FR2552213A1 - PROCESS AND APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF CARBON SNOW AND FROZEN LIQUID PELLETS - Google Patents
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Abstract
UN LIQUIDE EST VAPORISE, TRANSFORME EN LIQUIDE GELE SOUS FORME DE NEIGE ET MELANGE AVEC UNE NEIGE CARBONIQUE POUDREUSE EN MEME TEMPS QU'UNE PARTIE D'ACIDE CARBONIQUE LIQUEFIE EST SOUMISE A UNE DILATATION ADIABATIQUE POUR QUE LE RESTANT PRENNE LA FORME DE NEIGE CARBONIQUE POUDREUSE PAR SUITE A LA CHALEUR PAR VAPORISATION ET CELLE DE SUBLIMATION. PAR CONSEQUENT, ON PEUT OBTENIR UN TAUX SUPERIEUR D'EFFICACITE EN UTILISANT CE MELANGE POUR LE JET ABRASIF. D'AILLEURS L'AUTO-CONSOMMATION DE NEIGE CARBONIQUE PEUT ETRE REDUITE A UN MINIMUM, DE TELLE MANIERE QU'EN UTILISANT LE MELANGE COMME UN MOYEN REFROIDISSANT, DES DENREES PERISSABLES PUISSENT ETRE CONSERVEES DURANT UNE PERIODE DE TEMPS CONSIDERABLE.A LIQUID IS VAPORIZED, TRANSFORMED INTO A FROZEN LIQUID IN THE FORM OF SNOW AND MIXED WITH A POWDERED CARBONIC SNOW AT THE SAME TIME AS A PART OF LIQUEFIED CARBONIC ACID IS SUBJECTED TO ADIABATIC DILATION IN THE FORM OF POWDER. FOLLOWING THE HEAT BY VAPORIZATION AND THAT OF SUBLIMATION. THEREFORE, YOU CAN OBTAIN A HIGHER RATE OF EFFICIENCY BY USING THIS MIXTURE FOR THE ABRASIVE JET. ALSO THE SELF-CONSUMPTION OF CARBON SNOW MAY BE REDUCED TO A MINIMUM, SO THAT BY USING THE MIXTURE AS A COOLING MEDIUM, PERISHABLE FOODS CAN BE PRESERVED FOR A PERIOD OF CONSIDERABLE TIME.
Description
Cette invention concerne une méthode et un appareil pour la production deA method and apparatus for producing
pastilles composées de neige carbonique et de liquide congelé, qui sont employées, par exemple, pour le jet abrasif de tôle ou similaires, ou bien pour la conservation de denrées périssables. Des méthodes diverses ont été proposées pour la production de pastilles de neige carbonique, utilisées pour le jet abrasif pellets composed of dry ice and frozen liquid, which are used, for example, for the abrasive blasting of sheet metal or the like, or else for the preservation of perishable foodstuffs. Various methods have been proposed for the production of dry ice pellets, used for the abrasive jet.
des objets divers ou pour la conservation des denrées périssables. various objects or for the conservation of perishable goods.
Selon une méthode de l'anhydride carbonique gazeux est comprimé h bisse tempéeature en CO (LCO) liquéfié; ce LCO 2 est a une dilatation adiabatlque 2 2 soumis Tde telle façon que des solides sous forme de neige se forment sous l'action de la chaleur de vaporisation et de celle de sublimation (appelés neige carbonique poudreuse) Par la suite on ajoute une petite quantité de LCO 2 à la neige carbonique poudreuse 15 qui sera comprimée afin de produire des grandes mottes ou des blocs de neige carbonique Ensuite, les blocs de neige carbonique sont concassés par un broyeur, ou similaire, en pastilles de neige carbonique Une autre méthode consiste en un dispositif de pression employé pour mouler des blocs de neige carbonique pou20 dreuse Une autre méthode encore consiste à mettre de la neige carbonique poudreuse dans une extrudeuse rotative pour comprimer According to a method of carbon dioxide gas is compressed h bisse tempéeature CO (LCO) liquefied; this LCO 2 is at an adiabatic expansion 2 2 subjected T in such a way that solids in the form of snow are formed under the action of the heat of vaporization and that of sublimation (called carbon dioxide snow) Then we add a small amount of LCO 2 in dry powder snow 15 which will be compressed to produce large clods or dry ice blocks Then the dry ice blocks are crushed by a crusher, or similar, into dry ice pellets Another method is as a pressure device used to mold dry carbon dioxide snow blocks Yet another method is to put dry carbon dioxide snow in a rotary extruder to compress
ou pour mouler de la neige carbonique poudreuse en pastilles. or to mold dry carbon dioxide snow into pellets.
