DE68914657T2

DE68914657T2 - Vorrichtung zur herstellung von eiskugeln und anwendung derselben zwecks oberflächenbehandlung.

Info

Publication number: DE68914657T2
Application number: DE68914657T
Authority: DE
Inventors: Marcel Barnier; Andre Manificat; Paul Perroud
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1988-04-28
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1994-10-13
Anticipated expiration: 2009-04-28
Also published as: KR900700833A; EP0412111B1; FR2630668A1; ES2011566A6; WO1989010522A1; FR2630668B1; DE68914657D1; CA1331698C; EP0412111A1

Description

Die Erfindung betrifft die Behandlung von Oberflächen mittels Aufpralls fester Teilchen, die unter Druck auf einen zu bearbeitenden Träger geschleudert werden. Sie betrifft insbesondere eine Oberflächenbehandlung durch Eiskugeln und die Herstellung dieser Eiskugeln.
Man kennt verschiedene Methoden der Oberflächenreinigung durch Teilchenschleudern auf diese Oberflächen.
Eine erste Methode besteht darin, einen Sandstrahl unter hohem Druck auf ein zu behandelndes Objekt zu schleudern. Weitere, ähnliche Materialien können verwendet werden, wie etwa Korund, Stahlsand, Polyethylenkugeln oder zerstoßene Pfirsichkerne.
Eine zweite Methode besteht im Schleudern eines Strahls von Teilchen aus Carbo-Eis, d.h. eines kohlesauren Hybrids, genannt Trockeneis. Bei dieser Methode werden große Klumpen durch Zerkleinern in feine Partikel zerteilt, dann unter Druck auf das zu behandelnde Teil geschleudert.
Eine dritte Methode besteht im Schleudern eines mehrphasigen, d.h. flüssig-festen Strahls, in dem gefrorene Partikel mitgenommen werden in einem Strom einer kalten Flüssigkeit und auf das zu reinigende Objekt geschleudert werden. In diesem Fall erhält man das Eis durch Zerkleinern von Eisklumpen und die Flüssigkeit ist Druckwasser. Diese Methoden haben zahlreiche Nachteile, wie folgt.
Im Falle des Schleuderns von Teilchen aus Sand oder anderen Materialien nimmt der mehr oder weniger kontaminierte oder verunreinigte feste Rückstand ein großes Volumen ein, das, zusammen mit der Menge des Rückstandes, eine Behinderung für seine Entleerung bildet. Das Verfahren, bei dem Trockeneis verwendet wird, bringt den Umgang mit großen Gasvolumen mit sich, die entstehen durch dessen Übergang vom festen in den gasförmigen Aggregatzustand. Außerdem, die Herstellung von Trockeneisteilchen oder von Eis durch Zerkleinern bringt die durch dieses System unvermeidliche Konfektionierung von Teilchen mit sich, deren Geomtrie winklig ist und nicht erlaubt, ein leichtflüssiges Bett zu erhalten. In diesem Fall muß man berücksichtigen, daß einige unter ihnen manchmal Staubkorngröße haben und dann von geringer, oft inexistenter dynamischer Wirksamkeit sind. Außerdem muß man besondere Vorkehrungen treffen, um ihre Dispersion zu vermeiden, wenn sie kontaminiert oder verunreinigt sind. Ein weiterer prinzipieller Nachteil dieser Methoden ist, daß sie zu keinem technologischen System führen, bei dem die Gesamtheit der Operationen kontinuierlich abläuft, d.h., die Partikel herstellen speichern und schleudern.
Jedoch, die Verwendung einer gefrorenen Flüssigkeit in Form von Partikeln als Ersatz für die üblicherweise in der Reinigungs- oder Dekontaminierungstechnik durch Druckstrahl verwendeten Materialien erscheint sehr günstig. Das Volumen an festen Rückständen nach Filtration oder Verdampfung der Flüssigkeit ist nämlich nicht vergleichbar mit dem der Verfahren, die andere Materialien verwenden.
Zweck der vorliegenden Erfindung ist es folglich, eine Vorrichtung zum Herstellen und Schleudern von Eiskugeln zu liefern, zum Zwecke der Reinigung oder Dekontaminierung, und dies in einem einzigen technischen System, in dem die Gesamtheit der Operationen kontinuierlich abläuft.
