DE19716844C1 - Equipment for the production of dry ice - Google Patents
Equipment for the production of dry iceInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung von Kohlensäureschnee mit einer Austrittsdüse, die über eine Zuleitung und ein elektrisch steuerbares Ventil mit einem Behälter mit flüssiger Kohlensäure verbunden ist und in einen Expansionsraum mit einem Austritt für Kohlensäureschnee und Gas mündet, der sich tangential oben seitlich in einen Zyklon erstreckt, der nach unten verjüngt ausgebildet ist und unten in eine Schneeaustrittsöffnung mündet und oben konzentrisch ein Überlauftauchrohr für die gasförmige Kohlensäure trägt, an das ein Absauggebläse angeschlossen ist.The invention relates to a device for generating Carbonated snow with an outlet nozzle that runs over a Supply line and an electrically controllable valve with one Container of liquid carbonic acid is connected and placed in one Expansion room with an outlet for carbonated snow and Gas flows, which tangentially laterally at the top into a cyclone extends, which is tapered downward and below opens into a snow outlet and concentrically at the top carries an overflow immersion pipe for the gaseous carbonic acid that an exhaust fan is connected.
Eine derartige Vorrichtung ist aus der FR-A-2 253 193 bekannt. Bei dieser ist eine Austrittsdüse für flüssige Kohlensäure an einem Eintrittstutzen eines Zyklons angeordnet, an dessen oberen Tauchrohr gasförmige Kohlensäure mit einem Ventilator abgesaugt wird und an dessen unterem Austrittsende ausfallender Kohlensäureschnee in einem geschlossenen Gehäuse einer Kühl- und Transportvorrichtung die zu kühlenden Objekte beschneit, aus dem mitaustrendes Kohlensäuregas abgezogen wird.Such a device is known from FR-A-2 253 193. This has an outlet nozzle for liquid carbonic acid an inlet connector of a cyclone arranged at the upper dip tube gaseous carbonic acid with a fan is suctioned off and at its lower outlet end precipitating carbon dioxide snow in a closed housing a cooling and transport device the objects to be cooled snowed, withdrawn from the escaping carbon dioxide gas becomes.
Weiterhin ist aus der US 1 546 682 eine Vorrichtung zur Erzeugung von Kohlensäureschnee mit einer Austrittsdüse für flüssige Kohlensäure, die in einen Expansionsraum mit einem Austritt für Kohlensäureschnee und Gas mündet, wobei der Expansionsraum sich tangential oben seitlich in einen Zyklon erstreckt und unten in eine Schneeaustrittsöffnung mündet und oben konzentrisch ein Überlauftauchrohr für die gasförmige Kohlensäure trägt, bekannt. Furthermore, from US 1 546 682 a device for Production of carbon dioxide snow with an outlet nozzle for liquid carbonic acid flowing into an expansion space with a Outlet for carbonated snow and gas opens, the Expansion space tangentially laterally at the top in a cyclone extends and opens into a snow outlet at the bottom and above an overflow immersion pipe for the gaseous Carbonated, known.
Weiterhin ist aus der US 3 807 187 eine Vorrichtung zur Erzeugung von Kohlensäureschnee mit einer Austrittsdüse für flüssige Kohlensäure, die in einen Expansionsaum mit einem Austritt für Kohlensäureschnee und Gas mündet, bekannt, wobei an das Überlaufrohr ein Absauggebläse angeschlossen ist.From US 3 807 187 a device for Production of carbon dioxide snow with an outlet nozzle for liquid carbonic acid in an expansion space with a Discharge for carbonated snow and gas flows, known a suction fan is connected to the overflow pipe.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beschneiungsvorrichtung für Kohlensäureschnee zu schaffen, mit der einzelne Objekte in freier Umgebung unter Vermeidung von Unzuträglichkeiten für die Benutzer, die die Objekte zuführen, zu beschneien sind.The invention has for its object a Snowmaking device to create carbonated snow with the individual objects in an open environment while avoiding Inconveniences to the users who feed the objects are to be covered with snow.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß abstromseitig der Zyklonaustrittsöffnung koaxial ein Schneeaustrittsrohr angeordnet ist, das einen wesentlich größeren Querschnitt aufweist als der Schneeaustrittsquerschnitt des Zyklons, und das Absauggebläse über einen Frequenzgenerator angesteuert ist und das Ventil und der Frequenzgenerator mit einer Steuervorrichtung ansteuerungsmäßig verbunden sind, die eingangsseitig mit einem Kohlensäuresensor verbunden ist, der nahe dem Schneeaustrittsrohr angeordnet ist und abhängig von einem Kohlensäuregaskonzentrationssignal des Sensors den Frequenzgenerator so ansteuert, daß stets eine maximal erlaubte Kohlensäuregaskonzentration nicht überschritten wird.According to the invention the object is achieved in that downstream of the cyclone outlet opening coaxially Snow outlet pipe is arranged, which is essential has a larger cross section than that Cross section of the cyclone's snow outlet, and the suction fan is controlled via a frequency generator and the valve and the frequency generator with a control device are connected in terms of control, the input side with a Carbonic acid sensor that is close to that Snow outlet pipe is arranged and dependent on one Sensor's carbon dioxide concentration signal Frequency generator controlled so that always a maximum permissible carbon dioxide gas concentration is not exceeded.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.Advantageous embodiments are in the subclaims specified.
