專利名稱：用液態(tài)二氧化碳流制造細(xì)粒雪的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造細(xì)碎低溫雪顆粒的裝置，更具體地說是涉及一種改進(jìn)的噴嘴結(jié)構(gòu)，用以接受液態(tài)二氧化碳流并從它那里噴出二氧化碳細(xì)粒雪。
用二氧化碳制造的雪顆粒被用于廣泛的致冷和冷凍用途。舉例說，二氧化碳顆?？稍诶洳刂杏米鞴に囍吕浜屠鋬?，還可用于生產(chǎn)干冰。更具體地說，這種雪顆?？捎迷谑称泛头鞘称窇?yīng)用場(chǎng)合，例如，在食品致冷、冷凍和冷藏方面，以及在多種非食品材料加工中的快速和／或局部致冷方面，都是有用的。
二氧化碳雪顆粒通常是借助于液態(tài)二氧化碳通過小孔時(shí)的迅速膨脹來制造的。液態(tài)二氧化碳是壓縮二氧化碳?xì)怏w并把它保持在冷藏用的適宜壓力和溫度下而制得的。例如，在散裝貯罐中，當(dāng)二氧化碳的貯藏壓力約為每平方英寸300磅，貯藏溫度約為0°F時(shí)，它是液態(tài)。在使用時(shí)，液態(tài)二氧化碳由于通過小孔迅速膨脹，就轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸佳┖驼魵獾幕旌衔铩?br> 現(xiàn)有技術(shù)的生產(chǎn)二氧化碳雪的裝置用的是較簡單的小孔來使二氧化碳液體料發(fā)生膨脹。但是，現(xiàn)有技術(shù)的膨脹設(shè)備／噴嘴如造雪喇叭口或造雪孔，常常產(chǎn)生出一種局部沖擊模式，而且是松散的，難以適合于小的空間。現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備／噴嘴也眾所周知是以高速從造雪喇叭口和小孔射出雪顆粒的。高速的二氧化碳雪使得難于形成平的覆蓋層，并能損壞脆性的物品，如皮札餅(pizza)上的乳酪面層、烘烤類食品上的攪拌物面層等。另外，當(dāng)用于工藝致冷時(shí)，高速就會(huì)引起易碎材料如涂層屏障材料的表面點(diǎn)蝕甚至破裂。更有甚者，高速射出雪顆粒會(huì)產(chǎn)生高的噪聲水平，這對(duì)在附近工作的人員會(huì)引起安全和環(huán)保問題。
為克服二氧化碳雪不利于應(yīng)運(yùn)用的問題，已經(jīng)進(jìn)行過多種嘗試。例如，在膨脹孔的出口處安裝特殊形狀的喇叭口；使用噴向反沖板的固定小孔；使用噴向閉合容器的各種小孔；以及以上各種方法的組合等，都已經(jīng)作過嘗試。
例如，Kilburn的美國專利3，667，242描述了一種制造二氧化碳雪的結(jié)構(gòu)，它有一個(gè)中空的雙層壁的圓柱形喇叭口，它底部開口。頂部封閉，將液態(tài)二氧化碳導(dǎo)向該結(jié)構(gòu)物的上部。位于該圓柱形喇叭口最上部的噴嘴使喇叭口內(nèi)形成的雪呈旋渦正切運(yùn)動(dòng)。
Jr．Carter的美國專利4，111，362描述了一種制造二氧化碳雪的噴嘴結(jié)構(gòu)，其中一對(duì)二氧化碳噴嘴交叉配置，以便把二氧化碳射入喇叭口區(qū)。膨脹的雪和蒸氣的混合物被導(dǎo)的對(duì)撞的通道，從而耗散掉噴射能量。
Frank等的美國專利4，145，894描述了一種二氧化碳雪生產(chǎn)裝置，其中液態(tài)二氧化碳通過噴嘴導(dǎo)入箱室中。做成的雪被用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的上裝刷狀板片的滾筒分散開，這些板片把雪托起放在用輸送帶運(yùn)送的物件上。
