АППАРАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГРАНУЛ СУХОГО ЛЬДА ИЗ УГЛЕКИСЛОТНОГО СНЕГА И ЧИСТЯЩАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2020 года по МПК B24C1/00 B24B3/00 B24C11/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к аппарату для получения высокопрочных гранул сухого льда из углекислотного снега, в частности для чистящей установки, предназначенной для струйной обработки поверхностей потоком смеси, состоящей из сжатого газа и гранул сухого льда, содержащему главное устройство уплотнения, используемое для уплотнения углекислотного снега с целью получения гранул сухого льда.

Кроме того, настоящее изобретение относится к установке для струйной обработки поверхностей потоком смеси, состоящей из сжатого газа и гранул сухого льда. 15

Уровень техники

Из публикации DE 102008036331 B3 известна установка для струйной обработки поверхностей потоком смеси, состоящей из сжатого газа и гранул сухого льда. Эта установка содержит шнековый транспортер, уплотняющий посредством матрицы углекислотный снег до получения гранул сухого льда.

Недостатком известных установок для струйной обработки является, в частности, то, что используемое устройство уплотнения позволяет получать лишь гранулы сухого льда с очень неоднородным распределением плотности и, следовательно, с очень различающимся качеством. В частности, плотность полученных гранул сухого льда не всегда оказывается достаточной для эффективной очистки поверхности путем струйной обработки.

Сущность изобретения

Поэтому задача настоящего изобретения состоит в таком усовершенствовании аппарата и чистящей установки описанного выше типа, которое позволяло бы изготавливать гранулы сухого льда, имеющие как можно более высокую плотность.

В случае аппарата описанного выше типа указанная задача решается в соответствии с изобретением таким образом, что в нем предусматривают также устройство предварительного уплотнения, предназначенное для

предварительного уплотнения углекислотного снега, получаемого за счет расширения жидкой углекислоты (CO2). В частности, устройство предварительного уплотнения может быть выполнено в виде струйно-механического устройства предварительного уплотнения.

Включение в аппарат для получения высокопрочных гранул сухого льда устройства предварительного уплотнения дополнительно к главному устройству уплотнения обеспечивает, в частности, то преимущество, что получаемый углекислотный снег, образующийся, например, за счет расширения жидкой углекислоты, не уплотняется только посредством главного устройства уплотнения, а поступает уже предварительно уплотненным в это главное устройство уплотнения и может быть еще более уплотнен последним. Это позволяет простым образом изготовить гранулы углекислоты (называемые также гранулами сухого льда), имеющие намного более высокую плотность по сравнению с гранулами, изготавливаемыми существующими устройствами. Однако чем выше плотность гранул сухого льда, тем выше эффективность очистки при воздействии этих гранул на очищаемую поверхность. Если, в частности, устройство предварительного уплотнения выполнено в виде струйно-механического устройства, называемого также флюидо-механическим устройством предварительного уплотнения, то можно значительно уменьшить, в частности, конструктивно-аппаратные затраты на реализацию данного устройства. Полезным аспектом в случае струйно-механического устройства предварительного уплотнения является то, что в результате движения снега, возникающего при расширении жидкой углекислоты, при соответствующем формировании и ориентировании потока расширяющейся жидкой углекислоты и образующегося углекислотного снега достигается требуемое предварительное уплотнение последнего. Это может осуществляться, например, вследствие агломерации углекислотного снега в определенных областях устройства предварительного уплотнения, например на внутренних поверхностях его стенок. Такое струйно-механическое предварительное уплотнение может быть простым образом достигнуто, если возникающий углекислотный снег движется не вдоль главной оси устройства предварительного уплотнения, а под углом к ней, благодаря чему становится возможным контакт с внутренней поверхностью стенки этого устройства. Таким образом, исключительно в результате движения потока полученного углекислотного снега в направлении предварительного

уплотнения происходят агломерация и предварительное уплотнение этого снега, который затем может быть еще более уплотнен главным устройством уплотнения вплоть до получения высокопрочных гранул сухого льда, обладающих высокой плотностью.

Устройство предварительного уплотнения предпочтительно содержит расширительный узел для образования углекислотного снега из жидкой или газообразной углекислоты и камеру предварительного уплотнения для приема и предварительного уплотнения образованного углекислотного снега, причем расширительный узел и камера предварительного уплотнения сообщаются друг с другом. Такое устройство предварительного уплотнения позволяет вначале получать углекислотный снег с помощью расширительного узла. Благодаря сообщению расширительного узла и камеры предварительного уплотнения весь образованный углекислотный снег поступает в камеру предварительного уплотнения, где спрессовывается с ранее полученным углекислотным снегом, после чего подается в главное устройство уплотнения. Кроме того, благодаря сообщению расширительного узла и камеры предварительного уплотнения может быть исключена закупорка последней. Углекислотного снега, вновь поступающего под давлением расширяющейся жидкой углекислоты в камеру предварительного уплотнения, оказывается достаточно, чтобы, например, снова отделить (посредством сил, действующих в потоке) от внутренней поверхности стенки отложившийся, скопившийся и уплотнившийся там углекислотный снег и направить его в главное устройство уплотнения.

Струйно-механическое устройство предварительного уплотнения предпочтительно выполнено таким образом, что в камере предварительного уплотнения создается поток газообразной углекислоты, по меньшей мере, частично направленный на внутреннюю поверхность стенки этой камеры. Такое исполнение устройства предварительного уплотнения обеспечивает возможность агломерации углекислотного снега на внутренней поверхности стенки. Это, в частности, достигается благодаря тому, что поток углекислоты направлен, по меньшей мере, частично на внутреннюю поверхность стенки. С другой стороны, направленный подобным образом поток углекислоты предотвращает дальнейшую агломерацию углекислотного снега на внутренней поверхности стенки, поскольку этот газообразный поток отделяет от внутренней поверхности стенки уже скопившийся там углекислотный снег. Тем самым, во-первых,

происходит предварительное уплотнение углекислотного снега и, во-вторых, предотвращается закупорка камеры предварительного уплотнения непрерывно поступающим и все более скапливающимся углекислотным снегом.

Струйно-механическое устройство предварительного уплотнения предпочтительно выполнено таким образом, что в камере предварительного уплотнения создается спиралевидный или по существу спиралевидный поток газообразной углекислоты. Преимущество такого исполнения заключается в том, что жидкая углекислота при расширении становится частично газообразной, а затвердевшая углекислота может перемещаться вдоль установившегося потока через камеру предварительного уплотнения. Наличие спиралевидного потока, состоящего из газообразной углекислоты и углекислотного снега, приводит, во-первых, к частичной агломерации углекислотного снега на внутренней поверхности стенки и, во-вторых, к очистке внутренней поверхности стенки от ранее скопившегося углекислотного снега для предотвращения закупорки камеры предварительного уплотнения. Это свойство самоочищения предлагаемого устройства предварительного уплотнения позволяет использовать данный аппарат для получения гранул сухого льда и в непрерывном режиме.

Расширительный узел предпочтительно содержит расширительную форсунку для расширения жидкой или газообразной углекислоты. В результате этого расширения происходит такое охлаждение жидкой или газообразной углекислоты, что возникает углекислотный снег.

Расширительная форсунка предпочтительно расположена и выполнена таким образом, чтобы обеспечивать вывод жидкой углекислоты в камеру предварительного уплотнения. Таким путем можно, в частности, предотвратить образование в камере предварительного уплотнения, герметично изолированной относительно расширительного узла, замерзшей воды, что могло бы привести к закупорке этой камеры.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что камера предварительного уплотнения содержит впуск, определяющий продольную ось впуска, что расширительная форсунка содержит по меньшей мере одно выходное отверстие, что это выходное отверстие определяет продольную ось выхода форсунки и что продольная ось впуска и продольная ось выхода форсунки определяют угол между ними, находящийся в диапазоне приблизительно от 0° приблизительно до 90°. Так, например, жидкая

углекислота может поступать в камеру предварительного уплотнения в направлении, параллельном продольной оси впуска, или в поперечном направлении, в частности перпендикулярно этой оси. Помимо этого, возможно любое направление между этими двумя предельными направлениями. В частности, можно создать спиралевидный поток, если угол впуска находится между 0° и 90°, например, составляет около 45°.

Продольная ось впуска и продольная ось выхода форсунки пересекаются друг с другом либо скрещиваются друг с другом или проходят параллельно друг другу. Выпуск расширительной форсунки может быть соответственно расположен таким образом, что продольная ось выхода форсунки и продольная ось впуска проходят друг относительно друга описанным выше образом.

Чтобы простым образом обеспечить движение полученного углекислотного снега по криволинейной траектории, предпочтительно предусматривают исполнение расширительной форсунки в виде вихревой или роторной форсунки. Вихревая форсунка определяет поток углекислотного снега, всегда остающийся по существу неизменным при входе в камеру предварительного уплотнения и движении через последнюю. В случае роторной форсунки направление потока непрерывно изменяется как при входе в камеру предварительного уплотнения, так и при прохождении через последнюю. Использование роторной форсунки позволяет, в частности, очень эффективно предотвратить закупорку камеры предварительного уплотнения, поскольку исключается возможность осаждения углекислотного снега на одних и тех же участках внутренней поверхности стенки.