Außerdem beschreibt das Dokument EP-A-0 225 081 ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Mikropartikeln (Durchmesser 30 um bis 300 um) aus gefrorenem Wasser oder aus wässeriger Lösung, verwendet in der Nahrungsmittel- und Pharmazeutikindustrie und auch für die Oberflächenbehandlungen. Das Verfahren beruht auf der Zerstäubung von Wasser zu feinen Tröpfchen durch Verspritzen, unter Druck, von einem Gas und von Wasser durch einen Zerstäuber, wie zu sehen in der Figur 1 dieses Dokuments. Diese feinen Tröpfchen, bewegt mit einer Geschwindigkeit, aufgenommen bei der Zerstäubung, werden in eine Kühlflüssigkeit geschleudert. Unter dem Spiegel dieser Flüssigkeit wird ein Gas eingeleitet, das diese letztere bewegt, um das Koaleszieren der Wassertröpfchen zu verhindern, die ankommen in Form von feinen Eispartikeln, die sich gebildet haben. Diese Partikel werden anschließend der Kühlflüssigkeit entzogen.
Wenn das Gas, das verwendet wird, um in dem Kühlbad eine Bewegung aufrechtzuhalten, an der Oberfläche dieser letzteren entweicht, ist seine Temperatur, die bei -20ºC liegt, nicht ausreichend tief, um die schockartige Abkühlung der Oberfläche dieser Wassertröpfchen zu gewährleisten, die sich unterhalb -85 ºC abspielen muß, der Temperatur, unterhalb der es keine dauerhafte Koaleszenz mehr gibt (für Kugeln des Durchmessers 0,5 mm bis 1,5 mm), und damit wenigstens 30% des Volumens des Wassertropfens in Eis umgewandelt werden für einen guten Widerstand gegen den Temperaturschock der gefrorenen Kugeln beim Eintreffen in der Kühlflüssigkeit unten in der Säule. Außerdem erlaubt die Größe der hergestellten Kugeln ihnen nicht, für das Entzundern bzw. Reinigen verwendet zu werden.
Außerdem beschreibt das Dokument FR-A-2 393 251 eine Vorrichtung zum Gefrieren von Flüssigkeitstropfen. Ihre Verwendung ist vorgesehen zum Gefrieren von Blut, Bakterienkulturen, Fermenten, Getränkekonzentraten, um ein granuliertes gefrorenes Produkt herzustellen.
Hauptgegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Herstellung von Eiskugeln hinsichtlich der Reinigung oder dem Entzundern von Oberflächen, bei dem man mittels Schwerkraft Wassertröpfchen in Gegenrichtung in einen Kühlgasstrom streut, wo sie partiell erstarren mit einer Oberflächentemperatur, die niedriger ist als die Koaleszenztemperatur, ehe sie in Kontakt kommmen mit einem Kühlflüssigkeitsbad, wo sie vollends erstarren, wobei diese Vorrichtung umfaßt:
- eine über eine Zuführung mit tiefkaltem Gas gespeiste Austauschsäule und, an deren oberem Ende angeordnet:
- eine Wassereinspritzeinrichtung mit einer großen Anzahl Löcher, die ein Tröpfchenspektrum in die Austauschsäule abgeben; und
- einen Behälter, der die Austauschsäule trägt, umfassend ein Zuführungsrohr für die Kühlflüssigkeit, einen Sammelkonus für die Eiskugeln und eine Entleerungsöffnung für die Eiskugeln im Unterteil des Konus,
dadurch gekennzeichnet, daß die Austauschsäule eine Höhe von ungefähr zwei Metern hat und eine Öffnung, die angebracht ist in ihrem oberen Ende, um die Wassereinspritzeinrichtung herum, und dadurch, daß die Zuführung für das tiefkalte Gas über dem Kühlflüssigkeitszuführungsrohr aber unten in der Austauschsäule angeordnet ist, um über die gesamte Höhe der Austauschsäule einen wirksamen Kontakt zwischen den Tröpfchen und dem Gas sicherzustellen.
Die Realisierung der Vorrichtung sieht vor, daß die Wände der Säulen und des Behälters gebildet werden durch zwei Wände aus nichtoxidierendem Stahl, wobei der Raum zwischen den beiden Wänden mit einem Polyurethanschaum gefüllt ist.
