(b)至少一个位于压实室内部的压缩机构，其设计结构能够将上述的固态二氧化碳粒子(S)压成颗粒状；以及
(c)至少一个消耗压缩气态二氧化碳(G)的执行装置，根据其设计结构能够起动上述的压缩机构。
2.第1条中装置的特征是，上述的端避包括至少一个挤出装置，且压缩机构根据设计结构能够将上述压缩室中的上述固态二氧化碳粒子(S)通过挤出装置挤成至少一个颗粒。
3.第2条中装置的特征是，上述的压实室包括：
(a)至少一个用于收集来自上述压实室排出的气态二氧化碳的收集器，以及
(b)位于收集器在内的，在气态二氧化碳从上述压实室排出时适用于将固态二氧化碳粒子在上述压实室中握住的过滤装置；
上述的装置包括至少一个将连接上述执行装置的输入口联接到上述收集器的输出口的气道，且该起到的结构能够将上述压缩气态二氧化碳从上述收集器输入到上述执行装置，另一个特征是，上述的压实室中有连通高压气源的输入装置，适用于将上述液态二氧化碳从上述气源输入到上述的压实室；压缩压力与挤出压力高于液态二氧化碳的压力值。
4.用于生产颗粒状二氧化碳的装置，包括：
(a)至少一个具有端避的压实室，上述的压实室的设计结构可以接收固态二氧化碳粒子(S)；
(b)至少一个执行装置，具有能反映到对上述执行装置起到作用的气态二氧化碳(G)而动作的外部组件；
(c)至少一个位于上述压实室的压缩机构，反应到上述执行装置外部组件的动作而能动作的，上述压缩机构的移动压缩上述压缩室内而产生的固态二氧化碳粒子(S)，压向上述压缩室的上述端避；和
上述装置的特征是，上述固态二氧化碳粒子(S)与压缩气态二氧化碳(G)是由液态二氧化碳(L)而产生的；压实压力值与挤出压力值高于液态二氧化碳的压力。
5.第4条中装置的特征是，上述的端避中具有至少一个挤出装置，且上述压缩机构的移动将位于上述压实室的固态二氧化碳粒子(S)通过上述挤出装置挤成至少一个颗粒。
6.第5条中装置的特征是，上述的压实室包括：
(a)至少一个用于收集来自上述压实室排出的气态二氧化碳的收集器，以及
(b)位于收集器在内的，在气态二氧化碳从上述压实室排出时适用于将固态二氧化碳粒子在上述压实室中握住的过滤装置；
上述的装置包括至少一个将连接上述执行装置的输入口联接到上述收集器的输出口的气道，且该起到的结构能够将上述压缩气态二氧化碳从上述收集器输入到上述执行装置，另一个特征是，上述的压实室中有连通高压气源的输入装置，适用于将上述液态二氧化碳从上述气源输入到上述的压缩室。
7.用于生产颗粒状二氧化碳的装置，包括：
(a)至少一个具有端避的压实室，上述的压实室的设计结构能接收液态二氧化碳(L)，且能够在其内部将液态二氧化碳(L)转变成压缩气态二氧化碳(G)与固态二氧化碳粒子(S)；
(b)至少一个执行装置，具有能反映到对上述执行装置起到作用的气态二氧化碳(G)而动作的外部组件，对上述执行装置起到作用；
(c)至少一个位于上述压实室的压缩机构，是反应到上述执行装置外部组件的动作而能动作的，上述压缩机构的移动压缩位于上述压缩室的固态二氧化碳粒子(S)成颗粒，压向上述压缩室的上述端避；以及。
8.第7条中装置的特征是，上述的端避包括至少一个挤出装置，且压缩机构根据设计结构能够将上述压缩室中的上述固态二氧化碳粒子(S)通过挤出装置挤成至少一个颗粒，压缩压力与挤出压力高于液态二氧化碳的压力值。
9.第8条中装置的特征是，上述的压实室包括：
(a)至少一个用于收集来自上述压实室排出的气态二氧化碳的收集器，以及
(b)位于收集器在内的，在气态二氧化碳从上述压实室排出时适用于将固态二氧化碳粒子在上述压实室中握住的过滤装置；
