DE1601889A1

DE1601889A1 - Cooling device

Info

Publication number: DE1601889A1
Application number: DE19671601889
Authority: DE
Inventors: Longbottom Geoffrey Brian; Gateley Francis Herbert; Campbell David Neil
Original assignee: Hymatic Engineering Co Ltd
Current assignee: Hymatic Engineering Co Ltd
Priority date: 1967-06-28
Filing date: 1967-12-02
Publication date: 1970-05-06
Also published as: NO120319B; FR1550281A; LU54740A1; NL6714570A; GB1230079A; BE705709A; JPS4844422B1; DK133690C; DK133690B; SE375602B

Description

5722-67/h/rq. ,-. . 160188£5722-67 / h / rq. , -. . 160 £ 188

brit. Pat.Anm, 29785/67 'British Pat. Ann, 29785/67 '

filed: 28th June, 1967 ·filed: 28th June, 1967

THE HYMATIC ENGINEERING COMPANi LIMITED, Glover Street, Redditch, Worcestershire, EnglandTHE HYMATIC ENGINEERING COMPANi LIMITED, Glover Street, Redditch, Worcestershire, England

Cooling device

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung, bei welcher zur Kälteerzeugung ein unter Druck stehendes Gas als Arbeitsmedium, das vor der Expansion eine Temperatur unterhalb seiner Inversionstemperatur aufweist, durch eine Düse expandiert wird, wobei in einem Behälter ein Vorrat an verflüssigtem Arbeitsmedium entsteht. The invention relates to a cooling device in which a pressurized gas as the working medium, which has a temperature below its Has inversion temperature, is expanded through a nozzle, whereby a supply of liquefied working medium is created in a container.

Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Büse¹¹ ist irgendeine herkömmliche oder bevorzugte statische Einrichtung zu verstehen, mit der die Expansion eines Gases möglich ist, also z.B. eine einfache Öffnung, eine besonders geformte Düse, eine Anzahl mehrerer öffnungen, oder ein poröses Absperrorgan, entweder für sich oder in Verbindung mit einer porösen Membrane, wie es beispielsweise in der britischen Patentschrift 865 961 beschrieben ist. ■-■■'■■■ The expression "Büse ¹¹ " as used here is to be understood as any conventional or preferred static device with which the expansion of a gas is possible, for example a simple opening, a specially shaped nozzle, a number of several openings, or a porous shut-off device, either for itself or in conjunction with a porous membrane, as described, for example, in British patent specification 865 961. ■ - ■■ '■■■

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Mit derartigen Kühleinrichtungen kann man verflüssigtes Gas erzeugen, welches dazu verwendet wird, von einem zu kühlenden Körper, der sogenannten Last, durch Verdampfung Wärme abzuführen. Wenn die Umgebungstemperatur stark schwankt, so ändert sich auch die Wärmemenge, welche abgeführt werden muß, wenn man die Temperatur der Last innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches halten will.With such cooling devices one can generate liquefied gas, which is used to be cooled by a Body, the so-called load, to dissipate heat through evaporation. If the ambient temperature fluctuates greatly, the amount of heat that has to be dissipated when you change the temperature also changes the load wants to keep within a certain temperature range.

- Gemäß der Erfindung ist eine Kühleinrichtung, bei welcher- According to the invention is a cooling device in which

zur Kälteerzeugung ein unter Druck stehendes Gas als Arbeitsmedium, das sich vor der Expansion auf einer Temperatur unterhalb seiner Inversionstemperatur befindet, durch eine Düse expandiert wird und einen Vorrat an verflüssigtem Arbeitsmedium liefert, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung, durch welche die durch die Düse fließende Gasmenge steuerbar ist.a pressurized gas as the working medium for cooling, which is at a temperature below its inversion temperature before expansion, expands through a nozzle and a supply of liquefied working medium supplies, characterized by a device by which the amount of gas flowing through the nozzle can be controlled.

Bei einer bestimmten Ausführungsform der Erfindung setzt die Steuervorrichtung die durch die Düse fließende Gasmenge herab, wenn die Temperatur der Umgebung, in der die KühleinrichtungIn a particular embodiment of the invention, the control device controls the amount of gas flowing through the nozzle down when the temperature of the environment in which the cooling device is installed

ιι ■ ■. . ■■ ■. . ■

angeordnet ist, absinkt.is arranged, sinks.

Bei einer anderen Ausiührungsform der Erfindung befindet sich die Düse in einem Behälter, so daß sich im Boden des Behälters ein Vorrat an verflüssigtem Arbeitsmedium sammelt, und die Steuervorrichtung weist einen Temperaturfühler auf, welcher so angeordnet ist, daß mit der Flüssigkeit ein Wärmetausch stattfindet und die durch die Düse fließende Gasmenge reduziert wird, sobald der Flüssigkeitsspiegel im Behälter eine bestimmte Höhe erreicht.In another embodiment of the invention is located Place the nozzle in a container so that it is in the bottom of the container collects a supply of liquefied working medium, and the control device has a temperature sensor which is so arranged is that a heat exchange takes place with the liquid and the amount of gas flowing through the nozzle is reduced as soon as the liquid level in the container reaches a certain height.

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1βΟ1·88£1βΟ1 £ 88

In jBdem Fall kann die Steuervorrichtung ein temperaturempfindliches Druckminderventil aufweisen, das zwischen einer Vorratsflasche und der Düse angeordnet 'ist/ und dessen Einstelldruck temperaturabhängig steuerbar-ist. Der Einstelldruck des Ventils kann als Funktion der Umgebungstemperatur mittels eines dehnbaren Gliedes, beispielsweise eines Balges ₃ steuerbar sein, weleches eine Flüssigkeit enthält, deren Dampfdruck sich mit der Temperatur ändert, und.welches mindestens zum Teil die Kraft ausübt, die zur Herstellung eines Gleichgewichts mit dem strömungsabwärts bzw. auf der Äuslaßseite herrschenden Druck/auf eine Steuerfläche des Ventils erforderlich ist. Abweichend hiervon kann das dehnbare Glied des Druckminderventils auch mit dem Inneren eines festen Kolbens verbunden sein, der als Temperaturfühler dient und im Behälter angeordnet ist.In this case, the control device can have a temperature-sensitive pressure reducing valve which is arranged between a storage bottle and the nozzle / and whose set pressure can be controlled as a function of the temperature. The set pressure of the valve can be controlled as a function of the ambient temperature by means of an expandable member, for example a bellows ₃ , which contains a liquid whose vapor pressure changes with the temperature, the pressure prevailing downstream or on the outlet side / is required on a control surface of the valve. Notwithstanding this, the expandable member of the pressure reducing valve can also be connected to the interior of a fixed piston, which serves as a temperature sensor and is arranged in the container.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird der Fluß des Arbeitsmediums durch Änderung der wirksamen Durchflußfläche der Expansionsdüse gesteuert.In another embodiment of the invention, the Flow of the working medium by changing the effective flow area controlled by the expansion nozzle.

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So kann die .Steuervorrichtung ein Betätigungsglied aufweisen, welches relativ zu anderen Teilen eine Längenänderung erfährt, wenn das verflüssigte Arbeitsmedium so mit dem Temperaturfühler in Anlage kommt, daß ein Wärmetausch stattfindet, und welches dabei ein Sperrglied derart relativ zur Düse verstellt, daß sich die wirksame Durchflußflache der Düse ändert.The control device can thus have an actuator which experiences a change in length relative to other parts when the liquefied working medium is in contact with the temperature sensor comes into system that a heat exchange takes place, and which thereby adjusts a locking member relative to the nozzle, that the effective flow area of the nozzle changes.

Das Betätigungsglied kann selbst als Temperaturfühler dienen und das Sperrglied tragen oder bilden. Bei einem ■'■ Aus. führungs -The actuator itself can serve as a temperature sensor and wear or form the locking member. In the event of a ■ '■ off. management

OQ $.8-1971.0$. S,OQ $ .8-1971.0 $. S,

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beispiel ist die Düse in einer zur Behälterlängsachse parallelen Richtung nach oben gerichtet, und das mit der Düse achsgleich montierte Sperrglied wird von einem Betätigungsglied getragen oder gebildet, welches sich vom anderen Behälterende her erstreckt und einen kleineren Wärmedehnungskoeffizienten besitzt als die Halterung der Düse.For example, the nozzle is directed upwards in a direction parallel to the longitudinal axis of the container, and is on the same axis as the nozzle mounted locking member is carried or formed by an actuator which extends from the other end of the container and has a smaller coefficient of thermal expansion than the holder of the nozzle.

Das Sperrglied kann aber auch auf einem abgedichteten dehnbaren Glied, z.B. einem Balg, montiert sein, welches als Temperaturfühler dient u~~nd mit einem Gas gefüllt ist, dessen Druck so hoch ist, daß es bei der Temperatur des verflüssigten Arbeitsmediums flüssig wird. The locking member can also be stretched on a sealed Member, e.g. a bellows, which acts as a temperature sensor is used and is filled with a gas, the pressure of which is so it is high that it becomes liquid at the temperature of the liquefied working medium.

