DE102011104284A1

DE102011104284A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen und Applizieren von Trockeneis

Info

Publication number: DE102011104284A1
Application number: DE102011104284A
Authority: DE
Inventors: Rolf Heninger
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-06-16
Publication date: 2012-12-20

Abstract

Eine Vorrichtung zum Erzeugen von Trockeneis ist versehen mit einer Zuführungseinrichtung für flüssiges CO2, die in einen Entspannungsraum einmündet, wobei die Zuführungseinrichtung und der Entspannungsraum ausgelegt und eingerichtet sind, in dem Entspannungsraum Trockeneis entstehen zu lassen; und einer Förderschneckenanordnung, die in dem Entspannungsraum angeordnet ist und die ausgelegt und eingerichtet ist, in dem Entspannungsraum entstehendes Trockeneis von der Einmündung der Zuführungseinrichtung in Richtung eines Austrittsendes für Trockeneis zu fördern. Die Förderschneckenanordnung umfasst eine erste Schnecke und eine zweite Schnecke, welche miteinander kämmend angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen und Applizieren von Trockeneisschnee.
Bisheriger Stand der Technik
Aus der DE 10 2008 036 331 B3 ist eine Strahleinrichtung zum Bestrahlen von zu behandelnden Oberflächen mit einem Gemischstrom aus Druckgas und Trockeneis-Pellets im kontinuierlichen Betrieb bekannt. Dabei werden Trockeneis-Pellets durch die Verwendung eines Schneckenförderers erzeugt. (Der Schneckenförderer kann als eine Förderschneckenanordnung im Sinne der vorliegenden Anmeldung verstanden werden.) Damit soll es möglich sein, Pellets oder Trockeneis-Teilchen, die anschließend mit Druckluft beschleunigt und auf zu reinigende Oberflächen geschossen werden, möglichst nahe am Einsatzort aus einer Flüssigversorgung zu erzeugen. Dies reduziert den üblicherweise durch Produktion und Transport von fertigen Pellets entstehenden Logistik-Aufwand.
Bei einem Schneckenförderer wird flüssiges Kohlendioxid (flüssiges CO₂ bzw. LCO₂) in die Gänge einer Förderschnecke eingespeist. Dabei entstehen gasförmiges CO₂ und Trockeneis. Die Schnecke soll den Trockeneis-Anteil zu einer Austrittsöffnung oder Matrize transportieren und dabei verdichten (Agglomeration von CO₂-Teilchen). Hierfür muss eine axiale Kraft auf das Trockeneis aufgebracht werden, deren Höhe u. a. vom Widerstand der Austrittsöffnung, dem Füllgrad der Schnecke und der Förderrichtung in Bezug zur Schwerkraft abhängt.
Bei der Förderung von Trockeneis kann es geschehen, dass das Trockeneis bei zu großem Gegendruck nicht mehr weitergeleitet, sondern nur noch verdichtet wird. Es entsteht dabei ein solider Körper (Pfropf oder Klumpen) aus Trockeneis. Die Reibung zwischen diesem Trockeneiskörper und der Wendel bzw. der Achse der Schnecke kann schließlich dazu führen, dass der Trockeneiskörper mit der Welle mitdreht. Eine weitere Förderung ist dann nicht mehr möglich, auch wenn etwa das Drehmoment erhöht wird.
Eine Überlegung zur Lösung dieses Problems geht dahin, die Reibkraft zwischen dem Trockeneiskörper und dem Gehäuse zu vergrößern, z. B. durch eine Erhöhung der Rauigkeit. Allerdings kann sich dann in diesem Bereich ein Gaspolster bilden, und es findet keine nennenswerte Reibung mehr statt.
Es wurde auch beobachtet, dass eine Reduzierung der Schneckensteigung (Ganghöhe) die Tendenz, dass sich der Trockeneiskörper mitdreht, reduziert. Als Ursache kann ein günstigeres Verhältnis von axialer Kraft zu durch Reibung induzierter Umfangskraft pro Volumenelement vermutet werden. Eine Reduzierung der Ganghöhe reduziert jedoch auch die Förderleistung, was die praktische Anwendung begrenzt.
Die aus der DE 10 2008 036 331 B3 bekannte Strahleinrichtung umfasst eine Speisevorrichtung für komprimiertes CO₂, einen Schneckenförderer mit einer rotierbaren Schnecke und einen Anschluss für die Speisevorrichtung, der in einen Expansionsraum mündet, eine Matrize, die von dem Schneckenförderer mit CO₂-Schnee beliefert wird und Matrizendurchlässe zum Bilden der Trockeneis-Pellets aufweist, und ein den Raum des Schneckenförderers im Eintrittsbereich des komprimierten CO₂ axial begrenzendes Filter, wobei überschüssiges CO₂-Gas aus dem Raum des Schneckenförderers über das Filter und einen Abgasauslass abgeführt wird. Die Wirksamkeit der Entgasung über das Filter ist aber wegen der vergleichsweise kleinen Stirnfläche des Filters begrenzt. Aufgrund verbleibenden CO₂-Gases in dem Expansionsraum ist auch die Verdichtungsfreudigkeit der festen CO₂-Partikel gering.
Kurzfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile des Stands der Technik zu vermeiden. Insbesondere besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Vorrichtung anzugeben, um aus einer Flüssigversorgung kontinuierlich verdichteten bzw. agglomerierten CO₂-Schnee bzw. CO₂-Pellets mit Hilfe einer Förderschneckenanordnung zu erzeugen, welche die vorstehend genannten Nachteile nicht aufweist. Eine spezifische Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung anzugeben, um aus einer Flüssigversorgung kontinuierlich verdichteten bzw. agglomerierten CO₂-Schnee bzw. CO₂-Pellets mit Hilfe einer Förderschneckenanordnung zu erzeugen, ohne dass sich innerhalb der Schneckenförderanordnung ein Trockeneiskörper bildet, der sich nur noch mitdreht, aber nicht mehr gefördert wird.
Wenigstens ein Teil der vorstehend genannten Aufgaben wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterentwicklungen der Erfindung, die spezielle Teilaufgaben lösen, bilden den Gegenstand der Unteransprüche.
Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von Trockeneispaketen versehen mit einer Zuführungseinrichtung für flüssiges CO₂, die in einen Entspannungsraum einmündet; wobei die Zuführungseinrichtung und der Entspannungsraum ausgelegt und eingerichtet sind, in dem Entspannungsraum Trockeneis entstehen zu lassen; und einer Förderschneckenanordnung, die in dem Entspannungsraum angeordnet ist und die ausgelegt und eingerichtet ist, in dem Entspannungsraum entstehendes Trockeneis von der Einmündung der Zuführungseinrichtung in Richtung eines Austrittsendes für Trockeneis zu fördern. Erfindungsgemäß umfasst die Förderschneckenanordnung eine erste Schnecke und eine zweite Schnecke, welche miteinander kämmend angeordnet sind.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist Trockeneis ein fester Aggregatzustand von Kohlendioxid (CO₂), und ist am Entspannungsraum ein Raum, der auch ausgelegt und eingerichtet ist, zugeführtes flüssiges CO₂ so entspannen zu lassen, dass in dem Entspannungsraum Trockeneis entstehen kann. Ferner weist eine Förderschnecke bzw. Schnecke im Sinne der vorliegenden Erfindung wenigstens eine gewendelte Schaufel auf, die auf einer drehbar gelagerten und antreibbaren Welle angeordnet ist. Die Vorrichtung zum Erzeugen von Trockeneispaketen wird innerhalb dieser Anmeldung auch als Schneegenerator bezeichnet. Der Entspannungsraum, in welchem die Schnecken angeordnet sind, wird auch als Zentralkanal bezeichnet. Unter einer kämmenden Anordnung wird im Sinne der Erfindung eine Anordnung verstanden, bei welcher Wendeln der Schnecken ineinander greifen und sich die Schnecken gegensinnig drehen.
Die kämmenden Schnecken bilden zwei spiegelbildliche, spiralförmige, im Querschnitt C-förmige Kammern, die nach allen Seiten hin begrenzt sind. Nach der vorliegenden Erfindung wird flüssiges Kohlendioxid kontinuierlich zugeführt und in die von der Förderschneckenanordnung definierten Kammern entspannt und bildet dabei ein Gemisch aus Trockeneis und CO₂-Schnee. Durch die Rotation der Schnecken werden diese Kammern und das darin eingeschlossen Trockeneis in Richtung Austritt bewegt. Dadurch wird auch verhindert, dass sich Trockeneis in unerwünschter Weise ansammelt und verdichtet. Es kann auch verhindert werden, dass sich ein Körper aus Trockeneis mit den Schnecken ohne Vorwärtsbewegung mitdreht, denn die miteinander kämmenden, also ineinander greifenden Stege der Schnecken lassen dies geometrisch nicht zu. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung steht eine einfache und kostengünstige Lösung zur Verfügung, mit welcher vor Ort aus flüssigem CO₂ agglomerierte CO₂-Partikel erzeugt werden können, wobei aufgrund definierter Förderkammern ein definierter Zustand der Trockeneis-Pakete erzielt und somit die Prozess-Sicherheit erhöht werden kann. Die Förderung ist gravitationsunabhängig und daher unter verschiedenen Bedingungen flexibel einsetzbar.
Eine Kenngröße einer Förderschnecke ist das Verhältnis aus Länge zu Außendurchmesser der Schnecken, das im Rahmen dieser Anmeldung als relative Länge der Schneckenanordnung bezeichnet wird. Eine relative Länge von 10:1 hat sich zur Erzeugung von Trockeneis als geeignet herausgestellt. Mit einer relativen Länge von 8:1 oder 6:1 erhöht sich die Stabilität der Anordnung noch weiter. Es hat sich gezeigt, dass eine Verdichtung des Trockeneises auf die gewünschte Dichte auch mit einer relativen Länge bis hinab zu 4:1 oder geringer möglich ist.
Eine geringe relative Länge erleichtert auch eine beidseitige Lagerung der Schnecken. Eine beidseitige Lagerung der Schnecken erhöht die Stabilität weiter und kann auch verhindern, dass sich die Schnecken an der Wandung abstützen. Daher kann auch eine Abnutzung der Wendeln (und der Wandung) verringert werden. Dies erlaubt auch einen Betrieb der Förderschneckenanordnung bei Drehzahlen, die eine benötigte Erzeugungs- und Förderrate erlauben. Hierzu sind regelmäßig Drehzahlen von über 50 min^–1, beispielsweise wenigstens 100 min^–1, erforderlich. Durch noch höhere Drehzahlen von 150 min^–1 oder 200 min^–1 kann auch die Förderleistung der Vorrichtung weiter erhöht werden. Es hat sich herausgestellt, dass eine Drehzahl von wenigstens 300 min^–1 für technische Anwendungen vorteilhaft ist. Nach oben ist die Drehzahl beispielsweise durch Materialfestigkeit, für die Bildung von Trockeneis ungünstige Reibungswärme, Druckgrenzen etc. begrenzt. Als eine sinnvolle Obergrenze hat sich ein Wert von etwa 600 min^–1 als praktikabel herausgestellt. Durch Auslegung und Prozessführung sind jedoch gegebenenfalls noch höhere Drehzahlen möglich.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die erste Schnecke direkt antreibbar, während die zweite Schnecke durch Getriebemittel mit der ersten Schnecke gekoppelt ist. Als ein Getriebemittel wird im Sinne der Erfindung eine Einrichtung verstanden, die auch ausgelegt und eingerichtet ist, eine Drehbewegung der ersten Schnecke auf die zweite Schnecke zu übertragen. Als Getriebemittel im Sinne der Erfindung kann zum Beispiel ein auf einer Welle der ersten Schnecke angeordnetes Treibrad und ein von diesem getriebenes Rad auf einer Welle der zweiten Schnecke verstanden werden. Damit kann auch eine Kopplung derart, dass sich die erste Schnecke und die zweite Schnecke gegensinnig mit gleicher Drehzahl drehen, zuverlässig verwirklicht werden.
Für den Antrieb eignet sich insbesondere ein Druckluft-Motor. Ein Druckluft-Motor lässt sich aufgrund von Baugröße, Gewicht und Leistung auch gut in eine Einheit für manuellen Betrieb integrieren. Zudem wird beim Reinigen mit Trockeneis in der Regel bereits Druckluft zum Beschleunigen des Trockeneises verwendet. Es wird daher – anders als etwa bei einem Elektro- oder Hydromotor – keine zusätzliche Versorgungsleitung notwendig. Im Falle der Verwendung eines Druckluftmotors bietet sich an, die für den Antrieb des Motors benötigte Druckluft nach Austritt aus dem Motor dem Druckluftstrom für die Beschleunigung des CO₂-Schnees zuzuführen.
Es hat sich bei der Auslegung der Doppelschnecken gezeigt, dass eine eingängige Schnecke zur Entspannung, Förderung und Verdichtung des CO₂ zur Erzeugung von Trockeneisagglomeraten geeignet ist. Bei der Auslegung insbesondere im Hinblick auf Förderleistung und die erwarteten großen Dichte-Änderungen des Trockeneises hat sich gezeigt, dass eine mehrgängige, insbesondere zweigängige Ausbildung der Schnecken vorteilhaft sein kann.
