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WO2006005377A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines strahls von trockeneispartikeln - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines strahls von trockeneispartikeln Download PDF

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WO2006005377A1
WO2006005377A1 PCT/EP2005/000031 EP2005000031W WO2006005377A1 WO 2006005377 A1 WO2006005377 A1 WO 2006005377A1 EP 2005000031 W EP2005000031 W EP 2005000031W WO 2006005377 A1 WO2006005377 A1 WO 2006005377A1
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WO
WIPO (PCT)
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jet
cross
ice particles
dry ice
space
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2005/000031
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Werner Kipp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to US11/571,622 priority Critical patent/US7708620B2/en
Priority to DE502005006080T priority patent/DE502005006080D1/de
Priority to JP2007520678A priority patent/JP4580985B2/ja
Priority to EP05706835A priority patent/EP1765551B1/de
Publication of WO2006005377A1 publication Critical patent/WO2006005377A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2

Definitions

  • the invention relates to a process for producing a jet of dry ice particles, in which liquid carbon dioxide is depressurized in a flash chamber in order to form the dry ice particles, which are then introduced into a stream of a carrier gas, and a device for carrying out this process ,
  • the device is part of a blasting system that serves to rid large surfaces, such as the inner surfaces of pipes or boilers in industrial plants from stuck encrustations.
  • the liquid carbon dioxide is introduced from a supply line, which is formed for example by a capillary, in a relaxation space with a larger cross section, so that evaporates a part of the Kohlendi ⁇ oxide by the expansion, while another part of the carbon dioxide condenses due to the evaporative cooling to dry ice particles.
  • the relaxation space opens, preferably laterally, into a jet line, through which the carrier gas, for example compressed air or nitrogen, flows.
  • a nozzle preferably a Laval nozzle, is provided, so that the jet is accelerated to high speeds, preferably to supersonic speed.
  • the relaxation space is formed by a pipe socket having an internal thread.
  • This internal thread is to form disturbing edges, where the impact of the dry ice particles should form a crust of dry ice. Behind this is the theory that by crumbling of this crust larger dry ice particles arise.
  • disturbing edges are mentioned, which are formed by internals such as an impeller or a screw inside the expansion chamber. It was previously assumed that the interfering edges should serve as impact body for the dry ice, but on the other hand, the removal should not prevent the dry ice particles and the gas from the expansion space, because otherwise the pressure in the expansion chamber would be too large and thus the relaxation and evaporation of liquid carbon dioxide would be hindered.
  • the object of the invention is to further improve this known method and the device in order to achieve an even more efficient production of dry ice particles having a high cleaning effect.
  • the relaxation space should have a certain minimum length. As a result of the cross-sectional constriction according to the invention, this minimum length can be reduced without sacrificing performance so that a more compact and more manageable design of the device is made possible.
  • An apparatus for carrying out the method according to the invention is characterized in that a cross-sectional constriction is provided at the outlet of the expansion space.
  • the cross-sectional constriction should preferably amount to at least 20% of the cross-sectional area of the expansion space.
  • the cross-sectional constriction is achieved by approximately stromlinien ⁇ shaped structures that are well flowed around by the dry ice particles and do not form a significant impact surface for the dry ice particles.
  • a displacement body in the shape of a cone, a sphere, a hemisphere or the like is provided on the center axis of the relaxation chamber, the pointed or rounded side of which is directed upstream.
  • the outlet cross section of the expansion space is then formed by an annular gap between the wall of the expansion space and the displacement body.
  • axial bores can be provided in the displacement body.
  • the cross-sectional constriction is achieved by virtue of the fact that the expansion space at the outlet end tapers conically.
  • These measures can also be combined by arranging a displacement body centrally in the tapered outlet area of the expansion space.
  • the supply line for the flüssi ⁇ ge carbon dioxide and the relaxation space are arranged coaxially inside the Strahl ⁇ line, so that the narrowed outlet of the expansion chamber is located centrally in the steel pipe.
  • the displacement body can in this case hineinra ⁇ gen in this chamber or in the beam line.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a device according to a first embodiment of the invention.
  • FIG. 2 shows a detail from FIG. 1 on an enlarged scale
  • Fig. 10 is a section along the line X-X in Figure 9;
  • the device shown in Figure 1 has a jet nozzle 10, z.