Die Kühleinrichtung kann einen zylindrischen ringförmigen Wärmetauscher mit einem inneren Metalltragteil aufweisen, das mit seinem oberen Ende von einer Abschlußwand des Behälters gehalten wird und an seinem unteren Ende eine Haltevorrichtung für die Düse bildet oder trägt. Die Haltevorrichtung für die Düse kann einen konischen, durchlöcherten Steg aufweisen, der vom Tragteil nach unten ragt und in dessen Scheitel sich die Düse befindet-.The cooling device can have a cylindrical annular heat exchanger with an inner metal support part, the with its upper end held by an end wall of the container and at its lower end forms or carries a holding device for the nozzle. The holding device for the The nozzle can have a conical, perforated web which protrudes downward from the support part and in the apex of which the Nozzle is located.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Temperaturfühler mindestens zum Teil unterhalb der Düse angeordnet. Beispielsweise kann der Fühler einen Dampfkolben aufweisen, welcher sich im Behälterinneren unterhalb der Düse befindet und mit einem dehnbaren Glied, beispielsweise einem Balg,In a further embodiment of the invention is the Temperature sensor arranged at least partially below the nozzle. For example, the sensor can have a steam piston, which is located inside the container below the nozzle and with an expandable member, for example a bellows,

; ' origmnal s&s^c; 'origmnal s & s ^ c

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kommuniziert,dessen bewegliches Ende ,mit einem; beweglichen . Sperrglied:verbunden ist, welehesj mit der Düse zusammenwirkt . und .'deren wirksame Durchflußfläche . ändert. ·." -. ■ ---..-■- -..communicates, its movable end, with a; movable. Locking member: is connected, which interacts with the nozzle. and their effective flow area. changes. ·. "-. ■ ---..- ■ - - ..

Die Kühleinrichtung-kann- zwei Stufenaufweisen, von denen eine oder beide mit 'S teuer einricnturigen zur autOm'atischen Modulation der durch die Düse der Jeweiligen'Stufe flieBeriden Gas~ menge versehen sind. Wenn die letzte Stufe eine Steuereinrichtung aufweist, so ist dies, besonders dann; von Vorteil, wenn die = zu kühlende Last, sich in einem w,eIten Bereich ändert. Andererseits kann es auch besonders-wünschenswert sein, eine ,.entsprechende automatische Steuereinrichtung für die erste Stufe vorzusehen,. und zwar dann, wenn starke Änderungen der Umgebungstemperatur auftreten.The cooling device-can- have two stages, of which one or both of the expensive units for the automatic modulation of the gas flowing through the nozzle of the respective stage quantity are provided. If the last stage has a controller it is, especially then; advantageous if the = load to be cooled changes in a soft area. on the other hand it can also be particularly desirable to have an appropriate to provide an automatic control device for the first stage. when there are large changes in the ambient temperature appear.

Von zahlreichen·-.moglichen Ausführungs formen.-so Ilen-zur , · Erläuterung der Erfindung im folgenden .einige bevorzugte Ausführungsbeispiele,' welche: für die. Verwendung von.,Stickstoff als . Arbeitsmedium geeignet sindy in Verbindung mit. einer Joule-. Thomson-Kühleinrichtung an/Hand der Zeichnung beschrieben-werden. Die Zeichnung zeigt in: * :■" .. ^Of numerous possible designs.-so Ilen-zur, Explanation of the invention in the following .einige preferred embodiments, 'which: for the. Use of., Nitrogen as. Working medium are suitable in conjunction with. one joule. Thomson cooling device to be described on the basis of the drawing. The drawing shows in: *: ■ ".. ^

Fig. ^; 1 einen s Ghema ti sehen mittleren. Lang'sschnitt durch eine bevorzugte Form eines Joule-Thomson-Kühlaggregats, welches in einem'Dewar-Gefäß'angeordnet ist, in dem sich auch der zu küh-. lende ¹KOrPBr, die Last, befindet; -".-■■ '^[ :·■ ·'■.-■ ■ -__:\ -_■■'-."---■ FIg, 2 ein Schaltbiid einer Anlage gemäß- eiriem ersten Tlüs-Fig ^.; 1 one s Ghema ti see middle. Long section through a preferred form of a Joule-Thomson cooling unit, which is arranged in a 'Dewar vessel' in which the cooler is also located. lende ¹ KOrPBr, the load, is located; - ".- ■■ ' ^[ : · ■ ·' ■ .- ■ ■ -_ _: \ -_ ■■ '-. " --- ■ FIg, 2 a circuit diagram of a system according to a first part

führungsbeispiel der Erfindung, bei welchem ein Kühlaggregat derManagement example of the invention, in which a cooling unit of the

■ ■"-■'■ - - ' ' ^:" ■ in Fig. 1 dargestellten Art verwendet wird;■ ■ "- ■ '■ - -" ^: "■ is used in the type shown in FIG. 1;

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Pig. 3 einen mittleren Längsschnitt durch ein temperaturempfindliches Druckminderventil, welches bei dem ersten AusfUhrungsbeispiel gemäß Fig. 2 verwendet werden kann;Pig. 3 a central longitudinal section through a temperature-sensitive Pressure reducing valve which can be used in the first embodiment according to FIG. 2;

Fig. 3A eine vergrößerte Ansicht eines Teiles des Ventils nach Fig. J, und zwar des Bereiches um den Ventilsitz;3A is an enlarged view of part of the valve According to FIG. J, namely the area around the valve seat;

Fig. 4- eine schematische Darstellung einer Abwandlung der Anlage gemäß Fig. 2 mit einer etwas abgeänderten Ausführungsform ψ des Ventils gemäß Fig. 3, wobei sowohl das Ventil als auch das Kühlaggregat vergrößert dargestellt sind, allerdings in verschiedenen Maßstäben;4- a schematic representation of a modification of the system according to FIG. 2 with a somewhat modified embodiment ψ of the valve according to FIG. 3, both the valve and the cooling unit being shown enlarged, but on different scales;

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Anlage für ein Kühlaggregat der in Fig. 1 dargestellten Art, abgewandelt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;Fig. 5 is a schematic representation of a system for a Cooling unit of the type shown in Figure 1, modified according to a further embodiment of the invention;

Fig. 6 einen schematischen mittleren Längsschnitt durch die bevorzugte Ausführungsform eines Joule-Thomson-Kühlaggregats, welches gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ab-' . gewandelt wurde und für die in Fig. 5 dargestellte Anlage verwendbar ist;6 shows a schematic central longitudinal section through the preferred embodiment of a Joule-Thomson cooling unit, which according to the second embodiment of the invention ab- '. was converted and can be used for the system shown in FIG is;

Fig. 7 ein anderes, ebenfalls für die Anlage gemäß Fig. 5 verwendbares Ausführungsbeispiel der Erfindung.FIG. 7 another, likewise for the system according to FIG. 5 useful embodiment of the invention.

Fig. 8, 9 und 10 eine Teilfrontansicht, eine Teilseitenansicht bzw. eine Draufsicht von unten einer weiteren Ausführungsform und 8, 9 and 10 are a partial front view, a partial side view and a plan view from below of a further embodiment and FIG

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Pig. 11 einen schematisehen mittleren Längsschnitt durch die bevorzugte Form des Joule-Thomson-Kühlaggregats, abgewandelt gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung und verwendbar für die in Fig. 5 dargestellte Anlage.Pig. 11 through a schematic middle longitudinal section the preferred form of the Joule-Thomson refrigeration unit, modified according to a further embodiment of the invention and can be used for the system shown in FIG.

Ein Joule-Thomson-Kühlaggregat ist ein Gerät, welches nach dem bekannten Joule-Thomson-Effekt arbeitet, also mit isenthalpischer Expansion eines unter seine Inversionstemperatur abgekühlten Gases durch eine Expansionsdüse, wodurch das Arbeitsmedium unter seine Verflüssigungstemperatur abgekühlt und mindestens zum Teil verflüssigt wird.A Joule-Thomson cooling unit is a device that works according to the well-known Joule-Thomson effect, i.e. with an isenthalpic effect Expansion of a gas cooled below its inversion temperature through an expansion nozzle, whereby the working medium cooled below its condensing temperature and at least is partially liquefied.

Die in den Fig. 1 bis 7 dargestellten erfindungsgemäßen Einrichtungen können somit nur für die Kühlung eines Gases verwendetwerden, welches sich bereits unterhalb seiner Inversionstemperatur befindet. Da die Inversionstemperatur von Stickstoff bei 620⁰K (547^OC) liegt, kann dieses Medium unmittelbar aus einer Vorratsflasche gekühlt werden, die beispielsweise eine Temperatur von 75°C aufweisen kann, und da seine Temperatur wesentlich niedri-The devices according to the invention shown in FIGS. 1 to 7 can thus only be used for cooling a gas which is already below its inversion temperature. Since the inversion temperature of nitrogen at 620 ⁰ C (547 ^o C), this medium can be cooled directly from a storage bottle, which may for example have a temperature of 75 ° C, and since its temperature considerably niedri-

ger ist als die Inversionstemperatur, wird dabei mit einer befriedigenden Rate eine genügend große Menge verflüssigten Stickstoffs erzeugt.is lower than the inversion temperature, is given a satisfactory Rate produces a sufficiently large amount of liquefied nitrogen.