Jr．Franklin的美國專利4，376，511描述了一種制造二氧化碳雪的設(shè)備，其中管道構(gòu)件內(nèi)裝有岐管，用它把二氧化碳雪分散到管道構(gòu)件的側(cè)面上，從而使二氧化碳雪的某些功能得以耗散。
Jr．Franklin的美國專利4，462，423描述了一種制造二氧化碳雪的噴頭，其中集流管上裝置有多個(gè)噴嘴，使得二氧化碳雪可沿噴頭有多個(gè)分散區(qū)。
Jr．Franklin的美國專利4，640，460描述了一種制造二氧化碳雪的噴頭，其中容器內(nèi)裝有一對(duì)噴嘴。約300磅／平方英寸的液態(tài)二氧化碳被輸送到該一對(duì)噴嘴的入口端部。此外還通過供料管往噴嘴入口端噴液態(tài)二氧化碳，以使供料管冷卻到足以使被輸送的液態(tài)二氧化碳的溫度降到三相點(diǎn)。
Roades等的美國專利5，020，330描述了一種食品凍結(jié)器，它包括有一個(gè)或多個(gè)往食品上引導(dǎo)二氧化碳雪顆粒的噴嘴。液態(tài)二氧化碳被用管子輸送到只是呈向上或呈水平方向流向噴嘴，這樣，任何可能聚集在噴嘴孔上游近處的固體二氧化碳，都會(huì)被在管子中傾向上升的二氧化碳蒸氣所融化。
現(xiàn)需要有一種二氧化碳雪的分散頭和噴嘴，它能產(chǎn)生出細(xì)粒雪，并能避免高速的雪顆粒。再有，該裝置應(yīng)能產(chǎn)生出顆粒尺寸較穩(wěn)定的二氧化碳雪顆粒，以保證較均勻地鋪蓋在被冷卻的食品或其它產(chǎn)品或材料上。
據(jù)此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供出一種制造二氧化碳細(xì)粒雪的改進(jìn)的噴嘴結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供出一種改進(jìn)的提供二氧化碳細(xì)粒雪的結(jié)構(gòu)，它能避免噴嘴被固化的二氧化碳顆粒所堵塞。
一種能制造細(xì)粒雪流的系統(tǒng)，它包括提供低溫流體的加壓液流的管道和與管道連結(jié)的噴嘴，噴嘴上有出口通道和入口通道與管道相通。在噴嘴內(nèi)部裝有膨脹構(gòu)件，它蓋住出口通道。膨脹構(gòu)件上開有多條細(xì)小直徑的孔道，以使低溫流體通過而進(jìn)入較低壓力的區(qū)域，從而使低溫流體得以在通過膨脹構(gòu)件時(shí)發(fā)生膨脹。在一種優(yōu)選實(shí)施方案中，低溫流體為二氧化碳，而系統(tǒng)的參數(shù)則調(diào)定在能使二氧化碳流體在膨脹構(gòu)件出口表面上或表面附近成為固相和氣相，出口的固相呈細(xì)粒雪。
本發(fā)明的系統(tǒng)是預(yù)計(jì)來替代所有現(xiàn)存的制雪設(shè)備的。據(jù)此，象所預(yù)計(jì)的那樣，本發(fā)明可以單獨(dú)地作為單個(gè)設(shè)備來使用，例如代替造雪喇叭口或局部冷卻設(shè)備，或者，也可作為整個(gè)系統(tǒng)的一部分來使用，例如可用在食品冷凍器、冷藏箱或往輸送帶式加雪的裝置內(nèi)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)承認(rèn)，本發(fā)明不限于任何專門用途，而是可用于任何需要用低溫制冷劑來制冷、冷卻或冷凍的場(chǎng)合的。