Es ist ebenfalls vorgesehen, einen Durchflußmesser zu verwenden, um die Wassermenge in der Wassereinspritzeinrichtung zu regeln.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Herstellen und Schleudern von Eiskugeln, unter Verwendung der vorhergehend beschriebenen Vorrichtung zur Herstellung von Eiskugeln.
Sie umfaßt:
- eine Förderschnecke, deren erstes Ende sich unter der Öffnung des Behälters befindet, um die Eiskugeln aus dem Behälter zu befördern,
- eine Kaltgaszuführung an einem zweiten Ende der Förderschnecke, um die Eiskugeln in eine erste flexible Leitung zu drücken,
- eine Eiskugeln-Schleuderdüse, angeordnet am ersten Ende der flexiblen Leitung, mit einer Kaltgaszuführung, um die Eiskugeln zu schleudern.
Vorzugsweise ist die Förderschnecke geneigt und hat eine Rückgewinnungsleitung für die Kühlflüssigkeit, um sie in den Behälter zurückzuführen. Sie kann bezüglich ihrer Form eine rein archimedische Wasserschnecke sein.
Es ist vorgesehen, daß die beiden Kaltgaszuführungen am unteren Ende der Förderschnecke und an der Schleuderdüse über dasselbe Wegeventil gespeist werden.
Es ist in diesem Fall ebenfalls vorgesehen, für die Kühlflüssigkeit eine Speichertonne zu verwenden, verbunden mit einem Verdampfer, um das für die Versorgung des Wegeventils erforderliche kalte Druckgas zu liefern, und verbunden mit dem Kühlflüssigkeitszuführungsrohr in dem Behälter. Der Gaskühler ist dann am Ausgang des Verdampfers angeordnet.
Die Erfindung und ihre Charakteristika werden besser verständlich durch die Lektüre der nachfolgenden Beschreibung, illustriert mit den drei folgenden Figuren:
- die Figur 1 stellt ein Schema der erfindungsgemäßen Vorrichtungen dar,
- die Figur 2 stellt ein Explosionsschema des Typs der Einspritzeinrichtung dar, die verwendet wird in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen,
- die Figur 3 stellt ein Schema der erfindungsgemäßen Vorrichtungen dar, ausgerüstet mit Einrichtungen zur Herstellung der Kühlflüssigkeit und des kalten Gases.
Die Erfindung ermöglicht es, ein fest gefrorenes Material herzustellen, das anschließend befördert und durch ein Gas auf ein zu behandelndes Objekt geschleudert werden kann.
Das Verfahren und die erfindungsgeinäßen Vorrichtungen werden gleichzeitig beschrieben.
Das Prinzip der Erfindung besteht darin, in einer ersten Phase partiell gefrorene Eiskugeln zu erhalten mittels Dispersion eines Wassertröpfchenspektrums in einer an ihrer Oberseite offenen Austauschsäule, durch direkten Kontakt mit einem Kühlgas in Gegenstromrichtung. Die zweite Phase der Abkühlung ist das endgültige Erstarren, das in einem Kühlflüssigkeitsbad erfolgt, angeordnet unter der Austauschsäule.
Mit Bezug auf die Figur 1 erfolgt die Gewinnung von Eiskugeln mittels der erfindungsgemäßen Herstellungsvorrichtung, dargestellt auf der linken Seite dieser Figur. Die Vorrichtung wird mit Wasser versorgt durch das Rohr 1, dessen Durchflußmenge geregelt wird mittels eines Durchflußmessers 3. Dieses Rohr 1 endet in einer Einspritzeinrichtung 2, angeordnet am oberen Ende der Vorrichtung. Diese Einspritzeinrichtung enthält eine große Anzahl Löcher 4, durch die das Tröpfchenspektrum gebildet wird, aus dem die Eiskugeln entstehen. Das Spektrum des Durchmessers der Tröpfchen kann vorher festgelegt werden durch die Wahl des Bohrungsdurchmessers der Löcher 4. In dem Verfahren reicht das Größenspektrum der Wassertröpfchen von 0,5 mm bis 2 mm. Der Durchmesser und die Anzahl der Einspritzdüsen sind berechnet für einen Durchsatz von 40 bis 60 l/Stunde, ohne die Größe der Kugeln erheblich zu verändern. Mit Bezug auf die Figur 2 wird das Wassereinspritzsystem gebildet durch zwei Platten 50 und 52. Die obere Platte 50, zylindrisch, mit einer Dicke von ungefähr 5 mm, aus PVC, ist in ihrer Mitte von einem Loch durchbohrt, in dem ein Rohr 54 ankommt, das der Wasserversorgung dient. Die