Wenn als Arbeitsmedium z.B. Neon verwendet werden soll, so ist es wünschenswert, selbst wenn die Temperatur dieses Gases unterhalb der Inversionstemperatur von 4JO⁰K (157⁰C) liegt, das Gas vor seiner weiteren Abkühlung im Joule-Thomson-Aggregat vorzukühlen, wenn mit einer ausreichenden Rate eine genügende Menge anIf, for example, neon is to be used as the working medium, it is desirable, even if the temperature of this gas is below the inversion temperature of 4JO ⁰ K (157 ⁰ C), to precool the gas before it is further cooled in the Joule-Thomson unit, if with at a sufficient rate a sufficient amount of

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verflüssigten Neon erzeugt werden soll. Bei einer bevorzugten Methode gemäß der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von Neon als Arbeitsmedium wird daher der Anfangsvorrat an Neon aus einer Vorratsflasche, welche auf einer Temperatur von etwa 75°C liegen kann, bis auf 50⁰K abgekühlt und dann in das Joule-Thomson-Kühlaggregat eingespeist, welches mindestens einen Teil davon bis auf seine Verflüssigungstemperatur, nämlich 28⁰K, herunterkühlt und dabei eine genügende Menge flüssigen Neons erzeugt.liquefied neon is to be generated. In a preferred method according to the present invention using neon as the working medium is therefore the initial supply of Neon from a storage bottle, which may be at a temperature of about 75 ° C to 50 ⁰ K cooled and then in the Joule-Thomson The cooling unit is fed in, which cools at least part of it down to its liquefaction ^{temperature, namely 28 0} K, and thereby generates a sufficient amount of liquid neon.

Diese Vorkühlung kann mit irgendwelchen geeigneten bekannten Verfahren oder Geräten erfolgen, oder beispielsweise mittels einer Expansionsmaschine, die nach dem Claude-Zyklus arbeitet, wie es beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen H 60 178 la/17 f und H 60 177 la/17 a beschrieben ist.This pre-cooling can be done by any suitable known method or equipment, or for example by means of an expansion machine that works according to the Claude cycle, as it is, for example, in the German patent applications H 60 178 la / 17 f and H 60 177 la / 17 a is described.

In Fig. 8 ist ein Längsschnitt durch eine Kältemaschine dargestellt, die an ihrem oberen Ende eine nach dem Claude-Zyklus arbeitende Expansionsmaschine und an ihrem unteren Ende ein Joule-Thomson-Kühlaggregat gemäß Fig. 1 aufweist.In Fig. 8 is a longitudinal section through a refrigeration machine is shown at its upper end one after the Claude cycle working expansion machine and at its lower end a Joule-Thomson cooling unit according to FIG. 1.

Das Joule-Thomson-Kühlaggregat, mit dem sich die vorliegende Erfindung befaßt, ist von länglicher Gestalt^ und es sei angenommen, daß es vertikal mit seinem kalten Ende nach unten angeordnet ist.The Joule-Thomson cooling unit with which the present Invention concerned is of elongated shape ^ and it is assumed that it is arranged vertically with its cold end downwards.

Ein derartiges Kühlaggregat, welches schematisch in Fig. dargestellt ist, enthält irgendeinen herkömmlichen ringförmigen Wärmetauscher. Der dargestellte bevorzugte Wärmetauscher 69 weist ein rohrförmiges Tragteil 70 auf, um welches wendelförmig eineSuch a cooling unit, which is shown schematically in Fig., Contains any conventional annular Heat exchanger. The illustrated preferred heat exchanger 69 has a tubular support part 70 around which a helically

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gerippte Einlaßröhre 71 gewunden ist. Ein äußeres koaxiales Rohr 72 erstreckt sich um die Wendel oder Röhre Jl. Der Zwischenraum " 75 zwischen dem Tragteil 70 und dem äußeren Rohr 72 bildet den Auslaßkanal Jk des Wärmetauschers.finned inlet tube 71 is wound. An outer coaxial tube 72 extends around the coil or tube Jl. The space "75" between the support member 70 and the outer tube 72 forms the outlet channel Jk of the heat exchanger.

Das äußere Rohr 72 ist an seinem oberen und unteren Ende mit je einem Dichtungsring 75 bzw. J6 versehen, die zur Abdichtung gegen das Innere eines Vakuumkolbens oder Dewar-Gefäßes JJ dienen, in welchem der Wärmetauscher 69 angeordnet ist.The outer tube 72 is provided at its upper and lower end with a sealing ring 75 or J6 , which serve to seal against the interior of a vacuum flask or Dewar vessel JJ in which the heat exchanger 69 is arranged.

Das Tragteil 70 wird an seinem oberen Ende von einer Abschlußwand 80 geschlossen. Das untere Ende des Tragteils 70 trägt einen durchlöcherten Steg 8l von nach unten und innen konisch zulaufender Form. Am Scheitel des konischen Steges öl befindet sich ein Düsenbauteil Ö2 mit einer nach oben gerichteten Expansionsdüse 8j5. Das untere Ende 85 der wendeiförmigen Einlaßröhre ist mit dem Düsenbauteil 82 verbunden und führt zur Expansionsdüse öj5. Diese Düse 85 ist in der Längsachse des Wärmetauschers angeordnet und kann von bekannter Konstruktion sein.The support part 70 is at its upper end by an end wall 80 closed. The lower end of the support part 70 carries a perforated web 81 conically downwards and inwards tapered shape. There is oil at the apex of the conical web a nozzle component Ö2 with an upwardly directed expansion nozzle 8j5. The lower end 85 of the helical inlet tube is connected to the nozzle component 82 and leads to the expansion nozzle öj5. This nozzle 85 is in the longitudinal axis of the heat exchanger arranged and can be of known construction.

Im Betrieb fließt das von der Vorratsflasche 90 kommende Arbeitsmedium, beispielsweise Stickstoff bei 75°C oder vorzugsweise nach Durchlaufen der oben erwähnten Expansionsmaschine, wie noch im einzelnen erläutert werden wird, auf 50⁰K vorgekühltes Neon, durch die wendeiförmige Einlaßröhre 71^rund wird bei der Expansion durch die Düse 8> abgekühlt. Ein Teil des Arbeitsmediums wird flüssig, fällt durch öffnungen 86 des konischen Steges 81 hindurch und sammelt sich im Boden des '!»ewär-Gefäßes JJ. In operation, the light coming from the storage bottle 90 working medium, such as nitrogen at 75 ° C or, preferably, after passing through the above-mentioned expansion machine, as will be explained in more detail flows at 50 ⁰ K precooled Neon, ^r by the helical inlet tube 71 and will be the expansion through the nozzle 8> cooled. Part of the working medium becomes liquid, falls through openings 86 of the conical web 81 and collects in the bottom of the '!' Ewär vessel JJ.

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- ίο -- ίο -

Expandiertes und somit gekühltes Gas, welches nicht verflüssigt wird, gelangt ebenfalls durch die Öffnungen 86 des Steges 8l und dann hinaus durch den Wärmetauscher und durch den Zwischenraum zwischen dem äußeren Rohr 72 und dem Tragteil 70. Dieses Gas befindet sich auf niedrigerem Druck als der Anfangsvorrat und wird entweder in die Atmosphäre entlüftet oder zur erneuten Komprimierung zurückgeführt.Expanded and thus cooled gas, which is not liquefied, also passes through the openings 86 of the web 8l and 8 then out through the heat exchanger and through the gap between the outer tube 72 and the support member 70. This gas is located is at a lower pressure than the initial supply and is either vented to atmosphere or recompressed returned.

Das von dem Kühlaggregat erzeugte verflüssigte Arbeitsmedium wird dazu verwendet, einem zu kühlenden Körper, der Last 87* Wärme zu entziehen. Die Last kann entweder unterhalb des Aggregats und innerhalb des Dewar-Gefäßes angeordnet sein, wie in Fig. 1 dargestellt ist, oder auch an irgendeiner vom Dewar-Gefäß entfernten Stelle, und wird mittels geeigneter Leitungsund Pumpeinrichtungen (nicht dargestellt) dem flüssigen Arbeitsmedium ausgesetzt. The liquefied working medium generated by the cooling unit is used to remove heat from a body to be cooled from the load 87 *. The load can either be below the Aggregate and be arranged within the Dewar, such as is shown in Fig. 1, or any of the Dewar remote point, and is exposed to the liquid working medium by means of suitable piping and pumping equipment (not shown).

Offensichtlich ändert sich die Wärmemenge, die man abführen muß, um die Last innerhalb eines bestimmten Temperaturbereiches zu halten, in Abhängigkeit von der Temperatur der Umgebung, in welcher die Last und die Kältemaschinen angeordnet sind. Wenn zusätzlich die Last 87 selbst von Zeit zu Zeit Wärme erzeugt, beispielsweise, wenn die Last ein intermittierend betriebenes elektrisches Gerät ist, so ändert sich auch die der Last selbst zu entziehende Wärmemenge.Obviously, the amount of heat that must be dissipated changes to the load within a certain temperature range to maintain, depending on the temperature of the environment in which the load and the chillers are arranged. if in addition, the load 87 itself generates heat from time to time, for example, if the load is an intermittently operated electrical device, that of the load itself will also change amount of heat to be extracted.

Der Druck in der Vorratsflasche 90 wird in herkömmlicher Weise so hoch gewählt, daß eine befriedigende KälteerzeugungThe pressure in the supply bottle 90 is conventional Way chosen so high that a satisfactory refrigeration

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bei den höchsten Temperaturen, denen die Vorrichtung und die zu kühlende Last *im Betrieb ausgesetzt sind, gewährleistet ist.is guaranteed at the highest temperatures to which the device and the load to be cooled * are exposed during operation.