本發(fā)明人特別設(shè)想本發(fā)明可用于各種各樣的食品冷卻、冷凍和冷藏的用途，它包括但不限于輸送帶式加雪的裝置、食品冷凍器和食品冷藏箱。例如，在凍結(jié)磨碎食品如凍碎肉的加工中，生肉在絞碎后必須在包裝和凍結(jié)前迅速地加以冷卻(因?yàn)榻g碎時(shí)會(huì)內(nèi)在地往產(chǎn)品中引入一定量的熱)。本發(fā)明所產(chǎn)生的細(xì)粒雪可在碎肉被擠出絞肉機(jī)時(shí)連續(xù)地、可控制地鋪撒到碎肉上，因此本發(fā)明用于這一目的是有利的。當(dāng)本發(fā)明用于那里的工作人員是很接近機(jī)器的加工工廠中時(shí)，還有低噪聲的額外優(yōu)點(diǎn)，這是因?yàn)楸景l(fā)明中的雪是不以高速輸出的。
本發(fā)明還可用于食品與低溫制冷劑之間直接接觸的食品冷藏箱和食品冷凍器中。本發(fā)明可用于這類設(shè)備中是因?yàn)橛性S多商業(yè)冷凍器和冷藏箱用的是現(xiàn)有技術(shù)的造雪裝置。使用本系統(tǒng)的優(yōu)越性在于，它制造的細(xì)粒雪由于與食品的接觸面積較大因而能提供出較強(qiáng)的熱交換效果。
還進(jìn)一步設(shè)想，本發(fā)明可用于任何冷卻操作的工藝中，例如，生產(chǎn)涂層材料或用熔融或半熔融原料制造的材料時(shí)可能是需要的。例如，瀝青屏障材料是在襯底上涂熱瀝青而制成的。在涂覆以后，在進(jìn)一步加工以前必須將屏障材料的整個(gè)面積均勻地冷卻，以防加工系統(tǒng)發(fā)生膠結(jié)。通常這是靠在生產(chǎn)線外進(jìn)行冷卻。這樣，就使這種材料的加工難以連續(xù)進(jìn)行。但是，若使用本發(fā)明就可取得迅速、高效和連續(xù)的冷卻，這是因?yàn)楸景l(fā)明能提供細(xì)粒雪，它能均勻鋪撒在材料的整個(gè)表面上。
由此可見，本發(fā)明提供生產(chǎn)細(xì)粒雪流的通用系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于廣泛的冷卻、冷藏和冷凍用途，包括食品工業(yè)和非食品工業(yè)在內(nèi)。


圖1為屬于本發(fā)明的噴嘴第一實(shí)施方案的斷面圖。
圖1a為圖1中噴嘴的改進(jìn)型，其中使用了扣環(huán)來箝制裝于噴嘴內(nèi)部的膨脹構(gòu)件。
圖2為按照本發(fā)明組裝的噴嘴的另一實(shí)施方案的斷面圖，其中能產(chǎn)生出扇形的噴雪模式。
圖3a為第一實(shí)施方案噴嘴的頂視斷面圖，它加裝了一個(gè)喇叭口，以擴(kuò)寬其噴雪模式。
圖3b為圖3a中噴嘴的側(cè)視斷面圖。
圖4為屬于本發(fā)明的另一實(shí)施方案噴嘴的斷面圖，它裝有一個(gè)中壓室。
圖5為圖4中噴嘴的變型，其中在中壓室中裝有彎曲部分，以改變所產(chǎn)生的雪的方向。
圖6示出圖4的噴嘴，其中中壓區(qū)將雪噴射在曲面上，以擴(kuò)大噴雪模式。
圖7示出圖5的噴嘴，其中有一噴雪喇叭口與中壓室的出口相通，噴雪喇叭口可防止雪與周圍大氣混合并可防止被周圍大氣蒸發(fā)。
圖8～10為圖4所示噴嘴形狀的試驗(yàn)結(jié)果表，圖8中的噴嘴切口寬為0．022英寸，圖9中的噴嘴切口寬為0．035英寸，圖10中的噴嘴切口寬為0．062英寸。
以下所描述的每種噴嘴裝置都包括有膨脹構(gòu)件或有多個(gè)微細(xì)孔道穿過它的其它構(gòu)件，這些構(gòu)件遮斷低溫制冷劑流體通道并提供多個(gè)膨脹孔道。在膨脹孔道中，低溫制冷劑流體發(fā)生膨脹并把正在膨脹的低溫制冷劑流體(如果是二氧化碳)轉(zhuǎn)變?yōu)檠╊w粒和蒸氣。
膨脹構(gòu)件的優(yōu)選材料為燒結(jié)的或經(jīng)微型打孔的不銹鋼，但任何材料，只要是具有多孔道或微孔可供低溫制冷劑流體通過而進(jìn)入較低壓力區(qū)域的材料，都是適用的。膨脹構(gòu)件材料必須具有多個(gè)供低溫制冷劑膨脹的通道，以使在與加在其上的壓力梯度相組合時(shí)，低溫制冷劑流體，如果是二氧化碳，所轉(zhuǎn)變成的蒸氣和細(xì)粒雪，以比在同樣流體、同樣壓降下穿過單個(gè)小孔時(shí)要低的速度從膨脹插件處噴出。以下使用的膨脹構(gòu)件材料一詞，作為基體材料，可包括金屬、陶瓷、玻璃、塑料、組合物、篩網(wǎng)、鋼絲絨構(gòu)件以及上述材料的所有加工材料。
