DE2006595A1 - Vorrichtung zum Verflüssigen von bei sehr niedriger Temperatur kondensierenden Gasen - Google Patents
Vorrichtung zum Verflüssigen von bei sehr niedriger Temperatur kondensierenden GasenInfo
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- F25J1/0257—Construction and layout of liquefaction equipments, e.g. valves, machines
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Description
Anmelder: N.V. P.-i LIPS' GLOEILAiVIPENFABRlEKEH PHN. 3858,
Aktes MT- 3858 ' ' ■ '
Anmeldung vom: i"2.Pebr .1970 ■ JW /
"Vorrichtung zum Verflüssigen von bei sehr niedriger
Temperatur kondensierenden Gasen".
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung
zum Verflüssigen von bei sehr niedriger Temperatur kondensierenden
Gasen, die eine Gaskältemaschine mit mindestens ™
einem Kompressionsraum mit veränderlichem Volumen und höherer
mittlerer Temperatur sowie mindestens einem Expansionsraum mit ebenfalls veränderlichem Volumen und niedrigerer mittlerer
Temperatur enthält, welche Räume miteinander in Verbindung stehen und wobei sich in dieser Verbindung ein Regenerator
befindet und der Expansionsraum mit einem Einlass und einem Auslass für Arbeitsmedium versehen ist, wobei sich der
Auslass über einen Gegenstromwärmeaustauscher an die Einlassseite
einer ersten Expansionsvorrichtung anschliesst, in der
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das Medium bis zu einem Druck expandiert, der dem minimalen in der Gaskältemaschine auftretenden Druck entspricht oder
höher als dieser Druck ist,· und wobei sich die Auslasseite der Expansionsvorrichtung über den genannten Gegenstromwärmeaustauscher
an den Einlass der Gaskältemaschine anschliesst.
Vorrichtungen der obenstehend beschriebenen Art
sind bekannt. Das aus dem Expansionsraum ausgelassene Arbeitsmedium
wird dabei nach Durchgang des genannten Wärmeaustauschers in der Expansionsvorriehtung bis zum minimalen in
der Kältemaschine auftretenden Druck expandiert. Zum Kondensieren von Medium mit sehr niedriger Kondensationstemperatur
ist es notwendig, bis zu Drücken zu expandieren, die viel niedriger sind als der in der Gaskältemaschine auftretende
minimale Druck. Das bedeutet, dass der nicht-kondensierte Teil des Mediums für seine Zurückführung zur Gaskältemaschine
mit Hilfe eines Kompressors bis mindestens den minimalen Druck der Gaskältemaschine verdichtet werden muss. Damit
die Verluste klein gehalten werden, arbeitet der Kompressor dabei bei Zimmertemperatur, was bedeutet, dass zwischen dem
Kompressor und dem Teil mit niedriger Temperatur der Vorrichtung Wärmeaustauscher vorhanden sein müssen. Der zusätzliche
Kompressor und die erforderliche Wärmeaustauscher machen
die bekannte Vorrichtung verwickelt und teuer.
Die Erfindung bezweckt, eine Vorrichtung der
obenstehend beschriebenen Art zu schaffen, bei der kein Kompressor
mehr erforderlich ist und die Anzahl erforderlicher Wärmeaustauscher stark verringert ist.
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Die erfindungsgemässe Torrichtung weist- dazu das
Kennzeichen auf, dass eine zweite Expansionsvofriclitung vorhanden
ist, deren Einlasseite ebenfalls mit der Auslasseite
der ersten Expaasionsvorriclitung verbunden ist und deren
AbführungsSeite in einen Flussigkeitss.ammelbehälter mündet,
beides derart, dass soviel Medium zur zweiten Expansionsvor—
richtung fliesst, dass nach der zweiten Expansionsvorrichtung
nahezu alles Flüssigkeit geworden ist.
- Bei'der erfindtuigsgemässen Vorrichtung wird also
zunächst das Medium vom maximalen Druck in der Gaskältemaschine
bis zum minimalen Druck in der Gaskältemaschine expandiert.
Ein Teil des Mediums fliesst danach über den Wärmeaustauscher zur Kältemaschine zurück, während ein anderer
Teil in einer zweiten Expansionsvorrichtung bis zu einem niedrigeren Druck expandiert wird. Dieser Teil ist dabei
derart gewählt worden, dass er völlig als Flüssigkeit in den
Sammelbehälter gelangt. Bei der erfindungsgemässen Vorrichtung
ist also kein Kompressor mehr erforderlich um einen Teil des ύ
expandierten Mediums t>is zum minimalen Druck einer Gaskältemaschine
zu komprimieren. Das Zuführen des kondensierten Mediums kann dadurch erfolgen, dass eine Gasflasche mit dem
Expansionsraum der Kältemaschine verbunden wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist' eine Gaskältemaschine angedeutet· Diese enthält einen Zylinder 2, in dem
ein Kolben 3 und ein Verdränger k beweglich sind. Der Kolben
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und der Verdränger sind über eine Kolbenstange 5 und eine
Verdrängerstange 6 mit einem nicht-dargestellten Getriebe
verbunden. Zwischen dem Kolben und dem Verdränger befindet sich ein Kompressionsraüm 7» der über einen Kühler 8, einen
Regenerator 9 und einen Gefrierer 10 mit einem Expansionsraum
11 in Verbindung steht.