Vorteilhaft ist der Zyklon auf die in einem Zeitraum zu produzierende Kohlensäureschneemenge abgestimmt.The cyclone is advantageous to those in a period of time producing amount of carbonated snow.
Kohlensäureschnee wird unmittelbar vor dem Eintritt und auch noch im Zyklon produziert und in diesem von der gasförmigen Kohlensäure getrennt. Es ist weiterhin von Vorteil, daß der Kohlensäureschnee aus dem Zyklon mit geringer Geschwindigkeit auf das zu kühlende Objekt rieselt. Es wird somit eine schonende Kühlmittelapplikation erreicht. Eine starke Gas- Feststoffströmung wird an der Schneeaustrittsöffunng vermieden, da die gasförmige Kohlensäure oben aus einem Überlauftauchrohr aus dem Zyklon austritt und abgesaugt wird.Carbonated snow is immediately before entry and also still produced in the cyclone and in this by the gaseous Carbonated separated. It is also advantageous that the Carbon dioxide snow from the cyclone at low speed trickles onto the object to be cooled. So it becomes a gentle coolant application achieved. A strong gas Solid flow is at the snow outlet avoided because the gaseous carbonic acid from a top Overflow immersion pipe emerges from the cyclone and is suctioned off.
Die Absaugung des Kohlensäuregases ist vorteilhaft durch einen gesteuerten Ventilator bewirkt, wobei die Steuerung mittels eines Sensors vorgenommen wird, der nahe der Austrittsöffnung des Schnees angeordnet ist und dort die Kohlensäuregas konzentration ermittelt. Dadurch wird erreicht, daß im wesentlichen nur Kohlensäuregas abgesaugt wird und nur relativ wenig mit dem Schnee austritt.The extraction of the carbon dioxide gas is advantageous by controlled fan causes, the control by means of a sensor is made, which is close to the outlet opening the snow is arranged and there the carbonic acid gas concentration determined. This ensures that in essentially only carbon dioxide gas is drawn off and only relatively little comes out with the snow.
Somit können sich Personen ungefährdet in dem Beschneiungsbereich aufhalten. Der langsam rieselnde Kohlensäureschnee eignet sich zur schonenden Kühlhaltung von Speisen für einen Zeitraum von mehreren Minuten bis zu einer Stunde.So people can safely in the Stop the snow-making area. The slowly trickling Carbon dioxide snow is suitable for the gentle cooling of Dine for a period of several minutes to one Hour.
Das Schneerohr ist vorteilhaft relativ kurz gehalten, da die Sublimation der entspannten unterkühlten Kohlensäure noch auf der äußeren Wendelbahn im Zyklon stattfindet. Bei der Durchwirbelung auf der sich fortlaufend verengenden Wendelbahn erfolgt eine Aggregation der Schneepartikel zu großen Flocken, die die Zentrifugalkraft nach außen trägt und separiert.The snow tube is advantageously kept relatively short because the Sublimation of the relaxed supercooled carbonic acid still on the outer spiral track takes place in the cyclone. In the Whirling on the continuously narrowing spiral track the snow particles are aggregated into large flakes, which carries the centrifugal force to the outside and separates it.
