CN114599606A - 用于产生和输送干冰颗粒的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于产生干冰颗粒的设备，该设备具有挤压缸，用于供应液态二氧化碳的给料开口通入到挤压缸中并且挤压缸在端侧配备有具有一个或多个开口的模具、以及以可纵向移动的方式容纳在挤压缸中的活塞。挤压缸在使用期间被供应有液态二氧化碳，该液态二氧化碳在给料开口处膨胀，至少部分地转化为雪状二氧化碳并且通过活塞的运动被挤压向并被挤压通过模具。根据本发明，模具被设计为能够可松脱地与挤压缸连接的柱体并且模具配备有与模具的纵向轴线平行定向的穿通部，这些穿通部的尺寸被确定成使得其长度和直径与要产生的干冰颗粒的长度和直径相对应。

Description

用于产生和输送干冰颗粒的设备和方法

本发明涉及一种用于产生和输送干冰颗粒的设备。

在下文中，“干冰颗粒”或“二氧化碳颗粒”应被理解为由固态二氧化碳形成的硬质件，这些硬质件通过压制雪状二氧化碳或通过冻结液态二氧化碳而制成。干冰颗粒具有多种用途，例如其能够被用来喷射表面以达到清洁目的或者用来冷却产品。

已知有用于产生干冰颗粒的设备，这些设备具有：带有可移动活塞的挤压缸；用于将二氧化碳引入挤压缸的给料开口；以及在挤压缸侧面处配备有一个或多个孔的模具，活塞将二氧化碳压向该模具。通常以液态形式供应的二氧化碳在进入挤压活塞时膨胀，以使部分地形成雪状二氧化碳。雪状二氧化碳通过活塞的推力被挤压向并且被挤压穿过模具中的孔。在供应二氧化碳时产生的气体通过排出管路排出。这种类型的设备例如从EP 1 328765 B1、US 2012/0291479 A1或DE 10 2008 027 283 A1中是已知的。从模具中生成的干冰条在离开模具时断裂成不规则长度的部块或者借助适合的切割工具来切割。这些断裂块被收集在容器中，这些容器中的断裂块被输送到使用位置、例如喷射装置。在这些主题中不利之处在于，颗粒的长度只能在一定的变化范围内精确确定，从而因此对制造的干冰总量存在一定的不确定性。

从EP 0707 796 A1或US 5,413,526 B1已知用于组织部分(尤其是肉块)的内部冷却的装置，在这些装置中干冰颗粒被注入到要冷却的组织中。用于这一目的的装置分别包括开槽器件，借助该开槽器件来在要冷却的肉块中形成切口，随后将大量干冰颗粒填充到该切口内。在该主题中的缺点是，只能非常不精确地确定所供应的干冰颗粒的数量，这可能在这些主题中导致对产品的不期望的不均匀冷却并且由此导致肉类质量不均匀。

因此，本发明的目的在于，提供一种用于产生和输送干冰颗粒的设备，其中颗粒能够以均匀的大小和形状产生并且能够在没有出现断裂风险的情况下被输送到使用位置。

这个目的通过具有专利权利要求1的特征的设备来实现。在从属权利要求中给出了本发明的有利的设计方案。

根据本发明的用于产生和输送干冰颗粒的设备，该设备包括造粒设备，该造粒设备具有：带有用于供应液态二氧化碳的入口和用于排放二氧化碳气体的气体出口的挤压缸；在以可纵向移动的方式容纳在挤压缸中的活塞；以及布置在挤压缸的端侧处的模具，该模具具有与模具的纵向轴线平行定向的穿通部，其中模具与挤压缸可分离地相连接并且模具的穿通部在其长度和直径方面与要产生的干冰颗粒的长度和直径相对应。

根据本发明，模具既用作要制造的干冰颗粒的工具，又用作这些干冰颗粒的输送容器。在造粒设备中由经压缩的雪状二氧化碳产生的干冰颗粒具有由模具的穿通部的长度和横截面预先给定的均匀形状。此外，颗粒在模具中并且与模具一起地被输送到使用位置，由此确保更可靠且免受断裂的输送。颗粒保留在模具中，直到它们在使用位置借助另行的施用装置从模具中喷出或挤压出。随后，不含二氧化碳颗粒的模具可以重新与挤压缸相连接并且被装载干冰颗粒。

本发明的有利改进方案设置有用于去除可能在模具进行制造的过程中产生的干冰条的分离装置，这些干冰条从模具的端侧伸出。分离装置优选包括切割设备，该切割设备使干冰条与模具的端侧齐平地分离并且以这种方式确保颗粒的大小与穿通部的尺寸精确对应。随后，从模具的端侧前被分离的干冰条可以被收集以及被供应给其他用途，其中颗粒的可精确再现的大小和形状不太重要(例如作为喷射剂或冷却剂)。分离装置可以直接布置在挤压缸处并且在模具仍固定在挤压缸处时进行使用，或者然而作为这样的独立装置，即在产生干冰颗粒后与挤压缸分离的模具被供应给该独立装置。此外，该分离装置还可以配备有从这样的穿通部中去除干冰颗粒的器件，即，在这些穿通部中没有干冰颗粒应被输送。

