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Title:
COMBINATION FREEZING HEAD FOR NITROGEN SOL FREEZING
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/077478
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an apparatus (1) for freezing ground, having a freezing head (100) extending along the longitudinal axis (L), a first conduit (10) for introducing a first cooling medium (F) or a second cooling medium (S) different therefrom into an interior (102) of the freezing head (100), wherein the first conduit (100) opens into the interior (102), a second conduit (20) for introducing the second cooling medium (S) into the interior (102) of the freezing head (100) or for drawing the first and/or the second cooling medium (F, S) off from the interior (102) of the freezing head (100), wherein the second conduit (20) opens into the interior (102) of the freezing head (100), and wherein the apparatus (1) has at least three separate connections (A1, A2, A3), namely a first connection (A1), via which the first cooling medium (F) can be introduced into the interior (102) of the freezing head (100), a second connection (A2), via which the second cooling medium (S) can be introduced into the interior (102) of the freezing head (100), and a third connection (A3), via which the first or the second cooling means (F, S) can be drawn off from the interior (102) of the freezing head (100).

Inventors:
SCHIFFBAUER, Reiner (Hegglistrasse 22, 6373 Ennetbürgen, CH)
SLIWO, Abraham (Artherstrasse 13, 6318 Walchwil, CH)
Application Number:
EP2017/025308
Publication Date:
May 03, 2018
Filing Date:
October 18, 2017
Export Citation:
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Assignee:
LINDE AKTIENGESELLSCHAFT (Klosterhofstr. 1, München, 80331, DE)
International Classes:
E02D3/115; E02D19/14
Foreign References:
DE102013018210A12015-04-30
US3720065A1973-03-13
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
GELLNER, Bernd (Linde AG, Technology & Innovation Corporate Intellectual PropertyDr.-Carl-von-Linde-Str. 6-14, Pullach, 82049, DE)
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Claims:
Patentansprüche

Einrichtung (1 ) zum Gefrieren von Erdreich, mit

- einem entlang einer Längsachse (L) erstreckten Gefrierkopf (100),

- einer ersten Leitung (10) zum Einleiten eines ersten Kühlmediums (F) oder eines davon verschiedenen zweiten Kühlmediums (S) in einen Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100), wobei die erste Leitung (100) in den Innenraum (102) mündet,

- einer zweiten Leitung (20) zum Einleiten des zweiten Kühlmediums (S) in den Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) oder zum Abziehen des ersten und/oder des zweiten Kühlmediums (F, S) aus dem Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100), wobei die zweite Leitung (20) in den Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) mündet, und

- wobei die Einrichtung (1 ) zumindest drei separate Anschlüsse (A1 , A2, A3) aufweist, nämlich einen ersten Anschluss (A1 ), über den das erste Kühlmedium (F) in den Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) einleitbar ist, einen zweiten Anschluss (A2), über den das zweite Kühlmedium (S) in den Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) einleitbar ist, und einen dritten Anschluss (A3), über den das erste oder das zweite Kühlmittel (F, S) aus dem Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) abziehbar ist.

Einrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der erste

Anschluss (A1 ) an der ersten Leitung (10) ausgebildet ist, wobei insbesondere der erste Anschluss (A1 ) stirnseitig an der ersten Leitung (10) vorgesehen ist, so dass das erste Kühlmittel (F) in axialer Richtung der ersten Leitung (10) in die erste Leitung (10) sowie in den Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) einleitbar ist.

Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Anschluss (A2) außerhalb des Gefrierkopfes (100) an der ersten Leitung (10) ausgebildet ist, wobei über den zweiten Anschluss (A2) das zweite Kühlmittel (S) in die erste Leitung (10) und von dort in den Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) einleitbar ist, und/oder dass der dritte Anschluss (A3) außerhalb des Gefrierkopfes (100) an der zweiten Leitung (20) ausgebildet ist, wobei über den dritten Anschluss (A3) das erste Kühlmittel (F) oder das zweite Kühlmittel (S) aus der zweiten Leitung (20) sowie aus dem Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) abziehbar ist.

Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen vierten Anschluss (A4) aufweist, wobei über den vierten Anschluss (A4) das zweite Kühlmittel (S) aus dem

Innenraum (102) des Gefrierkopfes (20) abziehbar ist, und wobei insbesondere über den dritten Anschluss (A3) das erste Kühlmittel (F) aus dem Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) abziehbar ist.

Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der vierte

Anschluss (A4) stirnseitig an der zweiten Leitung (20) ausgebildet ist, so dass das zweite Kühlmittel (S) in axialer Richtung der zweiten Leitung (20) aus dieser abziehbar ist, wobei insbesondere der dritte Anschluss (A3) lateral an der zweiten Leitung (20) ausgebildet ist, so dass das erste Kühlmittel (F) in radialer Richtung der zweiten Leitung (20) aus der zweiten Leitung (20) abziehbar ist, und wobei insbesondere der zweite Anschluss (A2) lateral an der ersten Leitung (10) ausgebildet ist, so dass das zweite Kühlmittel (S) in radialer Richtung der ersten Leitung (10) in die erste Leitung (10) sowie in den Innenraum (102) des

Gefrierkopfes (100) einleitbar ist.

Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte und der vierte Anschluss (A3, A4) jeweils an einem Mantel (101 ) des Gefrierkopfes (100) vorgesehen sind, wobei insbesondere der dritte und der vierte Anschluss (A3, A4) an einem gemeinsamen Stutzen (34) ausgebildet sind, der vom Mantel (101 ) des Gefrierkopfes (100) abgeht.

Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte und der vierte Anschluss (A3, A4) jeweils separat an einem Mantel (101 ) des Gefrierkopfes (100) vorgesehen sind, wobei der dritte und der vierte Anschluss (A3, A4) jeweils an einem zugeordneten Stutzen (30, 40) ausgebildet sind, wobei jene Stutzen (30, 40) vom Mantel (101 ) abgehen.

8. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung einen fünften Anschluss (A5) aufweist, über den der Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) entlüftbar ist und/oder über den das zweite Kühlmittel (S) aus dem Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) herausdrückbar ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der fünfte

Anschluss (A5) lateral an dem besagten Stutzen (40) ausbildet ist, an dem auch der vierte Anschluss (A4) ausgebildet ist. 10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der fünfte

Anschluss separat an einem Mantel (101 ) des Gefrierkopfes (100) vorgesehen ist, wobei insbesondere der fünfte Anschluss (A5) an einem Stutzen (50) ausgebildet ist, der vom Mantel (101 ) abgeht. 1 1 . Einrichtung nach einem der Anspruch 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (1 ) einen sechsten Anschluss (A6) aufweist, über den ein gasförmiges Medium (G) in den Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) einleitbar ist. 12. Einrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der sechste

Anschluss (A6) separat am Mantel (101 ) des Gefrierkopfes (100) vorgesehen ist, wobei insbesondere der sechste Anschluss (A6) an einem zugeordneten Stutzen (60) ausgebildet ist, der vom Mantel (101 ) abgeht. 13. Einrichtung nach den Ansprüchen 7 und 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der sechste Anschluss (A6) lateral an dem besagten Stutzen (30) ausgebildet ist, an dem auch der dritte Anschluss (A3) ausgebildet ist.

14. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die die erste und/oder die zweite Leitung (10, 20) jeweils in axialer Richtung in den Gefrierkopf (100) eintreten.

15. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch

gekennzeichnet, dass die die erste und/oder die zweite Leitung (10, 20) entlang der Längsachse (L) jeweils über eine Stoffbuchspackung (80) axial verschiebbar im Innenraum (102) des Gefrierkopfes (100) angeordnet sind.

Description:
Beschreibung

Kombi-Gefrierkopf für Stickstoff-Sole-Vereisunq

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Gefrieren von Erdreich. Zum Verfestigen oder Abdichten von Erdreich, insbesondere Baugrund, wird häufig das Vereisungsverfahren eingesetzt. Bekannt sind diesbezüglich Verfahren, die flüssigen Stickstoff oder verflüssigte Luft als Kühlmittel verwenden. Ebenso bekannt ist die Vereisung mit einer Sole, die ihrerseits durch eine Kälteanlage temperiert wird. Die Vereisung von Erdreich mit Stickstoff erfolgt aufgrund der tiefen Temperatur von flüssigem Stickstoff deutlich schneller als mit einer Sole, wohingegen die

laufenden Kosten (Energiekosten) bei längeren Einfrierzeiten bei flüssigem Stickstoff deutlich höher liegen als bei Sole. Aufgrund der Anforderungen an die Einfrierdauer, die möglichst kurz ausfallen soll, und der Aufrechterhaltung des gefrorenen Zustands des behandelten Erdreichs (immer länger) sind verschiedentlich Bodenvereisungen durchgeführt worden, bei denen zuerst mit flüssigem Stickstoff ein Eiskörper aufgebaut wird und dieser anschließend mit einer Solekühlung aufrechterhalten wird.

Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Gefrieren von Erdreich bereitzustellen, die ein einfaches Erzeugen und Aufrechterhalten eines Eiskörpers mit unterschiedlichen Kühlmitteln erlaubt. Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend beschrieben.

Gemäß Anspruch 1 ist eine Einrichtung zum Gefrieren von Erdreich vorgesehen, mit:

- einem entlang einer Längsachse erstreckten Gefrierkopf, - einer ersten Leitung zum Einleiten eines ersten Kühlmediums oder eines davon verschiedenen zweiten Kühlmediums in einen Innenraum des Gefrierkopfes, wobei die erste Leitung in den Innenraum mündet,

- einer zweiten Leitung zum Einleiten des zweiten Kühlmediums in den Innenraum des Gefrierkopfes oder zum Abziehen des ersten und/oder des zweiten

Kühlmediums aus dem Innenraum des Gefrierkopfes, wobei die zweite Leitung in den Innenraum des Gefrierkopfes mündet, und

- wobei die Einrichtung zumindest drei separate Anschlüsse aufweist, nämlich einen ersten Anschluss, über den das erste Kühlmedium in den Innenraum des