В соответствии с настоящим изобретением устройства камера предварительного уплотнения выполнена в виде трубы. Поперечное сечение трубы может иметь, в частности, форму круга, овала или многоугольника. Такие трубы могут быть изготовлены простым образом и позволяют так же просто выполнить сообщение расширительного узла и главного устройства уплотнения друг с другом.

Камера предварительного уплотнения предпочтительно определяет продольную ось. Кроме того, камера предварительного уплотнения может быть, в частности, выполнена полностью прямолинейной. В этом случае расширительный узел предпочтительно имеет такое исполнение, что поток углекислоты, входящий в камеру предварительного уплотнения, движется не

параллельно продольной оси последней, а в поперечном направлении. В частности, для достижения, описанным образом, предварительного уплотнения полученного углекислотного снега внутри камеры предварительного уплотнения предпочтительной является спиралевидная, или улиткообразная, форма траектории движения этого углекислотного снега.

В соответствии с изобретением камера предварительного уплотнения имеет криволинейное исполнение, а именно выполнена в виде криволинейной трубы. Криволинейная форма камеры предварительного уплотнения позволяет, в частности, придать такую ориентацию расширительной форсунке, что продольная ось выхода последней будет проходить параллельно продольной оси впуска, то есть поток углекислотного снега, возникающий на впуске камеры предварительного уплотнения, может сначала двигаться соосно с этой камерой. Вследствие криволинейности камеры предварительного уплотнения углекислотный снег сталкивается затем с криволинейной внутренней поверхностью стенки этой камеры, в результате чего происходит агломерация с ранее уплотненным углекислотным снегом. Если на внутренней поверхности стенки совершенно отсутствуют какие-либо выступы, то это позволяет простым образом предотвратить закупорку камеры предварительного уплотнения. Если же область агломерации представляет собой плоскую отбойную поверхность, ориентированную против потока углекислоты, то риск закупорки в процессе работы аппарата значительно возрастает.

Угол камеры, заключенный между продольными осями выпуска и впуска, может находиться в диапазоне приблизительно от 0° приблизительно до 180°, в частности в диапазоне приблизительно от 45° приблизительно до 135°. Предпочтительное значение угла камеры составляет приблизительно 90°. Например, угол камеры 0° соответствует камере предварительного уплотнения в виде прямолинейной трубы. Угол камеры 180° может быть задан в случае камеры предварительного уплотнения, выполненной, в частности, из изогнутой трубы и имеющей по существу U-образную форму. Угол камеры 90° соответствует камере предварительного уплотнения, имеющей криволинейную главную ось, в частности в форме четверти круга или четверти эллипса.

Кроме того, камера предварительного уплотнения имеет длину и диаметр, предпочтительное соотношение между которыми находится в диапазоне приблизительно от 4:1 приблизительно до 20:1. В частности, это соотношение

может находиться в диапазоне приблизительно от 6:1 приблизительно до 14:1. В частности, это соотношение может составлять приблизительно 7,5:1. Камера предварительного уплотнения в описанном исполнении обеспечивает особенно эффективное предварительное уплотнение углекислотного снега.

Для достижения оптимального предварительного уплотнения углекислотного снега в камере предварительного уплотнения и одновременного эффективного предотвращения закупорки этой камеры и, следовательно, продления срока службы аппарата камера предварительного уплотнения имеет радиус кривизны, предпочтительное соотношение между которым и диаметром находится в диапазоне приблизительно от 2:1 приблизительно до 10:1. В частности, это соотношение может находиться в диапазоне приблизительно от 2:1 приблизительно до 6:1. В частности, это соотношение может составлять приблизительно 2,4:1.

Устройство предварительного уплотнения предпочтительно включает механическое устройство предварительного уплотнения, содержащее по меньшей мере один элемент предварительного уплотнения, установленный с возможностью перемещения и предназначенный для спрессовывания полученного углекислотного снега в камере предварительного уплотнения. В частности, по меньшей мере один элемент предварительного уплотнения может быть предусмотрен в качестве альтернативы или дополнения применительно к струйно-механическому исполнению устройства предварительного уплотнения. С помощью по меньшей мере одного элемента предварительного уплотнения, установленного с возможностью перемещения, углекислотный снег может быть подвергнут, определенным образом, предварительному спрессовыванию, после чего подан в этом состоянии в главное устройство уплотнения. Для перемещения элемента предварительного уплотнения может быть предусмотрен отдельный привод.

Механическое устройство предварительного уплотнения имеет простую конструкцию, в которой по меньшей мере один элемент предварительного уплотнения выполнен в виде прижимного элемента, в частности в виде пуансона, поршня или валика.

Кроме того, устройство предварительного уплотнения содержит соединительный элемент для подвода углекислоты, служащий для соединения с источником жидкой углекислоты. Такое конструктивное исполнение позволяет,

в частности, использовать аппарат в соединении с подвижной чистящей установкой.

Соединительный элемент для подвода углекислоты предпочтительно сообщается с расширительным узлом, в частности с расширительной форсункой. Это позволяет простым образом получать углекислотный снег.

Аппарат предпочтительно содержит источник жидкой углекислоты, сообщающийся с устройством предварительного уплотнения. Такое конструктивное исполнение позволяет, в частности, использовать устройство в передвижном режиме.

Простое и малозатратное исполнение и использование аппарата обеспечиваются, если источник углекислоты представляет собой сосуд высокого давления, содержащий жидкую углекислоту. Это позволяет простым и малозатратным образом выполнять заправку жидкой углекислотой и использовать аппарат в передвижном режиме для получения гранул.

Простая подача жидкой углекислоты в устройство предварительного уплотнения обеспечивается, если с этим устройством посредством соединительной линии сообщается источник жидкой углекислоты.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что главное устройство уплотнения выполнено в виде экструдера. Такой экструдер позволяет, в частности, изготавливать гранулы сухого льда с определенной площадью поперечного сечения.

Экструдер предпочтительно содержит по меньшей мере одну матрицу с группой проходов. Этим обеспечивается возможность создания одновременно нескольких каналов подачи углекислоты для формирования гранул сухого льда. При этом предпочтительно, в частности, чтобы по меньшей мере одна экструзионная матрица была расположена с возможностью поворота. Например, она может представлять собой часть описываемого ниже нагнетательного колеса и/или соответствующего приемного колеса. Таким путем может быть реализован простой и компактный нагнетательный узел с зубчатыми колесами и экструдером. Экструзионная матрица может быть, в частности, расположена или выполнена на нагнетательном колесе и/или приемном колесе, так что гранулы сухого льда могут быть получены путем радиальной экструзии, в частности снаружи внутрь в направлении оси вращения нагнетательного колеса или приемного колеса, в процессе чего углекислотный снег продавливается сквозь

проходы соответствующей формы, сообщающиеся, например, с карманами для приема снега, выполненными в нагнетательном и приемном колесах. Таким образом, экструзионная матрица может быть интегрирована в зубчатые колеса с наружными зубьями, образующие нагнетательное колесо и/или приемное колесо. Зубчатые колеса могут, в частности, иметь косые зубья. Например, проходы могут простираться сквозь уплотнительные элементы, например зубья зубчатых колес. В качестве альтернативы или дополнения могут быть также предусмотрены проходы, простирающиеся сквозь нагнетательное колесо и/или приемное колесо между соседними уплотнительными элементами и непосредственно оканчивающиеся карманами для приема снега. Это может быть, в частности, реализовано таким образом, что проходы оканчиваются на наружной стороне нагнетательного или приемного колеса между зубьями последних.

Экструдер предпочтительно выполнен в виде шестеренного нагнетательного узла. Как уже упоминалось выше, это позволяет простым образом осуществлять непрерывный экструзионный процесс струйного формования гранул сухого льда.

Аппарат имеет особенно простое и компактное исполнение, если шестеренный нагнетательный узел содержит по меньшей мере одно нагнетательное колесо, установленное с возможностью вращения вокруг первой оси вращения и содержащее группу уплотнительных элементов, и по меньшей мере одно приемное колесо, взаимодействующее с по меньшей мере одним нагнетательным колесом, установленное с возможностью вращения вокруг второй оси вращения и содержащее группу карманов, соответствующих по исполнению уплотнительным элементам и предназначенным для приема углекислотного снега. В частности, нагнетательное и приемное колеса могут иметь идентичное исполнение и выполнять идентичные функции. Кроме того, для работы шестеренного нагнетательного узла может быть предусмотрен привод, приводящий в движение нагнетательное колесо и/или приемное колесо. Если нагнетательное колесо и приемное колесо имеют косозубое исполнение, то одно из них имеет левый, а другое - правый наклон зубьев.

Конструкция аппарата еще более упрощается, если первая и вторая оси вращения простираются параллельно или по существу параллельно друг другу.

Группа уплотнительных элементов предпочтительно выполнена в виде зубьев, выступающих из нагнетательного колеса в радиальном направлении, и/или группа карманов для приема снега выполнена в виде углублений, открывающихся в радиальном направлении. Например, в качестве нагнетательного колеса могут быть использованы обычные зубчатые колеса. В частности, можно также использовать два или более нагнетательных колес. Например, их зубья могут быть скошены в направлении окружности, так что зубья соседних зубчатых колес находятся на высоте межзубных промежутков. Кроме того, зубья нагнетательного колеса могут находиться в простом зацеплении с зубьями приемного колеса, между которыми при этом образуются карманы для приема снега. Как уже упоминалось выше, при идентичном исполнении нагнетательного и приемного колес это позволяет совмещать одну из их функций.

