DE7439472U - Vorrichtung zur erzeugung von kohlendioxydschnee - Google Patents

Description

Priorität vom 3. Dezember 1973 in Frankreich aufgrund der französischen Anmeldung Nr. 73 ^3*011

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung und Verteilung von Kohlendioxydschnee und Kühlung von Produkten, die unter dem Sohneeerzeuger vorbei wandern. Insbesondere' in der Nahrungsmittelindustrie wird KohlmdLoxydsohnee zur Kühlung oder Gefrierung von Nahrungsmitteln und ihrer Haltung bei dieser Temperatur während der Lagerung oder des Transportes verwendet. Bei diesen Anwendungen ist er anderen Kühlmitteln wegen seiner geringen Kosten, seiner mäßig tiefen Temperatur und seiner leichten Herstellung und Handhabung am Ort des Gebrauches überlegen. Die relativ langsame Sublimation des Kohlendioxydsehnees gestattet ausserdein in sehr einfacher Weise, Erzeugnisse auf tiefer Temperatur zu halten, die in einer Verpackung enthalten sind,

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in die man vor dem Verschließen Kohlendioxydschnee eingeführt hat. Diese langsame Sublimierung gestattet auch, ein Erzeugnis von schlechter Wärmeleitung oder großer Dicke während ausreichender Zeit leicht zu kühlen, damit die Kälte bis zum Kern des Gegenstandes vordringt.

Im allgemeinen erhält man Kohlendioxydschnee durch plötzliche Entspannung von flüssigem Kohlendioxyd durch eine in **■ einer Leitung angebrachte Drosselstelle· Der Druck auf-

stromseitig von der Drossel soll höher als derjenige des Trip^elpunktes des Kohlaidioxydes von 5» 3 bar und ab stromseitig im allgemeinen nahe Luftdruck und jedenfalls niedriger als derjenige des Tripjaelpunktes sein* Die Flüssigkeit verwandelt sich in ein Gemisch aus Dampf und Feststoff oder suspendiertem Kohlendioxydschnee· Der erhaltene Anteil an Kohlendioxydschnee hängt allein von Druck und Temperatur aufstromseitig und vom Druck abstromseitig

ψ der verengten Stelle ab. Der Schneeanteil steigt, wenn

die Temperatur der Flüssigkeit abnimmt und wenn der abstromseitige Druck wächst.

Gewöhnlich verwendet man flüssiges Kohlendioxyd von einem Druck von 20 Bar und einer Temperatur von -20 C. Die Schneeanteile in dem Gemisch betragen k9 % bzw. 4-7,5 $ für abstromseitige Drücke von 3 und 1 Bar_e Diese Anteilmengen steigen auf 52,5 bzw. 51 #, wenn die Temperatur der Flüssigkeit aufstromseitig -30°C beträgt. Diese Anteile erhöhen sich

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etwas, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches abstromseitig erhöht wird. In diesem Fall wird ein Teil der Energie der Mischung in kinetische Energie umgewandelt. Die innere Energie des Gemisches wird entsprechend reduziert, und der Anteil des in fester Form kondensierten Gemisches wird so erholt . Man kann feststellen, daß der Schneeanteil um etwa 1 $ ansteigt, wenn die Geschwindigkeit des Gemisches in der Größenordnung von 100 m/sec. liegt.

Bei den meisten Anwendungsfällen wird der Sehne allein wegen seiner großen Sublimationswärme benutzt. Man trennt also den Schnee von dem Dampf ab, um ihn leichter handhaben zu können, und um den Dampf zurückzuleiten oder wieder zu benutzen und die in die Außenluft abgegebene Gasmenge wegen der erstickenden Eigenschaften dieses Gases herabzusetzen« Diese Abtrennung soll möglichst vollständig sein, um einerseits zu vermeiden, daß der von dem Schnee mitgerissene Dampf sich dispergiert und andererseits, daß der vom Band mitgeführte Schnee verlorengeht, was das Verfahren weniger wirtschaftlich macht·

Die bekannten Trennvorrichtungen benutzen im allgemeinen die Schwerkraft oder eine Zentrifugalkraft, um den Kohlendioxydschnee aufgrund seiner höheren Dichte als die dee Dampfes abzutrennen· Es ist jedooh bekannt, daß solohe

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Anordnungen nur wirksam sind, wenn die Abmessungen der festen Teilchen ausreichen und die zu feinen Teilohen von den Gasen mitgerissen werden. Dies beruht darauf, daß bei direkter Entspannung des flüssigen Kohlendioxyds in die freie Atmosphäre nur sehr weinig Schnee aufgefangen wird. Die in der Entspannungsvorrichtung erzeugten sehr feinen Teilchen werden nämlich durch den aus der Drosselstelle austretenden divergierenden Strahl des Gemisches unmittelbar in der Atmosphäre divergiert und bleiben darin infolge ihrer sehr kleinen Abmessung bis zu ihrer Verdampfung suspendiert. Es ist also ersichtlich, daß es notwendig ist, die Teilchen unter sich zusammenzuballen, um leicht abtrennbare gröbere Teilchen herzustellen. Zu diesem Zweck läßt man allgemein den Strahl des Gemisches in einem umgrenzten Raum, um die Verwirbelung der Ausströmung und die Häufigkeit des Aufeinandertreffens, bei dem sie sich zusammenballen können, zu steigern.