Gefrierkopfes einleitbar ist, einen zweiten Anschluss, über den das zweite

Kühlmedium in den Innenraum des Gefrierkopfes einleitbar ist, und einen dritten Anschluss, über den das erste oder das zweite Kühlmittel aus dem Innenraum des Gefrierkopfes abziehbar ist. Die erfindungsgemäße Einrichtung bzw. der erfindungsgemäße Gefrierkopfes ermöglicht auf diese Weise eine Verwendung von zwei verschiedenen Kühlmittel, zum Beispiel eines ersten Kühlmittels, bei dem es sich insbesondere um flüssigen Stickstoff handelt, und eines zweiten Kühlmittels, bei dem es sich insbesondere um eine Sole handelt, wobei aufgrund der Ausbildung der Einrichtung nunmehr bei der Umstellung von Stickstoff auf Sole nicht mehr komplett andere Anschlüsse vorbereitet und installiert werden müssen. Erfindungsgemäß muss nämlich vorliegend höchstens bei der Umstellung zwischen den beiden Kühlmitteln am dritten Anschluss eine entsprechende Leitung umgehängt werden, sodass zunächst das Stickstoff -Abgas über den dritten Anschluss abziehbar ist und sodann die erwärmte Sole. Insbesondere muss zum Wechsel von Sole auf Stickstoff die Sole aus dem Gefrierkopf über eine der Leitungen heraus gedrückt werden.

Durch die Erfindung entfällt mithin ein erhöhter Montageaufwand und entsprechend hohe Kosten bei der Erzeugung eines Frostkörpers mit zwei verschiedenen

Kühlmitteln. Weiterhin besteht insbesondere die Möglichkeit auch eine Solevereisung auf vergleichsweise einfache Art punktuell mit einer Stickstoffkühlung zu unterstützen.

Die beiden in den Gefrierkopf geführten Leitungen sind vorzugsweise als

Steigleitungen ausgeführt, die sich entlang der Längsachse erstrecken, wobei sich die Längsachse z.B. entlang der Vertikalen erstreckt, wenn der Gefrierkopf bestimmungsgemäß bzw. betriebsbereit angeordnet ist (andere Richtungen sind auch möglich, je nach Raumlage einer Ausnehmung, in der der Gefrierkopf angeordnet wird). Die axiale Richtung des Gefrierkopfes bzw. der Leitungen bezeichnet also die Richtung entlang der Längsachse, wohingegen die radiale Richtung der Leitungen bzw. des Gefrierkopfes eine zur Längsachse senkrechte (radiale) Richtung meint.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist vorgesehen, dass der erste Anschluss an der ersten Leitung ausgebildet ist, so dass das erste Kühlmedium (z.B. flüssiger Stickstoff oder ein anderes geeignetes

Flüssiggas) über den ersten Anschluss in die erste Leitung und von dort in den

Innenraum des Gefrierkopfes einleitbar ist, wobei insbesondere der erste Anschluss stirnseitig an der ersten Leitung vorgesehen ist, so dass das erste Kühlmittel in axialer Richtung der ersten Leitung in die erste Leitung sowie in den Innenraum des

Gefrierkopfes einleitbar ist.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen, dass der zweite Anschluss außerhalb des Gefrierkopfes an der ersten Leitung ausgebildet ist, wobei über den zweiten Anschluss das zweite Kühlmittel (z.B. eine Sole) in die erste Leitung und von dort in den Innenraum des Gefrierkopfes einleitbar ist. Ergänzend oder alternativ hierzu kann weiterhin der dritte Anschluss außerhalb des Gefrierkopfes an der zweiten Leitung ausgebildet ist, wobei über den dritten Anschluss das erste Kühlmittel (z.B. Stickstoff), insbesondere als gasförmige Phase (z.B. Stickstoffabgas), oder das zweite Kühlmittel (z.B. Sole) aus der zweiten Leitung sowie aus dem Innenraum des Gefrierkopfes abziehbar ist.

Hier dient also z.B. die erste Leitung zum Einleiten des ersten Kühlmittels (z.B.

flüssiger Stickstoff oder flüssige Luft) oder des zweiten Kühlmittels (z.B. einer Sole, z.B. in Form einer CaCI 2 .Lösung), wobei z.B. mittels des ersten Kühlmittels ein

Frostkörper aufgebaut wird, der anschließend mittels des zweiten Kühlmittels gehalten wird. Die zweite Leitung bzw. der dritte Anschluss dient dann zum Abziehen des ersten Kühlmittels (insbesondere als gasförmige Phase bei der Verwendung eines

