DE19850911C2 - Liquid gas cooling system for cooling a consumer to low temperature - Google Patents

Liquid gas cooling system for cooling a consumer to low temperature

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Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssiggas-Kühlungssystem zur Kühlung eines Verbrauchers auf Tieftemperatur mit einem Kühlungsbehälter zum Aufnehmen eines ersten tiefkalten Flüssiggases, einem Wärmetauscherkreislauf, der durch den Kühlungsbehälter und zu dem Verbraucher geführt ist und in dem ein zweites tiefkaltes Flüssiggas strömt, und einer Fülleinrichtung zum Ein- und Nachfüllen von Flüssiggas in den Wärmetauscherkreislauf.The invention relates to a liquid gas cooling system for Cooling a consumer to low temperature with one Cooling container to hold a first cryogenic Liquefied gas, a heat exchanger circuit through the Cooling container and is led to the consumer and in which a second cryogenic liquid gas flows, and one Filling device for filling and refilling liquid gas in the heat exchanger circuit.

Derartige Flüssiggas-Kühlungssysteme sind aus dem Stand der Technik beispielsweise zur Kühlung von Monochromotoren bekannt, bei denen Flüssigstickstoff bei Umgebungsdruck in einen isolierten Kühlungsbehälter eingefüllt wird, um das in dem Wärmetauscherkreislauf umlaufende zweite Flüssiggas, ebenfalls Flüssigstickstoff oder ein anderes geeignetes Gas zu kühlen. Der Wärmetauscherkreislauf hat einerseits einen Unterkühlungswärmetauscher, der im Flüssiggasbad in dem Kühlungsbehälter angeordnet ist, und andererseits einen üblichen Wärmetauscher, der mit dem Verbraucher wärmeleitend verbunden ist, um diesen zu kühlen. Es ist bekannt, daß bei Kühlsystemen dieser Art, das Problem auftritt, daß beispielsweise Flüssigstickstoff bei Umgebungsdruck (1 bar) eine Siedetemperatur von 77 K hat, so daß sich selbst bei Einfüllung von unterkühltem Flüssiggas mit der Zeit im Flüssiggasbad des Kühlungsbehälters eine Temperatur von 77 K einstellt, und daß das in dem Wärmetauscherkreislauf umlaufende Flüssiggas zur Kühlung des Verbrauchers nicht unter diese Temperatur abgekühlt werden kann.Such liquid gas cooling systems are state of the art of technology, for example for cooling Monochrome motors are known in which liquid nitrogen Ambient pressure in an insulated cooling tank is filled in the in the heat exchanger circuit circulating second liquid gas, also liquid nitrogen or to cool another suitable gas. The On the one hand, the heat exchanger circuit has one Subcooling heat exchanger in the liquid gas bath in the Cooling container is arranged, and the other one usual heat exchanger that works with the consumer is thermally connected to cool it. It is  known that in cooling systems of this type, the problem occurs that, for example, liquid nitrogen Ambient pressure (1 bar) has a boiling temperature of 77 K, so that even when filled with supercooled LPG over time in the LPG bath of the Cooling container sets a temperature of 77 K, and that the circulating in the heat exchanger circuit Liquid gas for cooling the consumer is not among them Temperature can be cooled.

Bei gewissen Anwendungen (z. B. bei Hochtemperatursupraleiter (HTSL)-Kabeln) sollte jedoch zum Erreichen und Aufrechterhalten des supraleitenden Zustands auf Temperaturen von weniger als 77 K abgekühlt werden. Auch andere Anwendungen bzw. Verbraucher des Flüssiggas-Kühlungssystems können eine Abkühlung auf Temperaturen unter 77 K bzw. unter die jeweilige Siedetemperatur (bei Umgebungsdruck) des verwendeten Flüssiggases erforderlich machen. Außerdem kann durch ein Absenken der Temperatur des tiefkalten Flüssiggases unter die Siedetemperatur sichergestellt werden, daß im Wärmetauscherkreislauf auch im Rücklauf einphasiges Flüssiggas vorliegt.In certain applications (e.g. in High temperature superconductor (HTSL) cables should, however Reaching and maintaining the superconducting state cooled to temperatures below 77 K. Other applications or consumers of the Liquid gas cooling system can cool down Temperatures below 77 K or below the respective Boiling temperature (at ambient pressure) of the used Make liquid gas necessary. In addition, a Lowering the temperature of the cryogenic liquid gas below the boiling temperature can be ensured that in Heat exchanger circuit also single-phase in the return LPG is present.

Flüssiggas-Kühlungssysteme, die das Erreichen und Aufrechterhalten von Temperaturen von weniger als 77 K gewährleisten, sind beispielsweise aus der DE 196 52 764 A1 bekannt.LPG cooling systems that achieve and Maintain temperatures below 77K ensure, are for example from DE 196 52 764 A1 known.