Конструкция и изготовление аппарата являются особенно простыми, если по меньшей мере одно нагнетательное колесо и по меньшей мере одно приемное колесо имеют идентичное или по существу идентичное исполнение. Например, по меньшей мере одно нагнетательное колесо и по меньшей мере одно приемное колесо могут быть выполнены в виде идентичных зубчатых колес, у которых промежутки между зубьями, образующими уплотнительные элементы, служат в качестве карманов для приема снега. Кроме того, таким путем можно сконструировать особенно компактный аппарат для получения гранул сухого льда из углекислотного снега.

Каждый проход из группы проходов определяет, далее, продольную ось, простирающуюся от первой или второй оси вращения в радиальном или по существу радиальном направлении. Это позволяет, в частности, получить цилиндрическую экструзионную матрицу. Такая конфигурация предусмотренных проходов позволяет, в частности, продавливать сквозь них углекислотный снег в карманы для приема снега посредством уплотнительных элементов.

Каждый карман для приема снега предпочтительно сообщается с по меньшей мере одним проходом. Такая возможность обеспечивается, в частности, в том случае, если проход оканчивается карманом для приема снега или если сквозь проход движется уплотнительный элемент, взаимодействующий с карманом для приема снега. Если каждый карман для приема снега сообщается с

одним конкретным проходом, то в результате взаимодействия и вхождения в зацепление уплотнительного элемента и кармана для приема снега образуется ровно одна гранула сухого льда. Таким образом, количество уплотнительных элементов, распределенных по окружности нагнетательного колеса, и карманов для приема снега, распределенных по окружности приемного колеса, определяет число гранул сухого льда, полученных за один оборот нагнетательного или приемного колеса.

Нагнетательное колесо предпочтительно содержит втулку, имеющую стенку, причем на наружной стороне втулки нагнетательного колеса расположены или выполнены уплотнительные элементы. Тем самым обеспечивается особая легкость, то есть малый вес, конструкции нагнетательного узла с зубчатыми колесами. Кроме того, внутреннее пространство, определяемое втулкой нагнетательного колеса, может служить для приема изготовленных гранул сухого льда.

Приемное колесо предпочтительно содержит втулку, имеющую стенку, в которой размещены или выполнены карманы для приема снега. Это позволяет простым образом реализовать главное устройство уплотнения с возможностью работы в непрерывном режиме.

Для обеспечения простой работы аппарата в автоматическом режиме он предпочтительно содержит приводной узел, приводящий в движение по меньшей мере одно нагнетательное колесо и/или по меньшей мере одно приемное колесо. С помощью приводного узла может осуществляться приведение в движение по меньшей мере одного нагнетательного колеса и/или по меньшей мере одного приемного колеса и, по выбору, также подача углекислотного снега в пространство между этими колесами. Приводной узел может быть выполнен, в частности, в виде внешнего синхронного привода, приводящего в движение как нагнетательное, так и приемное колесо, причем таким образом, что взаимодействующие уплотнительные элементы и карманы для приема снега не соприкасаются друг с другом, то есть между ними сохраняется максимально возможный заданный зазор.

Аппарат предпочтительно содержит сбрасыватель для съема сформированных гранул сухого льда с по меньшей мере одного нагнетательного колеса и/или по меньшей мере одного приемного колеса. В частности, сбрасыватель может быть расположен или выполнен таким образом, что,

например, жгуты углекислоты, образованные в результате прохождения последней сквозь устройство уплотнения, разделяются с формированием гранул сухого льда, имеющих по существу одинаковую длину.

Сбрасыватель предпочтительно содержит по меньшей мере один сбрасывающий элемент, расположенный или выполненный во внутреннем пространстве, определяемом втулкой нагнетательного колеса, или во внутреннем пространстве, определяемом втулкой приемного колеса, либо по меньшей мере частично выступающий внутрь этих пространств. Такое исполнение позволяет, в частности, сформировать с помощью по меньшей мере одного сбрасывающего элемента гранулы сухого льда, проходящие сквозь нагнетательное колесо или приемное колесо, путем съема экструдированных жгутов углекислоты. В частности, по меньшей мере один сбрасывающий элемент может быть расположен или выполнен с возможностью вращения, например вокруг продольной оси, проходящей параллельно или по существу параллельно продольной оси нагнетательного или приемного колеса.

По меньшей мере один сбрасывающий элемент предпочтительно содержит сбрасывающую кромку, соприкасающуюся или почти соприкасающуюся с внутренней поверхностью втулки нагнетательного колеса, ограничивающей внутреннее пространство этой втулки, либо соприкасающуюся или почти соприкасающуюся с внутренней поверхностью втулки приемного колеса, ограничивающей внутреннее пространство этой втулки. Эта сбрасывающая кромка позволяет простым и надежным образом осуществлять съем гранул сухого льда, экструдированных, например, сквозь проход втулки нагнетательного колеса или втулки приемного колеса. Путем позиционирования сбрасывающего элемента, или его сбрасывающей кромки, можно регулировать длину изготавливаемых гранул сухого льда.

Главное устройство уплотнения предпочтительно содержит узел вывода гранул, предназначенный для вывода гранул сухого льда. Этот узел может быть ориентирован, в частности, параллельно первой или второй оси вращения либо простираться в поперечном направлении, в частности перпендикулярно первой или второй оси вращения. Упомянутая первой ориентация узла вывода гранул является предпочтительной, в частности, в том случае, когда аппарат содержит экструдер. Если гранулы сухого льда формируются посредством по меньшей мере одного нагнетательного колеса и взаимодействующего с ним по меньшей

мере одного приемного колеса, то особенно предпочтительной является установка или ориентация узла вывода гранул поперек первой или второй оси вращения.

Узел вывода гранул предпочтительно располагают или ориентируют по направлению действия силы тяжести под главным устройством уплотнения. Благодаря этому полученные гранулы сухого льда могут сами покидать главное устройство уплотнения под действием силы тяжести.

Узел вывода гранул предпочтительно сообщается с промежуточным накопителем, предназначенным для промежуточного хранения полученных гранул сухого льда. Промежуточный накопитель позволяет, в частности, всегда иметь в наличии достаточное количество гранул сухого льда, как в прерывном режиме изготовления этих гранул, так и в прерывном режиме струйной очистки с их использованием.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что узел вывода гранул или промежуточный накопитель сообщается с подающим узлом, предназначенным для подачи полученных гранул сухого льда в ускоряющий узел, предназначенный для ускорения этих гранул. Предлагаемая конструкция обеспечивает, в частности, непрерывный режим работы аппарата для получения гранул сухого льда, используемого в соединении с чистящей установкой. Возможен также прерывный режим работы аппарата, а именно в том случае, когда, в частности, предусмотрен промежуточный накопитель.

Аппарат предпочтительно содержит узел разделения давления, предназначенный для образования ступени давления между расширительным узлом и узлом вывода гранул. Узел разделения давления предпочтительно расположен или выполнен между устройством уплотнения и ускоряющим узлом. Например, для образования углекислотного снега вследствие расширения газа в области узла разделения давления может преобладать давление, значительно превышающее атмосферное. В узле вывода гранул предпочтительно преобладает атмосферное давление. Благодаря этому, например, обеспечивается практически беспрепятственная передача гранул сухого льда в промежуточный накопитель или непосредственно в ускоряющий узел. Для предотвращения образования высокого давления, в частности, в устройстве предварительного уплотнения в этом устройстве, в частности в камере предварительного уплотнения, может

быть предусмотрен предохранительный клапан c установленным максимальным давлением для этой камеры.

Узел разделения давления предпочтительно содержит по меньшей мере один газонепроницаемый или по существу газонепроницаемый уплотнительный элемент, расположенный между расширительным узлом и узлом вывода гранул. Уплотнительный элемент может быть выполнен, в частности, в виде пластмассового уплотнительного элемента, сформированного на по меньшей мере одном нагнетательном колесе и/или на по меньшей мере одном приемном колесе.

Особенно простую конструкцию узел разделения давления имеет в том случае, если по меньшей мере один уплотнительный элемент образован из углекислотного снега, в частности из спрессованного углекислотного снега. Таким образом, предварительно уплотненный углекислотный снег, подлежащий переработке для получения гранул сухого льда, выполняет две функции. Он служит не только в качестве исходного материала для формирования высокопрочных гранул сухого льда, обладающих высокой плотностью, но и герметизирует, в частности, по меньшей мере одно нагнетательное колесо и по меньшей мере одно приемное колесо друг относительно друга, благодаря чему между расширительным узлом и узлом вывода гранул образуется узел разделения давления.

Между по меньшей мере одним нагнетательным колесом и по меньшей мере одним приемным колесом предпочтительно расположен или выполнен по меньшей один уплотнительный элемент. Таким образом, шестеренный нагнетательный узел может также служить (особенно в том случае, если по меньшей мере один уплотнительный элемент образован из углекислотного снега) в качестве узла разделения давления или составлять часть последнего.

