DE4304675A1

DE4304675A1 - Cooling lumpy or granular goods

Info

Publication number: DE4304675A1
Application number: DE19934304675
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl Ing Klane; Dieter Ing Grad Rebhan; Martin Dipl Ing Blanke
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde GmbH
Priority date: 1993-02-16
Filing date: 1993-02-16
Publication date: 1994-08-18
Also published as: CN1095156A; EP0611928A1; CZ268593A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Kühlung von stückigem oder körnigem Gut.The invention relates to a method and an apparatus for Cooling of lumpy or granular goods.

Bekannte derartige Verfahren dienen beispielsweise dem Gefrieren von Lebensmitteln, dem Verspröden oder Verfestigen industrieller Produkte, die anschließend getrennt, zerkleinert oder gemahlen werden sollen. Insbesondere werden die Zerkleinerungs- und Mahlprozesse durch die beim Kühlen hervorgerufene Versprödung der Produkte erleichtert und die Zerkleinerungs- und Mahlmaschinen können mit geringerem Leistungsbedarf betrieben werden. Auch für Kaltumformungs prozesse wie das Kaltschrumpfen von Stahlteilen ist eine vorausgehende Abkühlung der Werkteile erforderlich.Known methods of this type serve, for example Freezing food, becoming brittle or solidifying industrial products, which are then separated, crushed or should be ground. In particular, the Crushing and grinding processes through the cooling caused embrittlement of the products and the Shredding and grinding machines can do with less Power requirements are operated. Also for cold forming processes such as the cold shrinking of steel parts is one previous cooling of the work parts required.

Bekannte Kühleinrichtungen benutzen Fördermittel, die das zu kühlende Gut durch eine tiefkalte Flüssigkeit transportieren und das Gut dabei für eine definierte Zeit mit dem Kältemedium direkt in Kontakt bringen. Es gibt auch Kühleinrichtungen dieser Bauart mit indirekter Kühlung. Als Fördermittel werden Schneckenförderer, Förderbänder, Kettenförderer oder Transport körbe oder -kammern benutzt, die mit dem abzukühlenden Gut gefüllt sind. Known cooling devices use subsidies that are too Transport cooling goods through a cryogenic liquid and the goods with the refrigerant for a defined time contact directly. There are also cooling devices this type with indirect cooling. As a grant Screw conveyors, conveyor belts, chain conveyors or transport baskets or chambers used with the goods to be cooled are filled.

Beispielsweise wird in der DE-41 06 599 stückiges Gut mittels eines Kettenförderers durch ein Bad mit einem tiefsiedenden verflüssigten Gas transportiert oder in der DE-41 09 900 das Gut in Kammern, deren Wände teilweise als Gitter ausgeführt sind, durch ein solches Bad gefördert.For example, DE-41 06 599 lumpy material a chain conveyor through a bath with a low boiling liquefied gas transported or in DE-41 09 900 das Good in chambers, the walls of which are partly designed as grilles are promoted by such a bath.

