DE2328101A1

DE2328101A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von trockeneis

Info

Publication number: DE2328101A1
Application number: DE2328101A
Authority: DE
Inventors: Harold T Rich; Terrence L Wolf
Original assignee: Airco Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1972-06-02
Filing date: 1973-06-01
Publication date: 1973-12-13
Also published as: BE800403A; JPS5224517B2; US3786644A; JPS4956232A; CA989635A; GB1387395A; DE2328101B2; DE2328101C3

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DIPL-CHEM. DR. DEUFEL DIPL.-ING. FINSTERWALD DIPL.-ING. GRÄMKOW

PATENTANWÄLTE

München, den 1. Jjuai 1973 ' Hl/Sv - A 2299

AIECO, INC. ·

150 East 4-2nd Street, New York 1?, N.T.

USA

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von

Trockeneis

Es ist bekannt, flüssiges Kohlendioxid in einem sogenannten Schneehorn bzw. Eishorn zur Herstellung von Kohlendioxidschnee bzw. Trockeneis zu expandieren bzw. sich ausdehnen zu lassen. Ein typisches Ausführungsbeispiel hierfür ist in der US-PS 3 4-92 829 beschrieben, wobei die bekannte Vorrichtung so ausgelegt ist, daß der in dem Horn gebildete Schnee aufgrund der Schwerkraft in den Aufgabetrichter, beispielsweise einer Eis-Herstellungsmaschine fällt. In der Praxis wurde jedoch gefunden, daß beachtliche Schneemengen an der inneren Wandung des Horns anhaften bzw. kleben, die bei einem fortdauernden Betrieb dazu neigen, den Ausgang des Horns zu reduzieren. Es sind verschiedene Verfahren zum Freimachen des Horns von anhaftendem Schnee vorgeschlagen worden, wie ein mechanisches Rütteln des Horns, das Anbringen von Wärmeübertragungsspulen, die die äußere Wand des Horns umgeben, etc.; diese Einrichtungen haben sich jedoch überwiegend als

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nichtzufriedenstellend in der Praxis erwiesen.

Ziel der Erfindung ist es, ein anfängliches Anhaften bzw. Ankleben von Kohlendioxidschnee an einem Schneehorn oder dergleichen zu verhindern.

Erfindungsgemäß ist ein Schneehorn der oben beschriebenen Art vorgesehen mit einem elektrischen Leiter mit im allgemeinen offener Ringform, der an dem Austragsende des Horns angebracht ist und dieses umgibt, so daß Schnee von dem Horn frei dort hindurch fallen kann. Der Leiter wird elektrisch erregt, so daß eine Lichtstrahlung, wie vom Infrarotabschnitt bis zum Ultraviolettabschnitt des Spektrums erzeugt wird. Die Trockeneispartikel v/erden infolgedessen einer diese umgebenden Strahlungsquelle ausgesetzt, um die elektrostatische Partikelladung zu ändern oder zu beseitigen, die andernfalls dazu neigen würde, ein Anziehen der einzelnen Partikel an die innere Wand des Schneehorns' und ein Anhaften der Partikel an dieser inneren Wand zu verursachen.

Ein wesentlicher Gegenstand der Erfindung ist somit die Schaffung einer Trockeneis-Herstellungsvorrichtung der oben beschriebenen Art, in der die geladenen Schnee- bzw. Eispartikel einer Lichtstrahlungsenergie ausgesetzt werden, um deren Anhaften an den Oberflächen der Eisherstellungsvorrichtung zu verhindern.

Erfindungsgemäß ist also eine 'Trockeneis-Herstellungsvorrichtung mit einem Schneehorn vorgesehen, in welchem flüssiges Kohlendioxid zur Erzeugung von Kohlensäureschnee bzw. Trockeneis expandiert wird, wobei die Vorrichtung einen elektrisch erregbaren Leiter mit allgemeiner Ringform aufweist, der von dem Hornauslaß mit Abstand angeordnet ist und diesen umgibt.

