本发明专利技术公开了自动化生产固态二氧化碳的方法与装置，装置包括主体舱，该主体舱被活动挡板上下分隔形成位于上方的相变舱和位于下方的成型舱；当活动挡板处于关闭状态时，相变舱与成型舱被隔开为两个独立空间；当活动挡板打开时，相变舱与成型舱连通；当活动挡板处于关闭状态时，常温常压下注入相变舱的液态CO2部分汽化而降低相变舱温度，剩余部分凝固成CO2固体颗粒；当CO2固体颗粒在活动挡板上堆积超过预设压力时相变舱停止进液，活动挡板打开以将堆积于其上的CO2固体颗粒倾倒至成型舱内；完成倾倒后活动挡板复位至关闭状态，相变舱恢复进液，同时成型舱将CO2固体颗粒挤压形成CO2固体块。固体块。固体块。
【技术实现步骤摘要】
一种自动化生产固态二氧化碳的方法与装置
[0001]本专利技术涉及固态二氧化碳制备领域，具体涉及一种自动化生产固态二氧化碳的方法与装置。
技术介绍
[0002]固态二氧化碳即干冰，可用于清洁和消毒、冷链运输、制冷和冷藏、舞台表演，还可以用于消防、医疗卫生、食品、科研等领域。干冰是在约6250千帕压力下，使CO2液化成无色的液体，并进一步使其在低压下迅速蒸发而得到。
[0003]目前，固态CO2的制备通常是利用节流膨胀装置使液态CO2在型腔内发生物理变化形成雪花状，之后通过挤压机构在挤压型腔内挤压形成具有较高密度的固态CO2，最后将该固态CO2推出挤压型腔得到固态CO2产品。
[0004]在固态CO2制备过程中，制(干)冰、压(干)冰和脱模步骤通常在不同的设备上进行，且每个工序都需要处理一段时间，前一个工序完成后才能进入下一个工序，制冰效率低。尤其是批量化生产过程中，往往需要成批的设备进行制备，导致设备成本高、生产效率低而且能耗较高，而且耗费大量的人力、物力成本。
[0005]此外，制备固态CO2的过程中，液态CO2蒸发会吸收大量的热量致使环境温度降低，且是持续进行的，低温环境的冷量除部分冷量用于液态CO2凝固外，剩余部分冷量会大量聚集。但现有设备并未对过量冷量进行收集和利用。
技术实现思路
[0006]本专利技术的主要目的在于克服现有技术的不足，提出一种自动化生产固态二氧化碳的方法与装置，解决现有的生产方式制冰效率低且能耗和设备成本高的问题。
[0007]为解决上述问题，本专利技术的一方面提出一种自动化生产固态二氧化碳的装置，包括主体舱，该主体舱被活动挡板上下分隔形成位于上方的相变舱和位于下方的成型舱；当所述活动挡板处于关闭状态时，所述相变舱与所述成型舱被隔开为两个独立空间；当所述活动挡板打开时，所述相变舱与所述成型舱连通；所述活动挡板、所述相变舱和所述成型舱被配置为：当所述活动挡板处于关闭状态时，常温常压下注入所述相变舱的液态二氧化碳部分汽化而降低相变舱温度，剩余部分凝固成二氧化碳固体颗粒；当所述二氧化碳固体颗粒在所述活动挡板上堆积超过预设压力时所述相变舱停止进液，所述活动挡板打开以将堆积于其上的所述二氧化碳固体颗粒倾倒至下方的所述成型舱内；完成倾倒后，所述活动挡板复位至所述关闭状态，所述相变舱恢复进液，同时所述成型舱将倾倒下来的所述二氧化碳固体颗粒挤压形成二氧化碳固体块。
[0008]进一步地，所述相变舱通过可自动开闭的进液通道连接至外部的液态二氧化碳储存装置；当所述活动挡板处于所述关闭状态时，装置的主控板控制所述进液通道打开以向所述相变舱注入液态二氧化碳；当所述二氧化碳固体颗粒在所述活动挡板上堆积超过预设压力时，装置的主控板控制所述进液通道关闭以停止进液。
