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Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR PRODUCING DRY ICE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/069652
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device (10) for producing dry ice, comprising: a first chamber (12) for producing snow starting from liquid carbon dioxide supplied to the first chamber (12); and a second chamber (14) for compressing snow produced in the first chamber (12) by means of a pressing piston (42) to form dry ice, the pressing piston (42) being movable in the central longitudinal direction (46) of the second chamber (14) by means of a pressing piston drive (44), is designed and developed such that the pressing piston drive (44) is an electromechanical drive, in order to make possible, using simple design means, comparatively economical operation.

Inventors:
MEHRER JÖRG PETER (DE)
VIERTEL FRANK (DE)
Application Number:
EP2020/078391
Publication Date:
April 15, 2021
Filing Date:
October 09, 2020
Export Citation:
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Assignee:
CRYONCO GMBH & CO KG (DE)
International Classes:
C01B32/55; B30B11/00; B30B11/26
Domestic Patent References:
WO2007121967A22007-11-01
Foreign References:
US6189336B12001-02-20
DE1891822U1964-04-30
EP1864790A22007-12-12
Attorney, Agent or Firm:
DREISS PATENTANWÄLTE PARTG MBB (Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung (10) zur Herstellung von Trockeneis, mit einer ersten Kammer (12) zur Schneeerzeugung ausgehend von der ersten Kammer (12) zugeführtem flüssigem Kohlenstoffdioxid und einer zweiten Kammer (14) zum Komprimieren von in der ersten Kammer (12) erzeugtem Schnee mittels eines Presskolbens (42) zu Trockeneis, wobei der Presskolben (42) mittels eines Presskolbenantriebs (44) entlang der Mittellängsrichtung (46) der zweiten Kammer (14) verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Presskolbenantrieb (44) als elektromechanischer Antrieb ausgebildet ist.

2. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Presskolbenantrieb (44) einen Elektromotor (70) aufweist, der mittels eines Getriebes (72) mit dem Presskolben (42) gekoppelt ist.

3. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (72) als Hubgetriebe, Kegelradgetriebe, Schneckengetriebe, Planetenrollengewindespindelgetriebe oder Hubspindelgetriebe ausgebildet ist.

4. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung (92) vorgesehen ist, welche den Elektromotor (70) ansteuert. 5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (92) derart eingerichtet ist, dass die Endposition des Presskolbens (42) in der zweiten Kammer (14) relativ zum vom Presskolben (42) abgewandten Ende der zweiten Kammer (14) durch Vorgabe der gewünschten Dicke des Trockeneises einstellbar ist.

6. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (70) einen Geber aufweist, mittels dem die Position des Presskolbens (42) in der zweiten Kammer (14) bestimmt werden kann und/oder dass am Presskolbenantrieb (44) oder an der zweiten Kammer (14) eine Sensorik zur Positionsbestimmung des Presskolbens (42) in der zweiten Kammer (14) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (92) derart eingerichtet ist, dass die durch den Presskolben (42) auf das Trockeneis aufzubringende Presskraft als Zielgröße dient.

8. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuerung (92) eine Kennlinie hinterlegt ist, welche unterschiedlich hohe Stromaufnahmen des Elektromotors (70) jeweils einer Presskraft des Presskolbens (42) zuordnet.

9. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Steuerung (92) verbundene Kraftmesseinrichtung (90) vorgesehen ist, die die durch den Presskolben (42) aufgebrachte Presskraft erfasst und diese an die Steuerung (92) übermittelt.

10. Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Presskolbenantrieb (44) derart ausgebildet ist, dass der Presskolben (42) unter Last mit einem gleichmäßigen Vorschub verfahrbar ist.

11. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (92) eine Logik aufweist, mittels der ein lastfreier Zustand des Presskolbens (42) erkennbar ist, so dass der Presskolbenantrieb (44) bei Erkennung des lastfreien Zustandes in einem Schnellfahr-Modus betreibbar ist.

12. Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (92) derart eingerichtet ist, dass bei Erreichen der Endposition die durch den Presskolben (42) auf das Trockeneis aufzubringende Presskraft durch Bestromung des Elektromotors (70) für eine vorgegebene Haltedauer aufrechterhalten wird.

13. Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Kammer (12) ein Schieberkolben (28) angeordnet ist, der mittels einer Kolbenantriebseinrichtung (30) entlang der Mittellängsrichtung (32) der ersten Kammer (12) verlagerbar ist, wobei die Kolbenantriebseinrichtung (30) als elektromechanischer Antrieb ausgebildet ist.

14. Vorrichtung (10) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kammer (14) einen Trockeneisauslass (52) aufweist, der in einen Ausgabebereich (16) zur Entnahme des hergestellten Trockeneises mündet, wobei im Ausgabebereich (16) ein Ausgabeschieber (58) zum Ausschieben von Trockeneis vorgesehen ist, wobei der Ausgabeschieber (58) durch eine

Schieberantriebseinrichtung (60) entlang einer Ausschieberichtung (62) verlagerbar ist, wobei die Schieberantriebseinrichtung (60) als elektromechanischer Antrieb ausgebildet ist.