上述的装置包括至少一个将连接上述执行装置的输入口联接到上述收集器的输出口的气道，且该起到的结构能够将上述压缩气态二氧化碳从上述收集器输入到上述执行装置，另一个特征是，上述的压实室中有连通高压气源的输入装置，适用于将上述液态二氧化碳从上述气源输入到上述的压缩室。
10.用于生产颗粒状二氧化碳的装置，包括：
(a)至少一个压实室，设计结构能够：
i.到其内部接收液态二氧化碳(L)；
ii.在其内部将供给的上述液态二氧化碳(L)转变成固态二氧化碳粒子(S)与压缩气态二氧化碳(G)；以及
iii.从其内部排出所产生的压缩气态二氧化碳(G)，同时将上述的所产生二氧化碳粒子(S)握住外上述的压实室中；
上述的压实室中保持中间压力(P1)，在压力二氧化碳三相点与外部介质之间的压力；
上述的压实室包括至少一个用于将位于上述压实室中的二氧化碳粒子(S)压成颗粒状的压缩机构；以及
(b)至少一个动力单元，其设计结构能够将从上述压实室流入上述动力单元至少一部分上述压缩气态二氧化碳(G)的能量(A)至少一部分转变成适用于起动上述压机构而传到上述上述压缩机构的上述机械能量(M)。
11.第10条中装置的特征是，上述的压实室有端避，上述端避包括至少一个挤出装置，且上述压缩机构的动作将位于上述压实室的上述的固态二氧化碳粒子(S)通过上述挤出器挤出成至少一个颗粒；压实与挤出压力值高于液态二氧化碳的压力值。
12.第11条中装置的特征是，上述的压压实室包括：
(a)至少一个用于收集来自上述压实室排出的气态二氧化碳的收集器，以及
(b)位于收集器在内的，在气态二氧化碳从上述压实室排出时适用于将固态二氧化碳粒子在上述压实室中握住的过滤装置；
上述的装置包括至少一个将连接上述执行装置的输入口联接到上述收集器的输出口的气道，且该起到的结构能够将上述压缩气态二氧化碳从上述收集器输入到上述执行装置，另一个特征是，上述的压实室中有连通高压气源的输入装置，适用于将上述液态二氧化碳从上述气源输入到上述的压缩室。
13.用于生产颗粒状二氧化碳的装置，包括：
(a)至少一个压实单元，其结构能够接收液态二氧化碳(L)，为了实现在其内部形成气态二氧化碳(G)与固态二氧化碳粒子(S)目的，上述的压实单元设计结构具有将上述的压缩气态二氧化碳(G)到其外面排出以及机械能(M)接收为了对位于上述压实单元中的固态二氧化碳粒子(S)起到作用，为了达到将上述固态二氧化碳粒子(S)压成颗粒的目的的两种能力，以及
(b)至少一个动力单元，其设计结构能够将从上述压实室流入上述动力单元至少一部分上述压缩气态二氧化碳(G)的能量(A)至少一部分转变成适用于起动上述压机构而至少一部分传到上述压缩机构的上述机械能量(M)。
14.第13条中的机器的特征是，至少一个压实单元包括至少一个能接收上述液态二氧化碳(L)的压实室，为了达到在其内部形成上述气态二氧化碳(G)与上述固态二氧化碳粒子(S)目的；上述的压实室中保持中间压力(P1)，在压力二氧化碳三相点压力值与外部介质压力值之间的压力下；上述动力单元包括至少一个执行装置，具有能反映到对上述执行装置起到作用的气态二氧化碳(G)而动作的外部组件；在上述动力单元中，上述能量(A)转变成上述机械能量(M)，是通过压缩气态二氧化碳(G)对上述执行装置起到作用而实现的，进一步上述外部机构上发生产生上述机械能量(M)的动作；上述的压实单元包括至少一个位于上述压缩室在内的压缩机构，反应到上述执行装置外部组件的动作而能动作的，且能够产生上述的机械能量(M)；上述的压缩机构的设计结构能够利用上述机械能量(M)对已固态二氧化碳粒子(S)起到作用，为了将压实的固态二氧化碳粒子(S)挤出成上述颗粒状。
15.第14条中装置的特征是，上述的压实室包括在上述端避形成的挤出装置；上述的压缩机构的设计结构能够利用上述机械能量(M)对已压实固态二氧化碳粒子(S)起到作用，为了将压实的固态二氧化碳粒子(S)通过挤出装置挤成至少一个颗粒，压实压力值与挤出压力值高于液态二氧化碳的压力。