Eine weitere Verdichtung kann erzielt werden, wenn die erste Schnecke und die zweite Schnecke so ausgebildet und angeordnet sind, dass ein Volumen der jeweiligen Kammern zum Austrittsende hin kleiner wird. Die Volumenverkleinerung kann dabei insbesondere durch wenigstens eine der Maßnahmen verwirklicht wird, dass

– Ganghöhen der Schnecken zum Austrittsende hin kontinuierlich oder abschnittsweise, insbesondere mit zwei Abschnitten unterschiedlicher Ganghöhe, abnehmen;
– Wandstärken von Wendeln zum Austrittsende hin zunehmen;
– Achsen der Schnecken unparallel, insbesondere zum Austrittsende hin sich annähernd, angeordnet sind;
– Außendurchmesser der Wendeln zum Austrittsende hin abnehmen;
– Kerndurchmesser der Schnecken zum Austrittsende hin zunehmen.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Austrittsende durch eine vorzugsweise auswechselbare Matrize mit einer plan oder unplan, beispielsweise kegelförmig oder sphärisch, ausgebildeten Innenseite begrenzt, wobei die Matrize ausgelegt und eingerichtet ist, in dem Entspannungsraum entstandenes und gegebenenfalls agglomeriertes Trockeneis durch Matrizenlöcher aus dem Entspannungsraum zu entlassen und dabei zu Paketen zu formen, wobei sich die Matrizenlöcher vorzugsweise stromabwärts verjüngen, wobei vorzugsweise am vorderen Ende der Schnecken jeweils ein Schaber ausgebildet ist, der vollflächig über die Innenseite der Matrize schabt. Durch eine verjüngende, z. B. konische Ausbildung der Matrizenlöcher wird der Filterschnee sukzessive weiter verdichtet.
In einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist eine Entgasungseinrichtung vorgesehen mit einem für CO₂-Gas durchlässigen, für CO₂-Partikel jedoch undurchlässigen Filter, der den Entspannungsraum vorzugsweise über wenigstens im Wesentlichen die gesamte Länge der Förderschneckenanordnung radial begrenzt, wobei der Filter einen von dem Entspannungsraum räumlich abgetrennten Gassammelraum definiert, der vorzugsweise stromabwärts der Matrize in einen von der Vorrichtung erzeugten Trockeneisstrom einmündet.
Einem Zusetzen des Filters kann auch durch eine Heizeinrichtung, welche ausgelegt und angepasst ist, den Filter zu erwärmen, entgegengewirkt werden. Unter einer Heizeinrichtung im Sinne der Erfindung ist dabei jede Einrichtung zu verstehen, die auch ausgelegt und eingerichtet ist, Wärme zu erzeugen. Insbesondere, aber nicht nur, kann die Heizeinrichtung durch eine Infrarotstrahlungseinrichtung oder eine induktive Heizeinrichtung verwirklicht sein. Die Heizeinrichtung kann ansteuerbar sein, um den Filter kontinuierlich oder zyklisch zu erwärmen.
Durch eine entsprechende Dimensionierung der Matrize, die ein Aufstauen und Nachdrücken durch die Förderschnecke hervorruft, entsteht eine weitere Verdichtung des Schnees. Dadurch wird auch die Strömungsgeschwindigkeit des verbliebenen Gasanteils und damit das Bestreben, den Zentralkanal in den Gassammelraum zu verlassen, erhöht.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung weist ein Verfahren zum Erzeugen von Trockeneis die Schritte auf:

– Zuführen von komprimiertem, insbesondere flüssigem CO₂, in einen Entspannungsraum,
– Anpassen von Prozessparametern derart, dass in dem Entspannungsraum Trockeneis entsteht; und
– Fördern entstehenden Trockeneises von einem Zuführungsende des Entspannungsraumes in Richtung eines Austrittsendes für Trockeneis mit Hilfe einer Förderschneckenanordnung, die in dem Entspannungsraum angeordnet ist.

Erfindungsgemäß umfasst dabei die Förderschneckenanordnung eine erste Schnecke und eine zweite Schnecke, welche miteinander kämmend angeordnet sind.
Weitere Gesichtspunkte, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen besonders bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung ersichtlich.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 veranschaulicht in einer schematisierten räumlichen Darstellung eine Doppelschneckenanordnung eines Schneegenerators;
2 veranschaulicht in einem schematisierten Blockbild ein Schneestrahlgerät mit einem Schneegenerator;
3 veranschaulicht in einer Längsschnittansicht einen Schneegenerator mit Doppelschneckenanordnung;
4 ist eine Querschnittansicht des Schneegenerators gemäß 3;
5 veranschaulicht in einer Längsschnittansicht eine Abwandlung des Schneegenerators gemäß 3 mit einer Heizeinrichtung.
Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung erläutert werden.
1 veranschaulicht in einer schematisierten räumlichen Ansicht eine Doppelschneckenanordnung 1 eines nicht näher dargestellten Schneegenerators. Ein Schneegenerator ist eine Vorrichtung zum Erzeugen von Trockeneis im Sinne der Erfindung.
Gemäß der Darstellung in 1 weist die Doppelschneckenanordnung 1 eine erste Schnecke 2a und eine zweite Schnecke 2b auf.
Die erste Schnecke 2a weist eine Schneckenwelle (erste Schneckenwelle) 4a und zwei Gänge 6a _I, 6a _II einer Wendel (ersten Wendel) 6a, die auf der Schneckenwelle 4a angebracht sind, auf. Gleichermaßen weist die zweite Schnecke 2b weist eine Schneckenwelle (zweite Schneckenwelle) 4b und zwei Gänge 6b _I, 6b _II einer Wendel zweiten Wendel) 6b, die auf der Schneckenwelle 4b angebracht sind, auf. Die Schneckenwellen 4a, 4b der Schnecken 2a, 2b weisen gleiche Außendurchmesser auf, welcher jeweilige Kerndurchmesser D_K der Schnecken 2a, 2b definieren. Die Wendeln 6a, 6b der Schnecken 2a, 2b weisen gleiche Außendurchmesser auf, welche jeweilige Außendurchmesser Da der Schnecken 2a, 2b definieren. Eine Länge, über welche die Wendeln 6a, 6b auf den Schneckenwellen 4a, 4b angeordnet sind, definieren eine Schneckenlänge L_S. Achsen 8a, 8b der Schnecken 2a, 2b sind nebeneinander, insbesondere parallel zueinander angeordnet, und ihre Drehrichtungen 10a, 10b sind einander entgegengesetzt.
Die Wendeln 6a, 6b der Schnecken 2a, 2b greifen in einem Eingriffbereich 12 ohne nennenswerten Spalt ineinander. Hierdurch bilden sich mit der Wand einer hier nicht näher dargestellten Außenwand zwei spiegelbildlich spiralförmige, im Querschnitt C-förmige Kammern oder Kompartemente, die nach allen Seiten hin begrenzt sind. Bei gegenläufiger Rotation der Schnecken 2a, 2b werden diese Kammern und das darin befindliche Volumen einer Förderrichtung 14a, 14b bewegt.