不銹鋼燒結(jié)多孔產(chǎn)品可從康涅狄格州Farmington市FarmingtonIndustrial Park，84 Spring Lane的Mott Metallurgical Corporation公司購得。多孔插件可以做成各種各樣的厚度和直徑，其技術(shù)規(guī)格如孔隙大小可從0．2至100μm分為多個(gè)等級(jí)，優(yōu)選約為5～20μm。多孔插件的形狀和孔隙大小可根據(jù)用途和噴嘴結(jié)構(gòu)而變化。例如。5μm孔隙的插件單位面積所產(chǎn)生的雪量會(huì)比10μm孔隙的相等表面積的插件所產(chǎn)生的少。如果加工工藝要求圓的噴雪模式，那就可用盤形的。如果要求扇形噴雪模式，那就可用其上帶有扇形多孔區(qū)的圓盤形或圓蓋形插件裝在噴嘴出口上。另外，膨脹圓盤或其它形狀的插件可對(duì)著偏射板噴出它的噴雪模式以使雪顆粒按要求彌散開。
本發(fā)明也考慮使用經(jīng)微型打孔的膨脹構(gòu)件。在此，“微型打孔”一詞是指膨脹構(gòu)件上的多個(gè)微細(xì)孔道是用鉆孔、沖孔等機(jī)械方法加工而成的。設(shè)想這樣的經(jīng)微型打孔膨脹構(gòu)件的孔徑最高可達(dá)約300μm，優(yōu)選為大約10～200μm的范圍內(nèi)。
優(yōu)選的低溫致冷劑流體為二氧化碳，這是因?yàn)樗糜谑称窌r(shí)具有有益于健康的特性，并可用于多種冷卻用途。但是，應(yīng)該理解，對(duì)于通過在噴嘴結(jié)構(gòu)中安裝的膨脹構(gòu)件可控制地產(chǎn)生出微細(xì)分散型的冷凍劑的其它低溫制冷劑流體來說，本發(fā)明也是同樣適用的。
眾所周知，二氧化碳在壓力為約60磅／平方英寸表壓、溫度為-70°F時(shí)出現(xiàn)“三相點(diǎn)”。如上所述，液態(tài)二氧化碳通常是儲(chǔ)存在約300磅／平方英寸表壓和約0°F之下的。當(dāng)液態(tài)二氧化碳在這樣的壓力和溫度下被送入本發(fā)明的噴嘴時(shí)，優(yōu)選的是膨脹構(gòu)件的厚度和細(xì)孔直徑在給定的入口和出口壓力下能使二氧化碳液體在通過它時(shí)能在膨脹構(gòu)件的出口面上或其附近達(dá)到三相點(diǎn)。
前已指出，液態(tài)二氧化碳(從貯罐)抵達(dá)膨脹構(gòu)件時(shí)溫度約為0°F。它進(jìn)入膨脹構(gòu)件的孔道并開始膨脹(由于孔道兩端的壓差)，膨脹會(huì)引起流體的冷卻。如果有足夠厚的膨脹構(gòu)件，在構(gòu)件出口表面或其附近溫度就會(huì)達(dá)到大約-70°F、壓力大約為60磅／平方英寸表壓，從而提供了能產(chǎn)生雪顆粒的條件。微細(xì)孔道的直徑會(huì)限制所產(chǎn)生雪顆粒的大小。加在膨脹構(gòu)件上的壓力差和蒸氣組分起到了促使雪顆粒噴出的驅(qū)動(dòng)力的作用。
在這種狀態(tài)下，通過微細(xì)孔道的液體／蒸氣就在噴嘴的出口側(cè)或其附近轉(zhuǎn)變成雪顆粒。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使在膨脹構(gòu)件結(jié)構(gòu)內(nèi)部出現(xiàn)三相點(diǎn)，膨脹構(gòu)件入口面和出口面之間的基本壓力差也會(huì)促使雪顆粒和蒸氣以無阻礙的方式穿越微細(xì)孔道。
