NL193747C - Toestel voor het leveren van een ononderbroken straal cryogene vloeistof, in het bijzonder vloeibare stikstof. - Google Patents

Description

1 193747

Toestel voor het leveren van een ononderbroken straal cryogene vloeistof, in het bijzonder vloeibare stikstof

De uitvinding heeft betrekking op een toestel voor het aan houders afleveren van een ononderbroken straal 5 cryogene vloeistof, in het bijzonder vloeibare stikstof, met een drukregelinrichting voor de vloeistof die aan de ingangszijde voorzien is van een toevoerleiding voor de vloeistof en aan de uitgangszijde van een uitlaatleiding voor de vloeistof. Men gebruikt de inrichting om conservenblikken door verdamping van vloeibare stikstof onder druk te zetten.

Uit EP-A-2.074.702 is een inrichting bekend voor het afgeven van een cryogene vloeistof aan houders 10 met een drukregelinrichting voor de vloeistof, die aan de zijde van de toevoer een ingangsleiding voor de vloeistof, en aan de uitgangszijde een druppelmondstuk bezit. Het druppelmondstuk bezit een uitlaatopening die afsluitbaar is door middel van een stopkraan, waarbij delen van de stopkraan buiten de druk* regelinrichting zijn aangebracht en niet omspoeld worden door buitenlucht. De stopkraan en de afsluitzitting alsmede een spoel voor de bediening van de kraan worden rechtstreeks gekoeld door de cryogene vloeistof 15 respectievelijk de gasfase daarvan.

Bij de inrichting volgens DE 2.732.318 A1 stroomt een straal cryogene vloeistof uit het mondstuk, waarbij de straal kan worden onderbroken door middel van een afsluiting. De straal wordt voor het doseren van kleine hoeveelheden intermitterend afgegeven.

De fabrikanten van houders, in het bijzonder metalen blikken voor vloeistoffen die op grote schaal 20 worden geconsumeerd zoals dranken, passen om redenen van kostprijs steeds kleinere materiaaldikten, in het bijzonder metaaldikten, toe. Het gevolg is een vermindering van de mechanische sterkte van deze houders en een gevaar van indrukking wanneer ze op elkaar worden gestapeld. Terwijl de houders die een product bevatten dat zelf gas afgeeft, bijvoorbeeld een koolzuurhoudende drank, betrekkelijk goed bestemd zijn tegen indrukking, geldt dat niet voor de houders die een niet gashoudende vloeistof bevatten, zoals —25—bijvoorbeeld een gewone drank zoals bijvoorbeeld mineraalwater of vruchtensap. In dat geval worden de houders kunstmatig op druk gebracht voordat het deksel wordt gesloten, door het inbrengen van enkele druppels vloeibaar gemaakt gas, in het algemeen stikstof, waardoor het probleem van de indrukking kan worden opgelost.

Wanneer deze techniek wordt toegepast bij vulmachines die met een grote snelheid werken, dat wil 30 zeggen die in staat zijn om 30.000 tot 120.000 blikken per uur te vullen in een enkele rij, kan er geen sprake van zijn dat de stroom vloeibare stikstof tussen de achtereenvolgende blikken wordt onderbroken; men geeft er dan de voorkeur aan dat er een ononderbroken straal vloeibare stikstof stroomt en men laat een klein verlies van vloeistof toe tussen de achtereenvolgende blikken die met grote snelheid onder de vulopening voor deze vloeistof langslopen.

35 Er ontstaat een probleem wanneer om een of andere reden de loop van de blikken kortstondig wordt onderbroken. Het zou wenselijk zijn wanneer tegelijk de stikstofstroom zou kunnen worden onderbroken, maar de aanwezigheid van een enkele elektrisch bediende stopkraan in de uitlaatleiding voor de vloeistof zou leiden tot een toevoer van warmte die bellen zou veroorzaken in de uitlaatopening, hetgeen bij deze toepassing absoluut niet toegestaan is. Hetzelfde probleem ontstaat wanneer men de hoeveelheid vloeibare 40 stikstof wil aanpassen aan wisselende loopsnelheden.