Description:
Titel : Vorrichtung zum Herstellen von Trockeneis

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen von Trockeneis mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch

1.

Vorrichtungen zum Herstellen von Trockeneis (festes Kohlenstoffdioxid) sind aus dem Stand der Technik bekannt, bspw. aus DE 1891 822 U. Bei dieser Vorrichtung wird in den Pressenraum flüssiges und unter Druck stehendes Kohlenstoffdioxid (CO2) eingeführt, wobei dieses im Pressenraum auf einen geringeren Druck abfällt. Durch den Druckabfall erfolgt eine Entspannung des flüssigen Kohlenstoffdioxids, wodurch ein großer Teil des flüssigen Kohlenstoffdioxids in festes Kohlenstoffdioxid - CC^-Schnee - überführt wird. Nach dem Füllen des Pressenraumes mit CC>2-Schnee wird der Pressen-Kolben betätigt, der den zunächst lockeren CC^-Schnee zusammenpresst. Eine Betätigung des Pressen-Kolbens kann bspw. manuell, d.h. händisch durch einen Werker, oder mittels eines hydraulischen Presskolbenantriebs erfolgen. Hiermit kann CC>2-Schnee auf einfache Weise zu festen Trockeneisblöcken verpresst werden.

Allerdings ist problematisch, dass, um Verunreinigungen des Trockeneises durch Hydrauliköl zu vermeiden, ein hoher konstruktiver Aufwand zur Abdichtung des

Presskolbenantriebs und eine penible Wartung erforderlich sind. Dies erschwert einen kostengünstigen Betrieb einer Vorrichtung zum Herstellen von Trockeneis.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Mitteln einen vergleichsweise kostengünstigen Betrieb einer Vorrichtung zum Herstellen von Trockeneis zu ermöglichen. Dabei ist wünschenswert, Verunreinigungen durch Hydrauliköl möglichst zu vermeiden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Herstellen von Trockeneis mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Danach zeichnet sich die Vorrichtung dadurch aus, dass dass der Presskolbenantrieb als elektromechanischer Antrieb ausgebildet ist. Es wird somit im Unterschied zu hydraulischen oder elektro hydraulischen Antrieben die Verwendung eines elektromechanischen Antriebes vorgeschlagen. Elektromechanisch meint in diesem Zusammenhang, dass der Antrieb eine elektrische Antriebsquelle (Motor) aufweist, die unmittelbar oder mittelbar mechanisch, aber eben nicht hydraulisch bzw. pneumatisch, mit dem Presskolben gekoppelt ist und diesen antreiben kann. Da keine hydraulischen Antriebskomponenten vorgesehen sind, können

Verunreinigungen von Trockeneis durch Hydrauliköl vermieden werden. Somit ist der Einsatz von entsprechend hergestelltem Trockeneis in der Lebensmittelindustrie möglich, bspw. kann Trockeneis zur direkten Lebensmittelkühlung eingesetzt werden. Durch einen elektromechanischen Antrieb lassen sich zudem eine verbesserte Reproduzierbarkeit und vergleichsweise gleichmäßige Produkte erreichen.

Die Verbindung von erster Kammer ("Schneekammer") und zweiter Kammer ("Presskammer") kann so ausgeführt sein, dass die erste Kammer in die zweite Kammer mündet. Unabhängig davon kann durch die Vorrichtung eine Herstellung von Trockeneis in Form von Scheiben, Blöcken und/oder Pellets erfolgen.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Presskolbenantrieb einen Elektromotor aufweisen, der mittels eines Getriebes mit dem Presskolben gekoppelt ist. Dadurch ist eine konstruktiv günstige Kopplung von Elektromotor und Presskolben geschaffen. Durch Einsatz eines entsprechend übersetzten Getriebes kann ein vergleichsweise kompakter Elektromotor eingesetzt werden. Zudem kann durch das Getriebe eine Selbsthemmung erreicht werden. Der Getriebeabtrieb kann mit dem Presskolben oder der Presskolbenstange gekoppelt sein. Als Elektromotor kann ein Servo- oder Synchronmotor oder ein Asynchronmotor eingesetzt werden.

In vorteilhafter Weise kann das Getriebe als Hubgetriebe, Kegelradgetriebe, Schneckengetriebe, Planetenrollengewindespindelgetriebe oder Hubspindelgetriebe ausgebildet sein. Dadurch ist eine konstruktiv einfache und robuste Umsetzung einer rotatorischen Bewegung des Elektromotors in eine translatorische Bewegung des Getriebeabtriebs geschaffen. Dies begünstigt eine Kopplung des Getriebeabtriebs mit dem Presskolben oder der Presskolbenstange.