Beispieleweise wurde vorgeschlagen, ein Gemisch aus Feststoff und Dampf in eine zylindrische Kammer tangential einzuleiten, die an ihrem oberen Ende mit einem Dampfabzugsrohr ausgerüstet ist. Der Schnee wird durch Zentrifugalkraft aus den kreisförmigen Wirbeln herausgetrieben, die sich in der zylindrischen Kammer bilden, sinkt an den Wänden entlang und sammelt sich im abnehmbaren unteren Teil der Kammer, während der Dampf senkrecht durch das Abzugsrohr austritt.

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Diese diskontinuierliche und grobe Vorrichtung gestattet keine lelohte Verteilung dee Kohlendioxydschnees und auch keine gute Abtrennung, Die Wirbelblldune 1st zu sohwach» um eine ausreichende Zusammenballung der Teilchen zu liefern» und ein merklicher Teil des Sohnees wird vom Dampf mitgeführt. Die Vorrichtung 1st daher unwirtschaftlich und kann nicht In größerem Maßstab gewerblich benutzt werden·

Andererseits wurde eine Vorrichtmg ausgeführt! bei der die Abtrennung des Kohlendloxydschnees und des Dampfes des entspannten Gemisches duroh Zentrifugalwirkung eines Gemisohstrahles erzielt wird, der mit großer Geschwindigkeit in ein auf einem Halbkreis gekrümmtes Rohr abgezweigt wird. Der Teil des mit Kohlendioxydschnee duroh Zentrifugalkraft angereicherten Strahles, der sioh längs der Außenwand befindet, wird mechanisch duroh eine teilweise in den Strahl eindringend Lamelle abgetrennt· Diese deflektorartige Lamelle leitet den aus Kohlendioxydeohnee bestehenden Teil des Strahles durch eine Seitenöffnung aus dem Rohr heraus und läßt den Dampf seine Bewegung im Rohr fortsetzen· Die Länge, des Gemischweges ist jedoch gering und liegt in der Größenordnung von 30 cm, und die nötige Geschwindigkeit, um eine ausreichende Zentrifugierung auf einem so kurzen Weg zu erhalten, liegt in der Größenordnung von 100 m/sec, die man aufgrund der angegebenen Strömungsmengen abschätzen kann·

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Der Schnee wird also zwangsläufig heftig aus dem Rohr ausgestoßen, was mit Mängeln verbunden ist. Venn nämlich der Schnee mit starker Kraft auf die zu kühlenden Gegenstände gesohleudert wird, werden sie beaohädlgt, sofern sie zerbrechlich sind« Er prallt auf den Gegenständen ab und lagert sloh außerhalb von diesen ab oder verteilt sich unregelmäßig und führt in täuschender Weise zu wärmeren Gasen in der Umgebung, was die Kühlleistung vermindert· Die großen AusStrömungsgeschwindigkeiten in dem Rohr begünstigen außerdem das Auftreten von quer verlaufenden Sohwlngbewegungeui der beiden Sohichten des Gemisches auf der Höhe der von der Ablenklamelle gebildeten Teilchen, so daß es unmöglich ist, die Stellung der Lamelle so zu regeln, daß sie in den Strahl bis zur Grenze zwischen den beiden Strahlteilen eindringt. Wenn die Eindringung der Lamelle in den Strahl zu groß ist, wird eine übermäßige Dampfmenge von großer Geschwindigkeit mit dem Schnee mitgerissen» Wenn sie zu klein ist, fängt man nur einen Bruchteil des erzeugten Schnees auf. Die Trennung bleibt also mittelmäßig: Die erzielte Höchstausbeute liegt in der Größenordnung von 38 ^,wämnilie theoretische Ausbeute kB und selbst k9 $> beträgt, wenn man die kinetische Strahlrnenergie in Rechnung zieht·

Ungefähr 1/5 des erzeugten Schnees geht so veil oren. Wahrscheinlich ist die Verweilzeit des Gemisches in dem Rohr in der Größenordnung von 3 Millisekunden unzureichend, um

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eine ausreichende Zuaammonballung der festen Teilohen zu gestatten. Ein anderer Mangel der Vorrichtung besteht in ihrer geringen Anpassungsfähigkeit: Wenn man die Strömungsmenge des Gemisches sich ändern läßt, so ändert sich die Dicke der Kohleiridioxydschneeschioht in dem Rohr, und die Ablenklamelle befindet sich nicht mehr auf der passenden Höhe, was entweder zu einer verminderten Ausbeute oder zu einer Mitnahme von Dampf mit dem Schnee führt«

