DE2121614C3

DE2121614C3 - Device for the transport of cold between a cold source and a consumer

Info

Publication number: DE2121614C3
Application number: DE19712121614
Authority: DE
Inventors: Johannes Eindhoven Holland (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1970-05-25
Filing date: 1971-05-03
Publication date: 1976-07-29

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Transport von Kälte zwischen einer Kältequelle und einem Verbraucher mit einem Außenrohr, in dem sich wenigstens ein erstes Innenrohr, durch das ein Kältemittel mit niedrigerer Temperatur strömt, und wenigstens ein zweites Innenrohr, durch welches ein Kältemittel mit höherer Temperatur strömt, axial nebeneinander erstrecken, wobei zwischen dem Außenrohr und den Innenrohren eine Anzahl von Distanzhaltern angeordnet ist.The invention relates to a device for transporting cold between a cold source and a Consumer with an outer tube in which there is at least one first inner tube through which a refrigerant flows at a lower temperature, and at least one second inner tube, through which a refrigerant with higher temperature flows, extend axially next to each other, wherein a number of spacers are arranged between the outer tube and the inner tubes is.

Einrichtungen dieser Art sind bekannt aus der US-PS 92 830 und der US-PS 34 73 341.Devices of this type are known from US-PS 92 830 and US-PS 34 73 341.

Es ist hierbei üblich, als Distanzhalter quer zur Axialrichtung angeordnete Platten zu verwenden, die suwohl mil dem eisten als auch mit dem zweiten innenrohr mechanisch und somit auch thermisch verbunden sind.It is common here to act as a spacer transversely to the axial direction arranged plates to use, the suwohl with the ice as well as with the second inner tube mechanically and thus also thermally connected.

Ein Nachteil dieser Konstruktion ist. daß relativ viel Wärme von dem eine höhere Temperatur aufweisenden zweiten Innenrohr über die Plattendistanzhalter zu dem eine niedrigere Temperatur aufweisenden ersten Innenrohr strömt, was eine unerwünschte Verringerung des Kälteinhalts des Kältemittels in dem ersten Innenrohr mit sich bringt.One disadvantage of this design is. that relatively much heat from the higher temperature second inner tube via the plate spacers to the first, which has a lower temperature Inner tube flows, causing an undesirable reduction in the cold content of the refrigerant in the first Inner tube brings with it.

Um den Wärmestrom einzuschränken, werden die Platten aus einem die Wärme schlecht leitenden MateIn order to restrict the flow of heat, the plates are made of a material that does not conduct heat well

rtal hergestellt.rtal manufactured.

Ziel der Erfindung ist es. die Wärmeübertragung von dem zweiten zum ersten Innenrohr zu reduzieren.The aim of the invention is. the heat transfer from the second to reduce to the first inner tube.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine Verringerung des Wärm-stroms dadurch erzielt werden kann, daß"der Weg. den die Wärme zurücklegen muß. um von dem zweiten zum ersten Innenrohr zu gelangen, verlängert und Juiim der ihcmnM.i.e widerstand erhöht wird.The invention is based on the knowledge that a reduction in the heat flow is achieved thereby It can be said that "the path that the heat must cover in order to get from the second to the first inner tube arrive, extended and Juiim the ihcmnM.i.e resistance is increased.

ίο Zur Verwirklichung des angestrebten Ziels ist die Einrichtung dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzhalter aus einem Gebilde bestehen, das ein erstes Stützelement und wenigstens ein zweites Stützelement aufweist, die sich quer zur Axialrichtung erstrecken und in Axialrichtung voneinander distanziert über ein die Wärme schlecht leitendes Röhrchen miteinander verbunden sind, wobei das erste Stützelement mit dem ersten Innenrohr in Berührung steht und dieses dem Außenrohr gegenüber an seinem Platz hält, während das zweite Stützelement mit dem zweiten Innenrohr in Berührung steht und dieses dem Außenrohr gegenüber an seinem Plaiz hält.ίο To achieve the desired goal is the Device characterized in that the spacers consist of a structure which has a first support element and at least one second support element, which extend transversely to the axial direction and in Axially spaced from one another and connected to one another via a tube that does not conduct heat well are, wherein the first support element is in contact with the first inner tube and this the Outer tube holds opposite in place, while the second support element with the second inner tube in Contact is and this holds the outer tube in front of its plaiz.

