DE2422450A1

DE2422450A1 - Verfahren und vorrichtung zum erzeugen von sauerstoff hoher reinheit

Info

Publication number: DE2422450A1
Application number: DE19742422450
Authority: DE
Inventors: William E Gifford
Original assignee: Cryox Corp
Current assignee: Cryox Corp
Priority date: 1973-05-14
Filing date: 1974-05-09
Publication date: 1974-12-05
Also published as: JPS5016689A; FR2229938A1

Description

Dr.-lng. E. BERKENFELD ♦ Dipl.-lng. H. E£RKENFSLD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen

_ZUr Eingabe vom 7. Μ3Π 1974 W// Named. Ann,. QRYOX CORPORATION

C 125/1

Verfahren und'Vorrichtung zum Erzeugen von Sauerstoff hoher Reinheit. '

Die Erfindung bezieht sich auf die Erzeugung von Sauerstoffgas hoher Reinheit und insbesondere auf ein kälteerzeugendes Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Sauerstoffgas hoher Reinheit aus Umgebungsluft.

Ein Verwendungsbereich der Erfindung ist die Erzeugung von Sauerstoffgas, das einen hohen Grad der Reinheit aufweist und das für medizinische Zwecke und für bestimmte industrielle Verwendungen erforderlich ist, obwohl die Prinzipien der Erfindung in verschiedener Weise angewendet werden können. Viele Verbraucher, von Sauerstoff hoher Reinheit, wie zum Beispiel Krankenhäuser, sind von kommerziellen Lieferanten abhängig, welche den Sauerstoff in kaltem, flüssigen Zustand zu dem Verbraucher transportieren müssen. Krantenhäuser in entlegenen Gegenden und in Bereichen, in welchen schlechte Wetterbedingungen den Transport während nennenswerter Perioden unterbrechen können, sehen sich der Gefahr gegenüber, dass die Sauerstoffvorräte erschöpft werden.

Es wäre daher höchst wünschenswert, ein Verfahren/und eine Vorrichtung zum Erzeugen von Sauerstoff hoher Reinheit aus gewöhnlicher Luft am Verwendungsort, wie zum Beispiel in einem Krankenhaus, auszubilden. Die Vorrichtung soll wirksam und wirtschaftlich im Betrieb sein, und von einer Grosse, die ermöglicht, dass dieselbe bequem bei dem Verbraucher angeordnet werden kann, sowie verhältnismassig wirtschaftlich zu erwerben und instandzuhalten sein.

Die Erfindung sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeucen von Sauerstoffgas hoher Reinheit vor, bei welcher die eintretende Umgebungsluft unter Druck gesetzt und dann verflüssigt wird, indem die Luft in Wärmeaustauschbeziehung durch ein Bad aus flüssigem

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Sauerstoff am Boden einer Destillationskolonne geleitet wird, welche eine kälteerzeugende Kältemaschine am obereryEnde derselben aufweist. Die verflüssigte Luft wird in der Kolonne in die Sauerstoff- und Stickstoffbestandteile getrennt, und Sauerstoffgas von hoher Reinheit wird gesammelt. Das Sauerstoffgas wird in Wärmeaustauschbeziehung mit der eintretenden Luft geleitet, um dieselbe vorzukühlen, bevor sie verflüssigt wird.

Während beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung in den Zeichnungen dargestellt sind und in der nachstehenden Beschreibung beschrieben werden, sollen diese Ausführungsformen nur die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen, ohne dass der Rahmen der Erfindung auf diese beispielsweisen Ausführungsformen beschränkt ist.

In den Zeichnungen zeigt:

Figur 1: teilweise schematisch einen senkrechten Längsschnitt durch ein Gehäuse, welches die Vorrichtung gemäss der Erfindung umschliesst, wobei einige Teile der Vorrichtung im Schnitt und andere in Ansicht dargestellt sind,

Figur 2: einen senkrechten Längsschnitt des Regenerators in der Vorrichtung gemäss Figur 1,

Figur 3: in grösserem Maßstab einen T teilweisen Längsschnitt eines Teils der Vorrichtung gemäss Figur 2,

Figur 4: einen Querschnitt nach der Linie 4-4 der Figur 2,

Figur 5: einen Querschnitt einer abgeänderten Ausführungsform des Wärmetauschers, der in die Vorrichtung gemäss Figur 1 eingesetzt werden kann, und

Figur 6: einen teilweisen Längsschnitt nach der Linie 6-6 der Figur 5.

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Gemäss Figur 1 wird aus der die Vorrichtung umschliessenden Atmosphäre entnommene Umgebungsluft durch eine Leitung 10 dem Eingang eines Kompressors 12 zugeführt, in dem die Luft in Hochdruckluft umgewandelt wird, welche in einer Leitung 14 verfügbar ist, die mit dem Ausgang des Kompressors verbunden ist. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Druck der Luft auf ungefähr 14 kp/cm erhöht, so dass die Luft während des weiteren Verfahrens verflüssigt werden kann, wie nachstehend genauer beschrieben wird. Demgemäss weist der Luftkompressor 12 einen Bereich von etwa 1 - 14 at auf. Der Kompressor 12 ist vorzugsweise ein zweistufiger Dreikolbenkompressor, der durch einen kontinuierlich arbeitenden Induktionsmotor von 20 PS angetrieben wird. Der Kompressor 12 kann mit einem Speicherbehälter zu dem Zweck versehen sein, um irgendwelche Druckstösse zu überwinden, die in den Systemleitungen infolge ungewöhnlichen Sauerstoffbedrfs auftreten können. Dieser Behälter ist vorzugsweise mit einem Druckwandler versehen, welcher das Anlassen des Kompressors 12 bewirkt, wenn der Behälterdruck unter den Betriebsdruck von 14 kp/cm sinkt, und welcher den Kompressor 12 zum Stillstand bringt, wenn der Be-

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haiterdruck über etwa 14,7 kp/cm ansteigt.

Die Leitung 14 ist mit dem Eingang eines-Wärmetauschers 16 nach Art eines Regenerators verbunden. Der Regenerator 16 bewirkt die Wiedergewinnung der Kälte, die später in der Vorrichtung erzeugt wird, und die Vorkühlung der eintretenden Luft, weiche verflüssigt werden soll, während derselbe gleichzeitig als ein Filtersystem dient, um in der eintretenden Luft vorhandene Verunreinigungen zu entfernen. Der Regenerator 16 besteht aus zwei Abschnitten. Die Strömung der eintretenden Luft aus der Leitung 14 und die Strömung des Abgases von niedriger Temperatur aus dem restlichen Teil der Vorrichtung werden abwechselnd durch jeden Regeneratorabschnitt geleitet. Die Strömung des durch die Vorrichtung erzeugten Sauerstoffs wird ebenfalls durch den Regenerator 16 in Wärmeaustauschbeziehung mit der eintretenden Luft geleitet. Die Konstruktion und Wirkungsweise des Regenerators 16 werden nachstehend genauer beschrieben. Die vorgekühlte und gefilterte Luft ist unter Druck in einer Leitung 18 vorhanden, welche mit einem Ausgang des Regenerators verbunden ist.