Den bekannten Flüssiggas-Kühlungssystemen ist gemeinsam, daß ein Nachfüllen des Wärmetauscherkreislaufes während des Betriebes (unter Druck) nicht möglich ist. Die aus dem Stand der Technik (vgl. z. B. die DE 196 52 764 A1) bekannten Fülleinrichtungen zum Ein- und Nachfüllen von Flüssiggas in den Wärmetauscherkreislauf ermöglichen das Ein- und Nachfüllen nur während einer Betriebsunterbrechung. Dies führt zum einen dazu, daß auch kleinere Leckagen im Wärmetauscherkreislauf zum Trockenlaufen des Flüssiggas-Kühlungssystems im Dauerbetrieb führen. Zum anderen führt die fehlende Möglichkeit des Nachfüllens während des Betriebes dazu, daß keine kontinuierliche Entnahme des zweiten tiefkalten Flüssiggases aus dem Wärmetauscherkreislauf während des Betriebes möglich ist. Eine derartige kontinuierliche Entnahme des zweiten tiefkalten Flüssiggases ist jedoch bei bestimmten Anwendungen, z. B. zur Kühlung von Hochstromdurchführungen von HTSL-Kabeln, notwendig. Schließlich sind die bekannten Flüssiggas-Kühlungssysteme auch empfindlich gegenüber Störungen. So kann z. B. das Nachfüllen des Kühlungsbehälters Druckschwankungen im Wärmetauscherkreislauf und damit Temperaturschwankungen zur Folge haben.The well-known liquid gas cooling systems common that a refill of the  Heat exchanger circuit during operation (under pressure) not possible. The state of the art (see e.g. the DE 196 52 764 A1) known filling devices for loading and Refill liquid gas in the heat exchanger circuit allow filling and refilling only during one Business interruption. On the one hand, this leads to the fact that minor leaks in the heat exchanger circuit to Running the LPG cooling system dry Carry out continuous operation. On the other hand, the missing one Possibility of refilling during operation that no continuous removal of the second cryogenic Liquid gas from the heat exchanger circuit during the Operation is possible. Such a continuous withdrawal of the second cryogenic liquefied petroleum gas is however certain Applications, e.g. B. for cooling high-current bushings HTSL cables, necessary. Finally, the known ones Liquid gas cooling systems are also sensitive to Disorders. So z. B. refilling the cooling container Pressure fluctuations in the heat exchanger circuit and thus Result in temperature fluctuations.

Ausgehend von der zuvor beschriebenen Problematik liegt somit der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Flüssiggas- Kühlungssystem anzugeben, welches einen störungsfreien Dauerbetrieb bei gleichzeitiger Möglichkeit der kontinuierlichen Entnahme des zweiten tiefkalten Flüssiggases aus dem Wärmetauscherkreislauf gewährleistet. Based on the problem described above, it is therefore the invention has for its object a liquid gas Specify cooling system, which is a trouble-free Continuous operation with simultaneous possibility of continuous Removal of the second cryogenic liquid gas from the Heat exchanger circuit guaranteed.  

