利用液氧气化冷量制干冰装置的制作方法

本实用新型属于制干冰装置技术领域，涉及一种回收冷量制干冰的装置，具体地说是一种利用液氧气化冷量制干冰装置。

背景技术：

干冰是二氧化碳的固态，干冰蓄冷是水冰的1．5倍以上，干冰受热后不经液化，而直接升华为二氧化碳气体，无任何残留、无毒性、无异味，有灭菌作用，由于干冰的温度非常低，温度为摄氏负78.5度，因此经常用于使物体维持冷冻或低温状态，常用作高档宾馆酒店的食品保鲜领域。

目前，液态二氧化碳在常温下是高压储存的，温度为20℃，压力为5.73MPa时二氧化碳会被液化，现有的制干冰的方式主要有两种：（1）降低液态二氧化碳的压强，其中一部分液态二氧化碳蒸发，吸收大量的热，会使另一部分二氧化碳被冷却成雪状固体，把雪状固态二氧化碳压实，即得干冰，该工艺方法在制造过程中会浪费大量二氧化碳，造成原材料的浪费，并且不符合国家关于减少二氧化碳排放的政策；（2）将液态二氧化碳冷却到-21.1℃，压力为0.415MPa，也可形成固态二氧化碳制得干冰，该方法需要用专门的干冰制造机，并且需要利用制冷机组将二氧化碳冷却到所需温度，消耗大量电能，能源利用率低。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型旨在提供一种利用液氧气化冷量制干冰装置，以实现结构简单，减少二氧化碳排放，节省电能，降低成本。

本实用新型为实现上述目的，所采用的技术方案如下：

一种利用液氧气化冷量制干冰装置，包括换热器、收集器、螺杆挤压机、挤出模具和切型刀具；

所述换热器包括换热管和壳体，所述换热管内为管程，所述壳体与换热管外壁组成的空腔为壳程，管程入口与液氧充装管道连通，管程出口与需要充装的氧气瓶连通，壳程入口与液态二氧化碳充装管道连通，壳程出口与收集器入口连通；

收集器出口与螺杆挤压机的进料口连接，所述螺杆挤压机的出料口处固定设置有挤出模具，挤出模具的出口端设置有被电磁铁控制而上下运动的切型刀具。

作为限定，所述换热器的换热管为铜合金管。

作为另一种限定，所述换热器的壳程入口设有压力喷嘴，液态二氧化碳经压力喷嘴喷入换热器壳程。

作为第三种限定，所述换热器的壳体内壁设有温度检测器，换热管入口处设有流量调节阀，所述温度检测器与流量调节阀间连接有PLC控制模块，所述温度检测器的温度信号输出端与PLC控制模块的温度信号输入端连接，所述PLC控制模块的控制信号输出端与流量调节阀的控制信号输入端连接。

作为第四种限定，所述换热器的壳体侧壁上开有法兰孔，所述法兰孔采用盲板密封。

作为第五种限定，所述换热器采用卧式，壳体的一端设有壳程入口，壳体的另一端设有壳程出口，壳程出口处设有与壳体底部固定连接的竖直隔板，所述竖直隔板的高度为10mm。

作为再另一种限定，所述收集器为上下开口的倒漏斗形，大开口端与换热器的壳程出口连通，小开口端与螺杆挤压机的进料口连通。

作为再另一种限定，所述螺杆挤压机包括机筒、设置于机筒内的螺杆、作为驱动机构的电机和用于连接电机和螺杆的联轴节，机筒侧壁顶端设有进料漏斗，机筒端部还设有出料口。

作为进一步限定，所述挤出模具内设有多个孔道，所述孔道的纵截面形状可以为圆形、三角形或四边形。

作为最后一种限定，所述换热器的壳体、收集器、螺杆挤压机、挤出模具和切型刀具均为SUS316L制成的结构。

本实用新型由于采用了上述的结构，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

（1）本实用新型采用气体厂充装氧气时液氧气化冷量制取干冰，换热器管程内通入液氧，管程介质液氧的温度介于120.5K-155.5K间，壳程内通入液态二氧化碳，管程介质液氧气化吸热，通过换热管热量交换，壳程介质内的液态二氧化碳被冷却为颗粒状干冰，颗粒状干冰经壳程出口进入收集器，收集到的干冰颗粒进入螺杆挤压机中，然后经挤出模具连续挤出一定形状的干冰，电磁铁控制切型刀具上下运动切断干冰，该装置能充分利用二氧化碳原材料，减少二氧化碳排放量，并且不需要制冷设备为二氧化碳提供冷量，节约电能，降低成本；