Der Expansionsraum 11 ist mit einem Auslassventil
12 und einem Einlassventil 13 versehen. An das Auslassventil 12 schliesst sich eine Leitung Ik an, die sich über einen
Wärmeaustauscher 15 mit ihrer anderen Seite an die Einlassseite
16 einer Expansionsmaschine 17 anschliesst. An die
Abführungsseite 18 der Expansionsmaschine 17 schliesst sich
eine Leitung 19 an, die sich über den Wärmeaustauscher 15
mit ihrer anderen Seite an das Einlassventil 13 anschliesst. Weiter schliesst sich an die Abführungsseite 18 eine Leitung
20 an, die sich mit ihrer anderen Seite an die Einlasseite
21 einer zweiten Expansionsmaschine 22 anschliesst, deren Ab-P
führungsleitung 23 in einen Flüssigkeitssammelbehälter 2k
mündet.
In der Gaskältemaschine wird auf bekannte Weise wechselweise ein Arbeitsmedium, beispielsweise Helium oder
Wasserstoff, komprimiert, wenn es sich im wesentlichen im Kompressionsraum 7» und expandiert, wenn es sich im wesentlichen
im Expansionsraum 12 mit niedriger Temperatur befindet .
Bei maximalem Druck im Arbeitsraum wird über das Auslassventil 12 eine Menge kalten Mediums ausgelassen.
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Dieses Medium, fliesst über den Wärmeaustauscher 15» in dem
es weiter abkühlt, zur Expansionsmaschine 17» in der es bis
zu einem Druck expandiert, der dem minimalen Druck der Gaskältemaschine
nahezu entspricht. Das expandierte und daher weitergekühlte Medium fliesst dann zum Teil über die Leitung
19 und den Wärmeaustauscher 15 zum Einlassventil 13 der Gaskältemaschine
1 zurück und- zum Teil über die Leitung 20 zur zweiten Expansionsmaschine 22, in der es bis zum Umgebungs- m
druck expandiert. Das zum Einlassventil 13 fliessende Medium
tritt in die Kältemaschine 1 hinein, sobald der Druck darin geringer ist als in der Leitung 19. Derjenige Mediumteil, der
zur Expansionsmaschine 22 fliesst ist derart gewählt worden, dass dieser Teil bei der Expansion völlig kondensiert. Das
Kondensat wird im Behälter Zk gesammelt. Zufuhr von Medium an die Gaskältemaschine erfolgt aus einer Hochdruckmediumflasche
25» die sich über die Leitung 26 mit einem darin befind-lichen
federbelasteten Rückflussventil 27 an den Kompressionsraum j
7 anschliesst»
Auf diese Weise ist eine einfache mit geringem
Verlust arbeitende Verflüssigungsvorrichtung erhalten worden.
Obsohon in der Zeichnung beispielsweise eine Einstufehgaskältemaschine
dargestellt ist, dürfte es einleuchten, dass unter Umständen diese Maschine auch als Mehrstufenkältemaschine,
d.h. mit mehreren Expansionsräumen mit nacheinander niedrigeren Temperaturen ausgebildet sein kann.
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Claims (1)
- PHN. 3858. - 6 -PATENTANSPRUCH .Vorrichtung zum Verflüssigen von bei sehr niedriger Temperatur kondensierenden Gasen, die eine Gaskältemaschine mit mindestens einem Kompressionsraum mit veränderlichem Volumen und höherer mittlerer Temperatur sowie mindestens einem Expansionsraum mit ebenfalls veränderlichem Volumen und niedrigerer mittlerer Temperatur enthält, welche «t Räume miteinander in Verbindung stehen und wobei sich in dieser Verbindung ein Regenerator befindet, und der Expansionsraum mit einem Einlass und einem Auslass für Arbeitsmedium versehen ist, wobei sich der Auslass über einen Gegenstromwärmeaustauscher an eine Einlasseite einer ersten Expansionsvorrichtung anschliesst, in der das Medium bis zu einem Druck expandiert, der dem minimalen in der Gaskältemaschine auftretenden Druck entspricht oder höher als dieser Druck ist, und wobei sich die Auslasseite der Expansionsvorrichtung über den genannten Gegenstromwärmeaustauscher an den Einlassw der Gaskältemaschine anschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine zweite Expansionsvorrichtung enthält, deren Einlasseite ebenfalls mit der Auslasseite der ersten Expansionsvorrichtung verbunden ist und deren Abführungsseite in einen Flüssigkeitssammelbehälter mündet, beides derart, dass soviel Medium zur zweiten Expansionsvorrichtung fliesst, dass nach der zweiten Expansionsvorrichtung nahezu alles Flüssigkeit ist.009839/1875
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