装载有干冰颗粒的模具优选地在远离造粒设备的用于施用干冰颗粒的装置(下文中也称为“施用装置”)中用作用于二氧化碳颗粒的可更换储仓。出于这一原因，模具优选地具有借以能够将模具尽可能简单地装配在施用装置中和/或装配在挤压缸处的紧固器件，例如与施用装置或挤压缸中的相应器件共同作用的孔、槽或销。在施用装置中，干冰颗粒通过机械作用被喷出或被挤压出并被供应至其使用位置。为了确保干冰颗粒在穿通部内具有为此所需的可纵向移动性而有利的是：在将模具供应给施用装置之前对该模具进行加热，例如供应给加热装置或者给模具配备加热装置，该加热装置确保一层薄的二氧化碳在穿通部所容纳的干冰颗粒的表面处升华。

在本发明的便利的设计方案中，穿通部是绕模具的中心轴线旋转对称地布置的。因此，模具被构造成圆柱体状并且穿通部被布置成彼此相距相等的角距并且与模具的中心轴线相距相等的径向距离。以这种方式构造的模具例如可以在施用装置中与转轮机构(Revolvermechanismus)共同作用并且尤其使各个干冰颗粒从模具中的顺序喷出变得简单。以这种方式构造的模具例如可以具有六至二十个、优选八至十六个可装载干冰颗粒的穿通部。

在替代性的设计方案中，从模具的端侧到端侧彼此平行延伸的穿通部被布置成平行的排，这些排彼此偏移地布置，从而使得在模具内部存在穿通部的尽可能紧密的布置方式。这样的设计方案尤其能够实现在模具中制造大量干冰颗粒。

优选地，挤压缸被指配有用于自动置入和固定模具的装置。在这种情况下省去高耗费地手动更换模具。

穿通部的长度例如介于30mm与150mm之间、优选介于50mm与100mm之间，并且穿通部的直径介于5mm与25mm之间、优选介于5mm与15mm之间。在穿通部内制造的干冰颗粒所具有的质量分别介于5g与100g之间、优选10g与50g之间，并且在直径介于5mm和15mm之间时所具有的体积介于3cm³与50cm³之间。这些相对较大的颗粒尤其适用于屠宰后的肉产品的均匀冷却。

优选地，气体出口与用于使在挤压缸中液态二氧化碳膨胀时所产生的二氧化碳气体再液化的装置。随后，经再液化的二氧化碳可以重新用于在根据本发明的设备中或在其他工艺中产生二氧化碳颗粒。

优选地，根据本发明的设备在用于产生、输送和施用干冰颗粒的系统中使用，该系统除了根据本发明的设备外还配备有用于施用干冰颗粒的装置(在下文中也简称为“施用装置”)，在该装置中模具可以用作供应干冰颗粒的储仓。为此，施用装置具有可以将模具置入到其中的储仓容纳部、以及这样的装置，即，借助该装置使置入到储仓容纳部中的模具的穿通部中的干冰颗粒从模具的穿通部中喷出或挤压出。在有利的设计方案中，该系统还包括用于使在根据本发明的造粒设备中产生的二氧化碳气体再液化的装置和/或上述类型的分离装置。

在系统运行期间，首先在根据本发明的造粒设备的模具中产生干冰颗粒。随后，将装载有干冰颗粒的模具输送至施用装置并且将该模具置入到施用装置的储仓容纳部中。施用装置使干冰颗粒从模具中喷出并且同时将这些干冰颗粒输送至确定位置，例如在要冷却产品的被确定用来容纳干冰颗粒的部分中。在模具被清空后，将该模具从储仓容纳部中取出并且可以通过上述方式在造粒设备中重新装载干冰颗粒。

本发明的目的还通过用于产生、输送和施用干冰颗粒的方法来实现，在该方法中：在造粒设备的模具中产生干冰颗粒；随后将装载有干冰颗粒的模具与造粒设备分离，并且将其供应给用于施用干冰颗粒的装置(施用装置)作为干冰颗粒的储仓；以及借助施用装置来将干冰颗粒引入至其确定位置。通过该方法可以将具有精确确定的大小的各个干冰颗粒带到其使用位置。例如，干冰颗粒借助施用装置被供应给有待冷却的产品中，例如在组织(如肉块)的内部产生与干冰颗粒大小相对应的开口，借助施用装置将干冰颗粒相应地引入到这些开口中。