В случае чистящей установки описанного выше типа указанная в начале настоящего описания задача решается в соответствии с изобретением таким образом, что в ней предусматривают один из описанных выше аппаратов для изготовления высокопрочных гранул сухого льда из углекислотного снега. Такая чистящая установка позволяет выполнять струйную обработку поверхности потоком смеси, состоящей из сжатого газа, например сжатого воздуха, и гранул сухого льда. Используемые для этого гранулы сухого льда могут формироваться непосредственно в чистящей установке. Это позволяет свести к минимуму

подачу жидкой или газообразной углекислоты для получения углекислотного снега, служащего в качестве исходного материала для формирования гранул сухого льда.

Чистящая установка предпочтительно содержит соединительный элемент для подвода углекислоты, служащий для соединения с источником углекислоты, содержащим жидкую углекислоту, или содержит источник углекислоты, содержащий жидкую углекислоту. Такое конструктивное исполнение позволяет, например, использовать аппарат в соединении с подвижной чистящей установкой.

Чистящая установка предпочтительно содержит соединительный элемент для подвода сжатого газа, служащий для соединения с устройством для получения сжатого газа, или содержит устройство для получения сжатого газа. Таким образом, в зависимости от использования этой установки на участке с наличием или отсутствием подвода сжатого газа можно простейшим образом использовать или получить сжатый газ для образования потока смеси сжатого газа и гранул сухого льда.

Чистящая установка предпочтительно содержит подающий узел для подачи высокопрочных гранул сухого льда, полученных посредством аппарата, в ускоряющий узел, предназначенный для ускорения этих гранул. Например, с помощью подающего узла гранулы сухого льда могут передаваться дальше из главного устройства уплотнения или промежуточного накопителя таким образом, что они ускоряются до попадания в поток сжатого газа или самим этим потоком с образованием потока смеси сжатого газа и гранул сухого льда.

Для обеспечения максимальной эффективности очистки гранулы сухого льда должны попадать на обрабатываемую поверхность с высокой скоростью. С этой целью чистящая установка предпочтительно содержит узел ускорения гранул сухого льда. Этот узел может, в частности, содержать линию подачи сжатого газа, сообщающуюся с соединительным элементом для подвода сжатого газа или с устройством для получения сжатого газа. При прохождении сжатого газа по линии подачи, введенные в него, гранулы сухого льда могут простым и определенным образом ускоряться. Скорость гранул сухого льда может, в частности, определяться скоростью потока сжатого газа или давлением, преобладающим в линии подачи сжатого газа.

Подающий узел и/или узел ускорения гранул сухого льда предпочтительно содержит по меньшей мере одну трубку Вентури. По меньшей мере одна трубка Вентури создает разрежение, в результате чего, в частности, обеспечивается возможность втягивания гранул сухого льда в линию подачи сжатого газа, если трубка Вентури сообщается с этой линией или образует ее часть.

В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения может быть предусмотрено, что подающий узел содержит на напорной стороне струйный выпуск для сообщения с линией подачи струи или подающий узел на напорной стороне сообщается с линией подачи струи. Так, например, к чистящей установке может быть подсоединена линия подачи струи, чтобы направлять поток смеси точно в требуемое место.

На свободном конце линии подачи струи предпочтительно расположен или выполнен струйный наконечник. Благодаря этому можно, например, определенным образом направить или сфокусировать поток смеси, чтобы очень точно обработать поверхность, например очистить от грязи.

Чистящая установка предпочтительно содержит промежуточный накопитель гранул сухого льда, предназначенный для промежуточного хранения полученных гранул сухого льда. Это позволяет полностью отделить друг от друга процессы получения и вывода гранул сухого льда, например с помощью струйного наконечника. В частности, этим обеспечивается возможность прерывного режима работы, как при получении гранул сухого льда, так и при их выводе посредством линии подачи струи или струйного наконечника. Таким образом, промежуточный накопитель гранул сухого льда служит в качестве буферного накопителя.

Промежуточный накопитель гранул сухого льда предпочтительно находится непосредственно или опосредованно сообщается с одной стороны с главным устройством уплотнения, а с другой - с подающим узлом. Это позволяет по существу исключить необходимость трудоемкой транспортировки гранул сухого льда. Например, промежуточный накопитель гранул сухого льда может быть расположен таким образом, что гранулы сухого льда получают возможность поступать из главного устройства уплотнения непосредственно во впуск промежуточного накопителя и выходить с другой стороны через соответствующий выпуск, в частности попадая, напрямую или опосредованно, в подающий узел.

Краткое описание чертежей

В приведенном ниже описании более подробно представлены предпочтительные варианты осуществления изобретения, иллюстрируемые чертежами. На чертежах показано:

на фиг. 1 - схематическое изображение чистящей установки для струйной обработки поверхностей потоком смеси, состоящей из сжатого газа и гранул сухого льда,

на фиг. 2 - другое схематическое изображение чистящей установки для струйной обработки поверхностей потоком смеси, состоящей из сжатого газа и гранул сухого льда,

на фиг. 3 - схематическое перспективное изображение с частичным показом внутренних деталей аппарата для получения высокопрочных гранул сухого льда, содержащего устройство предварительного уплотнения и главное устройство уплотнения,

на фиг. 4 - другое перспективное изображение в частичном разрезе конструкции, показанной на фиг. 3,

на фиг. 5 - схематическое изображение в частичном разрезе расширительного узла в одном из примеров осуществления изобретения,

на фиг. 6 - перспективное изображение с частичным показом внутренних деталей расширительного узла во втором примере осуществления изобретения,

на фиг. 7 – вид сбоку в частичном разрезе конструкции, показанной на фиг. 6,

на фиг. 8 – вид в продольном разрезе конструкции, показанной на фиг. 6.

Описание вариантов осуществления изобретения

На фиг. 1 схематически показана чистящая установка, обозначенная в целом ссылочным номером 10 и предназначенная для струйной обработки поверхностей потоком 12 смеси, состоящей из сжатого газа 14 и гранул 16 сухого льда.

Чистящая установка 10 содержит корпус 18, на котором расположен соединительный элемент 20 для подвода углекислоты, который через линию 22 для подачи углекислоты соединен с заполненным углекислотой резервуаром 24, выполненным, например, в виде баллона для сжатого газа. Этот баллон может вмещать, в частности, жидкую углекислоту. На выпуске 26 резервуара для углекислоты предусмотрена система 28 вентилей, содержащая по меньшей мере

один вентиль и предназначенная для подачи жидкой углекислоты из резервуара 24 по линии 22.

Через соединительную линию 30 соединительный элемент 20 для подвода углекислоты сообщается с устройством 31 предварительного уплотнения. Устройство 31 предварительного уплотнения содержит расширительный узел 34 и сообщающуюся с последним камеру 38 предварительного уплотнения. Соединительная линия 30 сообщается с расширительной форсункой 32 расширительного узла 34. Проходя сквозь расширительную форсунку 172, жидкая углекислота расширяется с образованием углекислотного снега 36, который накапливается в камере 38 предварительного уплотнения и предварительно уплотняется вследствие агломерации. Углекислотный снег 36 увлекается дальше потоком, состоящим из него и газообразной углекислоты.

В некоторых вариантах осуществления изобретения чистящая установка 10 может также содержать разделительный узел 40, служащий для отделения углекислотного снега 36 от незатвердевшей газообразной углекислоты.

Чистящая установка 10 также содержит аппарат 42 для получения высокопрочных гранул 16 сухого льда из углекислотного снега 36, содержащий устройство 31 предварительного уплотнения и главное устройство 44 уплотнения, предназначенные для уплотнения углекислотного снега 36 с целью формирования гранул 16 сухого льда. Главное устройство 44 уплотнения выполнено в виде шестеренного нагнетательного узла 46.

Сформированные гранулы 16 сухого льда поступают в подающий узел 48, сообщающийся через линию 50 подачи сжатого газа с соединительным элементом 52 для подвода сжатого газа. Последний может быть соединен с внешним источником 54 сжатого газа, обеспечивающим подачу сжатого газа, например сжатого воздуха. В некоторых вариантах осуществления изобретения чистящая установка 10 может также содержать источник 56 сжатого газа, например баллон для сжатого газа или компрессор для получения сжатого воздуха с требуемым давлением.

После подающего узла 48 сжатый газ и введенные в него гранулы 16 сухого льда образуют поток 12 смеси. С помощью ускоряющего узла 58 происходит ускорение гранул 16 сухого льда сжатым газом в потоке 12 смеси. Ускоряющий узел 58 сообщается через линию 60 с расположенным по течению после него струйным выпуском 62. К струйному выпуску 62 может подсоединяться, в

случае необходимости или на долговременной основе, линия 64 подачи струи. На свободном конце линии 64 подачи струи может быть дополнительно расположен струйный наконечник 66, который может, по выбору, содержать вентиль 68 для регулирования формы и/или силы струи 70 частиц, выходящей из струйного наконечника 66 и содержащей гранулы 16 сухого льда, перемещаемые сжатым газом.