untere Platte 52 aus PVC ist zylindrisch, hat eine Dicke von ungefähr 5 mm und ist durchbohrt von Löchern 56, angefast auf ihrer Innenseite. Die gesamte Fläche ist fein sandgestrahlt, um eine Kapillarität zu gewährleisten, die dem Wasser ermöglicht, die ganze Oberfläche gleichmäßig zu benetzen. Im Inneren dieser Bohrungen sind mittels Preßsitz Nadeln 58 eingefügt, die die Wassereinspritzdüsen sind. Im Inneren der unteren Platte 52, auf der Innenseite 60, bedeckt eine Nickelschwammplatte 62 die gesamte Fläche und dient als Kapillarnetz, das den Wasserdruck an den Einspritzdüsen 58 ausgleicht. Im Innern der unteren Platte 52, über der Nickelschwammplatte 62, bedeckt ein Drahtgewebe 64 aus nichtoxidierendem Stahl die gesamte Fläche zur Verteilung des Durchsatzes auf die Fläche des Nickelschwamms 62. Der durch die Platten 50 und 52 gebildete Speicher wird verschlossen durch acht Bolzenschrauben, um 45 zueinander versetzt, wobei die Dichtheit sichergestellt wird durch eine zylindrische Dichtung.
Der obere Teil der Vorrichtung wird vervollständigt durch eine Austauschsäule 6. Diese Säule, in ihrem Oberteil offen, hat eine Höhe von ungefähr 2 m und weist eine Kaltluftzuführung auf, mit 7 bezeichnet. Das ankommende Gas entweicht in Richtung Oberteil der Säule und durchströmt diese Säule in Gegenstromrichtung zu den Tropfen, die herabfallen.
Die Säule 6 ist auf einem Behälter 8 angebracht, der sie an ihrem unteren Ende verlängert. Der Behälter 8 enthält ein Rohr 12 zur Zuführung von Kühlflüssigkeit ins Innere der Vorrichtung. Unter diesem Rohr 12 ist der Boden des Behälters als Konus 10 ausgebildet, in dessen Unterteil sich ein Kühlflüssigkeitsbad 11 befindet, in dem sich die schon gebildeten Eiskugeln sammeln. Der Behälter weist außerdem im Unterteil dieses Konus 10 eine Öffnung 14 auf, vorgesehen zur Entleerung der Eiskugeln.
Die Betriebsweise dieser Vorrichtung zur Herstellung von Eiskugeln ist die folgende. Die Einspritzeinrichtung 2 dispergiert oben in der Austauschsäule 6 ein Spektrum von Wassertröpfchen, die durch Schwerkraft in die Austauschsäule fallen und dargestellt werden durch Pfeile. In direktem Kontakt mit dem kalten Gas, das in Gegenstromrichtung fließt, gefrieren die Tröpfchen partiell und oberflächlich. Sie stürzen durch Schwerkraft in die Austauschsäule 6 und fallen dann in das Kühlflüssigkeitsbad 11, das sich im Konus 10 des Behälters 8 befindet, wo sie vollständig erstarren und durch Schwerkraft in dem Konus 10 nach unten sinken.
Um diese Eiskugeln zu verwenden, sieht die Erfindung vor, die Eiskugeln nach außen zu befördern mittels einer Förderschnecke 16, deren erstes Ende 17 unterhalb der Öffung 14 des Behälters 8 angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Förderschnecke geneigt, um die Eiskugeln aus der Herstellungsvorrichtung heraus nach oben zu fördern, wenigstens auf eine höhere Ebene als die des Kühlflüssigkeitsbads im Inneren des Behälters 8. Gemeinsam mit dieser Neigung der Förderschnecke 16 ist eine Rückgewinnungsleitung 22 vorgesehen in der Wand des Behälters, die den Oberteil des Hohlraums, in dem sich die Förderschnecke 16 befindet, mit dem Inneren des Behälters 8 verbindet, um die Kühlflüssigkeit zurückzugewinnen, indem man sie zurückleitet in das Bad 11 im Inneren des Behälters 8. Die Rückgewinnungsleitung 22 ist versehen mit einem Gitter 23 aus einem Material derselben Art wie die Wand des Behälters, und befindet sich am dem Ende der Leitung 22, die in den Hohlraum mündet, in dem sich die Förderschnecke 16 befindet. Das Gitter 23 trennt die rückzuleitende Flüssigkeit von den geförderten Eiskugeln. Die Rotation der Förderschnecke wird sichergestellt durch einen Antriebsmotor 18, vorzugsweise angeordnet am oberen Ende 19 dieser Förderschnecke 16.
