NL8401719A - Toestel voor het leveren van een ononderbroken straal cryogene vloeistof, in het bijzonder vloeibare stikstof. - Google Patents

Description

843069/Ke/mk

Korte aanduiding: Toestel voor het leveren van een ononderbroken straal cryogene vloeistof, in het bijzonder vloeibare stikstof, 5 Door Aanvraagster worden als uitvinders genoemd: Alain ROULLET en André LERMUZEAUX.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het leveren van een ononderbroken straal cryogene vloeistof, in het 10 bijzonder vloeibare stikstof, welk toestel van het type is dat een drukregelinrichting omvat, voorzien van een toevoerleiding voor de vloeistof en een uitlaatleiding voor de vloeistof. De uitvinding is in het bijzonder toepasbaar bij het op druk brengen van conserveblikken door verdamping van vloeibare stikstof.

15 De fabrikanten van houders, in het bijzonder metalen blikken voor vloeistoffen die op grote schaal worden geconsumeerd zoals dranken, om redenen van kostprijs steeds kleinere materiaaldikten , in het bijzonder metaaldikten toegepast. Het gevolg is een vermindering van de mechanische sterkte van deze houders en een ge-20 vaar van indrukking wanneer ze op elkaar worden gestapeld. Wanneer de houders die een produkt bevatten dat zelf gas afgeeft, bijvoorbeeld een koolzuurhoudende drank, betrekkelijk goed bestand zijn tegen indrukking, geldt dat niet voor de houders die een niet gas-houdende vloeistof bevatten, zoals bijvoorbeeld een gewone drank 25 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.

30 Wanneer deze techniek wordt toegepast bij conditioneer- machines die met grote snelheid werken, dat wil 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 8401719 -2- 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.

5 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 10 een toevoer van warmte die bellen zou veroorzaken in de uitlaat-opening, hetgeen bij deze toepassing absoluut niet toegestaan is. Hetzelfde probleem ontstaat wanneer men de hoeveelheid vloeibare stikstof wil aanpassen aan wisselende loopsnelheden.

De uitvinding heeft ten doel eenvoudige en efficiënte midde-15 len te verschaffen om naar wens de vloeistofstroom geheel of gedeeltelijk te stoppen zonder deze stroming te verstoren tijdens de normale werking van de installatie.

Daartoe is het toestel volgens de uitvinding gekenmerkt doordat de uitlaatleiding uitgerust is met een stopkraan die aange-20 bracht is buiten de drukregelinrichting en gecombineerd is met een ontgassingsinrichting die zich benedenstrooms van de afsluit-zitting ervan bevindt, welke uitlaatleiding in de buitenlucht uitmondt via een geijkte opening die zich benedenstrooms van de ontgassingsinrichting bevindt.

25 In een eerste uitvoeringsvorm omvat de stopkraan een huis dat, benedenstrooms van de afsluitzitting, voorzien van een ontgassings-kamer die met het uitwendige in verbinding staat via een uitlaat-opening die zich bevindt aan het boveneinde van die kamer.

Een andere uitvoeringsvorm is gekenmerkt doordat de ontgas-30 singsinrichting 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 uitvoexi ngsvoorbeelden van de uitvinding 84 0 1 7 1 9 -3- worden beschreven ααη de hand van de bijgaande tekening.

Fig. 1 toont schematisch in langsdoorsnede een eerste uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 2 is een doorsnede op grotere schaal van een detail van 5 deze inrichting;

Fig. 3 toont schematisch in langsdoorsnede een tweede uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding;

Fig. 4 toont in doorsnede op grotere schaal een variant van de inrichting van Fig. 3, bestemd om te zorgen voor de regeling 10 van het vloeistofdebiet;

Fig. 5 toont op soortgelijke wijze een andere variant, en

Fig. 6 en 7 tonen perspectivisch twee andere inrichtingen volgens de uitvinding waarmee de regeling van het vloeistofdebiet kan worden verzorgd.