Auf diese Weise ist erreicht, daß die Wärme nur über das Rohrchen und die beiden Stützelemente von dem zweiten zum ersten Innenrohr strömen kann.In this way it is achieved that the heat only through the tube and the two support elements of the second can flow to the first inner tube.

Dadurch, daß das Röhrchen einen niedrigen Wärmeleuungskoettizienten und m Mromungsnchtung der Wärme eine große Länge bei geringem Querschnitt aufweist, ist sein thermischer Widerstand hoch, und es findet nur eine geringe Wärmeübertragung von dem zweiten zum ersten Innenrohr statt.Because the tube has a low coefficient of thermal conductivity and m Mromungsnchtung the Heat has a great length with a small cross-section, its thermal resistance is high, and it there is only a slight heat transfer from the second to the first inner tube.

Bei einer Ausführungsform der Einrichtung bestehenIn one embodiment of the device exist

die Stützelemente aus flachen Platten, die mit einer Bohrung für das betreffende Innenrohr und mit einer Ausnehmung für das frei hindurchgehende Innenrohr versehen sind.the support elements made of flat plates with a hole for the inner tube in question and with a Recess for the freely passing inner tube are provided.

Dies stellt eine einfache, gut montierbare Konstruktion dar mit einem Minimum an Material und einem Maximum an thermischem Widerstand, sowie- mit einer großen mechanischen Steifigkeit.This is a simple, easy to assemble construction with a minimum of material and one Maximum thermal resistance, as well as - with great mechanical rigidity.

Eine weitere ^usführungsform der Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stützelemente und das Röhrchen aus dem gleichen die Wärme schlecht leitenden Material bestehen. Dadurch ist es in einer Anzahl von Fällen möglich, die Distanzhalter in einem Vorgang als ein Stück herzustellen.Another embodiment of the facility is characterized in that the support elements and the tube from the same badly heat conductive material. This makes it possible in a number of cases to use the spacers in one Process as one piece.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Einrichtung ist das Material rostfreier Stahl. Rostfreier Stahl ist verhältnismäßig billig, weist einen niedrigen Wärmeleitiingskoeffizienten auf. ist in Röhrenform mit etlichen Durchmessern und Wanddicken leicht herstellbar und läßt sich gut bearbeiten. Die Befestigung von Distanzhaltern aus rostfreiem Stahl an den Innenrohren kann mittels Löten oder Schweißen erfolgen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.In a further embodiment of the device the material is stainless steel. Stainless steel is relatively cheap and has a low coefficient of thermal conductivity. is easy to manufacture in tubular form with a number of diameters and wall thicknesses and is easy to work with. Stainless steel spacers can be attached to the inner tubes by soldering or welding.
Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail below.

In Fi g. la ist mit der Bezugsziffer 1 ein Leitungssystem bezeichnet, welches ein Außenrohr 2 umfaßt, in dem sich in Axialrichtung ein erstes Innenrohr 3 und ein zweites Innenrohr 4 nebeneinander erstrecken. Zwischen den Rohren befindet sich ein Distanzhalters, der aus einem ersten Stützelement 6 und einem zweiten Stützelement 7 besteht, die mittels eines Röhrchens 8 aus einem die Wärme schlecht leitenden Material, beispielsweise rostfreiem Stahl, miteinander verbunden sind. Die Elemente 6 und 7 sind gleich, weisen je eine Bohrung 9 und eine Ausnehmung 10 auf und sind ge-In Fi g. 1 a is a line system with the reference number 1 denotes, which comprises an outer tube 2 in which a first inner tube 3 and in the axial direction a second inner tube 4 extend side by side. There is a spacer between the tubes, which consists of a first support element 6 and a second support element 7, which by means of a tube 8 made of a material that does not conduct heat well, for example stainless steel are. The elements 6 and 7 are the same, each have a bore 9 and a recess 10 and are

geneinander um ISO' um die Achse des Röhrchens 8 verdreht.to each other around ISO 'around the axis of the tube 8 twisted.

