DE202022107105U1 - System for cooling at least one refrigerant and/or at least one refrigerant in an open process - Google Patents

Abstract

Anlage zur Abkühlung mindestens eines Kältemittels und/oder mindestens eines Kälteträgers in einem offenen Prozess mit einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Betriebsweise, wobei diese mindestens einen Apparat (3) aufweist, der mindestens eine erste Zuführung für mindestens einen ersten Stoffstrom (1) eines Kältemittels und mindestens eine zweite Zuführung für mindestens einen zweiten Stoffstrom (2) eines Kälteträgers (2) bestehend aus Wasser und/oder Wasser mit gefrierpunktsenkenden Stoffen und/oder anderen Kälteträgern aufweist, wobei der Apparat (3) mindestens eine Kammer aufweist, in welcher der erste und der zweite Stoffstrom (1, 2) zusammenführbar, entspannbar und abkühlbar sind und dass sich an den Apparat (3) mindestens ein Behälter/Kältespeicher (4) mit Speicherfunktion und zur Phasentrennung des ersten und zweiten Stoffstroms (1, 2) anschließt und dass der Behälter (4) mindestens einen Ausgang für das Kältemittel und mindestens einen weiteren Ausgang für den Kälteträger aufweist.

Plant for cooling at least one refrigerant and/or at least one refrigerant in an open process with a continuous or discontinuous mode of operation, this having at least one apparatus (3) which has at least one first feed for at least one first material flow (1) of a refrigerant and at least has a second feed for at least a second stream (2) of a refrigerant (2) consisting of water and/or water with substances that lower the freezing point and/or other refrigerants, the apparatus (3) having at least one chamber in which the first and the second material flow (1, 2) can be combined, expanded and cooled and that at least one container/cold accumulator (4) with storage function and for phase separation of the first and second material flow (1, 2) is connected to the apparatus (3) and that the container (4) has at least one outlet for the refrigerant and at least one further outlet for the refrigerant.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Abkühlung mindestens eines Kältemittels und/oder mindestens eines Kälteträgers in einem offenen Prozess nach dem Oberbegriff des 1. Schutzanspruchs.The invention relates to a system for cooling at least one refrigerant and/or at least one refrigerant in an open process according to the preamble of claim 1.

Die Speicherung von Kaltwasser und Wassereis besitzt viele (theoretische) Vorteile (z. B. ökologischer Speicherstoff, Pumpfähigkeit von Eisbrei). Jedoch konnten sich Eisbrei- oder Schneespeichersysteme aus verschiedenen Gründen nicht durchsetzen (z. B. zu teure Anlagentechnik, zu niedrige Arbeitszahlen). Verschiedene Techniken lassen sich auch nicht auf große Leistungen skalieren bzw. bei der Übertragung auf große Leistungen konnten keine Kostenreduktionen bzw. keine Effizienzsteigerungen erreicht werden. Schneespeichersysteme benötigen oft kalte Außenlufttemperaturen bzw. lange Winterperioden zur Schneeproduktion. Die saisonale Kältespeicherung mit Schnee hat sich bei ersten Projekten als sehr anspruchsvoll erwiesen. Deswegen ist eine verfahrenstechnische Herstellung von Kaltwasser, Eisbrei, Schnee oder ähnlichen Stoffsystemen erforderlich. Lösungen für eine großtechnische Speicherung (z. B. größer 1000 m³) im Kurz- und Langzeitbereich von fluiden Stoffsystemen unter -10°C für die Kälteversorgung existieren theoretisch und praktisch nicht.The storage of cold water and water ice has many (theoretical) advantages (e.g. ecological storage material, pumpability of ice slush). However, ice slush or snow storage systems have not been able to establish themselves for various reasons (e.g. system technology that is too expensive, work figures that are too low). Various technologies also cannot be scaled to large outputs or no cost reductions or increases in efficiency could be achieved when transferred to large outputs. Snow storage systems often require cold outside air temperatures or long winter periods for snow production. The seasonal cold storage with snow has proven to be very challenging in the first projects. For this reason, a process engineering production of cold water, ice slush, snow or similar material systems is required. Solutions for large-scale storage (e.g. larger than 1000 m ³ ) in the short- and long-term range of fluid material systems below -10°C for cold supply do not exist either theoretically or practically.

Weiterhin werden zur Kälteerzeugung oft klassische Kältemaschinen mit derzeitig noch zugelassenen Kältemitteln eingesetzt. Diese schädigen das Klima und die Umwelt. Neue Kältemittel sind oft brennbar, explosiv, giftig (bzw. deren Abbauprodukte) usw. Deswegen ist der Umstieg auf ökologische Kältemittel und Kälteträger notwendig.
Die Verwendung von Luft als Kältemittel und Kälteträger ist schon lange bekannt. Offene Kaltgasverfahren wurden zur Kühlung von Lagern eingesetzt. Das Verfahren wurde durch den Einsatz von Kältemaschinen mit Kaltdampfprozessen verdrängt. Heute werden Kaltluftverfahren nur in Nischenanwendungen eingesetzt (z. B. Kühlung von Fahrgasträumen).Furthermore, classic chillers with refrigerants that are currently still approved are often used for refrigeration. These damage the climate and the environment. New refrigerants are often flammable, explosive, toxic (or their decomposition products), etc. It is therefore necessary to switch to ecological refrigerants and coolants.
The use of air as a refrigerant and coolant has been known for a long time. Open cold gas processes have been used to cool bearings. The process was superseded by the use of chillers with cold steam processes. Today, cold air processes are only used in niche applications (e.g. cooling of passenger compartments).

Eine Optimierung des Kaltluftverfahrens ist aus der Druckschrift DE 4127224 A1 bekannt. Hier wird die Abscheidung von Feuchtigkeit gelöst. Ansätze zur wesentlichen Steigerung der Energieeffizienz werden nicht gezeigt.An optimization of the cold air process is from the publication DE 4127224 A1 known. Here the separation of moisture is solved. Approaches to significantly increasing energy efficiency are not shown.

Weiterhin sind Verfahren zur Eisbreierzeugung mit Unterdrücken (Eiserzeugung in der Nähe des Tripelpunktes von Wasser bzw. Wasser mit Begleitstoffen) mit dem Problem verbunden, dass Dämpfe mit sehr niedrigen Dichten komprimiert werden müssen, was energetisch und technisch nachteilig ist. Höhere Druckdifferenzen lassen sich prinzipiell im Überdruckbereich erreichen. Dieses bringt erhebliche Vorteile für die Prozessführung und die erreichbaren Prozessparameter.Furthermore, methods for ice slush production with negative pressures (ice production near the triple point of water or water with accompanying substances) are associated with the problem that vapors with very low densities have to be compressed, which is disadvantageous in terms of energy and technology. In principle, higher pressure differences can be achieved in the overpressure range. This brings considerable advantages for the process control and the achievable process parameters.

Betrachtet man die Systemeigenschaften der Anlagen zur Kälte- und Eiserzeugung, sind keine reaktionsfähigen (z. B. Aufnahme von negativer Regel- und Ausgleichsenergie) und schwarzstartfähigen Systeme (z. B. Start nach einem Stromausfall) bzw. diskontinuierlichen Verfahren bekannt. D. h., bekannte Anlagen und Systeme liefern keine Lösungen zur Steigerung der Energieeffizienz und der Flexibilisierung des Anlagenbetriebs.If you look at the system properties of the systems for refrigeration and ice production, no reactive (e.g. absorption of negative control and balancing energy) and black start-capable systems (e.g. start after a power failure) or discontinuous processes are known. This means that known plants and systems do not provide any solutions for increasing energy efficiency and making plant operation more flexible.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anlage zur Abkühlung mindestens eines Kältemittels und/oder mindestens eines Kälteträgers in einem offenen Prozess für industrielle bzw. technische Anwendungen zu entwickeln, mit dem unter Verwendung eines ökologischen oder anfallenden Kältemittels und Kälteträgers hohe Kälteleistungen und hohe Eisproduktionen realisierbar sind, wobei sehr hohe Speicherbeladeleistungen, sehr hohe Speicherentladeleistungen bzw. Systemintegration, ggf. eine direkte Anwendung auf z. B. Lebensmitteln oder eine Zuführung in Rohrleitungen (z. B. Fernkälte) oder für Sportzwecke, insbesondere für den Wintersport, realisierbar sind und nur ein geringer Betriebs- und Wartungsaufwand erforderlich ist. Es soll möglich sein Eis, Eisbrei/Eispartikel, Schnee, Kaltwasser oder deren Kombinationen bzw. Mischungen/ Suspensionen von 20°C bis -100°C bereitzustellen.The object of the invention is to develop a system for cooling at least one refrigerant and/or at least one refrigerant in an open process for industrial or technical applications, with which high cooling capacities and high ice production can be achieved using an ecological or occurring refrigerant and refrigerant , with very high memory loading capacities, very high memory discharge capacities or system integration, if necessary a direct application to e.g. B. food or a supply in pipelines (z. B. district cooling) or for sports purposes, especially for winter sports, can be realized and only a small amount of operating and maintenance effort is required. It should be possible to provide ice, ice slush/ice particles, snow, cold water or their combinations or mixtures/suspensions from 20°C to -100°C.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Schutzansprüche 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This problem is solved with the features of claims 1 . Advantageous configurations result from the dependent claims.

Ein Verfahren zur Abkühlung mindestens eines Kältemittels und/oder mindestens eines Kälteträgers in einem offenen Prozess erfolgt mit einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Betriebsweise, wobei

• - mindestens ein erster Stoffstrom in Form des Kältemittels in Form von verdichteter Luft und/oder verdichtetem Prozessgas und
• - mindestens ein zweiter Stoffstrom des Kälteträgers bestehend aus Wasser und/oder Wasser mit gefrierpunktsenkenden Stoffen und/oder anderen Kälteträgern und/oder deren Mischungen/Suspensionen mit mindestens einer Pumpe unter Druck zu mindestens einem Apparat gefördert und in dem Apparat zusammengeführt werden,
• - die beiden Stoffströme in und/oder beim Austreten aus dem Apparat entspannen und abkühlen wodurch Eis, Eisbrei/Eispartikeln, Schnee, Kaltwasser oder weitere Kälteträger oder deren Kombinationen bzw. Mischung/Suspension mit einer niedrigen Temperatur erzeugt werden und
• - der aus dem Apparat austretende Strom aus den Stoffströmen und mindestens einem Behälter/Kältespeicher mit Speicherfunktion zugeführt wird,
• - in und/oder vor dem Behälter eine Phasentrennung des ersten Stoffstroms und des zweiten Stoffstroms erfolgt und
• - der erste Stoffstrom aus dem Behälter/Kältespeicher an die Umgebung abgeführt wird und/oder zur Vorkühlung des zweiten Stoffstroms verwendet wird und/oder den verdichteten ersten Stoffstrom abkühlt und
• - der zweite Stoffstrom aus dem Behälter/Kältespeicher zur Realisierung mindestens einer Kühlaufgabe entnommen wird und/oder die Kühlaufgabe mit mindestens einem Wärmeübertrager im/am Behälter/Kältespeicher umgesetzt wird.

A method for cooling at least one refrigerant and/or at least one refrigerant in an open process takes place with a continuous or discontinuous mode of operation, wherein

• - At least one first material flow in the form of the refrigerant in the form of compressed air and/or compressed process gas and
• - at least one second material stream of the refrigerant consisting of water and/or water with substances that lower the freezing point and/or other refrigerants and/or their mixtures/suspensions are conveyed under pressure with at least one pump to at least one apparatus and brought together in the apparatus,
• - The two streams of material expand and cool in and/or when exiting the apparatus, whereby ice, ice slush/ice particles, snow, cold water or other coolants or combinations thereof or mixtures/suspensions are produced at a low temperature and
• - the stream exiting the apparatus is fed from the material streams and at least one container/cold accumulator with a storage function,
• - A phase separation of the first stream and the second stream takes place in and/or in front of the container and
• - The first flow of material is discharged from the container/cold accumulator to the environment and/or is used to pre-cool the second flow of material and/or cools the compressed first flow of material and
• - the second material flow is removed from the container/cold storage tank to implement at least one cooling task and/or the cooling task is implemented with at least one heat exchanger in/on the container/cold storage tank.

Der diskontinuierliche Prozess zur Abkühlung mindestens eines Kältemittels wird dabei maßgeblich durch die Einbindung mindestens eines Behälters in Form eines Speichers für das Kältemittel realisiert, durch welchen beispielsweise auch eine Schwarzstartfähigkeit (Start einer Anlage nach einem teilweise oder vollständigem Ausfall der Energie- und/oder Stoffversorgung) gewährleistet werden kann.The discontinuous process for cooling at least one refrigerant is mainly realized through the integration of at least one container in the form of a storage for the refrigerant, through which, for example, a black start capability (starting a system after a partial or complete failure of the energy and/or material supply) can be guaranteed.

Der erste Stoffstrom wird über mindestens einen Verdichter und mindestens einen Kühler/Wärmeübertrager dem Apparat zugeführt. Dadurch wird der erforderliche Druck bei der Zuführung in den Apparat gewährleistet und die Temperatur des ersten Stoffstroms nach dem Verdichter reduziert, so dass die Temperatur beim Eintritt in den Apparat bevorzugt 50°C nicht übersteigen sollte.The first stream is fed to the apparatus via at least one compressor and at least one cooler/heat exchanger. This ensures the required pressure when it is fed into the apparatus and reduces the temperature of the first stream downstream of the compressor, so that the temperature on entry into the apparatus should preferably not exceed 50°C.