Чистящая установка 10 может быть выполнена, по выбору, передвижной и может содержать ходовую тележку 74, имеющую по меньшей мере три колеса 72. Чистящая установка 10 может содержать, по выбору, привод 76 для приведения в движение по меньшей мере одного колеса 72.

Кроме того, чистящая установка 10 может содержать держатель 78 для размещения одного или более резервуаров 24 для углекислоты. Чистящая установка 10 может быть в целом выполнена таким образом, что она может функционировать полностью независимо от внешних источников электроэнергии, углекислоты или сжатого газа.

В некоторых вариантах осуществления изобретения между главным устройством 44 уплотнения и подающим узлом 48 может быть выполнен или расположен промежуточный накопитель 80 для гранул сухого льда.

Главное устройство 44 уплотнения содержит также, в частности, подающий узел 82 для подачи на шестеренный нагнетательный узел 46 предварительно уплотненного углекислотного снега 36 из устройства 31 предварительного уплотнения или разделительного узла 40.

В некоторых вариантах осуществления изобретения главное устройство 44 уплотнения может содержать экструдер 84 для получения гранул 16 сухого льда путем экструдирования.

Принцип работы установки 10, в частности ее устройства 31 предварительного уплотнения и главного устройства 44 уплотнения, более подробно поясняется ниже со ссылками на фиг. 2-5.

Шестеренный нагнетательный узел 46 содержит нагнетательное колесо 86, установленное с возможностью вращения вокруг первой оси 88 вращения и приемное колесо 92, установленное с возможностью вращения вокруг второй оси 90 вращения. Нагнетательное колесо 86 и приемное колесо 92 имеют по существу идентичное исполнение, причем каждое из них содержит группу

зубьев 94, образующих уплотнительные элементы 96. Между зубьями 94 выполнены карманы 98 для приема снега.

Нагнетательное колесо 86 и приемное колесо 92 расположены таким образом, что первая ось 88 вращения и вторая ось 90 вращения проходят параллельно друг другу, а зубья 94 входят в зацепление с карманами 98 для приема снега, предпочтительно не касаясь последних. Привод 100 служит для приведения во вращение нагнетательного колеса 86 и/или приемного колеса 92. Нагнетательное колесо 86 вращается в направлении, схематически показанном на фиг. 2 стрелкой 102, то есть по часовой стрелке, а приемное колесо 92 вращается в направлении, показанном стрелкой 104, то есть против часовой стрелки.

Зубья 94 нагнетательного колеса 86 и приемного колеса 92 захватывают углекислотный снег 36 из приемного резервуара 38, при этом каждое вхождение зуба 94 в карман 98 для приема снега приводит к спрессовыванию углекислотного снега 36, попавшего в карман 98.

Нагнетательное колесо 86 и приемное колесо 92 выполнены не цельными, а содержат соответственно втулки 112 и 114, от которых (и от соответствующих осей 88 и 90 вращения) в радиальном направлении простираются зубья 94.

Шестеренный нагнетательный узел 46, показанный в качестве примера на фиг. 2, содержит экструдер 84. Последний содержит две экструзионные матрицы 116, образованные группой проходов 118, простирающихся сквозь втулку 112 нагнетательного колеса или втулку 114 приемного колеса. Проходы 118 выполнены в виде отверстий 120, простирающихся в радиальном направлении от осей 88 или 90 вращения. В случае нагнетательного колеса 86 и приемного колеса 92, показанных на фиг. 2-4, проходы 118 выполнены рядом с карманами 98 для приема снега или оканчиваются последними.

Углекислотный снег 36 поступает из приемного резервуара 38 на установленные с возможностью вращения в противоположных направлениях и взаимодействующие друг с другом нагнетательное колесо 86 и приемное колесо 92 и попадает в карманы 98 для приема снега. В шестеренном нагнетательном узле 46 предварительно уплотненный углекислотный снег 36 продавливается сквозь проходы 118, в результате чего образуются высокопрочные гранулы 16 сухого льда, причем экструзия осуществляется сквозь втулку 114 приемного

колеса во внутреннее пространство 132 этой втулки или сквозь втулку 112 нагнетательного колеса во внутреннее пространство 128 этой втулки.

Для формирования гранул 16 сухого льда фиксированной длины дополнительно предусмотрен сбрасыватель 122, содержащий один или два сбрасывающих элемента 124, которые могут располагаться внутри втулки 114 приемного колеса или внутри втулки 112 нагнетательного колеса. Сбрасывающие элементы 124 содержат сбрасывающую кромку 126, соприкасающуюся или почти соприкасающуюся с внутренней поверхностью 130 втулки нагнетательного колеса, ограничивающей внутреннее пространство 128 этой втулки, и/или соприкасающуюся или почти соприкасающуюся с внутренней поверхностью 134 втулки приемного колеса, ограничивающей внутреннее пространство 132 этой втулки. Тем самым обеспечивается съем гранул 16 сухого льда, выдавленных сквозь проходы 118. Сбрасывающие элементы 124 установлены в аппарате 42 неподвижным образом, то есть не выполняют совместное вращение с нагнетательным колесом 86 или приемным колесом 92.

В шестеренном нагнетательном узле 46 уплотнительные элементы 96 и карманы 98 для приема снега образуют взаимодействующие поршнецилиндровые блоки, в которых предварительно уплотненный углекислотный снег 36 принимает форму гранул 16 сухого льда.

Полученные путем прессования гранулы сухого льда выходят через открытый конец втулки 112 нагнетательного колеса и втулки 114 приемного колеса шестеренного нагнетательного узла 46. Форма и размеры полученных гранул 16 сухого льда являются по существу идентичными и существенно зависят от исполнения и расположения сбрасывателя 122.

Полученные гранулы 16 сухого льда падают вниз в направлении действия силы тяжести в промежуточный накопитель 80, который может отсутствовать в некоторых вариантах осуществления изобретения. Этот накопитель может иметь разные размеры.

Промежуточный накопитель 80 сообщается с подающим узлом 48, который соединен, в свою очередь, с ускоряющим узлом 58, содержащим трубку 108 Вентури.

Подающий узел 48 функционирует как распределитель 142 и выполнен в виде валкового дозатора 144. Последний содержит валок 146, на внешней поверхности которого предусмотрен ряд углублений 148, служащих для

размещения отдельных гранул сухого льда. Валок 146 с обеих боковых сторон закрыт примыкающими к их наружной поверхности участками стенок подающего узла 48, так что валок 146 может принимать поступающие сверху гранулы сухого льда, которые затем опять покидают его, перемещаясь вниз в направлении действия силы тяжести.

Из промежуточного накопителя 80 гранулы 16 сухого льда падают в направлении действия силы тяжести на валок 146. Последний вращается вокруг своей продольной оси 150 с помощью не показанного подробно привода, подавая тем самым гранулы 16 сухого льда в ускоряющий узел 58. Распределитель 142 содержит, далее, расположенный после валка 146 короб 152 с решеткой, содержащей большое число ячеек 154 для максимально эффективного предотвращения скопления высокоплотных гранул 16 сухого льда перед входом в ускоряющий узел 58.

В области трубки 108 Вентури, в частности на участке, расположенном по потоку перед сечением подсоединенной к трубке 108 Вентури линии 110 подачи сжатого газа (то есть в области соединения промежуточного накопителя 80 и трубки 108 Вентури), возникает разрежение. Тем самым в подающем узле 82 обеспечивается возможность втягивания гранул 16 сухого льда в линию подачи сжатого газа. Трубка 108 Вентури образует, кроме того, часть ускоряющего узла 58, который ускоряет находящиеся в промежуточном накопителе 80 и по существу неподвижные гранулы 16 сухого льда практически до скорости потока сжатого газа 14, проходящего по линии 110. После трубки 108 Вентури поток 12 смеси, состоящей из гранул 16 сухого льда и сжатого газа 14, проходит по линии 60 к струйному выпуску 62.

Между приемным резервуаром 38 и промежуточным накопителем 80 предпочтительно предусмотрен узел 106 разделения давления. Он служит для образования ступени давления между устройством 31 предварительного уплотнения и узлом 138 вывода гранул. Узел 106 разделения давления содержит по меньшей мере один газонепроницаемый или по существу газонепроницаемый уплотнительный элемент 140, расположенный между расширительным узлом 34 и узлом 138 вывода гранул. По меньшей мере один уплотнительный элемент 140 образован из углекислотного снега 36, в частности из предварительно уплотненного углекислотного снега 36. Как схематически показано на фиг. 2-4, между по меньшей мере одним нагнетательным колесом 86 и по меньшей мере

одним приемным колесом 92 расположен или выполнен по меньшей один уплотнительный элемент 140.

Ниже приведено более подробное описание устройства 31 предварительного уплотнения с пояснением его функций.

Устройство 31 предварительного уплотнения содержит расширительный узел 34 для образования углекислотного снега 36 из жидкой или газообразной углекислоты и камеру 38 предварительного уплотнения. Устройство 31 предварительного уплотнения выполнено в виде струйно-механического устройства предварительного уплотнения.

Камера 38 предварительного уплотнения и расширительный узел 34 сообщаются друг с другом.