（2）本实用新型换热器的换热管采用铜合金管，进一步提高换热效率，提高能量利用率；

（3）本实用新型的换热器的壳程入口设有压力喷嘴，液态二氧化碳经压力喷嘴喷入换热器壳程，喷入的液体二氧化碳变为离散状的小液滴，与冷量的接触面积更大更均匀，容易换热，二氧化碳小液滴被迅速冷却为雪花状的干冰小颗粒，制取干冰效率更高，并且不会造成干冰在换热器内堆积而影响设备的正常运行；

（4）本实用新型的换热器的壳体内壁设有温度检测器，换热管入口处设有流量调节阀，温度检测器与流量调节阀之间为PLC控制模块连接，温度检测器用于检测换热器壳体内的温度，将温度信号传输给PLC控制模块，PLC控制模块根据预先设置好的程序转化为控制信号，将控制信号传输给流量调节阀从而控制进入换热器的液氧流量，因此，本装置可以实现对干冰制取产量的智能控制；

（5）本实用新型换热器的壳体侧壁上开有法兰孔，该法兰孔采用盲板密封，拆卸简单，当换热器内部出现故障或干冰堵塞时，便于维修和清理；

（6）本实用新型的换热器采用卧式，壳体的一端为壳程入口，壳体的另一端设有壳程出口，壳程出口处设有与壳体底部固定连接的竖直隔板，竖直隔板的高度为10mm，换热器采用卧式有利于雪花状的干冰被吹出壳程出口，而没有冷却成干冰的二氧化碳小液滴则落入壳体底部，竖直隔板的设置防止二氧化碳液体流入收集器；

（7）本实用新型的收集器为上下开口的倒漏斗形，大开口端与换热器的壳程出口连通，小开口端与螺杆挤压机的进料口连通，倒漏斗形设计使干冰容易滑落而不会聚集，利于将干冰颗粒收集到螺杆挤压机内；

（8）本实用新型的螺杆挤压机采用市面上常见的结构，操作简单，技术成熟，实现对干冰颗粒的压实挤出；

（9）本实用新型的挤出模具内设有多个孔道，孔道的纵截面形状可以为圆形、三角形或四边形，可以根据需要更换不同形状孔道的挤出模具，可以生产出圆柱状、三棱柱装、条状等多种形状的干冰，适应性广，满足不同用户的需求；

（10）本实用新型换热器的壳体、收集器、螺杆挤压机、挤出模具和切型刀具均为SUS316L制成，从而可以生产食品级的二氧化碳，用于食品领域的保鲜等；

综上，本实用新型能够有效提高原材料利用率，降低二氧化碳排放，节省电能，适用于制干冰装置技术领域。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。

在附图中：

图1为本实用新型实施例的结构示意图；

图2为本实施例中孔道截面为圆形的挤出模具的侧视图；

图3为本实施例中孔道截面为菱形的挤出模具的侧视图；

图4为本实施例中孔道截面为圆形的挤出模具的主视图；

图5为本实施例中孔道截面为菱形的挤出模具的主视图。

标注部件：1、换热管；2、壳体；3、压力喷嘴；4、温度检测器；5、流量调节阀；6、PLC控制模块；7、竖直隔板；8、收集器；9、电机；10、联轴节；11、机筒；12、螺杆；13、进料漏斗；14、挤出模具；15、切型刀具；16、开关；17、线圈；18、铁芯；19、弹簧。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例 利用液氧气化冷量制干冰装置

本实施例的结构如图1所示，包括换热器、收集器8、螺杆挤压机、挤出模具14和切型刀具15。

所述换热器包括换热管1和壳体2，换热管1设置于壳体2内，换热管1采用铜合金管提高换热效率，所述换热管1内为管程，所述壳体2与换热管1外壁组成的空腔为壳程，管程入口与液氧充装管道连通从而向管程内通入液氧，管程出口与需要充装的氧气瓶连通，所述换热器的壳程入口设有压力喷嘴3，液态二氧化碳经压力喷嘴3喷入换热器壳程，喷入的液体二氧化碳变为离散状的小液滴，与冷量的接触面积更大更均匀，容易换热；壳程出口与收集器8的入口连通；壳体2的侧壁上开有法兰孔，所述法兰孔上用螺栓固定有盲板从而实现密封，方便拆卸，当换热器内部出现故障或干冰堵塞时，便于维修和清理；