Bevorzugt erfolgt vor der Zuführung zum Apparat eine Rückkühlung des ersten Stoffstroms mittels mindestens eines Rückkühlers erfolgt, wobei die Wärme an die Umgebung abgegeben wird und/oder wobei die kalte Abluft aus dem Apparat oder einem dem Apparat zugeordneten Zyklon und/oder mindestens ein Teilstrom nach einer Entspannung des ersten Stoffstroms genutzt wird.Preferably, before it is fed to the apparatus, the first stream is recooled by means of at least one recooler, with the heat being released to the environment and/or with the cold exhaust air from the apparatus or a cyclone assigned to the apparatus and/or at least one partial flow being discharged to a Relaxation of the first stream is used.

Dabei erfolgen vorteilhafter Weise die nachfolgend aufgeführten Modifikationen des ersten Stoffstroms, wobei die Maßnahmen einzeln oder in verschiedenen Kombinationen realisierbar sind:

1. a. ein- oder mehrstufige Verdichtung bis maximalen Verdichtungsenddruck von ca. 2500 bar,
2. b. Parallelschaltung von Verdichtern,
3. c. mit und ohne Zwischenkühlung,
4. d. Einsatz von einem oder mehreren Kältemitteltrocknern (z. B. sorptive Trocknung, Unterschreitung des Taupunktes).

In this case, the modifications listed below are advantageously made to the first material flow, with the measures being able to be implemented individually or in various combinations:

1. a. single or multi-stage compression up to a maximum final compression pressure of approx. 2500 bar,
2. b. parallel connection of compressors,
3. c. with and without intermediate cooling,
4. i.e. Use of one or more refrigerant dryers (e.g. sorptive drying, falling below the dew point).

Bei Bedarf kann weiterhin mindestens ein Ölabscheider eingesetzt werden.If necessary, at least one oil separator can also be used.

Weiterhin ist es möglich, den ersten Stoffstrom vor dem Eintritt in den Apparat über mindestens eine Expansionsmaschine und/oder mindestens ein Entspannungsorgan zu leiten und dadurch eine Entspannung und Abkühlung des ersten Stoffstroms zu realisieren.Furthermore, it is possible to direct the first stream of material through at least one expansion machine and/or at least one expansion device before it enters the apparatus, thereby expanding and cooling the first stream of material.

Die Expansionsmaschine treibt dann beispielsweise einen Generator zur Stromerzeugung und/oder den/die Verdichter direkt oder über ein Getriebe und/oder andere Abnehmer an.The expansion machine then drives, for example, a generator to generate electricity and/or the compressor(s) directly or via a gearbox and/or other consumers.

Der zweite Stoffstrom wird dem Apparat aus dem Behälter/Kältespeicher und/oder aus dem Leitungsnetz und/oder aus einem weiteren Speicher und/oder aus einem Gewässer und/oder anderen Wasserquellen zugeführt.The second material flow is fed to the apparatus from the container/cold storage tank and/or from the mains and/or from another storage tank and/or from a body of water and/or other water sources.

Bevorzugt führt der zweite Stoffstrom vor der Zuführung zum Apparat über einen Wärmeübertrager.The second stream preferably leads via a heat exchanger before being fed to the apparatus.

Die im Verfahren eingesetzten Prozessgase sind insbesondere

• - Gase, die an die Umgebung abgeführt werden,
• - technische Gase (z. B. Stickstoff),
• - Ab- und Fortluft aus Klimaanlagen oder technologischen Anlagen,
• - Rauchgase,
• - Mischungen einiger oder aller der vorgenannten Gase, welche in verdichteter Form dem Apparat zugeführt werden.

The process gases used in the process are in particular

• - gases that are discharged to the environment,
• - technical gases (e.g. nitrogen),
• - exhaust and exhaust air from air conditioning or technological equipment,
• - smoke gases,
• - Mixtures of some or all of the above gases, which are supplied to the apparatus in compressed form.

Als Kälteträger werden bevorzugt Wasser, Öle, Silikone, Alkohole, Glykole, andere organische oder anorganische Fluide, andere technische Kälteträger oder deren beliebige Mischungen oder Suspensionen verwendet.Water, oils, silicones, alcohols, glycols, other organic or inorganic fluids, other technical refrigerants or any mixtures or suspensions thereof are preferably used as refrigerants.

Es ist möglich, bei einem Kälteträger aus Wasser gefrierpunktsenkende Stoffe in Form von Alkoholen, Glykolen, Salze, Zucker, organische und anorganische Substanzen oderIt is possible to use freezing point-lowering substances in the form of alcohols, glycols, salts, sugar, organic and inorganic substances or

Mischungen einiger oder aller der vorgenannten Substanzen zu verwenden. Werden Kälteträger in Form von organischen oder anorganischen Stoffen wie z.B. Öl, Silikon, Alkohol, Glykol verwenden können diesen bedarfsweise gefrierpunktsenkende Substanzen in Form von festen Zusatzstoffen und/oder gasförmigen Zusatzstoffen, Phasenwechselmaterialien oder Mischungen einiger oder aller der vorgenannten Substanzen verwendet werden.To use mixtures of some or all of the aforementioned substances. If refrigerants in the form of organic or inorganic substances such as oil, silicone, alcohol, glycol are used, substances that lower the freezing point in the form of solid additives and/or gaseous additives, phase change sel materials or mixtures of some or all of the aforementioned substances can be used.

Als weitere Kälteträger für tiefe Temperaturen können Öle und/oder Silikone (organische Substanzen) mit oder ohne Zusatzstoffe verwendet werden.Oils and/or silicones (organic substances) with or without additives can be used as additional refrigerants for low temperatures.

Weiterhin ist es möglich, als Kälteträger Mischungen/Suspensionen wie z. B. Wasser und gefrierpunktsenkende Stoffe und/oder Stoffe die einen Phasenwechsel fördern, wie z.B. keimbildende Partikel und/oder Tropfen, insbesondere zum Betrieb mit Speichertemperaturen deutlich unter 0°C einzusetzen.It is also possible to use mixtures/suspensions such as e.g. B. Water and substances that lower the freezing point and/or substances that promote a phase change, such as nucleating particles and/or droplets, in particular for operation with storage temperatures well below 0°C.

Die Zuführung des zweiten Stoffstroms zum Apparat erfolgt bevorzugt unter einer Druckerhöhung von annäherungsweise Umgebungsdruck auf einen hohen Druck bis 2500 bar erfolgt und ggf. unter einer Abkühlung mit mindestens einen Wärmeübertrager bis ca. 0°C.The second stream is fed to the apparatus preferably with an increase in pressure from approximately ambient pressure to a high pressure of up to 2500 bar and optionally with cooling to about 0° C. using at least one heat exchanger.

Die Zuführung des Stoffstroms 1 zum Apparat wird insbesondere mit gekühlter und/oder verdichteter und/oder entspannter Luft bzw. Prozessgasen (unter Umständen verschiedene Phasen) vorzugweise mit vorheriger Abkühlung zwischen -200°C und 50°C realisiert.Material flow 1 is fed to the apparatus in particular with cooled and/or compressed and/or expanded air or process gases (possibly different phases), preferably with prior cooling to between -200.degree. C. and 50.degree.

Verfahrensgemäß erfolgt eine direkte oder indirekte Entladung des Kälteträgers aus dem Behälter zur Realisierung der Kühlfunktion.According to the method, the refrigerant is discharged directly or indirectly from the container in order to implement the cooling function.

Die Anlage zur Abkühlung mindestens eines Kältemittels und/oder mindestens eines Kälteträgers in einem offenen Prozess mit einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Betriebsweise weist mindestens einen Apparat auf, der mindestens eine erste Zuführung für mindestens einen ersten Stoffstrom eines Kältemittels und mindestens eine zweite Zuführung für mindestens einen zweiten Stoffstrom eines Kälteträgers bestehend aus Wasser und/oder Wasser mit gefrierpunktsenkenden Stoffen und/oder anderen Kälteträgern aufweist, wobei der Apparat mindestens eine Kammer aufweist, in welcher der erste und der zweite Stoffstrom zusammenführbar, entspannbar und abkühlbar sind, wobei sich an den Apparat mindestens ein Behälter/Kältespeicher mit Speicherfunktion anschließt dem der aus dem Apparat austretende Strom zuführbar ist, wobei in dem Behälter eine Phasentrennung des Kältemittels und des Kälteträgers aus dem zugeführten Strom realisierbar ist und dass der Behälter mindestens einen Ausgang für das Kältemittel und mindestens einen weiteren Ausgang für den Kälteträger aufweist.The system for cooling at least one refrigerant and/or at least one refrigerant in an open process with a continuous or discontinuous mode of operation has at least one apparatus which has at least one first feed for at least one first stream of a refrigerant and at least one second feed for at least a second Material flow of a refrigerant consisting of water and/or water with substances that lower the freezing point and/or other refrigerants, the apparatus having at least one chamber in which the first and the second material flow can be combined, expanded and cooled, with at least one Container/cold accumulator with storage function to which the stream exiting the apparatus can be fed, wherein a phase separation of the refrigerant and the cooling medium from the stream supplied can be realized in the container and that the container has at least one outlet for the refrigerant and at least one further outlet for the Has refrigerant.

Der zweite Stoffstrom ist dem Apparat aus dem Behälter/Kältespeicher und/oder aus dem Leitungsnetz und/oder aus einem Speicherbehälter und/oder einem Speicherbecken und/oder einem natürlichen Gewässer zuführbar.The second material flow can be fed to the apparatus from the container/cold storage tank and/or from the mains and/or from a storage tank and/or a storage basin and/or a natural body of water.

Weiterhin kann mindestens ein Nebenstoffstrom aus einem Kälteträger vom Behälter zum Apparat führen.Furthermore, at least one secondary substance flow from a refrigerant can lead from the container to the apparatus.

Die erfindungsgemäße Anlage ist insbesondere ausgestattet:

• - mit dem Apparat (3) zum Zusammenführen und anschließendem Entspannen des ersten und zweiten Stoffstroms zur Erzeugung von Eis, Eisbrei/Eispartikeln, Schnee, Kaltwasser oder deren Kombinationen bzw. Mischung/Suspension,
• - mit dem Behälter zur Phasentrennung des ersten und zweiten Stoffstroms aus dem Strom, der aus dem Apparat in den Behälter geleitet wird,
• - mit mindestens einem zweiten Wärmeübertrager zur Realisierung einer Vorkühlung des zweiten Stoffstroms auf eine Temperatur in Höhe von 30°C bis 0°C vor dessen Zuführung zum Apparat,
• - mit mindestens einer Pumpe (6) zur Förderung des zweiten Stoffstroms (2) und zur Realisierung einer Druckerhöhung auf 1,1 bar bis 2500 bar vor dem Apparat (3),
• - mit mindestens einem ersten Wärmeübertrager (1.1) zur Realisierung einer Rückkühlung des ersten Stoffstroms (1) auf eine Temperatur zwischen -40°C und 50°C vor dem Apparat (3),
• - mit mindestens einem Verdichter (5) zum Verdichten und Fördern des ersten Stoffstroms (1) und zur Realisierung eines Drucks von 1,1 bar bis 2500 bar vor dem Apparat (3).

The system according to the invention is equipped in particular:

• - with the apparatus (3) for bringing together and then expanding the first and second material flow to produce ice, ice slush/ice particles, snow, cold water or combinations thereof or mixtures/suspensions,
• - with the container for phase separation of the first and second material flow from the flow that is passed from the apparatus into the container,
• - with at least one second heat exchanger for realizing a pre-cooling of the second material flow to a temperature of 30°C to 0°C before it is fed to the apparatus,
• - with at least one pump (6) for conveying the second stream (2) and for realizing a pressure increase to 1.1 bar to 2500 bar upstream of the apparatus (3),
• - with at least one first heat exchanger (1.1) for realizing a recooling of the first material flow (1) to a temperature between -40°C and 50°C upstream of the apparatus (3),
• - With at least one compressor (5) for compressing and conveying the first stream (1) and for realizing a pressure of 1.1 bar to 2500 bar in front of the apparatus (3).

Vorteilhafter Weise sind in der Kälteträgerzuführung/in dem ersten Stoffstrom 1 des Kältemittels zum Apparat mehrere Verdichter und Kühler angeordnet, wobei zumindest einem Verdichter ein Wärmeübertrager/Rückkühler zugeordnet ist.Advantageously, a plurality of compressors and coolers are arranged in the cold carrier feed/in the first material flow 1 of the refrigerant to the apparatus, with at least one compressor being assigned a heat exchanger/recooler.

Weiterhin weist die Anlage in den dem ersten Stoffstrom vor der Zuführung zum Apparat mindestens eine Expansionsmaschine und/oder mindestens ein Entspannungsorgan auf. Dadurch wird eine Abkühlung des ersten Stoffstroms vor dessen Einleitung in den Apparat realisiert.Furthermore, the system has at least one expansion machine and/or at least one expansion element in the first stream of material before it is fed to the apparatus. As a result, the first stream of material is cooled before it is introduced into the apparatus.

Die Expansionsmaschine, z.B. eine Turbine, eine Verdrängungsmaschine, kann direkt und/oder indirekt einen Generator zur Stromerzeugung und/oder den/die Verdichter antreiben.The expansion machine, e.g. a turbine, a positive displacement machine, can directly and/or indirectly drive a generator to produce electricity and/or the compressor(s).