15 De in Fig. 1 weergegeven inrichting is bestemd om bij normaal gebruik een continue straal vloeibare stikstof te leveren aan een reeks cylindrische houders of bussen uit dun aluminium die met grote snelheid onder de uitstroomopening 1 ervan doorlopen, waarbij ze gedragen worden door een transporteur. De opening 1 heeft 20 een kleine middellijn, bijvoorbeeld liggend 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 25 zoals een gewone drank. Wanneer ze onder de opening 1 langslopen, komen in elk ervan enkele druppels vloeibare stikstof terecht, vervolgens 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 30 gedrag. In een andere toepassing kan het gaan om het gieten van eén kleine hoeveelheid vloeibare stikstof in de lege blikken, vóór het vulstation, am de lucht daaruit te verwijderen dóór verdamping van de stikstof.

De in Fig. 1 weergegeven inrichting omvat een regelinrichting 8401719 -4- 2 voor de druk van de vloeibare stikstof 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 5 voorzien van een elektrisch bediende klep 5 gecombineerd met een ontgassingsinrichting.

De regelinrichting 2 omvat een vat 6 waarin een vertikale geperforeerde toevoerbuis 7 steekt, voorzien van een elektrisch bediende klep, en waarop de leiding 3 is aangesloten. De klep 9 10 wordt bestuurd door 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 vertikaal schot 10 voor het tegengaan van wervelingen, en bovenaan van een ontluchtleiding 11 die open is naar de atmosfeer.

15 De uitgangsleiding 4, die vertikaal 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 afgesloten, en de binnenbuis 12 staat aan dit einde in verbinding met de tussenruimte 14 door een krans 15 van 20 gaten. Deze zelfde buis 12 mondt tenslotte uit in de toevoeropening 1<S van de klep 5, zoals beter blijkt uit Fig. 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 25 kamer. Aan weerszijden van dit schot strekt zich een grote zijdelingse opening 20 uit die afgesloten kan worden door een klep 21. Juist onder het s chot 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 30 huis 17, is een schuine zeef 24 geplaatst. Een naar onderen open geknikte buis 25 is aan de buitenkant aan het huis bevestigd om de uitlaat 2. De kamer 23 eindigt onderaan met de uitstroomopening 1 voor de vloeibare stikstof.

De bedieningsinrichting 18 wordt gevormd door een spoel waar- 8401719 -5- ναη 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 gemakke-, 5 lijk te kunnen 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 hij op een constant peil gehouden in dat vat door de voeler 9 en de kraan 8, hetgeen aan de 10 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 opening 1 stroomt.

De vloeibare stikstof die om de buis 12 heenloopt zorgt voor 15 een volmaakte thermische isolatie van deze buis. De toegangen van warmte die de leiding 4 bereiken komen tot uiting in de vorming van bellen in de ringvormige ruimte 14; deze bellen doen, wanneer ze opstijgen in het vat 6, een stroming van vloeibare stikstof ontstaan van de buis 12 naar de buis 13 door de gaten 15, volgens 20 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 (waarbij de scheiding van de fasen wordt bevorderd door het gaas 24), en de 25 gasvormige stikstof verdwijnt door de uitlaat 22.

Zo komt er uit de opening 1 onderaan alleen zuivere vloeistof, 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 30 worden in de buisleiding 25 opgevangen en ze vallen ook in de blikken, waardoor verlies van vloeibare stikstof wordt beperkt.

Wanneer door een storing in de conditioneerketen kortstondig het langslopen van de houders moet worden onderbroken, wordt de kraan 5 gesloten door de klep 21 aan te leggen tegen de zitting 8401719 -6- 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, vervolgens stopt de stroom. Wanneer de transportband weer wordt gestart, wordt de kraan 5 weer geopend 5 en komt zeer snel weer een doorlopende stroom zuivere vloeistof tot stand.

Fig. 3, waarin een houder R is weergegeven en de transporteur T, illustreert een toestel dat slechts van het vorige verschilt in de inrichting voor het stoppen van de stroom vloeibare 10 stikstof. De leiding 4 voedt met zijn binnenbuis 12 een bekende elektrisch bediende kraan 5A die geschikt is voor de betreffende temperatuurwaarde en uitmondt in een luchtaftapinrichting 27, die duidelijker blijkt uit Fig. 4.

De luchtaftapinrichting 27 wordt gevormd door een houder 28 15 die een drijver 29 bevat en bovenaan voorzien is van een ontlucht-aansluiting 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 20 scharnierbaar van een horizontale hefboom 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 uitstroom-opening 1 voor de vloeibare stikstof is onderaan het vat 28 aangebracht.

