EP0271031B1 - Vorrichtung zum Dosieren von tiefsiedenden verflüssigten Gasen - Google Patents

Vorrichtung zum Dosieren von tiefsiedenden verflüssigten Gasen Download PDF

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EP0271031B1 EP87117999A EP87117999A EP0271031B1 EP 0271031 B1 EP0271031 B1 EP 0271031B1 EP 87117999 A EP87117999 A EP 87117999A EP 87117999 A EP87117999 A EP 87117999A EP 0271031 B1 EP0271031 B1 EP 0271031B1
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    • F17C2250/0605—Parameters
    • F17C2250/0621—Volume

Definitions

  • the invention relates to a device for metering a low-boiling liquefied gas, which is arranged at an outlet opening of a cold-insulated container.
  • Low-boiling liquefied gases are usually stored in cold-insulated containers and can be removed via an outlet opening.
  • small amounts of low-boiling liquefied gases are very difficult to dose, because the gas generated at the outlet opening repeatedly interrupts the continuously flowing liquid flow. Therefore, complex devices have been developed to achieve a continuous liquid gas flow when metering small amounts of liquefied gases.
  • a device for metering small amounts of a low-boiling liquefied gas in which the liquefied gas is in a container which is surrounded by a second container, that there is a space between the containers.
  • the liquid gas can be removed from the container via an outlet opening.
  • Cold gas flows from the inside into the outer container and cools the entire device so deep that the liquid gas in the inner container is supplied with as little heat as possible from the outside.
  • the cold gas leaves the container via a gas outlet opening in the vicinity of the outlet opening for the liquid gas so that it surrounds the liquid gas flowing out.
  • a gas cushion under increased pressure is built up, the increased pressure of the gas cushion corresponding at least to the total pressure prevailing in the vicinity of the outlet opening.
  • a device for delivering an uninterrupted jet of a cryogenic liquid which has a pressure regulating device containing the cryogenic liquid with an outlet line and a degassing device arranged downstream.
  • the degassing device causes free liquid to leave the device, while cold gas is discharged elsewhere via the degassing device. This creates an uninterrupted jet of the cryogenic liquid.
  • the object of the invention is therefore to design a device for metering low-boiling liquefied gases, which is arranged at an outlet opening of a cold-insulated container, so that a laminar liquid gas jet can be removed from the device without considerable outlay on equipment.
  • This object is achieved in that a nonwoven made of natural material, plastic or metal connects to the outlet opening of the container.
  • the device according to the invention consists of a cold-insulated, preferably vacuum-insulated container for low-boiling liquefied gas. At the lower end of the container there is an outlet opening for the liquid gas, which is provided with the nonwoven according to the invention made of natural material, plastic or metal.
  • the container is filled with a low-boiling liquefied gas, in particular liquid nitrogen.
  • the liquid gas is supplied to the plastic or fleece via the outlet opening and leaves the device in a laminar jet.
  • the low-boiling liquefied gas in the container passes through the outlet opening into the fleece.
  • a separation of the liquid and gas phases takes place in the fleece, so that a laminar flow of liquid gas is released vertically downwards from the fleece, while cold gas is discharged laterally from the plastic or metal fleece.
  • the cold gas does not interfere with the laminar liquid gas flow, so that fine metering of even small amounts of liquid gas is possible.
  • the fleece is preferably cylindrical and tapered on the side facing away from the outlet opening of the container.
  • the fleece is surrounded by a cylindrical, open wall facing away from the outlet opening in such a way that there is a gap between the fleece and the wall of approximately 2 to approximately 30 mm around the fleece.
  • a fine regulating valve is expediently sunk in the liquefied gas at the bottom of the container and is connected to the outlet opening and to a regulating device arranged outside the container. This enables a continuous change in the quantity of the liquefied gas exiting through the outlet opening and thus a precise, continuous metering of the laminar liquid gas flow discharged from the fleece. Since the fine control valve is buried in the liquefied gas, the valve is prevented from icing up.