Weiterhin ist in den Stoffstrom 1 des Kältemittels vorteilhafter Weise ein Speicher/Zwischenspeicher zur Zwischenspeicherung des Kältemittels des Stoffstroms integriert, bevorzugt vor der Expansionsmaschine.Furthermore, in the material flow 1 of the refrigerant, there is advantageously a storage/intermediate store for temporarily storing the refrigerant integrated into the material flow, preferably upstream of the expander.

War die gesamte Anlage beispielsweise außer Betrieb bzw. bei kurzzeitigem Stromausfall kann über den Zwischenspeicher Kältemittel unter Druck in den Kreislauf geleitet werden und darüber die Turbine angetrieben werden und darüber der Generator zur Stromerzeugung, wodurch der Antrieb der Pumpe/n und/oder Verdichter möglich ist.For example, if the entire system was out of order or in the event of a short-term power failure, pressurized refrigerant can be fed into the circuit via the intermediate storage tank and the turbine can be driven via it and the generator for electricity generation can be driven via it, which makes it possible to drive the pump(s) and/or compressor .

In dem Behälter/Kältespeicher wird in einem oberen Bereich das Kältemittel des ersten Stoffstroms und in einem unteren Bereich der Kälteträger des zweiten Stoffstroms abgeschieden. Das Kältemittel wird an die Umwelt abgegeben und der Kälteträger bzw. der Speicher direkt oder indirekt entladen.In the container/cold accumulator, the refrigerant of the first material flow is separated in an upper area and the refrigerant of the second material flow is separated in a lower area. The refrigerant is released into the environment and the refrigerant or storage tank is discharged directly or indirectly.

Dem Behälter/Kältespeicher kann dabei ein Zyklon zur Phasentrennung des Kältemittels und des Kälteträgers zugeordnet sein bzw. der Zyklon kann auch in den Behälter integriert sein.A cyclone for phase separation of the refrigerant and the cold carrier can be assigned to the container/cold accumulator, or the cyclone can also be integrated into the container.

Weiterhin kann der Behälter eine tangentiale oder im Wesentlichen tangentiale Zuführung für den aus dem Apparat zugeführten Strom aufweisen, wodurch die Phasentrennung begünstigt wird.Furthermore, the container can have a tangential or substantially tangential feed for the stream fed from the apparatus, whereby the phase separation is promoted.

Es ist vorteilhaft, wenn Bereiche der Anlage, die vereisen oder bei welchen die Gefahr der Vereisung besteht, mit einer Zusatzheizung und/oder Wärmeübertrager versehen sind.It is advantageous if areas of the system that are icing up or in which there is a risk of icing up are provided with an additional heater and/or heat exchanger.

Bevorzugt ist der Apparat mit einem Wärmeübertrager und/oder einer Zusatzheizung ausgestattet, welche insbesondere einen oder mehreren Heizbereichen aufweisen.The apparatus is preferably equipped with a heat exchanger and/or an additional heater, which in particular has one or more heating areas.

Die Zusatzheizung erfolgt beispielsweise mittels elektrischen Widerstands und/oder Mikrowellen und/oder einer Induktionsheizung und/oder mit einem warmen Stoffstrom.The additional heating takes place, for example, by means of electrical resistance and/or microwaves and/or induction heating and/or with a warm flow of material.

Weiterhin kann der Apparat eine Zusatzkühlung zum Abführen von Wärme aufweisen, die bei Reaktionen und/oder Lösungsvorgängen entsteht.Furthermore, the apparatus can have additional cooling for dissipating heat that arises during reactions and/or dissolving processes.

Der mindestens eine Apparat weist mindestens einen Einlass für den ersten Stoffstrom und mindestens einen oder mehrere Einlässe für den zweiten Stoffstrom und ggf. für den/die Nebenkreisläufe auf.The at least one apparatus has at least one inlet for the first stream and at least one or more inlets for the second stream and possibly for the secondary circuit(s).

In dem Apparat können Mittel zur Erzeugung einer Strömung mit Drall angeordnet sein, durch welche das Zusammenführen der Stoffströme begünstigt wird.Means for generating a flow with a twist can be arranged in the apparatus, by means of which the merging of the material flows is promoted.

Die Mittel des Apparates zur Erzeugung der Strömung mit Drall können mit oder ohne starren oder bewegten Einbauten zur Beeinflussung der Strömung ausgebildet sein. The means of the apparatus for generating the flow with a twist can be designed with or without fixed or moving internals to influence the flow.

Weiterhin ist es möglich, dass durch den Apparat eine kontinuierliche oder pulsierende Strömung führt und dass bedarfsweise weitere Strömungseffekte wie Turbulenz-, Instabilitäts-, Grenzschichteffekte, Unter- und Überschallströmung realisierbar sind.Furthermore, it is possible for a continuous or pulsating flow to flow through the apparatus and for other flow effects such as turbulence, instability, boundary layer effects, subsonic and supersonic flow to be realizable as required.

Das Verfahren und die Vorrichtung sind zusätzlich als Wärmepumpenanlage und/oder als kombinierte Kühl- und Heizanlage einsetzbar.The method and the device can also be used as a heat pump system and/or as a combined cooling and heating system.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung zur Kälteerzeugung können Kaltwasser, wässrige Lösungen, Wassereis, Eisbrei, Schnee und deren Mischungen/Suspension ggf. unter Verwendung weiterer Stoffe (z. B. Alkohole, Glykole, Salze, Zucker, feste Zusatzstoffe, gasförmige Zusatzstoffe, Phasenwechselmaterialien) und/oder weitere Kälteträger (z. B. Öle, Silikone) erzeugt werden.With the solution for refrigeration according to the invention, cold water, aqueous solutions, water ice, ice slush, snow and mixtures/suspensions thereof, if necessary using other substances (e.g. alcohols, glycols, salts, sugar, solid additives, gaseous additives, phase change materials) and /or other coolants (e.g. oils, silicones) are generated.

Dies erfolgt bevorzugt zur Klimatisierung, zur technologischen Kühlung (Normalkühlung und Tieftemperaturkühlung), zum Wintersport (Schnee- und Eiserzeugung), für Kraftwerksprozesse und dergleichen.This is preferably done for air conditioning, for technological cooling (normal cooling and low-temperature cooling), for winter sports (snow and ice production), for power plant processes and the like.

Dabei ist durch die erfindungsgemäße Anlage eine Kurzzeitspeicherung (z.B. wenige Minuten bis zu einigen Tagen) und/oder eine Langzeitspeicherung (z.B. mehrere Monate) realisierbar.The system according to the invention can be used for short-term storage (e.g. a few minutes up to a few days) and/or long-term storage (e.g. several months).

Die dafür verwendeten Speicherkonstruktionen - hier Behälter/Kältespeicher - können beispielsweise Tanks in Form von Druckbehältern oder Flachbodentanks sein aber auch, Becken, Halden, unterirdische Räume oder sonstige Konstruktionen, die zur Speicherung des Kälteträgers geeignet sind.The storage constructions used for this - here containers/cold storage - can be, for example, tanks in the form of pressure vessels or flat-bottom tanks, but also basins, heaps, underground rooms or other constructions that are suitable for storing the refrigerant.

Dabei ist es möglich, die bei der Durchführung des Verfahrens entstehende Abwärme zu nutzen, z.B. zu Heizungszwecken, zur Prozesswärmebereitstellung, zur Beladung von thermischen Energiespeichern (Wärmespeicher) mit Warmwasser, Heißwasser, Wasserdampf und sonstigen Wärmeträgern; aber auch zur Kälteerzeugung mit Absorptionskältemaschinen, Adsorptionskältemaschinen, Dampfstrahlkältemaschinen oder als Wärmequellenanlage für eine weitere Wärmepumpe.It is possible to use the waste heat generated during the implementation of the process, e.g. for heating purposes, to provide process heat, to charge thermal energy storage (heat storage) with warm water, hot water, steam and other heat carriers; but also for cooling with absorption chillers, adsorption chillers, steam jet chillers or as a heat source system for an additional heat pump.

Weiterhin kann die Anlage als netzreaktives System zur Bereitstellung positiver und/oder negativer Regel- und/oder Ausgleichsleistung genutzt werden.Furthermore, the system can be used as a grid-reactive system to provide positive and/or negative control and/or balancing power.

Die erfindungsgemäße Lösung kann weiterhin als Wasserspeicher (Nebennutzung) für Feuerlöschzwecke, zur Bewässerung, für technologische oder sonstige Prozesse eingesetzt werden.The solution according to the invention can also be used as a water reservoir (secondary use) for fire extinguishing purposes, for irrigation, for technological or other processes.

Erfindungsgemäß sind Kälteanlagen mit mittleren bis sehr großen Kälteleistungen realisierbar und es werden als Kälteträger und Kältemittel vorwiegend ökologische, preiswerte, verfügbare Stoffe verwendet. Dadurch ist eine sichere Umsetzung und Betriebsweise realisierbar und daher der Einsatz der Anlage mit äußerst geringen bzw. keinen Risiken verbunden.According to the invention, refrigeration systems with medium to very high refrigerating capacities can be realized and predominantly ecological, inexpensive, available substances are used as refrigerants and refrigerants. As a result, safe implementation and operation can be implemented and the use of the system is therefore associated with extremely low or no risks.

Durch die Verwendung von Luft als Kältemittel in einem sogenannten offenen Kaltgasverfahren werden bekannte Probleme mit konventionellen Kältemitteln ausgeschlossen. Weiterhin besteht im Vergleich zu konventionellen Kältemitteln eine unbegrenzte Verfügbarkeit des für die Erfindung verwendeten Kältemittels.By using air as a refrigerant in a so-called open cold gas process, well-known problems with conventional refrigerants are eliminated. Furthermore, compared to conventional refrigerants, there is unlimited availability of the refrigerant used for the invention.

Als Anlagenkomponenten werden bekannte (mehrstufiger) Verdichter mit Zwischenkühlung eingesetzt, die hier gleichzeitig zur Wärmeversorgung dienen. Weiterhin kommen bekannte Wärmeübertrager und Expansionsmaschinen wie z.B. eine Gasturbine zum Einsatz, welche beispielsweise einen Generator antreibt, der zur zumindest teilweisen Energieversorgung der Anlage dienen kann. Es können weiterhin bekannte Tank- und Beckenspeicher oder sonstige Speicherräume Verwendung finden. Insbesondere die Verwendung von Wasser als Kälteträger Verwendung von Wasser (oder ähnlichen Stoffsystemen) in einer offenen oder geschlossenen Prozessführung.Known (multi-stage) compressors with intermediate cooling are used as system components, which are used here at the same time for heat supply. Furthermore, known heat exchangers and expansion machines such as a gas turbine are used, which drives a generator, for example, which can be used to at least partially supply the system with energy. Known tank and pool storage facilities or other storage spaces can also be used. In particular, the use of water as a refrigerant Use of water (or similar material systems) in an open or closed process control.

In Quartieren (Wohngebiete, Industriegebiete) fehlt häufig eine geeignete Wärmequelle. Hier kann der Speicher (z. B. Tank, Becken) als Wärmequelle eingesetzt werden. Hier ist auch eine saisonale Be- und Entladung denkbar.In neighborhoods (residential areas, industrial areas) there is often a lack of a suitable heat source. Here the storage (e.g. tank, pool) can be used as a heat source. Seasonal loading and unloading is also conceivable here.

Die Erfindung ermöglicht die preiswerte Speicherung in Tanks, Becken, Halden, unterirdischen Räumen und weiterhin ggf. Bereitstellung im Sommer bei Wassermangel (Doppelnutzen).The invention enables inexpensive storage in tanks, pools, heaps, underground spaces and, if necessary, further availability in the summer when there is a lack of water (double use).

Da für Kaltgasprozesse niedrige Leistungszahlen zu verzeichnen sind, wird vorteilhafter Weise gleichzeitige die Abwärme genutzt.Since low coefficients of performance are recorded for cold gas processes, the waste heat is advantageously used at the same time.

Die erfindungsgemäße Anlage kann einfach auf mittelgroße bis große Kälteleistungen und hohe Eisproduktionsraten skaliert werden.The system according to the invention can easily be scaled to medium to large refrigeration capacities and high ice production rates.

Es ist die Anwendung von offenen Tanks und Becken zur Speicherung durch eine offene Prozessführung zur Erreichung sehr hoher Speicherkapazitäten möglich. Dabei benötigt die Anlage einen nur geringen Betriebs- und Wartungsaufwand. Die verwendeten Kältemittel und Kälteträger gewährleisten eine sehr gute Phasentrennung. Dadurch ist es insbesondere möglich, diverse Probleme der Eisbildung, Kontrolle, Messung, Steuerung, u. U. modularer Aufbau der Eiserzeugung zu lösen.It is possible to use open tanks and pools for storage through an open process control to achieve very high storage capacities. The system requires only little operating and maintenance effort. The refrigerants and coolants used ensure very good phase separation. This makes it possible in particular to solve various problems of ice formation, control, measurement, control, possibly modular construction of ice production.