25 Bij normale werking (Fig. 3) is de kraan 5A open; de vloei bare stikstof komt onder geregelde druk in het vat 28 en licht de drijver 29 op, hetgeen de sluiting van de aansluiting 30 veroorzaakt door de pen 34. De zich in het vat vormende bellen verzamelen zich bovenin dat vat, hetgeen zorgt voor een stroom van zuivere 30 vloeistof door de opening 1. 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 doorde daling van de vlotter de aansluiting 30 open, waardoor het overtollige gas ver- 8401719 -7- dwijnt. Wanneer de kraan 5A wordt gesloten, loopt het vat 28 leeg, en bij het weer starten wordt de stikstof in de luchtaftapinrich-ting 27 onmiddellijk ontgast en stroomt hij direkt in de vorm van zuivere vloeistof.

5 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 Fig. 4 is analoog aan dat van Fig. 3, maar de leiding 4 is, juist vóór de kraan 5A, voorzien van drukregel-10 inrichting 37r 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 b 1,5 bar overdruk. Deze inrichting 37 is opgebouwd uit een naaldklep 38, eventueel voorzien van motoraandrijving en geautomatiseerd, voorafgegaan door 15 een tweede luchtaftapinrichting 39 die identiek is aan de inrichting 27. Deze tweede luchtaftapinrichting is nodig omdat de laag-vorming van de vloeistof door de kraan 38 alleen effectief is wanneer het gaat om zuivere vloeistof. De druk wordt afgelezen op een met de luchtaftapinrichting 27 verbonden manometer 40. Zoals 20 weergegeven is, zijn de inrichting 37 en de luchtaftapinrichting 27 geïsoleerd en bevindt de kraan 5A zich in de omgevingslucht.

Het toestel van Fig. 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 2.

25 Deze inrichting wordt gevormd door een intrekbare plaat 21 die wordt bediend door een pneumatische cylinder 42. In een variant volgens fig. 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 hoeveel-30 heid vloeibare stikstof terecht komt 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.

In de variant van Fig. 5 is de opening 1 voorzien van een 8401719

1 I

-8- kegelvormige 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. Hierdoor kan 5 worden voorkomen dat de vloeibare stikstof met kracht in de houders terechtkomt, en waardoor eventueel het zich daarin bevindende produkt of de vloeibare stikstof zelf uit de houder zou kunnen worden gespoten.

Ook is in Fig . 5 een omloopleiding 45 weergegeven, die de 10 leiding 4 vóór de kraan 5A verbindt met de 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 15 gesloten en de kraan 47 geopend. Zo verdampt de stikstof in de spiraal 46, komt terecht in de luchtaftapinrichting 27, verdrijft snel de zich daarin bevindende vloeibare stikstof en verdwijnt vervolgens door de opening 1, waarbij in de luchtaftapinrichüng een droge en koude stikstofatmosfeer wordt gehandhaafd. Hierdoor 20 wordt het gevaar van opzameling van ijs om de opening 1 verminderd.

Fig. 6 en 7 laten twee opstellingen zien waarmee de hoeveelheid aan elk van de vaten R geleverde vloeibare stikstof kan worden geregeld. In Fig. 6 zijn tussen de gemeenschappelijke luchtaftapinrichting 39 bovenstrooms en de gemeenschappelijke luchtaftapin-25 richting 27 benedenstrooms drie buisleidingen 4A parallel geplaatst, die uitmonden in twee verzamelleidingen 4B en elk voorzien zijn van een smoororgaan 38A en een elektrisch bediende klep 5A. In Fig. 7 zijn deze drie buisleidingen 4A aangebracht tussen de gemeenschappelijke luchtaftapinrichting 39 bovenstrooms en drie 30 respektieve benedenstroomse luchtaftapinrichtingen 27 die elk voorzien zijn van een uitstroomopening 1 voor vloeibare stikstof. In het bijzonder kunnen, in Fig. 6 en 7, de drie organen 38A verschillende doorlaatopeningen hebben, bijvoorbeeld in de verhoudingen 1, 2 en 3 waardoor het mogelijk is,om# door een, twee of drie 84 0 1 7 1 § i -9- kranen 5A te openen, zes verschillende hoeveelheden te verkrijgen in een reeks verhoudingen van 1 tot 6.