2 veranschaulicht schematisch ein Schneestrahlgerät 16 in einer beispielhafte Anordnung eines Schneegenerators 18 mit einem Antriebsmotor 20 und einer Beschleunigungsdüse 22 als eine Ausführungsform der Erfindung.
Der Schneegenerator 18 weist ein Anschlussteil 22, eine Kopfstück 24, ein Gehäuseteil 26 und eine Förderschneckenanordnung zweier Schnecken 2a, 2b, die durch ihre Achsen 8a, 8b symbolisiert sind, auf. Die Förderschneckenanordnung ist nach dem in 1 veranschaulichten Prinzip aufgebaut. Eine Antriebswelle 28 ist mit der Schneckenwelle der ersten Schnecke 2a gekoppelt. Die Schneckenwelle der ersten Schnecke 2a ist über eine Getriebeanordnung mit der Schneckenwelle der zweiten Schnecke 2b derart gekoppelt, dass eine Drehrichtung der zweiten Schnecke 2b gegensinnig zu einer Drehrichtung der ersten Schnecke 2a ist.
Mit einem Pfeil 30 in 2 ist eine CO₂-Zufuhr symbolisiert, und mit einem Pfeil 32 ist eine Druckluftzufuhr symbolisiert. Der Motor 20 ist mit der Antriebswelle 28 koaxial angeordnet und treibt diese an. Der Motor 20 ist in der dargestellten Ausführungsform ein Druckluftmotor, der über eine eigene Druckluftversorgung (Motor-Druckluft) 34 verfügt. Die in dem Motor 20 verbrauchte Druckluft wird der allgemeinen Druckluftzufuhr 32 über eine Einspeisung 36 zugeführt. Es ist anzumerken, dass die Motor-Druckluft 34 der allgemeinen Druckluftzufuhr 32 entnommen sein kann und über eine geeignete Anpassungsvorrichtung mit etwa einem Verdichter, einem Drosselventil oder dergleichen (nicht näher dargestellt) auf den für den Motor 20 erforderlichen Druck gebracht werden kann.
Stromabwärts des Schneegenerators 18 ist eine Beschleunigungsdüse 22 angeordnet. Die Beschleunigungsdüse 22 erhält zwei aus dem Schneegenerator abgegebene Trockeneissträme 38a, 38b zusammen mit einem Trägergasstrom 39, sammelt und beschleunigt das Gemisch und gibt sie als einen gemeinsamen Schneestrahl 40 wieder ab. Der Trägergasstrom 39 enthält über die Druckluftzufuhr 32 zugeführte Druckluft und reißt die Trockeneisströme 38a, 38b mit sich.
In nicht näher dargestellten Ausführungsalternativen kann die Beschleunigungsdüse 22 parallel, rechtwinklig oder in einem anderen Winkel zu dem Schneegenerator 18 angeordnet sein. In Ausführungsvarianten kann ein Motor beliebiger Bauart wie z. B. ein Elektromotor als Antriebsmotor 20 verwendet werden.
In 3 und 4 ist ein Schneegenerator 18 als eine Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Dabei ist 3 eine schematisierte Längsschnittansicht, wobei der Schnitt in einer durch Achsen 8a, 8b Doppelschneckenanordnung 2a, 2b definierten Ebene verläuft, und ist 4 eine schematisierte Querschnittsansicht in einer Ebene, deren Verlauf und Blickrichtung in 3 durch eine strichpunktierte Linie mit zugehörigem Pfeil IV symbolisiert ist.
Der Schneegenerator 18 weist ein druckfestes Gehäuse 42 auf, welches an seinen Enden jeweils mit einem Deckel 44, 46 verschlossen ist. Dabei ist der Deckel 44 als hinterer Deckel 44 an dem hinteren Ende des Gehäuses 42 definiert, und der Deckel 46 ist als vorderer Deckel 46 am vorderen Ende des Gehäuses 42 definiert. Zwischen dem hinteren Deckel 44 und dem vorderen Deckel 46 erstreckt sich eine erste Schneckenwelle 4a, die eine erste Wendel 6a trägt. Gleichermaßen erstreckt sich zwischen dem hinteren Deckel 44 und dem vorderen Deckel 46 eine zweite Schneckenwelle 4b, die eine zweite Wendel 6b trägt. Die erste Schneckenwelle 4a und die erste Wendel 6a werden gemeinsam als erste Schnecke 2a bezeichnet, und die zweite Schneckenwelle 4b und die zweite Wendel 6b werden gemeinsam als zweite Schnecke 2b bezeichnet. Die Anordnung der Schnecken 2a, 2b ist nach dem in 1 veranschaulichten Prinzip aufgebaut. Insbesondere befinden sich die Schnecken 2a, 2b bzw. ihre Wendeln 6a, 6b in kämmender Anordnung, greifen also in einer Eingreifzone (12 in 4) ineinander. Die Kämmung erfolgt nahezu spaltfrei.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Schneegenerator 18 in einen ersten Bereiche A, welcher an den hinteren Deckel 44 angrenzt, und einen in Längsrichtung der Schnecken 2a, 2b an den ersten Bereich A anschließenden zweiten Bereich B, welcher an den vorderen Deckel 46 angrenzt, geschieden. Die Schnecken 2a, 2b weisen in dem zweiten Bereich B eine geringere Ganghöhe (Steigung der Wendeln 6a, 6b) als in dem ersten Bereich A auf.
Auch sind die Stärken der Wendeln 6a, 6b in dem zweiten Bereich B geringer als in dem ersten Bereich A. Eine Gesamtlänge der Wendeln 6a, 6b wird auch als Schneckenlänge L_S bezeichnet, und die Längen in den Bereichen A und B werden als erste Teillänge L_A und zweite Teillänge L_B bezeichnet. Die Summe der Teillängen L_A, L_B ergibt die Schneckenlänge L_S.
Ein Antriebszapfen 48a der ersten Schneckenwelle 4a ist in einem hinteren Lager 50a, das in dem hinteren Deckel 44a angeordnet ist, drehbar gelagert, und ein Lagerzapfen 52a der ersten Schneckenwelle 4a ist in einem vorderen Lager 54a, das in dem vorderen Deckel 46 angeordnet ist, drehbar gelagert. Gleichermaßen ist ein Antriebszapfen 48b der zweiten Schneckenwelle 4b in einem hinteren Lager 50b, das in dem hinteren Deckel 44b angeordnet ist, drehbar gelagert und ist ein Lagerzapfen 52b der zweiten Schneckenwelle 4b in einem vorderen Lager 54b, das in dem vorderen Deckel 46 angeordnet ist, drehbar gelagert. Die Lagerung der Schneckenwellen 4a, 4b in der Figur nur angedeutet; exemplarisch seien ohne Beschränkung der Allgemeinheit die hinteren Lager 50a, 50b als Axial-/Radiallager und die vorderen Lager 54a, 54b als Radial-/Drucklager ausgeführt. Wellendichtungen 55, die in dem hinteren Deckel 44 angeordnet sind, dichten die Schneckenwellen 4a, 4b ab.