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Die Vorrichtung umfasst ferner eine Destillationskolonne 20, welche einen Bereich von Rektifikationsplatten 22 oder dergleichen enthält zwischen einem Wärmetauscher 24, der mit dem Boden der Kolonne 20 in Verbindung steht, und einer Kältequelle 26 am oberen/Ende der Kolonne 20. Die Leitung 18, welche die vorgekühlte Hochdruckluft enthält, ist mit dem Eingang des Wärmetauschers 24 verbunden. Wenn die Luft durch den Wärmetauscher strömt, tauscht sie Wärme mit einem Bad 27 aus flüssigem Sauerstoff aus, der einige Grade kälter ist als die Luft. Die Übertragung der Wärmeenergie von der eintretenden Hochdruckluft, welche eine Temperatur von 92⁰K aufweist, auf den flüssigen Sauerstoff bewirkt, dass ein Teil des flüssigen Sauerstoffs verdampft und ein Teil der Luft kondensiert oder verflüssigt wird. Das Verdampfen des reinen Sauerstoffgases und das Kondensieren der eintretenden Luft erfolgt gleichzeitig. Eine Leitung 28 verbindet den Ausgang des Wärmetauschers 24 mit einer Expansionsdüse 30, welche zwischen dem Bereich 22 und der Kältequelle 26 nach dem inneren der Kolonne 20 hin offen ist. Infolcpdessen wird die verflüssigte Luft aus der Düse 30 in die Destillationskolonne 20 gespritzt, in welcher die Trennung in die Bestandteile erfolgt. Um einen Gleichgewichtszustand zwischen dem Dampfdruck des Sauerstoffs und dem Dampfdruck des Stickstoffs innerhalb der Kolonne 20 aufrechtzuerhalten, muss der aufsteigende Dampf aav Stickstoffgehalt zunehmen, während die fallende Flüssigkeit an, Sauerstoffgehalt zunimmt. Angrenzend an deiiv Boden der Kolonne 20 bewirkt der Wärmetauscher 24, dass der flüssige Sauerstoff verdampft mit dem Ergebnis, dass ein Teil desselben in der Kolonne 20 nach oben steigt, um den Prozess fortzusetzen, während der restliche Teil durch eine Leitung 32 iη den Regenerator entlüftet oder abgeführt wird. Die Sauerstoffströmung in der Leitung wird durch die beiden Zweigleitungen 3&, 32b in die Hälfte geteilt, welche mit getrennten Eingängen des Regenerators 16 verbunden sind, wie nachstehend genauer beschrieben wird. Angrenzend an das obere Ende der Destillationskolonne 20 tritt Abgas, das etwa 93% Stickstoff enthält, durch eine Leitung 34 aus, welche mit einem anderen Eingang des Regenerators 16 verbunden ist. Das Sauerstoffgas von verhältnismässig niedriger Temperatur und das aus Stickstoff bestehende Abgas in den Leitungen 32 bzw. 34 wird durch den Regenerator 16 verwendet, um die eintreten·

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de Luft vorzukühlen, wie vorstehend beschrieben wurde. Das Abgas wird dann aus dem Regenerator 16 mittels einer Leitung 36 entfernt, durch welche dasselbe in die Atmosphäre ausserhalb des die Vorrichtung enthaltenden Gebäudes abgeführt werden kann. Das aus Stickstoff bestehende Abgas in der Leitung 36 kann aber auch wiedergewonnen oder auf andere Weise als ein Nebenprodukt verwendet werden. Das durch die Leitung 36 strömende, aus-Stickstoff bestehende Abgas weist kinetische Energie auf, so dass dasselbe zum Antreiben einer Maschine, wie zum Beispiel einer Pumpe, verwendet werden kann. Reines Sauerstoffgas wird aus dem Regenerator 16 durch die Zweigleitungen 38a und 38b entfernt, welche in eine einzige Leitung 38 münden, die ihrerseits den reinen Sauerstoff seiner beabsichtigten Verwendung zuführt.

Die Vorrichtung ist in einer Vakuumkammer angeordnet, welche mit einer thermischen Isolierung für alle kalten Bereiche der Vorrichtung versehen ist, so dass irgendwelche Wärmeverluste sehr klein gehalten werden. Die Vakuumkammer umfasst insbesondere ein äusseres Gehäuse, das einen Boden 40 und nach oben gerichtete Wände aufweist, von denen zwei in Figur 1 mit einundvierztfg und 42 bezeichnet sind. Das äussere Gehäuse ist hohl, an einem Ende offen und kann eine rechteckige oder zylindrische Form aufweisen. Die Vakuumkammer umfasst ferner ein inneres Gehäuse aus wärmeisolierendem Material, das einen Boden 43 und nach oben gerichtete senkrechte Wände 45 aufweist. Das innere Gehäuse ist von einer Grosse, welche ermöglicht, dass dasselbe innerhalb des äusseren Gehäuses angeordnet wird, so dass zwischen denselben ein Bereich 46 begrenzt wird. Wie Figur 1 zeigt, sind bei der bevorzugten Ausführungsform die oberen Enden der Seitenwände des inneren Gehäuses so geformt, dass sie nach aussen gerichtete Flanschteile 47, 48 bilden, die eine genügende Länge aufweisen, um auf der oberen Kante der Wände des äusseren Gehäuses aufzuruhen, so dass das innere Gehäuse auf dem äusseren Gehäuse abgestützt ist. Das innere Gehäuse enthält vorzugsweise zehn Schichten Isoliermaterial. Jede der Wände 43 und 45 weist innere und äussere Oberflächen mit Mateirial zwischen denselben auf. Luft wird aus dem Bereich 46 abgezogen, so dass ein Vakuum zwischen den inneren und äusseren Gehäusen vorhanden ist. Die Verbindungs-