Vorteilhaft sind weiterhin die sehr hohen Speicherbeladeleistungen sowie die sehr hohen Speicherentladeleistungen bzw. mögliche Systemintegration, ggf. direkte Anwendung auf z. B. Lebensmitteln oder die Zuführung in Rohrleitungen (z. B. Nutzung für Fernkälte) oder für Sportzwecke, beispielsweise für den Wintersport zur Eis- und/oder Schneeerzeugung bzw. zur Kühlung.The very high accumulator charging rates and the very high accumulator discharging rates or possible system integration, possibly direct application to e.g. B. food or the supply in pipelines (z. B. use for district cooling) or for sports purposes, such as for winter sports for ice and / or snow production or for cooling.

Das Verfahren und die Anlage basieren maßgeblich auf folgender Schaltung/folgenden Teilprozessen

• • Druckerhöhung z.B. eines Wasserstroms (Stoffstrom 2) z. B. aus einem Kältespeicher oder einem Kältenetz von annäherungsweise Umgebungsdruck auf einen hohen Druck, ggf. Abkühlung bis ca. 0°C,
• • Zuführung von gekühlter und/oder verdichteter und/oder entspannter Luft (Stoffstrom 1, unter Umständen verschiedene Phasen) und/oder eines anderen Stoffes (Stoffstrom 2), vorzugweise mit vorheriger Abkühlung unter 0°C,
• • Kontakt der beiden Stoffströme (z. B. mit Apparat) und anschließender Entspannung zur Erzeugung eines gekühlten Stoffstroms 1 und 2 vorzugsweise mit Erzeugung von Kaltwasser und/oder wässrigen Lösungen und/oder Wassereis und/oder Schnee sowie deren Mischungen/Suspensionen ggf. unter Verwendung weiterer Stoffe (Alkohole, Glykole, Salze, Zucker, feste Zusatzstoffe, gasförmige Zusatzstoffe, Phasenwechselmaterialien) und/oder weitere Kälteträger (z. B. Öle, Silikone),
• • Phasentrennung vor oder in einem Behälter/Speicher, Abführen der gasförmigen Phase und Auffangen der vorwiegend festen/flüssigen Phase (Kaltwasser und/oder wässrigen Lösungen und/oder Wassereis und/oder Schnee sowie deren Mischungen/Suspensionen ggf. unter Verwendung weiterer Stoffe (z. B. Alkohole, Glykole, Salze, Zucker, feste Zusatzstoffe, gasförmige Zusatzstoffe, Phasenwechselmaterialien) und/oder weitere Kälteträger (z. B. Öle, Silikone)),
• • direkte und/oder indirekte Versorgung einer Kühlaufgabe (mindestens ein Kälteverbraucher) und/oder
• • direkte und/oder indirekte Entladung des Behälters/Speicherbehälters zur direkten und/oder indirekten zur Versorgung mindestens eines Kälteverbrauchers.

The method and the system are essentially based on the following circuit/sub-processes

• • Increase in pressure, for example, of a water flow (material flow 2) e.g. B. from a cold store or a cooling network from approximately ambient pressure to a high pressure, if necessary cooling down to approx. 0°C,
• • Supply of cooled and/or compressed and/or expanded air (stream 1, possibly different phases) and/or another substance (stream 2), preferably with prior cooling below 0°C,
• • Contact of the two streams (z. B. with apparatus) and subsequent relaxation to produce a cooled stream 1 and 2 preferably with production of cold water and / or aqueous solutions and / or water ice and / or snow and their mixtures / suspensions, if necessary Use of other substances (alcohols, glycols, salts, sugar, solid additives, gaseous additives, phase change materials) and/or other coolants (e.g. oils, silicones),
• • Phase separation before or in a tank/storage, removal of the gaseous phase and collection of the predominantly solid/liquid phase (cold water and/or aqueous solutions and/or water ice and/or snow and their mixtures/suspensions, possibly using other substances (e.g e.g. alcohols, glycols, salts, sugar, solid additives, gaseous additives, phase change materials) and/or other refrigerants (e.g. oils, silicones)),
• • direct and/or indirect supply of a cooling task (at least one refrigeration consumer) and/or
• • direct and/or indirect discharge of the tank/storage tank for direct and/or indirect supply of at least one refrigeration consumer.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

• 1 Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Anlage,
• 2 Prinzipskizze einer weiteren Variante der Anlage
• 3 Prinzipskizze einer weiteren Variante der erfindungsgemäßen Anlage mit einem Nebenkreislauf des Stoffstroms 2,
• 4 eine Variante der Anlage mit einer mehrstufigen Verdichtung und Kühlung des Stoffstroms 1 sowie einem Speicher für den Stoffstrom 1/ Kältemittelspeicher/Druckluftspeicher, beispielsweise für eine Schwarzstartfähigkeit,
• 5 eine erste Variante des Apparates mit einer Zuführung für den Stoffstrom 1 (Kältemittel) und einer Zuführung für den Stoffstrom 2 (Kälteträger),
• 6 eine zweite Variante des Apparates mit einer Zuführung für den Stoffstrom 1 (Kältemittel) und zwei Zuführungen für den Stoffstrom 2 (Kälteträger),
• 7 eine dritte Variante mit mehreren parallel geschalteten Apparaten.

The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments and the associated drawings. Show it:

• 1 Schematic sketch of a system according to the invention,
• 2 Principle sketch of another variant of the system
• 3 Schematic sketch of a further variant of the plant according to the invention with a secondary circuit of the material flow 2,
• 4 a variant of the system with a multi-stage compression and cooling of the material flow 1 as well as a storage for the material flow 1/refrigerant storage/compressed air storage, for example for a black start capability,
• 5 a first variant of the apparatus with a feed for material flow 1 (refrigerant) and a feed for material flow 2 (refrigerant),
• 6 a second variant of the apparatus with a feed for material flow 1 (refrigerant) and two feeds for material flow 2 (refrigerant),
• 7 a third variant with several devices connected in parallel.

Gemäß 1 weist die Anlage einen ersten Stoffstrom 1 mit mindestens einem oder bestehend aus mindestens einem Kältemittel und einen zweiten Stoffstrom 2 aufweisend mindestens einen oder bestehend aus mindestens einem Kälteträger auf.
Die Anlage ist weiterhin ausgestattet mit einem Apparat 3, und einen sich daran anschließenden Behälter 4 mit Speicherfunktion.According to 1 the system has a first material flow 1 with at least one or consisting of at least one refrigerant and a second material flow 2 having at least one or consisting of at least one refrigerant.
The system is also equipped with an apparatus 3 and an adjoining container 4 with a storage function.

Bei der offenen Prozessführung wird bevorzugt zuerst der Behälter 4 mit Kälteträger (für Stoffstrom 2) befüllt.
Ein Kältemittel 1, bevorzugt beispielsweise Luft, wird über einen Verdichter 5 und einen ersten Wärmeübertrager 1.1 und der Kälteträger 2 aus dem Behälter 4 über einen zweiten Wärmeübertrager 2.1 unter Druck mittels einer Pumpe 6 in den Apparat 3 gefördert.In the case of open process management, the container 4 is preferably filled with refrigerant (for stream 2) first.
A refrigerant 1, preferably air, for example, is conveyed via a compressor 5 and a first heat exchanger 1.1 and the refrigerant 2 from the container 4 via a second heat exchanger 2.1 under pressure by means of a pump 6 into the apparatus 3.

In dem ersten Wärmeübertrager 1.1 erfolgt beispielsweise eine Wärmeübertragung zur Vorkühlung des Stoffstroms 1/des Kältemittels und in dem zweiten Wärmeübertrager 2.1 eine Vorkühlung des Stoffstroms 2.In the first heat exchanger 1.1, for example, heat is transferred to pre-cool material flow 1/the refrigerant, and in the second heat exchanger 2.1, material flow 2 is pre-cooled.

In dem Apparat 3 werden der erste und der zweite Stoffstrom 1, 2 zusammengeführt und expandieren und kühlen sich von Temperaturen T1 des ersten Stoffstroms 1 und T2 des zweiten Stoffstroms 2 vor dem Apparat 3 auf eine geringere Temperatur T des aus dem Apparat 3 austretenden Stroms 1/2 ab.In apparatus 3, the first and second streams 1, 2 are brought together and expand and cool down from temperatures T1 of first stream 1 and T2 of second stream 2 upstream of apparatus 3 to a lower temperature T of stream 1 exiting apparatus 3 /2 off.

In dem Apparat 3 erfolgt dabei eine Mischung der Stoffströme 1 und 2 und eine direkte und/oder indirekte Wärmeübertragung zwischen dem ersten Stoffstrom 1 und dem zweiten Stoffstrom 2 (z.B. Injektortechnik).In the apparatus 3, the material flows 1 and 2 are mixed and there is direct and/or indirect heat transfer between the first material flow 1 and the second material flow 2 (e.g. injector technology).

Der auf eine Temperatur T reduzierte Strom 1/2 wird von dem Apparat 3 dem Behälter 4 zugeführt, in dem eine Phasentrennung der beiden Stoffströme 1 und 2 erfolgt, wobei sich bevorzugt das Kältemittel des Stoffstroms 1 in dem oberen Bereich und der Kälteträger des Stoffstroms 2 in dem unteren Bereich des Behälters 4 ablagern/absetzen. Dadurch können sehr geringe Temperaturen des Kälteträgers von bis zu -20°C und geringer bis zu -100°C realisiert werden, insbesondere wenn den Kälteträger gefrierpunktsenkende Stoffe beigemengt sind.Stream 1/2, reduced to a temperature T, is fed from apparatus 3 to container 4, in which a phase separation of the two streams 1 and 2 takes place, with the refrigerant of stream 1 preferably being in the upper region and the refrigerant of stream 2 deposit/settle in the lower area of the container 4. As a result, very low temperatures of the refrigerant of down to -20° C. and lower down to -100° C. can be achieved, in particular if substances that lower the freezing point are added to the refrigerant.

Das Kältemittel wird aus dem Behälter 4 an die Umgebung abgegeben oder teilweise dem Kältekreis A wieder zugeführt und der Stoffstrom 2/der Kälteträger wird dann über den Wärmeübertrager 2.1 und die Pumpe 6 wieder dem Apparat 3 zugeführt.The refrigerant is discharged from the container 4 to the environment or partially fed back to the refrigeration circuit A and the material flow 2/the refrigerant is then fed back to the apparatus 3 via the heat exchanger 2.1 and the pump 6.

Es besteht die Möglichkeit einer indirekten Entladung des Behälters 4, wenn in den Behälter 4 ein Wärmeübertrager 2.2 integriert ist, der einen Vorlauf VL_indirekt und einen Rücklauf RL_indirekt aufweist und damit eine Kühlaufgabe K realisiert.There is the possibility of indirect discharge of the container 4 if a heat exchanger 2.2 is integrated into the container 4, which has an _indirect flow VL and an _indirect return RL and thus implements a cooling task K.

Zusätzlich oder alternativ kann eine direkte Entladung des Kälteträgers 2 aus dem Behälter 4 realisiert werden. Dazu wird der Kälteträger 2 als Vorlauf VL_direkt aus dem Behälter 4 entnommen und für eine Kühlaufgabe K verwendet und Kälteträger 2 über einen Rücklauf VR_direkt dem Behälter 4 wieder zugeführt.Additionally or alternatively, direct discharge of the refrigerant 2 from the container 4 can be implemented. For this purpose, the cooling medium 2 is taken _directly from the container 4 as a flow VL and used for a cooling task K, and the cooling medium 2 is fed back _directly to the container 4 via a return VR.

Es besteht auch die Möglichkeit, auf den Rücklauf VR_direkt zu verzichten, dann muss dem System anderweitig Kälteträger 2 zugeführt werden, z.B. wie es bei 2 beschrieben ist.There is also the possibility of doing without the return VR _directly , in which case the system must be supplied with refrigerant 2 in some other way, e.g. as shown in 2 is described.

Gemäß eines nicht dargestellten Beispiels kann in einer dem Apparat 3 vorgelagerten Einrichtung (z.B. Wärmeübertrager) auch bereits eine Wärmeübertragung/ ein Temperaturausgleich der beiden Stoffströme 1, 2 realisiert werden.According to an example that is not shown, heat transfer/temperature equalization of the two material flows 1, 2 can already be realized in a device (e.g. heat exchanger) upstream of the apparatus 3.

Weiterhin können die Stoffströme 1, 2 auch in dem Apparat 3 durch mindestens eine Zusatzheizung ZH und/oder mindestens eine Zusatzkühlung ZK insbesondere Zonenweise erwärmt und/oder gekühlt werden.Furthermore, the material streams 1, 2 can also be heated and/or cooled in the apparatus 3 by at least one additional heater ZH and/or at least one additional cooling system ZK, in particular in zones.

Durch den Apparat 3 führt bevorzugt eine kontinuierliche oder auch eine pulsierende Strömung und es sind bedarfsweise weitere Strömungseffekte wie Turbulenz-, Instabilitäts-, Grenzschichteffekte, Unter- und Überschallströmung realisierbar.A continuous or also a pulsating flow preferably leads through the apparatus 3 and, if necessary, there are further flow effects such as turbulence, instability, boundary layer effects, subsonic and supersonic flow can be realized.

Die Zuführung des Stoffstroms 1 (z. B. Luft) in den Apparat 3 erfolgt bevorzugt mit je nach Prozessführung mit niedrigen oder hohen Drücken, insbesondere bei 0,01 bar bis 2500 bar und unter Umständen in verschiedenen Phasen mit einer Temperatur von typischerweise - 40°C bis 50°C in Abhängigkeit der Rückkühlung und/oder Zwischenkühlung.Material stream 1 (e.g. air) is fed into apparatus 3 preferably at low or high pressures, depending on the process control, in particular at 0.01 bar to 2500 bar and under certain circumstances in different phases with a temperature of typically -40 °C to 50°C depending on the recooling and/or intermediate cooling.