Vorteilhaft ist ein relativ kurzer und nur schwach verjüngter Zyklon vorgesehen, in dessen relativ weiten Innenbereich der aufsteigende Wendelstrom zusätzlich durch die Absaugung aufsteigend angetrieben wird. A relatively short and only slightly tapered is advantageous Cyclone provided, in the relatively wide interior of which rising spiral current additionally through the suction is driven in ascending order.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Im einzelnen zeigt:An embodiment of the invention is in the drawing shown and is described in more detail below. in the individual shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, schematisch; Figure 1 shows a longitudinal section through the device according to the invention, schematically.
Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie A-A in Fig. 1. Fig. 2 shows a section according to line AA in FIG. 1.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Erzeugung von Kohlensäureschnee mit einer Eintrittsdüse (D) für flüssige Kohlensäure, die in einen Expansionsraum (E) mündet. Der Expansionsraum (E) erstreckt sich tangential oben seitlich in einen Zyklon (Z) und ist als Zuleitungsrohr (ZR) ausgebildet. Der Zyklon (Z) ist als zylindrischer Behälter (ZB) ausgestaltet, der nach unten konisch verjüngt ist und in einem Schneeaustrittsrohr (A) mündet. Oben ist am Behälterdeckel (BD) des Zyklons (Z) konzentrisch ein Überlauftauchrohr (T) angeordnet, aus dem gasförmige Kohlensäure austritt. Die flüssige Kohlensäure tritt mit hoher Geschwindigkeit durch die Eintrittsdüse (D) in den Expansionsraum (E) ein, entspannt sich und wird etwa hälftig-hälftig teils gasförmig, teils zu Kohlensäureschnee. Ein Großteil des Kohlensäureschnees wird in diesem Expansionsraum erzeugt, ein kleinerer Teil bei der weiteren Entspannung im Zyklon. Der Betriebsdruck an der Entspannungsdüse (D) beträgt ca. 12 bar. Das Gasgemisch wird mit hoher Geschwindigkeit aus dem Expansionsraum (E) in den oberen zylindrischen Teil des Zyklons (Z) tangential eingeführt und in eine Drehbewegung versetzt. Fig. 1 shows a device for producing carbonic acid snow with an inlet nozzle (D) for liquid carbonic acid, which opens into an expansion space (E). The expansion space (E) extends laterally tangentially at the top into a cyclone (Z) and is designed as a feed pipe (ZR). The cyclone (Z) is designed as a cylindrical container (ZB), which tapers conically downwards and opens into a snow outlet pipe (A). At the top of the container lid (BD) of the cyclone (Z) an overflow immersion pipe (T) is concentrically arranged, from which gaseous carbon dioxide emerges. The liquid carbonic acid enters the expansion space (E) at high speed through the inlet nozzle (D), relaxes and becomes approximately half-half partly gaseous, partly carbon dioxide snow. A large part of the carbon dioxide snow is produced in this expansion room, a smaller part during the further relaxation in the cyclone. The operating pressure at the expansion nozzle (D) is approx. 12 bar. The gas mixture is introduced tangentially from the expansion space (E) into the upper cylindrical part of the cyclone (Z) and rotated.
Die Fliehkräfte führen die massebehafteten Teilchen, die Schneekristalle, an die Wandung. Dort werden sie abgebremst und rieseln langsam aus dem Behälter (ZB) heraus. Dies gewährleistet eine schonende Kühlmittelapplikation. Eine geringe Menge leichterer Schneeteilchen und Gas werden mit dem innen aufsteigenden Wirbel durch das von oben in den zylindrischen Teil des Zyklons (Z) ragende Überlauftauchrohr (T) ausgetragen. Die Trennung der Schneeteilchen von dem Gas ist vergleichsweise wesentlich besser als bei der Schneeabscheidung hinter einem bekannten Schneerohr durch reine Schwerkraft. An das Überlauftauchrohr (T) ist ein Absauggebläse (VENT) angeschlossen. Dadurch wird die Austragung der gasförmigen Kohlensäure gestützt, und es wird vermieden, daß größere Mengen gasförmiger Kohlensäure den Zyklon (Z) durch Schwerkraft durch das Schneeaustrittsrohr (A) verlassen.The centrifugal forces carry the mass-laden particles that Snow crystals on the wall. There they are slowed down and slowly trickle out of the container (ZB). This ensures gentle coolant application. A small amount of lighter snow particles and gas are with the inside the vortex rising from above into the cylindrical overflow immersion pipe protruding from the cyclone (Z) (T) carried out. The separation of the snow particles from the gas is comparatively much better than the Snow separation behind a known snow tube pure gravity. At the overflow immersion pipe (T) is a Extractor fan (VENT) connected. This will make the Discharge of the gaseous carbonic acid is supported, and it will avoided that larger amounts of gaseous carbonic acid Cyclone (Z) by gravity through the snow outlet pipe (A) leave.