Die erfindungsgemäße Schleudervorrichtung wird vervollständigt durch eine Kaltgaszuführung 20 am zweiten Ende 19 der Förderschnecke 16, um die Eiskugeln in eine erste flexible Leitung 24 zu stoßen. Das eigentliche Schleudern der Eiskugeln wird ausgeführt mittels einer Schleuderdüse 26, angeordnet am Ende der ersten flexiblen Leitung 24. Diese Schleuderdüse 26 umfaßt eine Kaltgaszuführung 28, gespeist durch eine zweite flexible Leitung 44, um das Schleudern der Eiskugeln zu bewirken.
Vorzugsweise verwendet man denselben Stoff, z.B. Stickstoff, um zugleich das Kaltgas und die Kühlflüssigkeit zu bilden. Zu diesem Zweck, mit Bezug auf die Figur 3, kann man die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem Speichertank 32 des Kühlstoffs, nämlich Stickstoff, ausstatten. Diese letztere verläßt diesen Tank 32 in flüssigem Zustand und wird einem Verdampfer 34 zugeführt, um das kalte Druckgas zu liefern, das erforderlich ist, um den Eingang 7 im Inneren der Austauschsäule 6 zu versorgen und die Kaltgaszuführungen 20 am oberen Ende 19 der Förderschnecke 16 und am Eingang 28 der Düse 26. Die Kühlung des aus dem Verdampfer 34 austretenden Gases erfolgt durch eine Kühleinrichtung 36, angeordnet am Ausgang dieses Verdampfers 34. Diese Kühleinrichtung wird mit demselben Stoff versorgt, in flüssigem Zustand und direkt der Speichertonne 32 entnommen. Diese letztere versorgt ebenfalls direkt das Rohr 12 im Inneren des Behälters 8. Es ist möglich, für das Kaltgas ein einziges Wegeventil 30 zu verwenden, um die Zuführung 20 am oberen Ende 19 der Förderschnecke 16 und die Zuführung 28 der Schleuderdüse 26 zu versorgen.
Die Folge der Beschreibung ist Präzisierungen bezüglich des erfindungsgemäßen Verfahrens gewidmet und Ausführungsdetails der erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Herstellung und zum Schleudern von Eiskugeln.
Ein Voraussetzung für das gute Funktionieren der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist, daß die Gasmenge, im vorliegenden Fall Stickstoff mit der Temperatur von 133ºK, gleich dreihundertfünzigmal der Wassermenge sein muß oder größer (VStickstoff mit 133ºK≥350 VWasser).
Das Wasserzuführungsrohr 1 kann ein Kupferrohr sein, ausgestattet mit einem Kugelventil GACHOT (mit Vierteldrehung). Der Durchflußmesser 3 kann von KHRONE sein, die Bauart mit Schwimmer, mit einem Durchsatzbereich von 25 bis 250 Liter Wasser pro Stunde. Die Einspritzeinrichtung 2 kann gebildet werden durch einen Speicher aus PVC (Polyvinylchlorid), durchbohrt von 24 Löchern 4 mit 0,5 mm Durchmesser, um ein Spektrum mit einem mittleren Durchmesser von 1,5 mm zu erhalten. Im allgemeinen wird der Durchmesser der Löcher 4 gewählt zwischen 0,1 mm und 1 mm.
Die Austauschsäule ist ein Zylinder aus nichtoxidierendem Stahl mit Doppelwand 40, 41, mit einer Höhe von 2 m, deren Innendurchmesser in der Größe von 400 mm ist und der Außendurchmesser von 500 mm. Der Raum zwischen diesen beiden Wänden 40 und 41 wird gefüllt mittels Einspritzung eines Isoliermaterials 45, wie etwa Polyurethanschaum. Dies stellt folglich eine Isolationsdicke von mehr als 50 mm dar.
Der Behälter 8, der diese Austauschsäule 6 trägt, ist aus demselben Material hergestellt. Er besitzt ebenfalls eine Doppelwand 42, 43, die die Isolation enthält, die vom gleichen Typ ist wie die der Säule 6, und deren Dicke ebenfalls größer als 50 mm ist. Das Kühlflüssigkeitszuführungsrohr ist vorzugsweise metallisch und kreisrund.
Nach einem Fall von ungefähr 2,50 m sind die Wassertröpfchen nicht vollständig erstarrt. Sie fallen im Laufe der Erstarrung in das Kühlflüssigkeitsbad 11. Eine große Anzahl unter ihnen spaltet sich dann am Ende ihrer Erstarrung auf in zwei Halbkugeln. Dieses Phänomen erklärt sich aus der volumenmäßigen Ausdehnung, die aus der physikalischen Zustandsänderung des Wassers in Eis resultiert.