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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung "bei- spielsweise beschrieben; in der einzigen Figur der Zeichnung ist; ein Kohlendioxidschnee-Horn gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Nach der Zeichnung umfaßt die Trockeneis-Herstellungsvorrichtung eine zylindrische Schneekammer 10, die an ihrem ■ unteren Ende offen ist und eine Abdeckung 12 an ihrem oberen Ende aufweist, in die ein Schneehorn 14 in geeigneter Weise eingesetzt ist. Das konvergierende Ende oder Eintrittsende des Schneehorns ist mit einer Versorgungsleitung 16 für flüssiges Kohlendioxid verbunden, die ein Strömungssteuerventil'1ü aufweist. Das'flüssige"Kohlendioxid strömt in eine nicht gezeigte Expansionsduse bzw. Ausdehnungsdüse an dem Eintrittsende des· Schneehorns, um Kohlendioxids" chnee bzw. Trockeneis in der üblichen Weise herzustellen. ■

Wenn die Geschwindigkeit der Trockeneispartikel in dem unte-. ren expandierenden Teil des Horns abnimmt, werden die Partikel, die eine negative Ladung aufweisen, zu der sie umschließenden Hornwand angezogen. Einige der Partikel nagen dazu, daran anzuhaften und dadurch den Horn-Austragsbereich effektiv zu vermindern. Um ein solches Ankleben bzw. Anhaften auszuschließen, ist ein Leiter 20 an dem Ausgangsende des Horns angebracht, so daß er sich etwas über den Hornumfang hinaus erstreckt und'diesen umgibt. Der Leiter ist in der Form eines offenen Rings vorgesehen, dessen Klemmen 22 und 24 durch elektrische Leiter 26 und 28 mit einer geeigneten Quelle E für elektrische Leistung zum Erregen des Leiters verbunden sind. Der Leiter, der unter das Austragsende des Horns herunterhängt, is't mit Stützen oder Streben 30 verbunden, die sich im allgemeinen nach unten und radial von dem Umfang des Horns weg erstrecken. Geeignete Isolatoren 32, an die der Leiter angehängt ist, trennen den Leiter elektrisch von dem Schneehorn.

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Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Leiter 20 aus einer unter dem Handelsnamen "Kanthai .4.-1" bekannten Drahtlegierung. Dieser Draht, der eine Legierung aus Al, Cr, Co und Pe umfaßt, weist einen hohen spezifischen Widerstand und eine Temperatur to leranz bis zu näherungsweise 1i?00 C (2400 IT) auf. In der Praxis ist eine typische an den Leiter angelegte Leistung 20 Volt Wechselstrom mit 40 Ampere für einen Nennleistung^ eingang von SOO Watt. Bei diesem Eingang arbeitet der Leiter zwischen etwa 820 C und 1O9O°C (between 1500⁰F and 2000⁰F), wobei er Licht von etwa 5800-6600 S abgibt.

Es wird angenommen, daß das Indern oder Wechseln der elektrostatischen Ladung auf dem einzelnen Schnee- bzw. Eispartikel aufgrund dessen erfolgt, daß die Schneepartikel einer Strahlungs-Lichtenergie von dem erregten Leiter 20 ausgesetzt werden, die eine photoelektrische Emission bzw. ein photoelektrisches Herausschleudern von Elektronen bei der Absorption genügend hochfrequenter Lichtenergie erzeugt. Da gefunden wurde, daß die Schneepartikel im allgemeinen eine negative Ladung aufweisen, neigt dieses Herausschleudern von Elektronen dazu, die negative Ladung zu reduzieren oder sogar zu entfernen in Abhängigkeit von der absorbierten Lichtmenge.