Erfindungsgemäß ist die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Fülleinrichtung einen druckgeregelten Versorgungstank für das zweite tiefkalte Flüssiggas aufweist, der zum Ein- oder Nachfüllen des Wärmetauscherkreislaufs mit einem Einfüll­ behälter strömungsverbunden ist, in welchem das zweite tiefkalte Flüssiggas in flüssiger Form vorliegt, und in welchen eine abgehende Leitung und eine zuführende Leitung des Wärmetauscherkreislaufs sowie eine mit dem Versorgungstank verbundene Einfülleitung einmünden, wobei die Einfülleitung und die abgehende Leitung im unteren Bereich des Einfüllbehälters einmünden.According to the invention, the previously derived and shown task solved in that the filling device is a pressure-controlled Has supply tank for the second cryogenic liquid gas, which for Filling or refilling the heat exchanger circuit with a filler container is fluidly connected, in which the second cryogenic Liquid gas is in liquid form, and in which an outgoing Line and a supply line of the heat exchanger circuit and a filling line connected to the supply tank flow into, the filling line and the outgoing line in open into the lower area of the filling container.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht die Aufrechterhaltung eines konstanten Drucks, auch oberhalb des Umgebungsdrucks, über eine Regelung des Drucks im Versorgungstank. Diese Druckregelung erfolgt in an sich bekannter Weise beispielsweise über eine geregelte Heizung im Versorgungstank und federbelastete Druckregler oder druckgeregelte Ventile. Über die Druckregelung im Wärmetauscher­ kreislauf ist gewährleistet, daß z. B. das Nachfüllen des Kühlungs­ behälters nicht zu Druckschwankungen im Wärmetauscherkreislauf führt. Der Versorgungstank kann auch durch Tankfahrzeuge mit Flüssigkeitspumpen unter Druck nachgefüllt werden, während das Flüssiggas-Kühlsystem weiter betrieben wird. Der Tankvorgang entspricht dabei dem Stand der Technik. Hierdurch ist ein auch über sehr lange Zeiträume kontinuierlicher Betrieb des erfindungsgemäßen Flüssiggas-Kühlungssystem sichergestellt. Auch das Trockenlaufen des Flüssiggas-Kühlungssystems wird erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß das relativ zu eventuellen Leckagen große Volumen des Versorgungstanks auch im Dauerbetrieb sicherstellt, daß stets genug Flüssiggas zur Füllung des Wärmetauscherkreislaufes zur Verfügung steht. Schließlich ist über das Volumen des Versorgungstanks auch zu gewährleisten, daß eine kontinuierliche Entnahme des zweiten tiefkalten Flüssiggases aus dem Wärmetauscherkreislauf ohne Beeinträchtigung der Funktion des Wärmetauscherkreislaufes möglich ist. Die Dimensionierung des Versorgungstankes erfolgt dabei nach den Anforderungen an den Wärmetauscherkreislauf. Der Einfüllbehälter ermöglicht das kontinuierliche Ein- oder Nachfüllen des Wärmetauscherkreislaufes ohne eine aufwendige Ventilanordnung.The configuration according to the invention enables maintenance a constant pressure, also above the ambient pressure, above a regulation of the pressure in the supply tank. This pressure control takes place in a manner known per se, for example via a regulated one Heating in the supply tank and spring-loaded pressure regulator or pressure controlled valves. Via the pressure control in the heat exchanger Circuit is guaranteed that, for. B. refilling the cooling pressure fluctuations in the heat exchanger circuit leads. The supply tank can also be carried by tank vehicles Liquid pumps can be refilled under pressure while the Liquid gas cooling system continues to operate. The refueling process corresponds to the state of the art. This is also about very long periods of continuous operation of the invention Liquid gas cooling system ensured. Even running dry of the liquid gas cooling system according to the invention avoided that the large volume relative to possible leaks of the supply tank ensures that always enough liquid gas to fill the heat exchanger circuit  Available. Finally, about the volume of the Supply tanks also ensure that continuous Removal of the second cryogenic liquid gas from the Heat exchanger circuit without affecting the function of the Heat exchanger circuit is possible. The dimensioning of the Supply tanks are made according to the requirements of the Heat exchanger circuit. The filling container makes that possible continuous filling or refilling of the heat exchanger circuit without a complex valve arrangement.

Eine erste vorteilhafte Ausgestaltung erfährt das erfindungsgemäße Flüssiggas-Kühlsystem dadurch, daß eine Vakuumpumpe zum Abpumpen von gasförmigem ersten Flüssiggas aus dem Kühlungsbehälter vorgesehen ist, um den Innendruck im Kühlungsbehälter unter Umgebungsdruck zu senken oder zu halten. Hierdurch ist gewährleistet, daß die Temperatur des ersten tiefkalten Flüssiggases dauerhaft unterhalb von 77 K liegt, was für gewisse Anwendungen zwingend erforderlich ist.This is experienced in a first advantageous embodiment LPG cooling system according to the invention in that a Vacuum pump for pumping out gaseous first LPG from the cooling tank is provided to the Internal pressure in the cooling tank under ambient pressure lower or hold. This ensures that the Temperature of the first cryogenic liquid gas permanently is below 77 K, which is for certain applications is imperative.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung erfährt das erfindungsgemäße Flüssiggas-Kühlungssystem dadurch, daß der Wärmetauscherkreislauf mindestens eine Entnahmeeinrichtung zur Entnahme des zweiten tiefkalten Flüssiggases aufweist. Diese Entnahme wird erst durch die erfindungsgemäße Verbindung eines Versorgungstankes mit dem Wärmetauscherkreislauf möglich. Sie gewährleistet, daß die erfindungsgemäßen Flüssiggas-Kühlsysteme auch dann eingesetzt werden können, wenn eine Entnahme des zweiten tiefkalten Flüssiggases aus dem Wärmetauscherkreislauf erforderlich ist oder wenn die Möglichkeit einer Leckage abgesichert werden muß. Die Erfindung gewährleistet dabei zudem, daß das aus dem Wärmetauscherkreislauf entnommene zweite tiefkalte Flüssiggas dem Wärmetauscherkreislauf über den Versorgungstank wieder zuführbar ist, ohne daß das Flüssiggas-Kühlsystem hierdurch beeinträchtigt würde.This is experienced in a further advantageous embodiment LPG cooling system according to the invention in that the heat exchanger circuit at least one Removal device for removing the second cryogenic Has liquid gas. This removal is only possible through the Connection of a supply tank according to the invention with the heat exchanger circuit possible. It ensures that the liquid gas cooling systems according to the invention also then can be used when a removal of the second  cryogenic liquid gas from the heat exchanger circuit is necessary or if the possibility of leakage must be secured. The invention ensures also that the removed from the heat exchanger circuit second cryogenic liquid gas over the heat exchanger circuit the supply tank can be fed again without this LPG cooling system would be affected.