Noch ein anderer Mangel dieser Trennvorrichtung durch Rohrausströmung besteht darin, daß bei sinken-dor Strömungsmenge des Kohlendioxydes die Ausströmgeschwindigkeit in dem Rohr abnimmt, der Schnee sich ablagert und das Rohr ganz oder teilweise verstopft, da dessen Querschnitt klein ist. Das Gerät wird also unbrauchbar oder sogar gefährlich, wenn beim Einsatz die Strömungsmenge des Gemisches plötzlich herabgesetzt wird, beispielsweise infolge einer teilweisen Verstopfung der Einspritzdüse·

Die Neuerung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die Mängelder bekannten Geräte zu beheben.

Einer der Zwecke der Neuerung istj bei der Abkühlung von Gegenständen durch Aufstreuen von Kohlendioxydschnee ein Herabfallen des Schnees mit kleiner Geschwindigkeit

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auf die Gegenstände sicherzustellen, um insbesondere deren Beschädigung zu verhindern und eine wirksame Ablagerung des Schnees auf den Gegenständen sicherzustellen, ohne daß er infolge einer übermäßigen Geschwindigkeit weiter mitgeführt wird. Ein weiteres Ziel der Neuerung ist, zu erreichen, daß praktisch die Gesamtheit des erzeugten Dampfes in einer genügend entfernten Richtung von derjenigen dieser Gegenstände abgezogen wird, damit dieser Dampf den Schneefall nicht stört. Ferner sollen der Dampf und der Schnee völlig getrennt werden, um zu verhindern, daß der gewonnene Schnee durch einen nicht abgetrennten Dampfstrom fortgeschleudert oder dispergiert wird. Außerdem soll die Ausbeute an gewonnenem Schnee durch Entspannen von flüssigem Kohlendioxyd verbessert werden, um eine wirtschaftlichere Ausnutzung zu gestatten· Die einfache und billige Vorrichtung soll kontinuierlich oder intermittierend Kohlendioxydschnee zur Abkühlung von Gegenständen mit hoher Trennausbeute, eine regelmäße und weniger turbulente Verteilung desselben bei größerer Betriebselastizität liefern als die bekannten Geräte«

Bei Benutzung der Vorrichtung nach der Neuerung wird das erzeugte Gemisch aus Schnee und Dampf längs einer absteigenden schneckenförmigen Flugbahn ausgetragen, wobei der Schnee nach der Außenseite des Strömungsweges ausgeschleuder-t wird. Da der Schnee von den Begrenzungsflä-

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dex' chen gebremst wird, trennt sich von der Ausströmung durch Schwerkraft restliche Gasstrom in einer Richtung senkrecht zu der des Gasstromes ab. Der Kohlendioxydschnee dringt dann in eine wenig turbulente Zone ein, von wo er praktisch ohne Anfangsgeschwindigkeit und mit einer geringen Endgeschwindigkeit auf die z.B. auf einem Förderband vorbeibewegten Gegenstände fällt. Nach Abtrennung des Schnees folgt der gasförmige Reetstrom einer aufsteigenden spiral-förraigen Bahn, die koaxial zu dem Inneren der absteigenden schneckenförmigen Bewegungebahn des Gemisches verläuft und wird so in einer Richtung entgegengesetzt asu den Gegenständen abgeführt. Auf diese Weise vermeidet man die Mitnahme eines KohlendioxydUberschusses in der Arbeitezone nahe den Gegenständen und vermindert die Bedeutung von Sicherheitseinrichtungen für die Abführung des Gases mit seinen für die Atmung schädlichen Eigenschaften.

Gegenstand dor Neuerung ist eine Vorrichtung zur Erzeugung und Verteilung von Kohlendioxydaohnee, die einen zylindrischen Mantel aufweist, der auf der einen Seite durch einen flachen kreisförmigen Boden verschlossen ist, der von einer zum Mantel koaxialen Leitung durchsetzt ist, die mit dem Mantel einen zylindrischen ringförmigen Trennraum bildet, und die Verrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Kohlendioxyd in der Kammer mittels zwei Düsen

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entspannt wird, die In dem Ringraum der Kammer angeordnet sind, In dem der Mantel durch einen Kegelstumpf verlängert 1st, durch dessen untere Öffnung der abgetrennte Kohlendioxyd sehne θ austritt·

Die bevorzugte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Neuerung ist dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Düsen sich am Ende eines zylindrischen Zufuhrrohres für Kohlendioxyd befinden und derart angeordnet sind, daß der aus den Düsen austretende erste und zweite Strom nicht durch die den oberen Boden der Kammer bildende Platte und durch den seitlichen Kammermantel abgelenkt werden. Diese Anordnung gestattet in einfacher Weise,die beiden sich schneidenden Ausströmungen zu verwirklichen, die zur Steigerung der Trennausbeute notwendig sind.

