Устройство для получения гранул сухого льда

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности, к устройствам по изготовлению гранул сухого льда различных диаметров, и может найти применение при использовании в устройствах для очистки поверхностей.
Известны устройства, используемые для очистки поверхностей от загрязнений, в которых используют жидкую углекислоту, помещаемую во встроенный в устройство сосуд Дьюара или находящуюся во внешнем сосуде. Жидкая углекислота при подаче ее в камеру адиабатического расширения преобразуется в твердую фазу, которая используется для очистки поверхности (авторское свидетельство СССР SU 1380923, МПК B24C 3/06 (2000.01) 1988).
К недостаткам описанных выше устройств относится то, что получаемые гранулы сухого льда имеют малую плотность, что в дальнейшем отрицательно сказывается на процессе очистки поверхности. Кроме того, как и в случае получения гранул измельчением блока сухого льда, происходит потеря углекислоты вследствие того, что некоторый процент материала идет на образование слишком мелких гранул, не пригодных для пескоструйной обработки, для которой предназначены получаемые гранулы.
2
Известен аппарат для формирования гранул сухого льда высокой плотности, в котором углекислый газ (CO), находящийся в жидкой фазе, вводят под давлением в цилиндр с поршнем. Кристаллы углекислого газа формируются в цилиндре и обжимаются поршнем для формирования блока сухого льда, который под воздействием высокого давления, создаваемого поршнем, экструдируется через фильеры матрицы. (международная заявка W08603707, МПК В24С 1/00, 1986).
2
К недостаткам относится то, что в нем не предусмотрены средства, позволяющие уменьшить нагрев жидкого СО в процессе его транспортирования к цилиндру.
Известна установка для производства гранул сухого льда, содержащая корпус, дроссельное устройство, теплообменник, приспособление для прессования (см. а.с. СССР № 1709156, МПК F25C 1/22 (2000.01), 1992 г.).
2.
Недостатком данного устройства является расположение теплообменника вне корпуса установки, что снижает эффективность охлаждения жидкой фазы СО
2
2
2
2
2
2
2
Известно устройство для получения гранул сухого льда, содержащее двигатель с редуктором, рабочие цилиндры, имеющие форсунки для впрыска углекислого газа в жидкой фазе (жидкий СО) и матрицы с фильерами для образования гранул. Устройство снабжено теплообменником, выполненным в виде полого трубчатого корпуса, внутри которого расположена спираль из трубки, один конец которой предназначен для подсоединения к внешней емкости с жидким СО, а другой конец трубки соединен с форсункой для впрыска жидкого СО в рабочий цилиндр. На поршнях рабочих цилиндров установлено кольцо с каналами для прохода газообразного СО. Цилиндры дополнительно сообщены с полостью трубчатого корпуса теплообменника для перетекания в него газообразного СО и омывания им внешней поверхности спирали из трубки с жидким СО. Трубчатый корпус теплообменника сообщен также с внешней средой для выхода газообразного СО. Рабочие цилиндры устройства установлены над теплообменником (см. патент РФ № 70 840, МПК B24C 9/00 (2006.01), 2008 г.). Данное решение принято за прототип.
Техническая проблема, решаемая заявленной полезной моделью, - повышение производительности устройства.
2
2
2
Поставленная техническая проблема решается за счет того, что в известном устройстве для получения гранул сухого льда, содержащем корпус с установленными в нем приводом, рабочим цилиндром для образования гранул, имеющем форсунки для впрыска углекислого газа в жидкой фазе (жидкий СО), теплообменником, выполненным в виде полого трубчатого корпуса, внутри которого расположена спираль из трубки, один конец которой выполнен с возможностью подсоединения к внешней емкости с жидким СО, а другой конец трубки соединен с форсункой для впрыска жидкого СО в рабочий цилиндр, в соответствии с полезной моделью, теплообменник содержит внутренний цилиндр, а спираль из трубки расположена в пространстве между внутренним цилиндром и стенками полого корпуса теплообменника.
2
Техническим результатом от использования данной полезной модели является обеспечение более высокой производительности и получение гранул сухого льда (СО) большой плотности.
2
Выполнение устройства с теплообменником, содержащим внутренний цилиндр, и расположенную в пространстве между внутренним цилиндром и стенками полого корпуса спираль из трубки, позволяет обеспечить более высокую производительность получения гранул сухого льда (СО) большой плотности.
