SE503409C2 - Förfarande och anordning för kylning och kolsyresättning av en vätska - Google Patents

Description

10 15 20 25 30 35 503 409 kylas, undviks bildandet av en okontrollerad issörja av mik- roskopiska eller större iskristaller, varvid väsentligt bättre kontroll av kolsyresättningen av vätskan uppnås. En komplika- tion med okontrollerad ismassa i vätskan är nämligen att väsentligen ingen kolsyresättning kan inträda i vattnets isfas.

Vidare uppnås ett utomordentligt gott energiutbyte mellan gas och vätska genom att gasen efter expansionen tillföres kärlet för kolsyresättningen. Gas som därvid expanderat i expansionsutrymmet kommer sålunda eventuellt att uppvisa ett energiunderskott, dvs vara underkyld när den gör kontakt med vätskan, vilket bidrar till kylningen av vätskan. Systemet enligt uppfinningen är sålunda energisnål och utgör därför, samt på grund av användning av koldioxid och ej t ex vanligt förekommande freon som kylmedel, ett miljövänligt alternativ.

För övrigt medges enligt patentkraven l och 6 utnyttjande av ett "rent" kärl, där uppbyggnaden av isbanken sker mot kärlets yttre begränsningsvägg.

Enligt kravet 17 resp 19 möjliggöres vidare synnerligen förenk- lad och därmed billig tillverkning av anordningen.

Genom särdraget i patentkravet 2 resp 12 och 18 resp 22 uppnås speciellt effektiv kolsyresättning samt även ytterligare möj- ligheter till utnyttjande av resterande energiunderskott hos tillförd koldioxid.

Särdragen enligt kravet 4 resp 14 och 24 medger på i och för sig känt sätt möjlighet till kontroll av kolsyresättningen oberoende av huruvida kylning initierats.

Genom särdraget i patentkravet 5 resp 15 och 25 uppnås att kyl- ning kan initieras utan att all därför använd koldioxid till- föres vätskan, varvid effektivt kan undvikas ett oönskat över- skott av kolsyra i vätskan.

Genom särdraget i enlighet med kravet 21 uppnås att den bildade isbanken kan hållas ostörd från påverkan av genom tillsatt 10 15 20 25 30 35 4 503 409 koldioxid inducerad strömning i kärlet. Övriga fördelar och särdrag hos uppfinningen framgår av följan- de detaljbeskrivning av utföringsexempel med ledning av den bifogade ritningen, på vilken: Den enda figuren visar schematiskt en utföringsform av uppfin- ningen.

Figuren visar en anordning för kylning och kolsyresättning, innefattande ett tryckkärl 1 för den för kolsyresättning och kylning avsedda vätskan 20. Kärlet i enlighet med exemplet uppvisar en i huvudsak cirkulärcylindrisk kärlvägg 2, en vä- sentligen plan botten 3 och ett ej visat lock.

Invändigt är kärlet l försett med ett uppåt slutet expansion- sutrymme 7, vilket är bildat av en kylvägg 8 med en i sin övre del inrättad, mot kärlväggen 2 tätande utåtriktad tätningsdel 6. Kylväggen 8 bildar sålunda en expansionsspalt 7 tillsammans med kärlväggen 2 för tillförd koldioxid, vilken expansionsspalt 7 är nedåt öppen vid 11 för utlopp av den expanderade kol- dioxiden. Det föredrages, vilket visas i figuren, att kylväggen 8 är försedd med ett inåtvänt styrorgan 9 i form av en inåt- riktad fläns eller dylikt i'sin nedre del för att leda från expansionsspalten 7 kommande koldioxid mot kärlets 1 centrala delar. Därigenom minskas störande påverkan på isbanken (antydd genom streckade linjer med 10) på kylväggens 8 invändiga sida av strömmande vätska och gas. Genom sagda styrorgan 9 centreras sålunda den av uppåtstigande koldioxid inducerade strömningen i kärlet 1. I praktiken är spalten 7 ansluten till en ej visad källa för koldioxid via ett likaledes ej visat strypt inlopp till slingan samt eventuellt en kompressor och en kylare. Till kompressorn återcirkuleras lämpligen även från kärlets gasut- rymme tillvaratagen koldioxid.

I drift kommer anordningen i enlighet med figuren att utveckla en s k isbank (antydd medelst streckade linjer och betecknad med 10) i ringform runt kärlväggen 2. Denna isbank utgör en 10 15 20 25 30 35 503 409 kylningsbuffert vid stora uttag av kolsyrad vätska från kärlet 1. Efter expansionen i spalten 7 inträder koldioxiden vid öpp- ningen ll in i kärlets 1 vätskeutrymme. Härigenom kolsyresätts sålunda i kärlet l befintlig vätska.