Um das im Versorgungstank befindliche zweite Flüssiggas für die Verwendung im Wärmetauscherkreislauf vorzukühlen, ist es vorteilhaft, zwischen dem Versorgungstank und dem Wärmetauscherkreislauf ein im ersten Flüssiggas angeordneten Vorunterkühler vorzusehen. Dieser Vorunterkühler kühlt das aus dem Versorgungstank kommende Flüssiggas in dem Fall, in dem sich das erste tiefkalte Flüssiggas auf einer Temperatur unterhalb der Siedetemperatur bei Umgebungsdruck befindet, soweit ab, daß sichergestellt ist, daß dem Wärmetauscherkreislauf nur einphasiges Flüssiggas zugeführt wird.To the second liquid gas in the supply tank for the To pre-cool use in the heat exchanger circuit, it is advantageous between the supply tank and the heat exchanger circuit to provide in the first liquefied gas precooler. This Pre-cooler cools what comes out of the supply tank Liquefied petroleum gas in the case where the first cryogenic liquefied gas is on a temperature below the boiling point at ambient pressure is to the extent that it is ensured that the Heat exchange circuit only single-phase liquid gas is supplied.

Ordnet man gemäß einer weiteren Ausgestaltung den Einfüllbehälter im wesentlichen im Kühlungsbehälter unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des ersten Flüssiggases an, so wird auch hierdurch eine Vorkühlung des aus dem Versorgungstank nachgefüllten Flüssiggases gewährleistet.According to a further embodiment, the Filling container essentially in the cooling container below of the liquid level of the first liquid gas, so this also precools the supply tank refilled liquid gas guaranteed.

Schließlich erfährt das erfindungsgemäße Flüssiggas-Kühlsystem eine bevorzugte Ausgestaltung auch dadurch, daß in den Einfüllbehälter unter dem Flüssigkeitsspiegel des zweiten Flüssiggases eine mit dem Versorgungstank verbundene Einfülleitung und die abgehende Leitung des Wärmetauscherkreislaufes mündet und daß in den Einfüllbehälter oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des zweiten Flüssigkeitsgases die einkommende Leitung des Wärmetauscherkreislaufes mündet. Hierdurch wird sichergestellt, daß zumindest auf der Vorlaufseite des Wärmetauscherkreislaufes nur einphasiges tiefkaltes Flüssiggas transportiert wird.Finally, the liquid gas cooling system according to the invention experiences one preferred embodiment also in that in the filling container under the liquid level of the second liquid gas one with the Supply tank  connected filling line and the outgoing line of the Heat exchanger circuit opens and that in the Filling container above the liquid level of the second liquid gas the incoming line of Heat exchanger circuit opens. This will ensured that at least on the leading side of the Heat exchanger circuit only single-phase cryogenic Liquid gas is transported.

Es gibt nun eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Flüssiggas-Kühlsystem zur Kühlung eines Verbrauchers auf Tieftemperatur auszugestalten und weiterzubilden. Hierzu wird beispielsweise verwiesen einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Patentansprüche andererseits auf die Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigtThere are now a variety of ways that Liquid gas cooling system according to the invention for cooling a To design consumer at low temperature and to continue training. Reference is made to this for example on the one hand to the subordinate to claim 1 Claims on the other hand to the description of a preferred embodiment in connection with the Drawing. In the drawing shows

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Flüssiggas-Kühlungssystems Fig. 1 is a schematic representation of an embodiment of a liquid gas cooling system according to the invention