  • the fine control valve can be controlled by hand, for example, using a simple rod which is connected to the valve and protrudes from the container.
  • control via a servomotor which is connected to the fine regulating valve, proves to be particularly expedient.
  • automation of the device is possible. For example, a predetermined amount of liquefied petroleum gas can be automatically metered into beverage cans, food packs, etc., which are guided beneath the device.
  • the device according to the invention has the advantage over conventional metering devices for liquefied gases that precise metering of even small amounts of low-boiling liquefied gases is possible with only a small outlay on equipment. Due to the perfect separation of the liquid and gas phases in the nonwoven according to the invention, a laminar, easily metered liquid gas jet is generated. The fine regulating valve sunk in the liquid gas enables a continuous regulation of the liquid gas volume flow in the desired range.
  • the device according to the invention is suitable for metering low-boiling liquefied gases, in particular liquid nitrogen.
  • Liquid nitrogen is often used, especially in the food industry. Nitrogen is often used as an inert gas in food packaging. Frequently, the liquefied gas should also generate a certain internal pressure after the packaging has been closed in order to increase the mechanical resistance of the packaging, for example when stacking one on top of the other.
  • the device according to the invention even small amounts of the liquid gas, for example liquid nitrogen, can be precisely metered in, for example in food packaging.
  • predetermined amounts of liquid nitrogen can be automatically metered in, for example, in beverage cans on filling machines at high work speeds.
  • the device according to the invention can also be used advantageously to solve cooling problems in which only small amounts of liquefied gas are required.
  • the figure shows a longitudinal section through a device according to the invention.
  • the device shown in the figure consists of a vacuum-insulated container (1) for holding the low-boiling liquefied gas (2).
  • the container (1) is open at the top, so that fresh liquid gas (3) can be supplied at the top and exhaust gas (4) can escape.
  • the liquid gas level (5) can be kept constant by controlling the liquid gas supply by means of a conventional automatic control system.
  • the fine regulating valve (6) which has a rigid connection (7) to the regulating device, which is not shown in the figure and is arranged outside the container, is arranged at the bottom of the container (1) and is sunk into the liquid gas (2).
  • the fine control valve (6) can also be controlled manually via the rigid connection (7).
  • a line (9) for liquid gas which is connected to the fine regulating valve (6), passes through the outlet opening (8) and ends at the fleece (10) made of natural material, plastic or metal.
  • the fleece (10) is cylindrical and tapered towards the bottom, so that a thin, laminar liquid gas jet (11) is emitted.
  • the cold gas (12) escapes from the side of the fleece.
  • the fleece (10) is surrounded by a wall (13) in such a way that there is a gap of approximately 15 mm between the fleece and the wall around the web.
  • the cold gas (12) escaping laterally from the fleece is deflected downward in accordance with the arrows (14) and thus surrounds the fleece (10), so that access to atmospheric moisture is avoided and freezing is thus prevented.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren eines tiefsiedenden verflüssigten Gases, die an einer Auslauföffnung eines kälteisolierten Behälters angeordnet ist.
  • Tiefsiedende verflüssigte Gase werden gewöhnlich in kälteisolierten Behältern gespeichert und können über eine Auslauföffnung entnommen werden. Insbesondere kleine Mengen von tiefsiedenden verflüssigten Gasen lassen sich aber nur sehr schlecht dosieren, weil das an der Auslauföffnung entstehende Gas immer wieder den kontinuierlich laufenden Flüssigkeitsstrom unterbricht. Daher wurden aufwendige Vorrichtungen entwickelt, um einen kontinuierlichen Flüssiggasstrom beim Dosieren von kleinen Mengen verflüssigter Gase zu erzielen.