Das erste Innenrchr 3 wird von dem Außenrohr 2 in der Bohrung 9 des ersten Stützelementes 6 distanziert und fuhrt über die Ausnehmung IO des /weiten Stüt7-e'ernentci 7, ohne dieses zu berühren.The first inner tube 3 is from the outer tube 2 in the bore 9 of the first support element 6 and leads over the recess IO of the / wide Stüt7-e'ernentci 7 without touching it.

Das /weite Innenrohr 4 wird in der Bohrung 9 des zweiten Stützelementes 7 von dem A^ßcnrohr 2 uiiwfiziert und tührt über die Ausnehmung HO des ersten Stützelements 6. ohne dieses zu berühren.The / wide inner tube 4 is uiiwfiert in the bore 9 of the second support element 7 by the A ^ ßcnrohr 2 and runs over the recess HO of the first support element 6 without touching it.

Im Betrieb findet durch das erste Innenrohr i ein Kältetransport bei niedrigerer Temperatur mittels eines durch Jieses Rohr strömenden Kältemittels statt. Durch das zweite innenrohr 4 lindet gleichzeitig ein Kältetransport bei höherer Temperatur statt, und zwar gleichfalls durch dis Kältemittel. Das erste Innenrohr 3 weist dann eine niedrigere Temperatur als das zweite Innenrohr 4 auf. Eine Wärmeübertragung durch Leitung von dem wärmeren Innenrohr 4 zum kälteren Innenrohr 3 kann nur über das Stützelement 7. das Röhrchen 8 und das Stüitzelement 6 stattfinder.. Durch den langen WärmeJeitungsweg des Röhrchens 8 aus die Wärme schlecht leitendem Material mit verhältnismäßig geringem Querschnitt wird eine Wärmeübertragung nahezu vollkommen verhindert.During operation, cold transport takes place through the first inner tube i at a lower temperature by means of a refrigerant flowing through this tube. Through the second inner tube 4, a cold transport takes place at the same time at a higher temperature, namely likewise through the refrigerant. The first inner tube 3 then has a lower temperature than the second inner tube 4. A heat transfer by conduction from the warmer inner tube 4 to the colder inner tube 3 can only via the support member 7, the tube 8 and the Stüitzelement 6 instead finder .. The long WärmeJeitungsweg of the tube 8 from poor heat conducting material with a relatively low cross-section, a heat transfer almost completely prevented.

Fi ο lh "ig! das Lc;;_uf,_e:>5};,ic!n in einer .Seitenansicht in Richtung A nach Fig ι a:Fi ο lh "ig! Das Lc ;; _u f, _e :>5};, ic! N in a side view in direction A according to Fig ι a:

Fig. lc und Id zeigen den Distanzhalter in einem Längsschnitt bzw. in einer Seitenansicht in Richtung .4 nach Fig. Ic.Fig. Lc and Id show the spacer in one Longitudinal section or in a side view in the direction .4 according to FIG.