De uitvinding heeft ten doel de in de eerste alinea genoemde inrichting zo uit te voeren dat de door de stopkraan naar binnen gesluisde warmte op zeer eenvoudige en goedkope wijze geen storende invloed krijgt op een gelijkmatige afgifte van de cryogene vloeistof en een gelijkmatige vloeistofafgifte mogelijk is.

Dit doel wordt bereikt met een in de aanhef vermeld toestel, met als kenmerk, dat de uitlaatleiding 45 uitgerust is met een stopkraan en een geijkte uitlaatopening bezit, dat de stopkraan aangebracht is buiten de drukregelinrichting, omspoeld door de buitenlucht en de afsluitzitting ervan gecombineerd is met een ontgassingsinrichting die zich benedenstrooms van de afsluitzitting ervan en bovenstrooms van geijkte opening bevindt.

In een eerste uitvoeringsvorm omvat de stopkraan een huis dat, benedenstrooms van de afsluitzitting, 50 voorzien van een ontgassingskamer die met het uitwendige in verbinding staat via een uitlaatopening die zich bevindt aan het boveneinde van die kamer.

Een andere uitvoeringsvorm is gekenmerkt doordat de ontgassingsinrichting een luchtaftapinrichting is die benedenstrooms van de stopkraan is opgesteld en bestemd is om zichzelf met de atmosfeer in verbinding te stellen wanneer de zich erin bevindende vloeistof daalt beneden een vastgesteld peil.

Nu zullen enkele uitvoeringsvoorbeelden van de uitvinding worden beschreven aan de hand van de tekening.

55 193747 2

Figuur 1 toont schematisch in langsdoorsnede een eerste uitvoeringsvorm van het toestel volgens de uitvinding; figuur 2 is een doorsnede op grotere schaal van een detail van dit toestel; figuur 3 toont schematisch in langsdoorsnede een tweede uitvoeringsvorm van het toestel volgens de 5 uitvinding; figuur 4 toont in doorsnede op grotere schaal een variant van dit toestel van figuur 3, bestemd om te zorgen voor de regeling van het vloeistofdebiet; figuur 5 toont op soortgelijke wijze een andere variant, en figuren 6 en 7 tonen perspectivisch twee andere toestellen volgens de uitvinding waarmee de regeling 10 van het vloeistofdebiet kan worden verzorgd.

i

De in figuur 1 weergegeven inrichting is bestemd om bij normaal gebruik een continue straal vloeibare stikstof te leveren aan een reeks cilindrische houders of bussen uit dun aluminium die met grote snelheid onder de uitstroomopening 1 ervan doorlopen, waarbij ze gedragen worden door een transporteur. De 15 opening 1 heeft een kleine middellijn, bijvoorbeeld tussen 1 en 2 mm; de hoeveelheid vloeibare stikstof is zelf ook klein, bijvoorbeeld in de orde van 15 liter per uur voor een frequentie van langs lopen in de orde van 30.000 blikjes per uur.

In het bijzonder kunnen deze blikken levensmiddelen bevatten zoals een gewone drank. Wanneer ze onder de opening 1 langslopen, komen in elk ervan enkele druppels vloeibare stikstof terecht, vervolgens 20 worden ze gesloten door een andere, niet weergegeven inrichting. De stikstof verdampt in de gesloten blikken en zet deze onder druk, waardoor later gezorgd wordt voor een goed mechanisch gedrag. In een andere toepassing kan het gaan om het gieten van een kleine hoeveelheid vloeibare stikstof in de lege blikken, vóór het vulstation, om de lucht daaruit te verwijderen door verdamping van de stikstof.

De in figuur 1 weergegeven inrichting omvat een regelinrichting 2 voor de druk van de vloeibare stikstof 25 aan de opening 1. Deze inrichting 2 wordt gevoed door een toevoerleiding 3 voor vloeibare stikstof en levert de vloeibare stikstof af onder een geregelde druk door een uitgangsleiding 4. Deze laatste is aan zijn uiteinde voorzien van een elektrisch bediende klep 5 gecombineerd met een ontgassingsinrichting.