Nachteilig bei derartig bekannten Kühleinrichtungen wirkt sich die Tatsache aus, daß die Fördermittel direkt oder indirekt mit dem tiefkalten Medium in Kontakt kommen. Die Fördermittel werden dadurch selbst stark abgekühlt und müssen deshalb aus kälteresistenten Materialien gefertigt sein. Der beständige Temperaturwechsel und die Gefahr der Versprödung setzen die Lebensdauer der Materialien stark herab. Weiterhin bereitet die Lagerung der beweglichen Teile in den tiefkalten Anlagen bereichen Probleme. Schließlich sind das Angefrieren von Luftfeuchtigkeit und Verschmutzungen mit folgender Vereisung der beweglichen Förderteile und der zusätzliche Wärmeeintrag in das tiefkalte Medium durch die Fördermittel selbst unerwünscht.A disadvantage of such known cooling devices has an effect the fact that the funding is direct or indirect come into contact with the cryogenic medium. The funding are thereby cooled down considerably and must therefore be switched off cold-resistant materials. The constant Changes in temperature and the risk of embrittlement set the Service life of the materials is greatly reduced. Continues to prepare the storage of moving parts in the cryogenic systems areas problems. After all, the freezing of Humidity and contamination with the following icing the moving parts and the additional heat input into the cryogenic medium through the funding itself undesirable.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren und eine dazu geeignete Vorrichtung anzugeben, mittels welcher stückiges oder körniges Gut auf seinem Transportweg gekühlt werden kann, ohne die genannten Nachteile in Kauf nehmen zu müssen.The object of the present invention is therefore a method and to specify a suitable device by means of which chunky or granular goods are chilled on their transport route can be accepted without accepting the disadvantages mentioned have to.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das stückige oder körnige Gut kontinuierlich in ein Rohr gefüllt, in wenigstens einem Teil dieses Rohres mit Hilfe eines tief siedenden verflüssigten Gases gekühlt und an der Auslaßöffnung des Rohres entnommen wird.This object is achieved in that the lumpy or granular material continuously filled into a tube, in at least part of this tube using a deep boiling liquefied gas and cooled at the outlet opening the tube is removed.

Gemäß Erfindung wird auf Fördermittel vollständig verzichtet. Durch das kontinuierliche Befüllen des Rohres wird ein Druck auf bereits im Rohr befindliches Gut ausgeübt, durch den dieses weitertransportiert wird, bin es schließlich am anderen Ende des Rohres an dessen Auslaßöffnung entnommen wird. According to the invention, funding is completely dispensed with. Due to the continuous filling of the pipe, pressure becomes exercised on material already in the pipe through which this is transported on, it is finally the other End of the tube is removed at its outlet opening.

In einem Teil des Rohres wird das darin befindliche Gut mit Hilfe eines tiefsiedenden verflüssigten Gases gekühlt. Diese Kühlung kann je nach Bedarf durch direkten oder indirekten Wärmetausch mit dem verflüssigten Gas vollzogen werden.In a part of the pipe, the material contained in it is carried along Chilled with the help of a low-boiling liquefied gas. This Cooling can be done by direct or indirect as needed Heat exchange with the liquefied gas can be carried out.

Falls das Gut ohne Schaden zu nehmen direkt mit dem ver flüssigten Gas in Berührung kommen darf, ist es vorteilhaft, dieses Gut erfindungsgemäß kontinuierlich in ein wenigstens zum Teil ein tiefsiedenden verflüssigten Gas enthaltendes Rohr zu füllen, durch das das Gut hindurchtransportiert wird, wobei es sich abkühlt.If the goods are taken directly to the ver liquid gas may come into contact, it is advantageous this good according to the invention continuously in at least one partly a pipe containing low-boiling liquefied gas to fill through which the goods are transported, whereby it cools down.

Beispielsweise kann das Rohr U-förmig gebogen ausgeführt sein und die dadurch gebildete Ebene senkrecht zur Auflagenfläche stehen. Von oben wird dann das Gut in das Rohr gegeben, wobei im unteren gebogenen Teil des Rohres ein tiefkaltes ver flüssigtes Gas eingefüllt ist. Wenn das Rohr vollständig mit dem zu kühlenden Gut gefüllt ist, transportiert sich bei weiterer kontinuierlicher Beladung das Gut gleichsam von selbst.For example, the tube can be bent in a U-shape and the plane formed thereby perpendicular to the support surface stand. The material is then put into the tube from above, whereby a cryogenic ver in the lower bent part of the pipe liquid gas is filled. When the pipe is completely with is filled with the goods to be cooled further continuous loading of the goods as it were self.

Die Beladung kann dabei mit Hilfe eines Preßstempels erfolgen, durch den das Gut in das Rohr gedrückt wird, wodurch an der Auslaßöffnung des Rohres abgekühltes Gut wieder austritt.The loading can take place with the help of a press ram, through which the material is pressed into the pipe, which at the Cooled material outlet opening of the pipe exits again.