In zweckmäßiger Weise kann eine Steuerung vorgesehen sein, welche den Elektromotor ansteuert. Hiermit lassen sich ein Betrieb und Funktionen des Elektromotors regeln.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Steuerung derart eingerichtet sein, dass die Endposition des Presskolbens in der zweiten Kammer relativ zum vom Presskolben abgewandten Ende der zweiten Kammer durch Vorgabe der gewünschten Dicke des Trockeneises einstellbar ist. Hiermit lassen sich Trockeneis-Scheiben oder Trockeneis-Blöcke in einer gewünschten Dicke hersteilen.

Die Endposition meint dabei den Abstand des dem Kammerinnenraum bzw. dem Trockeneis zugewandten Kolbenbodens bis zum Kammerende entlang der

Mittellängsrichtung der zweiten Kammer. Dabei ist denkbar, dass die Dicke der Trockeneis-Scheiben oder Trockeneis- Blöcke in definierten Schritten einstellbar ist, bspw. in lmm-Schritten bei einer Dicke von 15-30mm (Millimetern) und/oder in 5mm-Schritten bei einer Dicke von 30-100mm.

In vorteilhafter Weise kann der Elektromotor einen (internen) Geber aufweisen, mittels dem die Position des Presskolbens in der zweiten Kammer bestimmt werden kann. Somit kann anhand der getätigten Motorumdrehungen bzw. der Drehstellung, in der sich der Rotor bzw. die Motorwelle befindet, die Position des Presskolbens (Position entlang der Mittellängsrichtung der zweiten Kammer) bestimmt werden. Die Nutzung eines Gebers des Elektromotors trägt zu einer einfachen und kostengünstigen Lösung bei, da auf separate (externe) Sensorik verzichtet werden kann. Bei dem Geber des Elektromotors kann es sich um einen Inkrementalgeber, bspw. einen inkrementeilen Drehgeber handeln. Das Gebersignal kann an die Steuerung des Elektromotors übertragen werden.

Alternativ oder ergänzend kann am Presskolbenantrieb oder an der zweiten Kammer eine (externe) Sensorik zur Positionsbestimmung des Presskolbens (Position entlang der Mittellängsrichtung der zweiten Kammer) in der zweiten Kammer vorgesehen sein. Mittels der Sensorik kann die Position des Presskolbens durch Messung bestimmt werden.

Als Sensorik kann ein Potentiometer, bspw. ein Linearpotentiometer, eingesetzt werden. Ein ermitteltes Positionssignal kann an die Steuerung des Elektromotors übertragen werden. Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann die

Steuerung derart eingerichtet sein, dass die durch den Presskolben auf das Trockeneis aufzubringende Presskraft als Zielgröße für die Steuerung dient. Durch eine gezielt aufgebrachte Presskraft kann das Trockeneis mit einer definierten Dichte komprimiert werden. Ziel ist hier vorzugsweise eine Dichte des Trockeneises von 1,5 bis 1,56 g/cm 3 (Gramm pro Kubikzentimeter). Die zum Erhalt einer definierten Dichte erforderliche Presskraft kann bspw. zuvor in Versuchen ermittelt werden. Es lassen sich eine hohe Genauigkeit und eine gute Reproduzierbarkeit erreichen .

In vorteilhafter Weise kann in der Steuerung des Elektromotors eine Kennlinie hinterlegt sein, welche unterschiedlich hohe Stromaufnahmen des Elektromotors jeweils einer zugehörigen Presskraft des Presskolbens zuordnet. Dies trägt zu einer konstruktiv günstigen Ausgestaltung bei, da bei einer gewissen Stromaufnahme des Elektromotors durch den Presskolben eine definierte Presskraft auf das Trockeneis aufgebracht werden kann. Eine definierte Stromaufnahme bzw. Bestromung des Elektromotors führt zu einer bestimmten Presskraft am Presskolben, wodurch wiederum das Trockeneis in einer definierten Dichte komprimiert wird. Die Kennlinie bzw. Messwerte, anhand derer die Kennlinie ermittelt werden kann, können bspw. durch Versuche bestimmt werden.

Alternativ oder ergänzend kann eine mit der Steuerung elektrisch und/oder elektronisch verbundene Kraftmesseinrichtung vorgesehen sein, die die durch den Presskolben aufgebrachte Presskraft erfasst und diese an die Steuerung übermittelt. Hiermit kann die durch den Presskolben tatsächlich aufgebrachte Kraft erfasst werden. Die Kraftmesseinrichtung kann bspw. am Presskolben oder an der Kolbenstange des Presskolbens montiert sein. Dabei kann die Kraftmesseinrichtung bspw. zwischen Kolbenstange und Presskolben oder zwischen Getriebeabtrieb und Kolbenstange angeordnet sein, um wirkende Kräfte erfassen zu können. Die Kraftmesseinrichtung kann bspw. auf DMS-Technologie (Dehnmessstreifen) basieren und als Kraftmessdose ausgebildet sein.