16.第15条中装置的特征是，上述的压实室包括：
(a)至少一个用于收集来自上述压实室排出的气态二氧化碳的收集器，以及
(b)位于收集器在内的，在气态二氧化碳从上述压实室排出时适用于将固态二氧化碳粒子在上述压实室中握住的过滤装置；
上述的装置包括至少一个气道，连接上述执行装置的输入口与上述收集器的输出口，其设计结构能够将上述压缩气态二氧化碳从上述收集器输送到上述执行结构，另一个特征是，上述的压实室中有连通高压气源的输入装置，适用于将上述液态二氧化碳从上述气源输入到上述的压实室。
17.用于生产颗粒状二氧化碳的装置，包括：
(a)至少一个转变单元，其结构能够接收液态二氧化碳(L)并单独放出压缩气态二氧化碳(G)，以及单独放出固态二氧化碳粒子(G)；
(b)至少一个具有端避的压实室，上述的压实室的设计结构可以接收来自转变单元的上述固态二氧化碳粒子(S)；
(c)至少一个执行装置，具有能反映到对上述执行装置起到作用的气态二氧化碳(G)而动作的外部组件，对上述执行装置起到作用；以及
(d)至少一个压缩机构，反应到上述执行装置外部组件的动作而能动作且位于上述压缩室在内的，上述压缩机构的移动压缩位于上述压缩室在内的上述固态二氧化碳粒子(S)，压向上述压缩室的上述端避。
18.第17条中装置的特征是，上述的压实室装有至少一个挤出装置，从此上述压缩机构的移动将位于上述压实室的固态二氧化碳粒子(S)通过上述挤出器具挤出成至少一个颗粒，此时的压实压力值与挤出压力值高于液态二氧化碳的压力值。
19.第18条中装置的特征是，上述的压实室包括：
·至少一个用于接收从上述转变单元排出的气态二氧化碳的收集器，以及·位于收集器在内的，在气态二氧化碳从上述转变单元排出时适用于将固态二氧化碳粒子在上述转变单元中握住的过滤装置；
上述的装置包括：
·至少一个将连接上述执行装置的输入口联接到上述收集器的输出口的气道，且该起到的结构能够将上述压缩气态二氧化碳从上述收集器输入到上述执行装置，以及
上述的压实室中有连通高压气源的输入装置，适用于将上述液态二氧化碳从上述气源输入到上述的转变单元。
20.用于生产颗粒状二氧化碳的方法，包括：
(a)保证装有输入器与排气器内腔的阶段；
(b)保证气源中液态二氧化碳的阶段；
(c)液态二氧化碳(L)从气源通过上述输气装置输送到上述压实室的阶段；
(d)到上述压实室所供应液态二氧化碳(L)压力的下降阶段，为了产生固态二氧化碳粒子(S)与压缩气态二氧化碳(G)；
(e)在上述压实室内保持定压(P1)压力值在低于二氧化碳三相点压力且高于大气压力值的阶段，是通过将除非上述固态二氧化碳粒子的体积以外且超出上述压实室体积的压缩气态二氧化碳的超额体积通过上述排气器的排出而实现；
(f)压缩气态二氧化碳进行机械功(M)，该机械攻(M)是通过定压下从压实室所放出的压缩气态二氧化碳的多余体积增大，并且通过同时减少从压实室所出来压缩气态二氧化炭的多余体积，同时下降压缩气态二氧化碳压力时而进行的；
(g)上述机械攻(M)的至少一部分对上述固态二氧化碳粒子(S)为了在压实室中将固态二氧化碳粒子压成颗粒状而起到作用的阶段。
21.第20条中所描述方法的特征是，该方法包括将上述所传动的至少部分机械能(M)利用于对已被压实的上述固态二氧化碳粒子(S)起到作用，为了将固态二氧化碳粒子(S)从压实单元挤出成至少一个颗粒的阶段；压缩压力与挤出压力高于液态二氧化碳的压力值。
22.第21条的特征是，上述的方法包括上述压实室所排除气态二氧化碳用收集器收集的阶段，上述方法包括在进行上述排出阶段时通过过滤而将固态二氧化碳粒子握住在上述压实室中的阶段。