  • a jet nozzle 10 a convergent / divergent nozzle or Laval nozzle with which a beam of Il ⁇ gases to be generated, which has approximately sound velocity or supersonic speed and the solid dry ice particles are added as a blasting agent.
  • the jet nozzle 10 is connected to a jet line 12, which in turn is connected to a pressure source (not shown) and flows through the carrier gas, for example compressed air with a pressure in the order of magnitude of IMPa and a throughput of, for example, 1 to 10 m 3 / min becomes.
  • a pressure source not shown
  • the carrier gas for example compressed air with a pressure in the order of magnitude of IMPa and a throughput of, for example, 1 to 10 m 3 / min becomes.
  • liquid carbon dioxide is supplied from a non-shown high-pressure tank or cold tank.
  • the supply line 14 is spielmik formed as a capillary or throttled ge by an adjustable aperture, so that the throughput of liquid carbon dioxide, for example, in the order of 0, 1 to 0.4 kg per cubic meter of carrier gas (Volu ⁇ men under atmospheric pressure) lies.
  • the supply line 14 opens into a relaxation space 16 which is widened in cross-section and is formed by the interior of a nozzle 18 which opens obliquely into the jet line 12.
  • These dry ice particles are transported into the jet line 12 by the simultaneously occurring gaseous carbon dioxide or sucked out of the expansion space 16 by the dynamic pressure of the carrier gas and are thus distributed in the carrier gas flow and finally through the jet nozzle 10 at high speed delivered a workpiece to be cleaned.
  • the throughput of liquid carbon dioxide and the carrier gas throughput can be regulated.
  • a cone-shaped displacement body 20 is arranged on the center axis of the connection piece 18, which is oriented coaxially to the connection piece 18 and its tip points towards the mouth of the nozzle Supply line 14 in the relaxation room 16 has.
  • the mixture of gaseous and solid carbon dioxide flowing out of the expansion chamber 16, if appropriate also with certain proportions of liquid carbon dioxide, is thus displaced by the displacement body 20 and therefore exits only in a throttled manner into the jet line 12 the displacement body 20 forms a cross-sectional constriction with the walls of the nozzle 18.
  • the residence time of the dry ice particles in the expansion chamber 16 saturated with cold, gaseous carbon dioxide is prolonged, so that the dry ice particles have time to grow by condensation.
  • the cross-sectional constriction produces an uneven flow profile with flow velocity increasing from the expansion space 16 to the annular gap between the displacement body 20 and the wall of the nozzle 18.
  • the cross-sectional constriction leads to a greater density with which the dry ice particles are suspended in the gaseous medium. All this promotes the growth of very solid dry ice particles, which then develop a high cleaning effect due to their size and hardness.
  • the approximately streamlined shape of the conical combustion body 20 prevents the grown dry ice particles from being smashed again upon impact with the displacer 20.
  • the displacement body 20 is shown enlarged.
  • Axial bores 22 in the displacement body 20 make it possible to optimally adjust the flow profile of the medium flowing out of the expansion space 16.
  • Radial lands 24 hold the displacer 20 centrally in the nozzle 18 and are shaped to provide virtually no baffles for the dry ice particles.
  • FIGS. 6 and 7 show displacement bodies 30, 32 in the form of an ellipsoid or a spherical cap.
  • the displacement bodies 26, 28, 30 and 32 are fastened analogously to the displacement body 20 in the connection piece 18 and can optionally also have axial bores.
  • FIG. 8 shows a modified embodiment in which an ellipsoidally expanded chamber 34 is provided between the beam line 12 and the jet nozzle 10.
  • the supply line 14 for liquid carbon dioxide ver ⁇ here runs coaxially in the jet line 12 upstream of the chamber 34 and opens into the expansion space 16, which is here at the upstream end of the chamber 34 and opens axially into this chamber.
  • the outlet of the expansion space 36 is narrowed in cross section by the conical displacement body 20.
  • this displacement body projects somewhat into the jet line 12 or into the chamber 34 and thus effects a good distribution of the dry ice particles in the widened chamber 34.
  • FIGS. 9 and 10 show an embodiment of the device which resembles in its construction the device according to FIG.