Es ist auch möglich, das Gut allein mittels des durch die Schwerkraft verursachten Drucks durch das gebogene Rohr zu fördern, wenn die mit Gut gefüllte Säule im aufrecht stehenden Rohr auf der Eingangsseite höher ist als auf der Ausgangsseite.It is also possible to use the goods only by means of the Gravity caused pressure through the bent pipe promote if the column filled with well is standing upright Pipe is higher on the input side than on the output side.

Je nach Form des abzukühlenden Gutes kann eine bestimmte Querschnittsgeometrie des Rohres verwendet werden. Bei körnigem Gut kann man z. B. einen kreisförmigen Rohrquerschnitt wählen, der über den Abmessungen der Körner liegt. Für zylinderförmiges stückiges Gut kann man beispielsweise einen quadratischen Rohrquerschnitt wählen, der den Querschnitts abmessungen des Gutes angepaßt ist. Das Gut durchläuft dann Stück für Stück das Rohr, wobei der Zwischenraum zur Rohrwand gerade so groß ist, daß Verkantungen vermieden werden.Depending on the shape of the goods to be cooled, a certain one Cross-sectional geometry of the tube can be used. At granular material you can z. B. a circular pipe cross-section choose that is above the dimensions of the grains. For cylindrical lumpy good one can for example Choose a square pipe cross-section that corresponds to the cross-section dimensions of the good is adjusted. The good then goes through Piece by piece the pipe, leaving the space to the pipe wall is just large enough to prevent canting.

Die Verwendung von Inertgas als tiefsiedendes verflüssigtes Gas ist besonders empfehlenswert. Wenn das abgekühlte stückige oder körnige Gut zerkleinert oder gemahlen wird, ist es außerdem vorteilhaft, das während der Förderung und Kühlung des Gutes entstehende, verdampfte Inertgas abzuziehen und beim Zerkleinerungs- oder Mahlprozeß zum Inertisieren der dortigen Atmosphäre zu verwenden. Bei der Zerkleinerung, beispielsweise von Altbatterien oder Spraydosen, können nämlich chemisch reaktive und hochbrennbare Stoffe entweichen, die in Luft explodieren oder sich entzünden könnten. In einer Inertgas atmosphäre werden diese Gefahren beseitigt.The use of inert gas as a low-boiling liquefied Gas is particularly recommended. When the cooled lumpy or granular material is crushed or ground, it is also beneficial during conveying and cooling of the good, evaporated inert gas to be removed and at Crushing or grinding process to inert the local Atmosphere. When crushing, for example from used batteries or spray cans, namely, chemically reactive and highly flammable substances escape in the air could explode or ignite. In an inert gas these dangers are eliminated in the atmosphere.

Weiterhin ist von Vorteil, wenn verdampftes tiefsiedendes Gas zum Vorkühlen des stückigen oder körnigen Gutes verwendet wird. Im Fall von verflüssigtem Stickstoff kann nämlich nach Aufnahme der Verdampfungswärme der gasförmige Stickstoff nochmals mehr als die gleiche Wärmemenge aufnehmen, bis der Stickstoff Raumtemperatur erreicht. Diese Kühlkapazität kann genutzt werden, indem das kalte Stickstoffgas das stückige oder körnige Gut auf dem Förderweg zur erfindungsgemäßen Kühleinrichtung vorkühlt oder auf dem Weg beispielsweise zu einer Zerkleinerungsvorrichtung nachkühlt.It is also advantageous if vaporized low-boiling gas used to pre-cool the lumpy or granular material becomes. In the case of liquefied nitrogen, namely after Absorption of the heat of vaporization of the gaseous nitrogen absorb more than the same amount of heat until the Nitrogen reached room temperature. This cooling capacity can be used by the cold nitrogen gas the lumpy or granular material on the conveyor path to the invention Cooling device pre-cools or on the way, for example after-cooling device.