Die so hergestellten Eiskugeln werden mitgenommen von einer Förderschnecke 16, die vorzugsweise eine rein archimedische Wasserschnecke ist. Am oberen Ende 19 dieser Förderschnecke 16 werden die Kugeln durch den Venturieffekt angesaugt, der erzeugt wird durch den Stickstoffausstoß in 28, auf 130ºK abgekühlt bei einem Druck von 10&sup6; Pa.
Mit Bezug auf die Figur 3 wird der gasförmige Stickstoff stromaufwärts in einer Kühleinrichtung 34 gekühlt, was ermöglicht, aus flüssigem Stickstoff mit 77ºK gasförmigen Stickstoff mit 133ºK zu erhalten. Die Herstellung der Eiskugeln erfolgt unterhalb einer Temperatur von 193ºK, um das Koaleszenzphänomen der Eiskugeln zu vermeiden.
Die Höhe der Austauschsäule 6 von ungefähr 2,5 m ermöglicht den Wassertröpfchen die Verfestigung einer Außenhaut, ausreichend, um eine gute mechanische Festigkeit zu erlangen und eine Temperatur unterhalb der Koaleszenztemperatur.
Die Verwendung einer rein archimedischen Schnecke 16, die keinen toten Raum aufweist, ermöglicht ein kontinuierliches Fließen des Eiskugelnbettes. Der Antriebsmotor 18 der Schnecke 16 kann ein CLER-Getriebemotor sein, mit variabler Rotationsgeschwindigkeit, um die Fördermenge der Eiskugeln variieren zu können, und umkehrbar, um mögliche Verstopfungen der Schnecke zu beseitigen. Am oberen Ende 19 der Förderschnecke 16 werden die Eiskugeln geschoben durch das in 20 ankommende Gas und angesaugt durch den Venturieffekt, der entsteht durch den großen Ausstoß von Gas, das in 28 ankommt, in der Düse 26.
Das flexible Rohr 24, das die Eiskugeln in die Düse 26 leitet, kann ein thermisch isoliertes, flexibles Rohr des Typs Cyroflex 200 sein, geliefert von der Firma Tift. Es können flexible Rohre derselben Art verwendet werden, um die Kaltgase zum Eingang 20 am Ende der Förderschnecke zu leiten und zum Eingang 28 der Schleuderdüse 26. Die Düse selbst kann vom Typ CAR 303 sein, geliefert von der Firma CARBORID.
Die mittels der Erfindung hergestellten Eiskugeln können einen Durchmesser zwischen 0,5 mm und 2 mm haben. Die Förderschnecke 16 ist vorzugsweise um 45º geneigt und berührt eine Wand des Konus 10. Die Schubkraft des Kaltgases und dann der in der Schleuderdüse 26 erzeugte Unterdruck treiben die Kugeln in dem Kaltgasstrom der ersten flexiblen Leitung 24 an und schleudert sie aus mit einem Druck von 7x10&sup5; Pa.
Einer der prinzipiellen Vorzüge des Verfahrens und der Vorrichtung gemäß der Erfindung ist, daß diese letztere zur Konzeption einer integralen Maschine führt. Die Maschine ermöglicht es nämlich, an Ort und Stelle Eiskugeln herzustellen, und sie gegen zu bearbeitenden Objekte zu schleudern.
Die sehr tiefen Temperaturen, die zur Anwendung kommen, ermöglichen, unterschiedliche Flüssigkeiten oder Lösungen zu verwenden, je nach Bearbeitungsgebiet, vorausgesetzt, daß diese einen Kristallisationspunkt über der Verflüssigungstemperatur der Kühlflüssigkeit haben. Außerdem sind die Mengen der Rückstände, die freigesetzt werden bei Verwendung dieses Verfahrens vernachlässigbar, nach Schmelzen des Eises und Filtrierung, bezogen auf ein Verfahren wie das Sandstrahlen. Die Erfindung wird angewandt zur Reinigung oder zur Dekontaminierung durch Schleudern von Materialien. Außerdem können die Kugeln ein chemisches Produkt enthalten, dem Wasser beigemischt vor der Einspeisung in die Maschine und vor dem Gefrieren. Dieses chemische Produkt kann gewählt werden, um den mechanischen Angriff zu vervollständigen, zum Beispiel durch eine chemische Passivierungsbehandlung, oder durch eine Desinfektionsbehandlung im Falle einer bakteriologischen Reinigung.