In Fig. 2a ist ein zwischen eine Gaskältemaschine und einen zu kühlenden Gegenstand aufgenommenes Leitungssystem 24 dargestellt. Die Zweistufen-Gaskältemaschine Il enthält einen Kolben 12 und einen aus den beiden Teilen 13¹ und 13" mit unterschiedlichem Durchmesser bestehenden Verdränger. Der Kolben 12 und der Verdränger sind durch eine Kolbenstange 14 bzw. eine Verdrängerstange 15 mit einem Getriebe verbunden, das den Kolben und den Verdränger mit einem Phasenunterschied gegeneinander bewegen kann. Oberhalb des Kolbens 12 befindet sich ein Kompressionsraum 16, der über einen Kühler 17. einen ersten Regenerator 38 und einen ersten Gefrierer 19 mit einem Zwischen-Expansionsraum 20 in Verbindung steht. Der Zwischen-Expansionsraum 20 steht über einen zweiten Regenerator 21 und einen zweiten Gefrierer 22 mit einem End-Expansionsraum 23 in Verbindung. Die Gaskältemaschine liefert in dem Zwischen-Expansionsraum 20 Kälte bei einer Temperatur von ungefähr 70°K, während in dem End-Expansionsraum 23 Kälte bei einer Temperatur von ungefähr 20⁰K geliefert wird. Das Leitungssystem 24 steht einerseits an der Stelle 25 mit dem zweiten Gefrierer 22 im Wärmetausch und kann andererseits an der Stelle 26 Wärme mit einem Verbraucher tauschen. Im Leitungssystem 24 befindet sich ein Kältemittel, das durch einp Pumpe 27 in Umlauf gehallen wird.In Fig. 2a, a line system 24 accommodated between a gas refrigeration machine and an object to be cooled is shown. The two-stage gas refrigeration machine II contains a piston 12 and a ^{displacer consisting of the two parts 13 1} and 13 ″ with different diameters Above the piston 12 is a compression space 16 which is connected to an intermediate expansion space 20 via a cooler 17, a first regenerator 38 and a first freezer 19 is in communication with an end expansion space 23 via a second regenerator 21 and a second freezer 22. The gas refrigeration machine supplies cold in the intermediate expansion space 20 at a temperature of approximately 70 ° K, while in the end expansion space 23 cold at one temperature of approximately 20 ^° K. The line system 24 is on the one hand at the point 25 with the second freezer 22 in the heat exchange and, on the other hand, can exchange heat with a consumer at the point 26. In the line system 24 there is a refrigerant which is circulated by a pump 27.

Um die Teile der Vorrichtung herum, die im Betrieb eine niedrigere Temperatur aufweisen, ist eine Wand 28 vorgesehen, wöbe: Jcr Raum innerhalb der Wand 28 evakuiert werden kann. Um die Wärmestrahlung von der Wand des Vakuumraums zu den eine niedrigere Temperatur aufweisenden Teilen einzuschränken, sind diese Teile durch Strahliingsschirme 29 und 30 von der W^nd 28 abgeschirmt. Der Strahlungsschirm 30 ist rohrförmig ausgebildet und steht im wärmeleitenden Kontakt mit einem weiteren Leitungssystem 31, in demAround the parts of the device that are in operation have a lower temperature, a wall 28 is provided, where there is space within the wall 28 can be evacuated. To lower the heat radiation from the wall of the vacuum space to the one To restrict temperature having parts, these parts are by radiation screens 29 and 30 from the W ^ nd 28 shielded. The radiation shield 30 is tubular and is in thermally conductive contact with a further line system 31 in which

ίο su.h auch ein Kälteminei befindet, dps ebenfalls durch die Pumpe 27 in Umlauf gehalten wird und den Strahlungsschirm 30 kühlt. Das weitere Leitungssystem 31 befindet sich an der Stelle 32 im Wärmetausch mit dem ersten Gefrierer 19.ίο su.h also a refrigeration mine is located, dps also through the pump 27 is kept in circulation and the radiation shield 30 cools. The further line system 31 is in heat exchange with the first freezer 19 at the point 32.

Zwischen dem rohrförmigen Sirahlungsschirm 30. dem im Betrieb eine niedrigere Temperatur aufweisenden Leitungssystem 24 und dem im Betrieb eine höhere Temperatur aufweisenden Leitungssystem 31 sind die Distanzhalter 33 befestigt. Dies ist gesondert für einen einzelnen Distanzhalter in Fig. 2b in Vorderansicht und in F i g. 2c in Seitenansicht dargestellt.Between the tubular radiation shield 30. the one which has a lower temperature during operation Line system 24 and the line system 31, which has a higher temperature during operation, are the Spacer 33 attached. This is separate for a single spacer in Fig. 2b in a front view and in Fig. 2c shown in side view.

F i g. 2d und 2e zeigen den Distanzhalter getrennt in einem Längsschnitt bzw. in einer Seitenansicht.F i g. 2d and 2e show the spacer separately in a longitudinal section and in a side view.