In vorteilhafter Weise kann der Presskolbenantrieb derart ausgebildet sein, dass der Presskolben unter Last mit einem gleichmäßigen Vorschub verfahrbar ist. Dies begünstige eine hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit bei der Herstellung von Trockeneis, da ruckartige Bewegungen vermieden werden können. "Unter Last" ist der Presskolben dann, wenn dieser eine Kraft auf (zu komprimierendes) Trockeneis aufbringt.

In zweckmäßiger Weise kann die Steuerung eine Logik aufweisen, mittels der ein lastfreier Zustand des Presskolbens erkennbar ist, so dass der Presskolbenantrieb bei Erkennung des lastfreien Zustandes in einem Schnellfahr-Modus betreibbar ist. Somit können Leerfahrten bzw. Fahrwege ohne Last im Modus "Schnellfahren" durchlaufen werden, bspw. beim Zurückfahren oder beim "Vorpressen" (Schnee liegt noch lose auf dem Presskolben, der aus einer Ausgangsstellung verfährt, um den Schnee in der zweiten Kammer zu komprimieren). Dadurch lässt sich eine Zeitersparnis erreichen, wodurch der Durchsatz der Vorrichtung zur Herstellung von Trockeneis erhöht werden kann.

Im Rahmen einer bevorzugten Ausgestaltung kann die Steuerung derart eingerichtet sein, dass bei Erreichen der Endposition (gewünschte Dicke des Trockeneises, s.o.) die durch den Presskolben auf das Trockeneis aufzubringende Presskraft durch Bestromung des Elektromotors für eine vorgegebene Haltedauer aufrechterhalten wird. Dadurch wird die Qualität des Trockeneises begünstigt, da das Trockeneis seine komprimierte Form noch besser beibehält. Die Haltedauer kann bspw. 1 bis 3 Sekunden betragen.

In vorteilhafter Weise kann in der ersten Kammer ein Schieberkolben angeordnet sein, der mittels einer Kolbenantriebseinrichtung entlang der Mittellängsrichtung der ersten Kammer verlagerbar ist, wobei die Kolbenantriebseinrichtung als elektromechanischer Antrieb ausgebildet ist. Dadurch lässt sich das Risiko einer Verunreinigung von C0 2 _ Schnee bzw. Trockeneis durch Hydrauliköl weiter reduzieren. Durch

Kolbenantriebseinrichtung und Schieberkolben kann in der ersten Kammer erzeugter C0 2 -Schnee aus der ersten Kammer ausgeschoben werden, bspw. in die zweite Kammer. Der elektromechanische Antrieb kann einen Elektromotor aufweisen. Der Elektromotor kann bspw. über ein auf der Motorwelle aufgebrachtes Zahnrad auf eine Zahnstange wirken, die mit dem Schieberkolben mechanisch verbunden ist.

In zweckmäßiger Weise kann die zweite Kammer einen Trockeneisauslass aufweisen, der in einen Ausgabebereich zur Entnahme des hergestellten Trockeneises mündet, wobei im Ausgabebereich ein Ausgabeschieber zum Ausschieben von Trockeneis vorgesehen ist, wobei der Ausgabeschieber durch eine Schieberantriebseinrichtung entlang einer Ausschieberichtung verlagerbar ist, wobei die Schieberantriebseinrichtung als elektromechanischer Antrieb ausgebildet ist. Auch hiermit lässt sich das Risiko einer Verunreinigung von CC^-Schnee bzw. Trockeneis durch Hydrauliköl weiter reduzieren. Durch

Schieberantriebseinrichtung und Ausgabeschieber kann das Trockeneis auf eine Ausgabeeinrichtung ausgeschoben werden, bspw. ein Band oder eine Rutsche. Der elektromechanische Antrieb kann einen Elektromotor aufweisen. Der Elektromotor kann bspw. über ein auf der Motorwelle aufgebrachtes Zahnrad auf eine Zahnstange wirken, die mit dem Ausgabeschieber mechanisch verbunden ist.

Unabhängig davon kann der Ausgabeschieber derart eingerichtet sein, dass dieser in einer ausgefahrenen Stellung (Ausgabeschieber befindet sich an oder nahe der Ausgabeeinrichtung, wie bspw. einer Rutsche) zum Verschließen des Trockeneisauslasses dient (weiter unten nochmals erläutert).