Der zweite Stoffstrom 2 wird bevorzugt mit einem Druck von 1,1 bar bis 2500 bar mit einer Temperatur von ebenfalls -40°C bis 50°C in den Apparat gefördert.The second stream 2 is preferably conveyed into the apparatus at a pressure of from 1.1 bar to 2500 bar and at a temperature of likewise -40° C. to 50° C.

Es erfolgt bei dem Zusammenführen beider Stoffströme 1 und 2 in dem Apparat 3 deren vollständiger und/oder partieller Kontakt, wobei sich z. B. Blasen oder Tropfen bilden. Es kann auch sein, dass eine Mischung der beiden Stoffströme mit direkter Wärmeübertragung erfolgt.When the two streams 1 and 2 are brought together in the apparatus 3, they are in full and/or partial contact, with z. B. form bubbles or drops. It is also possible that the two material flows are mixed with direct heat transfer.

Es sind dabei folgende Vorgänge beim Zusammenführen der beiden Stoffströme 1, 2 in dem Apparat 3 möglich:

• - ggf. Lösung des Stoffstroms 1 im Stoffstrom 2,
• - ggf. nachgelagerte Wärmeübertragung mit externem Wärmeübertrager.

The following processes are possible when the two material flows 1, 2 are combined in the apparatus 3:

• - if necessary, solution of stream 1 in stream 2,
• - possibly downstream heat transfer with external heat exchanger.

Die in dem Apparat 3 erfolgende und/oder sich an diesen anschließende Entspannung zur Erzeugung von Eis, Eisbrei/Eispartikeln, Schnee, Kaltwasser oder deren Kombinationen bzw. Mischung/Suspension eines gekühlten zweiten Stoffstroms 2 erfolgt bevorzugt mit der Nutzung folgender einzelner Effekte oder deren Kombinationen:

• - Änderung des thermodynamischen Zustands des Stoffstroms 1,
• - ggf. Joule-Thompson-Effekt bei der Entspannung des Kältemittels (Stoffstrom 1),
• - ggf. Verdampfen/Sublimieren des Stoffstroms 2.

The expansion taking place in the apparatus 3 and/or subsequent to this for the production of ice, ice slush/ice particles, snow, cold water or combinations thereof or mixing/suspension of a cooled second stream 2 preferably takes place using the following individual effects or combinations thereof :

• - change in the thermodynamic state of stream 1,
• - possibly the Joule-Thompson effect during the expansion of the refrigerant (stream 1),
• - if necessary, evaporation/sublimation of material flow 2.

Weiterhin erfolgt die Phasentrennung der Stoffströme in dem Behälter/Speicher 4 (bevorzugt bei -100°C bis 20 °C) und/oder zumindest teilweise im Apparat beim Abführen der gasförmigen Phase (Stoffstrom 1) und Auffangen des Eises, Eisbreis, der Eispartikel, des Schnees, des Kaltwassers oder deren Kombinationen bzw. Mischungen oder Suspensionen (Stoffstrom 2).Furthermore, the phase separation of the material flows takes place in the container/reservoir 4 (preferably at -100° C. to 20° C.) and/or at least partially in the apparatus when the gaseous phase is removed (material flow 1) and the ice, ice slurry, ice particles, the snow, the cold water or their combinations or mixtures or suspensions (stream 2).

Der erste Stoffstrom 1 weist bevorzugt ein Kältemittel in Form von Luft oder andere geeignete Kältemittel wie z.B. Gasströme aus industriellen/technischen Prozessen auf, wobei je nach Wahl des Kältemittels ggf. der Druck beim Zuführen in den Apparat 3 entsprechend geändert bzw. angepasst werden muss.The first material flow 1 preferably has a refrigerant in the form of air or other suitable refrigerants such as gas flows from industrial/technical processes, whereby depending on the selection of the refrigerant, the pressure may have to be changed or adjusted accordingly when it is fed into the apparatus 3.

Der Stoffstrom 1 besteht weiterhin bevorzugt aus einem Kältemittel oder weist dieses auf, welches nicht oder nur gering löslich im Kälteträger des Stoffstroms 2 ist, wodurch die Phasentrennung im Behälter 4 gefördert wird.The material flow 1 also preferably consists of or has a refrigerant which is insoluble or only slightly soluble in the coolant of the material flow 2 , as a result of which the phase separation in the container 4 is promoted.

Als Kälteträger können auch Mischungen (z. B. Wasser und gefrierpunktsenkende Stoffe) bzw. Stoffe, die den Phasenwechsel fördern (z.B. Partikel, Tropfen), zum Betrieb mit Speichertemperaturen deutlich unter 0°C eingesetzt werden.
Der geeignete Druck kann berechnet oder durch Versuche ermittelt werden.Mixtures (e.g. water and substances that lower the freezing point) or substances that promote the phase change (e.g. particles, droplets) can also be used as coolants for operation with storage temperatures well below 0°C.
The appropriate pressure can be calculated or determined by experiment.

Der Stoffstrom 2 weist einen Kälteträger auf oder besteht aus einem Kälteträger in Form von Eis, Eisbrei/Eispartikeln, Schnee, Kaltwasser oder deren Kombinationen bzw. Mischung/Suspension.
Das Ansaugen und Verdichten des Stoffstroms 1 (bevorzugt Luft) erfolgt aus dem Behälter 4 und/oder aus der Umgebung. Mittels des Verdichters 5 wird der Druck des Stoffstroms 1 erhöht. Die Rückkühlung des Stoffstroms 1 realisiert der Wärmeübertrager 1.1.The material flow 2 has a refrigerant or consists of a refrigerant in the form of ice, ice slush/ice particles, snow, cold water or combinations thereof or mixture/suspension.
Material flow 1 (preferably air) is sucked in and compressed from container 4 and/or from the environment. The pressure of the stream 1 is increased by means of the compressor 5 . The recooling of the material flow 1 is realized by the heat exchanger 1.1.

Es können die nachfolgend aufgeführten Modifikationen des Kältemittelkreislaufes (Stoffstrom 1) erfolgen, wobei die Maßnahmen einzeln oder in verschiedenen Kombinationen realisierbar sind:

• - ein- oder mehrstufige Verdichtung bis maximalen Verdichtungsenddruck von ca. 2500 bar,
• - Parallelschaltung von Verdichtern,
• - mit und ohne Zwischenkühlung,
• - ggf. Einsatz von einem oder mehreren Kältemitteltrocknern,
• - ggf. unter Anwendung einer Ölabscheidung.

The modifications listed below can be made to the refrigerant circuit (material flow 1), whereby the measures can be implemented individually or in various combinations:

• - single or multi-stage compression up to a maximum final compression pressure of approx. 2500 bar,
• - parallel connection of compressors,
• - with and without intermediate cooling,
• - if necessary, use of one or more refrigerant dryers,
• - possibly using an oil separation.

Weiterhin wird aus dem unteren Bereich des Behälters 4 der Stoffstrom 2 in Form von Eis, Eisbrei/Eispartikeln, Schnee, Kaltwasser oder deren Kombinationen oder deren Mischung/Suspension entnommen und dem zweiten Wärmeübertrager 2.1 des zweiten Stoffstroms 2 zur Realisierung einer optionalen Vorkühlung zugeführt und daraus mittels der Pumpe 6 wieder unter Druck in den Apparat 3 gefördert.Furthermore, the material flow 2 in the form of ice, ice slush/ice particles, snow, cold water or combinations thereof or their mixture/suspension is removed from the lower region of the container 4 and fed to the second heat exchanger 2.1 of the second material flow 2 to implement an optional pre-cooling and from there conveyed again under pressure into the apparatus 3 by means of the pump 6 .

Es kann eine direkte oder indirekte Entladung des Speichers (Behälter 4 mit Speicherfunktion) hinsichtlich des zweiten Stoffstroms 2 erfolgen.
Die erfindungsgemäße Anlage dient zur Erzeugung und/oder Speicherung von Eis, Eisbrei/Eispartikel, Schnee, Kaltwasser oder deren Kombinationen bzw. Mischung/Suspension.The storage (container 4 with storage function) can be discharged directly or indirectly with regard to the second stream 2 .
The system according to the invention serves to generate and/or store ice, ice slush/ice particles, snow, cold water or combinations thereof or mixtures/suspensions.

Dabei kann der Behälter 4 am Anfang/vor Beginn des Prozesses mit Kälteträger (bevorzugt Wasser) und Kältemittel (z.B. Luft) befüllt werden, aus/in welchem sich durch die starke Abkühlung im und/oder nach dem Apparat Eis, Eisbrei/Eispartikel, Schnee, Kaltwasser oder deren Kombinationen bzw. Mischung/Suspension bilden.
Es ist möglich, mehrere Apparate 3 zur Steigerung der Kälteleistung bzw. Eiserzeugung parallel zu schalten.The container 4 can be filled at the beginning/before the start of the process with coolant (preferably water) and refrigerant (e.g. air), from/in which ice, ice slush/ice particles, snow can form due to the strong cooling in and/or after the apparatus , cold water or their combinations or mixture/suspension.
It is possible to connect several apparatuses 3 in parallel to increase the refrigeration capacity or ice production.

Weiterhin ist es möglich, für den zweiten Stoffstrom 2 Pumpen mit höherem Druck zu verwenden, um insbesondere im Bereich des Apparates 3 den Stoffstrom 1 teilweise anzusaugen (Injektorwirkung). Dadurch ist es auch möglich, die Temperatur des Stoffstroms 1 zu senken oder die Senkung der Temperatur für den Stoffstrom 1 und/oder die Verdichtungsleistung für Stoffstrom 1 zu reduzieren und/oder eine bessere Vorkühlung für den Stoffstrom 2 zu realisieren.Furthermore, it is possible to use pumps with higher pressure for the second stream 2 in order to partially suck in the stream 1 in particular in the area of the apparatus 3 (injector effect). This also makes it possible to lower the temperature of stream 1 or to reduce the lowering of the temperature for stream 1 and/or the compression capacity for stream 1 and/or to achieve better pre-cooling for stream 2.

Es ist eine weitere Vorkühlung des Stoffstroms 1 intern (im Apparat) oder extern möglich, auch durch externe oder im Apparat 3 vorgesehene Kühlelemente.
Es sind der Einsatz des Prozesses und der Anlage als Wärmepumpenanlage und/oder als kombinierte Kühl- und Heizanlage möglich.Further pre-cooling of the material flow 1 internally (in the apparatus) or externally is possible, also by means of cooling elements provided externally or in the apparatus 3 .
The process and the system can be used as a heat pump system and/or as a combined cooling and heating system.

Dazu kann die aus der Rückkühlung des Kältemittels gewonnene Wärme für Heizzwecke genutzt werden.In addition, the heat obtained from the recooling of the refrigerant can be used for heating purposes.

Zur Rückgewinnung der Verdichtungsleistung des Verdichters 5 des ersten Stoffstroms 1 ist es möglich, eine Expansionsmaschine in den Kältemittelkreislauf des ersten Stoffstroms 1 einzubinden. Dies erfolgt bevorzugt vor dem Apparat 3. Dadurch ist auch eine teilweise Entspannung des Stoffstroms 1 realisierbar und dieser kühlt sich ab.In order to recover the compression capacity of the compressor 5 of the first material flow 1, it is possible to integrate an expansion machine into the refrigerant circuit of the first material flow 1. This preferably takes place upstream of the apparatus 3. As a result, a partial decompression of the material flow 1 can also be realized and this cools down.

Die Expansionsmaschine kann beispielsweise eine Verdrängungsmaschine und/oder Turbine T sein, mit welcher insbesondere ein Generator G zur Stromerzeugung angetrieben wird (siehe 4).The expansion machine can, for example, be a displacement machine and/or turbine T, with which a generator G in particular is driven to generate electricity (see Fig 4 ).

Bei der Anlage gemäß 2 erfolgt die Zuführung des ersten Stoffstroms 1 wie bei 1 mit einem Druck bis 2500 bar und mit einer Temperatur T1 von -200°C bis 50°C. Der zweite Stoffstrom 2 in Form des Kälteträgers wird in einem offenen Prozess unter Druck (bis 2500 bar) dem Apparat 3 mit einer Temperatur T2 (max. -40 bis 35°C) zugeführt. Nach dem Abkühlen im Apparat 3 (auf Temperaturen T bis auf minimal -200°C) wird der Strom 1/2 dem Behälter 4 zugeführt ggf. über einen nicht dargestellten Zyklon zur. Nach der Phasentrennung der Stoffe 1, 2 im Zyklon oder im Behälter wird das Kältemittel 1 (bevorzugt Luft) an die Umgebung oder zumindest teilweise wieder an den Kältekreis A abgegeben. Der Kälteträger des Stoffstroms 2 setzt sich in dem Behälter 4 unten ab. Die hier angedeutete Entladung des Behälters 4 zur Realisierung der Kühlaufgabe erfolgt direkt oder indirekt, beispielsweise wie in 1 dargestellt. Die Zuführung des beispielsweise Wassers als Kälteträger 2 kann aus einem Tank, einem Gewässer, dem Leitungsnetz oder dergleichen realisiert werden. Das Wasser/der Kälteträger 2 wird über eine Pumpe 6 angesaugt und dem Apparat 3 unter Druck zugeführt. Vor der Pumpe 6 kann ggf. ebenfalls ein Wärmeübertrager 2.1 vorgesehen sein.At the facility in accordance with 2 the feeding of the first stream 1 takes place as in 1 with a pressure of up to 2500 bar and a temperature T1 of -200°C to 50°C. The second stream 2 in the form of the refrigerant is fed to the apparatus 3 in an open process under pressure (up to 2500 bar) at a temperature T2 (max. -40 to 35° C.). After cooling in the apparatus 3 (to temperatures T down to a minimum of -200° C.), the stream 1/2 is fed to the container 4, if necessary via a cyclone, not shown. After the phase separation of the substances 1, 2 in the cyclone or in the container, the refrigerant 1 (preferably air) is released to the environment or at least partially back to the refrigeration circuit A. The refrigerant of the stream 2 settles in the container 4 from below. The discharging of the container 4 indicated here for the realization of the cooling task takes place directly or indirectly, for example as in 1 shown. The supply of the water, for example, as the coolant 2 can be realized from a tank, a body of water, the mains or the like. The water/coolant 2 is sucked in by a pump 6 and fed to the apparatus 3 under pressure. If necessary, a heat exchanger 2.1 can also be provided in front of the pump 6.