Det visade utföringsexemplet skall endast betraktas som exempel på uppfinningen, vilken endast begränsas av de i patentkraven angivna särdragen. Màngfaldiga modifikationer är sålunda möj- liga inom ramen för sagda patentkrav. Det är t ex fullt möjligt att inrätta expansionsutrymmet utanför kärlväggen 2, men med bibehållande av termisk kontakt mellan kylutrymmet och kärlets 1 vätskeutrymme. Expansionsutrymmet kan i fall av rörform gi- vetvis vara utformat i skruvlinjeform eller på ett annat sätt.

Exempelvis kan slingor med väsentligen vertikal, alternerande med böjd, väsentligen meanderartad konfiguration vara tänkbar.

Det är även möjligt och inom ramen för uppfinningen att endast tillföra en del av den för kylningen använda koldioxiden för kolsyresättningen, eftersom kylningen av vätskan i regel kräver större insats av koldioxid än kolsyresättningen av sagda vät- ska. Härvid kan reglerorgan vara inrättade för avgrening av en del av t ex cirkulerande koldioxid för kolsyresättning.

I det fall koldioxiden för kolsyresättningen tillsätts kärlet ovan vätskans 20 yta 21, kan gasen tvångsmässigt inblandas i vätskan 20 med hjälp av en separat gaspump eller dylikt. Det är även möjligt att inrätta ett eller flera munstycken ovan eller under vätskeytan, från vilka koldioxiden inblåses i vätskan, eventuellt under bildande av en rotations- eller annan typ av strömning hos vätskan.

Vid en föredragen alternativ utformning av uppfinningen är gasens expansionsutrymme (t ex en rörslinga) inrättat i ett utanför kärlet beläget andra vätskeutrymme, varvid vid drift av anläggningen en s k extern isbank bildas i detta andra vätskeutrymme. Isbanken är i detta fall således uppbyggd i vätska som kan hållas vid ett lägre tryck (ev. atmosfärstryck- et) än trycket inuti kärlet l, vilket medför snabbare uppbygg- nad av isbanken, då som bekant övertrycket i ett kärl nedsätter 10 15 20 k) UI 503 409 fryspunkten hos innesluten vätska. En ytterligare fördel är minskad energiåtgång. Detta andra vätskeutrymme kan vara bildat av en extravägg utanför kärlet l, till annulär form, varvid utrymmet företrädesvis ej är fullständigt fyllt med vätskan för att medge expansion vid övergång till fast fas hos vätskan.

Extraväggen kan även vara tillverkad av ett flexibelt material för att medge vätskans expansion.

Det är givetvis även inom ramen för uppfinningen att i drift både en extern och en intern (inuti kärlet l) isbank bildas.

Anordningen enligt figuren utgör en mycket ändamålsenlig och kostnadsbesparande lösning på det uppställda problemet och kylväggen 8 kan här givetvis ges annan utformning än vad som visas i sagda figur. Härvid kan det vara lämpligt att utforma kylväggen 8 på ett sådant sätt att ett skruvlinjeformigt expansionsutrymme bildas mellan kylväggen och kärlväggen. Även med en kylvägg enligt figuren är en modifikation tänkbar där gasen efter expansion tillföres kärlet ovan vätskeytan, varvid i så fall anordningen kan kompletteras enligt ovan. I detta fall finns ej behov av fullständig tätning av utrymmet 7 medelst en tätningsdel 6.

Claims (25)