In vorteilhafter Weise kann eine Führungseinrichtung vorgesehen sein, mittels der der Presskolben und/oder die Kolbenstange des Presskolbens geführt ist. Dies erhöht die Stabilität des Presskolbenantriebs relativ zur zweiten Kammer. Die Vorrichtung zur Herstellung von Trockeneis kann einen Rahmen aufweisen, an oder in dem die Komponenten der Vorrichtung befestigt sind. Im Bereich des Presskolbenantriebs können mehrere Führungsstangen angeordnet sein, deren Mittellängsrichtung parallel zur Mittellängsrichtung der zweiten Kammer ausgerichtet ist. die Führungsstangen können mit dem Rahmen gekoppelt sein. Weiter kann eine Platte vorgesehen sein, die bspw. mittels Gleitbuchsen verschieblich an den Führungsstangen geführt ist.

An einer Seite der Platte kann die Platte mit einem Getriebeabtrieb des Getriebes gekoppelt sein. An einer gegenüberliegenden Seite der Platte kann die Platte mit dem Presskolben oder einer Kolbenstange des Presskolbens gekoppelt sein. Optional kann an der Platte auch die Kraftmesseinrichtung befestigt sein. Bspw. kann die Kraftmesseinrichtung an der der zweiten Kammer zugewandten (gegenüberliegenden) Seite der Platte zwischen der Platte und dem Presskolben bzw. der Kolbenstange des Presskolbens angeordnet sein.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert wobei gleiche oder funktional gleiche Elemente jeweils mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, jedoch ggf. lediglich einmal. Es zeigen:

Fig.l eine Ausführungsform einer Vorrichtung zum

Herstellen von Trockeneis in einem schematischen Prinzip-Schaubild; und

Fig.2 die Vorrichtung zum Herstellen von Trockeneis aus

Figur 1 in einer Seitenansicht.

Figur 1 zeigt eine Vorrichtung zum Herstellen von Trockeneis, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist. Die Vorrichtung 10 ist hier in einem schematischen Prinzip-Schaubild gezeigt, anhand dessen der grundsätzliche Aufbau und die Funktion der Vorrichtung 10 erläutert werden sollen. Die Vorrichtung 10 weist grundsätzlich eine erste Kammer 12 (Schneekammer 12), eine zweite Kammer 14 (Presskammer 14) und einen Verschließ- und/oder Ausgabebereich 16 auf.

Die erste Kammer 12 (Schneekammer 12) dient zur Herstellung von CC>2-Schnee ausgehend von der ersten Kammer 12 zugeführtem flüssigem Kohlenstoffdioxid. Die erste Kammer 12 ist hierzu über eine Zuleitung 18 mit einem Reservoir 20 verbunden, in welchem unter Druck verflüssigtes Kohlenstoffdioxid enthalten ist. Die Zuleitung 18 mündet über ein oder mehrere Zugänge 22 in den Innenraum 24 der ersten Kammer 12. An den Zugängen 22 können nicht näher dargestellte Düsen vorgesehen sein. Über regelbare Ventile 26 kann der Zufluss von verflüssigtem CO2 in die erste Kammer 12 reguliert werden.

In der ersten Kammer 12 ist ein Schieberkolben 28 vorgesehen, der mittels einer Kolbenantriebseinrichtung 30 (vgl. Figur 2) entlang einer Mittellängsrichtung 32 der ersten Kammer 12 verlagerbar ist. Der Schieberkolben 28 ist bspw. mittels zwei Kolbenringen an der Innenfläche der Kammerwandung 36 der ersten Kammer 12 geführt. Die erste Kammer 12 ist durch die Kammerwandung 36 nach außen hin begrenzt. Zudem ist die erste Kammer 12 einends durch den Kolbenboden 38 des verlagerbaren Schieberkolbens 28 begrenzt (vgl. Figur 1). Andernends mündet die erste Kammer 12 über eine Mündung 40 in die zweite Kammer 14. Mittels des Schieberkolbens 28 kann in der ersten Kammer 12 erzeugter CCb-Schnee in die zweite Kammer 14 verbracht bzw. geschoben werden.

Die zweite Kammer 14 (Presskammer 14) dient zum Komprimieren bzw. Verpressen von in die zweite Kammer 14 eingebrachtem CCb-Schnee. Die zweite Kammer 14 weist einen Presskolben 42 auf, der mittels eines Presskolbenantriebs 44 (vgl. Figur 2) entlang der Mittellängsrichtung 46 der zweiten Kammer 14 verlagerbar ist. Die Mittellängsrichtung 32 der ersten Kammer 12 und die Mittellängsrichtung 46 der zweiten Kammer 14 sind bspw. orthogonal zueinander orientiert. Ein Komprimieren von CC^-Schnee erfolgt in Figur 1 somit "nach oben". Der Presskolben 42 ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass die Mündung 40 von der ersten Kammer 12 in die zweite Kammer 14 mittels des Presskolbens 42 verschließbar ist (Mündung 40 ist verschlossen, wenn sich der Presskolben 42 entlang der Mittellängsrichtung 46 über ein gewisses Maß zum Trockeneisauslass 52 bewegt hat).