Gemäß einer Ausführungsform der Neuerung bestehen die Düsen aus in eine Muffe gebohrten Löchern, die auf das Kohlendioxydzulβitungsrohr aufgeschraubt 1st. Wenn man eine Gruppe von Muffen vorsieht, die Löcher verschiedenen Durchmessers besitzen, kann man so die Produktion von Kohlendioxydschnee nach Bedarf abwandeln.

Gemäß einer Ausführungsform der Neuerung sind die Befestigungsmittel des Zuleitungsrohres verstellbar und die Düsen ausrichtbar ausgeführt, um die Vorrichtung so einregeln zu können, daß eine größte Trennausbeute gewährleistet ist.

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Gemäß einer Ausführungsform der Neuerung sind Umwälzeinrichtungen für die Gase an einer Leitung angeordnet, die an die Abzugsleitung für Kohlendioxyddampf angeschlossen ist. Diese Einrichtung wie ein Ventilator ist nämlich notwendig, wenn man den Kohlendioxyddampf über einen grossen Abstand von dem Gerät fort befördern will« Die Reibungen in einer zu langen Leitung ergeben Druckverluste, die sich dem Dampfabzug entgegenstellen, und in diesem Falle würde der Dampf zum Teil durch die untere Zylinderöffnung mit dem Schnee ausgestoßen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Neuerung ist das Kohlendioxydzuleitungsrohr auf den Mantel aufgewickelt und steht mit diesem in gutem Wärmekontakt. Auf diese Weise ist eine Vorkühlung des flüssigen Kohlendioxydes vor seiner Entspannung erreicht, was für die Erhöhung der Ausbeute an Kohlendioxydschnee bekannt ist.

Andere Vorteile und Merkmale der Neuerung ergeben sioh aus de^olgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsf orn:en der Neuerung anhand der Zeichnung.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Vorrichtung mit den Merkmalen der Neuerung, eingebaut in eine Kühlanlage.

Fig. 2 ist eine Perspektivansicht einer Vorrichtung gem&ß der Neuerung.

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Flg. 3 1st ein Schnitt nach Linie XII-XIX der Flg. h.

Flg. k 1st ein Höhenaohnltt naoh Linie IV-XV der Flg.

Fig. 5 ist ein vergrößerter Sohnltt durch einen TeM der Vorrichtung naoh linie V-V der Flg. 3·

Fig. 6 ist eine Seitenansicht einer Abwandlung der Vorrichtung nach Flg. 2·

In Fig. 1 ist die Vorrichtung 10 für die Erzeugung und Verteilung des Kohlendloxydsöhnees in eine Anlage A für die Kühlung von Produkten eingebaut· Die Anlage A umfaßt einen Förderer B mit ihrem Antrieb C. Die zu kühlenden Produkte D sind auf dem Förderband B angeordnet· Eine Haube E überdeckt das Förderband B und gestattet den Abzug von Gasen durch die Leitung F* Die untere Öffnung L der Vorrichtung 10 mündet im Inneren der Haube E oberhalb des Förderbandes B und gibt den Kohlendioxydschnee ab_f der durch Schwerkraft auf die Produkte B fällt. Diese werden so während ihrer Wanderung auf dem Förderband B gekühlt, während der Schnee mindestens teilweise sublimiert. Die Produkte B können während ihres Laufes auf dem Förderband B in nicht dargestellten Verpackungen enthalten sein, die ggf. anschließend verschlossen werden, so daß die Kühlung der Produkte D sich auch außerhalb der Anlage A fortsetzen kann. Das durch die Verdampfung des Schnees an Kontakt mit den Produkten D erzeugte» Kohlend!oxydgas wird durch die Leitung F abgezogen, um zu verhindern, daß es sich in d/er Nähe der Anlage A entspannt. Diese um-

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faßt auch, einen Vorratsbehälter für flüssiges Kohlendioxyd O, der die Vorrichtung 10 durch eine Leitung P speistο Dieser let an den Behälter Q mit einem Hahn 13 angeschlossen, der den Zulauf von flüssigem Kohlendloxyd durch die Zufuhrleitung 14 zur Vorrichtung 10 regelt. VIe nachstehend erläutert wird, entnpannt sloh das flüssige Kohlendioxyd in der Vorrichtung 10 unter Erzeugung von Kohlendloxyddampf und Kohlendloxydachnee, die anschließend voneinander in der Vorrichtung getrennt werden. Der Kohlendioxyddampf wild duroh Leitung 21 abgezogen. Diese ist durch die Leitung 15 verlängert, die nach einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Ventilator 16 ausgerüstet ist, der die Abfuhr des Kohlendioxyddampfes fördert. Der abgetrennte Schnee wird bei 12 auf die Produkte D aufgebracht, wie schon erwähnt wurde.