Met de toestellen volgens Fig. 6 en 7 kan, evenals met dat van Fig. 4, de hoeveelheid vloeibare stikstof worden aangepast aan 5 de snelheidsveranderingen van de transporteur T, in het bijzonder aan de fasen van toename van de snelheid daarvan. De regeling van de kraan 38 (Fig. 4) of het naar keuze openen van een of meer van de kranen 5A (Fig. 6 en 7) kan automatisch worden uitgevoerd door benedenstrooms de inwendige druk te meten van de houders R na het 10 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). 15 Een soortgelijke opstelling als van Fig. 7 kan worden aan gepast aan het toestel van Fig. 1. Daartoe laat men de buis 13 onderaan uitmonden in een horizontale verzamelbuis die afgesloten is aan de beide einden en op halve hoogte onderverdeeld is door een geperforeerd horizontaal schot. De binnenbuis 12 is verlengd 20 tot beneden dit schot, en meerdere buisleidingen, bijvoorbeeld drie stuks, zijn aangesloten op de onderste beschrijvende lijn van deze verzamelbuis en voeden respektievelijk de elektrisch bediende kranen zoals kraan 5 uit Fig. 2. Zo wordt gezorgd voor een ontgas-sing van enerzijds de dubbele buis 12-13, en anderzijds van de 25 horizontale verzamelleiding, en tenslotte van het huis 17 van elk van de kranen 5.

8401719

Claims (11)

1. Toestel voor het leveren van een ononderbroken straal cryogene vloeistof, in het bijzonder vloeibare stikstof, welk 5 toestel van het type is dat een drukregelinrichting (2; 37) omvat, voorzien van een toevoerleiding (3) voor de vloeistof en een uit-laatleiding (4) voor de vloeistof, met het kenmerk, dat de uitlaatleiding (4) uitgerust is met een stopkraan (5; 5A) die aangebracht is buiten de drukregelinrichting (2; 37) en ge-10 combineerd is met een ontgassingsinrichting (22; 27) die zich benedenstrooms van de afsluitzitting (20) ervan bevindt, welke uitlaatleiding (4) in de buitenlucht uitmondt via een geijkte opening (1) die zich benedenstrooms van de ontgassingsinrichting bevindt.

2. Toestel volgens conclusie 1, me t het kenmerk, dat de stopkraan (5) een huis (17) omvat dat, benedenstrooms van de afsluitzitting, voorzien van een ontgassingskamer (23) die met het uitwendige in verbinding 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 ontsnappingsopening (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 25 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 30 erin bevindende vloeistof daalt beneden een vastgesteld peil.

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 af-voerleiding (31) van de luchtaftapinrichting (27), welke omloopt 84 01 7 1 9 * Λ -11- leiding met de afvoerleiding, benedenstrooms daarvan, elk voorzien zijn van een stopkraan (47, 32).

7. Toestel volgens een der conclusies 1 tot 6, m e t het kenmerk, dat de uitlaatleiding (4) over tenminste een deel 5 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, m e t het kenmerk, dat de uitlaatleiding uitmondt in een verzamelbuis 10 (4B) waar meerdere voedingsleidingen (4A) voor stopkranen (5A) be ginnen, gecombineerd met een gemeenschappelijke ontgassingsinrich-ting (27) of met verschillende ontgassingsinrichtingen (27).

9. Toestel volgens een der conclusies 1 tot 8, m e t het kenmerk, dat de uitstroomopening (1) voor de vloeistof voor- 15 zien is van een doorboorde stop (44).

10. Toestel volgens een der conclusies 1 tot 9, m e t het kenmerk, dat onder de uitstroomopening voor de vloeistof een inrichting is opgesteld voor het ogenblikkelijk stoppen van de vloeistof, in het bijzonder een intrekbare plaat (41) of een mond- 20 stuk (43) voor samengeperst gas.

11. Toestel volgens een der conclusies 1 tot 10, met het kenmerk, dat de stopkraan (5; 5A) zich bevindt in de omgevingslucht. 8401719