Die zweite Kammer 14 wird nach außen hin durch eine Kammerwandung 48 begrenzt. Zudem wird die zweite Kammer 14 einends durch den Kolbenboden 50 des Presskolbens 42 begrenzt. Andernends (vom Presskolben 42 abgewandt) weist die zweite Kammer 14 einen Trockeneisauslass 52 auf, der in den Ausgabebereich 16 zur Entnahme von hergestelltem Trockeneis mündet. Am Ausgabebereich 16 ist eine Ausgabeeinrichtung 54 angebracht, bspw. in Form eines Bandes oder einer Rutsche, mittels der das Trockeneis bspw. einem Sammelbehälter oder Container für Trockeneis zugeführt werden kann.

Am Trockeneisauslass 52 ist eine Werkzeugaufnahme 56 zur Aufnahme von auswechselbaren Werkzeugeinsätzen zur Trockeneisformgebung angeordnet. Die Werkzeugaufnahme 56 ist insbesondere als rahmenförmige Struktur ausgebildet (Werkzeugrahmen), so dass verschiedene Werkzeugeinsätze eingesetzt bzw. eingeschoben werden können. Dadurch ist je nach Nutzung eines Werkzeugeinsatzes eine Herstellung von Trockeneis-Blöcken, Trockeneis-Scheiben oder Trockeneis- Pellets ermöglicht.

Im Ausgabebereich 16 ist zudem ein Ausgabeschieber 58 zum Ausschieben von Trockeneis vorgesehen, wobei der Ausgabeschieber 58 durch eine Schieberantriebseinrichtung 60 (vgl. Figur 2) entlang einer Ausschieberichtung 62 verlagerbar ist (vgl. Figur 1). Der Ausgabeschieber 58 ist derart ausgebildet, dass der Trockeneisauslass 52 mittels des Ausgabeschiebers 58 verschließbar ist. Dadurch ist ein Abtrennen und Ausschieben von extrudiertem Trockeneis (Trockeneis-Pellets) und durch Verschließen des Trockeneisauslasses auch eine Herstellung von Trockeneis- Blöcken oder -Scheiben ermöglicht, wie oben erläutert. Optional ist der Ausgabeschieber 58 an seinem freien Ende 64 keilförmig angewinkelt, was ein Abtrennen von Trockeneis begünstigt .

Figur 2 zeigt die Vorrichtung 10 zum Herstellen von Trockeneis (Trockeneis-Produktionsanlage 10) in einer Seitenansicht, wobei aus Übersichtsgründen lediglich einige Komponenten mit Bezugszeichen versehen sind. Es ist erkennbar, dass die Vorrichtung 10 einen Rahmen 66 aufweist, an dem die Komponenten der Vorrichtung 10 befestigt sind. Am Rahmen 66 können optional Verkleidungselemente 68 zur Verkleidung der Vorrichtung 10 angebracht sein.

Der Presskolbenantrieb 44 ist als elektromechanischer Antrieb ausgebildet. Der Presskolbenantrieb 44 weist einen Elektromotor 70 auf, der mittels eines Getriebes 72 mit dem Presskolben 42 gekoppelt ist. Das Getriebe 72 ist im Beispiel als Hubspindelgetriebe ausgebildet. Die Motorwelle 71 des Elektromotors 70 ist mit dem Getriebeantrieb gekoppelt (siehe Figur 2). Optional kann zwischen Elektromotor 70 und Getriebe 72 eine feste oder schaltbare Kupplung vorgesehen sein.

Weiter ist eine Führungseinrichtung 76 vorgesehen, mittels der der Presskolben 42 und/oder die Kolbenstange 78 des Presskolbens 42 geführt ist. Im Bereich des Presskolbenantriebs 44 sind mehrere Führungsstangen 80 angeordnet, deren Mittellängsrichtung parallel zur Mittellängsrichtung 46 der zweiten Kammer 14 ausgerichtet ist. Die Führungsstangen 80 sind mit dem Rahmen 66 gekoppelt. Weiter ist eine Platte 82 vorgesehen, die bspw. mittels Gleitbuchsen 84 verschieblich an den Führungsstangen 80 geführt ist.

Das Getriebe 72 weist eine (in den Figuren nicht gezeigte) Spindel auf, auf die eine Spindelmutter 86 aufgebracht ist. Durch Drehung der Spindel kann die Spindelmutter 86 entlang der (zur Mittellängsrichtung 46 parallelen) Spindellängsrichtung 85 translatorisch verlagert werden.

Die Spindelmutter 86 kann direkt oder durch eine optionale Zwischenbuchse 88 mit der Platte 82 gekoppelt sein. Wird die Spindelmutter 86 verlagert, verlagert sich auch die Platte 82.