Fig. 2 eine schematische vergrößerte Darstellung der Verbindung zwischen Wärmetauscherkreislauf und Versorgungstank bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Fig. 2 is a schematic enlarged view of the connection between the heat exchanger circuit and supply tank in the embodiment shown in Fig. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flüssiggas-Kühlungssystems zur Kühlung eines Verbrauchers 1 auf Tieftemperatur weist einen Kühlungsbehälter 2 zur Aufnahme eines ersten tiefkalten Flüssiggases 3, einen Wärmetauscherkreislauf 4, der durch den Kühlungsbehälter 2 und zu dem Verbraucher 1 geführt ist und in dem ein zweites tiefkaltes Flüssiggas 5 strömt sowie eine Fülleinrichtung 6 zum Ein- und Nachfüllen von Flüssiggas in den Wärmetauscherkreislauf 4 auf.The embodiment shown in Fig. 1 of a liquid gas cooling system according to the invention for cooling a consumer 1 to low temperature has a cooling container 2 for receiving a first cryogenic liquid gas 3 , a heat exchanger circuit 4 which is passed through the cooling container 2 and to the consumer 1 and in which a second cryogenic liquid gas 5 flows and a filling device 6 for filling and refilling liquid gas into the heat exchanger circuit 4 .

Erfindungsgemäß weist die Fülleinrichtung 6 einen mit dem Wärmetauscherkreislauf 4 verbundenen, druckgeregelten Versorgungstank 7 für das zweite tiefkalte Flüssiggas 5 auf.According to the invention, the filling device 6 to a connected to the heat exchange circuit 4, pressure-regulated supply tank 7 for the second cryogenic liquefied gas. 5

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flüssiggas-Kühlungssystems ist der Kühlungsbehälter 2 durch eine Abdeckung 8 gasdicht verschlossen. Wie bereits erwähnt, enthält der Kühlungsbehälter 2 ein Flüssiggasbad eines ersten tiefkalten Flüssiggases 3. Als Flüssiggase kommen neben dem bereits angesprochenen und bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel verwandten Stickstoff (N2) auch Argon (Ar), Neon (Ne), Wasserstoff (H2), Helium (He) oder Sauerstoff (O2) in Frage. Diese Flüssiggase können in geeigneter Kombination für das erste tiefkalte Flüssiggas 3 im Kühlungsbehälter 2 und das zweite tiefkalte Flüssiggas 5 im Wärmetauscherkreislauf 4 verwendet werden. An der Abdeckung 8 des Kühlungsbehälters 2 ist bei dem dargestellten Ausführunsbeispiel eine Entnahmeleitung 9 für die Stickstoffgasphase 10 angebracht. Für die Entnahme ist eine Vakuumpumpe 11 mit einer Vakuum- Druckregeleinrichtung 12 vorgesehen. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der Entnahmeleitung 9 vor der Vakuum-Pumpe 11 ein Gasanwärmer 13 angeordnet. In the embodiment of a liquid gas cooling system according to the invention shown in FIG. 1, the cooling container 2 is closed gas-tight by a cover 8 . As already mentioned, the cooling container 2 contains a liquid gas bath of a first cryogenic liquid gas 3 . In addition to the nitrogen (N 2 ) already mentioned and used in the preferred exemplary embodiment, argon (Ar), neon (Ne), hydrogen (H 2 ), helium (He) or oxygen (O 2 ) are also suitable as liquid gases. These liquid gases can be used in a suitable combination for the first cryogenic liquid gas 3 in the cooling container 2 and the second cryogenic liquid gas 5 in the heat exchanger circuit 4 . In the exemplary embodiment shown, a removal line 9 for the nitrogen gas phase 10 is attached to the cover 8 of the cooling container 2 . A vacuum pump 11 with a vacuum pressure control device 12 is provided for removal. In the exemplary embodiment shown, a gas heater 13 is arranged in the extraction line 9 in front of the vacuum pump 11 .

Der Wärmetauscherkreislauf 4 umfaßt ein Rohrleitungssystem 14, das von einem Unterkühlungswärmetauscher 15, welcher in dem ersten tiefkalten Flüssiggas 3 im Kühlungsbehälter 2 angeordnet ist, über eine Flüssiggaspumpe 16 zu einem Verbraucher 1 führt, der über einen weiteren Wärmetauscher 17 wärmeleitend mit dem Flüssiggas in dem Rohrleitungssystem 14 verbunden ist. Für den Fall, daß es sich bei dem Verbraucher 1 um ein HTSL-Kabel oder dergleichen handelt, kann dieser Verbraucher 1 auch direkt in ein Rohrstück des Rohrleitungssystems 14 eingebracht und von dem zweiten tiefkalten Flüssiggas 5 umspült werden, so daß dann ein Wärmetauscher 17 im klassischen Sinne nicht notwendig ist. In Fig. 1 ist weiter dargestellt, daß das Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flüssiggas-Kühlungssystems eine Flüssiggasversorgungseinrichtung 18 für den Kühlungsbehälter 2 mit einer Füllstandmeßeinrichtung 19 umfaßt, welche das Füllniveau des ersten tiefkalten Flüssiggases 3 im Kühlungsbehälter 2 erfaßt und ein Signal an ein steuerbares Ventil 20 ausgeben kann, um eine Speiseleitung 21 für Flüssigstickstoff abhängig von Füllniveau zu öffnen oder zu schließen.The heat exchanger circuit 4 comprises a pipeline system 14 , which leads from a subcooling heat exchanger 15 , which is arranged in the first cryogenic LPG 3 in the cooling tank 2 , via a liquefied gas pump 16 to a consumer 1 , which, via a further heat exchanger 17, conducts heat with the liquefied gas in the piping system 14 is connected. In the event that the consumer 1 is a HTSL cable or the like, this consumer 1 can also be introduced directly into a pipe section of the piping system 14 and flushed by the second cryogenic liquid gas 5 , so that a heat exchanger 17 in classical sense is not necessary. In Fig. 1 also shows that the embodiment of a liquid-cooling system according to the invention comprises a liquefied gas supply device 18 for the cooling tank 2 with a Füllstandmeßeinrichtung 19 which detects the filling level of the first cryogenic liquefied gas 3 in the cooling container 2 and provide a signal to a controllable valve 20 can to open or close a feed line 21 for liquid nitrogen depending on the filling level.