Камера 38 предварительного уплотнения выполнена в виде трубы 156. На фиг. 2-5 показана в качестве примера труба 38 криволинейной формы, содержащая впуск 158, определяющий ось 160 впуска, и выпуск 162, определяющий ось 164 выпуска. Угол 166 камеры, заключенный между осью 160 впуска и осью 164 выпуска, может находиться в диапазоне от 0° до 180°. Угол 166 камеры предпочтительно находится в диапазоне приблизительно от 45° приблизительно до 135°. В примерах осуществления изобретения, представленных на чертежах, значение угла камеры составляет приблизительно 90°.

Устройство 31 предварительного уплотнения выполнено с возможностью получения потока 168 газообразной углекислоты, который по меньшей мере частично ориентирован в направлении внутренней поверхности 170 стенки камеры 38 предварительного уплотнения. Этот поток, проходящий через камеру 38 предварительного уплотнения, может иметь, в частности, спиралевидную или по существу спиралевидную форму, благодаря чему, в частности, обеспечиваются флюидо-механические характеристики устройства 31 предварительного уплотнения.

Расширение жидкой или газообразной углекислоты обеспечивается расширительной форсункой 172 расширительного узла 34. Корпус 174 расширительной форсунки 172 расположен в отверстии 176 замыкающего элемента 178. Ось отверстия 176 совпадает с осью 160 впуска. Замыкающий элемент 178 закрывает первый конец 180 трубы 156. Полость 182, открывающаяся во внутреннее пространство 184 камеры 38 предварительного

уплотнения и имеющая ось, совпадающую с осью отверстия 176, определяет впуск 158, сообщающийся, например, с соединительной линией 30.

Расширительная форсунка 172 имеет два выходных отверстия 186, каждое из которых определяет продольную ось 188 выхода форсунки. В альтернативных вариантах осуществления изобретения могут быть также предусмотрены одно или три и более выходных отверстий 186 форсунки. Каждая из продольных осей 188 выхода форсунки и продольная ось 160 впуска определяют заключенный между ними угол 190 впуска. Угол 190 впуска предпочтительно находится в диапазоне приблизительно от 0° приблизительно до 90°. В частности, угол 190 впуска предпочтительно находится в диапазоне приблизительно от 35° приблизительно до 70°. При этом угол 190 впуска, равный 0°, означает, что выходное отверстие 186 форсунки ориентировано параллельно продольной оси 160 впуска (и, в частности, его ось совпадает с продольной осью 160 впуска), а угол 190 впуска, равный 90°, означает, что ось 188 выхода форсунки проходит перпендикулярно оси 160 впуска. Угол 190 впуска, показанный на фиг. 5, составляет приблизительно 65°.

Расширительная форсунка 172 расположена и выполнена таким образом, что выходные отверстия 186 форсунки открываются во внутреннее пространство 184.

Замыкающий элемент 178 герметично вставлен в трубу 156, а расширительная форсунка 172 герметично вставлена в отверстие 176 замыкающего элемента 178.

На фиг. 4 схематически показана средняя линия 192 криволинейной трубы 156. В альтернативном прямолинейном исполнении трубы 156 средняя линия 192 определяла бы продольную ось трубы, совпадающую как с продольной осью 160 впуска, так и с продольной осью 164 выпуска.

На фиг. 2-5 расширительная форсунка 172 изображена в виде вихревой форсунки 194. В этом случае продольная ось 188 выхода форсунки и продольная ось 160 впуска могут, в частности, пересекаться или скрещиваться друг с другом.

В альтернативном варианте выходное отверстие 186 расширительной форсунки 172, соединенной с криволинейной трубой 156, может быть также ориентировано параллельно продольной оси 160 впуска или его ось может совпадать с продольной осью 160 впуска. Это, в частности, обусловлено тем

обстоятельством, что в трубе 156 с соответствующей сильной кривизной поток углекислоты, входящий во внутреннее пространство 184, в какой-то момент времени столкнется с внутренней поверхностью 170 стенки.

Как схематически показано на фиг. 2, в случае вихревой форсунки 194 поток 168 углекислоты имеет по существу спиралевидную форму. В таком потоке 168 углекислотный снег 36 осаждается на разных участках внутренней поверхности 170 стенки и предварительно уплотняется вновь поступающим углекислотным снегом 36. Поток 168 углекислоты, однако, производит также отрыв скоплений агломерированного и уплотненного углекислотного снега от внутренней поверхности 170 стенки и выходит в форме уплотненного углекислотного снега 36 через выпуск 162 в главное устройство 44 уплотнения.

Особенно хорошие результаты при предварительном уплотнении углекислотного снега 36, полученного с помощью расширительного узла 34, обеспечиваются, когда камера 38 предварительного уплотнения имеет длину 198 вдоль средней линии 192 и диаметр 196, соотношение между которыми находится в диапазоне приблизительно от 5:1 приблизительно до 20:1. Это соотношение между длиной 198 и диаметром 196 предпочтительно находится в диапазоне приблизительно от 6:1 приблизительно до 13:1. В частности, это соотношение может составлять приблизительно 7,5:1.

Кроме того, камера 38 предварительного уплотнения предпочтительно имеет радиус 200 кривизны относительно средней линии 192, соотношение между которым и диаметром 196 находится в диапазоне приблизительно от 2:1 приблизительно до 10:1. В частности, соотношение между радиусом 200 кривизны и диаметром 196 предпочтительно находится в диапазоне приблизительно от 2:1 приблизительно до 7:1. Это соотношение предпочтительно составляет приблизительно 2,4:1.

На фиг. 6-8 частично показан пример альтернативного исполнения расширительного узла 34. Вместо вихревой форсунки 194 в конец 180 камеры 38 предварительного уплотнения герметично вставлена роторная форсунка 202.

Использование роторной форсунки 202 в качестве расширительной форсунки 172 обеспечивает, в частности, то преимущество, что позволяет без каких-либо проблем выполнить камеру 38 предварительного уплотнения в виде прямолинейной трубы 156.

Роторная форсунка, представленная в качестве примера на фиг. 6-8 и обозначенная через 202, используется, в частности, в качестве так называемой грязевой фрезы, служащей для удаления застарелых загрязнений путем очистки под высоким давлением. Однако ее использование базируется на иных конструктивных принципах.

Роторная форсунка 202 содержит камеру 204, сужающуюся к выходному отверстию 186 форсунки. Внутри камеры 204 форсунки установлен с возможностью вращения вкладыш 206 форсунки, содержащий продольный канал 208, сужающийся в поперечном сечении и открывающийся в выходное отверстие 186 форсунки.

Противоположный от выходного отверстия 186 форсунки конец 210 вкладыша 206 форсунки является свободно-подвижным и может отклоняться в поперечном направлении относительно продольной оси 160 впуска.

В камеру 204 форсунки открывается несколько выпускных каналов 212 для углекислоты, ориентированных поперек, в частности перпендикулярно, продольной оси 160 впуска. Поток углекислоты, входящий в камеру 204 форсунки, вызывает отклонение вкладыша 206 форсунки относительно продольной оси 160 впуска и вращение вкладыша вокруг последней. Однако при этом происходит и отклонение относительно продольной оси 160 впуска выходного отверстия 186 форсунки, определяющее угол 190 впуска между продольной осью 188 выхода форсунки и продольной осью 160 впуска. В целом, таким образом определяется угол 214 конуса входящего во внутреннее пространство 184 потока 168 углекислоты, соответствующий удвоенному углу 190 впуска.

В остальном аппарат 42 имеет такую же конструкцию как описано выше. Таким образом, принципиальным соображением здесь является возможность произвольного выбора между вихревой форсункой 194 и роторной форсункой 202.

Проходы 118, равно как и все прочие кромки устройства 42, могущие вступать в контакт с углекислотным снегом 36, выполняются предпочтительно утопленными или скругленными. Это позволяет предотвратить образование снежных перемычек.

Аппарат 42 в целом является полностью герметичным относительно окружающей среды. Это позволяет предотвратить образование водного льда внутри этого аппарата.

По выбору может быть предусмотрен не показанный на чертежах предохранительный узел, который содержит предохранительный клапан, обеспечивающий выравнивание давления, в частности, между внутренним пространством 184 и окружающей средой аппарата 42 в случае, если давление, преобладающее во внутреннем пространстве 184, в результате расширения жидкой углекислоты превысит заданное предельное значение.

Может быть, по выбору, предусмотрено, что чистящая установка 10, в частности аппарат 42, будет работать с заданным тактом. С этой целью может быть использован, в частности, не показанный подробно клапан, выполненный в виде электромагнитного клапана, расположенный в линии 22 для подачи углекислоты и обеспечивающий регулирование количества получаемого углекислотного снега 36. Благодаря этому предпочтительно к началу работы аппарата 42 возникает лишь незначительное количество углекислотного снега 36, обеспечивающее охлаждение внутреннего пространства этого аппарата. Затем может быть выполнено регулирование количества снега применительно к конкретному случаю использования, в частности в зависимости от существующей потребности в низкой или высокой абразивности струи 70 частиц.

В аппарате 42 может быть, по выбору, предусмотрен управляемый вручную или полностью автоматически узел обратной продувки, содержащий соединительный элемент для соединения с источником сжатого воздуха. Это позволяет выполнить продувку аппарата 42 сжатым воздухом. В частности, узел обратной продувки может быть расположен таким образом, что будет исключено прилипание гранул 16 сухого льда в подающем узле 48 и промежуточном накопителе 80.