Auf der anderen Seite der Platte 82 ist die Platte 82 mit der Kolbenstange 78 des Presskolbens 42 verbunden. Optional kann zwischen der Platte 82 und der Kolbenstange 78 eine Kraftmesseinrichtung 90 vorgesehen sein, die bspw. als Kraftmessdose ausgebildet sein kann. Weiter ist für den Elektromotor 70 eine (hier nur schematisch dargestellte) Steuerung 92 vorgesehen, welche den Elektromotor 70 ansteuert. Die Steuerung 92 kann über eine Steuerleitung 94 mit dem Elektromotor 70 verbunden sein.

Die Steuerung 92 ist derart eingerichtet, dass die Endposition des Presskolbens 42 in der zweiten Kammer 14 relativ zum vom Presskolben 42 abgewandten Ende (an der Werkzeugaufnahme 56 befindliches Ende) der zweiten Kammer 14 durch Vorgabe der gewünschten Dicke des Trockeneises einstellbar ist.

Der Elektromotor 70 weist einen (internen) Geber auf, mittels dem die Position des Presskolbens 42 in der zweiten Kammer 14 bestimmt werden kann. Alternativ oder ergänzend kann am Presskolbenantrieb 44 oder an der zweiten Kammer 14 eine (externe) Sensorik zur Positionsbestimmung des Presskolbens 42 in der zweiten Kammer 14 vorgesehen sein (nicht dargestellt).

Die Steuerung 92 ist derart eingerichtet, dass die durch den Presskolben 42 auf das Trockeneis aufzubringende Presskraft als Zielgröße dient.

In der Steuerung 92 kann eine Kennlinie hinterlegt sein, welche verschiedene Stromaufnahmen des Elektromotors 70 jeweils einer Presskraft des Presskolbens 42 zuordnet. Wie zuvor bereits angedeutet, kann eine mit der Steuerung 92 verbundene Kraftmesseinrichtung 90 vorgesehen sein, die die durch den Presskolben 42 auf das zu komprimierende Trockeneis aufgebrachte Presskraft erfasst und diese an die Steuerung 92 übermittelt.

Der Presskolbenantrieb 44 ist derart ausgebildet, dass der Presskolben 42 unter Last mit einem gleichmäßigen Vorschub verfahrbar ist.

Die Steuerung 92 weist eine Logik auf, mittels der ein lastfreier Zustand des Presskolbens 42 erkennbar ist, so dass der Presskolbenantrieb 44 bei Erkennung des lastfreien Zustandes in einem Schnellfahr-Modus betreibbar ist, wie oben erläutert.

Die Steuerung 92 ist derart eingerichtet, dass bei Erreichen der Endposition die durch den Presskolben 42 auf das Trockeneis aufzubringende Presskraft durch Bestromung des Elektromotors 70 für eine vorgegebene Haltedauer aufrechterhalten wird.

Die Kolbenantriebseinrichtung 30, mittels der der Schieberkolben 28 entlang der Mittellängsrichtung 32 der ersten Kammer 12 verlagerbar ist, ist als elektromechanischer Antrieb ausgebildet. Die Kolbenantriebseinrichtung 30 weist einen Elektromotor 31 auf, an dessen Motorwelle ein Zahnrad angebracht ist (nicht gezeigt). Dieses Zahnrad ist mit einer Zahnstange 33 in Eingriff, die mit der Kolbenstange 35 des Schieberkolbens 28 gekoppelt ist oder diese zumindest teilweise ausbildet.

Die Schieberantriebseinrichtung 60, mittels der der Ausgabeschieber 58 im Ausgabebereich 16 entlang einer Ausschieberichtung 62 verlagerbar ist, ist als elektromechanischer Antrieb ausgebildet. Die Schieberantriebseinrichtung 60 kann einen Elektromotor 61 aufweisen, der mit einer Zahnstange 63 gekoppelt ist. Die Zahnstange 63 ist mit einer Schieberstange 65 des Ausgabeschiebers 58 gekoppelt oder bildet diese zumindest teilweise aus.

Die Vorrichtung 10 zum Herstellen von Trockeneis arbeitet folgendermaßen: Zum Herstellen von CC^-Schnee wird in der ersten Kammer 12 der Schieberkolben 28 mittels der Kolbenantriebseinrichtung 30 ggf. in die von der Mündung 40 abgewandte zurückgezogene Stellung verfahren (in Figur 1 nach rechts). Der Presskolben 42 wird mittels des Presskolbenantriebs 44 derart entlang der Mittellängsrichtung 46 der zweiten Kammer 14 verlagert, dass sich der Presskolben 42 vor der Mündung 40 befindet und diese verschließt.