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stellen zwischen den Flanschen des inneren Gehäuses und den Kanten des äusseren Gehäuses können durch entsprechendes Material abgedichtet werden. Die inneren und äusseren Gehäuse können aber auch eine aus einem Stück bestehende Konstruktion aufweisen mit einer (nicht dargestellten) mit einem Ventil versehenen öffnung in den»Bereich 46, um das Vakuum zu erzeugen. Die Kammer wird durch einen Deckel 49 vervollständigt, welcher das offene Ende der Kammer verschl iesst und welcher mit öffnungen von entsprechender Grosse zum Halten des Regenerators 16 und der Kältequelle 26 versehen ist, so dass ein Teil jedes Elements sich aus dem Deckel 49 heraus erstreckt, während sich der restliche Teil innerhalb der Kammer befindet, wie in Figur 1 gezeigt ist. Der Deckel 49 ist rund um seinen Umfang in einer entsprechenden Weise auf den Gehäusen abgedichtet und wird von denselben abgestützt, so dass der Deckel 49 seinerseits den Regenerator 16 und die Kältequelle 26 abstützt. Die Destillationskolonne 20, der Wärmetauscher 24 und das Bad 27 aus flüssigem Sauerstoff sind in dem inneren Gehäuse abgestützt.

Die Figuren 2-4 zeigen eine bevorzugte Konstruktion/für den Regenerator 16. Ein im allgemeinen schalenform!ges Gehäuse weist eine Bodenwand 54 auf und eine im allgemeinen senkrechte ringförmige Warf 56 begrenzt eine Kammer 58, welche mit der Leitung 18 in dem System der Figur 1 verbunden ist. Ein Verschlussteil 60 in der Form einer Metallscheibe, welche einen äusseren Durchmesser aufweist, der grosser ist als der Durchmesser der ringförmigen Wand 56, ist auf der Kante der Wand 56 in einer Weise befestigt, welche die Kammer verschliesst. Der Verschlussteil 60 ist mit im Abstand liegenden Durchlässen 62, 64 versehen, welche eine Strömung der Luft zwischen der Kammer 58 und anderen Teilen des Regenerators 16 ermgödjichen unter Steuerung durch ein bewegliches oder drehbares Ventil 66 in der Form eines im allgemeinen scheibenförmigen Teils, der einen äusseren Durchmesser aufweist, welcher kleiner ist als der innere Durchmesser der Wand 56, und der auf dem Verschlussteil 60 drehbar angeordnet ist und sich in die Kammer 58 erstreckt. Das Ventil 66 weist einen ersten Durchlass 68 auf, welcher die Verbindung zwischen dem Durchlass 62 des Verschlussteils 60 und der Kammer 58 ermöglicht, wenn sich das Ventil in der in Figur 2 gezeigten Stellung befindet. Der Durchlass 68 weist insbesondere einen Teil

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auf, welcher im allgemeinen parallel zu der Achse des Ventils 66 angeordnet ist, das heisst, senkrecht bei Betrachtung der Figur 2, um den Durchlass 62 mit der Kammer 58 zu verbinden, sowie einen Teil, der sich längs und im Abstand von der äusseren Kante des Ventils 66 um etwas weniger als der Umfang desselben erstreckt, wobei dieser Teil im allgemeinen senkrecht zu der Achse des Ventils 66 angeordnet ist, das heisst, waagerecht bei Betrachtung der Figur 4. Das Ventil 66 ist mit einem zweiten Durchlass 70 versehen, welcher kontinuierlich, ringförmig und zwischen dem Durchlass 68 und der Mitte des Ventils 66 angeordnet ist. Der Durchlass 70 ist ähnlich wie der Durchlass 68, das heisst, in Figur 2 waagerecht angeordnet. Ein dritter Durchlass 71 ist in dem Ventil 66 in einer Weise vorgesehen, dass derselbe als ein Spiegelbild zum Durchlass 70 angeordnet und geformt ist. Wie Figur 2 zeigt, weist der Durch-" lass 71 einen senkrechten Teil zwecks Verbindung mit dem Durchlass 64 auf. Der waagerechte Teil des Durchlasses 71 ist durch einen Durchlass 72 mit dem ringförmigen Durchlass 70 verbunden. Der Verschlussteil 60 ist mit einem Durchlass 73 versehen, welcher so angeordnet ist, dass derselbe den ringförmigen Durchlass 70 des Ventils 66 mit der Leitung 34 in dem System der Figur 1 verbindet.

Der Regenerator 16 besteht aus ersten und zweiten Abschnitten 74 bzw. 76. Jeder derselben weist zylindrische Form auf und liegt gegenüber der mit dem Ventil 66 versehenen Seite gegen die Oberseite des Verschlussteils 60 an. Jeder zylindrische Abschnitt 74, 76 ist so angeordnet, dass die Längsachse zu der Oberseite des Verschlussteils 60 senkrecht steht. Der Regeneratorabschnitt 74 weist einen äusseren ringförmigen Bereich oder Mantel 78 auf, der durch konzentrische Wände 79, 80 begrenzt ist, wie Figur 1 3 zeigt, welche bei der dargestellten Ausführungsform mit Gewindegängen 81 versehen sind, die eine Breite von 0,75 mm und eine Höhe von 1 mm aufweisen. Ein innerer Bereich/82 des Abschnitts 74 enthält Packungsmaterial 83, das etwa 35% des gesamten inneren Volumens einnimmt. Die Wand 80, welche die Bereiche 78 und 82 trennt, besteht aus wärmeleitendem Material, wie zum Beispiel Kupfer, während die äussere Wand 79 des Mantels aus nichtrostendem Stahl oder einem ähnlichen schlechten Wärmeleiter besteht. Das Packungsmaterial 83 besteht vorzugsweise aus einem Metalldrahtgeflecht aus Bronze mit

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einer Maschenweite von 0,75 mm. Das Innere des Regeneratorabschnitts 74 ist auch mit gelochten Platten oder Sieben 84 versehen, welche senkrecht zu der Längsachse desselben und in regelmässigen axialen Abständen angeordnet sind. Bei der bevorzugten Ausführungsform bestehen die Platten 84 aus gelochten Kupferscheiben, von denen jede eine Dicke von 0,50 mm und einen Durchmesser aufweist, der imwesentlichen gleich dem inneren Durchmesser der Wand 80 ist. Längs des Abschnitts 75 sind die Scheiben 84 in Abständen von 5 mm angeordnet. Der Regeneratorabschnitt 76 ist in Konstruktion und Material mit dem Abschnitt 74 identisch und weist einen äusseren Bereich oder· Mantel 86 auf, welcher durch konzentrische Wände 87,88 begrenzt ist, die mit Gewindegängen 89 versehen sind. Ein innerer Bereich 90 ist mit Packungsmaterial 91 und einei^Reihe von gelochten Platten oder Scheiben 92 versehen. Die Regeneratorabschnitte 74. und 76 sind gegen den Verschlussteil 60 anliegend angeordnet, so dass die inneren Bereiche 82 und 90 mit den Durchlässen 62 bzw. 64 in Verbindung stehen.