Um das Verdampfen des tiefkalten verflüssigten Gases durch Wärmezufuhr aus der Umgebung möglichst gering zu halten, sollte bei direkter Kühlung des Gutes mindestens der Teil des Rohres, der das tiefsiedende verflüssigte Gas enthält, isoliert werden. To evaporate the cryogenic liquefied gas Keep heat input from the environment as low as possible, If the goods are cooled directly, at least part of the Pipe containing the low-boiling liquefied gas isolated become.

Erfindungsgemäß kann die Temperatur des stückigen oder körnigen Gutes über die Durchsatzmenge des Gutes durch das Rohr geregelt werden. Da das Rohr kontinuierlich befüllt wird, entspricht eine größere Einfüllmenge pro Zeiteinheit einer höheren Transportgeschwindigkeit und damit einer kürzeren Verweilzeit in dem Teil des Rohres, in dem das Gut mit dem tiefkalten verflüssigten Gas direkt oder indirekt gekühlt wird.According to the temperature of the lumpy or granular good about the throughput of the good through the Pipe are regulated. Since the pipe is filled continuously, corresponds to a larger filling quantity per unit of time higher transport speed and thus a shorter one Dwell time in the part of the pipe in which the material with the cryogenic liquefied gas is cooled directly or indirectly.

Außerdem kann die Temperatur des Gutes bei direkter Kühlung über die Füllmenge des tiefsiedenden verflüssigten Gases in dem Rohr geregelt werden. Je größer die Füllmenge, desto größer ist der mit verflüssigtem Gas gefüllte Teil des Rohres, d. h. desto länger ist die Abkühlstrecke.In addition, the temperature of the goods can be directly cooled about the volume of the low-boiling liquefied gas in the pipe can be regulated. The larger the filling quantity, the more the larger part of the pipe is filled with liquefied gas, d. H. the longer the cooling section.

Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungs gemäßen Verfahrens besteht im wesentlichen aus einem zur Aufnahme des stückigen oder körnigen Gutes geeigneten Rohr, das U-förmig gebogen ausgebildet ist, wobei der untere gebogene Teil des Rohres mit einem tiefsiedenden verflüssigten Gas in Kontakt steht.A suitable device for performing the Invention According to the method consists essentially of a Picking up the pipe, which is suitable for lumps or granules, the U-shaped is curved, the lower bent part of the tube with a low-boiling liquefied Gas is in contact.

Bei indirektem Wärmetausch kann zum Beispiel ein Bad mit dem verflüssigten Gas verwendet werden, durch das der untere gebogene Teil des Rohres geführt ist.With indirect heat exchange, for example, a bathroom with the liquefied gas can be used through which the lower bent part of the tube is guided.

Bei direktem Wärmetausch kann das verflüssigte Gas direkt in ein wärmeisoliertes Rohr gefüllt sein. Vorteilhaft ist jedoch, wenn der untere gebogene Teil des U-förmigen Rohres in ein Bad mit einem tiefsiedenden verflüssigten Gas getaucht ist und Zuströmöffnungen für das verflüssigte Gas aufweist. In diesem Fall kann der Füllstand des tiefsiedenden verflüssigten Gases in dem Bad auf einfache Weise kontrolliert und auf einen konstanten Wert geregelt werden.With direct heat exchange, the liquefied gas can go directly into a heat-insulated pipe must be filled. However, it is advantageous if the lower bent part of the U-shaped tube into a bath is immersed in a low-boiling liquefied gas and Has inflow openings for the liquefied gas. In this The level of the low-boiling liquefied gas can fall easily controlled in the bathroom and on one constant value can be regulated.