  • the cross-section constriction at the outlet of the expansion space 16 is not formed here by a centrally disposed displacement body, but by hump-like displacement bodies 36, which are arranged distributed in the downstream region of the stub 18 on its inner wall.
  • Figures 1 1 and 12 show embodiments in which the nozzle 18 at its end facing the supply line 14 has a larger cross section, downstream of which a conically tapering section 38 connects, here the outlet of the expansion chamber 16 and at the same time the cross-sectional constriction of this outlet forms.
  • the displacement body 20 is additionally provided downstream of the conically tapered section 38.
  • the length of the cylindric expansion space 16 should not be too small, in particular in the case of small-sized devices in which the inner diameter of the jet line 12 is smaller than approximately 15 mm, so that the expansion space has a sufficient volume.
  • the diameter of the expansion space 16 is preferably greater than the diameter of the beam line 12.
  • the cross-sectional constriction at the outlet of the expansion space is typically between 20 and 50% of the cross-sectional area in the interior of the expansion space 16.
  • the exact extent of the cross-sectional constriction depends on the respective process parameters, in particular on the pressure and throughput of the carrier gas, the throughput liquid carbon dioxide, the temperature of the liquid carbon dioxide and the like. In general, a cross-sectional constriction of the order of 40% is appropriate.
  • the diameter of the beam line 12 may vary, for example, between 8 and 32 mm.

Landscapes

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahls von Trockeneisparti­keln, mit einer Strahldüse (10), einer Strahlleitung (12) zur Zufuhr eines Trä­gergases zu der Strahldüse und einer Zufuhrleitung (14) für flüssiges Kohlen­dioxid, die über einen Entspannungsraum (16) in die Strahlleitung (12) mün­det, dadurch gekennzeichnet, dass am Auslass des Entspannungsraumes (16) in die Strahlleitung (12) eine Querschnittsverengung (20) vorgesehen ist.

Description

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG EINES STRAHLSVON
TROCKENEISPARTIKELN
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Strahls von Trok- keneispartikeln, bei dem flüssiges Kohlendioxid in einem Entspannungsraum entspannt -wird, um die Trockeneispartikel zu bilden, die dann in einen Strom eines Trägergases eingeleitet werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchfüh¬ rung dieses Verfahrens.
Ein solches Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung werden in WO 2004/ 033 154 Al beschrieben. Die Vorrichtung ist Teil einer Strahlanlage, die dazu dient, größere Oberflächen, beispielsweise die Innenflächen von Rohren oder Kesseln in Industrieanlagen, von festsitzenden Verkrustungen zu befreien. Das flüssige Kohlendioxid wird aus einer Zufuhrleitung, die beispielsweise durch eine Kapillare gebildet wird, in einen Entspannungsraum mit größerem Querschnitt eingeleitet, so daß durch die Entspannung ein Teil des Kohlendi¬ oxids verdampft, während ein anderer Teil des Kohlendioxids aufgrund der Verdunstungskälte zu Trockeneispartikeln kondensiert. Der Entspannungs¬ raum mündet, vorzugsweise seitlich, in eine Strahlleitung, die von dem Trä- gergas, beispielsweise Druckluft oder Stickstoff, durchströmt wird. Durch den Sog des an der Mündung des Entspannungsraumes vorbeiströmenden Trägergases werden die Trockeneispartikel gleichsam aus dem Entspan¬ nungsraum abgesaugt und in der Trägergasströmung suspendiert. An der Mündung der Stahlleitung ist eine Düse, vorzugsweise eine Laval-Düse vorge- sehen, so daß der Strahl auf hohe Geschwindigkeiten, vorzugsweise auf Über¬ schallgeschwindigkeit, beschleunigt wird.
Bei einer in dieser Druckschrift beschriebenen Ausführungsform wird der Entspannungsraum durch einen Rohrstutzen gebildet, der ein Innengewinde aufweist. Dieses Innengewinde soll Störkanten bilden, an denen sich durch den Aufprall der Trockeneispartikel eine Kruste aus Trockeneis bilden soll. Dahinter steht die Theorie, daß durch Abbröckeln dieser Kruste größere Trockeneispartikel entstehen. Als Alternative zu einem Innengewinde werden Störkanten erwähnt, die durch Einbauten wie beispielsweise ein Flügelrad oder eine Schnecke im Inneren des Entspannungsraumes gebildet werden. Dabei wurde bisher davon ausgegangen, daß die Störkanten zwar als Prall¬ körper für das Trockeneis dienen sollen, andererseits jedoch den Abtransport der Trockeneispartikel und des Gases aus dem Entspannungsraum nicht be¬ hindern sollten, weil sonst der Druck in dem Entspannungsraum zu groß würde und damit die Entspannung und Verdunstung des flüssigen Kohlendi¬ oxids behindert würde.