Der Distanzhalter 33 besteht aus einem Röhrchen 34, an dem in der Mitte ein ργορ* St'j'7e!erren: 35 bcfc stigt ist und an dessen Enden die zweiten Stützelemenie it> Deies:igt sind. Das erste Stützelement 35 ist derart geformt, daß die beiden Rohre des eine höhere Temperatur aufweisenden weiteren Leitungssystems 31 an ihm entlangführen, und weist zwei Bohrungen 37 auf, in denen die beiden Rohre des eine niedrigere Temperatur aufweisenden Leitungssystems 24 ar. ihrem Platz gehalten sind.The spacer 33 consists of a tube 34 on which a ργορ * St'j'7e! Erren: 35 bcfc is stigt in the middle and at the ends of which the second support elements it> Deies: igt are. The first support element 35 is shaped in such a way that the two tubes of the further line system 31 at a higher temperature run along it, and has two bores 37 in which the two tubes of the line system 24 at a lower temperature ar. are kept in their place.

Das zweite Stützelement 36 ist derart geformt, daß die beiden Rohre des eine niedrigere Temperatur aufweisenden Leitungssystems 24 an ihm entlangführen. Das zweite Stützelement 36 weist ferner eine Bohrung 38 auf. in der das eine Rohr des eine höhere Temperatur aufweisenden weiteren Leitungssystems 31 vom Strahlungsschirm 30 distanziert ist, und eine Ausnehmung 39. in we!:!;e das andere Rohr des weiteren Leitungssystems 31 aufgenommen ist. Dieses letztere Rohr ist am Strahlungsschirm 30 zur Kühlung dieses Schirms befestigt. Au» Moitagegründen ist an Stelle einer Bohrung die Ausnehmung 39 vorhanden. Der Durchmesser des ersten Stützelements 35 ist kleiner als der der zweiten Stützelemente 36, wodurch nur die beiden zweiten Stützelemente 36 einen direkten Kontakt mit dem Strahlungsschirm 30 haben.The second support member 36 is shaped such that the two tubes of the having a lower temperature Line system 24 run along it. The second support element 36 also has a bore 38 on. in which one pipe of the further line system 31 having a higher temperature from Radiation screen 30 is distanced, and a recess 39. in we!:!; E the other pipe of the further line system 31 is included. This latter tube is on the radiation screen 30 for cooling this screen attached. Au »Moitagegründen is in place of a drilling the recess 39 is present. The diameter of the first support element 35 is smaller than that of the second Support elements 36, whereby only the two second support elements 36 have direct contact with the Radiation screen 30 have.

Im Betrieb der Vorrichtung kann nur wenig Wärme durch Wärmeleitung von dem eine höhere Temperatur aufweisenden weiteren Leitungssystem 3i über die zweiten Stützelemente 36, das Röhrchen 34 und das erste Stützelement 35 zu dem eine niedrigere Temperatür aufweisenden Leitungssystem 24 gelangen, was eir.cn hohen Wirkungsgrad des Kaitetransports bei der niedrigeren Temperatur ergibt.When the device is in operation, only a small amount of heat can be generated by conduction from a higher temperature having further line system 3i via the second support elements 36, the tube 34 and the first support element 35 to reach the line system 24 having a lower temperature, what eir.cn high efficiency of quay transport at the lower temperature results.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A device for the transport of refrigerant between a Kshoqueüe and a consumer with an outer tube, m which at least a first inner tube through which a refrigerant flows at a lower temperature, and at least em second inner tube, through which a refrigerant flows at a higher temperature, axial extend side by side, with a number between the outer tube and the inner tubes! is arranged by spacers. characterized in that the spacers (5; 33) consist of a structure which has a first support element (6; 35) and at least one second support element (7: 36) which extend transversely to the axial direction and are distal to each other in the axial direction via a The tubes (8; 34) with poor heat conduction are connected to one another, whereby the first support element (6: 35) is in contact with the first inner tube (3, - 24) and this is in place opposite the outer tube (2: 30) holds while the second support element (7; 36) is in contact with the second inner tube (4; 31) and holds this in place opposite the outer tube 2: 30).

1. Hinnchtung according to claim 1, characterized in that the support elements (6. 7: 35, 36) consist of flat plates, each with a bore (9: 37, 38) for the inner tube in question and with a recess (10; 39) are provided for the freely passing inner tube.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the support elements (6. 7: 35, 36) and the tube (8:34) are made of the same poorly heat conducting material.

4. Device according to claim 3, characterized in that the material is stainless steel.