应借助于附图更详细地解释本发明。在示意性视图中：

图1：以纵截面示出了根据本发明的设备的造粒设备，

图2、图3：以正视图示出了根据本发明的设备的模具的实施例，

图4：示出了根据本发明的用于产生、输送和施用干冰颗粒的系统。

图1中所示的造粒设备1以本身已知的方式包括耐压的挤压缸2，在该挤压缸中以可纵向移动的方式容纳有活塞3。活塞3借助穿过挤压缸2的后端侧4中的开口5引导的活塞杆6来移动，该活塞杆与未在此处示出的驱动器相连接。挤压缸2还包括用于液态二氧化碳的入口7和用于在所供应的液态二氧化碳膨胀时产生的二氧化碳气体的气体出口8。

在挤压缸2的与后端侧4相反的端侧9处布置有在下文详细描述的模具10。为此，在挤压缸2的前部区段11中布置有通向端侧9的紧固器件、例如螺纹孔12。螺纹孔12用于借助未在此处示出的螺栓将模具10可松脱地紧固在挤压缸2上。此外，也可以使用其他连接器件来替代拧接，借助这些连接器件可以轻易地将模具10装配在挤压缸2上并且同样轻易地再将其从该挤压缸处卸下，从而例如能够更换为另外的模具。

模具10是具有内端侧14和外端侧15的、由压力稳定的材料(例如不锈钢)制成的柱体，在其内部设置有一定数量的穿通部16，这些穿通部与挤压缸2和模具10的纵向轴线17平行地延伸并且(在根据图2的实施例中)分别被布置成距纵向轴线17的径向距离相等。根据各自的应用，相对于穿通部16的径向内侧可以布置有中心穿通部18(如实施例中所示)或一定数量的另外的穿通部；或者模具被设计为在这个区域是闭合的。

模具10的长度和由此穿通部16的长度以及穿通部16的直径被确定成使得在活塞3推进时被压入到其中的干冰的长度和直径与有待在应用期间施用的干冰颗粒的尺寸相对应。干冰颗粒于是在模具10内部产生并且被保留在那里直到在使用位置进行施用。因此，模具10以如下方式紧固在挤压缸2处，即，模具通过操作人员或通过自动装置能够容易地从挤压缸2取下并且能够更换为空的(即没有装载干冰的)模具10，并且该模具具有相对应的连接器件，例如是与螺纹孔12共同作用的孔19。

在图3中所示的模具20与模具10的不同之处主要在于：穿通部21不是绕轴线旋转对称地布置的，而是被布置成彼此偏移的排，以便能够实现穿通部21的尽可能紧密的布置方式，由此进而可以在模具20中制造尽可能多的干冰颗粒。为了将模具20紧固在挤压缸2上而在模具20中使用相对于穿通部侧向布置的孔22，在这些孔处有适合的未在此示出的连接器件(例如螺栓)拧入到挤压缸2的前侧的相对应的螺纹中。孔22同时还可以用于将模具20紧固在施用装置中，例如是用于将干冰颗粒施用到肉块中的装置。在根据图2和图3的两个实施例中，密封圈23确保与挤压缸2的密封连接，该密封圈防止二氧化碳冰从模具10、20的侧向离开。

在造粒设备1运行期间，首先将模具10、20紧固在挤压缸2处。随后，通过入口7将液态二氧化碳供应给挤压缸2。液态二氧化碳在进入挤压缸2时膨胀，以形成雪状二氧化碳和二氧化碳气体。当雪状二氧化碳保留在挤压缸2内时，二氧化碳气体经由气体出口8排出。最后，借助未在此示出的阀来封闭入口7和气体出口8。通过活塞3的推力将处于挤压缸2中的雪状二氧化碳压向且压入到模具10、20的穿通部16、18中，从而在此将其压制成干冰。在此，存在于挤压缸2中的雪状二氧化碳的质量不应大于或仅略大于可压入到穿通部16、18中的干冰的质量，因此活塞3在压制之后尽可能地靠近模具10、20的端侧14。在这之后，引导活塞3返回至其初始位置，由此对挤压缸2的内部空间泄压。现在模具10、20与包含在穿通部16、18中的干冰一起被卸下，并且用没有装载干冰的新模具来替代。装载有干冰的模具10、20与挤压缸2分离之前或之后在(图1至图3中未示出的)分离装置中进行再处理，在该分离装置中可能伸出的干冰条被切割和/或各个穿通部16、18完全没有干冰。通过这种方式装载有干冰颗粒的模具10、20从挤压缸2中被取下并且被带到干冰颗粒的使用位置。

图4示出了通过使用根据本发明的设备来施用干冰颗粒的系统25。该系统除了造粒设备1和用于对模具10、20进行再处理的分离装置26之外还包括施用装置27。此外，系统25包括用于加压液化后的二氧化碳的储罐28、以及用于使在液态二氧化碳膨胀时在造粒设备1中产生的二氧化碳气体再液化的装置29。