Das abzukühlende Gut wird erfindungsgemäß von oben in das Rohr gefüllt bis der untere gebogene Teil des U-förmigen Rohres vollständig mit dem Gut beladen ist. Durch weitere kontinuierliche Befüllung erzeugt man einen Druck, der das Gut durch den unteren gebogenen Teil des Rohres befördert und es in direkten oder indirekten Wärmetausch mit dem tiefsiedenden verflüssigten Gas bringt. An der Auslaßöffnung des Rohres tritt das gekühlte Gut wieder aus.According to the invention, the material to be cooled is fed into the tube from above filled up the lower curved part of the U-shaped tube is fully loaded with the goods. By more Continuous filling creates a pressure that is the good conveyed through the lower bent part of the tube and it in direct or indirect heat exchange with the low-boiling brings liquefied gas. At the outlet opening of the pipe the chilled goods come out again.

Je nach Art des Gutes kann es nötig sein, dieses mittels eines Preßstempels in das Rohr zu füllen und durch dieses zu transportieren. Erfindungsgemäß ist dann an der Einlaßöffnung des Rohres ein Preßstempel angebracht. Dieser preßt das Gut eine bestimmte Strecke in das Rohrinnere, woraufhin erneut Gut in die Einlaßöffnung gefüllt wird.Depending on the type of goods, it may be necessary to use a Press ram into the tube and through this too transport. According to the invention is then at the inlet opening a press ram attached to the tube. This presses the good a certain distance into the pipe interior, whereupon good again is filled into the inlet opening.

Insbesondere bei stückigem Gut kann es vorteilhaft sein, das Rohr in seiner Querschnittsfläche derjenigen des Gutes anzupassen, so daß das Gut Stück für Stück durch das Rohr befördert wird. Der Zwischenraum von Gutoberfläche zur Rohrinnenwand ist dabei so bemessen, daß bei direkter Kühlung genügend Flüssiggas mit dem Gut in Kontakt kommt, Verkantungen und Verklemmungen des Gutes im Rohr aber verhindert sind.In the case of lumpy goods in particular, it can be advantageous that Pipe in its cross-sectional area that of the good adjust so that the good bit by bit through the pipe is promoted. The space from the good surface to the The inner tube wall is dimensioned so that with direct cooling sufficient liquid gas comes into contact with the goods, canting and jamming of the goods in the pipe are prevented.

Um Verklemmungen des Gutes in dem Rohr zu vermeiden, kann es auch angebracht sein, das Rohr mit einem zur Auslaßöffnung hin sich verbreiternden Querschnitt auszubilden. Auch Leitbleche im Rohrinneren können vorgesehen sein.To avoid jamming of the goods in the pipe, it can also be attached, the pipe with a towards the outlet opening widening cross section. Baffles too can be provided inside the tube.

Im folgenden soll anhand der einzigen Zeichnung das erfindungs gemäße Verfahren und die Vorrichtung näher erläutert werden.In the following, the invention is based on the single drawing according methods and the device are explained in more detail.

Die Zeichnung stellt schematisch eine zur direkten Kühlung von stückigem Gut gemäß Erfindung geeignete Vorrichtung dar. Ein U-förmig gebogenes Rohr 2 ist mit seinem unteren gebogenen Teil durch ein Bad 8 mit verflüssigtem Stickstoff 3 geführt. Dieser Teil weist zusätzlich Zuströmöffnungen 4 auf, durch die ein Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Rohr inneren und dem Bad 8 stattfinden kann. Das Bad 8 ist wärmeisoliert. Der Füllstand wird durch eine entsprechende Regeleinheit konstant gehalten. Das stückige Gut 1 wird an der Einlaßöffnung 5 in das Rohr 2 gefüllt. Ein Preßstempel 7 unterstützt den Transport des Gutes 1 durch das gebogene Rohr 2. Das abgekühlte Gut 1 wird an der Auslaßöffnung 6 entnommen.The drawing shows schematically a device suitable for direct cooling of lumpy material according to the invention. A U-shaped tube 2 is guided with its lower bent part through a bath 8 with liquefied nitrogen 3 . This part additionally has inflow openings 4 through which a liquid exchange between the inner tube and the bath 8 can take place. The bathroom 8 is thermally insulated. The fill level is kept constant by an appropriate control unit. The lumpy material 1 is filled into the tube 2 at the inlet opening 5 . A press ram 7 supports the transport of the goods 1 through the bent tube 2 . The cooled material 1 is removed at the outlet opening 6 .