Toutefois, d'après la première méthode de broyage de blocs de neige carbonique par un broyeur, des particules finement 25 fractionnées tendent à se former, de telle façon, que le rendement However, according to the first method of grinding dry ice blocks with a crusher, finely fractionated particles tend to form, so that the yield
n'atteint plus que 20 % et ceci amène une augmentation des frais. only reaches 20% and this leads to an increase in costs.
Du reste, avant de les broyer on ne peut pas stocker longtemps des blocs de neige carbonique En ce qui concerne le moule à pression de neige carbonique poudreuse, ou dans le cas d'utilisation 30 d'une extrudeuse rotative, les surfaces de pastilles de la neige eavbonique sont très ruguieuses, comme du givre et elles sont très miviles, de telle façon que les pastilles de neige carbonique moul,-es ou comprimles ne peuvent pas atteindre l'effet d'un jet Furthermore, before grinding them, carbon dioxide snow blocks cannot be stored for a long time. As regards the pressure mold for powdery carbon dioxide snow, or in the case of the use of a rotary extruder, the surfaces of pellets of eavbonique snow are very rough, like frost and they are very mivile, so that the pellets of dry, dry or compressed carbon dioxide can not achieve the effect of a jet
abrasif efficace.effective abrasive.
Ainsi les pastilles de neige carbonique produites par dlff'Irentes méthodes out chacune leurs propres inconvénients et posent toutes le rmfe problème: les pastilles de neige carbonique se cmintîennent genralernent à -80 C environ, température à laquell_ elles peuvet être utilisées pour la conservation de den4 g O rëes périssables; mais dès que la température est supérieure à C elles fondent facilement et se subliment Ceci mis à part, Thus the dry ice pellets produced by dlff'Irentes methods each have their own drawbacks and all pose the same problem: dry ice pellets generally occur at around -80 C, temperature at which they can be used for the conservation of den4 g Perishable items; but as soon as the temperature is higher than C they melt easily and sublimate This aside,
la consommation de pastilles de neige carbonique augmente considérablement à des températures supérieures à -80 C. the consumption of dry ice pellets increases considerably at temperatures above -80 C.
En considérant ce qui précède, le premier objectif de cette invention est de résoudre efficacement les problèmes rencontrés à travers les méthodes et les appareils classiques, utilisés uniquement pour la production des pastilles de neige carbonique Pour atteindre ce but et bien d'autres objectifs suivant cette invention, les surfaces de pastilles de neige carbonique sont 10 durcies et la consommation de pastilles de neige peut être réduite à un minimum, même quand la température est supérieure à -80 C environ Plus particulièrement, d'après cette invention, la neige carbonique poudreuse et un liquide congelé en forme de neige sont produits et mélangés ensemble; le mélange est comprimé ou extru15 dé pour produire des pastilles composées de neige carbonique et d'un liquide gelé Par conséquent, les surfaces des pastilles sont lisses; le liquide congelé mélangé avec la neige carbonique se Considering the above, the first objective of this invention is to effectively solve the problems encountered through conventional methods and apparatuses, used only for the production of dry ice pellets. To achieve this and many other objectives following this Invention, the surfaces of dry ice pellets are hardened and the consumption of dry ice pellets can be reduced to a minimum, even when the temperature is above about -80 ° C. More particularly, according to this invention, dry powder snow and a frozen snow-like liquid are produced and mixed together; the mixture is compressed or extruded to produce pellets composed of dry ice and a frozen liquid Consequently, the surfaces of the pellets are smooth; the frozen liquid mixed with the dry ice will
trouvant sur les pastilles empêche la sublimation de la neige carbonique de telle façon, que les pastilles ou les particules de 20 neige carbonique se conservent longtemps. being on the pellets prevents the sublimation of the dry ice so that the dry ice pellets or particles are kept for a long time.