Daß das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Flüssiggas-Kühlungssystems mit einem unter Unterdruck stehenden Kühlungsbehälter 2 arbeitet, stellt lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dar.The fact that the exemplary embodiment of a liquid gas cooling system according to the invention shown in the figures works with a cooling container 2 which is under vacuum is merely a preferred embodiment of the invention.

In Fig. 1 ist weiter dargestellt, daß bei dem Ausführungsbeispiel der Wärmetauscherkreislauf 4 eine Entnahmeeinrichtung 22 zur Entnahme von tiefkaltem Flüssiggas, insbesondere zur kontinuierlichen Entnahme, aufweist, welches insbesondere zur Kühlung von Hochstromdurchführung in Verbindung mit HTSL-Kabeln verwendet wird.In Fig. 1 it is further shown that in the embodiment of the heat exchanger circuit 4 has a removal device 22 for the removal of cryogenic liquid gas, in particular for continuous removal, which is used in particular for cooling high-current feedthrough in connection with HTSL cables.

Weiter ist in Fig. 1 dargestellt, daß zwischen dem Versorgungstank 7 und dem Wärmetauscherkreislauf 4 ein Vorunterkühler 23 zur Vorunterkühlung des aus dem Versorgungstank 7 entnommenen zweiten tiefkalten Flüssiggases 5 vorgesehen ist.It is further shown in Fig. 1 that a pre-subcooler 23 is provided between the supply tank 7 and the heat exchanger circuit 4 for pre-cooling the second cryogenic liquid gas 5 removed from the supply tank 7 .

Die konkrete Verbindung zwischen dem Versorgungstank 7 und dem Wärmetauscherkreislauf 4 ist in Fig. 1 innerhalb des gestrichelt umrandeten Bereiches nur schematisch dargestellt. Dieser gestrichelt umrandete Bereich ist in Fig. 2 vergrößert dargestellt. Fig. 2 zeigt eine mit dem in Fig. 2 nicht dargestellten Versorgungstank verbunden Rohrleitung 24, die über den Vorunterkühler 23 in einen Einfüllbehälter 25 mündet. Wie aus Fig. 2 ohne weiteres ersichtlich ist, mündet die Rohrleitung 24 hinter dem Vorunterkühler 23 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des zweiten Flüssiggases 5 in den Einfüllbehälter 25. Ebenfalls unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des zweiten Flüssiggases 5 im Einfüllbehälter 25 mündet die abgehende Leitung 26 des Wärmetauscherkreislaufes 4. Demgegenüber mündet die einkommende Leitung 27 des Wärmetauscherkreislaufes 4 in den Einfüllbehälter 25 vorzugsweise oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des zweiten tiefkalten Flüssiggases 5 innerhalb des Einfüllbehälters 25. The specific connection between the supply tank 7 and the heat exchanger circuit 4 is shown only schematically in FIG. 1 within the area outlined in dashed lines. This area surrounded by dashed lines is shown enlarged in FIG. 2. FIG. 2 shows a pipeline 24 connected to the supply tank, not shown in FIG. 2, which opens into a filling container 25 via the pre-cooler 23 . As can be readily seen from FIG. 2, the pipeline 24 opens into the filling container 25 behind the pre-cooler 23 below the liquid level of the second liquid gas 5 . Also below the liquid level of the second liquefied gas 5 in the hopper 25, the outgoing line leads 26 of the heat exchange circuit. 4 In contrast, the incoming line 27 of the heat exchanger circuit 4 opens into the filling container 25, preferably above the liquid level of the second cryogenic liquid gas 5 within the filling container 25 .