De regelinrichting 2 omvat een vat 6 waarin een verticale geperforeerde toevoerbuis 7 steekt, voorzien van een elektrisch bediende klep 8, en waarop de leiding 3 is aangesloten. De klep 8 wordt bestuurd door 30 een voeler 9 voor de waarneming van het peil van de vloeibare stikstof, welke van bekend type kan zijn.

Het vat 6 is verder voorzien van een verticaal schot 10 voor het tegengaan van wervelingen, en bovenaan van een ontluchtleiding 11 die open is naar de atmosfeer.

De uitgangsleiding 4, die verticaal loopt en begint bij de bodem van het vat 6, wordt gevormd door een dubbele buis, een binnenbuis 12-en een buitenbuis 13. De ringvormige ruimte 14 daartussen is onderaan 35 afgesloten, en de binnenbuis 12 staat aan dit einde in verbinding met de tussenruimte 14 door een krans 15 van gaten. Deze zelfde buis 12 mondt tenslotte uit in de toevoeropening 16 van de klep 5, zoals beter blijkt uit figuur 2.

De klep 5 bestaat uit een huis 17 en een bedieningsinrichting 18. Het huis 17 vormt een langwerpige leiding die door een horizontaal schot verdeeld is in een bovenste kamer en een onderste kamer. Aan 40 weerszijden van dit schot strekt zich een grote zijdelingse opening 20 uit die afgesloten kan worden door een klep 21. Juist onder het schot 19 tegenover de opening 20 is een kleine uitlaat 22 aangebracht, waarvan de middellijn kan liggen in de orde van 0,5 mm. Voor deze uitlaat, in de onderste kamer 23 van het huis 17, is een schuine zeef 24 geplaatst. Een naar onderen open, geknikte buis 25 is aan de buitenkant aan het huis 17 bevestigd om de uitlaat 22. De kamer 23 eindigt onderaan met de uitstroomopening 1 voor 45 de vloeibare stikstof.

De bedieningsinrichting 18 wordt gevormd door een spoel waarvan het beweegbare deel 26 de klep 21 draagt.

De inrichting in zijn geheel is op geschikte wijze thermisch geïsoleerd. Bij voorkeur is de kraan 5 voorzien van een demonteerbare afzonderlijke isolatie, om hem in geval van storing gemakkelijk te kunnen 50 bereiken. Duidelijkheidshalve is alleen de isolatie van de inrichting 2 getekend.

Bij normale werking komt de vloeibare stikstof in het vat 6 door de leiding 3 en de buis 7 en wordt op een constant peil gehouden in dat vat door de voeler 9 en de kraan 8, hetgeen aan de opening 1 zorgt voor een constante druk van de vloeibare stikstof gelijk aan de vloeistofkolom boven deze opening. De kraan 5 wordt geopend, zodat de vloeibare stikstof om het schot 19 heenloopt en als doorlopende straal uit de 55 opening 1 stroomt.

De vloeibare stikstof die de buis 12 omgeeft zorgt voor een volmaakte thermische isolatie van deze buis. De binnenkomende warmte die de leiding 4 bereikt komt tot uiting in de vorming van bellen in de ringvor- 3 193747 mige ruimte 14; deze bellen doen, wanneer ze opstijgen in het vat 6, een stroming van vloeibare stikstof ontstaan van de buis 12 door de gaten 15 naar de buis 13, volgens de aangegeven pijlen. Dit zorgt ervoor dat alleen zuivere vloeistof de kraan 5 bereikt. Bovendien kan de warmtetoevoer ter hoogte van deze kraan de vorming van bellen in de kamer 23 tot gevolg hebben; deze bellen verzamelen zich onder het schot 19 5 (waarbij de scheiding van de fasen wordt bevorderd door het gaas 24), en de gasvormige stikstof verdwijnt door de üitlaat 22.

Zo komt er uit de opening 1 onderaan alleen vloeistof, die vrij van bellen is, hetgeen een dringende voorwaarde is om te bereiken dat de blikken een in hoofdzaak constante hoeveelheid vloeibare stikstof ontvangen. De vloeistofdruppeltjes die eventueel door de uitlaat 22 komen worden in de buisleiding 25 10 opgevangen en ze vallen ook in de blikken, waardoor verlies van vloeibare stikstof wordt beperkt.