Der Regenerator 16 weist ferner einen zweiten Verschlussteil 94 in der Form einer Metallscheibe auf, deren äusserer Durchmesser im wesentlichen gleich dem Durchmesser des Verschlussteils 60 ist und die gegen die Abschnitte 74, 76 anliegt. Der Verschlussteil 94 enthält erste und zweite Durchlässe 96 und 97, welche mit den inneren Bereichen 82 und 90 der Abschnitte 74 bzw. 76 in Verbindung stehen. Der Verschlussteil 94 enthält auch einen Durchlass 98, der mit der Leitung 36 des Systems der Figur 1 verbunden ist. Ausserdem ist der Verschlussteil 94 mit Durchlässen 100 und 101 versehen, welche mit den Leitungen 38a und 38b in dem System der Figur 1 verbunden sind. Die Durchlässe 100 und 101 stehen ihrerseits mit den Bereichen 81 bzw. 86 der Regeneratorabschnitte in Verbindung. In ähnlicher Weise enthält der Verschlussteil 60 Durchlässe 102 und 103, 4 welche mit deryLeitungen 32a und 32b verbunder/sind. Diese Durchlässe stehen ebenfalls mit den Bereichen 81 bzw. 86 der Regeneratorabschnitte in Verbindung.

Ein bewegliches oder drehbares Ventil 104 von identischer Konstruktion wie das Ventil 66 ist auf dem Verschlussteil 94 drehbar angeordnet. Das Ventil 104 weist insbesondere einen ersten Durch-

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lass 106 auf, der mit dem Durchlass 68 des Ventils 66 identisch ist und der einen senkrechten Teil aufweist, welcher in der in Figur 2 gezeigten Stellung des Ventils 104 mit dem Durchlass 96 des Verschlussteils 94 in Verbindung steht, sowie einen waagerechten Teil, welcher sich in etwas weniger als der Hälfte des Umfangs des Ventils 104 rundherum erstreckt. Ein zweiter Durchlass 107 ist ringförmig und zwischen dem Durchlass 106 und -der Mitte des Ventils 104 angeordnet, ähnlich wie der Durchlass 70 des Ventils 66. Der Durchlass 107 steht mit dem Durchlass 98 im Verschlussteil 94 in Verbindung. Ein dritter Durchlass 108, ein Spiegelbild des/Durchlasses 106, ist durch einen Durchlass 109 mit dem Durchlass 107 verbunden. Der Durchlass 108. steht in der in Figur 2 gezeigten Stellung des Ventils} 104 mit dem Durchlass 97 in dem Verschlussteil 94 in Verbi ndung.

Der Regenerator 16 wird durch ein zweites, im allgemeinen schalenförmiges Gehäuse vervollständigt, das eine obere Wand 114 und eine im allgemeinen senkrechte, ringförmige Wand 115 aufweist, welche an dem Verschlussteil 94 befestigt ist, wodurch eine Kammer 117 in demselben begrenzt wird. Die Kammer 117 ist mit der Leitung 14 in dem System der Figur 1 verbunden. Ein in der Kammer 117 angeordneter Elektromotor 120 ist an der oberen Wand 114 befestigt und die Antriebswelle 121 des Motors 120 ist mit dem Ventil 104 verbunden, so dass der Motor 120 das Ventil 104 in Drehung versetzt. Der Motor 120 kann einer von verschiedenen im Handel erhältlichen Arten sein, zum Beispiel ein Motor mit 30 U/min. Der Motor ist mit einer üblichen Stromleitung und mit einer (nicht dargestellten) φ Ein- Ausregelung in einer Weise versehen, die für den Fachmann leicht erkennbar ist. Das Ventil 104 ist seinerseits an einem Ende einer Kupplung befestigt, deren anderes Ende an dem Ventil 66 befestigt ist, so dass das Ventil 66 entsprechend oder gemeinsam mit dem Ventil 104 bewegt oder gedreht wird. Das Ventil 104 ist insbesondere an einem Teil 124 befestigt, der in dem Verschlußteil 94 drehbar gelagert und an einem Ende einer Welle 126 befestigt ist, welche in entsprechenden Ausnehmungen, die in den Verschlußteilen 94 und 60 vorgesehen sind, drehbar abgestützt und zwischen den·Abschnitten 74 und 76 angeordnet ist. Das andere Ende der Welle 126 ist an einem Teil 128 befestigt, der in dem Verschlussteil 60

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drehbar gelagert und an dem Ventil 66 befestigt ist. Die Teile und 128, die im vorliegenden Fall sechseckig f geformt sind, sind in die Ventile 104 bzw. 66 dicht eingepasst und in kreisförmigen öffnungen von entsprechendem Durchmesser in den Verschlussteilen 94 bzw. 60 drehbar gelagert.

Der in Figur 1 dargestellte Wärmetauscher 24 ist innerhalb eines Gehäuses angeordnet, das vorzugsweise aus nichtrostendem Stahl besteht und das verschiedene Formen haben kann. Im vorliegenden Fall weist das Gehäuse eine Bodenwand 130 auf, die vorzugsweise die Form einer Scheibe hat, eine ringförmige Seitenwand 132, die sich von der Bodenwand 130 senkrecht nach oben erstreckt, und eine obere Wand 134, die in einer Ebene angeordnet ist, welche zu der Ebene der Bodenwand 130 im allgemeinen parallel ist. Die Bodenwand 130 wird durch die Bodenwand 43 des Gehäuses abgestützt und kann durch entsprechende (nicht dargestellte) iiAbstandsteile im Abstand von derselben gehalten werden. Die obere Wand 134 ist mit einer öffnung versehen, um dieselbe mit dem Boden der Destillationskolonne 20 auszurichten. Die senkrechte Wand der Kolonne 20 steht mit Teilen der Seitenwand 132 und der oberen Wand 134 in Eingriff, welche mit derselben entweder verbunden sind oder aus einem Stück bestehen. Der Wärmetauscher 24 enthält ein kontinuierlides Rohrstück 24', das an einem Ende mit der Leitung 18 und am anderen Ende mit der Leitung 28 des Systems der Figur 1 verbunden ist. Die Leitungen 18 und 32 erstrecken sich durch entsprechende öffnungen in der oberen Wand 134, wobei eine lecksichere Abdichtung zwischen der oberen Wand 134 und jeder Leitung vorgesehen ist. Das Rohrstück 24' ist schlangenförmig oder in mehreren, in senkrechtem Abstand liegenden Reihen angeordnet, von denen jede aus mehreren Windungen des Rohres besteht, so dass das Gehäuse das Rohrstück aufnehmen kann, das notwendig ist, um entsprechend dem Verfahren gemäss der Erfindung die korrekte Menge Sauerstoff zu verdampfen. Das Rohrstück 24' besteht beispielsweise aus Kupferrohr mit einen äusseren Durchmesser von 6,25 mm, das eine Länge von 58,8 R aufweist. Das Ende der Leitung 32 ist mit einer öffnung in der oberen Hand 134 verbunden, um reinen Sauerstoff aus der Kolonne 20 und dem Gehäuse in den Regenerator 16 zu übertragen. Zwischen