Eine weitere Variante der Anlage ist in 3 dargestellt. Diese zeigt ebenfalls, dass der Stoffstrom 2 aus dem Wärmeübertrager 2.1 (zur optionalen Vorkühlung) über den Apparat 3 wieder in den Behälter 4 zurückgeführt wird. Dazu befindet sich eine Pumpe 6 zwischen dem Behälter 4 und dem Wärmeübertrager 2.1.Another variant of the system is in 3 shown. This also shows that the material flow 2 from the heat exchanger 2.1 (for optional pre-cooling) is fed back into the container 4 via the apparatus 3. For this purpose there is a pump 6 between the container 4 and the heat exchanger 2.1.

Zur weiteren Reduzierung der Temperatur des Kälteträgers 2 führt ein erster Nebenstoffstrom 2N1 aus dem Behälter 4 über einen Wärmetauscher 2.1' und eine Pumpe 6.2 mit hohem Druck in den Apparat 3 (dem auch der erste Stoffstrom 1 und der zweite Stoffstrom 2 zugeführt wird) und von dort aus nach der Expansion und Abkühlung wieder in den Behälter 4. Der in den Behälter 4 zurückgeführte Kälteträger 2 ist stark abgekühlt, wodurch auch der Stoffstrom 2 in seiner Temperatur zur Realisierung der Kühlfunktion K reduziert ist.
Auch bei dieser Variante beträgt vor dem Apparat 3 bei dem ersten Stoffstrom 1 der Druck bis zu 2500 bar und die Temperatur T1 bis zu minimal -200°C und bei dem zweiten Stoffstrom 2 der Druck bis zu 2500 bar und die Temperatur T2 zwischen -40 und 30°C. Der aus dem Apparat 3 austretende Strom 1/2 weist ebenfalls eine Temperatur T von bevorzugt zwischen -200°C und 20°C auf.To further reduce the temperature of the refrigerant 2, a first secondary substance flow 2N1 from the container 4 leads via a heat exchanger 2.1' and a pump 6.2 at high pressure into the apparatus 3 (to which the first substance flow 1 and the second substance flow 2 is also fed) and from from there, after the expansion and cooling, back into the container 4. The refrigerant 2 returned to the container 4 has cooled down considerably, as a result of which the material flow 2 is also reduced in its temperature for the realization of the cooling function K.
In this variant, upstream of the apparatus 3, the pressure in the first stream 1 is up to 2500 bar and the temperature T1 down to a minimum of -200° C. and in the second stream 2 the pressure is up to 2500 bar and the temperature T2 is between -40 and 30°C. The stream 1/2 leaving the apparatus 3 likewise has a temperature T of preferably between -200.degree. C. and 20.degree.

Der Nebenstoffstrom 2N1 wird mit einem Druck bis 2500 bar und einer Temperatur zwischen -40°C und 30°C dem Apparat 3 zugeführt.The by-product stream 2N1 is fed to apparatus 3 at a pressure of up to 2500 bar and a temperature of between -40.degree. C. and 30.degree.

In 3 ist mit der dick gestrichelten Linie angedeutet, dass der Kälteträger 2 auch von außen, beispielsweise aus einem Tank, einem Gewässer, dem Leitungsnetz oder dergleichen zugeführt werden kann.In 3 is indicated by the bold dashed line that the refrigerant 2 can also be supplied from the outside, for example from a tank, a body of water, the mains or the like.

4 zeigt eine Variante einer Anlage mit einer Verbesserung des einfachen Kaltluftverfahrens durch Nutzung einer mehrstufigen Verdichtung des Kältemittels 1 mit Zwischenkühlung und einer dadurch realisierten Auskopplung der Nutzwärme, wodurch höhere Drücke und eine energieeffiziente Verdichtung realisierbar sind.
Das Kältemittel 1 wird in einem Stoffstrom 1 hier in 4 Stufen über einem Verdichter V1 bis V4 und diesen jeweils nachgeordnetem Kühler K1 bis K4 geführt. Die Kühler K1 bis K4 sind über einen Vorlauf VL und einen Rücklauf RL mit einem Heizsystem (nicht dargestellt) gekoppelt. Über mindestens einen oder alle Kühler K1 bis K4 wird ein Wärmeentzug des Stoffstroms 1 realisiert, welcher sich durch die Verdichtung aufgeheizt hat. Über einen oder mehrere weitere Rückkühler - hier drei Rückkühler R1, R2, R3 - erfolgt eine weitere Rückkühlung des ersten Stoffstroms 1, wobei die entzogene Wärme an die Umgebung abgegeben oder für Heizzwecke genutzt wird. 4 shows a variant of a system with an improvement of the simple cold air process by using a multi-stage compression of the refrigerant 1 with intermediate cooling and a thus realized decoupling of the useful heat, whereby higher pressures and an energy-efficient compression can be realized.
The refrigerant 1 is in a material flow 1 here in 4 Stages out on a compressor V1 to V4 and these respectively downstream cooler K1 to K4. The coolers K1 to K4 are coupled to a heating system (not shown) via a supply line VL and a return line RL. At least one or all coolers K1 to K4 remove heat from stream 1, which has been heated up by the compression. A further recooling of the first stream 1 takes place via one or more further recoolers—here three recoolers R1, R2, R3, with the extracted heat being given off to the environment or being used for heating purposes.

Die dem Stoffstrom 1 mit mindestens einem Kühler K1 bis K4 und/oder mindestens einem Rückkühler R1 bis R3 entzogene Wärme ist z.B. für Heizzwecke in einem Temperaturbereich von 40°C bis 400°C vorgesehen.
Der niedrigere Bereich in der Höhe von 40 bis 90°C kann dabei z.B. für Raumheizungen und der hohe Temperaturbereich (bis 400°C) z.B. für technologische Prozesse angewendet werden.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 sind die Kühler K1 bis K4 bevorzugt für den höheren Temperaturbereich und der Rückkühler R3 für den niedrigeren Temperaturbereich vorgesehen.
Weiterhin ist im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Kopplung mindestens eines Kühlers K1 bis K4 und/oder des Rückkühlers R3 mit mindestens einer weiteren Wärmepumpe möglich (nicht dargestellt).The heat extracted from stream 1 with at least one cooler K1 to K4 and/or at least one recooler R1 to R3 is provided, for example, for heating purposes in a temperature range of 40° C. to 400° C.
The lower range of 40 to 90°C can be used for room heating, for example, and the high temperature range (up to 400°C) for technological processes, for example.
In the embodiment according to 4 the coolers K1 to K4 are preferably provided for the higher temperature range and the recooler R3 for the lower temperature range.
Furthermore, in the exemplary embodiment shown, it is possible to couple at least one cooler K1 to K4 and/or the recooler R3 to at least one further heat pump (not shown).

Der Rückkühler R1 nutzt hier die kalte Abluft des Stoffstroms 1 aus dem Zyklon 13 und/oder dem Behälter 4.
An den Rückkühler R2 wird die kalte Abluft des Zyklons 13 geleitet, der zur Kühlung des Stoffstroms 1 dient.
Der Rückkühler R3 realisiert eine Wärmeabfuhr an die Umgebung oder eine Heizung mit bevorzugt niedrigen Temperaturen.
Der Stoffstrom 1 wird nach den Rückkühlern R1, R2, R3 über eine Expansionsmaschine - hier eine Turbine T - und/oder ein Entspannungsorgan 1.3 geleitet. Dadurch wird ein Teilstrom des Kältemittels in dem Entspannungsorgan 1.3 entspannt und kühlt den verbleibenden Stoffstrom ab.
Die Expansionsmaschine realisiert ebenfalls eine Entspannung des Stoffstroms 2 vor dem Apparat 3. Zur Gewinnung einer mechanischen Leistung wird durch die Turbine T ein Generator G angetrieben.
Weiterhin kann ein Speicher 12 für den komprimierten Stoffstrom 1 vorgesehen sein, mit dem eine Betriebsoptimierung und Schwarzstartfähigkeit realisierbar ist.The recooler R1 uses the cold exhaust air of the material flow 1 from the cyclone 13 and/or the container 4.
The cold exhaust air from the cyclone 13, which is used to cool the material flow 1, is routed to the recooler R2.
The dry cooler R3 implements heat dissipation to the environment or heating with preferably low temperatures.
After the recoolers R1, R2, R3, the material flow 1 is passed through an expansion machine—here a turbine T—and/or an expansion element 1.3. As a result, a partial flow of the refrigerant is expanded in the expansion element 1.3 and cools the remaining material flow.
The expansion machine also expands the material flow 2 upstream of the apparatus 3. The turbine T drives a generator G to generate mechanical power.
Furthermore, a memory 12 can be provided for the compressed material flow 1, with which operational optimization and black start capability can be implemented.

Der Einsatz eines Speichers (bevorzugt Druckluftspeichers) 12 zur Betriebsoptimierung ist mit zahlreichen Vorteilen verbunden:

• Es ist möglich, den Speicher für den Stoffstrom 1/Druckluftspeicher 12 bei keiner oder nur geringer Kälteerzeugung und/oder bei keiner oder geringer Stromerzeugung zu beladen.
• Das Entladen des Speichers für den Stoffstrom 1 /Druckluftspeichers 12 erfolgt beim Start der Anlage ohne Strom (Schwarzstartfähigkeit), beim Start/Betrieb mit wenig Strom, zur Beschleunigung des Startverhaltens (z. B. Bereitstellung von Regelleistung oder wenn nur Strom- und/oder Kälte erzeugt werden sollen.

The use of an accumulator (preferably compressed air accumulator) 12 for operational optimization is associated with numerous advantages:

• It is possible to load the store for the material flow 1/compressed air store 12 with little or no cold production and/or with little or no electricity production.
• The accumulator for material flow 1/compressed air accumulator 12 is discharged when the system is started without electricity (black start capability), when starting/operating with little electricity, to accelerate the starting behavior (e.g. provision of control power or if only electricity and/or cold are to be generated.

Die Entspannung des gesamten Stoffstroms 1 erfolgt bevorzugt einstufig oder mehrstufig mit der vorgenannt beschriebenen Expansionsmaschine T (z. B. Turbine, Verdrängungsmaschine). Diese kann ggf. auf einer Welle mit den Verdichtern und/oder einem Getriebe angeordnet sein. Bei Verwendung eines durch die Expansionsmaschine T angetriebenen Generators G ist eine z. B. teilweise Deckung des Verdichtungsaufwands realisierbar.The expansion of the entire stream 1 is preferably carried out in one or more stages with the expansion machine T described above (e.g. turbine, displacement machine). This can optionally be arranged on a shaft with the compressors and/or a gear. When using a driven by the expander T generator G is a z. B. partial coverage of the compaction effort can be realized.

Weiterhin ist auch der Einsatz eines vorgenannt beschriebenen statischen Entspannungsorgans 1.3 (einfacher Druckverlust) realisierbar und dies beispielsweise mit einem gesteuerten Druckverlust und bedarfsweise mit einem ggf. Bypass zur Turbine/ Expansionsmaschine T.Furthermore, the use of an aforementioned static expansion element 1.3 (simple pressure loss) can also be implemented and this, for example, with a controlled pressure loss and, if necessary, with a bypass to the turbine/expansion machine T.

Im Weiteren wird der erste Stoffstrom 1 nach dem Entspannungsorgan 1.3 bzw. der Turbine/ Expansionsmaschine T dem Apparat 3 zugeführt.Furthermore, the first material flow 1 is fed to the apparatus 3 after the expansion element 1.3 or the turbine/expander T.