Les objectifs mentionnés ci-dessus ainsi que d'autres, les résultats, les particularités et les avantages de The above mentioned objectives as well as others, the results, the peculiarities and the advantages of
cette invention deviendront plus évidents par la description suivante d'une réalisation préconisée, présentée en même temps que 25 les dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente une vue schématique utilisée pour expliquer les principes fondamentaux de cette invention; la figure 2 représente une vue schématique d'un appareil pour la production de pastilles composées de neige car30 bonique et de liquide congelé correspondante à l'invention cidessus. this invention will become more apparent from the following description of a preferred embodiment, presented together with the accompanying drawings, in which: Figure 1 shows a schematic view used to explain the basic principles of this invention; 2 shows a schematic view of an apparatus for the production of pellets composed of bonic car30 snow and frozen liquid corresponding to the above invention.
Les principes fondamentaux de cette invention seront décrits en se rapportant à la figure I C 02 (LCO 2) liquéfié stocké pour le moment dans un réservoir de stockage 2, est déver35 sé par l'intermédiaire d'une pompe 3 dans un dispositif de production du mélange de neige 1, puis il est atomisé du haut du dispositif de production du mélange de neige 1 vers le bas De lteau (H 20), stockée dans un réservoir à eau 4, est déversée par l'intermédiaire d'une pompe à haute pression 5 dans le dispositif pour 40 la production du mélange de neige 1 puis est atomisée à un degré prédéterminé en un point situé au-dessous de celui o LCO 2 est atomisé, de telle façon, que les particules d'eau atomisée sont entourées par des particules d'acide carbonique atomisé Par conséquent, une partie de LCO 2 est soumise à une dilatation adiaba5 tique, de telle manière que le restant devient de la neige carbonique poudreuse, par suite de la chaleur produite par l'évaporation et celle provenant de la sublimation En même temps, l'eau absorbe la chaleur rejetée et, elle se congèle sur les surfaces de la The fundamental principles of this invention will be described with reference to FIG. IC 02 (LCO 2) liquefied stored for the moment in a storage tank 2, is discharged by means of a pump 3 in a device for producing the snow mixture 1, then it is atomized from the top of the device for producing the snow mixture 1 down Water (H 20), stored in a water tank 4, is discharged via a high-pressure pump pressure 5 in the device for 40 the production of the snow mixture 1 then is atomized to a predetermined degree at a point situated below that where LCO 2 is atomized, so that the particles of atomized water are surrounded by particles of atomized carbonic acid Consequently, part of LCO 2 is subjected to adiaba5 tick expansion, so that the remainder becomes powdery carbon dioxide snow, as a result of the heat produced by evaporation and that from sublimation In At the same time, the water absorbs the rejected heat and freezes on the surfaces of the
neige carbonique poudreuse Ainsi est produit le mélange de neige 10 6 consistant en neige carbonique poudreuse et glace. dry powdery snow This produces the 10 6 snow mixture consisting of dry powdery snow and ice.
La figure 2 montre une vue schématique d'un dispositif pour la production de pastilles ou de particules composées de Figure 2 shows a schematic view of a device for the production of pellets or particles composed of
neige carbonique et de glace, correspondant à l'invention ci-dessus. dry ice and ice, corresponding to the above invention.
En-dessous du dispositif produisant le mélange de neige 1 prévu pour la production du mélange de neige 6 du type décrit ci-dessus, se trouve une pastilleuse 7 pour la production de pastilles de neige carbonique ayant une forme de craie (forme allongée) ou sous forme de particules Le dispositif mélangeur de neige 1 est relié au réservoir de stockage d'eau 4 par la pompe à haute pression 5 20 et un tuyau 8; il est relié au réservoir 2 d'acide carbonique liquéfié, par la pompe 3 et le tuyau 9 Un camion citerne 10 est Below the device producing the snow mixture 1 intended for the production of the snow mixture 6 of the type described above, is a pelletizer 7 for the production of dry ice pellets having a chalk shape (elongated shape) or in the form of particles The snow mixing device 1 is connected to the water storage tank 4 by the high pressure pump 5 20 and a pipe 8; it is connected to the tank 2 of liquefied carbonic acid, by the pump 3 and the pipe 9 A tanker truck 10 is
employé pour transporter LCO 2 vers le réservoir de stockage 2. used to transport LCO 2 to storage tank 2.