Fig. 2 zeigt die Vorrichtung 10 allein. Sie besitzt einen Mantel 17t der aus einer Zylinderwand 18 vom Radius R 1 und einer Kegelstumpfwand 20 besteht. Die Zylinderwand 18 ist oben durch eine Kreisscheibe 19 abgeschlossen. Der Kegelstumpf 20 mündet in der Öffnung 11 unterhalb des Mantels 17 und gibt den Kohlendioxydschnee ab. Eine zylindrische Leitung 21 vom Radius R2 kleiner als R1 durchsetzt den Boden 19« Die Achse 2k der Leitung fällt mit der Achse des Mantels 17 zusammen. Der Teil der Leittang 21 unterhalb des Mantels 17 bildet mit der Wand 18 einen zylind-

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riechen Ringraum 25« Ein zylindrischeβ Zufuhrrohr 26» das senkrecht zur Aohse Zk angebracht ist» mündet mit einer Öffnung 27 im Mantel 17· Ee 1st an der Stelle 28 tangential an den Mantel 17 angeschlossen·

Eine Anschlußwand 29 verbindet einen unteren Teil dee Führungsrohres 26 mit der Wand 18. Die Wand 29 hat geradlinige Kanten 30, 31, 32 und bogenförmige Kanten 33» Jk und umfaßt Insbesondere eine geradlinige Erzeugende 35· Die Kohlendioxydzufuhrleitung 14 trägt den Hahn 13, der die Kohlend!oxydzufuhr regelt, und an seinem in den Ringraum 25 mündenden Ende eine Buchse 36, die zwei gegenüberliegende Einspritzdüsen 37 und 38 besitzt. Die Düse 37 ist allein in Fig. 2 erkennbar, während die Düse 38 in Fig. 3 sichtbar ist. Die Zuführleitung ~\k ist in der Achse des Führungsrohres 26 durch einen Träger 39 gehalten, der einenmLt einer Öffnung kl durchbohrten Kreisboden kO für den Durchgang der Zufuhrleitung Ik und einen zylindrischen Ringflansch kZ anliegend an der Wand des Führungsrohres 26 aufweist. Nach einer Ausführungsform der Neuerung kann der Flansch kZ an der Wand des Führungsrohres 26 beispielsweise angeschweißt sein,und die Zufuhrleitung kann in der Öffnung kl gleiten; die Öffnung 41 kann mit einer nicht dargestellten Abdichtung versehen sein, so daß sie innerhalb des Führungsrolles 26 gleiten kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Buchse 36 im Ringraum 25 mehr oder

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weniger vorzuschieben oder die Buchse 36 zu drehen, um die Ausrichtung der Düsen 37 und 38 zu verändern. Gemäß einer aus Fig· 3 ersichtlichen bevorzugten Ausführungsform der Neuerung ist die Buchse nahe der Innenkante k3 des Führungsrohreβ 26 angebracht. Wie aus Flg.2, 3, k und 5 ersichtlich, sind die Düsen 37 und 38 unter einem Winkel von k5° gegenüber der Achse 2k des Mantels 17 ausgerichtet. Die Düse 37 1st nach unten in Richtung der Anschlußwand 29 und die Düse 38 nach oben in Richtung des Bodens 19 gerlohtet· Gemäß einer Ausfülunngsform der Neuerung ist die Buches 36 abnehmbar und beispielsweise auf die Zufuhrleitung Ik aufgeschraubt. Dies gestattet je nach den Betriebsbedingungen, Düsen mit unterschiedlichen Durchmessern zu gebrauchen.

Wie aus Fig. 3 und k ersichtlid) ist der Mantel I7 mit einer Isolierung kk überzogen, die beispielsweise aus einer Materialschicht von schlechter Wärmeleitung besteht um den Mantel gegen die Außenatmosphäre thermisch zu isolieren und die Sublimation eines Teiles des erzeugten Kohlendioxydschnees zu vermeiden.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach der Neuerung ergibt sich aus den Fig. 3» k und 5, worin schematisch die Strömung aurch Linien dargestellt sind, die di^mittlere Bewegungsbahn bedeuten. In Fig. 3 sind die Leitung "\k und

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die Buchse 36 von oben !angeschnitten dargestellt, um die Düse 38 sichtbar zu machen·

