一种深冷柱塞式干冰机制造技术

一种深冷柱塞式干冰机，包括动力液压装置、深冷柱塞制冰装置、电控装置，所述动力液压装置通过液压管道与深冷柱塞制冰装置相连，所述电控装置分别与动力液压装置、深冷柱塞制冰装置电连接。本发明专利技术可将液态二氧化碳全部转化为干冰、且实际能耗低，产能高，具有良好的经济性。

Deep freeze plunger type dry ice machine

A cryogenic plunger type ice machine, including a hydraulic device, cryogenic plunger ice making device and an electric control device, the hydraulic power device is connected with the piston through a hydraulic pipe cryogenic refrigeration device, the electronic control device and power hydraulic device, cryogenic ice making device is electrically connected with the plunger. The invention can convert liquid carbon dioxide into dry ice, and has low energy consumption, high production capacity and good economy.

【技术实现步骤摘要】
一种深冷柱塞式干冰机
本专利技术涉及制备干冰的装置，具体是涉及一种利用深冷技术和柱塞液压将液态二氧化碳压制固化制备干冰的装置。
技术介绍
二氧化碳于常温下是无色、无味的气体,分子量为44,在标准状况下密度为1.977g/L，比重约为空气的1.5倍；在水中的溶解度随着温度的升高而降低，随压力的升高而增加,温度为0℃,压力为0.1MPa时,溶解度为1.79Ncm3/g,而在温度相同,压力为1.0MPa时,其溶解度为15.92Ncm3/g，20℃常压下每100体积水可溶88体积二氧化碳，二氧化碳溶于水一部分跟水反应生成碳酸；二氧化碳的临界点温度为31.06℃,临界压力为7.382MPa,临界密度为468kg/m3；熔点（三相点温度）为-56.57℃，三相点压力为0.416MPa；沸点为-78.45℃(升华为干冰)；当CO2处于-56.57℃时，其为三相点即气态、液态、固态共存；当温度处于31.06℃～-56.57℃时，CO2为气态、液态共存；当温度处于-56.57℃～-78.45℃时，CO2为气态、固态共存。在大气条件下,二氧化碳不能以液体的形式存在。在20℃时，将二氧化碳加压到5.73Mpa即可变成无色液体，一般于常温下7.092MPa(70大气压)液化成无色液体，液体二氧化碳密度1.101g/cm3，常压缩在钢瓶中储存，在－56.6℃、0.527Mpa时变为固体。液态二氧化碳的密度受压力的影响甚微,而受温度的影响则较大,如31.0℃时,密度为463.9kg/m3,-30℃时密度为1074.2kg/m。二氧化碳液化后体积仅为气体二氧化碳的约1/356,固化成形后体积仅为气态的约1/764。液体二氧化碳蒸发时或在加压冷却时可凝成固体二氧化碳，俗称“干冰”，是一种低温致冷剂，密度为1.56g/cm3。液态二氧化碳减压迅速蒸发时，一部分气化吸热，另一部分骤冷变成雪状固体，将雪状固体压缩，成为冰状固体“干冰”，干冰在0.1-0.13MPa、－78.5℃时可直接升华变成气体。随着社会环境保护意识的提高，工业碳减排技术的推广如CCS技术的应用，捕集的二氧化碳转化为液态二氧化碳，大量的液态二氧化碳的稳定储存或应用将成为一个新的技术难题，而将液态二氧化碳固化制干冰则是一个有效的出路，干冰即固化成型的二氧化碳，二氧化碳液化后体积收缩至气体二氧化碳的1/356，固化成型后体积收缩至气态的1/764。干冰因其吸热可直接升华为体积数百倍的气体，且无残留、无毒、无味、不燃及可灭菌特性，应用日益广泛，可应用于餐饮、食品、化工、医药、卫生、工业、影视、气象等行业及其清洗技术中。当前，CO2液化及干冰制备可分为高压法（8MPa）和中压法（1.6MPa～2.5MPa）、低压法（0.7MPa～0.9MPa）。高压法可实现气体CO2在常温下液化，压缩机一般为三级压缩或四级压缩，能耗非常大，液化CO2再经节流膨胀降温，部分液态CO2转化为雪状固态后进入干冰机成型制备干冰；中低压法可实现气体CO2在低温条件（如深冷技术）下液化，再经节流膨胀进一步降温，部分液态CO2转化为雪状固态后进入干冰机成型制备干冰，压缩机功耗相对高压法低很多。现有干冰机一般是利用高压或中低压液体CO2的节流膨胀降温，使部分液体CO2凝结成固体雪状CO2，然后，在干冰成型机内经柱塞紧压成密实的块状或粒状产品。通常，可以将液态CO2在中压（1.6MPa～2.5MPa）或低压（0.7MPa～0.9MPa）下通过自动加料阀引入干冰压制机的雪桶，桶内压力稍高于三相点压力（约0.55MPa）；加料量由定时器控制或根据雪桶内液面高度进行调节。节流膨胀降压使部分液态CO2汽化，产生的冷蒸汽通过热交换使液态CO2进一步冷却。当冷却到三相点温度（-56.6℃）以下，压力降到0.518MPa时，液态CO2固化成雪状干冰。最后用压机把生成的雪状CO2压成干冰块或颗粒。传统干冰机通过较高压力的液体节流汽化部分凝固后制成干冰，即将液态二氧化碳节流汽化分离气体二氧化碳后，压缩放热固化的部分雪状二氧化碳才能得到干冰，其中损失的二氧化碳气体的量约为获得的干冰量的二倍，干冰产率仅为0.3～0.4。现有制干冰机构设备复杂，体积大，投资较大，生产成本也较高。另一方面，随着液压技术的发展，液压柱塞技术在泵送混凝土、砂浆等方面已成熟普及应用，但在干冰制备领域仅用于简单压实成型经节流膨胀已固化的雪状干冰，未见用于直接冷压液态二氧化碳制干冰的任何研究或实践的报道，而CO2的物理性质及三相图特征显示出了CO2的可压缩相变特点。如何利用CO2的物理性质与三相图显示的可压缩相变特点，开发一种可将液态二氧化碳全部转化为干冰的干冰制备装置具有实际的价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，克服上述
技术介绍
的不足，提供一种可将液态二氧化碳完全转化为固态干冰的深冷柱塞式干冰机。本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是，一种深冷柱塞式干冰机，包括动力液压装置、深冷柱塞制冰装置、电控装置，所述动力液压装置通过液压管道与深冷柱塞制冰装置相连，所述电控装置分别与动力液压装置、深冷柱塞制冰装置电连接。进一步，所述深冷柱塞制冰装置包含冷却器、柱塞成型器，所述柱塞成型器固定在冷却器中。进一步，还设有支架，所述冷却器和柱塞成型器安装在支架上。进一步，所述柱塞成型器包括液压油缸、柱塞筒、活塞、压头、模头、进液管路、排气管路、压力表，所述活塞、压头、模头依次设于柱塞筒内，所述液压油缸与柱塞筒内的活塞相连，活塞与压头相连，活塞与压头在柱塞筒内可上下滑动，所述模头固定于柱塞筒的端部，所述压头和模头之间形成容积大小可变化的腔室；所述进液管路、排气管路和压力表设置于柱塞筒筒体上，且与柱塞筒内相连通；所述进液管路和排气管路相连通。进一步，所述进液管路包括进液单向阀、流量计和进液管道，所述液单向阀和流量计设于进液管道上。进一步，所述排气管路包括排气单向阀、气泵、送气管道和调节阀，所述排气单向阀、气泵和调节阀设于送气管道上；所述送气管道与进液管道连通。进一步，所述冷却器为夹套式冷却器，夹套式冷却器以柱塞筒的筒体为内壳体，内壳体外设有外壳体，外壳体外设有外保温层，内壳体与外壳体之间形成深冷剂流通夹套，所述外壳体上设有深冷剂进入管路和深冷剂排出管路，深冷剂进入管路、深冷剂排出管路均与深冷剂流通夹套连通，所述深冷剂进入管路上设有深冷剂进入单向阀，所述深冷剂排出管路上设有深冷剂排出单向阀。进一步，所述柱塞成型器的数量为两个，所述冷却器为冷却箱，两个柱塞成型器并排固定在冷却箱中，还设有分配阀，每个柱塞成型器的排气管路和进液管路均与分配阀相连接。进一步，还设有支架，所述柱塞成型器、冷却箱安装在支架上。与现有技术相比，本专利技术的优点如下：利用二氧化碳在温度和压力同步变化下的相变特性及其热力学效应，可将液态二氧化碳全部转化为干冰、且实际能耗低，产能高，具有良好的经济性。附图说明图1是本专利技术实施例1的结构示意图。图2是本专利技术实施例2的结构示意图。图中：1—动力液压装置，102—液压管道，2—深冷柱塞制冰装置，21—夹套式冷却器，210—冷剂流通夹套，211—外壳体，212—外保温层，213—深冷剂进入管路，213a—单向阀，214—深冷剂排出管路，22—柱塞成型器，220—腔室本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种深冷柱塞式干冰机，其特征在于：包括动力液压装置（1）、深冷柱塞制冰装置（2）、电控装置（3），所述动力液压装置（1）通过液压管道（102）与深冷柱塞制冰装置（2）相连，所述电控装置（3）分别与动力液压装置（1）、深冷柱塞制冰装置（2）电连接。