  • So ist aus der DE-PS 34 02 292 eine Vorrichtung zum Dosieren kleiner Mengen eines tiefsiedenden verflüssigten Gases bekannt, bei der sich das Flüssiggas in einem Behälter befindet, der von einem zweiten Behälter so umgeben ist, daß ein Zwischenraum zwischen den Behältern besteht. Das Flüssiggas kann über eine Auslauföffnung dem Behälter entnommen werden. Kaltes Gas tritt aus dem Inneren in den äußeren Behälter über und kühlt die gesamte Vorrichtung so tief ab, daß dem im inneren Behälter befindlichen Flüssiggas möglichst wenig Wärme von außen zugeführt wird. Das kalte Gas verläßt den Behälter über eine Gasaustrittsöffnung in der Nähe der Auslauföffnung für das Flüssiggas so, daß es das ausströmende Flüssiggas umgibt. Zum Absperren des ausfließenden Flüssiggases wird ein unter erhöhtem Druck stehendes Gaspolster aufgebaut, wobei der erhöhte Druck des Gaspolsters mindestens dem in der Umgebung der Auslauföffnung herrschenden Gesamtdruck entspricht.
  • Aus der DE-OS 34 19 855 ist ferner eine Vorrichtung zur Abgabe eines ununterbrochenen Strahles einer kryogenen Flüssigkeit bekannt, die über eine die kryogene Flüssigkeit enthaltende Druckreguliereinrichtung mit einer Ausgangsleitung und einer stromabwärts angeordneten Entgasungseinrichtung verfügt. Die Entgasungseinrichtung bewirkt, daß freie Flüssigkeit die Vorrichtung verläßt, während kaltes Gas an anderer Stelle über die Entgasungseinrichtung abgeführt wird. Dadurch entsteht ein ununterbrochener Strahl der kryogenen Flüssigkeit.
  • Aus "Patent Abstracts of Japan, Band 8, Nr. 132 (M-303) [1569], 20. Juni 1984" ist es darüber hinaus bekannt, zur Dosierung eines verflüssigten Gases eine Düse aus porösem Material zu verwenden. Doch mit der dort beschriebenen Vorrichtung ist es nicht möglich, einen fein dosierbaren laminaren Flüssiggasstrahl zu erzeugen. Die zelluläre Struktur des porösen Materials setzt dem Flüssiggas einen hohen Strömungswiderstand entgegen, der durch Druckbeaufschlagung überwunden werden muß. Dadurch entstehen Turbulenzen im porösen Material, die schließlich zum unkontrollierten Verspritzen des Flüssiggases führen.
  • Alle bekannten Vorrichtungen zum Dosieren von verflüssigten Gasen, insbesondere von kleinen Mengen, die einen kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom abgeben, sind apparativ sehr aufwendig.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Dosieren von tiefsiedenden verflüssigten Gasen, die an einer Auslauföffnung eines kälteisolierten Behälters angeordnet ist, so auszugestalten, daß ohne erheblichen apparativen Aufwand ein laminarer Flüssiggasstrahl der Vorrichtung entnommen werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an die Auslauföffnung des Behälters ein Vlies aus Naturstoff, Kunststoff oder Metall anschließt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einem kälteisolierten, vorzugsweise vakuumisolierten Behälter für tiefsiedendes verflüssigtes Gas. Am unteren Ende des Behälters ist eine Auslauföffnung für das Flüssiggas angebracht, die mit dem erfindungsgemäßen Vlies aus Naturstoff, Kunststoff oder Metall versehen ist. Der Behälter ist mit einem tiefsiedenden verflüssigten Gas, insbesondere flüssigen Stickstoff, gefüllt. Das Flüssiggas wird über die Auslauföffnung dem Kunststoff-oder Vlies zugeführt und verläßt die Vorrichtung in einem laminaren Strahl.
    • Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist folgende:
  • Das im Behälter befindliche tiefsiedende verflüssigte Gas tritt durch die Auslauföffnung in das Vlies über. In dem Vlies erfolgt eine Separation von Flüssig- und Gasphase, so daß ein laminarer Flüssiggasstrom vom Vlies senkrecht nach unten abgegeben wird, während kaltes Gas vom Kunststoff- oder Metallvlies seitlich abgeführt wird. Das kalte Gas stört also den laminaren Flüssiggasstrom nicht, so daß eine feine Dosierung auch kleiner Mengen an Flüssiggas möglich ist.
  • Vorzugsweise ist das Vlies zylinderförmig und an der der Auslauföffnung des Behälters abgewandten Seite spitz zulaufend ausgebildet.
  • Bei dieser Formgebung wird ein laminarer, dünner, nach unten gerichteter Flüssiggasstrahl erzeugt, der sich besonders gut zur Feindosierung kleiner Mengen an Flüssiggas eignet. Das kalte Gas wird von dem zylinderförmigen Vlies, gleichmäßig über die Zylinderoberfläche verteilt, waagrecht abgeführt.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Vlies von einer zylinderförmigen, an der der Auslauföffnung abgewandten offenen Umwandung so umgeben, daß rings um das Vlies ein Spalt zwischen dem Vlies und der Umwandung von ca. 2 bis ca. 30 mm vorhanden ist. Dadurch wird das vom Vlies abgeführte kalte Gas nach unten abgelenkt, so daß es das Kunststoff- oder Metallvlies und den nach unten austretenden Flüssiggasstrom umgibt. Dies verhindert den Zutritt von Luftfeuchtigkeit zu dem Vlies und damit ein Vereisen.
  • Zweckmäßigerweise ist am Boden des Behälters ein Feinregulierventil im verflüssigten Gas versenkt angebracht, das mit der Auslauföffnung und mit einer außerhalb des Behälters angeordneten Reguliereinrichtung verbunden ist. Dies ermöglicht eine stufenlose Mengenänderung des durch die Auslauföffnung austretenden verflüssigten Gases und damit eine präzise, stufenlose Dosierung des vom Vlies abgeführten laminaren Flüssiggasstroms. Da das Feinregulierventil im verflüssigten Gas versenkt ist, wird ein Vereisen des Ventils verhindert. Das Feinregulierventil kann beispielsweise über einen einfachen Stab, der mit dem Ventil verbunden ist und aus dem Behälter herausragt, per Hand gesteuert werden.
  • Als besonders zweckmäßig erweist sich aber eine Steuerung über einen Stellmotor, der mit dem Feinregulierventil verbunden ist. Auf diese Weise ist eine Automatisierung der Vorrichtung möglich. So kann beispielsweis automatisch eine vorher bestimmte Menge Flüssiggas in unterhalb der Vorrichtung vorbeigeführte Getränkedosen, Lebensmittelpackungen usw. eindosiert werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist gegenüber herkömmlichen Dosiereinrichtungen für verflüssigte Gase den Vorteil auf, daß durch einen nur geringen apparativen Aufwand eine präzise Dosierung auch geringer Mengen tiefsiedender verflüssigter Gase möglich ist. Aufgrund der einwandfreien Separation von Flüssig- und Gasphase in dem erfindungsgemäßen Vlies wird ein laminarer gut dosierbarer Flüssiggasstrahl erzeugt. Durch das im Flüssiggas versenkte Feinregulierventil ist eine stufenlose Regulierung des Flüssiggasvolumenstrom im erwünschten Bereich möglich.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zum Dosieren von tiefsiedenden verflüssigten Gasen, insbesondere von flüssigem Stickstoff. Besonders in der Lebensmittelindustrie wird flüssiger Stickstoff häufig verwendet. So dient Stickstoff oftmals als Inertgas in Lebensmittelverpackungen. Häufig soll das verflüssigte Gas auch nach dem Verschließen der Verpackung einen bestimmten Innendruck erzeugen, um die mechanische Widerstandsfähigkeit der Verpackung, z.B. beim Übereinanderstapeln, zu erhöhen. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung können präzise auch geringe Mengen des Flüssiggases, z.B. flüssigen Stickstoffs, beispielsweise in Lebensmittelverpackungen eindosiert werden. Durch die Betätigung des Feinregulierventils mit dem Stellmotor können beispielsweise in Getränkedosen auf Abfüllmaschinen mit großem Arbeitstempo vorher bestimmte Mengen flüssigen Stickstoffs automatisch eindosiert werden.