In Fig. 2 ist auch dargestellt, daß sich der Einfüllbehälter 25 im Kühlungsbehälter 2 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels des ersten tiefkalten Flüssiggases 3 befindet.In FIG. 2 it is also shown that the hopper 25 is located in the cooling vessel 2 below the liquid level of the first cryogenic liquefied gas. 3

Eine Entgasung des Einfüllbehälters 25 wird über ein Entgasungsventil 30 ermöglicht. Zur Entlüftung beim Befüllen des Wärmetauscherkreislaufes 4 ist verbunden sowohl mit der einkommenden Leitung 27 als auch mit dem Einfüllbehälter 25 ein Entlüftungsventil 31 vorgesehen. Schließlich ist zur Befüllung des Wärmetauscherkreislaufs 4 zwischen dem Entlüftungsventil und der einkommenden Leitung 27 auf der einen Seite und dem Einfüllbehälter 25 auf der anderen Seite ein Absperrventil 32 angeordnet. Das Entgasungsventil 30 und das Entlüftungsventil 31 können auch als mechanischen Entlüfter oder elektrischen Füllstandsregler ausgeführt sein. Das Absperrventil 32 zur Befüllung schließlich kann auch als Rückschlagventil ausgebildet sein.Degassing of the filling container 25 is made possible via a degassing valve 30 . For venting when filling the heat exchanger circuit 4 , a vent valve 31 is provided connected to both the incoming line 27 and the filling container 25 . Finally, a shutoff valve 32 is arranged for filling the heat exchanger circuit 4 between the vent valve and the incoming line 27 on one side and the filling container 25 on the other side. The degassing valve 30 and the vent valve 31 can also be designed as a mechanical vent valve or an electrical fill level controller. Finally, the shut-off valve 32 for filling can also be designed as a check valve.

Durch die erfindungsgemäße Verbindung des zum Wärmetauscherkreislauf 4 gehörenden Einfüllbehälters 25 mit dem druckgeregelten Versorgungstank 7 über die Rohrleitung 24 und den Vorunterkühler 23 ist gewährleistet, daß im Einfüllbehälter 25 stets derselbe Druck herrscht, wie im druckgeregelten Versorgungstank 7. Damit herrscht auch im gesamten Wärmetauscherkreislauf 4 ein konstanter Druck, unabhängig von Schwankungen des Flüssigkeitsstandes des ersten tiefkalten Flüssiggases 3 im Kühlungsbehälter 2 und unabhängig von einer Entnahme, beabsichtigt oder unbeabsichtigt, von Flüssiggas aus dem Wärmetauscherkreislauf 4. Mit den heute bekannten druckgeregelten Versorgungstanks ist auch gewährleistet, daß bei dem Befüllvorgang des Versorgungstanks 7 der Druck in diesem bis auf geringfügige Schwankungen konstant bleibt, so daß ein unterbrechungsfreier Betrieb des erfindungsgemäßen Flüssiggas-Kühlsystems über eine beliebig lange Zeit gewährleistet werden kann.The inventive connection of the filling container 25 belonging to the heat exchanger circuit 4 with the pressure-controlled supply tank 7 via the pipeline 24 and the pre-cooler 23 ensures that the same pressure prevails in the filling container 25 as in the pressure-controlled supply tank 7 . This means that there is also a constant pressure in the entire heat exchanger circuit 4 , regardless of fluctuations in the liquid level of the first cryogenic liquid gas 3 in the cooling container 2 and regardless of a removal, intentionally or unintentionally, of liquid gas from the heat exchanger circuit 4 . With the pressure-controlled supply tanks known today, it is also ensured that, during the filling process of the supply tank 7, the pressure in the latter remains constant except for slight fluctuations, so that uninterrupted operation of the liquid gas cooling system according to the invention can be ensured for any length of time.

Claims (6)