Die in den Düsen 37 und 38 beispieleweise von einem Druck von 20 Bar auf Luftdruck entspannte Kohlendioxydflüssigkeit liefert zwei Strahlen 45 und 46 von veränderlicher Form je nach der benutzten Düsentype. Die beiden Strahlen 45 und 46 sind symbolisch in Fig. 4 und 5 durch Pfeile und 46 dargestellt, die mit den Projektioneachsen der Düsen zusammenfallen. Die Projektionsachse der einen Düse ist definiert, als ob sie eine von einem Punkt der Düse ausgehende Gerade sei, und zeigt die mittlere Richtung des aus der Düse in unmittelbarer Nähe derselben austretenden Strahles, wie sie experimentell an einer in die freie Luft in der Weise ausmündenden Düse bestimmt werden kann, daß der Strahl nicht gekrümmt wird· Bei einer Düse, die beispielsweise einen Strahl in Form eines kegeligen Umdrehungsmantels erzeugt, fällt die Projektionsachse mit der Kegelachsezusammen. Die Strahlen 45 und 46, die anfangsströme aus Gemisch von Schnee und Kohlendioxyddampf 49 bzw. 50 erzeugen, sind mit ihren angenäherten mittleren Bewegungsbahnen dargestellt. Der Anfangsstrom 50 wird durch eine Zone der Oberfläche des Bodens 19 abgelenkt, auf die er aufprallt und die nahe dem Schnittpunkt 48 der Projektionsachse 46 und der Wand 19 liegt. Der Strom sinkt dann in de m R.tngraum 25 abwärts, während er sich um die Leitung 21 dreht. Der Anfangsstrom 49 wird durch eine Zone der

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Oberfläche der Wand 29 abgelenkt, auf die er aufprallt und die in der Nähe des Schnittpunktes 47 der Projektionsachse 45 und derVand 29 liegt und deren mittlere Ausrichtung nahe der Senkrechten ist, so daß der Anfangsstrom im Ringraum 25 nach unten geleitetyfrird und so auf den Anfangs et rom 50 einer Zone 51 auftrifft. Die Abstände zwischen den Punkten 47 und 48 und den Düsen 37 bzw. 38 sollen ausreichend groß sein, damit die Schneeteilchen eich bilden und eine gewisse Größe in den Anfangsströmen 49 und 50 erreichen können, bevor sie abgelenkt werden, und andererseits sollen sie genügend klein sein, damit die Geschwindigkeit der Ströme 4? und 50 während ihrer Ablenkung duroh die Wände genügend erhöht wird, damit die so erzeugte Turbulenz die Zusammenballung des Sohnees begünstigt und dieser so schon in Richtung der Wände konzentriert ist* Diese Abstände betragen vorteilhafterweise einige Zentimeter. Die beiden Anfangsströme 49 und 50, die sich in der Zone 51 vereinigen, bilden dann einen Hauptstrom 52, der stark turbulent ist und infolge der starken tangentiellen Geschwindigkeitskomponente des Stromes 5° die Form eines absinkenden schneckenförmigen Stromes annimmt.

Infolge des Vorhandenseins der Leitung 21 nimmt in bekannter Weise der Radius des?6piralwindungen des absinkenden schneklenförmigen Stromes 52 auf der Höhe der Kante 23 der Leitung 21 ab _t tind der Strom 52 transformiert in einen hochsteigenden schneckenförmigen Strom 53 im Inneren der Leitung

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in Richtung zu deren Ende 22. Es ist bekannt, daß feste Teilchen, die in einem Gasstrom suspendiert sind, der einer solchen Bewegungsbahn folgt, wie die des Stromes 52, in Richtung auf die Wand 18 ausgeschleudert werden. Ebenso ist bekannt, daß nur die größten Teilchen eine ausreichende Zentrifugalgeschwindigkeitskomponente besitzen, um die Wand 18 zu erreichen, bevor der Strom 52 sich in den Strom 53 umwandelt. Diese groben Teilchen werden von der Wand 18 abgebremst und sinken an dieser Wand und dann an der Kegelstumpfwand 20 als Kohlendioxydschneefluß $k abwärts, um schließlich in Form eines Schneestromes 12 durch die Öffnung 11 auszutreten.

Bekanntlich haben die üblicherweise in dem von der Kegelstumpfwand 20 begrenzten Raum bestehenden Gasströme geringe Geschwindigkeit, insbesondere in Richtung der Achse 2k des Mantels 17 und daher entweichen die festen Teilchen aus der Öffnung 11 mit einer sehr geringen Anfangsgeschwindigkeit und fallen so praktisch im freien Fall.