10 15 20 25 30 35 503 409 P A T E N T K R A V
1. l. Förfarande för kylning och kolsyresättning av en i ett kärl (1) innesluten vätska (20), varvid för kolsyresättningen använd koldioxid bringas att expandera och därmed kyla sagda vätska, k ä n n e t e c k n a t av att koldioxiden bringas att expandera i ett utanför kärlet beläget utrymme (4;7), som är avgränsat från vätskan, men som är termiskt förbundet med vät- skan.
2. 2. Förfarande enligt kravet l, k ä n n e t e c k n a t av att koldioxiden efter expansion i sagda utrymme (4;7) tillföres kärlet (1) nere i vätskan (20).
3. 3. Förfarande enligt kravet l, varvid sagda kärl (1) utöver vätskeinnehållet även uppvisar ett gasinnehåll, k ä n n e- t e c k n a t av att koldioxiden efter expansion i sagda utrymme tillföres kärlet (l) ovan vätskeytan (21). av att
4. 4. Förfarande enligt krav 3, k ä n n e t e c k n a t koldioxiden tvångsmässigt inblandas i vätskan (20).
5. 5. Förfarande enligt något av kraven l-4, k ä n n e - t e c k n a t av att endast en del av den koldioxid som används för kylning tillföres vätskan (20) för kolsyresättning.
6. 6. Anordning för kylning och kolsyresättning med koldioxid, innefattande ett kärl (l) för inneslutning av en vätska (20), samt inlopp (5;l1) för koldioxid i kärlet (1), k ä n n e - t e c k n a d av ett utanför kärlet beläget utrymme (4;7) där koldioxiden bringas att expandera, vilket är avgränsat från vätskan (20), men vilket är termiskt förbundet med vätskan.
7. 7. Anordning enligt kravet 6, k ä n n e t e c k - n a d av att sagda utrymme (4) begränsas av ett rörformigt 10 15 20 25 30 35 503 409 element (4).
8. 8. Anordning enligt kravet 7, k ä n n e t e c k n a d av att sagda element (4) uppvisar till åtminstone del av kärlets yt- tervägg (2) anslutande form.
9. 9. Anordning enligt kravet 7 eller 8, k ä n n e - t e c k n a d av att sagda element (4) är lindat för att antaga minst en, åtminstone i huvudsak skruvlinjeformig kon- figuration.
10. 10. Anordning enligt av kravet 6, k ä n n e - t e c k n a d av att sagda utrymme utgöres av en uppåt sluten ringformig volym (7), vars inre vägg (8) begränsar ut- rymmet för vätskan (20).
11. ll. Anordning enligt kravet 10, k ä n n e t e c k n a d av att sagda vägg (8) nedåt avslutas med ett inåt vänt styrorgan (9) för expanderad koldioxid som skall tillföras vätskan.
12. 12. Anordning enligt något av kraven 6-ll, k ä n n e - t e c k n a d av att inloppet (5;ll) av koldioxid till kärlet (1) från sagda utrymme (4;7) är beläget nere i vätskan (20).
13. 13. Anordning enligt något av kraven 6-ll, varvid sagda kärl (1) även uppvisar ett gasinnehåll, k ä n n e t e c k n a d av att inloppet (5;ll) av koldioxid till kärlet från sagda utrymme är beläget ovan vätskeytan.
14. 14. Anordning enligt kravet 13, k ä n n e t e c k n a d av medel för tvångsmässig inblandning av koldioxid i vätskan (20).
15. 15. Anordning enligt något av kraven 6-14, k ä n n e t e c k- av medel för tillförsel av endast en del av den för för kolsyre- n a d kylningen använda koldioxiden till vätskan (20) 10 15 20 25 30 35 503 409 sättning.
16. 16. Anordning enligt kravet 6 eller något av kraven 7-9 och 12- av att sagda utrymme är beläget för att i drift bilda 15, k ä n n e t e c k n a d i ett extra vätskeutrymme utanför kärlet, en extern isbank.
17. 17. Förfarande för kylning och kolsyresättning av en i ett kärl (1) innesluten vätska (20), varvid för kolsyresättningen använd koldioxid bringas att expandera och därmed kyla sagda vätska, k ä n n e t e c k n a t av att koldioxiden bringas att expandera i ett utrymme (4;7), vilket utgöres av en uppåt sluten ringformig volym (7), vars inre vägg (8) begränsar ut- rymmet för vätskan (20), och vilket är avgränsat från vätskan, men är termiskt förbundet med vätskan. k ä n n e t e c k n a t av (4;7) tillföres
18. 18. Förfarande enligt kravet 17, att koldioxiden efter expansion i sagda utrymme kärlet (1) nere i vätskan (20).
19. 19. Anordning för kylning och kolsyresättning med koldioxid, innefattande ett kärl (1) för inneslutning av en vätska (20), (5;1l) för koldioxid i kärlet (1), av ett utrymme (4;7) med uppåt sluten ringfor- mig volym (7), vars inre vägg (8) begränsar utrymmet för vätskan (20), där koldioxiden bringas att expandera, vilket är avgränsat från vätskan (20), men vilket är termiskt förbundet samt inlopp k ä n n e - t e c k n a d med vätskan. k ä n n e t e c k n a d av att (l)-
20. 20. Anordning enligt krav 19, sagda utrymme (4;7) är beläget inuti kärlet
21. 21. Anordning enligt kravet 19 eller 20, k ä n n e t e c k - av att sagda vägg (8) nedåt avslutas med ett inåt vänt för expanderad koldioxid som skall tillföras vät- n a d styrorgan (9) skan. 10 15 503 409
22. 22. Anordning enligt något av kraven 19-21, k ä n n e - av att inloppet (5;ll) av koldioxid till kärlet (1) från sagda utrymme (4;7) är beläget nere i vätskan (20). t e c k n a d
23. 23. Anordning enligt något av kraven 19 eller 20, varvid sagda kärl (1) även uppvisar ett gasinnehåll, k ä n n e t e c k - (5;ll) av koldioxid till kärlet från sagda utrymme är beläget ovan vätskeytan. n a d av att inloppet
24. 24. Anordning enligt kravet 23, k ä n n e t e c k n a d av medel för tvàngsmässig inblandning av koldioxid i vätskan (20).
25. 25. Anordning enligt något av kraven 19 - 24, k ä n n e - t e c k n a d av medel för tillförsel av endast en del av den för kylningen använda koldioxiden till vätskan (20) för kolsy- resättning.