【技术特征摘要】
1.一种深冷柱塞式干冰机，其特征在于：包括动力液压装置（1）、深冷柱塞制冰装置（2）、电控装置（3），所述动力液压装置（1）通过液压管道（102）与深冷柱塞制冰装置（2）相连，所述电控装置（3）分别与动力液压装置（1）、深冷柱塞制冰装置（2）电连接。2.如权利要求1所述的深冷柱塞式干冰机，其特征在于：所述深冷柱塞制冰装置（2）包含冷却器、柱塞成型器（22），所述柱塞成型器（22）固定在冷却器中。3.如权利要求2所述的深冷柱塞式干冰机，其特征在于：还设有支架（23），所述冷却器和柱塞成型器（22）安装在支架（23）上。4.如权利要求2所述的深冷柱塞式干冰机，其特征在于：所述柱塞成型器（22）包括液压油缸（221）、柱塞筒（222）、活塞（223）、压头（224）、模头（225）、进液管路（226）、排气管路（227）、压力表（228），所述活塞（223）、压头（224）、模头（225）依次设于柱塞筒（222）内，所述液压油缸（221）与柱塞筒（222）内的活塞（223）相连，活塞（223）与压头（224）相连，活塞（223）与压头（224）在柱塞筒（222）内可上下滑动，所述模头（225）固定于柱塞筒（222）的端部，所述压头（224）和模头（225）之间形成容积大小可变化的腔室（220）；所述进液管路（226）、排气管路（227）和压力表（228）设置于柱塞筒（222）筒体上，且与柱塞筒（222）内相连通；所述进液管路（226）和排气管路（227）相连通。5.如权利要求4所述的深冷柱塞式干冰机，其特征在于：所述进液管路（226）包括进液单向阀（226a）、流量计（226...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹小林，
申请(专利权)人：长沙紫宸科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43