Wanneer door een storing in de conditioneer|<eten kortstondig het langslopen van de houders moet worden onderbroken, wordt de kraan 5 gesloten door de klep 21 aan te leggen tegen de zitting ervan, die wordt gevormd door het deel van de opening 20 dat zich onder het schot 19 bevindt De zich in de kamer 23 bevindende vloeibare stikstof loopt weg en vervolgens stopt de stroom. Wanneer de transportband weer 15 wordt gestart, wordt de kraan 5 weer geopend en komt zeer snel weer een doorlopende stroom zuivere stikstof tot stand.

Figuur 3, waarin een houder R en de transporteur T zijn weergegeven, illustreert een toestel dat slechts van het vorige verschilt in de inrichting voor het stoppen van de stroom vloeibare stikstof. De leiding 4 voedt met zijn binnenbuis 12 een gebruikelijke elektrisch bediende kraan 5A die geschikt is voor de betreffende 20 temperatuurwaarde en uitmondt in een luchtaftapinrichting 27, die duidelijker blijkt uit figuur 4.

De luchtaftapinrichting 27 wordt gevormd door een houder 28 die een drijver 29 bevat en bovenaan voorzien is van een ontluchtaansluiting 30. Met deze laatste is een afvoerbuis 31 verbonden die in de buitenlucht uitkomt en voorzien is van een normaal open stopkraan 32.

Aan het onderste deel van de aansluiting 30 is een uiteinde schamierbaar van een horizontale hefboom 25 33 die een afsluitpen 34 draagt. Het vrije einde van deze hefboom is in ingrijping met een haak 35 die bevestigd is bovenaan de drijver 29. De uitstroomopening 1 voor de vloeibare stikstof is onderaan het vat 28 aangebracht.

Bij normale werking (figuur 3) is de kraan 5A open; de vloeibare stikstof komt onder geregelde druk in het vat 28 en licht de drijver 29 op, hetgeen de sluiting van de aansluiting 30 door de pen 34 veroorzaakt 30 De zich in het vat vormende bellen verzamelen zich bovenaan dat vat, hetgeen zorgt voor een stroom vloeistof door de opening 1, die vrij van bellen is. Deze bellen doen de druk in het vat 28 toenemen, waarbij de vloeibare stikstof omlaag wordt gedrukt, en dus ook de drijver 29 en de daarmee verbonden hefboom 33. Zodra een bepaalde overdruk ontwikkeld is, gaat door de daling van de vlotter de aansluiting 30 open, waardoor het overtollige gas verdwijnt. Wanneer de kraan 5A wordt gesloten, loopt het vat 28 leeg, en bij 35 het weer starten wordt de stikstof in de luchtaftapinrichting 27 onmiddellijk ontgast en stroom direct in de vorm van vloeistof zonder bellen.

Zoals weergegeven, Is het van voordeel om de opening 1 te omgeven door een klok 36 teneinde het toetreden van vocht en van warmte naar deze opening te beperken.

Het toestel van figuur 4 is analoog aan dat van figuur 3, maar de leiding 4 is, juist vóór de kraan 5A, 40 voorzien van een drukregelinrichting 37, wat speciaal in aanmerking komt wanneer de vloeibare stikstof door de leiding 4 wordt geleverd onder een betrekkelijk hoge druk, bijvoorbeeld in de orde van 0,3 è 1,5 bar overdruk. Deze inrichting 37 is opgebouwd uit een naaldklep 38, eventueel voorzien van motoraandrijving en geautomatiseerd, voorafgegaan door een tweede aftapinrichting 39 die identiek is aan de aftapinrichting 27. Deze tweede aftapinrichting is nodig omdat de laagvorming van de vloeistof door de kraan 38 alleen 45 effectief is wanneer het gaat om vloeistof zonder bellen. De druk wordt afgelezen op een met de aftapinrichting 27 verbonden manometer 40. Zoals weergegeven is, zijn de inrichting 37 en de aftapinrichting 27 geïsoleerd en bevindt de kraan 5A zich in de omgevingslucht

Het toestel van figuur 4 is verder voorzien van een inrichting voor het ogenblikkelijk onderbreken van de stroom vloeibare stikstof naar de vaten R tijdens de stilstand van de transporteur T. Deze inrichting wordt 50 gevormd door een intrekbare plaat 41 die wordt bediend door een pneumatische cilinder 42. In een variant volgens figuur 5 kan het gaan om een spuitmondstuk 43 voor perslucht die gericht wordt op de straal vloeibare stikstof. Met een dergelijke inrichting kan worden voorkomen dat er een te grote hoeveelheid vloeibare stikstof terechtkomt in de houder die onder de opening 1 gestopt is en kan vervolgens het risico van ontploffen van deze houder, na afsluiting ervan, worden voorkomen.