Wenn jedoch die Umgebungstemperatur niedriger ist als die angesetzte höchste Umgebungstemperatur, so wird der Gasdurchsatz größer als notwendig sein und eine übermäßige Kühlung bewirkt werden. Dies wird zu einer überreichlichen Erzeugung von verflüssigtem Arbeitsmedium führen, das mit der Zeit den Raum im Dewar-Gefäß 77 unterhalb des Aggregats ausfüllen und möglicher- g weise über die Expansionsdüse 83 ansteigen wird, welche jedoch weiterhin arbeiten wird, und der Pegel des flüssigen Arbeitsmediums kann sogar so hoch steigen, daß das untere Ende des den Auslaßkanal bildenden Zwischenraumes 75 überflutet wird. Bei einer solchen Überflutung des Wärmetauschers 69 sinkt der Wirkungsgrad des Wärmetauschers ab, und in der Praxis führt dies dazu, daß die erzeugte Flüssigkeitsmenge und somit die auftretende Überflutung eingeschränkt werden, ohne daß jedoch der Gasdurchsatz vermindert wird.However, if the ambient temperature is lower than the set highest ambient temperature, the gas flow rate will be greater than necessary and excessive cooling will be caused. This will lead to an abundant production of liquefied working fluid filled in with the time the space in the Dewar vessel 77 below the aggregate and possibly g is as rise above the expansion nozzle 83, which will continue to operate and the level of the liquid working medium can even rise so high that the lower end of the space 75 forming the outlet channel is flooded. When the heat exchanger 69 is flooded in this way, the efficiency of the heat exchanger drops, and in practice this has the result that the amount of liquid produced and thus the flooding that occurs are restricted without, however, reducing the gas throughput.

Unter bestimmten Umständen kann es wünschenswert sein, bei Erhaltung des Gases die Vorratsmenge in der Vorratsflasche zu vermindern, die zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Kühlwirkung für eine bestimmte Betriebsperiode notwendig ist. Erfindungsgemäß läßt sich dies dadurch erreichen, daß man den Druck im Vorrat entsprechend der herrschenden Umgebungstemperatur moduliert bzw. steuert.In certain circumstances it may be desirable to participate in Preservation of the gas the supply amount in the supply bottle reduce, which is necessary to maintain a certain cooling effect for a certain operating period. According to the invention this can be achieved by modulating the pressure in the reservoir according to the prevailing ambient temperature or controls.

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• In Fig. 2 ist ein Schaltbild einer Anlage gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Vorrat der Vorratsflasche 90 über ein elektromagnetisch betätigtes Sperrventil 91 und ein von der Umgebungstemperatur abhängiges Druckminderderventil 95 zu einem Joule-Thomson-Kühlaggregat 92 geleitet, welches in der oben an Hand von Fig. 1 beschriebenen Weise ausgebildet ist. Das Ventil 95 setzt den in der Vorratsflasche herrschenden*Druck des Vorrats bis auf einen Arbeitsdruck herab, bei welchem das Joule-Thomson-Kühlaggregat in der Lage ist, nur die bei den jeweiligen Um-" gebungstemperaturverhaltnissen erforderliche Kühlung zu bewirken. Der Einstelldruck des Druckminderventils 95 wird in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur gesteuert.• In Fig. 2 is a circuit diagram of a system according to the first embodiment of the invention is shown. In this embodiment the supply of the supply bottle 90 via an electromagnetically actuated shut-off valve 91 and an ambient temperature dependent pressure reducing valve 95 passed to a Joule-Thomson cooling unit 92, which in the above Hand of Fig. 1 described manner is formed. The valve 95 sets the pressure of the supply in the supply bottle down to a working pressure at which the Joule-Thomson cooling unit is able to effect only the cooling required for the respective ambient temperature conditions. The set pressure of the pressure reducing valve 95 is controlled depending on the ambient temperature.

In Fig. j5 ist das Ventil 95 im einzelnen dargestellt. Wie in der Darstellung zu sehen ist, wird der auf der strömungsabwärts liegenden Seite herrschende Druck, der durch den Ventilauslaß auf eine Steuerfläche 97 des Druckminderventils wirkt, " in Gleichgewicht mit einer Kraft gehalten, welche eine Funktion der Umgebungstemperatur ist. Diese Kraft wird von einem abgedichteten Balg 99 aufgebracht, der im wesentlichen mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, deren Dampfdruck sich als Funktion der Temperatur in der gewünschten Weise ändert. Der Balg wird durch eine mechanische Feder verstärkt, die Hauptfeder 100, um die erforderliche Gesamtkraft zu gewährleisten.In Fig. J5 the valve 95 is shown in detail. As shown in the illustration is the one on the downstream pressure on the lying side, which acts through the valve outlet on a control surface 97 of the pressure reducing valve, "held in equilibrium with a force which is a function of the ambient temperature. This force is controlled by a sealed Bellows 99 applied, which is essentially filled with a liquid, the vapor pressure of which is a function of Temperature changes in the desired manner. The bellows is reinforced by a mechanical spring, the main spring 100, to the required To ensure total strength.

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Auf der strömungsaufwärts oder beim Einlaß 101 liegenden Seite des Ventilsitzes .102 sitzt unter dem Druck einer Feder 104-ein Ventilkörper 103 auf dem Sitz 102. Der Balg 99 ist auf der strömungsabwärts oder beim Auslaß 96 gelegenen Seite des Sitzes 102 angeordnet und hält bei der höchsten Umgebungstemperatur im Zusammenwirken mit der Hauptfeder 100 den strömungsaufwärts befindlichen Ventilkörper 10j5 voll offen, und zwar mittels eines Stiftes 105, der durch die Öffnung 106 des Ventilsitzes 102 hindurchreicht und auf die strömungsabwärts gerichtete Seite 107 des Ventilkörpers 10j5 einwirkt. Wenn die Umgebungstemperatur abnimmt, so sinkt der Druck im Balg 99 und somit auch die von der Hauptfeder 100 und dem Balg 99 gemeinsam aufgebrachte Kraft, und der strömungsaufwärts gelegene Ventilkörper 10j5 kann den Ventilsitz 102 in zunehmendem Maße versperren.Located on the upstream or at inlet 101 Side of the valve seat .102 sits under the pressure of a spring 104-a Valve body 103 on the seat 102. The bellows 99 is on the downstream or at outlet 96 side of the seat 102 and holds at the highest ambient temperature in Cooperation with the main spring 100 is the upstream Valve body 10j5 fully open, by means of a Pin 105 which extends through the opening 106 of the valve seat 102 and to the downstream side 107 of the valve body 10j5 acts. When the ambient temperature decreases, the pressure in the bellows 99 drops and thus also that of of the main spring 100 and the bellows 99 commonly applied, and the upstream valve body 10j5 can the Block valve seat 102 to an increasing extent.

Pur den Balg 99 kann irgendein geeignetes temperaturempfindliches Medium verwendet werden, beispielsweise Propan.Any suitable temperature sensitive can be used for the bellows 99 Medium can be used, for example propane.

Bei der Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels gemäß Fig. k und beim zweiten und dritten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 und 6 bzw. 7 wird der Durchsatz des Arbeitsmediums durch das Kühlaggregat als Funktion des Pegels des verflüssigten Arbeitsmediums im Kühlaggregat dadurch"gesteuert, daß die Durchflußfläche der Expansionsdüse 83 geändert wird.In the modification of the first embodiment according to FIG. K and in the second and third embodiment according to FIGS. 5 and 6 or 7, the throughput of the working medium through the cooling unit is controlled as a function of the level of the liquefied working medium in the cooling unit by the fact that the flow area of the Expansion nozzle 83 is changed.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels ist der Balg 99 des Druckminderventils 95 mittels einer Rohrleitung 111 mit einem festen Kolben 110 verbunden.In the modification of the first embodiment shown in FIG the bellows 99 of the pressure reducing valve 95 is connected to a fixed piston 110 by means of a pipe 111.

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Der Kolben 110 ist innerhalb des Tragteils 70 angeordnet, wobei sein unteres Ende sich unterhalb des Endes des Wärmetauschers 69 befindet. Der Kolben 110 und der Balg 99 sind mit einem unter Druck stehenden Gas gefüllt. Das Gas und der Druck werden so gewählt, daß das Gas im Kolben und im Balg bei der Verflüssigungstemperatur des Arbeitsmediums flüssig wird.The piston 110 is arranged within the support member 70 with its lower end below the end of the heat exchanger 69 is located. The piston 110 and the bellows 99 are filled with a pressurized gas. The gas and the pressure become like this chosen that the gas in the piston and in the bellows at the liquefaction temperature the working medium becomes liquid.

Wenn also der Pegel des verflüssigten Arbeitsmediums im Dewar-Gefäß 77 den Kolben 110, welcher bei dieser Ausführungsform als Temperaturfühler dient, erreicht und ein Wärmetausch stattfindet, so wird das Gas im Kolben und im Balg verflüssigt, der vom Balg im Druckminderventil ausgeübte Druck sinkt plötzlich ab und der Druchsatz an Arbeitsmedium durch das Ventil 95 wird entsprechend vermindert.So if the level of the liquefied working medium in Dewar 77 the piston 110, which in this embodiment serves as a temperature sensor is reached and a heat exchange takes place, the gas in the piston and in the bellows is liquefied, the The pressure exerted by the bellows in the pressure reducing valve suddenly drops and the flow rate of working medium through the valve 95 increases accordingly reduced.

Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 6 in Verbindung mit Fig. 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel befindet sich die nach oben gerichtete Düse 85 gegenüber The second embodiment of the invention is shown in FIG. 6 shown in connection with FIG. In this embodiment, the upwardly directed nozzle 85 is opposite

dem Ende eines Stabes 115, der von der Mitte der Abschlußwand 80 I.the end of a rod 115 extending from the center of the end wall 80 I.

nach unten ragt.protrudes downwards.

Der Stab II5 ist etwas langer als das Tragteil 70 des Wärmetauschers und erstreckt sich bis unterhalb von dessen unterem Ende. Der Temperaturdehnungskoeffizient des Stabes II5 ist geringer als derjenige des Tragteils 70 und des vom Tragteil nach unten ragenden konischen gelochten Steges 81. Der Stab II5 besteht aus Monel-Metall oder rostfreiem Stahl, während das Tragteil 70 und der Steg 81 aus Messing bestehen.The rod II5 is slightly longer than the support part 70 of the Heat exchanger and extends to below from its lower end. The coefficient of thermal expansion of the rod II5 is less than that of the support part 70 and that of the support part downwardly projecting conical perforated web 81. The rod II5 consists of Monel metal or stainless steel, while the supporting part 70 and the web 81 are made of brass.

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Wenn im Betrieb die Kühlung stärker als notwendig ist, steigt im Dewar-Gefäß 77 der Pegel des verflüssigten Arbeitsmediums und umhüllt den gelochten Steg 81, welcher zusammenschrumpft. Wenn der Pegel den Stab 115 erreicht, so zieht sich dieser weniger stark zusammen als der Steg 81, so daß das Ende des Stabes sich der Düse 83 nähert und deren Durchflußfläche reduziert.If the cooling is stronger than necessary during operation, The level of the liquefied working medium rises in the Dewar vessel 77 and envelops the perforated web 81, which shrinks. When the level reaches the rod 115, it contracts less than the web 81, so that the end of the rod approaches the nozzle 83 and its flow area reduced.

Der genaue Abstand zwischen dem Ende des Stabes 115 und der Düse 83 und die verschiedenen Werte für die Dehnungskoeffizienten des Tragteils 70, des Steges 81 und des Stabes II5 werden unter Berücksichtigung des jeweiligen Arbeitsmediums ausgewählt. Damit jedoch die gleiche Einrichtung auch für verschiedene Arbeitsmedien geeignet ist, ist der Stab so montiert, daß der Abstand zwischen seinem Ende und der Düse 8j5 nach Wunsch verändert werden kann. Beispielsweise kann der Stab in die Abschlußwand 80 des Tragteils 70 hineingeschraubt sein.The exact distance between the end of the rod 115 and the Nozzle 83 and the various values for the expansion coefficients the support part 70, the web 81 and the rod II5 are below Taking into account the respective working medium selected. However, so that the same device is also suitable for different working media, the rod is mounted so that the distance between its end and the nozzle 8j5 can be changed as desired can. For example, the rod can be screwed into the end wall 80 of the support part 70.

Bei einer nicht dargestellten Abwandlung dieses Ausführungsbeispiels sind die Düse 85 und das Düsenbauteil 82 auf einem getrennten Stützteil montiert, welches koaxial zum Tragteil 70 liegt und einen etwas geringeren Durchmesser aufweist.In a non-illustrated modification of this embodiment, the nozzle 85 and the nozzle component 82 are on a separate one Support part mounted, which is coaxial with the support part 70 and has a slightly smaller diameter.

Das dritte Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. in Verbindung mit Fig. 5 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel führt die Düse 83 in eine Richtung, die zu der beim zweiten Ausführungsbeispiel angegebenen Richtung entgegengesetztThe third embodiment of the invention is shown in Fig. shown in connection with FIG. In this embodiment, the nozzle 83 leads in a direction similar to that at second embodiment indicated opposite direction

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ist, und zwar aus dem Inneren des Wärmetauschers 69 heraus. Die Achse der Düse liegt parallel zu derjenigen des Wärmetauschers.from inside the heat exchanger 69. The axis of the nozzle is parallel to that of the heat exchanger.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Pegel des verflüssigten Arbeitsmediums innerhalb des Dewar-Gefäßes 77 mittels eines abgedichteten Balges 120 erfühlt, welcher unter Druck stehendes Gas enthält, wobei das Gas und der Druck so gewählt werden, daß. das Gas im Balg 120 bei der Verflüssigungstemperatur des Arbeitsmediums flüssig wird. Dieser Balg 120 ist am unteren Ende eines Stabes 121 montiert, der von der Abschlußwand 80 nach unten ragt. Das untere Ende des Balges 120 befindet sich auf der gleichen Höhe wie das untere Ende des Tragteils 70 des Wärmetauschers 69 und dient bei diesem Ausführungsbeispiel zur Wärmeübertragung. Vom unteren Ende des Balges ragt eine weitere Stange 122 nach unten, die so umgebogen ist, daß ihr Ende der Düse zugewandt ist. An diesem Ende der Stange 122 befindet sich eine kleine Scheibe 123 zur Drosselung der Düse.In this embodiment, the level of the liquefied working medium within the Dewar vessel 77 by means of a sealed bellows 120 senses which contains gas under pressure, the gas and pressure being chosen so that. the gas in the bellows 120 becomes liquid at the liquefaction temperature of the working medium. This bellows 120 is at the lower end of one Rod 121 mounted, which protrudes from the end wall 80 downwards. The lower end of the bellows 120 is on the same Height as the lower end of the support part 70 of the heat exchanger 69 and is used in this embodiment for heat transfer. Another rod 122 protrudes from the lower end of the bellows below, which is bent over so that its end faces the nozzle. At this end of the rod 122 is a small washer 123 to throttle the nozzle.

Im Betrieb wird die Düse nicht merklich gedrosselt, solange nicht der Flüssigkeitspegel den Balg 120 erreicht. Wenn dies aber geschieht, wird das komprimierte Gas im Balg plötzlich verflüssigt, was zu einem scharfen Druckabfall im Balg 120 führt, der sich daraufhin zusammenzieht. Die Folge ist eine plötzliche Längenschrumpfung der aus dem Stab 121, dem Balg 120, der Stange 122 und der Scheibe 123 bestehenden Anordnung und eine schnelle Drosselung der Düse.In operation, the nozzle is not noticeably throttled as long as the liquid level does not reach the bellows 120. If this but happens, the compressed gas in the bellows is suddenly liquefied, which leads to a sharp pressure drop in the bellows 120, which then contracts. The result is a sudden shrinkage in length of the rod 121, the bellows 120, the rod 122 and the disc 123 existing arrangement and a rapid throttling of the nozzle.

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Wie leicht einzusehen ist, weisen das zweite und. das dritte. Ausführungsbeispiel sowie die abgewandelte Ausführungsform des ersten Ausführungsbeispiels den Vorteil auf, daß sie nicht nur auf die herrschende Umgebungstemperatur ansprechen, sondern auch auf die von der Last selbst erzeugte Wärme.As is easy to see, the second and. the third. Embodiment and the modified embodiment of the first embodiment have the advantage that they not only on address the prevailing ambient temperature, but also to the heat generated by the load itself.

. Eine Einrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel spricht auf die Umgebungstemperatur an, auf die Wärmeentwicklung der Last jedoch nur dann, wenn diese Wärmeentwicklung sich auf die Umgebungstemperatur auswirkt.. A device according to the first embodiment responds to the ambient temperature, to the heat generated by the load but only if this heat builds up on the ambient temperature affects.

Eine Einrichtung nach dem ersten Ausführungsbeispiel und dessen Abwandlung arbeiten aber etwas gleichmäßiger als das zweite und dritte Ausführungsbeispiel. ·A device according to the first embodiment and however, its modification work somewhat more evenly than the second and third exemplary embodiments. ·

Die in den Fig. 8 bis 10 dargestellte Anordnung ähnelt der nach Fig. 7$ und übereinstimmende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es wird ebenfalls ein Balg verwendet, doch ist in diesem Fall das offene untere Ende des Balges l40 an einem Kragen 141 befestigt, welcher seinerseits im Boden des inneren Kragens oder Steges öl des Wärmetauschers befestigt ist, während sein bewegliches oberes Ende mit dem oberen Ende eines herabragenden Rohres 142 verbunden ist. Dieses Rohr 142 ist mittels eines Blockes 143 in einem genuteten Rohr 144 montiert, in dessen unterem Ende sich ein Stöpsel 145 mit einem Gewindeloch zur Aufnahme eines nach oben gerichteten Einstellnadelventilkörpers 147 befindet. Quer durch zwei Längsnuten im Rohr l44 erstreckt sich eine Querstange 148, die am unteren Ende des innerenThe arrangement shown in FIGS. 8 to 10 is similar to that of FIG. 7 $ and corresponding parts are provided with the same reference numerals. A bellows is also used, but in this case the open lower end of the bellows 140 is attached to a collar 141 which in turn is attached to the bottom of the inner collar or web of the heat exchanger, while its movable upper end is attached to the upper end of one protruding tube 142 is connected. This tube 142 is mounted by means of a block 143 in a grooved tube 144, in the lower end of which there is a plug 145 with a threaded hole for receiving an adjusting needle valve body 147 directed upwards. A transverse rod 148 extends across two longitudinal grooves in the tube 144, which is at the lower end of the inner

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Steges 8l befestigt ist und eine horizontale Bohrung 149 enthält, von der sich nach unten eine Mündung I50 öffnet, welche die Expansionsdüse bildet und mit dem verstellbaren Nadelventiikörper 147 zusammenwirkt. Das untere Ende 85 der Wärmetauscherröhre führt in das offene Ende der Bohrung und steht somit in Verbindung mit der Expansionsdüse,Web 8l is attached and contains a horizontal bore 149, from which an orifice I50 opens downwards, which is the expansion nozzle forms and interacts with the adjustable needle valve body 147. The lower end 85 of the heat exchanger tube leads into the open end of the bore and is thus in connection with the expansion nozzle,

Der den Balg umgebende Raum kommuniziert über ein Rohr 151 mit einem im wesentlichen halbkreisförmigen Dampfkolben 152 (in Fig. 8 nicht dargestellt), der in einer horizontalen Ebene unterhalb der Expansionsdüse liegt und einen Temperaturfühler bildet.The space surrounding the bellows communicates via a pipe 151 with a substantially semicircular steam piston 152 (not shown in Fig. 8) which is in a horizontal plane is below the expansion nozzle and forms a temperature sensor.