Flüssiggases als erstem Kühlmittel) bzw. des zweiten Kühlmittels. Der Umbau vom ersten Kühlmittel zum zweiten Kühlmittel erfordert keinen Umbau auf der Vorlaufseite. Auf der Rücklaufseite kann der Umbau leicht durch Umhängen der Anschlüsse erfolgen. Vor dem Umbau vom zweiten Kühlmittel (z.B. Sole) zum ersten Kühlmittel (z.B. Flüssiggas wie flüssiger Stickstoff) wird vorzugsweise die Sole über die zweite Leitung aus dem Gefrierkopf herausgedrückt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung ist vorgesehen, dass die Einrichtung zumindest vier Anschlüsse aufweist, wobei über jenen vierten Anschluss das zweite Kühlmittel aus dem Innenraum des Gefrierkopfes abziehbar ist, und wobei insbesondere über den dritten Anschluss das erste Kühlmittel aus dem Innenraum des Gefrierkopfes abziehbar ist. Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen, dass der vierte Anschluss stirnseitig an der zweiten Leitung ausgebildet ist, so dass das zweite Kühlmittel (z.B. Sole) in axialer Richtung der zweiten Leitung aus dieser abziehbar ist (d.h. in Richtung der Längsachse), wobei insbesondere der dritte Anschluss lateral an der zweiten Leitung ausgebildet ist, so dass das erste Kühlmittel (z.B. Stickstoff), insbesondere in Form einer gasförmigen Phase, in radialer Richtung der zweiten Leitung aus der zweiten Leitung abziehbar ist, und wobei insbesondere der zweite Anschluss lateral an der ersten Leitung ausgebildet ist, so dass das zweite Kühlmittel in radialer Richtung der ersten Leitung in die erste Leitung sowie in den Innenraum des Gefrierkopfes einleitbar ist.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen, dass der dritte und der vierte Anschluss jeweils an einem Mantel des Gefrierkopfes vorgesehen sind, wobei insbesondere der dritte und der vierte Anschluss mit einem gemeinsamen Stutzen strömungsverbunden sind, der vom Mantel des Gefrierkopfes vorzugsweise in radialer Richtung abgeht, wobei die beiden Kühlmittel über den besagten Stutzen in radialer Richtung des Gefrierkopfes aus dem Innenraum des Gefrierkopfes abziehbar sind. Der besagte Stutzen mit dem daran vorgesehenen dritten bzw. vierten Anschluss ist dabei insbesondere T-förmig ausgebildet.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen, dass der dritte und der vierte Anschluss jeweils separat an einem Mantel des Gefrierkopfes vorgesehen sind, wobei der dritte und der vierte Anschluss jeweils an einem zugeordneten Stutzen ausgebildet sind, wobei die beiden Stutzen vom Mantel des Gefrierkopfes abgehen, und wobei die beiden Stutzen vorzugsweise je in einer radialen Richtung, vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung, von dem Mantel abgehen (insbesondere sind der dritte und der vierte Anschluss bzw. der jeweils zugeordnete Stutzen an einander abgewandten Seiten des Gefrierkopfes vorgesehen), so dass das jeweilige Kühlmittel über den jeweiligen Stutzen jeweils in radialer Richtung des Gefrierkopfes aus dem Innenraum des Gefrierkopfes abziehbar ist.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen, dass die Einrichtung zumindest fünf Anschlüsse aufweist, wobei über den fünften Anschluss der Innenraum des Gefrierkopfes entlüftbar ist, z.B. vor einer Umstellung vom ersten Kühlmittel (z.B. Flüssiggas wie Stickstoff) auf das zweite Kühlmittel (z.B. Sole), und/oder über den das zweite Kühlmittel aus dem Innenraum des Gefrierkopfes herausdrückbar ist (z.B. bei einer Umstellung vom zweiten Kühlmittel (z.B. Sole) zum ersten Kühlmittel (z.B. Flüssiggas).

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen, dass der besagte fünfte Anschluss lateral an dem besagten Stutzen ausbildet ist, an dem auch der vierte Anschluss ausgebildet ist (siehe oben). Weiterhin kann gemäß einer Ausführungsform der fünfte Anschluss auch separat am Mantel des Gefrierkopfes vorgesehen sein, wobei insbesondere der fünfte Anschluss an einem zugeordneten Stutzen ausgebildet ist, der von dem Mantel des Gefrierkopfes abgeht, vorzugsweise in radialer Richtung des Mantels. Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen, dass die Einrichtung zumindest sechs Anschlüsse aufweist, wobei über den sechsten Anschluss ein gasförmiges Medium in den Innenraum des Gefrierkopfes einleitbar ist, so dass insbesondere mittels des gasförmigen Mediums das zweite Kühlmittel aus dem Innenraum des Gefrierkopfes herausdrückbar ist, z.B. bei einem Wechsel vom zweiten Kühlmittel (z.B. Sole) zum ersten Kühlmittel (z.B. Flüssigstickstoff).

Gemäß einer Ausführungsform kann dabei vorgesehen sein, dass der sechste Anschluss separat am Mantel des Gefrierkopfes vorgesehen ist, wobei insbesondere der sechste Anschluss an einem zugeordneten bzw. separaten Stutzen ausgebildet ist, der vom Mantel des Gefrierkopfes abgeht, vorzugsweise in radialer Richtung.

Weiterhin kann der sechste Anschluss gemäß einer alternativen Ausführungsform auch lateral an dem besagten Stutzen ausgebildet sein, an dem auch der dritte Anschluss ausgebildet ist (siehe oben).

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen, dass die die erste und/oder die zweite Leitung jeweils in axialer Richtung (d.h. in Richtung der Längsachse des Gefrierkopfes bzw. in Richtung der jeweiligen Längsachse der betreffenden Leitung) in den Gefrierkopf eintreten.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen, dass der Gefrierkopf nach unten hin durch einen sich an den Mantel anschließenden Boden sowie nach oben hin durch einen sich an den Mantel anschließenden Deckel verschlossen ist, wobei insbesondere die erste und/oder die zweite Leitung über den besagten Deckel in den Innenraum des Gefrierkopfes geführt sind. Weiterhin kann gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung vorgesehen sein, dass die erste Leitung entlang der Längsachse des Gefrierkopfes tiefer in den Innenraum des Gefrierkopfes hineinragt als die zweite Leitung. Alternativ kann die zweite Leitung tiefer in den Innenraum hineinragen als die erste Leitung. Die beiden Leitungen können ggf. auch gleich tief in den Innenraum hineinragen.