Die Zuführung des Stoffstroms 2 wird wie bei der 1 aus dem Behälter 4 über den Wärmeübertrager 2.1 und die Pumpe 3 zum Apparat 3 realisiert. Der aus dem Apparat 3 austretende Strom 1/2 aus den Stoffströmen 1 und 2 wird in den Behälter 4 geleitet, in dem die Phasentrennung erfolgt. Dem Behälter 4 ist hier ein Zyklon 13 zur Abscheidung/Trennung der Stoffe der Stoffströme 1, 2 zugeordnet. Der Kälteträger 1 (bevorzugt Luft) wird aus dem Zyklon 13 an die Umgebung und/oder an den Rückkühler R1 und/oder an den Vorkühler 2.1 und/oder dem Kältekreis A abgegeben.The feeding of the stream 2 is as in the 1 realized from the container 4 via the heat exchanger 2.1 and the pump 3 to the apparatus 3. The stream 1/2 from the material streams 1 and 2 emerging from the apparatus 3 is passed into the container 4, in which the phase separation takes place. A cyclone 13 for depositing/separating the substances in the streams 1, 2 is assigned to the container 4 here. The refrigerant 1 (preferably air) is discharged from the cyclone 13 to the environment and/or to the recooler R1 and/or to the pre-cooler 2.1 and/or the refrigeration circuit A.

Weiterhin kann nach der Expansionsmaschine, hier eine Turbine T, ein Teilstrom (z. B. Kaltluft) des Kälteträgers 1 zu einem Rückkühler (hier R1) geführt werden.Furthermore, downstream of the expansion machine, here a turbine T, a partial flow (e.g. cold air) of the coolant 1 can be routed to a recooler (here R1).

Der im Behälter 4 befindliche Kälteträger 2 wird zur Realisierung der Kühlaufgabe K direkt oder indirekt entladen - siehe 1.The coolant 2 in the container 4 is discharged directly or indirectly to realize the cooling task K - see 1 .

Gemäß eines nicht dargestellten Ausführungsbeispiels kann der erste Stoffstrom nach der Phasentrennung im Zyklon bzw. im Behälter auch wieder dem Kältekreislauf und somit dem Apparat zugeführt werden.According to an exemplary embodiment that is not shown, the first stream of material can also be returned to the refrigeration circuit and thus to the apparatus after the phase separation in the cyclone or in the container.

Nachfolgend werden in den 5 und 6 zwei konstruktive Ausführungen von Apparaten 3 dargestellt.Below are in the 5 and 6 two constructive versions of apparatus 3 shown.

5 zeigt eine Variante des Apparates 3 mit einem inneren hohlzylidrischen/ rohrförmigen ersten Mantel 9, der einen Einlass 9.1 und einen Auslass 9.2 aufweist und in Richtung zum Auslass 9.2 mit einer trichterförmigen Erweiterung 9.3 versehen ist.
Der erste Mantel 9 wird im Abstand von einem weiteren hohlzylidrischen/rohrförmigen zweiten Mantel 10 umringt, der hier länger ist, als der erste Mantel 9 und über den Auslass 9.2 des ersten Mantels 9 ragt. Der erste und der zweite Mantel 9, 10 sind zentrisch zueinander entlang einer Längsachse A angeordnet. 5 shows a variant of the apparatus 3 with an inner hollow-cylindrical/tubular first shell 9, which has an inlet 9.1 and an outlet 9.2 and is provided with a funnel-shaped widening 9.3 in the direction of the outlet 9.2.
The first jacket 9 is surrounded at a distance by another hollow-cylindrical/tubular second jacket 10, which is longer here than the first jacket 9 and projects beyond the outlet 9.2 of the first jacket 9. The first and the second casing 9, 10 are arranged centrically to one another along a longitudinal axis A.

Zwischen dem Außenumfang des ersten Mantels 9 und der Innenkontur des zweiten Mantels 10 wird ein erster Ringraum 3.1 ausgebildet und nach der Austrittsöffnung 9.2 des ersten Mantels 9 eine erste Kammer 3.2.
Der zweite Mantel 10 weist nach dem zylindrischen Bereich in Richtung zum Ausgang 10.2 eine trichterförmige Durchmessererweiterung 10.3 und am Einlass 10.1 eine trichterförmige Durchmesserreduzierung 10.4 auf.A first annular space 3.1 is formed between the outer circumference of the first casing 9 and the inner contour of the second casing 10, and after the outlet opening 9.2 of the first casing 9, a first chamber 3.2.
After the cylindrical area, the second shell 10 has a funnel-shaped diameter enlargement 10.3 in the direction of the outlet 10.2 and a funnel-shaped diameter reduction 10.4 at the inlet 10.1.

Es besteht die Möglichkeit den ersten Stoffstrom 1 über den Einlass 9 und den zweiten Stoffstrom 2 über den Einlass 10 zuzuführen (wie dargestellt) oder umgekehrt. Die beiden unter hohem Druck zugeführten Stoffströme 1, 2 kommen im Bereich der Kammer 3.2 in Kontakt und treten am Ausgang 10.2 aus dem Apparat 3 als ein Strom 1/2 aus und werden in den hier nicht dargestellten Behälter 4 eingebracht. In dem Apparat 3 expandieren die Stoffströme und kühlen sich dadurch stark ab. Zwischen den Stoffströmen wird im Bereich 3.1 ein indirekter und im Bereich 3.2 ein direkter Wärmeübergang realisiert.It is possible to feed in the first stream 1 via the inlet 9 and the second stream 2 via the inlet 10 (as shown) or vice versa. The two streams of material 1, 2 supplied under high pressure come into contact in the region of chamber 3.2 and emerge from the apparatus 3 as a stream 1/2 at the outlet 10.2 and are introduced into the container 4, not shown here. In the apparatus 3, the material flows expand and cool down considerably as a result. Between the material flows, there is indirect heat transfer in area 3.1 and direct heat transfer in area 3.2.

In 6 ist eine weitere Variante eines Apparates 3 dargestellt, bei dem der erste Mantel 9 und der zweite Mantel 10 wie in 7 ausgeführt sind, wobei diese zusätzlich von einem dritten hohlzylindrischen Mantel 11 umringt sind.
Der dritte hohlzylindrische Mantel 11 weist ebenfalls einen Einlass 11.1 und einen Auslass 11.2 auf und ist in Richtung zum Auslass 11.2 mit einer trichterförmigen Erweiterung 11.3 versehen.In 6 Another variant of an apparatus 3 is shown, in which the first jacket 9 and the second jacket 10 as in 7 are executed, these being additionally surrounded by a third hollow-cylindrical jacket 11 .
The third hollow-cylindrical shell 11 also has an inlet 11.1 and an outlet 11.2 and is provided with a funnel-shaped extension 11.3 in the direction of the outlet 11.2.

Der zweite Mantel 11 wird im Abstand von dem hohlzylidrischen/rohrförmigen dritten Mantel 11 umringt, der hier länger ist, als der zweite Mantel 10 und somit über den Auslass 10.2 des zweiten Mantels 10 ragt. Der erste, der zweite und der dritte Mantel 9, 10, 11 sind ebenfalls zentrisch zueinander entlang der Längsachse A angeordnet. Zwischen dem Außenumfang des zweiten Mantels 10 und der Innenkontur des dritten Mantels 11 wird ein zweiter Ringraum 3.3 ausgebildet und nach der Austrittsöffnung 10.2 des zweiten Mantels 10 eine zweite Kammer 3.4.The second shell 11 is surrounded at a distance by the hollow-cylindrical/tubular third shell 11, which is longer here than the second shell 10 and thus projects beyond the outlet 10.2 of the second shell 10. The first, the second and the third shell 9, 10, 11 are also arranged centrically to one another along the longitudinal axis A. A second annular space 3.3 is formed between the outer circumference of the second casing 10 and the inner contour of the third casing 11, and after the outlet opening 10.2 of the second casing 10, a second chamber 3.4.

Es besteht auch hier die Möglichkeit den ersten Stoffstrom 1 über den Einlass 9.1 und den zweiten Stoffstrom 2 über den Einlass 10.1 zuzuführen (wie dargestellt) oder umgekehrt. In den Einlass 11.1 können beispielsweise ein Nebenstrom 2N1 eingeleitet werden.It is also possible here to feed in the first stream 1 via the inlet 9.1 and the second stream 2 via the inlet 10.1 (as shown) or vice versa. A secondary flow 2N1, for example, can be introduced into the inlet 11.1.

Die beiden unter hohem Druck zugeführten Stoffströme 1, 2 kommen im Bereich der Kammer 3.2 in Kontakt und treten am Ausgang 10.2 in die zweite Kammer 3.4 ein und kommen dort beispielsweise mit dem Stoffstrom des Nebenkreislaufs 2N1 in Kontakt.
Es wird in den Ringräumen 3.1, 3.2 eine indirekte und in den Kammern 3.2, 3.4 eine direkte Wärmeübertragung realisiert.The two material flows 1, 2 supplied under high pressure come into contact in the region of chamber 3.2 and enter the second chamber 3.4 at the outlet 10.2 and come into contact there, for example, with the material flow of the secondary circuit 2N1.
Indirect heat transfer is realized in the annular spaces 3.1, 3.2 and direct heat transfer in the chambers 3.2, 3.4.

In dem Apparat 3 und/oder nach dem Apparat 3 expandieren alle Stoffströme, kühlen sich dadurch stark ab und werden als Strom 1/2 in den hier nicht dargestellten Behälter 4 eingebracht.In the apparatus 3 and/or after the apparatus 3, all streams of material expand, cool down considerably as a result and are introduced into the container 4, not shown here, as stream 1/2.

Bei beiden Varianten nach 5 und 6 ist beispielsweise der jeweils äußere Mantel (zweiter Mantel 10 oder dritter Mantel 11) mit einer Zusatzheizung ZH und/oder Zusatzkühlung ZK und/oder einem Wärmeübertrager 3W versehen, die auch in Zonen aufgeteilt sein können.For both variants 5 and 6 For example, the respective outer shell (second shell 10 or third shell 11) is provided with additional heating ZH and/or additional cooling ZK and/or a heat exchanger 3W, which can also be divided into zones.

Die Zusatzheizung ZH bzw. der Wärmeübertrager 3W können beispielsweise eine Behinderung der erfindungsgemäßen Funktion, z.B. eine unerwünschte Eisbildung auf den Oberflächen des Apparates 3 verhindern.The additional heater ZH or the heat exchanger 3W can, for example, prevent the function according to the invention from being impaired, e.g. prevent unwanted ice formation on the surfaces of the apparatus 3.

Gemäß nicht dargestellter Ausführungsvarianten können die aus dem Apparat austretenden Ströme 1/2 auch im Wesentlichen tangential in den Behälter/Speicher 4 eingeleitet werden. Dadurch wird eine bessere Trennung des Kälteträgers und des Kältemittels realisiert.
Alternativ kann auch eine andere Einleitung der Stoffströme in den Apparat 3 gewählt werden.
Beispielsweise kann über die Zuführung 9.1 der Stoffstrom 2 eingeleitet werden und über die Zuführung 10.1 der Stoffstrom 1.According to embodiment variants that are not shown, the streams 1/2 emerging from the apparatus can also be introduced essentially tangentially into the container/reservoir 4. This achieves a better separation of the coolant and the refrigerant.
Alternatively, a different introduction of the material streams into apparatus 3 can also be selected.
For example, material flow 2 can be introduced via feed 9.1 and material flow 1 via feed 10.1.

Bei Anordnung einer Ummantelung in Form des dritten Mantels 11 kann dann beispielsweise ein Nebenstoffstrom 2N1 über die Zuführung 11.1 in den Apparat 3 eingeleitet werden.If a jacket is arranged in the form of the third jacket 11, then, for example, a secondary substance stream 2N1 can be introduced into the apparatus 3 via the feed 11.1.

Die Zufuhr der Stoffströme kann gemäß nicht dargestellter Beispiele auch radial oder schiefwinklig ausgeführt sein.According to examples that are not shown, the material flows can also be fed in radially or at an oblique angle.

In dem Apparat 3 erfolgt die Expansion, Beschleunigung und Drucksenkung, welche für die Erzeugung von Eis, Eisbrei/Eispartikeln, Schnee, Kaltwasser oder deren Kombinationen bzw. Mischung/Suspension erforderlich ist.In the apparatus 3, the expansion, acceleration and pressure reduction takes place, which is necessary for the production of ice, ice slush/ice particles, snow, cold water or combinations thereof or mixture/suspension.

Bei der Zusammenführung der Stoffströme können Reaktionen zwischen den Stoffströmen oder ggf. eine physikalische Lösung von Gasen des ersten Stoffstroms 1 in der Flüssigkeit des zweiten Stoffstroms 2 erfolgen.When the material flows are brought together, reactions between the material flows or possibly a physical solution of gases from the first material flow 1 in the liquid of the second material flow 2 can take place.

Ggf. kann auch ein Joule-Thompson-Effekt und ebenfalls ggf. eine Rückreaktion erfolgen.If necessary, a Joule-Thompson effect and also possibly a reverse reaction can also take place.

In dem Apparat 3 können gewünschte Turbulenzeffekte, Grenzschichteffekte und Instabilitätseffekte durch die Strömungsführung und verschiedene bekannte konstruktive Modifikationen auftreten, um den Druck/die Strömung zu beeinflussen und/oder die Wärmeübertragung zwischen den Stoffströmen zu verbessern oder um ungünstige Betriebszustände zu vermeiden.Desired turbulence effects, boundary layer effects and instability effects can occur in the apparatus 3 due to the flow guidance and various known structural modifications in order to influence the pressure/flow and/or to improve the heat transfer between the material flows or to avoid unfavorable operating conditions.