55 In de variant van figuur 5 is de opening 1 voorzien van een kegeivormige doorboorde stop 44. Zo komt de vloeibare stikstof eruit met een overdruk die praktisch nul is, zelfs wanneer de voeding plaatsvindt met een regelinrichting die bestemd is om deze vloeistof af te leveren onder een betrekkelijk hoge druk.

Claims (10)

193747 4 Hierdoor kan worden voorkomen dat de vloeibare stikstof met kracht in de houders terechtkomt, en waardoor eventueel het zich daarin bevindende product of de vloeibare stikstof zelf uit de houder zou kunnen worden gespoten. Ook is in figuur 5 een omloopleiding 45 weergegeven, die de leiding 4 vóór de kraan 5A verbindt met de 5 afvoerbuis 31 vóór de kraan 32, welke hier een elektrisch bediende klep is. De omloopleiding 45 bevat een verdampingsspiraal 46 en een elektrisch bediende klep 47. Wanneer de klep 5A wordt gesloten, wordt ook de kraan 32 gesloten en de kraan 47 geopend. Zo verdampt de stikstof in de spiraal 46, komt terecht in de aftapinrichting 27, verdrijft snel de zich daarin bevindende vloeibare stikstof en verdwijnt vervolgens door de opening 1, waarbij in de aftapinrichting een 10 droge en koude stikstofatmosfeer wordt gehandhaafd. Hierdoor wordt het gevaar van opzameling van ijs om de opening 1 verminderd. ( Figuren 6 en 7 laten twee opstellingen zien waarmee de hoeveelheid aan elk van de vaten R geleverde vloeibare stikstof kan worden geregeld. In figuur 6 zijn tussen de gemeenschappelijke aftapinrichting 39 bovenstrooms en de gemeenschappelijke aftapinrichting 27 benedenstrooms drie buisleidingen 4A parallel 15 geplaatst, die uitmonden in twee verzamelleidingen 4B en elk voorzien zijn van een smoororgaan 38A en een elektrisch bediende klep 5A. In figuur 7 zijn deze drie buisleidingen 4A aangebracht tussen de gemeenschappelijke aftapinrichting 39 bovènstrooms en drie respectieve benedenstroomse aftapinrichtingen 27 die elk voorzien zijn van een uitstroomopening 1 voor vloeibare stikstof. In het bijzonder kunnen, in figuren 6 en 7, de drie organen 38A verschillende doorlaatopeningen hebben, bijvoorbeeld in de verhoudin-20 gen 1, 2 en 3 waardoor het mogelijk is om, door een, twee of drie kranen 5A te openen, zes verschillende hoeveelheden te verkrijgen in een reeks verhoudingen van 1 tot 6. Met de toestellen volgens figuren 6 en 7 kan, evenals met dat van figuur 4, de hoeveelheid vloeibare stikstof worden aangepast aan de snelheidsveranderingen van de transporteur T, in het bijzonder aan de fasen van toename van de snelheid daarvan. De regeling van de kraan 38 (figuur 4) of het naar keuze 25 openen van een of meer van de. kranen.5A (figuren 6 en 7) kan automatisch worden uitgevoerd door benedenstrooms de inwendige druk te meten van de houders R na het sluiten ervan, bijvoorbeeld door meting van de boiling van het deksel ervan. De mogelijkheid van wijziging van de hoeveelheid vloeibare stikstof maakt het ook mogelijk het toestel aan te passen aan verschillend gebruik van eenzelfde installatie (lege houders R of houders die vloeistoffen bevatten met verschillende temperaturen). 30 Een soortgelijke opstelling als van figuur 7 kan worden aangepast aan het toestel van figuur 1. Daartoe laat men de buis 13 onderaan uitmonden in een horizontale verzamelbuis die afgesloten is aan de belde einden en op halve hoogte onderverdeeld is door een geperforeerd horizontaal schot. De binnenbuis 12 is verlengd tot beneden dit schot, en meerdere buisleidingen, bijvoorbeeld drie stuks, zijn aangesloten op de onderste beschrijvende lijn van deze verzamelbuis en voeden respectievelijk de elektrisch bediende kranen 35 zoals kraan 5 uit figuur 2. Zo wordt gezorgd voor een ontgassing van enerzijds de dubbele buis 12-13, en anderzijds van de horizontale verzamelleiding, en tenslotte van het huis 17 van elk van de kranen 5. 40