Кроме того, может быть, по выбору, предусмотрено, что вращение валка 146 валкового дозатора 144 будет происходить не равномерно, а тактами. Это позволяет особенно просто установить тактовый режим обработки очищаемой поверхности высокопрочными гранулами 16 сухого льда, поскольку последние будут поступать из подающего узла 48 лишь периодически.

Чистящая установка 10 позволяет эффективно очищать, описанным выше образом, поверхности потоком 12 смеси, состоящей из сжатого газа 14 и высокоплотных гранул 16 сухого льда. После использования гранулы 16 сухого льда сублимируются и не требуют специальной утилизации.

Ссылочные обозначения

10 Чистящая установка

12 Поток смеси

14 Сжатый газ

16 Гранула сухого льда

18 Корпус

20 Соединительный элемент для подвода углекислоты

22 Линия подачи углекислоты

24 Резервуар для углекислоты

26 Выпуск

28 Система вентилей

30 Соединительная линия

31 Устройство предварительного уплотнения

34 Расширительный узел

36 Углекислотный снег

38 Камера предварительного уплотнения

40 Разделительный узел

42 Аппарат

44 Главное устройство уплотнения

46 Шестеренный нагнетательный узел

48 Подающий узел

50 Линия подачи сжатого газа

52 Соединительный элемент для подвода сжатого газа

54 Источник сжатого газа

56 Источник сжатого газа

58 Ускоряющий узел

60 Линия

62 Струйный выпуск

64 Линия подачи струи

66 Струйный наконечник

68 Вентиль

70 Струя частиц

72 Колесо

74 Ходовая тележка

76 Привод

78 Держатель

80 Промежуточный накопитель

82 Подающий узел

84 Экструдер

86 Нагнетательное колесо

88 Первая ось вращения

90 Вторая ось вращения

92 Приемное колесо

94 Зуб

96 Уплотнительный элемент

98 Карман для приема снега

100 Привод

102 Стрелка

104 Стрелка

106 Узел разделения давления

108 Трубка Вентури

110 Линия подачи сжатого газа

112 Втулка нагнетательного колеса

114 Втулка приемного колеса

116 Экструзионная матрица

118 Проход

120 Отверстие

122 Сбрасыватель

124 Сбрасывающий элемент

126 Сбрасывающая кромка

128 Внутреннее пространство втулки нагнетательного колеса

130 Внутренняя поверхность втулки нагнетательного колеса

132 Внутреннее пространство втулки приемного колеса

134 Внутренняя поверхность втулки приемного колеса

138 Узел вывода гранул

140 Уплотнительный элемент

142 Распределитель

144 Валковый дозатор

146 Валок

148 Углубление

150 Продольная ось

152 Короб с решеткой

154 Ячейка

156 Труба

158 Впуск

160 Продольная ось впуска

162 Выпуск

164 Продольная ось выпуска

166 Угол камеры

168 Поток углекислоты

170 Внутренняя поверхность стенки

172 Расширительная форсунка

174 Корпус форсунки

176 Отверстие

178 Замыкающий элемент

180 Конец

182 Полость

184 Внутреннее пространство

186 Выходное отверстие форсунки

188 Продольная ось выхода форсунки

190 Угол впуска

192 Средняя линия

194 Вихревая форсунка

196 Диаметр

198 Длина

200 Радиус кривизны

202 Роторная форсунка

204 Камера форсунки

206 Вкладыш форсунки

208 Продольный канал

210 Конец

212 Выпуск углекислоты

214 Угол конуса.

Изобретение относится к аппарату для получения высокопрочных гранул сухого льда из углекислотного снега. Аппарат содержит главное устройство уплотнения, предназначенное для уплотнения углекислотного снега для формирования гранул сухого льда, и устройство предварительного уплотнения, предназначенное для предварительного уплотнения углекислотного снега, получаемого за счет расширения жидкой углекислоты. Устройство предварительного уплотнения выполнено в виде струйно-механического устройства предварительного уплотнения и содержит расширительный узел для образования углекислотного снега из жидкой или газообразной углекислоты и камеру предварительного уплотнения для приема и предварительного уплотнения образованного углекислотного снега. Расширительный узел и камера предварительного уплотнения сообщаются друг с другом. Камера предварительного уплотнения выполнена в виде криволинейной трубы. В результате чего, увеличивается плотность изготовленных гранул сухого льда. 2 н. и 32 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Аппарат (42) для получения высокопрочных гранул (16) сухого льда из углекислотного снега (36), в частности для чистящей установки (10), предназначенной для струйной обработки поверхностей потоком (12) смеси, состоящей из сжатого газа (14) и гранул (16) сухого льда, содержащий главное устройство (44) уплотнения, предназначенное для уплотнения углекислотного снега (36) с целью формирования гранул (16) сухого льда, и устройство (31) предварительного уплотнения, предназначенное для предварительного уплотнения углекислотного снега (36), получаемого за счет расширения жидкой углекислоты, выполненное в виде струйно-механического устройства (31) предварительного уплотнения и содержащее расширительный узел (34) для образования углекислотного снега (36) из жидкой или газообразной углекислоты и камеру (38) предварительного уплотнения для приема и предварительного уплотнения образованного углекислотного снега (36), причем расширительный узел (34) и камера (38) предварительного уплотнения сообщаются друг с другом, отличающийся тем, что камера (38) предварительного уплотнения выполнена в виде криволинейной трубы (156).

2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что конструкция струйно-механического устройства (31) предварительного уплотнения обеспечивает создание

а) потока газообразной углекислоты в камере (38) предварительного уплотнения, по меньшей мере частично направленного на внутреннюю поверхность (170) стенки этой камеры (38),

или

б) спиралевидного или по существу спиралевидного потока (168) газообразной углекислоты в камере (38) предварительного уплотнения, по меньшей мере частично направленного на внутреннюю поверхность (170) стенки этой камеры (38).

3. Аппарат по п. 1 или 2, отличающийся тем, что расширительный узел (34) содержит расширительную форсунку (172) для расширения жидкой или газообразной углекислоты.

4. Аппарат по п. 3, отличающийся тем, что

а) расширительная форсунка (172) расположена и выполнена таким образом, чтобы обеспечивать вывод жидкой углекислоты в камеру (38) предварительного уплотнения,

и/или

б) камера (38) предварительного уплотнения содержит впуск (158), определяющий продольную ось (160) впуска, расширительная форсунка (172) содержит по меньшей мере одно выходное отверстие (186), определяющее продольную ось (188) выхода форсунки, причем продольная ось (160) впуска и продольная ось (188) выхода форсунки определяют угол (190) впуска между ними, находящийся в диапазоне от приблизительно 0° до приблизительно 90°, в частности в диапазоне от приблизительно 35° до приблизительно 70°,

или

камера (38) предварительного уплотнения содержит впуск (158), определяющий продольную ось (160) впуска, расширительная форсунка (172) содержит по меньшей мере одно выходное отверстие (186), определяющее продольную ось (188) выхода форсунки, причем продольная ось (160) впуска и продольная ось (188) выхода форсунки определяют угол (190) впуска между ними, находящийся в диапазоне от приблизительно 0° до приблизительно 90°, и продольная ось (188) выхода форсунки и продольная ось (160) впуска пересекаются друг с другом или скрещиваются друг с другом либо проходят параллельно друг другу.

5. Аппарат по п. 3 или 4, отличающийся тем, что расширительная форсунка (172) выполнена в виде вихревой или роторной форсунки (194, 202).

6. Аппарат по одному из пп. 1-5, отличающийся тем, что камера (38) предварительного уплотнения определяет продольную ось (192).

7. Аппарат по одному из пп. 2-6, отличающийся тем, что камера (38) предварительного уплотнения

а) содержит выпуск (162), определяющий продольную ось (164) выпуска,

или содержит выпуск (162), определяющий продольную ось (164) выпуска, причем угол (166) камеры, заключенный между продольной осью (164) выпуска и продольной осью (160) впуска, находится в диапазоне от приблизительно 0° до приблизительно 180°, в частности в диапазоне от приблизительно 45° до приблизительно 135°, а предпочтительное значение угла (166) камеры составляет приблизительно 90°,

и/или

б) имеет длину (198) и диаметр (196), соотношение между которыми находится в диапазоне от приблизительно 4:1 до приблизительно 20:1, в частности в диапазоне от приблизительно 6:1 до приблизительно 14:1,

и/или

в) имеет радиус (200) кривизны, соотношение между которым и диаметром (196) находится в диапазоне от приблизительно 2:1 до приблизительно 10:1, в частности в диапазоне от приблизительно 2:1 до приблизительно 6:1.

8. Аппарат по одному из пп. 1-7, отличающийся тем, что устройство (31) предварительного уплотнения содержит механический узел предварительного уплотнения, содержащий по меньшей мере один элемент предварительного уплотнения, установленный с возможностью перемещения и предназначенный для спрессовывания полученного углекислотного снега (36) в камере (38) предварительного уплотнения.

9. Аппарат по п. 8, отличающийся тем, что по меньшей мере один элемент предварительного уплотнения выполнен в виде прижимного элемента, в частности в виде пуансона, поршня или валика.