Das Absauggebläse (VENT) ist über einen Motor getrieben, der mit einem Frequenzgenerator (FG) angesteuert ist. Die Austrittsdüse (D) ist über eine Zuleitung (L) und ein elektrisch steuerbares Ventil (V) mit einem Behälter (B) mit flüssiger Kohlensäure verbunden. Der Behälter ist eine Gasflasche, die mit ihrer Öffnung nach unten gerichtet ist, so daß flüssige Kohlensäure abgeführt wird. Das Ventil (V) und der Frequenzgenerator (FG) sind ansteuerungsmäßig mit einer Steuervorrichtung (ST) verbunden, die jeweils während der Öffnung des Ventils (V) und nach dem Abschalten des Ventils (V) den Frequenzgenerator (FG) mit einer Nachlaufzeit beaufschlagt. Somit ist das Absauggebläse (VENT) während der Zeit bei geöffnetem Ventil (V) und während einer Nachlaufzeit bei geschlossenem Ventil (V) in Betrieb. Ein kontinuierliches Absaugen von der gasförmigen Kohlensäure ist somit gewährleistet, und auch im Stillstand wird die Umgebung des Applikationsgebietes nicht mit kaltem Kohlensäuregas unnötig belastet.The exhaust fan (VENT) is driven by a motor that is controlled with a frequency generator (FG). The Outlet nozzle (D) is via a feed line (L) and a electrically controllable valve (V) with a container (B) liquid carbonic acid. The container is one Gas bottle with its opening facing downwards, see above that liquid carbonic acid is removed. The valve (V) and the frequency generator (FG) are controlled with a Control device (ST) connected, each during the Opening the valve (V) and after switching off the valve (V) the frequency generator (FG) with a lag time acted upon. So the exhaust fan (VENT) is during the Time with valve open (V) and during a run-on time in operation when the valve (V) is closed. A continuous one Sucking off the gaseous carbonic acid is thus guaranteed, and the environment of the Application area not unnecessary with cold carbon dioxide gas charged.
Die Steuervorrichtung (ST) ist eingangsseitig mit einem Kohlensäuresensor (S) verbunden, der nahe dem Schneeaustritt (SA) angeordnet ist. Abhängig von einem Kohlensäure konzentrationssignal des Sensors (S) steuert die Steuervorrichtung (ST) den Frequenzgenerator (FG) derart an, daß stets eine maximal erlaubte Kohlensäurekonzentration nicht überschritten wird. Falls der Sensor (S) gasförmige Kohlensäure in zu hoher Konzentration detektiert, wird also durch die Steuervorrichtung der Frequenzgenerator (FG) in seiner Frequenz so gesteigert, daß die Leistung des Absauggebläses (VENT) entsprechend einer Einhaltung einer vorgegebenen maximalen Kohlensäurekonzentration zunimmt. Das Absauggebläse (VENT) saugt dann demgemäß praktisch alles Kohlensäuregas ab.The control device (ST) is on the input side with a Carbonic acid sensor (S) connected to the near the snow outlet (SA) is arranged. Depending on a carbonic acid concentration signal of the sensor (S) controls the Control device (ST) on the frequency generator (FG) in such a way that always a maximum allowed carbonic acid concentration not is exceeded. If the sensor (S) is gaseous Too high a concentration of carbonic acid is detected by the control device of the frequency generator (FG) in its frequency increased so that the performance of the Exhaust fan (VENT) according to compliance with a predetermined maximum carbonic acid concentration increases. The Suction blower (VENT) then sucks practically everything Carbon dioxide gas.
Der Zyklon ist beabstandet von einem Wärmeisolationsmantel (W) umgeben. Die Expansionskammer (E), die als Zuleitungsrohr (ZR) ausgebildet ist, und das Überlauftauchrohr (T) ragen jeweils durch eine Öffnung in der Mantelfläche des Wärmeisolationsmantels (W) nach außen.The cyclone is spaced from a thermal insulation jacket (W) surround. The expansion chamber (E), which acts as a feed pipe (ZR) is formed, and the overflow immersion tube (T) protrude in each case through an opening in the lateral surface of the Thermal insulation jacket (W) to the outside.