1. Toestel voor het aan houders afleveren van een ononderbroken straal cryogene vloeistof, in het bijzonder vloeibare stikstof, met een drukregelinrichting voor de vloeistof die aan de ingangszijde voorzien is van een toevoerleiding voor de vloeistof en aan de uitgangszijde van een uitlaatleiding voor de vloeistof, met het kenmerk, dat de uitlaatleiding (4) uitgerust is met een stopkraan (5; 5A) en een geijkte uitlaat- 45 opening (1) bezit, dat de stopkraan (5; 5A) aangebracht is buiten de drukregelinrichting (2/ 37), omspoeld door de buitenlucht en de afsluitzitting (20) ervan gecombineerd Is met een ontgassingsinrichting (22; 27) die zich benedenstrooms van de afsluitzitting ervan en bovenstrooms van geijkte opening (1) bevindt.

2. Toestel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de stopkraan (5) en huis (17) omvat dat, benedenstrooms van de afsluitzitting, voorzien van een ontgassingskamer (23) die met het uitwendige in verbinding 50 staat via een uitlaatopening (22) die zich bevindt aan het boveneinde van die kamer.

3. Toestel volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat in de ontgassingskamer (23) voor de ontsnappings-opening (22) een gaas (24) is aangebracht.

4. Toestel volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat een naar beneden open, geknikte buisleiding (25) begint aan de uitgang van die afvoeropening (22).

5. Toestel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de ontgassingsinrichting (27) een luchtaftapinrichting is die benedenstrooms van de stopkraan (5A) is opgesteld en bestemd Is om zichzelf met de atmosfeer in verbinding te stellen wanneer de zich erin bevindende vloeistof daalt beneden een vastgesteld peil. 5 193747

6. Toestel volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat een omloopleiding (45), die een verdamper vormt, de uitlaatleiding (4) bovenstrooms van de stopkraan (5A) verbindt met de afvoerleiding (31) van de luchtaftap· inrichting (27), welke omloopleiding met de afvoerleiding, benedenstrooms daarvan, elk voorzien zijn van een stopkraan (47,32).

7. Toestel volgens een der conclusies 1 tot 6, met het kenmerk, dat de uitlaatleiding (4) over ten minste een deel van zijn lengte vanaf de drukregelinrichting (2), gevormd wordt door een binnenbuis (12) die omgeven wordt door een buitenbuis (13) waarmee hij aan zijn benedenstroomse uiteinde in verbinding staat.

8. Toestel volgens een der conclusies 1 tot 7, met het kenmerk, dat de uitlaatleiding uitmondt in een 10 verzamelbuis (4B) waar meerdere voedingsleidingen (4A) voor stopkranen (5A) beginnen, gecombineerd met een gemeenschappelijke ontgassingsinrichjing (27) of met verschillende ontgassingsinrichtingen (27).

9. Toestel volgens een der conclusies 1 tot 8, met het kenmerk, dat de uitstroomopening (1) voor de vloeistof voorzien is van een doorboorde stop (44).

10. Toestel volgens een der conclusies 1 tot 9, met het kenmerk, dat onder de uitstroomopening voor de 15 vloeistof een inrichting is opgesteld voor het ogenblikkelijk stoppen van de vloeistof, in het bijzonder een intrekbare plaat (41) of een mondstuk (43) voor samengeperst gas. Hierbij 5 bladen tekening