1. Flüssiggas-Kühlungssystem zur Kühlung eines Verbrauchers (1) auf Tief­ temperatur mit einem Kühlungsbehälter (2) zum Aufnehmen eines ersten tiefkalten Flüssiggases (3), einem Wärmetauscherkreislauf (4), der durch den Kühlungsbehälter (2) und zu dem Verbraucher (1) geführt ist und in dem ein zweites tiefkaltes Flüssiggas (5) strömt, und mit einer Fülleinrichtung (6) zum Ein- und Nachfüllen von Flüssiggas in den Wärmetauscherkreislauf (4), dadurch gekennzeichnet, daß die Fülleinrichtung (6) einen druckgeregelten Versorgungstank (7) für das zweite tiefkalte Flüssiggas (5) aufweist, der zum Ein- oder Nachfüllen des Wärmetauscherkreislaufs (4) mit einem Einfüllbehälter (25) strömungs­ verbunden ist, in welchem das zweite tiefkalte Flüssiggas in flüssiger Form vorliegt, und in welchen eine abgehende Leitung (26) und eine zuführende Leitung (27) des Wärmetauscherkreislaufs (4) sowie eine mit dem Versor­ gungstank (7) verbundene Einfülleitung (24) einmünden, wobei die Einfül­ leitung (24) und die abgehende Leitung (26) im unteren Bereich des Einfüllbe­ hälters (25) einmünden.1. LPG cooling system for cooling a consumer ( 1 ) to low temperature with a cooling container ( 2 ) for receiving a first cryogenic liquid gas ( 3 ), a heat exchanger circuit ( 4 ) through the cooling container ( 2 ) and to the consumer ( 1 ) and in which a second cryogenic liquid gas ( 5 ) flows, and with a filling device ( 6 ) for filling and refilling liquid gas in the heat exchanger circuit ( 4 ), characterized in that the filling device ( 6 ) has a pressure-controlled supply tank ( 7 ) for the second cryogenic liquefied petroleum gas ( 5 ), which for the filling or refilling of the heat exchanger circuit ( 4 ) is fluidly connected to a filling container ( 25 ) in which the second cryogenic liquefied petroleum gas is in liquid form and in which an outgoing line ( 26 ) and a supply line ( 27 ) of the heat exchanger circuit ( 4 ) and one with the supply tank ( 7 ) connected The filling line ( 24 ) opens, the filling line ( 24 ) and the outgoing line ( 26 ) opening in the lower region of the filling container ( 25 ). 2. Flüssiggas-Kühlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vakuumpumpe (11) zum Abpumpen von gasförmigem ersten tiefkalten Flüs­ siggas (3) aus dem Kühlungsbehälter (2) vorgesehen ist, um den Innendruck im Kühlungsbehälter (2) unter Umgebungsdruck zu senken oder zu halten.2. LPG cooling system according to claim 1, characterized in that a vacuum pump ( 11 ) for pumping out gaseous first cryogenic liquid siggas ( 3 ) from the cooling container ( 2 ) is provided to reduce the internal pressure in the cooling container ( 2 ) under ambient pressure or hold. 3. Flüssiggas-Kühlungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmemtauscherkreislauf (4) mindestens eine Entnahmeeinrich­ tung (9) zur Entnahme des zweiten tiefkalten Flüssiggases (5) aufweist.3. LPG cooling system according to claim 1 or 2, characterized in that the heat exchanger circuit ( 4 ) has at least one Entnahmeinrich device ( 9 ) for removing the second cryogenic liquid gas ( 5 ). 4. Flüssiggas-Kühlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Versorgungstank (7) und dem Wärmetauscherkreislauf (4) ein im ersten tiefkalten Flüssiggas (3) angeordneter Vorunterkühler (23) vorgesehen ist.4. LPG cooling system according to one of claims 1 to 3, characterized in that between the supply tank ( 7 ) and the heat exchanger circuit ( 4 ) in the first cryogenic liquid gas ( 3 ) arranged pre-cooler ( 23 ) is provided. 5. Flüssiggas-Kühlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfüllbehälter (25) im wesentlichen im Kühlungsbehälter (2) unter­ halb des Flüssigkeitsspiegels des ersten tiefkalten Flüssiggases (3) ange­ ordnet ist.5. LPG cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that the filling container ( 25 ) is arranged substantially in the cooling container ( 2 ) below half the liquid level of the first cryogenic liquid gas ( 3 ). 6. Flüssiggas-Kühlungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei bestimmungsgemäßer Befüllung des Einfüllbehälters (25) die ein­ kommende Leitung (27) des Wärmetauscherkreislaufs (4) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des zweiten tiefkalten Flüssiggases (5) im Einfüllbe­ hälter (25) und die mit dem Versorgungstank verbundene Einfülleitung (24) sowie die abgehende Leitung (26) des Wärmetauscherkreislaufs (4) unter­ halb des Flüssigkeitsspiegels des zweiten tiefkalten Flüssiggases (5) im Einfüllbehälter (25) in diesen einmündet.6. LPG cooling system according to one of the preceding claims, characterized in that when the filling container ( 25 ) is filled as intended, an incoming line ( 27 ) of the heat exchanger circuit ( 4 ) above the liquid level of the second cryogenic liquid gas ( 5 ) in the filling container ( 25 ) and the filling line ( 24 ) connected to the supply tank as well as the outgoing line ( 26 ) of the heat exchanger circuit ( 4 ) opens into the filling container ( 25 ) below half the liquid level of the second cryogenic liquid gas ( 5 ).
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