为了实现对干冰制取产量的智能控制，壳体2的内壁上设有温度检测器4，所述换热管1入口管道上设有流量调节阀5，所述温度检测器4与流量调节阀5间连接有PLC控制模块6，所述温度检测器4的温度信号输出端与PLC控制模块6的温度信号输入端连接，所述PLC控制模块6的控制信号输出端与流量调节阀5的控制信号输入端连接，温度检测器4换热器壳体内壳程的温度，将该温度信号传输给PLC控制模块6，PLC控制模块6根据预先设置好的程序转化为控制信号，将控制信号传输给流量调节阀5调节其开度从而控制进入换热器的液氧流量；当液体二氧化碳的流量大时，此时换热器壳程内温度升高，温度检测器4通过PLC控制模块6控制流量调节阀5开度增大，增加液氧的流量，从而增大干冰的产量，相反，当液态二氧化碳的流量小时，换热器壳程内的温度降低，流量调节阀5的开度减小，从而干冰产量降低，该种设置既不会浪费能源，又能保证制取干冰的质量。

本实施例中换热器采用卧式，壳体2的一端设有壳程入口，壳体2的另一端设有壳程出口，壳体2开口处设有与壳体2底部固定连接的竖直隔板7，所述竖直隔板7的高度为10mm，换热器采用卧式有利于雪花状的干冰被吹出壳程出口，而没有冷却成干冰的二氧化碳小液滴则落入壳体2的底部，竖直隔板7的设置防止二氧化碳液体流入收集器8。

收集器8的出口与螺杆挤压机连接，螺杆挤压机采用市面上常见的结构，包括机筒11、设置于机筒11内的螺杆12、作为驱动机构的电机9和用于连接电机9和螺杆12的联轴节10，机筒11的侧壁顶端设有进料漏斗13，收集器8的出口与进料漏斗13连接，机筒11的末端还设有出料口。

所述螺杆挤压机的出料口处固定设置有挤出模具14，挤出模具14内设有多个孔道，孔道的纵截面形状可以为圆形、三角形或四边形，可以根据需要更换不同形状孔道的挤出模具14，可以生产出圆柱状、三棱柱装、条状等多种形状的干冰，如图2和图4所示，挤出模具14的孔道截面形状为圆形，挤出圆柱状的干冰，如图3和图5所示，挤出模具14的孔道截面为菱形，挤出四棱柱状的干冰，从而满足不同客户的需求。

挤出模具14的出口端设置有被电磁铁控制而上下运动的切型刀具15，所述电磁铁包括铁芯18、缠绕铁芯18的线圈17和设置于线圈下端的弹簧19，所述开关16与线圈17连接控制线圈17是否通电，铁芯18与切型刀具15固定连接，打开开关16后，线圈17通电带动铁芯18向下运动压缩弹簧19，从而带动切型刀具15向下运动切断干冰，关闭开关16，线圈17断电，弹簧19恢复到原来形状，线圈17和铁芯18在弹簧弹力的作用下向上运动，从而带动切型刀具15向上运动至弹簧19恢复原状，完成一次完整的切断操作。

本实施例的壳体2、收集器8、螺杆挤压机、挤出模具14和切型刀具15可以均为SUS316L制成，从而可以生产食品级的二氧化碳，用于食品领域的保鲜等。

本实施例的使用过程如下：

首先向换热器管程内通入液氧，经压力喷嘴3向壳程内喷入液态二氧化碳，管程介质液氧气化吸热，通过换热管1进行热量交换，壳程介质内的液态二氧化碳被冷却为颗粒状干冰，温度检测器4通过PLC控制模块6控制流量调节阀5的开度从而智能控制干冰的产量，其次颗粒状干冰经壳程出口进入收集器8，收集到的干冰颗粒进入螺杆挤压机中实现对干冰颗粒的压实和挤出，然后经挤出模具14连续挤出一定形状的干冰，最后通过开关16控制电磁铁带动切型刀具15上下运动完成对干冰的切断，最终得到所需形状和长度的干冰。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。