Weiterhin können die erste und/oder die zweite Leitung ggf. entlang der Längsachse jeweils über eine Stoffbuchspackung axial verschiebbar im Innenraum des

Gefrierkopfes angeordnet sein. Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass zumindest einer der Anschlüsse (bzw. die zugeordnete Leitung/Stutzen), vorzugsweise mehrere der Anschlüsse (bzw. die jeweils zugeordnete Leitung bzw. Stutzen), bevorzugt alle Anschlüsse (bzw. die jeweils zugeordnete Leitung bzw. Stutzen) jeweils mittels eines Ventils der Einrichtung, insbesondere jeweils mittels eines fernbedienbaren Ventils, absperrbar sind. Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der jeweilige Anschluss zum Abziehen des ersten Kühlmediums und der jeweilige Anschluss zum Abziehen des zweiten Kühlmediums aus dem Innenraum des

Gefrierkopfes räumlich in derselben Ebene angeordnet sind oder auf unterschiedlichen Ebenen (die besagten Ebenen erstrecken sich insbesondere senkrecht zur

Längsachse des Gefrierkopfes).

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Einrichtung zumindest einen oder mehrere Temperaturfühler aufweist, die jeweils fest mit dem Gefrierkopf verbunden sind. Die Temperaturfühler können zum Beispiel zur Steuerung des Zulaufs des ersten oder zweiten Kühlmittels dienen. Hierbei kann die Temperaturmessung direkt im Medium erfolgen. So kann z.B. ein T-Stück integriert werden oder eine Muffe wird eingeschweißt/eingelötet, so dass der

Temperaturfühler direkt in den Kühlmittelstrom eingebaut werden kann.

Weiterhin ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass das erste Kühlmittel Stickstoff ist und/oder dass das zweite Kühlmittel eine Sole ist. Anstelle von Stickstoff können auch andere Flüssiggase zum Einsatz kommen, zum Beispiel Helium.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Leitungen für das Einleiten des ersten Kühlmittels und des zweiten Kühlmittels in der axialen Richtung in den Gefrierkopf eintreten.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Stutzen zum Abziehen des ersten und des zweiten Kühlmittels in radialer Richtung aus dem Gefrierkopf austreten. Die Verbindungen der erfindungsgemäßen Einrichtung, insbesondere der Anschlüsse mit den Stutzen, Leitungen oder dem Mantel können geschweißt, gelötet, geschraubt oder in sonstiger Weise verbunden sein. Die Durchmesser und Längen der einzelnen Komponenten, insbesondere der ersten und der zweiten Leitung, der Stutzen sowie des Mantels des Gefrierkopfes können variieren. Insbesondere können die Anschlüsse integral mit dem Gefrierkopf, den Leitungen oder den Stutzen ausgebildet sein (z.B. aus dem Vollen gefräst und/oder gedreht).

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gefrieren von Erdreich, wobei das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere eine

erfindungsgemäße Einrichtung verwendet, und zumindest die Schritte aufweist:

Anordnen eines Gefrierkopfes eine Einrichtung zum Gefrieren von Erdreich im Bereich eines herzustellenden Frostkörpers, der durch gefrorenes Erdreich gebildet wird,

- Einleiten eines ersten Kühlmittels in einen Innenraum des Gefrierkopfes zum

Erzeugen des Frostkörpers, wobei das erste Kühlmittel insbesondere ein

Flüssiggas aufweist (z.B. Stickstoff, Helium oder ein anderes geeignetes

Flüssiggas),

Einleiten eines zweiten Kühlmittels (z.B. eine Sole) in den Innenraum des Gefrierkopfes zum Aufrechterhalten des gefrorenen Zustands des Frostkörpers, wobei das erste Kühlmittel über einen zugeordneten ersten Anschluss in den

Innenraum des Gefrierkopfes eingeleitet wird, und wobei das zweite Kühlmittel über einen separat zum ersten Anschluss ausgebildeten zweiten Anschluss in den

Innenraum des Gefrierkopfes eingeleitet wird.

Es ist auch denkbar, zuerst mit dem zweiten Kühlmittel zu kühlen und sodann mit dem ersten Kühlmittel. Des Weiteren können die beiden Kühlmittel auch mehrfach einander abwechseln. Bevorzugt wird gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens das erste Kühlmittel über einen separaten dritten Anschluss aus dem Gefrierkopf abgezogen.

Bevorzugt wird weiterhin gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens das zweite Kühlmittel über einen separaten vierten Anschluss aus dem Gefrierkopf abgezogen.

Bevorzugt wird weiterhin gemäß einer Ausführungsform der Gefrierkopf über einen separaten fünften Anschluss entlüftet, insbesondere vor einer Umstellung vom ersten Kühlmittel auf das zweite Kühlmittel. Weiterhin kann über den fünften Anschluss das zweite Kühlmittel aus dem Innenraum des Gefrierkopfes herausgedrückt werden (z.B. bei einer Umstellung vom zweiten Kühlmittel zum ersten Kühlmittel. Bevorzugt wird weiterhin gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens über einen separaten sechsten Anschluss ein gasförmiges Medium in den Innenraum des Gefrierkopfes eingeleitet, so dass insbesondere mittels des gasförmigen Mediums das zweite Kühlmittel aus dem Innenraum des Gefrierkopfes herausdrückt wird, z.B. bei einem Wechsel vom zweiten Kühlmittel (z.B. Sole) zum ersten Kühlmittel (z.B.