現(xiàn)參閱圖1，噴嘴10通過入口12接受液態(tài)二氧化碳。在噴嘴10的出口端裝有膨脹圓盤14(優(yōu)選為燒結(jié)多孔的不銹鋼)，并用擰在噴嘴10上的固定螺母16把它固定在該處。流入入口12的液態(tài)二氧化碳進(jìn)入到膨脹圓盤14中，并在通過膨脹圓盤14的孔道時(shí)發(fā)生膨脹。因此在膨脹圓盤14的出口表面上或在其附近就產(chǎn)生出雪，并在壓差的作用下從那里噴出。
在圖1a中示出圖1中噴嘴的變形，它在膨脹圓盤14的周邊附近加裝了一個(gè)扣環(huán)18。扣環(huán)18可防止液態(tài)二氧化碳沿膨脹圓盤14的周邊流出，并使噴嘴10在用“標(biāo)準(zhǔn)的”圓盤固定設(shè)備的情況下可裝入多種尺寸的圓盤。
現(xiàn)參閱圖2，圖1中的噴嘴結(jié)構(gòu)已被改進(jìn)，以促使產(chǎn)生扇形的噴雪模式。一段管子20被插入噴嘴10的出口端并固定住。在管子20的出口端加接了一個(gè)具有半圓形多孔區(qū)的帽蓋22，帽蓋的端部24用一塊平板或其它封頭封住。其結(jié)果是，當(dāng)?shù)蜏刂评鋭┝黧w進(jìn)入入口12時(shí)，可利用的唯一出口區(qū)就是通過半圓形多孔區(qū)28，該多孔區(qū)則能提供出所要求的扇形雪顆粒噴射模式。
帽蓋22可以預(yù)制，或者把多孔帽蓋的外部周邊區(qū)域26封住來制造，密封的方法是磨去多孔材料表層、用吹粒或其它噴丸硬化工藝封閉多孔材料、在外表面上摻雜環(huán)氧樹脂硬化材料或用某些其它的密封方法。
圖3a和3b示出在噴嘴10出口上安裝的喇叭口30 ，它可對(duì)從膨脹圓盤14出來的雪顆粒進(jìn)行導(dǎo)向和偏射。喇叭口30不僅能給二氧化碳雪定向，而且能防止所產(chǎn)生的雪在抵達(dá)被冷卻物以前汽化。喇叭口30設(shè)計(jì)成被雪和蒸氣流充滿，以保持圍繞在喇叭口30周圍的濕氣或其它可凝結(jié)成分不被吸入也不在喇叭口30內(nèi)冷凝。這種冷凝會(huì)導(dǎo)致噴嘴10堵塞。
下面將描述的本發(fā)明的各實(shí)施方案都采用了中壓室來控制膨脹圓盤插件出口側(cè)的壓力。膨脹插件出口側(cè)的背壓會(huì)降低膨脹圓盤插件那面的壓差。由于出口側(cè)加了壓，因此出口側(cè)壓力與膨脹圓盤內(nèi)部的二氧化碳三相點(diǎn)之間的壓差就減小了，中壓室的裝設(shè)可使入口側(cè)的壓力降低，同時(shí)仍能保持膨脹圓盤構(gòu)件出口面上或其附近的二氧化碳三相點(diǎn)。
中壓室的功能有(i)使固體和蒸氣被“管送”到要求的方向；(ii)提供壓降，以使第二次膨脹成為可能；(iii)使第二次膨脹得以成形以提供所要求的出口噴雪模式；以及(iv)使第二次膨脹得以有較低的壓降，從而產(chǎn)生出較低出口速度的雪和蒸氣。
中壓室還能防止空氣在蒸氣和雪的噴流模式達(dá)到要求的形狀以前進(jìn)入噴流之中。由于空氣中的濕氣在冷蒸氣和雪噴流中含凝結(jié)，而凍結(jié)的水汽會(huì)堵塞并使冷蒸氣和雪改向。另外，膨脹圓盤構(gòu)件所產(chǎn)生的細(xì)雪在中壓區(qū)所產(chǎn)出的干燥穩(wěn)定環(huán)境中不會(huì)結(jié)團(tuán)，這使得雪能夠繼續(xù)噴射而不會(huì)被形成的干冰所阻塞。
由于第二次膨脹是從20磅／平方英寸表壓(或更低)到大氣壓，因此產(chǎn)生的噴射速度比從300磅／平方英寸表壓膨脹到大氣壓(加在膨脹構(gòu)件兩面)的噴射速度要小。