Der mit einer nicht näher dargestellten Antriebswelle (z. B. 28 in 2) gekoppelte und über einen nicht näher dargestellten Antriebsmotor (z. B. 20 in 2) antreibbare Antriebszapfen 48a der ersten Schneckenwelle 4a trägt ein Triebrad 56a, welches in ein auf dem Antriebszapfen 48b der zweiten Schneckenwelle 4b angeordnetes Rad 56b eingreift. Das Triebrad 56a und das Rad 56b bilden ein Getriebemittel im Sinne der Erfindung. Wenn der Antriebszapfen 48a der ersten Schneckenwelle 4a angetrieben wird, treibt das Triebrad 56a das Rad 56b, wodurch sich die Schneckenwellen 4a, 4b gegensinnig drehen. Der Antriebszapfen 48a der ersten Schneckenwelle 4a kann mit der in 2 dargestellten Antriebswelle 28 zusammenfallen. Das Triebrad 56a und das Rad 56b sind außerhalb des Bereichs der Förderschneckenanordnung 2a, 2b angeordnet, was einen Verzug durch die dort vorherrschenden tiefen Temperaturen minimiert.
Des Weiteren erstreckt sich zwischen dem hinteren Deckel 44 und dem vorderen Deckel 46 ein Filterrohr 58 entlang den Schneckenwellen 4a, 4b und dem Gehäuse 42, deren Anordnung nachstehend anhand der Querschnittsansicht von 4 näher erläutert wird.
Gemäß der Darstellung in 4 teilt das Filterrohr 58, das aus einem druckstabilen, gasdurchlässigen Material wie etwa einem Sintermetall, insbesondere Sinterbronze oder dergleichen, hergestellt ist, den Innenraum des Schneegenerators 18 in einen Mantelkanal 60 von in etwa ovalem oder ”0”-förmigem Querschnitt und einen Zentralkanal 62 von in etwa ”8”-förmigem Querschnitt. Dabei entspricht die Innenkontur des Filterrohres 58 der umhüllenden Außenkontur der Schnecken 2a, 2b bzw. von deren Wendeln 6a, 6b mit geringem Abstand. Eine Passung zwischen den Schneckenwendeln 6a, 6b und der Innenkontur des Filterrohres 58 ist nach gängigen Auslegungsregeln für Schneckenförderer gewählt. Die Außenkontur des Filterrohres 58 entspricht der Ziffer ”0” mit einer Taillierung, die der Innenkontur des Filterrohres 58 in etwa folgt. In einer Ausführungsvariante kann die Taillierung auch fehlen oder sogar leicht nach außen gewölbt sein, was auch die Steifigkeit des Filterrohres 58 in diesem Bereich erhöhen kann. Der äußere Mantelkanal 60 dient auch als ein Gassammelkanal im Sinne der Erfindung, und der innere Zentralkanal ist ein Entspannungsraum im Sinne der Erfindung.
In 4 ist die Eingreifzone 12, in welcher die Wendeln 6a, 6b nahezu spaltfrei miteinander kämmen, mit fallender gestrichelter Schraffierung symbolisiert. Eine auf der Seite der Schecke 2b sich bildender C-förmige Kammer 64b ist mit aufsteigender gestrichelter Schraffierung symbolisiert. Die Kammer 64b wird in Längsrichtung durch gegenüberliegende Flanken (vgl. 66b, 68b in 3) der Wendel 6b und in radialer Richtung durch die Innenkontur des Filterrohres 58, die Außenkontur der kämmenden Wendel 6a und die Schneckenwelle 4b begrenzt. Die Kammer 64b bildet ein abgeschlossenes Volumen, welches bei Drehung der Schnecken 2a, 2b in Förderrichtung wandert. Für Kammern, die auf der Seite der ersten Schnecke 2a ausgebildet sind, gilt Entsprechendes. Wie aus 3 ersichtlich, sind auf den Seiten der Schnecken 2a, 2b jeweils mehrere in sich abgeschlossene Kammern 64a, 64b gebildet.
Der hintere Deckel 44 des Schneegenerators 18 weist eine Mehrzahl von CO₂-Anschlussöffnungen (nicht näher dargestellt) auf, die sich in den Zentralkanal 62 öffnen und die über eine nicht näher dargestellte Anschlussanordnung mit einer nicht näher dargestellten Bereitstellungs- und Zuführungseinrichtung, über welche flüssiges Kohlendioxid (LCO₂) zuführbar ist, verbunden sind.
Des Weiteren ist in dem hinteren Deckel 44 wenigstens eine Druckgas-Anschlussöffnung 70 vorgesehen, welche sich in den äußeren Mantelkanal 60 öffnet. Die Druckluft-Anschlussöffnung 70 ist über eine nicht näher dargestellte Anschlussanordnung mit einer nicht näher dargestellten Bereitstellungs- und Zuführungseinrichtung verbunden, über welche Druckluft zuführbar ist.
Der vordere Deckel 46 weist eine Mehrzahl von Schnee-Auslassöffnungen 72, die mit dem Zentralkanal 62 in Verbindung stehen, und eine Mehrzahl von Gas-Auslassöffnungen 74, die mit dem äußeren Mantelkanal 60 in Verbindung stehen, auf. Vor dem vorderen Deckel 46 ist im Bereich des Zentralkanals 62 eine Matrize 76 angeordnet, welche eine Mehrzahl von Matrizenlöchern aufweist, die mit den Schnee-Auslassöffnungen 74 des vorderen Deckels 46 fluchten. In einer Ausführungsvariante kann die Matrize 76 in den vorderen Deckel 46 integriert sein.
Das Filterrohr 58 ist gasdicht bezüglich des hinteren Deckels 44 und des vorderen Deckels 46 angeordnet. Wie bereits erwähnt, ist der Antriebszapfen 48a der ersten Schneckenwelle 4a mit einem Motor (nicht näher dargestellt), ggf. über ein geeignetes Getriebe (nicht näher dargestellt), verbunden und treibt mittels der Getriebeanordnung 56a, 56b die zweite Schneckenwelle 4b gegensinnig an. Die Drehzahl ist veränderbar, beispielsweise und ohne Beschränkung der Allgemeinheit zwischen 300 und 600 U/min.