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der Leitung 32 und der oberen Wand 134 ist eine lecksichere Abdichtung vorgesehen. In einigen Fällen wird es wünschenswert sein, ein (nicht dargestelltes) Oberlaufrohr vorzusehen, das in dem Gehäuse senkrecht angeordnet ist, wie Figur 1 zeigt, wobei sich das obere Ende des Rohres in entsprechendem Abstand oberhalb der oberen Reihe des Rohrstückes 24' des Wärmetauschers befindet,während das andere Ende des Rohres ausserhalb der Vorrichtung liegt.

Die Figuren 5 und 6 zeigen eine abgeänderte Ausführungsform des Wärmetauschers, der in der Vorrichtung gemäss der Erfindung in der Form eines im Inneren gepackten Rohres verwendet werden kann, cte mit äusseren Rippen versehen ist. Insbesondere ist ein zylindrisches Rohr 140 im Inneren mit Packungsmaterial 142 versehen, das aus Kupferdrahtgeflecht mit einer Maschenweite von 0,75 mm besteht, welches in dem Rohr dicht gepackt ist. Von der Aussenseite ' des hohlen Rohres 140 steht ein e Vielzahl von Rippen 146 ab, welche sich von dem gemeinsamen Mittelpunkt des Rohres radial nach aussen und über die ganze ,axiale Länge des Rohres erstrecken. Das Rohr 140 hat beispielsweise einen inneren Durchmesser von etwa 0,875 mm und einen äusseren Durchmesser von etwa 9,4 mm. Jede Rippe 146 hat eine Breite von 6,25 mm und eine Dicke von 0,75 mm. Der Abstand der Rippen 146 rund um den Umfang des Rohres 140 beträgt 0,75 mm, so dass insgesamt 39 Rippen vorgesehen sind. Die axiale Länge des Rohres 140, die erforderlich ist, um die Menge Sauerstoff zu verdampfen, welche jener äquivalent ist, die durch ds Rohrstück 24* verdampft wird, beträgt 2 m.

Die Kältequelle 26, welche am oberen Ende der Destillationskolonne 20 angeordnet ist, besteht aus einer kälteerzeugenden Kältemaschine, wie zum Beispiel der Kältemaschine von Gifford-McMahon, die von der Firma Cryomech Inc., % Syracuse, N.Y. hergestellt wird. Es wurde gefunden, dass eine Kältemaschine dieser Art, welche niedrige Temperaturen in der Nähe und unterhalb von 100⁰K mit einer Nennleistung von 200 Watt erzeugen kann, zufriedenstellende Ergebnisse in dem System gemäss der Erfindung liefert, in welchem die durchschnittliche Betriebstemperatur -168⁰C betrögt. Zwecks genauer Beschreibung der Konstruktion und Wirkungsweise der Kältemaschine von Gifford-McMahon wird auf die amerikanischen

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-12-Patentschriften 2 906 101 und 3 119 237 Bezug genommen.

Wenn sich die Ventile 104 und 66 des Regenerators 16 in den in Figur 2 gezeigten Stellungen befinden, tritt die unter Druck gesetzte Luft aus der Leitung 14 in die Kammer 117 ein und tritt durch den Durchlass 106 des Ventils 104 aus, wie durch den Pfeil in Figur 2 angegeben ist. Die Luft strömt dann durch den Durchlass 96 des Verschlussteils 94, worauf dieselbe in den Bereich 82 des Regeneratorabschnitts 74 eintritt. Wenn die Luft durch den Bereich 82 strömt, dienen die Siebe 83 zum Entfernen besonderer Verunreinigungen aus der Luft. Gleichzeitig wird die Luft gekühlt durch Wärmeaustausch mit dem Sauerstoffgas von verhältnismässig niedriger Temperatur aus der Leitung 32a, welches durch den äusseren Mantel oder den ringförmigen Bereich 78 des Regeneratorabschnitts 74 strömt und dann durch die Leitung 38a austritt. Die Wärmeübertragung wird verstärkt durch die gelochten/Kupferplatten 84 in dem Bereich 82, welche mit der Wand 80 in Berührung stehen. Die vorgekühlte und gereinigte Luft verlässt den Bereich 82 durch den Durchlass 62 im Verschlussteil 60 und strömt durch den Durchlass 68 des Ventils 66 in die Kammer 58 in der durch den Pfeil in Figur 2 angegebenen Richtung. Die Luft verlässt den Regenerator 16 durch die Leitung 18. Gemäss der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Temperatur dieser Luft ungefähr -162⁰C.

Während der Regeneratorabschnitt 74 die eintretende Luft vorkühlt und reinigt, strömen die andere Hälfte des Sauerstoffgases von niedriger Temperatur und das aus Stickstoff bestehende Abgas getrennt durch den Regeneratorabschnitt 76. Das aus Stickstoff bestehende Abgas strömt aus der Leitung 34 durch den Durchlass 73 im Verschlussteil 60 und in den Durchlass 70 des Ventils 66, sowie durch die Durchlässe 72 und 71, worauf das aus Stickstoff bestehende Abgas durch den Durchlass 64 des Verschlussteils 60 in den Bereich 90 des Regeneratorabschnitts 76 strömt. Wenn das Stickstoffgas von niedriger Temperatur durch den Bereich 90 strömt, entfernt es etwas Wärme aus dem Regenerator 16, wodurch der im Regeneratorabschnitt 74 ausgeführte Luftvorkühlungsvorgang verstärkt wird, um die Wirkungsweise dieses Vorganges zu erhöhen. Das aus Stickstoff bestehende Abgas nimmt auch Teilchenmaterial

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mit, das vorher auf den Sieben 91 gesammelt wurde, wenn der Regeneratorabschnitt 76 vorher zum Vorkühlen der eintretenden Luft unter Steuerung durch die Ventile 66 und 104 verwendet wurde. Das Sauerstoffgas strömt aus der Leitung 32b durch den äusseren Mantel oder den ringförmigen Bereich 86 und tritt dann durch die Leitung 38b aus, welche sich mit der Sauerstoffgasströmung in der Leitung 38a vereinigt. Das Sauerstoffgas von niedriger Temperatur entfernt ebenfalls etwas Wärme aus dem Regenerator 16, wodurch/die Wirksamkeit desselben verstärkt wird.