Aufgabe der Erfindung ist es, dieses bekannte Verfahren und die Vorrichtung weiter zu verbessern, um eine noch effizientere Erzeugung von Trocken¬ eispartikeln mit hoher Reinigungswirkung zu erreichen.
Diese Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch gelöst, daß der Ausstrom der Trockeneispartikel aus dem Entspannungsraum durch eine Querschnittsverengung gedrosselt wird.
Es hat sich gezeigt, daJ3, entgegen der Erwartung, die Drosselung des Aus- stroms aus dem Entspannungsraum die Bildung der Trockeneispartikel nicht behindert, sondern im Gegenteil begünstigt. Dies ist vermutlich darauf zu¬ rückzuführen, daß die Drosselung des Ausstroms das Wachstum der Trok- keneispartikel durch Kondensation verstärkt, zumal durch die Drosselung auch die Verweilzeit der Trockeneispartikel im Entspannungsraum verlängert wird. Versuche, bei denen die Reinigungswirkung des in dieser Weise erzeug¬ ten Strahls bewertet wurde, haben gezeigt, daß durch die erfϊndungsgemäße Maßnahme eine Leistungsteigerung von 50 bis 100% erreicht werden kann. Neben der Entstehung größerer und härterer Trockeneispartikel wurde als weiterer vorteilhafter Effekt der Erfindung festgestellt, daß sich am Ausgang der Strahldüse auch ein gleichmäßigeres Strahlbild ergibt, all dies bei gleich¬ bleibendem oder gar verringertem Verbrauch an flüssigem Kohlendioxid.
In der eingangs erörterten Druckschrift wurde außerdem erwähnt, daß der Entspannungsraum eine gewisse Mindestlänge haben sollte. Durch die erfin- dungsgemäße Querschnittsverengung läßt sich diese Mindestlänge ohne Lei¬ stungseinbuße reduzieren, so daß eine kompaktere und handlichere Kon¬ struktion der Vorrichtung ermöglicht wird.
Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß am Ausgang des Entspannungsraumes eine Querschnittsverengung vorgesehen ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteran¬ sprüche.
Bevorzugt sollte die Querschnittsverengung mindestens 20% der Quer- schnittsfläche des Entspannungsraumes betragen.
Vorzugsweise wird die Querschnittsverengung durch annähernd stromlinien¬ förmige Strukturen erreicht, die von den Trockeneispartikeln gut umströmt werden und keine wesentliche Prallfläche für die Trockeneispartikel bilden.
Gemäß einer Ausführungsform ist auf der Mittelachse des Entspannungsrau¬ mes ein Verdrängungskörper in der Form eines Kegels, einer Kugel, einer Halbkugel oder dergleichen vorgesehen, dessen zugespitzte oder abgerundete Seite stromaufwärts gerichtet ist. Der AuslaJ3querschnitt des Entspannungs- raumes wird dann durch einen Ringspalt zwischen der Wand des Entspan¬ nungsraumes und dem Verdrängungskörper gebildet. Zusätzlich können in dem Verdrängungskörper axiale Bohrungen vorgesehen sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform wird die Querschnittverengung da- durch erreicht, daj3 sich der Entspannungsraum am auslaßseitigen Ende ko¬ nisch verjüngt. Diese Maßnahmen können auch kombiniert werden, indem in dem verjüngten Auslassbereich des Entspannungsraumes mittig ein Verdrän¬ gungskörper angeordnet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Zufuhrleitung für das flüssi¬ ge Kohlendioxid und der Entspannungsraum koaxial im Inneren der Strahl¬ leitung angeordnet, so daß der verengte Auslaß des Entspannungsraumes mittig in der Stahlleitung liegt. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Strahl¬ leitung in dem zwischen der Mündung des Entspannungsraumes und der Strahldüse gelegenen Abschnitt zu einer Kammer zu erweitern. Der Verdrän¬ gungskörper kann dabei in diese Kammer bzw. in die Strahlleitung hineinra¬ gen. Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeich¬ nung näher erläutert.