[0009]进一步地，所述活动挡板的打开方式为向所述主体舱的外部滑动打开或向下翻转打开。
[0010]进一步地，所述活动挡板上设有压力传感器，用于监测堆积于活动挡板上的二氧化碳固体颗粒对活动挡板产生的压力，并将压力值反馈至装置的主控板；当压力值超过所述预设压力时，所述主控板向所述活动挡板的开闭驱动部件发出打开指令。
[0011]进一步地，常温常压下液态二氧化碳进入所述相变舱后，部分液态二氧化碳发生剧烈汽化使所述相变舱温度迅速下降，致使剩余部分液态二氧化碳凝固为松散的雪花状的二氧化碳固体颗粒。
[0012]进一步地，所述成型舱利用可活动的左右两侧板或后侧板作为挤压部件，挤压所述二氧化碳固体颗粒。
[0013]进一步地，当所述活动挡板打开到极限位置时，完成倾倒，装置的主控板向所述活动挡板的开闭驱动部件发出关闭指令以控制所述活动挡板复位至所述关闭状态，同时，所述主控板向所述挤压部件的驱动部件发出挤压指令以推动所述左右两侧板向内挤压或推动所述后侧板向前侧舱门挤压。
[0014]进一步地，所述挤压部件上设有压力传感器，用于监测在所述成型舱挤压二氧化碳固体颗粒的压力，并将挤压压力反馈至装置的主控板；当挤压压力达到预设阈值时，所述主控板发出停止挤压的指令至所述挤压部件的驱动部件，以停止挤压。
[0015]进一步地，所述挤压部件连接加热元件，当停止挤压时，所述主控板向所述加热元件发出升温指令，以控制所述加热元件对所述挤压部件加热升温至脱模温度，而后所述主控板控制所述挤压部件复位，完成所述二氧化碳固体块的脱模；所述成型舱的舱门打开将二氧化碳固体块运出，舱门关闭。
[0016]进一步地，所述相变舱的舱壁外表面铺设有循环液管，所述循环液管连接至一外部循环装置，用于持续收集所述相变舱内的过剩冷量。
[0017]进一步地，所述相变舱的顶部设有排气口，用于排出汽化产生的气态CO2，使相变舱压力与大气压维持平衡。
[0018]本专利技术的另一方面还提出一种自动化生产固态二氧化碳的方法，在一自动化生产固态二氧化碳的装置内进行，该装置包括主体舱，所述主体舱被活动挡板上下分隔形成位于上方的相变舱和位于下方的成型舱；当所述活动挡板处于关闭状态时，所述相变舱与所述成型舱被隔开为两个独立空间；当所述活动挡板打开时，所述相变舱与所述成型舱连通；所述方法包括如下步骤：S1、当所述活动挡板处于关闭状态时，控制所述相变舱的进液通道打开，相变舱进液，常温常压下进入所述相变舱的液态二氧化碳部分汽化而降低相变舱温度，剩余部分凝固成二氧化碳固体颗粒；S2、当所述二氧化碳固体颗粒在所述活动挡板上堆积超过预设压力时，控制所述进液通道关闭，停止进液，并控制所述活动挡板打开以将堆积于其上的所述二氧化碳固体颗粒倾倒至下方的所述成型舱内；S3、完成倾倒后，控制所述活动挡板复位至所述关闭状态，然后控制所述进液通道打开，恢复进液，同时控制所述成型舱对倾倒下来的所述二氧化碳固体颗粒进行挤压以形成二氧化碳固体块。
[0019]进一步地，所述方法还包括如下步骤：S4、当所述成型舱的挤压压力达到预设阈值时，停止挤压并升温脱模。
[0020]本专利技术技术方案的有益效果在于：本专利技术的装置，相变舱和成型舱上下设置，通过