Ainsi, d'après cette invention, on stocke du LCO 2 à la place de Thus, according to this invention, LCO 2 is stored in place of
la neige carbonique On ne sort le LCO 2 du réservoir de stockage 25 2 qu'au moment o l'on doit produire de la neige carbonique poudreuse. dry ice The LCO 2 is not removed from the storage tank 25 2 until powdered dry ice has to be produced.
Comme on peut très bien le constater sur la figure 1, un bec vaporisateur d'acide carbonique liquéfié la et un bec vaporisateur d'eau lb, sont disposés à l'intérieur du dispositif mé30 langeur de neige 1 en relation coaxiale et dirigés vers le bas. As can be clearly seen in FIG. 1, a vaporizing liquefied carbonic acid nozzle 1a and a water vaporizing nozzle 1b, are arranged inside the snow-mixing device 1 in coaxial relation and directed towards the low.
L'eau est vaporisée dans le LCO 2 atomisé ou vaporisé Une partie du tuyau 8 qui est à l'intérieur du dispositif produisant le mélange de neige 1, est enveloppée avec un matériau isolant thermique 11 et est chauffée par un appareil de chauffage (non représen35 té) de telle façon, que l'eau se trouvant dans le tuyau 8 ne The water is vaporized in the atomized or vaporized LCO 2 A part of the pipe 8 which is inside the device producing the snow mixture 1, is wrapped with a thermal insulating material 11 and is heated by a heater (not shown) in such a way that the water in the pipe 8 does not
puisse pas geler.can't freeze.
On peut utiliser, conformément à cette invention, différents types de pastilleuses 7 On peut, par exemple, façonner une variété des solides composés de pastilles de neige carbonique, 40 en utilisant un moule à pression Selon une variante, un mélange de neige est mis dans un espace défini entre un fût rotatif intérieur et un fût extérieur ayant de nombreux trous pour façonner les pastilles, de telle manière que le mélange de neige soit forcé Different types of pellets can be used in accordance with this invention. 7 A variety of solids composed of dry ice pellets, 40 can be formed, for example, using a pressure mold. Alternatively, a mixture of snow is put in a space defined between an inner rotating barrel and an outer barrel having numerous holes for shaping the pellets, so that the snow mixture is forced
de passer à travers ces trous pour la pastellisation. to pass through these holes for pastellization.
Pour la production de particules de neige carbonique et de glace, LCO 2, stocké dans le réservoir de stockage 2, est pompé par la pompe 3 dans le dispositif I produisant le mélange de neige, puis il est giclé par le bec la Simultanément, on augmente la pression de l'eau, stockée dans le réservoir à eau 4, avec la 10 pompe à haute pression 5 et on la remplit dans le dispositif 1 produisant le mélange de neige, en proportion prédéterminée en tenant compte du LCO 2 Ensuite l'eau est pulvérisée à travers le bec lb dans la buée de LCO 2 Il en résulte la production d'un mélange de neige poudreuse consistant en C 02 et H 20 Le mélange 15 de neige ainsi obtenu est mis dans la pastilleuse à compression, de telle façon, qu'on obtient des pastilles composées de neige For the production of dry ice and ice particles, LCO 2, stored in storage tank 2, is pumped by pump 3 in device I producing the snow mixture, then it is sprayed by the nozzle at the same time, we increases the pressure of the water, stored in the water tank 4, with the high pressure pump 5 and it is filled in the device 1 producing the snow mixture, in predetermined proportion taking into account the LCO 2 Then the water is sprayed through the spout lb in the mist of LCO 2 This results in the production of a powdery snow mixture consisting of C 02 and H 20 The snow mixture 15 thus obtained is put in the compression pelletizer, such so that we get pellets made of snow
carbonique et de glace.carbonic and ice.
Des pastilles ainsi obtenues peuvent être utilisées pour le jet abrasif de tôle ou pour autre chose semblable ou comme 20 moyen de refroidissement pour la conservation de diverses denrées ou encore pour le transport à basse température de glaces, du lait etc Chaque pastille composée de neige carbonique et de glace, obtenue conformément à l'invention ci-dessus, a la forme Pellets thus obtained can be used for the abrasive jet of sheet metal or for something similar or as a cooling means for the conservation of various foodstuffs or also for the transport at low temperature of ice creams, milk etc. Each pellet composed of carbon dioxide snow and ice, obtained in accordance with the above invention, has the form
d'une particule de neige carbonique couverte de glace; la température de la particule de neige carbonique étant de -80 C environ. a particle of dry ice covered with ice; the temperature of the dry ice particle being approximately -80 C.