Anschließend kann vom Reservoir 20 über die Zuleitung 18 und die Zugänge 22 unter Druck verflüssigtes CO2 in die erste Kammer 12 bzw. den Innenraum 24 der ersten Kammer 12 eingebracht werden. Das unter Druck verflüssigte CO2 entspannt sich hierbei. Ein Teil des CO2 wird verdampft und kann durch perforierte Abschnitte der Kammerwandung 36 und durch freibleibende Zonen aus der ersten Kammer 12 entweichen. Dem Rest des im Innenraum 24 verbleibenden CO2 wird die zur Verdampfung erforderliche Wärme praktisch schlagartig entzogen, so dass dieses abkühlt. Es entsteht CCt-Schnee ("Kohlensäureschnee").

Nach Beendigung der Herstellung von CC^-Schnee wird der Presskolben 42 mittels des Presskolbenantriebs 44 entlang der Mittellängsrichtung 46 der zweiten Kammer 14 verlagert, so dass die Mündung 40 freigegeben ist. Der Schieberkolben 28 wird mittels der Kolbenantriebseinrichtung 30 entlang der Mittellängsrichtung 32 in Richtung der Mündung 40 verlagert. Der erzeugte CC^-Schnee wird dadurch von der ersten Kammer 12 in die zweite Kammer 14 verschoben.

Anschließend wird der noch lockere CC^-Schnee komprimiert und in die gewünschte Form gebracht. Die entsprechende Matrize wird in die Werkzeugaufnahme 56 eingesetzt, bspw. eine Blockmatrize zur Herstellung von Trockeneis-Blöcken. Der Ausgabeschieber 58 wird mittels der Schieberantriebseinrichtung 60 entlang der Ausschieberichtung 62 verlagert, so dass der Trockeneisauslass 52 durch den Ausgabeschieber 58 verschlossen wird. Der Presskolben 42 wird mittels des Presskolbenantriebs 44 in Richtung des Trockeneisauslasses 52 verfahren. Dabei wird der CC^-Schnee komprimiert und unter Druck in die durch die Matrize, hier bspw. einer Blockmatrize, vorgegebene Form verformt. Dabei entsteht bspw. ein Trockeneis-Block. Dabei wird das Trockeneis mit einer definierten Dichte komprimiert, wie oben erläutert. Der Ausgabeschieber 58 wird erneut verlagert, so dass der Trockeneisauslass 52 freigegeben wird. Der Presskolben 42 kann weiter gegen den Trockeneisauslass 52 verlagert werden, so dass der geformte Trockeneis-Block aus dem Trockeneisauslass 52 herausgeführt wird und durch Verlagern des Ausgabeschiebers 58 von der Blockmatrize auf die Ausgabeeinrichtung 54 geschoben werden kann. Der Trockeneisauslass 52 wird durch den Ausgabeschieber 58 erneut verschlossen, so dass weitere Trockeneis-Blöcke hergestellt werden können.

Die Herstellung von Trockeneis-Scheiben kann analog hierzu erfolgen, wobei anstelle der Blockmatrize ggf. eine Scheibenmatrize eingesetzt werden kann. Optional kann es sich bei der Blockmatrize und der Scheibenmatrize um ein und dieselbe Matrize handeln.

Zur Herstellung von Trockeneis-Pellets wird eine Extrudiermatrize in die Werkzeugaufnahme 56 eingesetzt. Die Herstellung von C0 2 -Schnee in der ersten Kammer 12 und die Verlagerung des hergestellten C0 2 -Schnees in die zweite Kammer 14 erfolgt wie oben beschrieben. Der Presskolben 42 wird in Richtung des Trockeneisauslasses 52 verfahren, wobei der C0 2 -Schnee unter Druck durch die Extrudiermatrize gepresst wird.

Der Ausgabeschieber 58 befindet sich zunächst in der zurückgefahrenen Stellung, so dass der Trockeneisauslass 52 freigegeben ist. Je nach gewünschter Länge der Trockeneis- Pellets wird der Ausgabeschieber 58 in Richtung des Trockeneisauslasses 52 verlagert, wobei aus dem Trockeneisauslass 52 bzw. der Extrudiermatrize herausragende Abschnitte von extrudiertem Trockeneis abgetrennt und zur Ausgabeeinrichtung 54 bewegt werden.

Auch hier kann ein Komprimieren des Trockeneises mit einer definierten Dichte durch Überwachen der Stromaufnahme des Elektromotors 70 des Presskolbenantriebs 44 und/oder durch Erfassen der aufgebrachten Kraft mit der Kraftmesseinrichtung 90 erfolgen.

Anschließend wird der Ausgabeschieber 58 wieder zurückgezogen und nachdem die Abschnitte von Trockeneis in der gewünschten Länge aus dem Trockeneisauslass 52 bzw. der Extrudiermatrize herausragen, in Richtung des

Trockeneisauslasses 52 verlagert, um die herausragenden Abschnitte abzutrennen und zur Ausgabeeinrichtung 54 zu bewegen .