Bei einer Demonstration der bei einer typischen Trockeneisvorrichtung mit Schneehorn angewendeten Erfindung hat gezeigt, daß die übliche Menge von Schnee an der inneren Wand des Horns anhaftet, wenn der Leiter 20 entregt ist, jedoch die Schneepartikel bei einer Erregung des Leiters in der oben beschriebenen Weise frei durch das Horn hindurchfallen, ohne an diesem anzuhaften. Es wurde weiterhin festgestellt, daß der Schnee nicht dazu neigt, "ballig" zu werden oder Klumpen in der Vorrichtung zu bilden, wie es sonst üblich ist.

Bei einer praktischen Ausführungsform -weist der Leiter 20

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einen Durchmesser von 0,16 mm (aboμt 0.062 inch) auf und bildet einen 18 cm (7-inch)-Kreis unmittelbar unter dem Schneehorn. Das Austragsende des Schneehorns ist etwas kleiner als es in der Zeichnung dargestellt ist, so daß die fallenden Sehneepar,tikel bei 34- den leuchtenden bzw. strahlenden Leiter nicht berühren, obgleich sie der Strahlung von diesem ausgesetzt sind.

Die für den Leiter aus dem unter dem Handelsnamen "Kanthal A-1" bekannten Material erforderliche Leistung liegt zwischen 700 und 1200 Watt in Abhängigkeit von der Abmessung und der Produktionsrate bzw.^ Produktionsgeschwind^ceit der Trockeneis- -Horn-Einrichtung. Wie oben angegeben worden ist, ist das kürzer wellige und sichtbare Band in dem elektromagnetischen Frequenzspektrum bevorzugt, da es den photoelektrischen Effekt des .Lichtes ausnutzt, um die negative Ladung auf den Trockeneis-Partikeln zu reduzieren oder zu beseitigen. Wenn der Leiter beispielsweise so erregt wird, daß er etwa Watt verbraucht, wird er weißglühend, um ein Abtragen der negativen Ladung auf den Trockeneis-Partikeln für praktische Zwecke zu bewirken.

Der Ort des Strahlungsleiters kann beispielsweise in bezug auf die Längsachse des Horns oder eine äquivalente Trockeneisvorrichtung variiert werden und der Leiter selbst kann in der gewünschten Weise gestaltet werden, um sichtbare Strahlung mit dem größten Wirkungsgrad in den. Strom der'Trockeneis-Partikel zu richten.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

P\\ Verfahren zum Herstellen von Trockeneis, bei dem flüssiges Kohlendioxid in einer Trockeneis-Herstellungsvorrichtung in einem vertikalen Durchgang an dem oberen Ende von diesem zur Erzeugung von frei-fallendem Kohlensäureschnee bzw. Trockeneis expandiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß Strahlung hoher 'Intensität im sichtbaren Band des elektromagnetischen Frequenzspektrums direkt in den Strom der Schnee- bzw. Eispartikel gerichtet wird und dadurch die Partikel einem photoelektrischen Strahlungseffekt unterworfen werden und ein Anhaften von Schnee an angrenzenden Wänden des Durchgangs verhindert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,' daß die Strahlung von außerhalb des Partikelstroms radial in den Strom gerichtet wird und eine Lichtintensität von etwa 5800 bis 6600 2 aufweist.
3. Vorrichtung zur Herstellung von Trockeneis zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, mit einer Einrichtung zum Expandieren von flüssigem Kohlendioxid in den oberen Teil eines Schneehorns für einen freien Fall des resultierenden Kohlensäureschnees durch dieses, gekennzeichnet durch eine ein Anhaften der Schnee- bzw. Eispartikel an der inneren Wand des Schneehornes verhindernde Einrichtung mit einer elektrisch leitenden Einrichtung, die angrenzend an das Austragsende des Schneehorns angeordnet ist und den Strom von Kohlensäureschnee aus diesem im allgemeinen umgibt, und mit einer Potentialquelle für ein Erregen der Leitungseinrichtung bis zur Weißglut.

4·. Vorrichtung nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Leitungseinrichtung ein Leiter in Form eines offenen.Ringes ist, der im allgemeinen nahe dem Austragsende des Schneehorns konzentrisch zu diesem angeordnet ist.

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