Es ist darauf hinzuweisen, dass der hintere Deckel 44 Teil des in 2 dargestellten Anschlussteils 24 sein kann und dass der vordere Deckel 46 Teil des in 2 dargestellten Kopfstücks 26 sein kann, dass das Anschlussteil 24 und das Kopfstück 26 in 2 aber noch weitere, nicht näher dargestellte Elemente aufweisen können. Insbesondere, aber nicht nur, kann das Anschlussteil 24 Anschluss- und Führungselemente für Druckluft und LCO2, eine Einhausung, Abschmiereinrichtung und für die Getriebemittel, ggf. weitere Lagerung und anderes aufweisen. Das Kopfstück 26 kann insbesondere, aber nicht nur, Flanscheinrichtungen zur Befestigung weiterer Bauelemente, Mischkanäle für Trägergas 39 und Trockeneis 38a, 38b und anderes aufweisen. Die zwischen hinterem Deckel 44 und dem vorderen Deckel 46 angeordneten Bauelemente entsprechen in etwa dem Mittelteil 25 in 2.
Es folgt eine Beschreibung der Betriebsweise des Schneegenerators 18 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Über eine CO₂-Zuführungseinrichtung (vgl. 30 in 2) wird flüssiges Kohlendioxid unter hohem Druck der nicht näher dargestellten CO₂-Anschlussöffnung zugeführt. Das flüssige CO₂ tritt über die CO₂-Anschlussöffnung in den Zentralkanal 62 ein. Genauer gesagt, tritt das flüssige CO₂ in eine jeweils zu dem hinteren Deckel 44 hin offene C-förmige Kammer 64a, 64b ein und entspannt dort auf einen Druck unter 5,18 bar (Tripelpunkt des Kohlendioxids), wobei gasförmiges und festes Kohlendioxid entstehen. Wie bereits erwähnt, ist aufgrund des definierten und abgeschlossenen Kammervolumens der Entspannungsvorgang durch Einstellung der Prozessparameter gut steuerbar. Bei Eingangstemperaturen von 0° Celsius teilt sich dieses Gemisch in etwa 40 Massenprozent festes und 60 Massenprozent gasförmiges Kohlendioxid auf. Die Schneckenwellen 4a, 4b rotieren mit vorgegebener Drehzahl fördert das Kohlendioxidgemisch in abgeteilten Kompartementen, welche den C-förmigen Kammern 64a, 64b entsprechen, in Richtung des vorderen Deckels 46. Überschüssiges CO₂-Gas wird dabei durch das Filterrohr 58 in den äußeren Mantelkanal 60 gedrückt. Die im Zentralkanal 62 bzw. den Kammern 64a, 64b zurückgehaltenen, festen CO₂-Teilchen agglomerieren und bilden Schneepartikel, welche durch die Schnecken 2a, 2b zur gegenüberliegenden Seite, also zu dem vorderen Deckel 46, gefördert und, da sie nicht aus den abgeschlossenen Kammern 64a, 64b, welche in Förderrichtung gezwungen werden, entweichen können, ggf. von der Oberfläche des Filterrohres 58 abgetragen werden. Der gebildete CO₂-Schnee verlässt den Zentralkanal 62 über die Matrize 76 und die Schnee-Auslassöffnungen 72 des vorderer Deckels 46, wobei CO₂-Schnee in Pakete geformt wird und den Trockeneisgenerator ein Trockeneisstrom (vgl. 38a, 38b in 2) verlässt. Die Form der erzeugten Trockeneispakete wird durch die Matrizenlöcher und die Schnee-Auslassöffnungen 72 definiert.
Durch eine Druckluft-Zuführungseinrichtung (vgl. 32 in 2) wird Druckluft der Druckluft-Anschlussöffnung 70 in dem hinteren Deckel 44 zugeführt. Die Druckluft entspannt in dem äußeren Mantelkanal 60 und vermischt sich mit dem durch das Filterrohr 58 gedrückten Kohlendioxidgas. Das Gemisch aus Druckluft und CO₂-Gas entweicht über die Gas-Auslassöffnungen 74 aus dem äußeren Mantelkanal 60 als ein Trägergas (vgl. 39 in 2). Das Trägergas reißt die über die Schnee-Austrittsöffnungen 72 des vorderen Deckels 46 austretenden Schneepakete mit und führt sie einer weiteren Verwendung, z. B. einer Reinigungsdüse (nicht näher dargestellt) zu.
Eine Verdichtung des Schnees wird zuerst durch den Übergang von dem ersten Bereich A in den zweiten Bereich B erzielt. An dieser Stelle ändern sich die Ganghöhen und Materialstärken der Wendeln 6a, 6b der Schnecken 2a, 2b sprunghaft. Insbesondere verringern sich eine Ausdehnung der Kammern 64a, 64b in longitudinaler Richtung und damit die von den Kammern 64a, 64b eingeschlossene Volumina an dieser Stelle. Dadurch wird auch die Strömungsgeschwindigkeit des verbliebenen Gasanteils und damit das Bestreben, den Zentralkanal zu verlassen, erhöht.
Es versteht sich, dass die Verdichtung des Schnees auch durch andere Maßnahmen erreicht werden kann.
In einer nicht näher dargestellten Ausführungsvariante ist eine kontinuierliche Verringerung der Ganghöhen und Materialstärken der Wendeln 6a, 6b der Schnecken 2a, 2b vorgesehen.
In einer weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsvariante entsteht eine weitere Verdichtung des Schnees durch eine Reduzierung des Querschnitts des Zentralkanals 62 zu dem vorderen Deckel 6 hin. Das kann beispielsweise durch eine Verringerung des Außendurchmessers der Wendeln 6a, 6b oder durch eine Vergrößerung des Kerndurchmessers (d. i. des Durchmessers der Schneckenwellen 4a, 4b) oder durch beide Maßnahmen verwirklicht werden. Da kann mit einer Annäherung der Achsen 8a, 8b der Schnecken 2a, 2b zu dem vorderen Deckel 46 hin verbunden sein, was wiederum eine Ausbildung des Treibrades 56a und des Rades 56b beispielsweise als Kegelräder bedingt.
Eine weitere Verdichtung des Schnees wird durch eine entsprechende Dimensionierung der Matrize und der Schnee-Auslassöffnungen 30, die ein Aufstauen und Nachdrücken der in den zu dem vorderen Deckel 46 bzw. zu der Matrize 76 hin offenen Kammern 64a, 64b befindlichen Schneemengen durch die Förderschneckenanordnung 2a, 2b hervorruft, bestimmt.
Um zu vermeiden, dass sich die poröse Oberfläche des Filterrohres 58 doch einmal zusetzen sollte, wird in regelmäßigen Abständen die Kohlendioxidzufuhr ausgeschaltet und weiterhin Druckluft in den äußeren Mantelkanal 60 geleitet. Hierdurch wird auch die poröse Oberfläche des Filterrohres 58 erwärmt. Da Trockeneis bereits bei ca. –78.5° Celsius sublimiert und Druckluft üblicherweise Umgebungstemperatur (z. B. ca. 15°C) hat, kann man mit kurzen Regenerationszeiten auskommen.