Claims

1. Vorrichtung zur Herstellung von Eiskugeln zwecks Reinigung oder Entzundern von Oberflächen, bei der man mittels Schwerkraft Wassertröpfchen in einem tiefkühlenden, entgegengerichteten Gasstrom dispergiert, wo sie partiell erstarren mit einer Oberflächentemperatur, die kleiner ist als ihre Koaleszenztemperatur, ehe sie in Kontakt kommen mit einem Kühlflüssigkeitsbad (11), in dem sie vollends hart werden, wobei die Vorrichtung umfaßt:

- eine Austauschsäule (6), gespeist mit sehr kaltem Gas durch einen Einlaß (7), auf deren oberem Ende angeordnet ist:

- eine Wassereinspritzeinrichtung (2) mit einer großen Anzahl Löcher (4), die ein Tröpfchenspektrum abgibt in die Austauschsäule (6); und

- einen Behälter (8), der die Austauschsäule (6) trägt, umfassend eine Einspritzleitung (12) der Kühlflüssigkeit, einen Sammelkonus (10) der Eiskugeln und eine Entleerungsöffnung (14) der Eiskugeln im Unterteil des Konus (10),

dadurch gekennzeichnet,

daß die Austauschsäule (6) eine Höhe von ungefähr zwei Metern hat und eine Öffnung, angebracht in ihrem oberen Ende um die Wassereinspritzeinrichtung (2) herum, und dadurch, daß der Einlaß (7) des sehr kalten Gases somit über der Kühlflüssigkeits- Einspritzleitung (12) angeordnet ist, aber unten an der Austauschsäule (6), um über die ganze Höhe der Austauschsäule (6) einen wirksamen Kontakt zwischen den Tröpfchen und dem Gas zu gewährleisten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Austauschsäule (6) als auch der Behälter (8) jeweils gebildet werden aus zwei Wänden aus nichtoxidierbarem Stahl (40, 41, 42, 43), zwischen denen ein Isoliermaterial (45) eingefügt ist, wie etwa Polyurethan.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Druchflußmesser (3) umfaßt, angeordnet vor der Einspritzeinrichtung (2), um den Wassertröpfchenbildungsausstoß einzustellen.

4. Vorrichtung zur Herstellung und zum Strahlen von Eiskugeln unter Verwendung einer Vorrichtung zur Herstellung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt

- eine Abzugsschnecke (16), deren eines Ende (17) sich unter der Öffnung (14) des Behälters (8) befindet, um die Eiskugeln aus dem Behälter (8) zu entleeren;

- einen Einlaß (20) für kaltes Gas, an einem zweiten Ende (19) der Abzugsschnecke (16) angebracht, um die Eiskugeln in eine erste flexible Leitung (24) zu drücken; und

- und eine Eiskugeln-Strahldüse (26), angebracht am Ende der ersten flexiblen Leitung (24), die einen Einlaß (28) für kaltes Gas aufweist, um die Eiskugeln zu strahlen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsschnecke (16) geneigt ist bezüglich der Horizontalen, und daß der Behälter (8) durchbohrt wird von einer Rückgewinnungsleitung (22) der Kühlflüssigkeit, um diese Flüssigkeit in das Bad (11) des Behälters (8) zu leiten.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abzugsschnecke eine rein archimedische Wasserschnecke ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Speichertank (32) der Kühlflüssigkeit umfaßt, verbunden mit einem Verdampfer (34), um das kalte Gas unter Druck zu liefern, nötig für die Versorgung eines Wegeventils (30) und des Kaltgas-Einlasses (7) in die Säule (6).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kühler (36) des kalten Gases umfaßt, angeordnet am Ausgang des Verdampfers (34).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein Wegeventil (30) enthält, gespeist durch den Kühler (36), das das kalte Gas unter Druck an einen Eingang (20) liefert, der sich am zweiten Ende (19) der Abzugsschnecke (16) befindet und am Eingang (28) der Düse (26).