Es zeigen.
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 2 eine Einzelheit aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab;
Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie III-III in Figur 2;
Fig. 4 bis 9 axiale Schnitte durch Vorrichtungen gemäß weiteren Aus¬ führungsbeispielen der Erfindung;
Fig. 10 einen Schnitt längs der Linie X-X in Figur 9; und
Fig. 1 1 und 12 axiale Schnitte durch Vorrichtungen gemäß weiteren Aus¬ führungsbeispielen
Die in Figur 1 gezeigte Vorrichtung weist eine Strahldüse 10 auf, z. B. eine konvergent/divergent-Düse oder Laval-Düse, mit der ein Strahl eines Träger¬ gases erzeugt werden soll, der annähernd Schallgeschwindigkeit oder Über¬ schallgeschwindigkeit hat und dem feste Trockeneispartikel als Strahlmittel zugesetzt sind. Die Strahldüse 10 ist an eine Strahlleitung 12 angeschlossen, die ihrerseits mit einer nicht gezeigten Druckquelle verbunden ist und von dem Trägergas, beispielsweise von Druckluft mit einem Druck in der Größen¬ ordnung von IMPa und einem Durchsatz von beispielsweise 1 bis 10 m3/min durchströmt wird.
Über eine Zufuhrleitung 14 wird flüssiges Kohlendioxid aus einem nicht ge¬ zeigten Hochdrucktank oder Kalttank zugeführt. Die Zufuhrleitung 14 ist bei¬ spielsweise als Kapillare ausgebildet oder durch eine einstellbare Blende ge¬ drosselt, so daß der Durchsatz an flüssigem Kohlendioxid beispielsweise in der Größenordnung von 0, 1 bis 0,4 kg pro Kubikmeter Trägergas liegt (Volu¬ men unter Atmosphärendruck) liegt. Die Zufuhrleitung 14 mündet in einen im Querschnitt erweiterten Entspan¬ nungsraum 16, der durch das Innere eines schräg in die Strahlleitung 12 mündenden Stutzens 18 gebildet wird. Wenn sich das flüssige Kohlendioxid beim Eintritt in den Entspannungsraum 16 entspannt, wird ein Teil des Koh- lendioxids verdampft, und durch die dabei entstehende Verdunstungskälte kondensiert ein anderer Teil des Kohlendioxids zu Trockenschnee, also zu fe¬ sten Trockeneispartikeln. Diese Trockeneispartikel werden durch das gleich¬ zeitig entstehende gasförmige Kohlendioxid in die Strahlleitung 12 transpor¬ tiert bzw. durch den dynamischen Druck des Trägergases aus dem Entspan- nungsraum 16 abgesaugt und werden so in der Trägergasströmung verteilt und schließlich durch die Strahldüse 10 mit hoher Geschwindigkeit auf ein zu reinigendes Werkstück abgegeben. Vorzugsweise sind der Durchsatz an flüssigem Kohlendioxid sowie der Trägergasdurchsatz regelbar.