Wenn gewünscht wird, die Wirkungsweise des Regenerators entgegengesetzt zu der in Figur 2 gezeigten umzukehren, wird der Motor 120 betätigt, um die Ventile 104 und 66 gleichzeitig um 180° zu verdrehen. Der Durchlass 106 des Ventils 104 und der/Durchlass 68 des Ventils 66 stehen dann mit dem Bereich 90 des Regeneratorabschnitts 76 in Verbindung, um die Umgebungsluft durch denselben strömen zu lassen. Der ringförmige Durchlass 70 sowie die Durchlässe 72 und 71 des Ventils 66 verbinden die Leitung 34 und den Durchlass 73 mit dem Durchlass 62 und dem Bereich 82 des Regeneratorabschnitts 74, um das aus Stickstoff bestehende Abgas in denselben strömen zu lassen. In ähnlicher Weise verbinden der ringförmige Durchlass 107 zusammen mit den Durchlässen 109 und 108 des Ventils 104 den Durchlass 96 und den Bereich 82 des Regeneratorabschnitts 74 mit dem Durchlass 98 und der Leitung 36, um das aus Stickstoff bestehende Abgas abzuführen. Die Strömung des Sauerstoffgases aus den Leitungen 32a und 32b wird wie vorher zwischen den Bereichen 78 und 86 aufgeteilt. Durch Betätigung des Motors 120, um die Ventile 66 und 104 um weitere 180° zu verdrehen, kann die Wirkungsweise des Regenerators 16 in die in Figur 2 gezeigte Stellung zurückgeführt werden. Mit anderen Worten, die Ventileinrichtung, welche aus den Ventilen 66 und· 104 besteht, ermöglicht die wahlweise Steuerung der eintretenden Luft und des aus Stickstoff bestehenden Abgases zwischen den Bereichen 82 und 90 der der Regeneratorabschnitte 74 bzw. 76.

Der Regenerator 16 kann vorteilhaft eine verhältnismässig geringe Grosse aufweisen, nämlich ungefähr einen Gesamtdurchmesser von 30 cm und eine Gesamthöhe von 45 cm. Der äquivalente Durchmesser

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der Packung in den Regeneratorabschnitten 74 und 76 ist verhältnis massig klein, nämlich im Bereich von 0,625 bis 0,1875 mm. Die Anzahl der parallelen Gewindegänge 81 und 89.in jedem der äusseren ringförmigen Bereiche 78 bzw. 86 beträgt etwa 25 Gewindegänge, lurch die Verwendung von empirischen Formeln, die sich auf die Wirbelströmung durch die Regeneratorabschnitte beziehen, wurde festgestellt, dass die Unwirksamkeit der inneren Bereiche 82,90 nur etwa 0,6 % bei einer gesamten Teiltemperatur vonetwa I⁰C beträgt, sowie dass die Unwirksamkeit der äusseren Mäntel 78, 86 nur etwa 5,18 % bei einer Teil temperatur von etwa 1O⁰C beträgt. Aus diesen Ergebnissen wurde festgestellt, dass der gesamte Kälteverlust durch den Regenerator 16 innerhalb für das System gewünschter annehmbarer Grenzen liegt, die durch solche Faktoren bestimmt werden, wie die gewünschte Grosse und die Nennleistung der Kältequelle 26.

ρ Der Bereich von 1 - 14 at oder ungefähr 14 kp/cm des Kompressors 12 wurde gewählt, weil die Temperatur in dem unteren Bereich der Destillationskolonne 20 ungefähr 92⁰K beträgt und weil in diesem Bereich, insbesondere in dem/Wärmetauscher 24 und das Bad 27 aus flüssigem Sauerstoff enthaltenden Bereich, die komprimierte Luft verflüssigt werden soll. Ausserdem soll der flüssige Sauerstoff in der Destillationskolonne 20 verdampft werden. Die Temperatur der eintretenden komprimierten Luft in der Leitung 18 soll etwas wärmer sein oder etwa 96⁰K betragen. Die Luft wird auf diese Temperatur durch die vorstehend beschriebene Wirkung des Regenerators 16 abgekühlt. Aus einer Dampfdruckkurve für Luft ist ersichtlich, dass die Luft bei einer Temperatur von 96⁰K und unter einem

Druck von ungefähr 5,25 kp/cm verflüssigt wird. Der Sauerstoffgehalt der flüssigen Luft aus der Düse 30 nimmt zu, wenn dieselbe durch den Bereich 22 oder ein Geflecht von feinen Metallfeilspänen in der Kolonne 20 fällt. Um das Gleichgewicht entsprechend den physikalischen Erscheinungen des Dampfdrucks von Sauerstoff und Stickstoff aufrechtzuerhalten, muss der in der Kolonne 20 aufsteigende Dampf an Stickstoffgehalt zunehmen und die in der Kolonne 20 fallende Flüssigkeit nimmt an Sauerstoffgehalt zu. Im Bereich des Bodens der Kolonne 20 bewirkt der Druck des Wärmetauschers 24, der Luft enthält, welche einige Grade wärmer ist als der

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flUssige Sauerstoff, dass die Flüssigkeit-verdampft. Ein Teil des Sauerstoffgases steigt in der Kolonne 20 nach oben, um den Prozess fortzusetzen, und der restliche Teil wird durch die Leitung 32 in den Regenerator 16 abgeführt. Der an den Boden der Kolonne 20 angrenzende Dampf enthält etwa 99% Sauerstoff, die Flüssigkeit und der Dampf, welche an den Teil der Kolonne zwischen der Düse 30 und den Platten 22 angrenzen, enthalten etwa 10% Sauerstoff, und das aus dem oberen Ende der Kolonne 20 abgeführte Abgas enthält etwa 93% Stickstoff. Gemäss der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das die Kolonne verlassende Stickstoffgas eine Temperatur von etwa 109⁰K auf.