Zur Erwärmung des Filterrohres 58 sind auch andere Maßnahmen wie etwa eine separate Heizeinrichtung denkbar. 5 veranschaulicht in einem Längsschnitt entsprechend 3 eine Abwandlung des dort gezeigten Schneegenerators mit einer solchen Heizeinrichtung.
Gemäß der Darstellung in 5 ist in dem Mantelkanal 60 ein Infrarotstrahler 76 vorgesehen. Mit Hilfe des Infrarotstrahlers 76 und eines nicht näher dargestellten Steuergeräts kann das Filterrohr 58 kontinuierlich oder zyklisch erwärmt werden. Dabei wird die Wärme derart aufgebracht, dass sich in der Wandung des Filterrohres 58 ein Temperaturprofil ausbildet, bei dem auf der Innenseite 78 die Sublimationstemperatur von Kohlendioxid herrscht (ca. –78,5°C). Sollten in diesem Bereich feste Trockeneis-Teilchen die Poren verstopfen, schmelzen sie durch die eingebrachte Wärme ab. Dabei kann von einem selbst regulierenden Verhalten ausgegangen werden: anders als in Bereichen mit freien Poren kann dort, wo die Poren verstopft sind, der Filterrohr 58 über eine äußere Heizung stärker erwärmt werden, da die Durchströmung mit Kaltgas von innen nach außen gehemmt ist.
Die Erwärmung des Filterrohres 58 erfolgt von außen. Hierzu ist der Infrarotstrahler 76 in dem Gassammelraum 60 zwischen der Filter-Außenoberfläche 80 und dem Gehäuse 42 integriert.
In einer Ausführungsalternative ist anstelle eines Infrarotstrahlers eine induktive Heizung vorgesehen.
Der Schneegenerator 18 der vorliegenden Ausführungsform kann überall dort eingesetzt werden, wo eine kontinuierliche Versorgung mit definierten Schneepaketen bessere Ergebnisse verspricht als ein fein verstäubter Kohlendioxid-Schnee (z. B. beim Frosten von Lebensmitteln), weil z. B. die Verweilzeit von Schneepaketen auf einer Oberfläche länger ist als die von kleinen Kristallen, die mit der Gasströmung leichter weggerissen werden. Je größer die Öffnungsfläche (maximale Querschnittsfläche der Förderschnecke bzw. des Zentralkanals), desto weicher wird der Schnee. Je kleiner er wird, desto kompakter werden die Teilchen. Dies geht mit einem erhöhten Drehmoment einher, das der Antriebsmotor aufbringen muss.
Durch die Wahl verschieden gestalteter Matrizen 76 am Ausgang der Düse kann die Beschaffenheit des Schnees beeinflusst werden. Die Matrizenlöcher sind in der Regel mit einer kreisförmigen Querschnittsfläche ausgebildet. Es kann jedoch auch zweckmäßig sein, die Matrizenlöcher mit einer nicht-runden Querschnittsfläche, insbesondere eckigen oder scharfkantigen Form auszubilden, da damit entsprechend kantige agglomerierte Schneepartikel bzw. Pellets erzeugt werden, mit welchen die Reinigungswirkung steigt. In einer Abwandlung dieser Ausführungsform ist der Schneegenerator 18 so ausgeführt, dass man die Matrize 76 wechseln kann.
Die Matrize 76 kann auch eine nicht-plane Geometrie aufweisen, z. B. die Form eines Doppelkegels oder einer Doppelhalbkugel. Die Geometrie der Schnecken 2a, 2b ist dieser Form angepasst.
Die Matrize 76 sollte derart ausgeführt sein, dass sich kein Trockeneis zwischen der Förderschneckenanordnung 2a, 2b und der Matrize 76 ansammeln kann. Entsprechend sollte der gesamte Querschnitt der Matrize 76 am Ende der Förderschnecken 2a, 2b frei sein. Um die gewünschte Verdichtung der Teilchen zu erzielen, muss sich der Querschnitt anschließend aber verengen, z. B. durch das Ausformen sich verjüngender Kanäle.
In einer nicht näher dargestellten Ausführungsvariante wird auf ein die Förderschneckenanordnung umgebendes Filterrohr verzichtet. Statt dessen sind die Schneckenwellen 4a, 4b als Hohlwellen aus entsprechendem Filtermaterial ausgebildet hergestellt. Die hohlen Schneckenwellen weisen am hinteren Ende eine Druckluftzufuhr und am vorderen einen Gasauslass auf und dienen als Entgasungsraum. Das durch die Gasauslässe aus den Hohlwellen austretende Gas reißt als Trägergas das aus der Matrize austretende Trockeneis mit sich. Im Übrigen entsprechen Funktion und Betriebsweise der in 3 bis 5 veranschaulichten Ausführungsform.
In einer weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsvariante wird auf ein äußeres Gehäuse verzichtet bzw. dient das Filterrohr als Gehäuse, in welchem die Deckel angebracht sind. Bei dieser Ausführungsvariante wird das aus dem Ringkanal durch das Filterrohr austretende CO₂-Gas in die Umgebung entlassen. Eine Druckluftzuführung erübrigt sich in diesem Fall. Durch das Weglassen des Gehäuses kann das CO₂-Gas ungehinderter entweichen.
Hierdurch wird die Beschleunigungswirkung durch das CO₂-Gas erheblich reduziert. Im Übrigen entsprechen Funktion und Betriebsweise der in 3 bis 5 veranschaulichten Ausführungsform.
Vorstehend wurde die Erfindung anhand ausgewählter, bevorzugter Ausführungsformen, -varianten, -alternativen und Abwandlungen beschrieben und in den Figuren veranschaulicht. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen, -varianten, -alternativen und Abwandlungen beschränkt ist, sondern durch die gesamte Breite der beigefügten Ansprüche definiert ist. Einzelmerkmale einzelner Ausführungsformen, -varianten, -alternativen und Abwandlungen sind auch in anderen Ausführungsformen, -varianten, -alternativen und Abwandlungen einsetzbar, auch wenn dies nicht explizit erwähnt ist.