Flüssigstickstoff).

Weitere Merkmale und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen nachfolgend anhand der Figuren erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit vier

Anschlüssen; Fig. 2 eine Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Einrichtung mit vier Anschlüssen;

Fig. 3 eine Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Einrichtung mit vier Anschlüssen;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit fünf

Anschlüssen;

Fig. 5 eine Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Einrichtung mit fünf Anschlüssen;

Fig. 6 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Einrichtung mit sechs

Anschlüssen; Fig. 7 eine Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Einrichtung mit sechs Anschlüssen;

Fig. 8 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Einrichtung in axialer

Richtung (z.B. nach Art der Figur 3); Fig. 9 eine Draufsicht in axialer Richtung auf eine Abwandlung der in der Figur

8 gezeigten Einrichtung;

Fig. 10 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Einrichtung in axialer

Richtung (z.B. nach Art der Figur 2); und

Fig. 1 1 eine Draufsicht in axialer Richtung auf eine Abwandlung der in der Figur

10 gezeigten Einrichtung; Grundsätzlich weist eine erfindungsgemäße Einrichtung 1 zum Gefrieren von Erdreich, wie Sie in den Figuren 1 bis 1 1 gezeigt ist, einen entlang einer Längsachse L erstreckten Gefrierkopf 100 auf, der dazu konfiguriert ist, in einer Aussparung im Erdreich angeordnet zu werden, sodass die Kälte des jeweiligen Kühlmittels über den Gefrierkopf 100 an das umgebende Erdreich abgegeben werden kann.

Der Gefrierkopf 100 weist dabei einen Mantel 101 auf, der insbesondere zylindrisch ausgebildet ist und sich entlang der besagten Längsachse bzw. Zylinderachse L erstreckt und einen Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100, der zur Aufnahme der Kühlmittel F bzw. S dient, umgibt. Weiterhin kann der Gefrierkopf 100 bzw. der Innenraum 102 nach unten hin durch einen sich an den Mantel 101 anschließenden Boden 103 sowie nach oben hin durch einen sich an den Mantel 101 anschließenden Deckel 104 verschlossen sein.

Weiterhin weist die erfindungsgemäße Einrichtung 1 gemäß den Figuren 1 bis 1 1 eine erste Leitung 10 auf, die zum Einleiten eines ersten Kühlmediums F (insbesondere Flüssigstickstoff) oder eines davon verschiedenen zweiten Kühlmediums S (z.B. Sole) in einen Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 dient, wobei die erste Leitung 100 in den Innenraum 102 mündet, sowie eine zweite Leitung 20, die zum Einleiten des zweiten Kühlmediums S in den Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 oder zum Abziehen des ersten und/oder des zweiten Kühlmediums F, S aus dem Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100, dient, wobei die zweite Leitung 20 ebenfalls in den Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 mündet. Insbesondere ist die erste und/oder die zweite Leitung 10, 20 über den besagten Deckel 104 in den Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 geführt. Die beiden Leitungen 10, 20 sind in den Figuren 1 bis 11 bevorzugt als Steigleitungen ausgeführt, die sich entlang der Längsachse L der Einrichtung 1 bzw. des

Gefrierkopfes 100 erstrecken, wobei sich die Längsachse z.B. entlang der Vertikalen erstreckt, wenn der Gefrierkopf 100 bestimmungsgemäß bzw. betriebsbereit angeordnet ist. Wie bereits eingangs erwähnt, kann der Gefrierkopf 100 jedoch auch in anderen Raumlagen betrieben werden. Die axiale Richtung des Gefrierkopfes 100 bzw. der Leitungen 10, 20 steht also für die Richtung entlang der Längsachse, wohingegen die radiale Richtung der Leitungen 10, 20 bzw. des Gefrierkopfes 100 eine zur Längsachse L bzw. axialen Richtung senkrechte Richtung meint.

Ferner wiest die erfindungsgemäße Einrichtung 1 allgemein zumindest drei separate Anschlüsse A1 , A2, A3 auf, nämlich einen ersten Anschluss A1 , über den das erste Kühlmedium F in den Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 einleitbar ist, einen zweiten Anschluss A2, über den das zweite Kühlmedium S in den Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 einleitbar ist, und einen dritten Anschluss A3, über den das erste oder das zweite Kühlmittel F, S aus dem Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 abziehbar ist (diesbezüglich kann z.B. in den Figuren 1 und 2 auf einen der Anschlüsse A3 oder A4 verzichtet werden, so dass zum Abziehen der Kühlmittel (Rücklauf) F, S jeweils nur ein Anschluss zur Verfügung steht, so dass beim Wechsel des Kühlmittels dann eine entsprechende, zu dem Anschluss führende Leitung umgehängt werden muss.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 sind bevorzugt vier Anschlüsse A1 , A2, A3, A4 vorgesehen, wobei der erste Anschluss A1 stirnseitig an der ersten Leitung 10 ausgebildet ist, so dass das erste Kühlmedium F über den ersten Anschluss A1 in axialer Richtung L in die erste Leitung 10 und von dort in den Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 einleitbar ist.