23.第22条方法的特征是，上述方法包括将压缩气态二氧化碳通过气道从上述收集器到上述执行装置输送的阶段。
24.用于生产颗粒状二氧化碳的方法，包括：
(a)容器中在贮存压力(P0)下在容器存储液态二氧化碳(L)的保障阶段；
(b)将上述液态二氧化碳(L)从容器输送到压实室的阶段；
(c)向上述压实室所供应液态二氧化碳(L)降压阶段，为了产生上述固态二氧化碳粒子(S)与压力值低于二氧化碳(G)低于二氧化碳三相点且高于大气压力(P1)的压缩气态二氧化碳(G)；
(d)在上述的中间压力压力(P1)下，将上述气态二氧化碳(G)从上述压实单元排出的阶段；
(e)上述动力单元将压实室所排至少部分除气体(G)的至少部分压力能量(P1)转变成机械能(M)的阶段；
(f)将所产生上述机械能量(M)从上述动力单元到上述压实单元输送阶段；
(g)至少部分上述机械能量对上述固态二氧化碳粒子(S)为了将固态二氧化碳粒子压成颗粒状而起到作用的阶段。
25.第24条中所描述的方法的特征是，该方法包括至少部分所属送上述机械能(M)对已被压实的上述固态二氧化碳粒子(S)起到作用，为了将固态二氧化碳粒子从压实单元挤出成至少一个颗粒的阶段。
26.第25条中方法的特征是，上述的方法包括在压实单元中保障压实室的阶段，上述压实室的设计结构能够：
-上述液态二氧化碳(L)往里面接收的上述办法，
-在上述的压力(P1)下，将上述液态二氧化碳(L)转变成上述固态二氧化碳粒子(S)与压缩气态二氧化碳(G)的上述办法，
-在上述的中间压力压力(P1)下，将上述气态二氧化碳(G)从上述压实单元排出办法；
其特征是，在上述传动阶段中，上述机械能(M)传动到上述压实室组成部分压缩机构，该压缩机构呢，利用上述机械能(M)对固态二氧化碳粒子起到作用；压缩压力与挤出压力高于液态二氧化碳的压力值。
27.第26条中方法的特征是，上述的方法包括上述压实室所排除气态二氧化碳用收集器收集的阶段，上述方法包括在进行上述排出阶段时通过过滤而将固态二氧化碳粒子握住在上述压实室中的阶段。
28.第27条中方法的特征是，上述的方法包括将压缩气态二氧化碳从上述收集器通过气道输入到上述执行装置的阶段。
29.用于生产颗粒状二氧化碳的方法，包括：
(a)在高于二氧化碳三相点压力的存储压力(P0)下在气源中所存储液态二氧化碳(L)的保障阶段；
(b)上述液态二氧化碳(L)从上述气源流入压实室的阶段；
(c)向上述压实室所供应液态二氧化碳(L)降压阶段，为了产生上述固态二氧化碳粒子(S)与压力值低于二氧化碳(G)低于二氧化碳三相点且高于大气压力(P1)的压缩气态二氧化碳(G)；
(d)在上述的中间压力(P1)下，将上述气态二氧化碳(G)从上述压实室排出的阶段；
(e)从上述压实室所排除上述压缩气态二氧化碳(G)对执行装置起到作用的阶段；
(f)执行装置外部组反映到上述压缩气态二氧化碳(G)对上述执行装置起到作用而动作的阶段；
(g)反映到上述执行装置的外部组件的移动而位于上述压实室中压缩机构的动作阶段；
(h)通过压缩机构动作而在上述压实室中压缩已产生上述固态二氧化碳粒子(S)的阶段。
30.第29条的特征是，上述方法包括将上述压缩固态二氧化碳粒子从上述压实室通过压缩机构的动作而挤出成至少一个颗粒的阶段；压缩压力值与挤出压力值高于液态二氧化碳的压力值。
31.第30条中方法的特征是，上述的方法包括收集器接收从上述压实室所排除压缩气态二氧化碳的阶段，上述方法包括在上述排出阶段执行期间而进行的固态二氧化碳粒子在上述压实室中通过过滤而握住的阶段。
32.第31条的特征是，上述方法包括将压缩气态二氧化碳通过气道从上述收集器到上述执行装置输送的阶段。