为了以上述方式制造干冰颗粒，模具(在此示出的示例中为模具10)与造粒设备1的挤压缸2相连接。随后，通过送入管路30将来自储罐28的液态二氧化碳供应给造粒设备1。在挤压缸2中的液态二氧化碳膨胀时所产生的二氧化碳气体经由气体管路31被供应给装置29(在那里处于压力下)，在此被再液化并且经由返回管路32被引回到储罐28中。装载有干冰颗粒的模具10与造粒设备1的挤压缸2松脱并且被供应给分离装置26，在该分离装置中可能突出的干冰块被切割。随后，装载有精确限定的几何形状的干冰颗粒的模具10针对施用装置27用作干冰颗粒的储仓并且为此置入到施用装置27的储仓容纳部33中。

施用装置27例如是手枪式构造的装置，该装置配备有机械冲击器件、例如细长的模针，这些模针在施用装置内部被布置成可轴向移动，即，其使得存在于穿通部16中的干冰颗粒单个地或成组相继地或同时全部喷出。在喷出时，干冰颗粒优选被直接带到其使用位置，该使用位置例如涉及有待冷却的产品(尤其是食品)。例如在此涉及肉块，出于冷却目的来将干冰颗粒填入到先前被引入到肉块中的开口或切口中。

又将现已被清空的模具10供应给造粒设备1并且重新装载干冰颗粒，如箭头34所示。在此示出的用于制造和施用干冰颗粒的系统25中，在制造颗粒期间所产生的二氧化碳气体和模具10都因此得到循环和再利用。在这样的系统中还可以使用其他模具(例如模具20)来替代模具10。

附图标记清单：

1 造粒设备

2 挤压缸

3 活塞

4 端侧

5 开口

6 活塞杆

7 入口

8 出口

9 端侧

10 模具

11 前部区段

12 螺纹孔

13 -

14 (模具的)内端侧

15 (模具的)外端侧

16 穿通部

17 纵向轴线

18 中心穿通部

19 孔

20 模具

21 穿通部

22 孔

23 密封圈

24 -

25 系统

26 分离装置

27 施用装置

28 储罐

29 用于再液化的装置

30 送入管路

31 气体管路

32 返回管路

33 储仓容纳部

34 箭头

Claims (10)

1.一种用于产生和输送干冰颗粒的设备，所述设备具有造粒设备(1)，所述造粒设备具有：带有用于供应液态二氧化碳的入口(7)和用于排放二氧化碳气体的气体出口(8)的挤压缸(2)；在以可纵向移动的方式容纳在所述挤压缸(2)中的活塞(3)；以及布置在所述挤压缸(2)的端侧(9)处的模具(10，20)，所述模具具有与所述模具(10，20)的纵向轴线(17)平行定向的穿通部(16，21)，其中所述模具(10，20)与所述挤压缸(2)可分离地相连接并且所述穿通部(16，21)的长度和直径与要产生的干冰颗粒的长度和直径相对应。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述模具(10，20)被指配有分离装置(26)，所述装置用于去除从所述模具(10，20)的端侧(14，15)伸出的干冰条。

3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述造粒设备(1)具有用于将所述模具(10，20)自动置入并固定在所述挤压缸(2)上的装置。

4.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，在所述模具(10，20)内设置有六至一百个、优选八至八十个穿通部(16，21)。

5.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述穿通部(16，18)绕所述模具(10)的中心轴线(17)旋转对称地布置。

6.根据权利要求1至3之一所述的设备，其特征在于，所述穿通部(21)在所述模具(20)的内部以彼此平行偏移的排延伸。

7.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述穿通部(16，21)分别具有至少50mm、优选至少100mm的长度和至少5mm、优选至少10mm的直径。

8.根据前述权利要求之一所述的设备，其特征在于，所述气体出口(8)与用于使在所述挤压缸(2)中液态二氧化碳膨胀时所产生的二氧化碳气体再液化的装置(29)相连接。

9.一种用于产生、输送和施用干冰颗粒的系统，所述系统具有：根据前述权利要求之一所述的设备(1)，用于在所述模具(10，20)内部产生经处理的干冰颗粒；以及用于施用干冰颗粒的装置(27)，在该装置中所述模具(10，21)能够用作存放和供应干冰颗粒的储仓。

10.一种用于产生、输送和施用干冰颗粒的方法，在该方法中：

-在造粒设备(1)的模具(10，20)中产生干冰颗粒；

-将装载有干冰颗粒的模具(10，20)与所述造粒设备(1)分离，并且将其供应给用于施用干冰颗粒的装置(27)作为干冰颗粒的储仓；以及

-借助用于进行施用的所述装置(27)来将干冰颗粒引入至其确定位置。

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