Wenn sich also im Boden des Dewar-Gefäßes das flüssige Kühlmittel sammelt, wird seine Oberfläche den Dampfkolben 152 erreichen, wenn sie noch weit unterhalb der Expansionsdüse 150 ist, und dabei den Dampfkolben kühlen. Dieser enthält ein beispielsweise dem Arbeitsmedium ähnliches Medium, welches dazu neigt, bei der Temperatur des flüssigen Arbeitsmediums zu kondensieren und somit den Druck außerhalb des Balges zu reduzieren, so daß dieser sich nach oben ausdehnt und die Expansionsdüse infolgedessen durch den Nadelventilkörper geschlossen wird.So when the liquid coolant collects in the bottom of the dewar, its surface will reach the vapor piston 152 if it is still well below the expansion nozzle 150, while cooling the steam flask. This contains a medium similar to the working medium, for example, which tends to be to condense the temperature of the liquid working medium and thus to reduce the pressure outside of the bellows, so that this expands upwards and the expansion nozzle as a result is closed by the needle valve body.

Diese Anordnung bewirkt eine automatische Steuerung der Durchflußrate des Gases entsprechend der Kühlflüssigkeitsmenge im Boden des Dewar-Gefäßes und ermöglicht eine Verminderung oder Unterbrechung des Gasflusses, wenn sich im Boden des Behälters ein ganz geringer Flüssigkeitsvorrat angesammelt hat, und lange bevor dieserThis arrangement causes an automatic control of the flow rate of the gas in accordance with the amount of cooling liquid in the Bottom of the Dewar and enables a reduction or interruption of the gas flow if there is a whole in the bottom of the container low fluid supply has accumulated, and long before it

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die Höhe der Expansionsdüse erreicht hat. Die Flüssigkeit beeinträchtigt also in keiner Weise die Expansion des Gases, und außerdem kann automatisch eine ganz geringe Flüssigkeitsmenge beibehalten werden.has reached the height of the expansion nozzle. The liquid adversely affected thus in no way the expansion of the gas, and in addition a very small amount of liquid can automatically be retained will.

Wie schon erwähnt wurde, wird für die an Hand der Fig. bis 10 erläuterten einstufigen Anlagen vorzugsweise ein Arbeitsmedium verwendet, welches sieh bereits in der Vorratsflasche wesentlich unterhalb seiner Inversionstemperatur befindet.As has already been mentioned, for the on the basis of Fig. The single-stage systems explained to 10 preferably use a working medium that is already in the supply bottle is well below its inversion temperature.

Soll das Arbeitsmedium ein Gas sein, dessen Temperatur in der Vorratsflasche entweder oberhalb oder nicht weit unterhalb seiner Inversionstemperatur liegt, beispielsweise Neon.bei 75 C, wird es vorzugsweise vorgekühlt, z.B. auf 50 ⁰K, bevor es mittels des Joule-Thomson-Kühlaggregats weiter bis zu seiner Verflüssigungstemperatur von 28 ⁰K abgekühlt wird. If the working fluid be a gas whose temperature is in the storage bottle either above or not far below its inversion temperature, for example Neon.bei 75 C, it is preferably pre-cooled, for example to 50 ⁰ K, before continuing by means of the Joule-Thomson cooling unit is cooled down to its liquefaction ^{temperature of 28 0 K.}

Die Vorkühlung von Neon auf 50 °K kann, wie erwähnt, mittels einer mit dem Claude-Zyklus arbeitenden Expansionsmaschine durchgeführt werden. Eine geeignete Ausführungsform eines solchen Kühlgerätes ist in Fig. 11 dargestellt.The pre-cooling of neon to 50 ° K can, as mentioned, by means of an expansion machine working with the Claude cycle. A suitable embodiment of such The cooling device is shown in FIG. 11.

Jede der an Hand der Fig. 1 bis 10 erläuterten Anlagen kann dadurch abgewandelt werden, daß man ein derartiges Gerät in die Flußlinie bzw. Verbindungsleitung zwischen dem Sperrventil 91 und dem Joule-Thomson-Kühlaggregat 87 oder, wenn das Druckminderventil 95 vorgesehen ist, zwischen dieses und das Joüle-Thomson-Kühlaggregat einfügt.Each of the systems explained with reference to FIGS. 1 to 10 can be modified by placing such a device in the flow line or connecting line between the check valve 91 and the Joule-Thomson cooling unit 87 or, if the pressure reducing valve 95 is provided, between this and the Joüle-Thomson cooling unit inserts.

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Die in Pig. 11 dargestellte zweistufige Kälteanlage soll im folgenden mit Neon als Arbeitsmedium näher erläutert werden.The one in Pig. The two-stage refrigeration system shown in FIG. 11 will be explained in more detail below with neon as the working medium.

Die erste Stufe 15O ist eine Expansionsmaschine, die auf dem Prinaip des Claude-Zyklus arbeitet und ein mit einer Einlaßtemperatur von etwa 75 °C aus der Vorratsflasche 90 zugeführtes Gas auf einer Auslaßtemperatur von etwa 50 ⁰K abkühlt. Die zweite Stufe 92 arbeitet auf dem Prinzip des Joule-Thomson-Effektes, also ^ mit isenthalpischer Expansion eines unter seiner Inversionstemperatur abgekühlten Gases durch eine Expansionsdüse. Im vorliegenden Fall wird in dieser zweiten Stufe das Neon auf seine Verflüssigungstemperatur, nämlich.28 K, abgekühlt.The first stage 15O is an expansion machine, which operates on the Prinaip the Claude cycle and supplied with an inlet temperature of about 75 ° C from the supply bottle 90 the gas is cooled to an outlet temperature of about 50 K ^0. The second stage 92 works on the principle of the Joule-Thomson effect, ie with isenthalpic expansion of a gas cooled below its inversion temperature through an expansion nozzle. In the present case, the neon is cooled to its liquefaction temperature, namely 28 K, in this second stage.

Die zweite Stufe 92, das Joule-Thomson-Kühlaggregat, weist in Pig. 11 die in Fig. 1 dargestellte Bauform auf. Sie kann jedoch durch irgendeine der in den Fig. 4, 6, 7 oder 8 bis 10 dargestellten Bauformen ersetzt werden.The second stage 92, the Joule-Thomson cooling unit, has in Pig. 11 has the design shown in FIG. 1. However, it can be any of those shown in FIGS. 4, 6, 7, or 8-10 Structures are replaced.

Die Maschine hat eine längliche Form, und es soll bei der folgenden Erläuterung angenommen werden, daß sie senkrecht und mit dem kalten Ende nach unten- angeordnet ist.The machine is elongated in shape and in the following explanation it will be assumed that it is perpendicular and with the cold end down- is arranged.

Ein Wärmetauscher umgibt den Zylinder 10 der ersten Stufe, welcher einen länglichen Kolben enthält, der aus einem Rohr 11 mit Stöpseln 12, I^ an seinen Enden besteht und sich über den größten Teil der Höhe der Einheit erstreckt. Am unteren Ende des Zylinders befinden sich ein Einlaßventil I5 und ein Auslaßventil 16, die durch Drähte 17 betätigt werden, welche durch den ringförmigen Raum zwischen dem Zylinder und dem Wärmetauscher nachA heat exchanger surrounds the first stage cylinder 10, which contains an elongated piston consisting of a tube 11 with plugs 12, I ^ at its ends and extending over the covers most of the height of the unit. At the lower end of the cylinder there is an inlet valve 15 and an outlet valve 16 operated by wires 17 passing through the annular space between the cylinder and the heat exchanger after

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oben führen. Der Kolben ist am oberen Ende mit einer Kolbenstange 18 versehen, damit er synchron mit den Ventilen betätigt werden kann.lead up. The piston is provided with a piston rod 18 at the upper end so that it can be operated synchronously with the valves can.