Ein Flansch (F) schließt den Wärmeisolationsmantel (W) nach unten ab. Der Flansch (F) weist eine Öffnung auf, in die der konisch verjüngte Teil des Zyklons (Z) mündet und an die das Schneeaustrittsrohr (A) angeschlossen ist.A flange (F) closes the heat insulation jacket (W) down from. The flange (F) has an opening into which the conically tapered part of the cyclone (Z) opens and to which the Snow outlet pipe (A) is connected.
Vorteilhaft ist die Zuleitung der flüssigen Kohlensäure wärmetauschend in der Kohlensäuregasableitung (GA) vom Absauggebläse (VENT) angeordnet, was schematisch in der Zeichnung angedeutet ist. Somit wird die in der Zuleitung (L) zugeführte Kohlensäure im Gegenstrom von der abgesaugten gasförmigen Kohlensäure gekühlt. Diese zusätzliche Vorkühlung der flüssigen Kohlensäure erhöht die Ausbeute an Kohlensäureschnee etwas.The supply of liquid carbonic acid is advantageous exchanges heat in the carbon dioxide gas discharge from Suction fan (VENT) arranged, which is shown schematically in the Drawing is indicated. Thus, the in the supply line (L) carbonic acid supplied in counterflow from the extracted gaseous carbonic acid cooled. This additional pre-cooling the liquid carbonic acid increases the yield Carbonated something.
Die Bauteile des Zyklons bestehen vorzugsweise aus Edelstahlblech und sind miteinander verschweißt.The components of the cyclone preferably consist of Stainless steel sheet and are welded together.
Der Zyklon ist z. B. so dimensioniert, daß in 5 Sekunden aus 700 g flüssiger Kohlensäure nach der Entspannung etwa 50% Kohlensäureschnee und 50% gasförmige Kohlensäure entstehen. The cyclone is e.g. B. dimensioned so that in 5 seconds 700 g liquid carbonic acid after relaxation about 50% Carbonic snow and 50% gaseous carbonic acid are produced.
Das Schneerohr hat einen Durchmesser von ca. 3 cm, wodurch am Eintrittsquerschnitt (Q1) in den Zyklon eine Schnee/Gasströmung mit etwa 30-40 m/s auftritt.The snow pipe has a diameter of approx. 3 cm, which means that Entry cross section (Q1) into the cyclone one Snow / gas flow occurs at around 30-40 m / s.
Für die beispielhaft genannte Leistung wurde der Zyklon in seinen Abmessungen relativ kurz und weit ausgeführt, und dabei wird eine gute Trennung des Schnees erreicht. Der Zyklon weist ein Verhältnis des oberen Eingangsquerschnitts (Q1) des zylindrischen Teils des Behälters zum Austrittsquerschnitt (Q2) des konisch verjüngten Teils des Behälters von nur etwa 1 : 0,4 auf. Der Eingangsquerschnitt (Q1) ist also etwa 2,5 mal so groß wie der Austrittsquerschnitt (Q2). Die Höhe (H) des Zyklons beträgt etwa das 2,5-fache des Eingangs durchmessers. Das Verhältnis des Querschnitts von Überlauftauchrohr (QT) zu Austrittsquerschnitt (Q2) ist 1 : 1,5. Am unteren Konusende schließt ein Schneeaustrittsrohr (A) an, dessen Querschnitt (QA) etwa doppelt so groß ist wie der Austrittsquerschnitt (Q2).For the performance mentioned as an example, the cyclone in its dimensions relatively short and wide, and at the same time a good separation of the snow is achieved. The cyclone points a ratio of the upper input cross section (Q1) of the cylindrical part of the container for the outlet cross section (Q2) of the tapered part of the container of only about 1: 0.4. The input cross-section (Q1) is therefore about 2.5 times as large as the outlet cross section (Q2). The height (H) the cyclone is about 2.5 times the input diameter. The ratio of the cross section of Overflow immersion pipe (QT) to outlet cross section (Q2) 1: 1.5. A snow outlet pipe closes at the lower end of the cone (A), whose cross section (QA) is about twice as large as the outlet cross section (Q2).
Claims (3)
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