Wenn man flüssiges Kohlendioxyd ohne besondere Vorsichtsmaßnahmen entspannt, so sind bekanntlich die erhaltenen festen Teilchen sehr fein, und ein erheblicher Anteil dieser Teilchen wird von dem Dampfstrom 53 mitgerissen. Deshalb sieht die Neuerung vor, daß die Strahlen ^5 und 46 gegen die benachbarten Wände 29 und 19 gerichtet werden, auf die sie daher mit großer Geschwindigkeit unter einem Winkel in der Größenordnung von 45° auf treffen. Dd&er Stoß ruft

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eine starke Turbulenz hervor und gestattet eine erste Zusammenballung der festen Teilchen und eine erste Konzentrierung dieser Teilchen an den Wänden. Der letzte Zusanunenprall der Anfangsströme 49 und 50 in der Zone bewirkt eine zusätzliche Zusammenballung der Teilchen, die in dieser Zone 51 aufeinandertreffen, und erhöht noch mehr die Turbulenz der shließlichen Hauptströmung 52, so daß die Zusammenballung der Teilchen in dieser Strömung noch begünstigt wird. Daraus folgt, daß der größte Teil der festen Kohlendioxydteilchen eine ausreichende Größe erreicht, um gegen die Wand 18 geschleudert zu werden, sich so von dem Strom 48 abzutrennen und einen Fluß 54 aus Kohlendioxydschnee zu bilden, der an den Wänden 18 und 20 absinkt, worauf er durch die Öffnung 11 als Fluß 12 zur Verteilung des Schnees austritt. Nur die feinsten Schneeteilchen werden von dem Strom 5I mitgerissen, der so im wesentlichen aus Kohlendioxyddampf besteht, und die Gewinn- ausbeute an Kohlendioxydschnee ist daher sehr hoch.

Gemäß der bevorzugten Ausführungsform gestattet bei dem Gerät der Neuerung die Anschlußwand 29 eine genaue Ablenkung des Anfangsströmes 49 nach unten. Ohne diese Wand würde der Strahl 45 nämlich senkrecht aui die Wand des Führungsrohres 26 in einer Zone in der Nähe des Winkelschnittes auftreffen, der mit der Wand 18 vorhanden sein würde, undkönoifce nicht richtig auf den Anfangsstrom 50 auftreffen. Außerdem würde diese Zone eine Aushöhlung

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bilden, wo sich Kohlendioxydsohnee ansammeln und damit eine Verstopfung der Vorrichtung begünstigen könnte*

Gemäß einem in Fig. 6 dargestellten Merkmal der Erfindung ist die Zufuhrleitung Ik vorzugsweise aufstromseitlg vom Hahn 13 außen auf die Wand 18 aufgewickelt und steht in gutem Wärmekontakt mit dieser Wand. Das Ganze ist In nloht dargestellter Weise mit einer Isolierschicht überzogen· Diese Vorrichtung stellt ein einfaches Mittel dar, um flüssiges Kohlendioxyd vor seiner Entspannung zu kühlen,

die Menge

wodurch bekanntlich/an erhaltenem Feststoff in dem entspannten Gemisch erhöht wird.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist in der Darstellung der Fig. 1 die Zufuhrleitung 21 statt einfach in die Aussenluft zu münden, an eine Leitung 15 mit einem Ventilator 16 angeschlossen, der die Strömung des Kohlendioxyddampfes und dessen Transport auf eine ausreichende Entfernung begünstigt, was beispielsweise notwendig ist, wenn man den Kohlendioxyddampf zurückzuleiten wünscht. Diese Einrichtung verhindert dann, daß der Kohlendioxyddampf durch die Öffnung 11 zurückgedrückt wird und den Fluß des Schnees 12 stört.

Gemäß einer praktischen Ausführungsform der Erfindung hat die Wand 18 einen Durchmesser von 300 mm und dia Leitung 21 einen Durchmesser von 100 mm. Der Abstand zwischen

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dem Boden 19 und der unteren öffnung 11 beträgt 900 mm. Die Vorrichtung 1st mit drei aufeinanderfolgenden Buohaen ausgerüstet_v die zwei Düsen von 0,6 bis 0,85 und 1,30 mm Durchmesser be sitzen. Flüssiges Kohlendioxyd von einer Anfangetemperatur von -20⁰C und einem Druck von 20 Bar wird auf Luftdruck entspannt. Die erhaltenen Ergebnlese finden sioh in der folgenden Tabelle« Hierin sind der Durchmesser dor benutzten Düsen, die Strömungsmenge entspannten Kohlendioxydes, die theoretische Strömungsmenge des erzeugten Sohneeo, die wirkliche Strömungemenge des aufgefangenen Sohnees, die theoretische Produktioneausbeute, d.h. der Quotient der theoretischen Menge gebildeten Schnees durch die entspannte Menge Kohlendloxydflüssigkeit, die echte Produktionsausbeute, d.h. der Quotient der echten Menge aufgefangenen Schnees durch die Strömungsmenge entspannter Kohlendioxydflüssigkeit und die Trennausbeute, d.h« der Quotient der echten Menge aufgefangenen Schnees duroh die theoretische Strömungsmenge gebildeten Schnees eingetragen· Diese Ergebnisse entsprechen den stabilen Betriebsbereichen· Man kann versuchen, die Leistungsfähigkeit des Gerätes durch Vergrößerung des Düsendurchmessers zu erhöhen, aber oberhalb eines gewiesen Durchmessers wird die Menge abzuführenden Schnees zsu groß und die Arbeitsweise infolge teilweiser Verstopfungen unregelmäßig·