Weiterhin ist der zweite Anschluss A2 außerhalb des Gefrierkopfes 100 lateral an der ersten Leitung 10 ausgebildet ist, wobei über den zweiten Anschluss A2 das zweite Kühlmittel S in radialer Richtung in die erste Leitung 10 und von dort in den Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 einleitbar ist. Der zweite Anschluss A2 kann hierbei stirnseitig an einem Stutzen 1 1 vorgesehen sein, der in radialer Richtung bzw.

senkrecht zur ersten Leitung 10 außerhalb des Gefrierkopfes 100 von der ersten Leitung 10 abgeht. Der dritte Anschluss A3 ist ebenfalls außerhalb des Gefrierkopfes 100 lateral an der zweiten Leitung 20 ausgebildet, wobei über den dritten Anschluss A3 der Rücklauf des ersten Kühlmittels F (insbesondere als gasförmige Phase) aus der zweiten Leitung 20 bzw. dem Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 abziehbar ist. Der dritte Anschluss A3 kann hierbei stirnseitig an einem Stutzen 21 vorgesehen sein, der in radialer Richtung bzw. senkrecht von der zweiten Leitung 20 außerhalb des Gefrierkopfes 100 abgeht.

Weiterhin ist der vierte Anschluss A4 stirnseitig an der zweiten Leitung 20 vorgesehen, so dass über den vierten Anschluss A4 der Rücklauf des zweiten Kühlmittels S aus dem Innenraum 102 des Gefrierkopfes 20 in axialer Richtung abziehbar ist.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 2 ist im Unterscheid dazu vorgesehen, dass der dritte und der vierte Anschluss A3, A4 jeweils am Mantel 101 des Gefrierkopfes 100 vorgesehen sind, wobei insbesondere der dritte und der vierte Anschluss A3, A4 an einem gemeinsamen Stutzen 34 ausgebildet sind bzw. mit diesem in

Strömungsverbindung bringbar sind, der vom Mantel 101 des Gefrierkopfes 100 in radialer Richtung abgeht, wobei die beiden Kühlmittel F, S über den besagte Stutzen 34 in radialer Richtung des Gefrierkopfes 100 aus dem Innenraum 102 des

Gefrierkopfes 100 abziehbar sind. Hierbei können der dritte Anschluss A3 und der vierte Anschluss A4 jeweils stirnseitig an einem Stutzen 34a bzw. 34b ausgebildet sein, die jeweils senkrecht zu dem gemeinsamen Stutzen 34 verlaufen und von diesem abgehen. Hierbei können die beiden Stutzen 34a, 34b miteinander fluchten und können ferner parallel zur Längsachse L des Mantels 101 orientiert sein.

Weiterhin ist der erste Anschluss A1 stirnseitig an der ersten Leitung 10 vorgesehen und dient zum Einleiten des ersten Kühlmittels F in axialer Richtung L in den

Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100. Der zweite Anschluss A2 ist hier stirnseitig an der zweiten Leitung 20 vorgesehen, sodass über den zweiten Anschluss A2 das zweite Kühlmittel S in axialer Richtung L in die zweite Leitung 20 bzw. in den Innenraum 102 des Gefrierkopfes 101 einleitbar ist.

Die Figur 3 zeigt eine Abwandlung der in der Figur 2 gezeigten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1 , wobei hier der erste und der zweite Anschluss A1 , A2 wie bei der in der Figur 2 gezeigten Ausführungsform konfiguriert sind. Im Unterschied zur Figur 2 sind nun der dritte und der vierte Anschluss A3, A4 jeweils separat am Mantel 101 des Gefrierkopfes 100 vorgesehen sind, wobei der dritte und der vierte Anschluss A3, A4 jeweils stirnseitig an einem zugeordneten Stutzen 30, 40 ausgebildet sind, wobei jene Stutzen 30, 40 vom Mantel 101 je in einer radialen Richtung abgehen, und zwar vorzugsweise in entgegengesetzter Richtung. Hierbei sind der dritte und der vierte Anschluss bzw. der jeweils zugeordnete Stutzen 30, 40 an einander abgewandten Seiten des Mantels 101 vorgesehen. Das jeweilige Kühlmittel F, S kann daher über den jeweiligen Stutzen 30, 40 jeweils in radialer Richtung des Gefrierkopfes 100 aus dem Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 abgezogen werden.

Weiterhin zeigt die Figur 4 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung 1 , bei der es sich um eine Abwandlung der in der Figur 3 gezeigten Einrichtung 1 handelt, die nunmehr - im Unterscheid zur Figur 3 - fünf Anschlüsse A1 , A2, A3, A4, A5 aufweist (die Anschlüsse A1 , A2, A3, A4 sind nach Art der Figur 3 konfiguriert), wobei über den fünften Anschluss A5 der Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 entlüftbar ist, z.B. vor einer Umstellung vom ersten Kühlmittel (z.B. Flüssiggas) auf das zweite Kühlmittel (z.B. Sole) und/oder über den das zweite Kühlmittel S aus dem Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 herausdrückbar ist, z.B. bei einer Umstellung vom zweiten Kühlmittel S (z.B. Sole) zum ersten Kühlmittel F (z.B. Flüssiggas).