Der Wärmetauscher enthält drei koaxiale Röhren 21, 22, 23, von denen die innere Röhre 21 und die mittlere Röhre 22 aus dünnem Metall, z.B. rostfreiem Stahl, bestehen, während die äußere Röhre 25 aus Kunststoff ist. Der Raum zwischen der inneren und der mittleren Röhre bildet einen Kanal 24 für das herabströmende, unter hohem Druck stehende Gas, welches über das Sperrventil 9I und, falls vorhanden, das Druckminderventil 95 aus der Vorratsflasche 90 kommt, während der Raum zwischen der mittleren und der äußeren Röhre einen Kanal 25 bildet, durch den entspanntes Gas nach oben strömt.The heat exchanger contains three coaxial tubes 21, 22, 23, of which the inner tube 21 and the middle tube 22 are made of thin Metal such as stainless steel, while the outer tube 25 is plastic. The space between the inner and the middle tube forms a channel 24 for the flowing down, under high pressure gas, which via the shut-off valve 9I and, if present, the pressure reducing valve 95 comes from the supply bottle 90, while the space between the middle and of the outer tube forms a channel 25 through which the expanded gas flows upwards.

In beiden Kanälen befindet sich eine große Anzahl von jalousieartig geschlitzten Kupferseheiben 26, 27* welche Rippen bilden. Die jalousieartigen Schlitze können durch Ausstanzen radialer Schlitze 28, die vom Innenrand der Scheibe bis kurz vor den Außenrand reichen, und durch anschließendes Verschränken der so entstandenen Zungen 29 um radiale Achsen gebildet werden, so daß die Zungen einen Winkel von beispielsweise 18 ° oder 20 ° mit der Ebene der Scheibe bilden. Der Wärmetauscher besteht am zweckmäßigsten aus zwei Längsteilen, und die-beiden Teile der inneren und mittleren Röhre werden durch einen Verbindungsring JO verbunden.In both channels there is a large number of louvre-like slotted copper washers 26, 27 * which ribs form. The louvre-like slots can be made by punching out radial slots 28 that extend from the inner edge of the disc to short reach in front of the outer edge, and are formed by subsequent interlocking of the tongues 29 thus created about radial axes, so that the tongues form an angle of, for example, 18 ° or 20 ° with the plane of the disc. The heat exchanger exists on most expedient of two longitudinal parts, and the-two parts of the inner and middle tubes are joined by a connecting ring JO tied together.

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Bei der Fertigung des Wärmetauschers wird die innere Röhre 21 mit Silber plattiert, und die Scheiben 26 für den inneren Kanal 24 werden mit entfernbaren Abstandshaltern aus Glimmer auf die Röhre aufgeschoben und mit dieser im Vakuum hart verlötet. Dann werden die Glimmerabstandshalter entfernt, und die ebenfalls mit Silber plattierte mittlere Röhre wird über die Ringe geschoben. Die Ringe 27 für den äußeren Kanal 25 werden dann zusammen mit m Glimmerabstandshaltern auf die mittlere Röhre 22 aufgeschoben und mit Endflanschen 31 oder 32 und dem Verbindungsring 30 in einer Vorrichtung montiert. Die so zusammengesetzte Anordnung wird dann im Vakuum hart verlötet, und die Abstandshalter werden entfernt. Schließlich wird die äußere Kunststoffröhre 23 auf die äußeren Scheiben aufgeschoben, so daß sie an den äußeren Rändern der Scheiben dicht anliegen. Jeder Abschnitt der äußeren Kunststoffröhre hat am oberen Ende eine ringförmige Rippe 33 bzw. 34, die eine Dichtung mit einer Innenwand 35 eines Vakujmgefäßes 36 bildet, das die Maschine aufnimmt.During the manufacture of the heat exchanger, the inner tube 21 is plated with silver, and the disks 26 for the inner channel 24 are pushed onto the tube with removable spacers made of mica and brazed to the latter in a vacuum. Then the mica spacers are removed and the middle tube, also silver plated, is slipped over the rings. The rings 27 for the outer channel 25 are then pushed onto the middle tube 22 together with m mica spacers and assembled with end flanges 31 or 32 and the connecting ring 30 in a device. The assembly so assembled is then brazed in vacuo and the spacers removed. Finally, the outer plastic tube 23 is pushed onto the outer panes so that they fit tightly against the outer edges of the panes. Each section of the outer plastic tube has at the upper end an annular rib 33 or 34 which forms a seal with an inner wall 35 of a vacuum vessel 36 which receives the machine.

Das untere Ende der Maschine enthält ein Ventilgehäuse 40 mit doppelten Wänden 41, 42 und am unteren Ende des Ventilgehäuses das Joule-Thomson-Kühlaggregat 92.The lower end of the machine contains a valve housing 40 with double walls 41, 42 and at the lower end of the valve housing the Joule-Thomson cooling unit 92.

Das Kühlaggregat 92 kann, wie erwähnt, nach Wunsch durch die abgewandelten Ausführungsformen gemäß der Fig. 4, 6 oder 7 ersetzt werden.As mentioned, the cooling unit 92 can, if desired, be replaced by the modified embodiments according to FIGS. 4, 6 or 7.

Die Verbindungswege für das fließende Gas verlaufen folgendermaßen. Dem oberen Ende des inneren Hochdruckkanals 24 des Wärme- The communication paths for the flowing gas are as follows. The upper end of the inner high pressure channel 24 of the heat

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tauschers wird unter hohem Druck· stehendes Gas zugeführt, das längs wendelförmigeri Wegen durch die jalousieartig ausgebildeten Scheiben 26 in diesem Kanal nach unten strömt. Am unteren Ende des Kanals teilt sich der Gasstrom auf. Der größere Teil des Gases strömt dabei zum Einlaßventil 15 der Expansionsstufe, der kleineres Teil dagegen seitlich nach außen und nach unten durch eine gerippte wendeIförmige Röhre 65, die sich in dem ringförmigen Zwischenraum zwischen den Wänd-en 4l, 42 des Ventilgehäuses befindet, zum Einlaß 71 des Joule-Thomson-Kühlaggregats 92. Dieses Gas fließt durch den Wärmetauscher 69 durch das untere Ende 85 der Einlaßröhre zum Düsenbauteil 82, entspannt sich dann durch die Expansionsdüse 83, wird gekühlt, und ein Teil von ihm wird verflüssigt. Von der Expansionsdüse 83 fließt das nun entspannte Gas nach oben durch den Zwischenraum 73 vorbei an den Rippen d_es Wärmetauschers 69 im Raum zwischen dem Tragteil 70 und dem inneren Dewar-Gefäß 77 des Vakuumgefäßes 36 und vorbei an den Rippen der Röhre 65 zwischen den beiden Wänden des Ventilgehäuses, vereinigt sich mit dem aus dem Auslaßventil der Expansionsstufe austretenden Gas und strömt dann nach oben durch die geschlitzten Scheiben 27 im äußeren Niederdruckkanal 25 des Wärmetauschers zu dessen oberen Ende, von wo es entweder in die Atmosphäre oder zur erneuten Komprimierung abgeführt wird.The exchanger is supplied with high pressure gas which along helical paths through the blind-shaped ones Discs 26 in this channel flowing downwards. The gas flow divides at the lower end of the channel. The greater part of the Gas flows to the inlet valve 15 of the expansion stage, the smaller part, however, laterally outwards and downwards through a ribbed helical tube 65, which extends in the annular Space between the walls 4l, 42 of the valve housing is located, to the inlet 71 of the Joule-Thomson cooling unit 92. This Gas flows through the heat exchanger 69 through the lower end 85 of the inlet tube to the nozzle member 82, then expands through the Expansion nozzle 83, is cooled and part of it is liquefied. The now relaxed flows from the expansion nozzle 83 Gas up through the gap 73 past the ribs of the heat exchanger 69 in the space between the support part 70 and the inner one Dewar 77 of vacuum vessel 36 and past the ribs of the tube 65 between the two walls of the valve housing, joins the one emerging from the outlet valve of the expansion stage Gas and then flows up through the slotted disks 27 in the outer low pressure channel 25 of the heat exchanger to its top, from where it is either discharged into the atmosphere or for recompression.

Bei einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht die Rührmaschine ebenfalls aus zwei Stufen, wel. e Jedoch nun beide nach dem Joule-Thomson-Prinzip arbeiten.In a further, not shown embodiment the invention, the mixer also consists of two stages, wel. e However, both now work according to the Joule-Thomson principle.

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Dabei kühlt die erste Stufe das Arbeitsmedium der zweiten Stufe auf eine Temperatur weiter unterhalb seiner Inversionstemperatur ab. Die erste Stufe kann koaxial innerhalb des wärmeren Endes der zweiten Stufe angeordnet sein, wie es beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung H 58 968 Ia/17 g beschrieben ist. Die Expansionsdüse einer jeden Stufe der Maschine ist jedoch im vorliegenden Fall mit einem automatischen Ventil versehen, welches von einem derart darunter angeordneten Fühler gesteuert wird, daß er auf die in der jeweiligen Stufe erzeugte Kühlflüssigkeitsmenge anspricht, wie es weiter oben in Verbindung mit den Fig. 8 bis 10 beschrieben wurde.The first stage cools the working medium of the second stage to a temperature below its inversion temperature away. The first stage can be arranged coaxially within the warmer end of the second stage, as for example in FIG German patent application H 58 968 Ia / 17 g. However, the expansion nozzle of each stage of the machine is in the present one The case is provided with an automatic valve controlled by a sensor placed below it, that it responds to the amount of cooling liquid generated in the respective stage, as described above in connection with FIG to 10 has been described.

Wie bei der oben beschriebenen einstufigen Anlage ist also das Ventil ganz oder zum Teil geschlossen, wenn soviel von dem Arbeitsmedium verflüssigt worden ist, daß die Flüssigkeit in Berührung mit dem Fühlerkolben dieser Stufe gelangt.As with the single-stage system described above, the valve is completely or partially closed when so much of the Working medium has been liquefied that the liquid comes into contact with the sensor piston of this stage.