活动挡板的关闭来隔开，并通过该活动挡板的打开来连通，上方相变舱内液态二氧化碳发生相变(常温常压下进入相变舱的液态CO2部分发生剧烈汽化迅速降低舱内温度，剩余部分在低温下凝固成松散的CO2固体颗粒)制冰，通过对活动挡板承受二氧化碳固体颗粒的压力的监测来控制活动挡板，当超过预设压力时控制活动挡板打开，直接将堆积在活动挡板上二氧化碳固体颗粒倾倒至下方成型舱内，而后活动挡板再关闭，可恢复进液。由相变舱到成型舱，二氧化碳固体颗粒无需专门转运，快速、省时又节能，而且防止转运过程中二氧化碳固体颗粒的升华。并且在成型舱进行挤压成型的过程中，相变舱内可同时进行下一轮的制冰，两个舱独立地同步工作，极大地提高了生产效率，节约了能耗。
[0021]此外，相变舱何时停止进液根据活动挡板的压力监测来控制，何时恢复进液根据活动挡板的关闭状态来控制，成型舱的挤压停止与否通过监测挤压压力来控制，脱模是在停止挤压后控制加热升温来实现，可以说是实现了本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自动化生产固态二氧化碳的装置，其特征在于：包括主体舱，该主体舱被活动挡板上下分隔形成位于上方的相变舱和位于下方的成型舱；当所述活动挡板处于关闭状态时，所述相变舱与所述成型舱被隔开为两个独立空间；当所述活动挡板打开时，所述相变舱与所述成型舱连通；所述活动挡板、所述相变舱和所述成型舱被配置为：当所述活动挡板处于关闭状态时，常温常压下注入所述相变舱的液态二氧化碳部分汽化而降低相变舱温度，剩余部分凝固成二氧化碳固体颗粒；当所述二氧化碳固体颗粒在所述活动挡板上堆积超过预设压力时所述相变舱停止进液，所述活动挡板打开以将堆积于其上的所述二氧化碳固体颗粒倾倒至下方的所述成型舱内；完成倾倒后，所述活动挡板复位至所述关闭状态，所述相变舱恢复进液，同时所述成型舱将倾倒下来的所述二氧化碳固体颗粒挤压形成二氧化碳固体块。2.如权利要求1所述的自动化生产固态二氧化碳的装置，其特征在于：所述相变舱通过可自动开闭的进液通道连接至外部的液态二氧化碳储存装置；当所述活动挡板处于所述关闭状态时，装置的主控板控制所述进液通道打开以向所述相变舱注入液态二氧化碳；当所述二氧化碳固体颗粒在所述活动挡板上堆积超过预设压力时，装置的主控板控制所述进液通道关闭以停止进液。3.如权利要求1所述的自动化生产固态二氧化碳的装置，其特征在于：所述活动挡板的打开方式为向所述主体舱的外部滑动打开或向下翻转打开。4.如权利要求1所述的自动化生产固态二氧化碳的装置，其特征在于：所述活动挡板上设有压力传感器，用于监测堆积于活动挡板上的二氧化碳固体颗粒对活动挡板产生的压力，并将压力值反馈至装置的主控板；当压力值超过所述预设压力时，所述主控板向所述活动挡板的开闭驱动部件发出打开指令。5.如权利要求1所述的自动化生产固态二氧化碳的装置，其特征在于：常温常压下液态二氧化碳进入所述相变舱后，部分液态二氧化碳发生剧烈汽化使所述相变舱温度迅速下降，致使剩余部分液态二氧化碳凝固为松散的雪花状的二氧化碳固体颗粒。6.如权利要求1所述的自动化生产固态二氧化碳的装置，其特征在于：所述成型舱利用可活动的左右两侧板或后侧板作为挤压部件，挤压所述二氧化碳固体颗粒。7.如权利要求6所述的自动化生产固态二氧化碳的装置，其特征在于：当所述活动挡板打开到极限位置时，完成倾倒，装置的主控板向所述活动挡板的开闭驱动部件发出关闭指令以控制所述活动挡板复位至所述关闭状态，同时，所述主控板...
【专利技术属性】
技术研发人员：殷振元，曾思雨，任俊杰，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：
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