За счет наличия в теплообменнике внутреннего цилиндра, и размещения спирали из трубки в пространстве между внутренним цилиндром и стенками полого корпуса обеспечивается повышение эффективности охлаждения жидкой углекислоты и таким образом поднимается производительность устройства.
Фиг. 1 - общая схема устройства;
Фиг. 2 - прозрачная схема теплообменника.
2
2
2
Устройство для получения гранул сухого льда содержит корпус 1, в котором расположен привод 2, выполненный в виде гидростанции, соединенный с рабочим цилиндром 3 и предназначенный для обеспечения его работы. В корпусе 1 установлен рабочий цилиндр 3 для образования гранул, имеющий форсунки 4 для впрыска углекислого газа в жидкой фазе (жидкий СО) и матрицы с фильерами (условно не показаны) для образования гранул. В корпусе 1 также установлен теплообменник 5, выполненный в виде полого трубчатого корпуса, внутри которого расположена спираль 6 из трубки 7. Один конец 8 трубки 7 выполнен с возможностью подсоединения к внешней емкости (условно не показана) с жидким СО. Другой конец 9 трубки 7 соединен с форсункой 4 для впрыска жидкого СО в рабочий цилиндр 3. Теплообменник 5 содержит внутренний цилиндр 10, а спираль 6 из трубки 7 расположена в пространстве между внутренним цилиндром 10 и стенками 11 полого корпуса теплообменника.
Работа устройства.
При запуске привода 2, выполненного в виде гидростанции, обеспечивается ход поршней в рабочем цилиндре 3.
2
2
2
2
2
2
Жидкий СО под давлением в 23 атм. подается из внешней емкости (условно не показана) через конец 8 трубки 7 спирали 6 в теплообменник 5. Жидкая фаза СО проходит через спираль 6 теплообменника, где подвергается дополнительному охлаждению, и через конец 9 трубки 7 попадает в форсунку 4, расположенную на входе в рабочий цилиндр 3. В результате происходит адиабатическое расширение жидкого СО, так как давление в рабочем цилиндре 3 существенно ниже давления жидкого СО и составляет 1 атм. За счет резкого увеличения объема происходит понижение температуры дополнительно охлажденного СО и превращение его в снег. Дополнительное охлаждение СОв жидкой фазе, которую охлаждают, пропуская через теплообменник 5, позволяет уменьшить потери перехода двуокиси углерода в газообразное состояние и затем в снег. За счет этого увеличивается количественная масса рыхлого снега, образуемого в рабочем цилиндре 3 путем сжатия при перепаде давления. Далее при прямом ходе поршня рабочего цилиндра 3 снег уплотняется и продавливается через фильеры матрицы, которая находится на выходе из рабочего цилиндра 3. В результате происходит образование гранул сухого льда большой плотности.
2
2
2
2,
Газообразный СО из запоршневого пространства рабочего цилиндра 3 поступает в трубку 12, по которой перетекает в пространство между внутренним цилиндром 10 и стенками 11 полого корпуса теплообменника 5 и, омывая медную трубку с жидким СО, поддерживает его низкую температуру. За счет наличия в корпусе теплообменника 5 внутреннего цилиндра 10 образовано пространство между внутренним цилиндром 10 и стенками 11 полого корпуса теплообменника 5, в котором расположена спираль 6. Поскольку объем пространства между внутренним цилиндром 10 и стенками 11 полого корпуса теплообменника 5 гораздо меньше объема полого корпуса теплообменника, поступающий из запоршневого пространства рабочего цилиндра 3 газообразный СОимеет большую концентрацию вокруг спирали 6 теплообменника, что обеспечивает более эффективное охлаждение жидкой фазы СОпроходящей по трубке 7 спирали теплообменника.
Готовые гранулы сухого льда из рабочего цилиндра 3 попадают в емкости для хранения и транспортировки (условно не показаны).
Все узлы и детали заявляемого устройства могут быть изготовлены на современном оборудовании, либо могут быть использованы известные устройства (например, известный гидроцилиндр привода).
Заявляемая полезная модель может быть использована в области машиностроения, в частности, может найти применение при использовании в устройствах для абразивной очистки поверхностей.