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DUsendurohmesser in mm	0,60	0,85	1,30
entspannte Menge flüssigen Kohlendioxyds in kg/h	60	120	270
theoretische Menge gebildeten Sohnees in kg/h	28,5	57	128
echte Menge aufgefangenen Schnees in kg/h	24,6	51,6	119
theoretische Produktloneaus- beute In #	47,5	47,5	47,5
echte Produktionsausbeute in #	41	43	44
Trennausbeute in %	86,3	90,5	92,6

Es ist ersichtlich, daß die erhaltenen Produktionsausbeuten, die zwischen 41 und 44 # liegen, sehr stark denjenigen von bekannten Vorrichtungen in den Größenordnungen von 38 # überlegen sind und sich der theoretischen Ausbeute nähern, die unter diesen Bedingungen 47,5 Ί° beträgt. Dies zeigt deutlich die Leistungsfähigkeit der erreichton Trennung aufgrund der Merkmale der Neuerung in einem einfachen und billigen Gerät.

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Claims (6)

1. - 22 -

   SohutzansprUohe

   1· Vorrichtung zur Herstellung von Kohlsndioxydsohnee durch Entspannung von flüssigem Kohlendioxyd und Erzeugung eines aus einer Misohung von Kohlendioxyddampf und Kohlendioxydβohnee bestehenden Hauptstromes mit einem Zylindermantel, einem diesen am einen Ende abschließenden kreisförmigen Boden, einer koaxial in dom Zylindermantel angeordneten, den Boden durchsetzenden Abzugsleitung, die innerhalb des Zylindermantels mündet, und einerEinführungserinrichtung für entspanntes Kohlendioxyd in den Ringraum zwisohen dem Mantel und der Abzugsleitung, daduroh gekennzeichnet, daß die Einführungseinrichtung (26) mindestens zwei aus zwei Einspritzdüsen (37, 38) bestehende Drosseldurchlässe aufweist, die in eine Zone des Ringraumes (25) in der Nähe des Bodens (19) ausmünden.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Ende der Zylinderwand (18) in entgegengesetzter Richtung zum Boden (19) durch eine Kegelstumpfwand (20) verlängert idt, deren kleinere, von der Zylinderwand (18) entfernte Basis eine Austragsöffnung (11) fürKohlendioxydschnee darstellt.

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3. 3. Vorrichtung naoh Anspruch 8, gekennzeichnet duroh
   einen Ventilator (16) in einer Verlangerungeleitung (15) der Abzugsleitung (21).
4. 4. Vorrichtung naoh Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (14) auf dar Außenseite des zylindrischen Teils (18) den Mantels aufgewickelt ist und In
   gutem Wärmekontakt mit der Zylinderviand (18) steht.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Einspritzdüsen (37» 33) derart ausgerichtet sind, daß ihre Projektionsachsen einen größeren Winkel als 20° bilden.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Einspritzdüsen 2 beträgt, beide von
   einer einzigen Kohlendioxydzufuhrleitung (14) gespeist
   werden, die Düsen sich am Ende der Zufuhrleitung befinden, die Projektionsachse der einen Düse (38) sich von dieser in Richtung zum Boden (19) erstrockt, in dem sie sich zunächst der Mantelachse (24) nähert und den Boden nur vor dem Auslaß (21) des Mantels trifft und völlig auf einem Abstand von der Achse (24) des Mantels größer als der
   Radius der Abzugsleitung (21) liagt, während die Projektionsachse der anderen Düse (3?) den Mantel (18) nur an einer Stelle trifft, die näher an dieser anderen Düse (37) als an der Abzugsleitung (21) und näher als die erste Düse (38) zu der Abzugsöffnung (11) für Kohlendioxydschnee

   liegt.

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   7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung O²O eine zylindrische Buchse (j6) trägt, die die Düsen (37» 38) aufweist und auf dem zylindrischen Rohrteil (14) aufgeschraubt ist.

   8· Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch senkrechte Trageinrichtungen für den Mantel (18, 20), ein zur Mantelachse (Zk) senkrechtes Führungerohr (26), das tangen tial in die Zylinderwand (18) und in den Ringraum (25) aus mündet, einen das Führungsrohr (26) schließenden Träger (39) für die darin koaxial montierte Zufuhrleitung (14) und ein Wandelement (29)· das nicht winkelförmig die Zylinderwand (18) und das Führungsrohr (26), benachbart zu der Projektionsachse verbindet.

   9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhrleitung (14) gleitbar und drehbar in dem Träger (39) montiert ist.

   10* Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (39) gleitbar und drehbar im Inneren des Führungsrohres (26) montiert ist.

   11· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Zylinderwand (18) zwischen 280 und 32Ο mm liegt und der Durchmesser der Drosseldurchlässe der Düsen (37, 38) kleiner als 1,8 mm ist.

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