Im stromabwärtigen Bereich des Entspannungsraumes 16, also dort, wo die¬ ser Entspannungsraum in die Strahlleitung 12 mündet, ist auf der Mittelach¬ se des Stutzens 18 ein kegelförmiger Verdrängungskörper 20 angeordnet, der koaxial zum Stutzen 18 orientiert ist und dessen Spitze auf die Mündung der Zufuhrleitung 14 in den Entspannungsraum 16 weist. Das aus dem Entspan- nungsraum 16 ausströmende Gemisch aus gasförmigem und festem Kohlen¬ dioxid , ggf. noch mit gewissen Anteilen an flüssigem Kohlendioxid, wird so¬ mit durch den Verdrängungskörper 20 verdrängt und tritt somit nur gedros¬ selt in die Strahlleitung 12 aus, da der Verdrängungskörper 20 mit den Wän¬ den des Stutzens 18 eine Querschnittsverengung bildet. Hierdurch wird die Verweilzeit der Trockeneispartikel in dem mit kaltem, gasförmigem Kohlendi¬ oxid gesättigten Entspannungsraum 16 verlängert, so daj3 die Trockeneispar¬ tikel Zeit haben, durch Kondensation zu wachsen. Zugleich erzeugt die Quer¬ schnittsverengung ein ungleichmäßiges Strömungsprofil mit vom Entspan¬ nungsraum 16 zum Ringspalt zwischen dem Verdrängungskörper 20 und der Wand des Stutzens 18 zunehmender Strömungsgeschwindigkeit. Weiterhin führt die Querschnittsverengung zu einer größeren Dichte, mit der die Trok- keneispartikel in dem gasförmigen Medium suspendiert sind. All dies begün¬ stigt das Wachstum von sehr festen Trockeneispartikeln, die dann aufgrund ihrer Größe und Härte eine hohe Reinigungswirkung entfalten. Die annä- hernd stromlinienförmige Gestalt des kegelförmigen Verbrennungskörpers 20 verhindert dabei, daß die gewachsenen Trockenneispartikel beim Aufprall auf den Verdrängungskörper 20 wieder zerschlagen werden. In Figuren 2 und 3 ist der Verdrängungskörper 20 vergrößert dargestellt. Axiale Bohrungen 22 in dem Verdrängungskörper 20 ermöglichen es, das Strömungsprofil des aus dem Entspannungsraum 16 ausströmenden Medi¬ ums optimal einzustellen. Radiale Stege 24 halten den Verdrängungskörper 20 mittig in dem Stutzen 18 und sind so geformt, daß sie praktisch keine Prallflächen für die Trockeneispartikel bilden.
Figuren 4 bis 7 zeigen abgewandelte Ausführungsbeispiele der Vorrichtung. Diese Beispiele unterscheiden sich von der Vorrichtung nach Figur 1 nur durch eine geänderte Form des Verdrängungskörpers. In Figur 4 ist als Ver¬ drängungskörper 26 eine Halbkugel vorgesehen, deren abgerundete Seite ge¬ gen die Strömungsrichtung, also zur Mündung der Zufuhrleitung 14 weist. In Figur 5 ist als Verdrängungskörper 28 eine Kugel vorgesehen. Figuren 6 und 7 zeigen Verdrängungskörper 30, 32 in der Form eines Ellipsoids bzw. eines kugelkalottenförmigen Schildes. Die Verdrängungskörper 26, 28, 30 und 32 sind analog zu dem Verdrängungskörper 20 im Stutzen 18 befestigt und kön¬ nen wahlweise ebenfalls axiale Bohrungen aufweisen.
Figur 8 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform, bei der zwischen der Strahlleitung 12 und der Strahldüse 10 eine ellipsoidförmig erweiterte Kam¬ mer 34 vorgesehen ist. Die Zufuhrleitung 14 für flüssiges Kohlendioxid ver¬ läuft hier koaxial in der Strahlleitung 12 stromaufwärts der Kammer 34 und mündet in den Entspannungsraum 16, der sich hier am stromaufwärtigen Ende der Kammer 34 befindet und sich axial in diese Kammer öffnet. Der Auslaß des Entspannungsraumes 36 ist durch den kegelförmigen Verdrän¬ gungskörper 20 im Querschnitt verengt. Dieser Verdrängungskörper ragt hier etwas in die Strahlleitung 12 bzw. in die Kammer 34 hinein und bewirkt so eine gute Verteilung der Trockeneispartikel in der erweiterten Kammer 34.