7 zeigt eine erfindungsgemäße Anlage, bei welcher mehrere Apparate 3 zueinander parallel angeordnet sind. Die Zuführungen der Stoffströme 1 und 2 sind als eine Leitung L angedeutet. Wie bei den vorgenannten Varianten erfolgt in diesen der Kontakt der Stoffströme 1 und 2 sowie deren Entspannung und eine direkte und/oder indirekte Wärmeübertragung. 7 shows a system according to the invention, in which several apparatuses 3 are arranged parallel to one another. The feeds of the streams 1 and 2 are indicated as a line L. As in the aforementioned variants, the contact of the streams 1 and 2 and their expansion and a direct and/or indirect heat transfer takes place in these.

Die Apparate 3 sind in einer Umhausung U angeordnet, die eine Öffnung U1 aufweist und in welcher ein Zusatzluftstrom (nicht bezeichnet) über mindestens ein Mittel M in Form eines Verdichters und/oder Ventilators angesaugt wird. Die aus den Apparaten 3 austretenden Ströme 1/2 gelangen in einen Zyklon 13 und werden in diesem getrennt. Aus der oberen Öffnung des Zyklons 13 treten vorwiegend der Stoffstrom 1 und die Zusatzluft aus und aus der unteren Öffnung vorwiegend der Stoffstrom 2.
Um Vereisung zu vermeiden, können die Umhausung U und/oder der Zyklon 13 mit einer Heizung (nicht dargestellt) versehen sein.The devices 3 are arranged in a housing U, which has an opening U1 and in which an additional air flow (not designated) is sucked in via at least one means M in the form of a compressor and/or fan. The streams 1/2 emerging from the apparatus 3 enter a cyclone 13 and are separated in this. Material flow 1 and the additional air mainly exit from the upper opening of the cyclone 13, and material flow 2 mainly exits from the lower opening.
In order to avoid icing, the housing U and/or the cyclone 13 can be provided with a heater (not shown).

Mit dem Verfahren und der erfindungsgemäßen Anlage können unter Verwendung eines ökologischen Kältemittels (wie z.B. Luft) und Kälteträgers (Eis, Eisbrei/Eispartikeln, Schnee, Hydraten, Kaltwasser oder deren Kombinationen bzw. Mischungen/ Suspensionen) hohe Kälteleistungen und hohe Eisproduktionen beispielsweise für industrielle Anwendungen realisiert werden, wobei Temperaturen des Kälteträgers von 20°C bis -100°C bereitgestellt werden können.With the method and the system according to the invention, using an ecological refrigerant (such as air) and cold carrier (ice, ice slush/ice particles, snow, hydrates, cold water or their combinations or mixtures/suspensions), high cooling capacities and high ice productions can be achieved, for example for industrial applications be realized, whereby temperatures of the refrigerant from 20 ° C to -100 ° C can be provided.

Mit der erfindungsgemäßen Anlage und dem Verfahren sind sehr hohe Speicherbeladeleistungen (bis beispielsweise in den Megawattbereich, sehr hohe Speicherentladeleistungen (bis beispielsweise in den Megawattbereich) möglich.
Die Anlage kann aber je nach Dimensionierung auch kleinere Leistungen im Kilowattbereich bereitstellen.Very high storage charging capacities (up to, for example, in the megawatt range, very high storage discharge capacities (up to, for example, in the megawatt range) are possible with the system and the method according to the invention.
However, depending on the dimensioning, the system can also provide smaller outputs in the kilowatt range.

Weiterhin kann über Rohrleitungen beispielsweise auch Fernkälte zur Verfügung gestellt werden. Es ist auch die Einbindung in Fernkälte möglich.Furthermore, district cooling can also be made available via pipelines, for example. Integration into district cooling is also possible.

Es kann auch eine direkte Anwendung auf z. B. Lebensmitteln oder für Sportzwecke (z.B. Wintersport) umgesetzt werden.It can also be applied directly to e.g. B. food or for sports purposes (e.g. winter sports).

Durch die relativ einfache konstruktive Ausführung der Anlage ist und nur ein geringer Betriebs- und Wartungsaufwand erforderlich ist.Due to the relatively simple structural design of the system and only a small amount of operating and maintenance effort is required.

Ein Vorteil besteht auch darin, dass die Anlage auch als Wärmepumpenanlage und/oder als kombinierte Kühl- und Heizanlage einsetzbar ist.Another advantage is that the system can also be used as a heat pump system and/or as a combined cooling and heating system.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

• DE 4127224 A1 [0004]DE 4127224 A1 [0004]

Claims (17)

Anlage zur Abkühlung mindestens eines Kältemittels und/oder mindestens eines Kälteträgers in einem offenen Prozess mit einer kontinuierlichen oder diskontinuierlichen Betriebsweise, wobei diese mindestens einen Apparat (3) aufweist, der mindestens eine erste Zuführung für mindestens einen ersten Stoffstrom (1) eines Kältemittels und mindestens eine zweite Zuführung für mindestens einen zweiten Stoffstrom (2) eines Kälteträgers (2) bestehend aus Wasser und/oder Wasser mit gefrierpunktsenkenden Stoffen und/oder anderen Kälteträgern aufweist, wobei der Apparat (3) mindestens eine Kammer aufweist, in welcher der erste und der zweite Stoffstrom (1, 2) zusammenführbar, entspannbar und abkühlbar sind und dass sich an den Apparat (3) mindestens ein Behälter/Kältespeicher (4) mit Speicherfunktion und zur Phasentrennung des ersten und zweiten Stoffstroms (1, 2) anschließt und dass der Behälter (4) mindestens einen Ausgang für das Kältemittel und mindestens einen weiteren Ausgang für den Kälteträger aufweist.Plant for cooling at least one refrigerant and/or at least one refrigerant in an open process with a continuous or discontinuous mode of operation, this having at least one apparatus (3) which has at least one first feed for at least one first material flow (1) of a refrigerant and at least has a second feed for at least a second stream (2) of a refrigerant (2) consisting of water and/or water with substances that lower the freezing point and/or other refrigerants, the apparatus (3) having at least one chamber in which the first and the second material flow (1, 2) can be combined, expanded and cooled and that at least one container/cold accumulator (4) with storage function and for phase separation of the first and second material flow (1, 2) is connected to the apparatus (3) and that the container (4) has at least one outlet for the refrigerant and at least one further outlet for the refrigerant. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Stoffstrom aus dem Behälter/Kältespeicher (4) und/oder aus dem Leitungsnetz und/oder aus einem Speicherbehälter und/oder einem Speicherbecken und/oder einem natürlichen Gewässer dem Apparat (3) und/oder dem Behälter (4) zuführbar ist.plant after claim 1 , characterized in that the second stream of material from the container/cold accumulator (4) and/or from the mains and/or from a storage container and/or a storage basin and/or a natural body of water is fed to the apparatus (3) and/or the container ( 4) can be fed. Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Nebenstoffstrom (2N1) mit/aus einem Kälteträger vom Behälter (4) zum Apparat (3) führt.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that at least one secondary substance stream (2N1) with/from a coolant leads from the container (4) to the apparatus (3). Anlage nacheinem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese ausgestattet ist: - mit dem Apparat (3) zum Zusammenführen und anschließendem Entspannen des ersten und zweiten Stoffstroms (1, 2) zur Erzeugung von Eis, Eisbrei/Eispartikeln, Schnee, Kaltwasser oder deren Kombinationen bzw. Mischung/Suspension, - mit dem Behälter (4) zur Phasentrennung des ersten und zweiten Stoffstroms (1, 2). - mit mindestens einem zweiten Wärmeübertrager (2.1) zur Realisierung einer Vorkühlung des zweiten Stoffstroms (2), - mit mindestens einer Pumpe (6) zur Förderung des zweiten Stoffstroms (2) und zur Realisierung einer Druckerhöhung auf 1,1 bar bis maximal 2500 bar vor dem Apparat (3), - mit mindestens einem ersten Wärmeübertrager (1.1) zur Realisierung einer Rückkühlung des ersten Stoffstroms (1) auf eine Temperatur zwischen -40°C und 50°C vor dem Apparat (3), - mit mindestens einem Verdichter (5) zum Verdichten und Fördern des ersten Stoffstroms (1) und zur Realisierung eines Drucks von 1,1 bar bis 2500 bar vor dem Apparat (3),Plant according to one of the preceding claims, characterized in that it is equipped: - with the apparatus (3) for merging and then expanding the first and second material flow (1, 2) for the production of ice, ice slush/ice particles, snow, cold water or their Combinations or mixture/suspension, - with the container (4) for phase separation of the first and second streams (1, 2). - with at least one second heat exchanger (2.1) for pre-cooling the second material flow (2), - with at least one pump (6) for conveying the second material flow (2) and for realizing a pressure increase to 1.1 bar up to a maximum of 2500 bar upstream of the apparatus (3), - with at least one first heat exchanger (1.1) for recooling the first stream (1) to a temperature between -40°C and 50°C upstream of the apparatus (3), - with at least one compressor (5) for compressing and conveying the first material flow (1) and for realizing a pressure of 1.1 bar to 2500 bar upstream of the apparatus (3), Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter/Kältespeicher (4) ein Zyklon (13) zur Phasentrennung des Kältemittels und des Kälteträgers angeordnet ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that a cyclone (13) for phase separation of the refrigerant and the cold carrier is arranged in the container/cold accumulator (4). Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kälteträgerzuführung des Kältemittels zum Apparat (3) mehrere Verdichter und Kühler angeordnet sind, wobei zumindest einem Verdichter ein Wärmeübertrager/Rückkühler zugeordnet ist.System according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of compressors and coolers are arranged in the cold carrier feed of the coolant to the apparatus (3), with at least one compressor being assigned a heat exchanger/recooler. Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kältemittelkreislauf in Form des ersten Stoffstroms (1) mindestens eine Expansionsmaschine und/oder mindestens ein Entspannungsorgan dem Apparat (3) eingebunden sind.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that at least one expansion machine and/or at least one expansion device are integrated into the apparatus (3) in the form of the first material flow (1) in the refrigerant circuit. Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Stoffstrom 1 eine Abzweigung zu einem Speicher (12) zur Zwischenspeicherung des Kältemittels des Stoffstroms (1) integriert ist.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that a branch to a storage device (12) for intermediate storage of the refrigerant of the material flow (1) is integrated into the material flow 1. Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter/Kältespeicher (4) zur Phasentrennung des mittels des Apparats (3) eingebrachten Stroms (1/2) aus ersten und zweitem Stoffstrom (1, 2) in einem oberen Bereich das Kältemittel des ersten Stoffstroms (1) und in einem unteren Bereich der Kälteträger des zweiten Stoffstroms (2) abgeschieden wird.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that in the container/cold accumulator (4) for phase separation of the stream (1/2) introduced by means of the apparatus (3) from the first and second material streams (1, 2) in an upper region Refrigerant of the first stream (1) and in a lower region of the refrigerant of the second stream (2) is separated. Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (4) mit Speicherfunktion eine tangentiale oder im Wesentlichen tangentiale Zuführung für mindestens eines Stroms (1/2) aufweist.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the container (4) with a storage function has a tangential or essentially tangential feed for at least one stream (1/2). Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche der Anlage, die vereisen oder bei welchen die Gefahr der Vereisung besteht, mit einer Zusatzheizung (ZH) und/oder Wärmeübertrager (3W) versehen sind.System according to one of the preceding claims, characterized in that areas of the system which are icing up or in which there is a risk of icing up are provided with an additional heater (ZH) and/or heat exchanger (3W). Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Apparat (3) einen Wärmeübertrager (3W) und/oder eine Zusatzheizung (ZH) mit insbesondere einem oder mehreren Heizbereichen aufweist und dass die Zusatzheizung (ZH) mittels elektrischem Widerstand und/oder Mikrowellen und/oder einer Induktionsheizung und/oder durch einen warmen Stoffstrom erfolgt.System according to one of the preceding claims, characterized in that the apparatus (3) has a heat exchanger (3W) and/or additional heating (ZH) with in particular one or more heating areas and that the additional heating (ZH) is activated by means of electrical resistance and/or microwaves and/or an induct tion heating and/or by a warm material flow. Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Apparat (3) eine Zusatzkühlung (ZK) zum Abführen der Wärme aufweist, die bei Reaktionen und/oder Lösungsvorgängen entsteht.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the apparatus (3) has an additional cooling system (ZK) for dissipating the heat which arises during reactions and/or dissolving processes. Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Apparat (3) mindestens einen Einlass für den ersten Stoffstrom (1) und mindestens einen oder mehrere Einlässe für den zweiten Stoffstrom (2) und ggf. für den Nebenkreislauf (2N1) aufweist.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one apparatus (3) has at least one inlet for the first stream (1) and at least one or more inlets for the second stream (2) and, if necessary, for the secondary circuit (2N1) having. Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Apparat (3) Mittel zur Erzeugung einer Strömung mit Drall angeordnet sind.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that means for generating a flow with a twist are arranged in the apparatus (3). Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel des Apparates (3) zur Erzeugung der Strömung mit Drall mit oder ohne starren oder bewegten Einbauten zur Beeinflussung der Strömung ausgebildet sind.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that the means of the apparatus (3) for generating the flow with a twist are designed with or without rigid or moving installations for influencing the flow. Anlage nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Apparat (3) eine kontinuierliche oder pulsierende Strömung führt und dass bedarfsweise weitere Strömungseffekte wie Turbulenz-, Instabilitäts-, Grenzschichteffekte, Unter- und Überschallströmung realisierbar.Plant according to one of the preceding claims, characterized in that a continuous or pulsating flow leads through the apparatus (3) and that further flow effects such as turbulence, instability, boundary layer effects, subsonic and supersonic flow can be implemented if required.

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