中壓室的平衡壓力條件的優(yōu)選范圍為高于環(huán)境壓力的正壓到約20磅／平方英寸表壓。當(dāng)壓力高于20磅／平方英寸表壓時(shí)，似乎就更趨向于在中壓室(即低壓出口側(cè))內(nèi)出現(xiàn)三相點(diǎn)(約60磅／平方英寸表壓)，而不是在通過膨脹圓盤構(gòu)件時(shí)出現(xiàn)三相點(diǎn)，并會(huì)造成中壓室涌入液態(tài)二氧化碳。另外，還可能存在一種不穩(wěn)定的壓力條件，在此條件下，中壓室內(nèi)的液體會(huì)達(dá)到三相點(diǎn)并形成固態(tài)二氧化碳。一旦形成就可能阻塞中壓室的第二次膨脹的出口。
圖4示出圖1a的噴嘴，其中在噴嘴10的出口處附加了中壓室30。中壓室30包括封閉小室31和在其上開出的切口32，切口是為噴出二氧化碳蒸氣和雪顆粒用的。切口32的尺寸可控制中壓室30內(nèi)的壓力，并可有助于確保在通過膨脹構(gòu)件34時(shí)達(dá)到三相點(diǎn)。
可在噴嘴10的出口端加裝一塊平板36，以擴(kuò)寬從切口32噴出的雪的模式。
圖5示出一個(gè)裝有中壓室36的噴嘴，該中壓室呈現(xiàn)出彎曲的通道，以使從切口38噴出的雪得以改變方向。圖4所示噴嘴10的嘖雪模式可用圖6所示的結(jié)構(gòu)來改變。其中，中壓室30穿過曲面40上的孔而這樣伸出，使得切口32能導(dǎo)致噴出的二氧化碳蒸氣和雪的模式能與曲面基本上成切線方向。結(jié)果，所噴出的蒸氣和雪的速度就被曲面40上的壓差所分散。由些可見，調(diào)節(jié)曲面40的曲率，就可調(diào)節(jié)從切口32噴出的雪的模式并可沿要求的路線改變方向。
圖7示出圖5所示的噴嘴，其中連接了一個(gè)喇叭口42來接受從切口38出來的蒸氣和雪。當(dāng)蒸氣和雪進(jìn)入入口44到達(dá)喇叭口42中時(shí)，噴雪模式往往會(huì)在喇叭口42內(nèi)部擴(kuò)大，而其速度則趨于降低。另外，喇叭口42借助于從中壓室36接收雪和蒸氣就可防止雪和蒸氣與周圍大氣混合并保護(hù)雪直到使用地點(diǎn)。
圖8-10示出按照?qǐng)D4制造的噴嘴在使用各種不同直徑的不銹鋼多孔插件時(shí)所進(jìn)行的試驗(yàn)結(jié)果表。圖8示出的是對(duì)帶有中壓室出口切口寬度為0．022英寸的噴嘴進(jìn)行試驗(yàn)的結(jié)果。圖9和10分別示出從0．035英寸和0．062英寸切口寬度所得出的試驗(yàn)結(jié)果。
對(duì)每種被試的噴嘴來說，下述參數(shù)都是固定不變的切口角度-45°；多孔插件厚度-1／16英寸；小孔尺寸-5密耳；入口壓力-295磅／平方英寸。對(duì)每種切口寬度，都試驗(yàn)了四種不同直徑的多孔插件，以確定是否能得到可適用的噴雪模式(亦即是否會(huì)在膨脹構(gòu)件出口表面上或其附近達(dá)到三相點(diǎn))。在所有試驗(yàn)中，除圖8中的試驗(yàn)4以外，都得到了可適用的噴雪模式。在圖8的試驗(yàn)4中，中壓室被涌入了液態(tài)二氧化碳，沒有產(chǎn)生雪。試驗(yàn)還顯示，中壓室的壓力可用不同的切口寬度和膨脹構(gòu)件的孔道大小來控制。如試驗(yàn)所展示的那樣，使用較大的切口寬度、增大膨脹構(gòu)件的孔道尺寸或兩者相組合，就會(huì)在中壓室內(nèi)得到較低的壓力。因此，試驗(yàn)表明，噴雪模式和雪／蒸氣的噴出速度都可借助于改變上述參數(shù)來調(diào)節(jié)，以適應(yīng)指定的用途。