  • Auch zur Lösung von Kühlproblemen, bei denen gezielt nur geringe Mengen an verflüssigtem Gas benötigt werden, kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft eingesetzt werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • Die in der Figur dargestellte Vorrichtung besteht aus einem vakuumisolierten Behälter (1) zur Aufnahme des tiefsiedenden verflüssigten Gases (2). Der Behälter (1)ist oben offen, so daß frisches Flüssiggas (3) oben zugeführt werden kann und Abgas (4) entweichen kann. Durch eine übliche Regelautomatik kann der Flüssiggaspegel (5) durch Steuerung der Flüssiggaszufuhr konstant gehalten werden.
  • Im Flüssiggas (2) versenkt ist am Boden des Behälters (1) das Feinregulierventil (6) angeordnet, das über eine starre Verbindung (7)zu der in der Figur nicht dargestellten, außerhalb des Behälters angeordneten Reguliereinrichtung verfügt. Das Feinregulierventil (6) kann auch per Hand über die starre Verbindung (7) gesteuert werden.
  • Am unteren Ende des Behälters (1) ist eine Auslauföffnung (8) für das verflüssigte Gas angebracht. Eine Leitung (9) für Flüssiggas, die mit dem Feinregulierventil (6) in Verbindung steht, tritt durch die Auslauföffnung (8) hindurch und endet an dem Vlies (10)aus Naturstoff, Kunststoff oder Metall. Das Vlies (10) ist zylinderförmig und nach unten hin spitz zulaufend ausgebildet, so daß ein dünner, laminarer Flüssiggasstrahl (11)abgegeben wird. Das kalte Gas (12) entweicht aus dem Vlies seitlich.
  • Das Vlies (10) ist von einer Umwandung (13) so umgeben, daß rings um das Vlies ein Spalt von ca. 15 mm zwischen dem Vlies unter Umwandung vorhanden ist. Dadurch wird das aus dem Vlies seitlich entweichende kalte Gas (12) nach unten entsprechend den Pfeilen (14) abgelenkt und umgibt so das Vlies (10), so daß ein Zutritt von Luftfeuchtigkeit vermieden und damit ein Einfrieren verhindert wird.

Claims (5)

  1. Vorrichtung zum Dosieren eines tiefsiedenden verflüssigten Gases, die an einer Auslauföffnung eines kälteisolierten Behälters angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auslauföffnung (8) des Behälters (1) ein Vlies (10) aus Naturstoff, Kunststoff oder Metall anschließt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (10) zylinderförmig und an der der Auslauföffnung (8) des Behälters (1) abgewandten Seite spitz zulaufend ausgebildet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Vlies (10) von einer zylinderförmigen, an der der Auslauföffnung (8) abgewandten Seite offenen Umwandung (13) so umgeben ist, daß zwischen dem Vlies (10) und der Umwandung (13) ein Spalt von ca. 2 bis ca. 30 mm vorhanden ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden des Behälters (8) im verflüssigten Gas versenkt ein Feinregulierventil (6) angebracht ist, das mit der Auslauföffnung (8) und mit einer außerhalb des Behälters angeordneten Reguliereinrichtung verbunden ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Reguliereinrichtung ein Stellmotor ist.
EP87117999A 1986-12-10 1987-12-05 Vorrichtung zum Dosieren von tiefsiedenden verflüssigten Gasen Expired - Lifetime EP0271031B1 (de)

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