Figuren 9 und 10 zeigen eine Ausführungsform der Vorrichtung, die in ihrem Aufbau wieder der Vorrichtung nach Figur 1 ähnelt. Die Querschnittsveren¬ gung am Auslaß des Entspannungsraumes 16 wird hier jedoch nicht durch einen mittig angeordneten Verdrängungskörper, sondern durch buckelartige Verdrängungskörper 36 gebildet, die im stromabwärtigen Bereich des Stut- zens 18 verteilt an dessen Innenwand angeordnet sind. Figuren 1 1 und 12 zeigen Ausführungsformen, bei denen der Stutzen 18 an seinem der Zufuhrleitung 14 zugewandten Ende einen größeren Querschnitt hat, an den sich stromabwärts ein sich konisch verjüngender Abschnitt 38 anschließt, der hier den Auslaß des Entspannungsraumes 16 und zugleich die Querschnittsverengung dieses Auslasses bildet. Bei der Ausführungsform nach Figur 12 ist stromabwärts des konisch verjüngten Abschnitts 38 zusätz¬ lich noch der Verdrängungskörper 20 vorgesehen. Die Länge des zylindri¬ schen Enspannungraumes 16 sollte, insbesondere bei kleinbauenden Vorrich¬ tungen, bei denen der Innenduchmesser der Strahlleitung 12 kleiner als etwa 15 mm ist, nicht zu klein sein, damit der Entspannungsraum ein ausreichen¬ des Volumen hat. Außerdem ist der Durchmesser des Entspannungsraumes 16 vorzugsweise größer als der Durchmesser der Strahlleitung 12.
Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen beträgt die Querschnittsverengung am Auslaß des Entspannungsraumes typischerweise zwischen 20 und 50% der Querschnittsfläche im Inneren des Entspannungsraumes 16. Das genaue Ausmaß der Querschnittsverengung ist von den jeweiligen Verfahrensparame¬ tern abhängig, insbesondere vom Druck und Durchsatz des Trägergases, dem Durchsatz an flüssigem Kohlendioxid, der Temperatur des flüssigen Kohlen- dioxids und dergleichen. Im allgemeinen ist eine Querschnittsverengung in der Größenordnung von 40% zweckmäßig. Der Durchmesser der Strahlleitung 12 kann beispielsweise zwischen 8 und 32 mm variieren.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Erzeugung eines Strahls von Trockeneispartikeln, bei dem flüssiges Kohlendioxid in einem Entspannungsraum (16) entspannt wird, um die Trockeneispartikel zu bilden, die dann in einen Strom eines Trägergases eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausstrom der Trocken¬ eispartikel aus dem Entspannungsraum (16) durch eine Querschnittsveren¬ gung (20; 26; 28; 30; 32; 36; 38) gedrosselt wird.
2. Vorrichtung zur Erzeugung eines Strahls von Trockeneispartikeln, mit einer Strahldüse (10), einer Strahlleitung (12) zur Zufuhr eines Trägergases zu der Strahldüse und einer Zufuhrleitung (14) für flüssiges Kohlendioxid, die über einen Entspannungsraum (16) in die Strahlleitung (12) mündet, da¬ durch gekennzeichnet, daß am Auslaß des Entspannungsraumes (16) in die Strahlleitung (12) eine Querschnittsverengung (20; 26; 28; 30; 32; 36; 38) vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer¬ schnittsverengung mehr als 20% der Innenquerschnittsfläche des Entspan- nungsraumes (16) beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Quer¬ schnittsverengung mehr als 40% der Innenquerschnittsfläche des Entspan¬ nungsraumes (16) beträgt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Querschnittsverengung durch einen mittig und koaxial im Aus¬ laß des Entspannungsraumes (16) angeordneten Verdrängungskörper (20; 26; 28; 30; 32) gebildet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver¬ drängungskörper (20; 26; 28; 30; 32) die Form eines Kegels, einer Halbkugel, einer Kugel, eines Ellipsoids oder eines gewölbten Schildes hat.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängungskörper (20; 26; 28; 30; 32) auf der dem Entspannungsraum (16) zugewandten Seite zugespitzt oder verrundet ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Verdrängungskörper (20; 26; 32) auf der vom Entspannungs¬ raum (16) abgewandten Seite stumpf ausgebildet ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Zufuhrleitung (14) und der Entspannungsraum (16) koaxial in der Strahlleitung (12) angeordnet sind und daJ3 die Strahlleitung (12) zwi¬ schen der Mündung des Entspannungsraumes (16) und der Strahldüse (10) zu einer Kammer (34) erweitert ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeich¬ net, daß der Entspannungsraum (16) durch das Innere eines Stutzens (18) gebildet wird und daß die Querschnittsverengung durch einen sich konisch verjüngenden Abschnitt (38) dieses Stutzens gebildet wird.
PCT/EP2005/000031 2004-07-13 2005-01-03 Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines strahls von trockeneispartikeln Ceased WO2006005377A1 (de)

Priority Applications (4)

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