應(yīng)該理解，以上描述只是本發(fā)明的說明性描述。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可不脫離本發(fā)明而創(chuàng)造出多種多樣的變通和改進(jìn)。據(jù)此，本發(fā)明理應(yīng)包括所附權(quán)利要求范圍之內(nèi)的所有這樣的變通、改進(jìn)和變型。
權(quán)利要求
1．一種制造微細(xì)型冷凍劑的系統(tǒng)，它包括輸送加壓低溫制冷劑液體流的管道；與該管道連結(jié)的噴嘴，噴嘴上有出口和內(nèi)部通道，該內(nèi)部通道位于管道與出口之間；以及掩蓋內(nèi)部通道并給低溫制冷劑流體提供多個(gè)微細(xì)孔道使之流往出口的膨脹構(gòu)件。
2．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所說的膨脹構(gòu)件總的是平面形的，它被安裝在噴嘴上并被固定圈所圍繞。
3．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所說的低溫制冷劑流體是二氧化碳。
4．權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中加壓二氧化碳流體是在穿過膨脹構(gòu)件的微細(xì)孔道時(shí)變成固相，并以微細(xì)型雪的狀態(tài)從構(gòu)件中噴出。
5．權(quán)利要求3的系統(tǒng)，其中膨脹構(gòu)件的尺寸、構(gòu)件內(nèi)部微細(xì)孔道的尺寸、加壓二氧化碳流體的壓力和出口壓力，應(yīng)調(diào)節(jié)得能使二氧化碳在膨脹構(gòu)件的出口處或其附近出現(xiàn)三相點(diǎn)。
6．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所說的膨脹構(gòu)件中包括有燒結(jié)不銹鋼。
7．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其中所說的膨脹構(gòu)件中包括有經(jīng)微型打孔的不銹鋼。
8．權(quán)利要求1的系統(tǒng)，它還包括連結(jié)在噴嘴出口上的中壓室，該中壓室具有出口孔，該孔在存在著加壓低溫制冷劑液體流時(shí)能保證中壓室內(nèi)為中間壓力。
9．權(quán)利要求8的系統(tǒng)，它還包括出口導(dǎo)流裝置，用以引導(dǎo)從出口孔噴出的雪和蒸氣的方向。
10．權(quán)利要求9的系統(tǒng)，其中所說的出口導(dǎo)流裝置是做成凸形曲面并與出口孔并置，以使能與凸形曲面基本上呈正切方向來接受從出口孔噴出的雪顆粒流。
全文摘要
一種制造細(xì)粒雪流的系統(tǒng),它包括輸送加壓低溫制冷劑液體流的管道和與管道連結(jié)的噴嘴,該噴嘴具有進(jìn)出口通道與管道相通。噴嘴內(nèi)安裝有膨脹構(gòu)件以掩蓋進(jìn)口通道。膨脹構(gòu)件上有多個(gè)微細(xì)孔道供低溫制冷劑流體通過而進(jìn)入較低壓力的區(qū)域,從而使低溫制冷劑流體得以在通過膨脹構(gòu)件時(shí)發(fā)生膨脹。一種優(yōu)選實(shí)施方案是低溫制冷劑流體為二氧化碳,而系統(tǒng)的參數(shù)則調(diào)定在使低溫制冷劑流體在膨脹構(gòu)件出口表面或其附近變成固相,并以細(xì)粒雪的形態(tài)從出口表面噴出。
文檔編號(hào)A23L3/375GK1205421SQ9811569
公開日1999年1月20日 申請(qǐng)日期1998年7月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月14日
發(fā)明者L·思馬斯, G·羅爾德斯, S·麥卡泰 申請(qǐng)人:普拉塞爾技術(shù)有限公司