Die Kolonne 20 kann auf den gewünschten Abführungsdruck für das Sauerstoffgas unter Druck gesetzt werden. Die durch die Kältequelle 26 zugeführte Kälte kondensiert einen Teil der Luft angrenzend an das obere Ende der Kolonne 20 und eine Anordnung von Trögen, Sieben oder anderen Sammlern kann vorgesehen werden, um dieses Kondensat zu sammeln sowie um eine gleichmässigere Destillation der Flüssigkeit über die Kolonrfenfläche zu bewirken.

Die Verwendung des Sauerstoffgases von niedriger Temperatur zum Vorkühlen der eintretenden Luft in dem System gemäss der Erfindung erspart in vorteilhafter Weise ungefähr 1756 Watt der Kältequelle im Vergleich zu einem System, welches erfordert, dass der Sauerstoff in kaltem, flüssigem Zustand transportiert wird. Durch die Vakuumkammer zusammen mit dem Isolationsmaterial, welches die Vorrichtung umschliesst, werden Wärmeverluste sehr klein gehalten. Infolge der verhäitnismässig geringen Grosse des Regenerators und der Kältequelle 26, sowie der unter Druck gesetzten Kolonne 20 und der guten thermischen Isolation kann die Gesamtgrösse der Vorrichtung sehr klein sein.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene beispielsweise Ausführungsform beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren kann, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

PATENTANSPRÜCHE 409849/0773

Claims

PATENTANSPRÜCHE

System zum Verflüssigen von Luft, zum Trennen der Sauerstoff- und Stickstoffbestandteile der verflüssigten Luft und zum Abführen von Sauerstoffgas von hoher Reinheit, gekennzeichnet

a) durch eine Destillationskolonne, welche einen wirksamen Bereich, eine Kältequelle oberhalb des Bereichs und einen Wärmetauscher unterhalb des Bereichs aufweist, wobei sich der Wärmetauscher während des Betriebs des Systems in einem Bad aus flüssigem Sauerstoff befindet,

b) durch eine Einlassleitung, welche mit dem Wärmetauscher verbunden ist, um die zu verflüssigende Luft zuzuführen,

c) durch eine Einrichtung, welche den Wärmetauscher mit dem wirksamen Bereich der Destillationskolonne verbindet, um die verflüssigte Luft in diesen Bereich zwecks Trennung in die Sauerstoff- und Stickstoffbestandteile zu übertragen,

d)durch eine Auslassleitung, welche mit der Destillationskolonne verbunden ist, um Sauerstoffgas von hoher Reinheit aus der Kolonne abzuführen,

e) durch eine Einrichtung, welche mit den Einlass- und Auslassleitungen wirksam verbunden ist, um Wärme zwischen dem Sauerstoffgas und der zu verflüssigenden Luft auszutauschen, so dass diese Luft vorgekühlt wird, bevor dieselbe in den Wärmetauscher in der Destillationskolonne eintritt, und

f) durch eine Einrichtung, welche mit der Einlassleitung verbunden ist, um die eintretende Luft unter Druck zu setzen, bevor dieselbe vorgekühlt wird, und um die Destillationskolonne im wesentlichen oberhalb des atmosphärischen Drucks unte»/Druck

zu setzen.

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2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Leitung, welche mit der Destillationskolonne und mit der Einrichtung verbunden ist, die Wärme zwischen dem Sauerstoffgas und der Luft austauscht, um das aus Stickstoff bestehende Abgas aus der Kolonne abzuziehen und dieses Gas durch den Wärmetauscher zu leiten.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kältequelle aus einer kälteerzeugenden Kältemaschine besteht.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Austauschen von Wärme zwischen dem Sauerstoffgas und der Luft aus einem Regenerator besteht, welcher einen ersten Bereich aufweist, der mit der Einlassleitung verbunden ist, und einen zweiten Bereich, welcher den ersten Bereich in Wärmeaustauschbeziehung mit demselben umschliesst und mit der Auslassleitung verbunden ist.
5. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Packungsmaterial in dem ersten Bereich des Regenerators zwecks Entfernung von Teilchenmaterial aus der Luft und durch eine Vielzahl von Gewindegängen in dem zweiten Bereich.
6. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von gelochten Platten aus wärmeleitendem Material in dem ersten Bereich, die mit dem zweiten Bereich wirksam verbunden sind, um Wärme zwischen den Bereichen zu übertragen.
7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Austauschen von Wärme zwischen dem Sauerstoffgas und der Luft aus einem Regenerator besteht, der zwei identische Regeneratorabschnitte enthält, von denen jeder einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich in Wärmeaustauschbeziehung mit demselben aufweist, dass eine Einrichtung die Auslassleitung mit den zweiten Bereichen der Regeneratorabschnitte verbindet, so dass die Strömung des Sauerstoffgases im wesentlichen in gleicher Weise zwischen den zweiten Bereichen aufgeteilt wird, und dass eine Ventileinrichtung mit der Einlassleitung und mit den ersten Bereichen der Regeneratorabschnitte wirksam verbunden ist, um die Strömung der ein-

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tretenden Luft wahlweise durch einen der ersten Bereiche zu leiten.
8.System nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Leitung, welche mit der Destillationskolonne und mit der Einrichtung zum Austauschen von Wärme zwischen dem Sauerstoffgas und der Luft verbunden ist, wobei die Leitung das aus Stickstoff bestehende Abgas aus der Kolonne abzieht und wobei die Ventileinrichtung mit der Leitung wirksam verbunden ist, so dass, wenn die eintretende Luft durch den ersten Bereich des einen der Regeneratorabschnitte strömt, das aus Stickstoff bestehende Abgas durch den ersten Bereich des anderen der Regeneratorabschnitte strömt.
9. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher in dem Bad aus flüssigem Sauerstoff aus einem kontinuierlichen Rohrstück aus wärmeübertragendem Material besteht.
10. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher in dem Bad aus flüssigem Sauerstoff aus einem kontinuierlichen Rohrstück besteht, welches eine Vielzahl von Rippen aufweist, die sich von dem Rohr radial nach aussen und in axialer Richtung längs des Rohres erstrecken.
11. Verfahren zum Erzeugen von Sauerstoffgas von hoher Reinheit aus Luft, dadurch gekennzeichnet,

a) dass eintretende Luft in Wärmeaustauschbeziehung mit einem Bad aus flüssigem Sauerstoff geleitet wird, um die Luft zu verflüssigen,

b) dass die verflüssigte Luft destilliert wird, um die Sauerstoff- und Stickstoffbestandteile derselben zu trennen,

c) dass Sauerstoffgas von hoher Reinheit gesammelt wird, welches durch Verdampfen des flüssigen Sauerstoffs des Bades erzeugt wird, und