Nachdem das Rohr 2 mit dem Gut 1 gefüllt ist, wird durch jedes neu hinzugegebene Teil ein anderes aus der Auslaßöffnung 6 herausgedrückt. Anhand der Durchsatzgeschwindigkeit kann die Verweilzeit des Gutes 1 im Bad 8 mit verflüssigtem Stickstoff 3 eingestellt werden. Verdampfender Stickstoff steigt in das Rohr innere und sorgt für eine Vor- und Nachkühlung des Gutes 1. Das Rohr 2 ist in seiner Querschnittsfläche derjenigen des stückigen Gutes angepaßt, um die Gefahr einer Verkantung zu verringern, wodurch Verstopfungen auftreten könnten.After the tube 2 is filled with the material 1 , a different part is pressed out of the outlet opening 6 by each newly added part. Based on the throughput rate, the residence time of the material 1 in the bath 8 with liquefied nitrogen 3 can be set. Evaporating nitrogen rises into the inner tube and provides for pre and post cooling of the goods 1 . The cross-sectional area of the tube 2 is adapted to that of the lumpy material in order to reduce the risk of canting, which could lead to blockages.

Zur Abkühlung von Stahlkolbenbolzen für das abschließende Kaltschrumpfen erweist sich in diesem Ausführungsbeispiel das erfindungsgemäße Verfahren samt Vorrichtung als besonders geeignet.For cooling steel piston pins for the final Cold shrinkage proves that in this embodiment The inventive method including the device as special suitable.

Claims

1. A method for cooling lumpy or granular material, characterized in that the lumpy or granular material ( 1 ) continuously filled in a tube ( 2 ), in at least part of this tube ( 2 ) with the help of a low-boiling liquefied gas ( 3 ) cooled and removed at the outlet opening ( 6 ) of the tube ( 2 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the lumpy or granular material ( 1 ) is continuously filled in a tube ( 2 ) containing at least partially a low-boiling liquefied gas ( 3 ).

3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the lumpy or granular material ( 1 ) is filled into the tube ( 2 ) by means of a press ram ( 7 ).

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that an inert gas, in particular nitrogen, is used as the low-boiling liquefied gas ( 3 ).

5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that during evaporation, evaporated low-boiling gas ( 3 ) is used for additional cooling of the lumpy or granular material ( 1 ).

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the temperature of the lumpy or granular material ( 1 ) on the throughput of the goods ( 1 ) through the tube ( 2 ) is regulated.

7. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that the temperature of the lumpy or granular material ( 1 ) on the filling amount of the low-boiling liquefied gas ( 3 ) in the tube ( 2 ) is regulated.

8. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, characterized in that a tube ( 2 ) suitable for receiving the lumpy or granular material ( 1 ) is U-shaped, the lower bent part of the tube ( 2 ) having a low-boiling liquefied gas ( 3 ) is in contact.

9. The device according to claim 8, characterized in that the lower bent part of the U-shaped tube ( 2 ) in a bath ( 8 ) with a low-boiling liquefied gas ( 3 ) is immersed.

10. The device according to claim 9, characterized in that the lower bent part of the U-shaped tube ( 2 ) has inflow openings ( 4 ) for the low-boiling liquefied gas ( 3 ).

11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that a press ram ( 7 ) is attached to the inlet opening ( 5 ) of the tube ( 2 ).

12. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the tube ( 2 ) in its cross-sectional area is adapted to that of the goods to be cooled ( 1 ).

13. Device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the tube ( 2 ) is formed with a cross section widening towards the outlet opening ( 6 ).