Gemäß Figur 4 ist vorgesehen, dass der fünfte Anschluss A5 lateral an dem besagten Stutzen 40 ausbildet ist, an dem gemäß Figur 3 der vierte Anschluss A4 stirnseitig ausgebildet ist. Hierbei ist der fünfte Anschluss A5 vorzugsweise stirnseitig an einem Stutzen 40a vorgesehen, der insbesondere senkrecht von dem Stutzen 40 abgeht und insbesondere parallel zur axialen Richtung L verläuft.

Weiterhin zeigt Figur 5 eine Abwandlung der in der Figur 4 gezeigten Einrichtung 1 , wobei hier im Unterschied zur Figur 4 der fünfte Anschluss A5 separat am Mantel 101 des Gefrierkopfes 100 vorgesehen ist, wobei der fünfte Anschluss A5 stirnseitig an einem Stutzen 50 ausgebildet ist, der vom Mantzel 101 abgeht, und zwar

vorzugsweise in radialer Richtung des Mantels 101 .

Fig. 6 zeigt weiterhin eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1 , bei der es sich um eine Abwandlung der in der Figur 5 gezeigten Einrichtung 1 handelt. Die Einrichtung 1 weist nun einen zusätzlichen sechsten Anschluss A6 auf, über den ein gasförmiges Medium G in den Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 einleitbar ist, so dass insbesondere mittels des gasförmigen Mediums G das zweite Kühlmittel S aus dem Innenraum 102 des Gefrierkopfes 100 herausdrückbar ist, z.B. bei einem Wechsel vom zweiten Kühlmittel S (z.B. Sole) zum ersten Kühlmittel F (z.B. Flüssigstickstoff).

Bei der in der Figur 6 gezeigten Einrichtung sind die Anschlüsse A1 , A2, A3, A4, A5 so konfiguriert, wie oben im Zusammenhang mit der Figur 5 erläutert. Der besagte sechste Anschluss A6 ist nun gemäß Figur 6 separat am Mantel 101 des Gefrierkopfes 100 vorgesehen, wobei der sechste Anschluss A6 bevorzugt stirnseitig an einem zugeordneten separaten Stutzen 60 ausgebildet ist, der vom Mantel 101 in radialer Richtung abgeht.

Alternativ hierzu kann gemäß Figur 7, die eine Abwandlung der in der Figur 4 gezeigten Einrichtung 1 zeigt, der sechste Anschluss A6 auch lateral an dem besagten Stutzen 30 ausgebildet sein, an dem auch der dritte Anschluss A3 stirnseitig ausgebildet ist. Hierbei kann der sechste Anschluss A6 gemäß Figur 7 stirnseitig an einem Stutzen 30a vorgesehen sein, der senkrecht in den besagten Stutzen 30 einmündet. Dabei kann der Stutzen 30a parallel zur axialen Richtung L erstreckt sein. Die Figuren 8 bis 1 1 zeigen Draufsichten auf den Gefrierkopf 100, insbesondere auf den Deckel 104, in axialer Richtung L, um mögliche Ausrichtungen der oben beschriebenen Stutzen zu verdeutlichen.

So zeigt Fig. 8 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Einrichtung 1 in der axialer Richtung L nach Art der Figur 3, wobei die beiden Stutzen 30, 40 sowie die stirnseitig daran vorgesehenen Anschlüsse A3, A4 zum Abziehen des ersten Kühlmittels F (z.B. Stickstoffabgas) bzw. des erwärmten zweiten Kühlmittels S (z.B. Sole) in

entgegengesetzten Richtungen (jeweils radial) vom Mantel 101 abgehen. Die beiden Stutzen 30, 40 können dabei in unterschiedlichen Ebenen angeordnet sein, wobei jene Ebenen senkrecht zur Längsachse bzw. axialen Richtung L verlaufen.

Fig. 9 zeigt eine alternative Ausrichtung der beiden Stutzen 30, 40 zueinander, wobei hier im Unterschied zur Figur 8 die beiden Stutzen 30, 40 jeweils radial vom Mantel abgehen, dabei aber zueinander in einem Winkel von 90° stehen. Fig. 10 zeigt des Weiteren eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Einrichtung 1 in axialer Richtung L, die nach Art der Figur 2 ausgebildet ist, wobei hier der Stutzen 34 in radialer Richtung vom Mantel 1 01 abgeht und die beiden vom Stutzen 34 abgehenden Stutzen 34a und 34b, an denen stirnseitig der dritte Anschluss A3 bzw. der vierte Anschluss A4 ausgebildet sind, wiederum miteinander fluchten, sich in der axialen Richtung L erstrecken und in entgegengesetzten Richtungen vom gemeinsamen Stutzen 34 abgehen.

Fig. 1 1 zeigt diesbezüglich eine Abwandlung, wobei hier die beiden Stutzen 34a und 34b im Unterschied zur Figur 10 senkrecht zur axialen Richtung L verlaufen.

Bezugszeichen

1 Einrichtung

10 Erste Leitung

20 Zweite Leitung

1 1 , 21 , 30, 30a, 34, 34a, 34b, 40, 40a, 50, 60 Stutzen

100 Gefrierkopf

101 Mantel

102 Innenraum

103 Boden

104 Deckel

A1 , A2, A3, A4, A5, A6 Anschluss

F Erstes Kühlmittel

S Zweites Kühlmittel

G Gasförmiges Medium

L Längsachse