d) dass Wärme zwischen dem Sauerstoffgas und der eintretenden Luft

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ausgetauscht wird, bevor die eintretende Luft in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Bad aus flüssigem Sauerstoff geleitet wird, so dass die eintretende Luft vorgekühlt wird, bevor dieselbe verflüssigt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die eintretende Luft unter Druck gesetzt wird, bevor dieselbe vorgekühlt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die eintretende Luft eine Temperatur von etwa 98⁰K und einen Druck von etwa 5,25 kp/cm aufweist, wenn die Luft in Wärmeaustauschbeziehung mit dem Bad aus flüssigem Sauerstoff geleitet wird, wobei das Bad eine Temperatur von etwa 196⁰K aufweist.
14. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Destillierens bei einer sehr niedrigen Temperatur ausgeführt wird, welche durch die kälteerzeugende Kältemaschine geliefert wird.
15. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Austausch von Wärme zwischen dem Sauerstoffgas und der eintretenden Luft in einem Regenerator ausgeführt wird, welcher zwei identische Abschnitte aufweist, dass die Strömung des Sauerstoffgases im wesentlichen in gleicher Weise zwischen den/Abschnitten aufgeteilt wird und dass die Strömung der eintretenden Luft wahlweise durch einen der Abschnitte geleitet wird.
16. Verfahren/nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das aus Stickstoff bestehende Abgas aus dem Schritt des Destillierens gesammelt wird und dass das Abgas durch den Abschnitt des Regenerators geleitet wird, durch welchen keine Luft strömt.
17. Gasbehandlungssystem, in welchem ein Gas Wärme mit mindestens einem anderen Gas austauschen soll, das eine verschiedene Temperatur aufweist, mit einem Regenerator, welcher besteht:

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a) aus einem Paar identischer getrennter Regeneratorabschnitte, von denen jeder einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich in Wärmeaustauschbeziehung mit demselben aufweist,

b) aus einer Leitung, welche die zweiten Bereiche beider Regeneratorabschnitte mit einer Quelle eines Gases verbind*, so dass die Strömung des Gases im wesentlichen in gleicher Weise zwischen den zweiten Bereichen aufgeteilt wird, und

c) aus einer Leitung zum Verbinden einer Quelle des anderen Gases von verschiedener Temperatur mit dem Regenerator, wobei die Leitung eine Ventileinrichtung enthält zum W wahlweisen Steuern der Strömung des anderen Gases durch einen der ersten Bereiche der Regeneratorabschnitte.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, gekennzeichnet durch eine Leitung zum Verbinden einer Quelle eines dritten Gases mit dem Regenerator, wobei das dritte Gas eine Temperatur aufweist, die von jener des Gases verschieden ist, das durch einen der ersten Bereiche der Regeneratorabschnitte strömt, und durch eine Ventileinrichtung, welche mit der Leitung wirksam verbunden/ist, so dass, wenn das eine Gas durch den ersten Bereich des einen der Regeneratorabschnitte strömt, das dritte Gas durch den ersten Bereich des anderen der Regeneratorabschnitte strömt.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich den ersten Bereich in^J8em der Regeneratorabschnitte umgibt, dass der zweite Bereich eine Vielzahl von Gewindegängen enthält und dass der erste Bereich Packungsmaterial zum Entfernen von Teilchenmaterial aus dem durch denselben strömenden Gas enthält.
20. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich den ersten Bereich in jedem der Regeneratorabschnitte umgibt und dass der erste Bereich eine Vielzahl von gelochten Platten aus wärmeleitendem Material enthält, welche mit dem zweiten Bereich wirksam verbunden sind, um Wärme zwischen den Bereichen zu übertragen.

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21. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das System in einem Gehäuse aus Isoliermaterial enthalten ist und eine Einrichtung aufweist, welche eine Vakuumkammer in demselben begrenzt.
22. System zum Verflüssigen von Luft, zum Trennen der Sauerstoff- und Stickstoffbestandteile der verflüssigten Luft und zum Abführen von Sauerstoffgas von hoher Reinheit, gekennzeichnet

a) durch eine Destillationskolonne, welche einen wirksamen Bereich, eine kälteerzeugende Kältemaschine oberhalb des Bereichs und einen Wärmetauscher unterhalb des Bereichs aufweist, wobei sich der Wärmetauscher während des Betriebs des Systems in einem Bad aus flüssigem Sauerstoff befindet,

b) durch eine Einlassleitung, welche mit dem Wärmetauscher verbunden ist, um die zu verflüssigende Luft zuzuführen,

c) durch eine Einrichtung, welche den Wärmetauscher mit dem wirksamen Bereich der Destillationskolonne verbindet, um die verflüssigte Luft ir/diesenv Bereich zwecks Trennung in die Sauerstoff- und Stickstoffbestandteile zu übertragen,

d) durch eine Auslassleitung, welche mit der Destillationskolonne verbunden ist, um Sauerstoffgas von hoher Reinheit aus der Kolonne abzuführen, und

e) durch einen Regenerator, welcher zwei identische Regeneratorabschnitte enthält, von denen jeder einen ersten Bereich und einen zweiten Bereich in Wärmeaustauschbeziehung mit demselben aufweist, und eine Einrichtung, welche die Auslassleitung mit dem zweiten Bereich der Regeneratorabschnitte verbindet, so dass die Strömung des Sauerstoffgases im wesentlichen in gleicher Weise zwischen den zweiten Bereichen aufgeteilt wird, sowie eine Ventileinrichtung, weiche mit der Einlassleitung und mit den ersten Bereichen der Regeneratorabschnitte wirksam ver-.bunden ist, um die Strömung der eintretenden Luft wahlweise durch einen der ersten Bereiche zu leiten, so dass Wärme zwischen

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dem Sauerstoffgas und der zu verflüssigenden Luft ausgetauscht wird, um die Luft vorzukühlen, bevor dieselbe' in den Wärmetauscher in der Destillationskolonne eintritt.
23. System nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch/eine Leitung, welche mit der Destillationskolonne und mit der Einrichtung zum Austauschen von Wärme zwischen dem Sauerstoffgas und der Luft verbunden ist, wobei die Leitung das aus Stickstoff bestehende Abgas aus der Kolonne abzieht und wobei die Ventileinrichtung mit der Leitung wirksam verbunden ist, so dass, wenn die eintretende Luft durch den ersten Bereich des einen der Regeneratorabschnitte strömt, das aus Stickstoff bestehende Abgas durch den ersten Bereich des anderen der Regeneratorabschnitte strömt.

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