In der zweiten oder letzten Stufe sind Zweck und Wirkungsweise der automatischen Steuerung insofern allgemein ähnlich wie bei einem einstufigen Kühlaggregat gemäß Fig. 4, 6, 7 oder 8 bis 10, als die der Vorratsflasche oder einer anderen Versorgungsquelle entnommenen Menge an gasförmigem Kühlmittel nicht größer ist, als es zur Aufrechterhaltung eines zweckdienlichen Vorrats an flüssigem Kühlmittel unabhängig von beliebigen Änderungen der zu kühlenden Last erforderlich ist. In besonderen Fällen, in denen die Kühllast sich nicht verändert, kann daher die automatische Steuerung des Gasflusses in der zweiten oder letzten Stufe überflüssig sein.In the second or last stage, the purpose and mode of operation of the automatic control are in this respect generally similar to in the case of a single-stage cooling unit according to FIG. 4, 6, 7 or 8 to 10, than that of the storage bottle or another supply source withdrawn amount of gaseous coolant is not greater than it is to maintain an appropriate supply of liquid Coolant is required regardless of any changes in the load to be cooled. In special cases where the cooling load does not change, the automatic control of the gas flow in the second or last stage can therefore be superfluous be.

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Die automatische Steuerung des Gasflusses in der ersten Stufe soll andererseits vor allem Veränderungen der Umgebungstemperatur berücksichtigen. Bei der bevorzugten Ausführungsform wird in der ersten Stufe ein Medium mit der chemischen Formel CCIgF₂ als Kühlmittel verwendet, in der zweiten Stufe dagegen Stickstoff oder Luft. Wenn die Umgebungstemperatur relativ hoch ist, liegt sie näher bei der Inversionstemperatur von Stickstoff oder Luft, und der Joule-Thomson-Effekt wird dann bis zu einem Punkt abgeschwächt, wo bei diesem Arbeitsmedium ohne Vorkühlung eine deutliche Herabsetzung des Wirkungsgrades spürbar ist. Unter diesen Umständen hat die mit CCIpFp arbeitende erste Stufe der Kühlmaschine die wichtige Aufgabe, das Arbeitsmedium der zweiten Stufe auf eine Temperatur, beispielsweise -40 ⁰C, vorzukühlen, die wesentlich unterhalb der Inversionstemperatur von Stickstoff oder Luft liegt. Sollte andererseits die Umgebungstemperatur auf einen niedrigen Wert absinken, z.B. unter -40°C, so würde das Kühlaggregat der ersten Stufe überflüssig werden. Bei der beschriebenen Anordnung bedeutet dies aber nur, daß keine f Verdampfung von flüssigen CCIpFp aus dem Behälter der ersten Stufe stattfinden würde, so daß das Ventil sich schließen und automatisch den Gasfiuß in der ersten Stufe unterbrechen würde. Falls und sobald die Umgebungstemperatur auf einen höheren Wert ansteigt, beginnt, das Kühlaggregat der ersten Stufe automatisch zu arbeiten, um die Vorkühlung der zweiten Stufe auf eine Temperatur unter deren Inversionstemperatur aufrechtzuhalten.On the other hand, the automatic control of the gas flow in the first stage should primarily take into account changes in the ambient temperature. In the preferred embodiment, a medium with the chemical formula CCIgF _{2 is used} as the coolant in the first stage, while nitrogen or air is used in the second stage. If the ambient temperature is relatively high, it is closer to the inversion temperature of nitrogen or air, and the Joule-Thomson effect is then weakened to the point where a significant reduction in efficiency is noticeable with this working medium without pre-cooling. Under these circumstances, operating with CCIpFp first stage of the refrigerator has the important task of the working medium of the second step to a temperature, for example -40 ⁰ C pre-cool, which is substantially below the inversion temperature of nitrogen or air. On the other hand, should the ambient temperature drop to a low value, for example below -40 ° C, the first stage cooling unit would be superfluous. In the arrangement described, this only means that no evaporation of liquid CCIpFp would take place from the container of the first stage, so that the valve would close and automatically interrupt the gas flow in the first stage. If and as soon as the ambient temperature rises to a higher value, the cooling unit of the first stage begins to work automatically in order to maintain the precooling of the second stage to a temperature below its inversion temperature.

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Es Ist leicht einzusehen, daß die zuletzt beschriebene zweistufige Anordnung auch für eine Maschine brauchbar ist, bei welcher die Umgebungstemperatur niemals so tief absinkt, daß das Arbeitsmedium der zweiten Stufe ohne Vorkühlung wirksam Kälte erzeugen könnte, so daß die erste Stufe zu jeder Zeit mehr oder weniger stark arbeiten muß. Selbst in diesem Fall kann die Kühllast der ersten Stufe sich sowohl mit der Umgebungstemperatur als auch mit der durch die Düse der zweiten Stufe fließenden Gasmenge beträchtlich ändern.It is easy to see that the last described two-stage Arrangement can also be used for a machine in which the ambient temperature never drops so low that the Working medium of the second stage could effectively produce cold without pre-cooling, so that the first stage at any time more or have to work less hard. Even in this case, the cooling load can of the first stage differs both with the ambient temperature and with that flowing through the nozzle of the second stage Change the amount of gas considerably.

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Claims

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1.) Cooling device, in which a pressurized gas is used as the working medium to generate cold, which before the expansion has a temperature below its inversion temperature, is expanded through a nozzle and a supply of liquefied Working medium supplies, characterized by a device through which the flowing through the nozzle (83) Gas amount is controllable.

2.) Cooling device according to claim 1, characterized in that that the control device reduces the amount of gas flowing through the nozzle (85) when the in the vicinity of the Cooling device prevailing temperature reduced.

3.) Cooling device according to claim 1 or 2, characterized in that the nozzle (83) is in a container (77) is located, at the bottom of which a supply of liquefied working medium accumulates during operation, and that the control device has a temperature sensor which is in heat exchange with the liquid and a reduction in the Nozzle causes flowing amount of gas as soon as the liquid level in the container reaches a certain height.

4.) Cooling device according to claim 2 or 5 *, characterized in that the control device is a temperature sensitive Has pressure reducing valve (95) between

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a storage bottle (90) and the nozzle (85) is arranged and whose set pressure: can be controlled as a puncture of the temperature.

5.) Cooling device according to claim 4, characterized in that that the set pressure of the valve (95) can be controlled by means of an expandable member (99), which contains a liquid, the vapor pressure of which changes with temperature changes, and which at least in part exerts the force necessary to establish a balance with the downstream prevailing pressure on a control surface (97) of the valve is required.

6.) Cooling device according to claim 5 * thereby marked shows that the expandable member is a bellows (99).

7.) Cooling device according to claims 3 and 5 or 6, characterized in that the expandable member (99) of the pressure reducing valve (95) with the inside of a solid Piston (HO) is connected, which serves as a temperature sensor and is arranged in the container (77) (Fig. 4).

8.) Cooling device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the throughput of the Working medium is controlled by changing the effective flow area of the expansion nozzle (83) (Fig. 6, 7) «

9.) Cooling device according to claims j5 and 8, characterized characterized in that the control device comprises an actuator which, relative to other parts, has a

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Changes in length is experienced when the liquefied working medium comes into contact with the temperature sensors in such a way that heat is exchanged takes place, and which thereby a locking member (115, 123) such relative to the nozzle (8j5) adjusted so that the effective flow area the nozzle changes.

10.) Cooling device according to claim 9 * characterized that the actuator itself serves as a temperature sensor and carries or forms the locking member (Fig. 6).

11.) Cooling device according to claim 10, characterized in that the nozzle (83) in a to the longitudinal axis of the container parallel direction is directed upwards and the locking member mounted coaxially with the nozzle is carried or formed by an actuating member (115), which is from the other Container end extends and a smaller coefficient of thermal expansion possesses as the holder (81) of the nozzle (Fig. 6).

12.) Cooling device according to claim 9, characterized in that the locking member (122, 122) on a sealed, expandable device (20) is mounted, which serves as a temperature sensor and is filled with a gas whose The pressure is so high that it becomes liquid at the temperature of the liquefied working medium (Fig. 7).

13.) Cooling device according to one of claims 8 to 12, characterized through a cylindrical ring

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shaped heat exchanger (69) with an inner metal support part (70), which is held at its upper end by an end wall (80) of the container (77) and at its lower end a holding device (81) for the nozzle (83).

14.) Cooling device according to claim 13, characterized in that that the holding device for the nozzle (83) has a conical, perforated web (8l) which extends from the ^ The support part (70) protrudes downwards and the nozzle is located in the apex.

15.) Cooling device according to claim 3j 7 or one of the Claims 9 to 12, characterized in that that the temperature sensor is arranged at least partially below the nozzle (83).

l6.) Cooling device according to claim 14, characterized in that the heat sensor is a steam piston (152) which is arranged in the interior of the container below the nozzle k and communicates with an expandable device (l4o), the movable end of which is connected to a movable locking member which cooperates with the nozzle and is effective Flow area changes (Fig. 8 to 10).

17.) Cooling device according to one of the preceding claims, characterized in that two cooling stages are provided, which both work according to the Joule-Thomson principle and of which at least one has a device for automatic Has control of the gas flow through the nozzle of the respective stage.

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