Contrairement aux particules de neige carbonique, la surface de pastilles composées de neige carbonique et de glace est brillante et lisse Même si la température est supérieure à -80 C, les particules de neige carbonique sont couvertes de glace, à moins que la glace ne fonde de telle façon, que l'auto-consommation de Unlike dry ice particles, the surface of pellets made of dry ice and ice is shiny and smooth Even if the temperature is above -80 C, dry ice particles are covered with ice, unless the ice melts in such a way that the self-consumption of
particules de neige carbonique peut être réduite à un minimum. dry ice particles can be reduced to a minimum.
D'après cette invention, le rapport de quantité entre LCO 2 et l'eau peut varier suivant le besoin et dans n'impor35 te quelle proportion les particules de neige carbonique sont couvertes par la glace dure. According to this invention, the quantity ratio between LCO 2 and water can vary according to the need and in no matter what proportion the particles of dry ice are covered by hard ice.
Jusqu'ici on a expliqué que le mélange de neige carbonique est obtenu en mélangeant l'acideiliquéfié avec de l'eau et que le mélange de la neige est façonné par la pastilleuse à compression 40 ou extrusion 7 en forme de craie ou en particules de pastilles composées de neige carbonique et glace, mais il va de soi, que l'utilisation d'un liquide ne se limite pas à l'eau Il y a un avantage quand le liquide traité est utilisé: des impuretés ne So far, it has been explained that the mixture of dry ice is obtained by mixing the acidic acid with water and that the mixture of snow is shaped by the compression pelletizer 40 or extrusion 7 in the form of chalk or in particles of pellets composed of dry ice and ice, but it goes without saying that the use of a liquid is not limited to water There is an advantage when the treated liquid is used: impurities do not
sont pas mélangées avec le liquide. are not mixed with the liquid.
Comme il est décrit ci-dessus, cette invention emploie une nouvelle méthode pour mélanger de l'acide carbonique liquéfié avec un liquide, en vue de la production d'un mélange de neige; le mélange de neige est transformé en pastilles mixtes, consistant en neige carbonique et un liquide congelé Les surfaces 10 de pastilles mixtes, ainsi obtenues, sont couvertes avec un liquide gelé et elles sont donc brillantes et dures En comparaison avec la méthode de jet abrasif par laquelle on utilise uniquement de la neige carbonique, il en résulte que l'efficacité du jet abrasif peut être considérablement améliorée Par ailleurs, aussi longtemps que la glace continue de revêtir les surfaces de particules de neige carbonique, l'auto-consommation de neige carbonique peut être évitée, de telle manière que, conformément à l'invention ci-dessus les pastilles composées de neige carbonique et d'un liquide gelé peuvent être employées longtemps De plus C 02 liqué20 fié, ainsi qu'un liquide sont employés dans la production du mélange de neige, au point que dans ce mélange, la proportion entre la neige carbonique et le liquide gelé peut varier plus facilement, contrairement au cas o des divers solides sont mélangés pour obtenir un mélange de neige En outre C 02 utilisé pour la production 25 de pastilles mixtes, peut être stocké aussi longtemps que nécessaire, puisqu'il est stocké sous forme de liquide et non sous As described above, this invention employs a new method for mixing liquefied carbonic acid with a liquid, for the production of a snow mixture; the snow mixture is transformed into mixed pellets, consisting of dry ice and a frozen liquid The surfaces 10 of mixed pellets, thus obtained, are covered with a frozen liquid and they are therefore shiny and hard In comparison with the abrasive jet method by which only uses carbon dioxide snow, it follows that the efficiency of the abrasive jet can be considerably improved Furthermore, as long as the ice continues to coat the surfaces with particles of carbon dioxide snow, the self-consumption of carbon dioxide snow can be avoided in such a way that, in accordance with the above invention, the pellets composed of dry ice and a frozen liquid can be used for a long time. of the snow mixture, to the point that in this mixture, the proportion between dry ice and frozen liquid can vary more easily, unlike the case where dive rs solids are mixed to obtain a snow mixture In addition C 02 used for the production of mixed pellets, can be stored as long as necessary, since it is stored in the form of liquid and not under
forme de neige carbonique.form of dry ice.
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