33.用于生产颗粒状二氧化碳的方法，包括：
(a)在高于二氧化碳三相点压力的存储压力(P0)下在气源中所存储液态二氧化碳(L)的保障阶段；
(b)上述液态二氧化碳(L)从上述气源流入转变单元的阶段；
(c)向上述压实室所供应液态二氧化碳(L)降压阶段，为了产生上述固态二氧化碳粒子(S)与压力值低于二氧化碳(G)低于二氧化碳三相点且高于大气压力(P1)的压缩气态二氧化碳(G)；
(d)上述古塔二氧化碳粒子(S)从上述转变单元转移到压实室的阶段；
(e)在上述的中间压力压力(P1)下，将上述气态二氧化碳(G)从上述转变单元排出的阶段；
(f)从上述转变单元所排除上述压缩气态二氧化碳(G)对执行装置起到作用的阶段；
(g)执行装置外部组反映到上述气态二氧化碳(G)对上述执行装置起到作用而动作的阶段；
(h)反映到上述执行装置的外部组件的移动而位于上述压实室中压缩机构的动作阶段；
(i)上述固态二氧化碳粒子(S)在上述压实室中通过压缩机构的移动压缩阶段。
34.第33条的特征是，上述方法包括将上述压缩固态二氧化碳粒子从上述压实室通过压缩机构的动作而挤出成至少一个颗粒的阶段；压缩压力值与挤出压力值高于液态二氧化碳的压力值。
35.第34条中方法的特征是，上述的方法包括收集器接收从上述压实室所排除压缩气态二氧化碳的阶段，上述方法包括在上述排出阶段执行期间而进行的固态二氧化碳粒子在上述压实室中通过过滤而握住的阶段。
36.第35条的特征是，上述方法包括将压缩气态二氧化碳通过气道从上述收集器到上述执行装置输送的阶段。
37.用固态二氧化碳粒子生产颗粒的系统，包括：
(a)液态二氧化碳(L)的第一气源；
(b)用输入上述机器液压二氧化碳(L)膨胀时所产生固态二氧化碳粒子(S)生产颗粒的装置所利用的显著的一部分驱动力来自压缩气体；
(c)用于将上述液态二氧化碳(L)从上述第一气源输入到上述机器的的第一气道；
上述系统的特征是，上述机器在正常工作模式下所消耗上述压缩气体，是上述液态二氧化碳(L)在上述机器中膨胀时所产生的气态二氧化碳(G)。
38.第37条中系统的特征是，上述的机器包括：
(a)具有限制壁且为了接收固态二氧化碳粒子(S)的压缩室；
(b)上述限制壁中形成的挤出器，其结构设计应保障上述颗粒的取出；
(c)用于通过上述孔以上述的颗粒状而挤出固态二氧化碳粒子(S)；以及
(d)利用上述压缩气体作为显著一部分驱动力工作的动力单元；上述动力单元起动上述的压缩机构。
39.第38条中系统的特征是：
(a)上述系统包括原始气态二氧化碳(G)的第二气源；
(b)上述机器在进入固定的工作模式以前所消耗的上述气体，时原始气态二氧化碳(G2)，
(c)上述系统包括将原始气态二氧化碳(G)从第二气源到上述机器而输送用的第二输气道。
40.第39条中系统的特征是：
(a)上述液态二氧化碳(L)在上述气源贮存时，在初始温度(T0)与初始压力(P0)下存储；
(b)为上述机器保证显著一部分驱动力的上述压缩气体，具有低于上述原始压力值(P0)的中间压力值(P1)；
(c)上述系统包括：
i.将上述机器用过的压缩气体转变成再生液态二氧化碳(L2)而用的再生装置，再生是通过将上述压缩气体压缩并冷却到相应的上述原始压力(P0)与上述原始温度(T0)而实现的；
ii.用于将上述机器用过的上述压缩气体从上述机器到上述再生装置而用的第三输气道；
iii.用于将上述再生液态二氧化碳(L)从上述机器到上述第一气源输送用的第四输气道。
41.第40条系统中系统的特征是，液态二氧化碳(L)的第一气源包括初始气态二氧化碳(G2)的上述第二气源。
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