Bezugszeichenliste

1: Doppelschneckenanordnung
2a: erste Schnecke
4a: erste Schneckenwelle
6a: erste Wendel
6a_I: erster Gang der ersten Wendel
6a_II: zweiter Gang der ersten Wendel
8a: erste Schneckenachse
10a: Drehrichtung der ersten Schnecke
2b: zweite Schnecke
4b: zweite Schneckenwelle
6b: zweite Wendel
6b_I: erster Gang der zweiten Wendel
6b_II: zweiter Gang der zweiten Wendel
8b: zweite Schneckenachse
10b: Drehrichtung der zweiten Schnecke
12: Eingreifzone
14a, 14b: Förderrichtung
16: Schneestrahlvorrichtung
18: Schneegenerator
20: Motor
22: Beschleunigungsdüse
24: Anschlussteil
25: Kopfstück
26: Mittelteil
28: Antriebswelle
30: LCO₂-Zufuhr
32: Druckluftzufuhr
34: Motor-Druckluft (optional)
36: Einspeisung Motor-Druckluft (optional)
38a, 38b: Trackeneisströme
39: Trägergasstrom
40: Schneestrahl
42: Gehäuse
44: hinterer Deckel
46: vorderer Deckel
48a, 48b: Antriebszapfen
50a, 50b: hintere Lager
52a, 52b: Lagerzapfen
54a, 54b: vordere Lager
55: Wellendichtung
56a: Triebrad
56b: Rad
58: Filterrohr
60: Mantelkanal
62: Zentralkanal
64a, 64b: Kammern bzw. Kompartemente
66a, 66b: Wendelvorderflanken
68a, 68b: Wendelhinterflanken
70: Druckluft-Anschlussöffnung
72: Schnee-Auslassöffnung
74: Gas-Auslassöffnung
76: Infrarotstrahler
78: Filter-Innenoberfläche
80: Filter-Außenoberfläche
D_a: Schneckendurchmesser bzw. Außendurchmesser
D_w: Schneckenwellen(außen)durchmesser bzw. Kerndurchmesser
L_A, L_B: Teillängen
L_S: Schneckenlänge

Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die vorstehende Bezugszeichenliste integraler Bestandteil der Beschreibung ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102008036331 B3 [0002, 0007]

Claims

Vorrichtung zum Erzeugen von Trockeneis, mit einer Zuführungseinrichtung für flüssiges CO₂, die in einen Entspannungsraum einmündet, wobei die Zuführungseinrichtung und der Entspannungsraum ausgelegt und eingerichtet sind, in dem Entspannungsraum Trockeneis entstehen zu lassen; und einer Förderschneckenanordnung, die in dem Entspannungsraum angeordnet ist und die ausgelegt und eingerichtet ist, in dem Entspannungsraum entstehendes Trockeneis von der Einmündung der Zuführungseinrichtung in Richtung eines Austrittsendes für Trockeneis zu fördern, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschneckenanordnung eine erste Schnecke und eine zweite Schnecke umfasst, welche miteinander kämmend angeordnet sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecken mit einer Umdrehungszahl von wenigstens 50 min^–1, vorzugsweise 100 min^–1 oder höher betreibbar sind.
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis aus Länge zu Außendurchmesser der Schnecken höchstens 10:1, vorzugsweise 4:1 beträgt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecken beidseitig gelagert sind.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schnecke direkt antreibbar ist, während die zweite Schnecke durch Getriebemittel mit der ersten Schnecke gekoppelt ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine der Förderschnecken durch einen Druckluftmotor antreibbar ist.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schnecken mehrgängig, insbesondere zweigängig, ausgebildet sind.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Wendeln der ersten Schnecke und der zweiten Schnecke in einer Eingreifzone nahezu spaltlos miteinander laufen, um für Trockeneis wenigstens im Wesentlichen dicht schließende Kompartement zu definieren, welche sich bei Drehung der Schnecken in Richtung des Austrittsendes bewegen.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schnecke und die zweite Schnecke so ausgebildet und angeordnet sind, dass ein Volumen der jeweiligen Kompartemente zum Austrittsende hin kleiner wird, wobei die Volumenverkleinerung insbesondere durch wenigstens eine der Maßnahmen verwirklicht wird, dass – Ganghöhen der Schnecken zum Austrittsende hin kontinuierlich oder stufenweise, insbesondere mit zwei Abschnitten unterschiedlicher Ganghöhe, abnehmen; – Wandstärken von Wendeln zum Austrittsende hin zunehmen; – Achsen der Schnecken unparallel, insbesondere zum Austrittsende hin sich annähernd, angeordnet sind; – Außendurchmesser der Wendeln zum Austrittsende hin abnehmen; – Kerndurchmesser der Schnecken zum Austrittsende hin zunehmen.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Austrittsende durch eine vorzugsweise auswechselbare Matrize mit einer plan oder unplan, beispielsweise kegelförmig oder sphärisch, ausgebildeten Innenseite begrenzt ist, wobei die Matrize ausgelegt und eingerichtet ist, in dem Entspannungsraum entstandenes und gegebenenfalls agglomeriertes Trockeneis durch Matrizenlöcher aus dem Entspannungsraum zu entlassen und dabei zu Paketen zu formen, wobei sich die Matrizenlöcher vorzugsweise stromabwärts verjüngen, wobei vorzugsweise am vorderen Ende der Schnecken jeweils ein Schaber ausgebildet ist, der vollflächig über die Innenseite der Matrize schabt.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Entgasungseinrichtung mit einem für CO₂-Gas durchlässigen, für CO₂-Partikel jedoch undurchlässigen Filter, der den Entspannungsraum vorzugsweise über wenigstens im Wesentlichen die gesamte Länge der Förderschneckenanordnung radial begrenzt, wobei der Filter einen von dem Entspannungsraum räumlich abgetrennten Gassammelraum definiert, der vorzugsweise stromabwärts der Matrize in einen von der Vorrichtung erzeugten Trockeneisstrom einmündet.
Vorrichtung gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Heizeinrichtung vorgesehen ist, welche ausgelegt und angepasst ist, den Filter zu erwärmen, wobei die Heizeinrichtung insbesondere ansteuerbar ist, um den Filter kontinuierlich oder zyklisch zu erwärmen.
Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Entspannungsraum koaxial mit einer stromabwärts des Austrittsendes vorgesehenen Beschleunigungsdüse angeordnet ist.
Trockeneis-Applikationsvorrichtung, mit einer Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Trockeneis-Applikationsvorrichtung insbesondere transportabel ausgelegt und eingerichtet ist.
Verfahren zum Erzeugen von Trockeneis, insbesondere durch eine Vorrichtung gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, mit den Schritten: – Zuführen von komprimiertem, insbesondere flüssigem CO₂, in einen Entspannungsraum, – Anpassen von Prozessparametern derart, dass in dem Entspannungsraum Trockeneis entsteht; und – Fördern entstehenden Trockeneises von einem Zuführungsende des Entspannungsraumes in Richtung eines Austrittsendes für Trockeneis mit Hilfe einer Förderschneckenanordnung, die in dem Entspannungsraum angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderschneckenanordnung eine erste Schnecke und eine zweite Schnecke umfasst, welche miteinander kämmend angeordnet sind.