10. Аппарат по одному из пп. 1-9, отличающийся тем, что устройство (31) предварительного уплотнения содержит

а) соединительный элемент (20) для подвода углекислоты, служащий для соединения с источником (24) углекислоты, содержащим жидкую углекислоту,

или

б) соединительный элемент (20) для подвода углекислоты, служащий для соединения с источником (24) углекислоты, содержащим жидкую углекислоту, причем соединительный элемент (20) для подвода углекислоты сообщается с расширительным узлом (34).

11. Аппарат по одному из пп. 1-10, отличающийся тем, что он содержит источник (24) углекислоты, содержащий жидкую углекислоту и сообщающийся с устройством (31) предварительного уплотнения.

12. Аппарат по п. 11, отличающийся тем, что источник (24) углекислоты

а) представляет собой сосуд высокого давления, содержащий жидкую углекислоту,

и/или

б) сообщается с устройством (31) предварительного уплотнения посредством соединительной линии (22).

13. Аппарат по одному из пп. 1-12, отличающийся тем, что

а) главное устройство (44) уплотнения выполнено в виде экструдера (84)

или

б) главное устройство (44) уплотнения выполнено в виде экструдера (84), содержащего по меньшей мере одну экструзионную матрицу (116) с группой проходов (118).

14. Аппарат по п. 13, отличающийся тем, что экструдер (84) выполнен в виде шестеренного нагнетательного узла (46).

15. Аппарат по п. 14, отличающийся тем, что шестеренный нагнетательный узел (46) содержит по меньшей мере одно нагнетательное колесо (86), установленное с возможностью вращения вокруг первой оси (88) вращения и содержащее группу уплотнительных элементов (96), и по меньшей мере одно приемное колесо (92), взаимодействующее с по меньшей мере одним нагнетательным колесом (86), установленное с возможностью вращения вокруг второй оси (90) вращения и содержащее группу карманов (98), соответствующих по исполнению уплотнительным элементам (96) и предназначенным для приема углекислотного снега (36).

16. Аппарат по п. 15, отличающийся тем, что

а) группа уплотнительных элементов (96) выполнена в виде зубьев (94), выступающих из нагнетательного колеса (86) в радиальном направлении, и/или группа карманов (98) для приема снега выполнена в виде углублений, открывающихся в радиальном направлении,

или

группа карманов (98) для приема снега выполнена в виде промежуточных полостей, расположенных или сформированных между группой уплотнительных элементов (96)

и/или

б) по меньшей мере одно нагнетательное колесо (86) и по меньшей мере одно приемное колесо (92) имеют идентичное или по существу идентичное исполнение.

17. Аппарат по одному из пп. 13-16, отличающийся тем, что каждый проход из группы проходов (118) определяет продольную ось, простирающуюся от первой или второй оси (88, 90) вращения в радиальном или по существу радиальном направлении.

18. Аппарат по одному из пп. 15-17, отличающийся тем, что

а) каждый карман (98) для приема снега сообщается с по меньшей мере одним проходом (118)

и/или

б) нагнетательное колесо (86) содержит втулку (112), имеющую стенку, причем на наружной стороне втулки (112) нагнетательного колеса расположены или выполнены уплотнительные элементы (96),

и/или

в) приемное колесо (92) содержит втулку (114), имеющую стенку, в которой расположены или выполнены карманы (98) для приема снега,

и/или

г) он содержит приводной узел (100), приводящий в движение по меньшей мере одно нагнетательное колесо (86) и/или по меньшей мере одно приемное колесо (92).

19. Аппарат по одному из пп. 15-18, отличающийся тем, что он содержит сбрасыватель (122) для съема сформированных гранул (16) сухого льда с по меньшей мере одного нагнетательного колеса (86) и/или по меньшей мере одного приемного колеса (92).

20. Аппарат по п. 19, отличающийся тем, что сбрасыватель (122) содержит по меньшей мере один сбрасывающий элемент (124), расположенный или выполненный во внутреннем пространстве (128), определяемом втулкой (112) нагнетательного колеса, или во внутреннем пространстве (132), определяемом втулкой (114) приемного колеса, либо по меньшей мере частично выступающий внутрь этих пространств.

21. Аппарат по п. 20, отличающийся тем, что по меньшей мере один сбрасывающий элемент (124) содержит сбрасывающую кромку (126), соприкасающуюся или почти соприкасающуюся с внутренней поверхностью (130) втулки (112) нагнетательного колеса, ограничивающей внутреннее пространство (128) этой втулки, либо соприкасающуюся или почти соприкасающуюся с внутренней поверхностью (134) втулки (114) приемного колеса, ограничивающей внутреннее пространство (132) этой втулки.

22. Аппарат по одному из пп. 1-21, отличающийся тем, что

а) главное устройство (44) уплотнения содержит узел (138) вывода гранул, предназначенный для вывода гранул (16) сухого льда,

или

б) главное устройство (44) уплотнения содержит узел (138) вывода гранул, предназначенный для вывода гранул (16) сухого льда, расположенный или выполненный под главным устройством (44) уплотнения и ориентированный в направлении действия силы тяжести.

23. Аппарат по п. 22, отличающийся тем, что узел (138) вывода гранул 30 сообщается с промежуточным накопителем (80), предназначенным для промежуточного хранения полученных гранул (16) сухого льда.

24. Аппарат по п. 23, отличающийся тем, что узел (138) вывода гранул или промежуточный накопитель (80) сообщается с подающим узлом (48), предназначенным для подачи полученных гранул (16) сухого льда в ускоряющий узел (58), предназначенный для ускорения этих гранул.

25. Аппарат по одному из пп. 1-24, отличающийся тем, что он содержит узел (106) разделения давления, предназначенный для образования ступени давления между расширительным узлом (34) и узлом (138) вывода гранул.

26. Аппарат по п. 25, отличающийся тем, что узел (106) разделения давления содержит по меньшей мере один газонепроницаемый уплотнительный элемент (140), расположенный между расширительным узлом (34) и узлом (138) вывода гранул.

27. Аппарат по п. 26, отличающийся тем, что по меньшей мере один уплотнительный элемент (140)

а) образован из углекислотного снега (36), в частности из спрессованного углекислотного снега (36),

и/или

б) расположен или выполнен между по меньшей мере одним нагнетательным колесом (86) и по меньшей мере одним приемным колесом (92).

28. Чистящая установка (10) для струйной обработки поверхностей потоком (12) смеси, состоящей из сжатого газа (14) и гранул (16) сухого льда, отличающаяся тем, что она содержит аппарат (42) для получения высокопрочных гранул (16) сухого льда из углекислотного снега (36) по одному из пп. 1-27.

29. Чистящая установка по п. 28, отличающаяся тем, что она содержит

а) соединительный элемент (20) для подвода углекислоты, служащий для соединения с источником (24) углекислоты, содержащим жидкую углекислоту, или содержит источник (24) углекислоты, содержащий жидкую углекислоту,

и/или

б) соединительный элемент (52) для подвода сжатого газа, служащий для соединения с устройством (54) для получения сжатого газа, или содержит устройство (56) для получения сжатого газа

и/или

в) подающий узел (48), предназначенный для подачи гранул (16) сухого льда в ускоряющий узел (58), предназначенный для ускорения этих гранул,

и/или

г) ускоряющий узел (58), предназначенный для ускорения гранул сухого льда и содержащий, в частности, линию (50) подачи сжатого газа, сообщающуюся с соединительным элементом (52) для подвода сжатого газа или с устройством (54, 56) для получения сжатого газа.

30. Чистящая установка по п. 29, отличающаяся тем, что она содержит

а) подающий узел (48), предназначенный для подачи гранул (16) сухого льда в ускоряющий узел (58), предназначенный для ускорения этих гранул, причем подающий узел (48) содержит по меньшей мере одну трубку (108) Вентури,

и/или

б) ускоряющий узел (58), предназначенный для ускорения гранул сухого льда и содержащий, в частности, линию (50) подачи сжатого газа, сообщающуюся с соединительным элементом (52) для подвода сжатого газа или с устройством (54, 56) для получения сжатого газа, причем ускоряющий узел (58) содержит по меньшей мере одну трубку (108) Вентури.

31. Чистящая установка по п. 28, отличающаяся тем, что она содержит подающий узел (48), предназначенный для подачи гранул (16) сухого льда в ускоряющий узел (58), предназначенный для ускорения этих гранул, причем подающий узел (48) содержит на напорной стороне струйный выпуск (62) для сообщения с линией (64) подачи струи, или подающий узел (48) на напорной стороне сообщается с линией (64) подачи струи.

32. Чистящая установка по п. 31, отличающаяся тем, что на свободном конце линии (64) подачи струи расположен или выполнен струйный наконечник (66).

33. Чистящая установка по одному из пп. 28-32, отличающаяся тем, что она содержит промежуточный накопитель (80) гранул сухого льда, предназначенный для промежуточного хранения полученных гранул (16) сухого льда.

34. Чистящая установка по п. 33, отличающаяся тем, что промежуточный накопитель (80) гранул сухого льда находится непосредственно или опосредованно сообщается с одной стороны с главным устройством (44) уплотнения, а с другой стороны - с подающим узлом (48).