DE2443815B2 - Vorrichtung zur Förderung einer kryogenen Flüssigkeit - Google Patents

Vorrichtung zur Förderung einer kryogenen Flüssigkeit

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Förderung einer kryogenen Flüssigkeil aus einem Flüssigkeitsbehälter mit einer im Inneren des Flüssigkeitsbehälter angeordneten Pumpe, die auf ihrer Saugseite mit dem Behälterinnenraum und auf ihrer Druckseite mit einem Verbraucherin Verbindung steht.
!•!ine solche Pumpe ist erforderlich, wenn die kryogene Flüssigkeit am Ausgang des Flüssigkeitsbehällers einen höheren Druck als der Tankdruck aufweist und aus Gründen der Betriebsbereitschaft der Anlage das Aufwärmen der Pumpe vermieden werden soll.
In kryogene Flüssigkeiten eingetauchte Förderpumpen bieten den Vorteil der lietriebsbereitschaft und der relativ kleinen Verluste. Auch in Zeiten des Stillstandes wird eine solche Pumpe auf der liefen Temperatur der Flüssigkeit im Innern des Flüssigkeitsbehälteis gehallen und ist daher jederzeit betriebsbereit. Derartige Pumpenanordnungen sind beispielsweise aus der I)E-AS 15 56 972, der DE-OS 15 51 601 und der GB-PS 9 59 493 bekannt.
Die während des Betriebes vom Pumpenwirkungsgrad abhängigen Wärmcvcrluste werden teilweise an die geförderte Flüssigkeit abgegeben. Fun großer Teil der von der Pumpe abgegebenen Wärme heizt aber die im Flüssigkeitsbehälter gespeicherte Flüssigkeit auf und führt zum schnelleren Verdampfen derselben. Dadurch wird die Standzeit der gespeicherten Flüssigkeit erheblich herabgesetzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vom Pumpenwirkungsgrad abhängigen Wärmeverluste möglichst vollständig an die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit abzugeben und eine Erwärmung der im Flüssigkeitsbehälter gespeicherten kryogenen Flüssigkeit weitgehend zu vermeiden. Ferner soll die Pumpe sofort betriebsbereit sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch eine die Pumpe allseitig im Abstand umschließende Schale zwischen derselben und der Pumpe ein Hohlraum gebildet ist, der einerseits mit der Druckseite der Pumpe und andererseits mit dem Verbraucher verbunden ist, wobei der druckseitige Auslaß der Pumpe und der zum Verbraucher führende Auslaß aus dem Hohlraum derart angeordnet sind, daß
■"> die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit die Pumpe umströmt.
Ferner ist es günstig, wenn die die Pumpe umgebende Schale aus einem wärmeleitenden Material besteht.
Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Beschreibung der näheren Erläuterung. Die Zeichnung stellt schemaiisch die Anordnung einer erfiiiduiigsgemä'ßen Vorrichtung im Inneren eines aufgeschnittenen Flüssigkeilsbehälters tlar.
In einem durch einen Vakuummanlel I thermisch isolierten Behälter .J, der noch durch eine Superisolation 2 zusätzlich thermisch isoliert ist, befindet sich eine kryogene Flüssigkeit 4, z. B. verflüssigte Gase wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff oder Helium. In die Flüssigkeit 4 eingetaucht ist eine Pumpe 5, die über eine Saugleilung 7 mit der Flüssigkeit 4 in dem Behälter 1 in Verbindung steht. Die Pumpe 5 kann in an sich bekannter Weise /.. B. als Kolben-, Membran- oder Zahnradpumpe ausgeführt sein.
Gemäß der Erfindung ist die Pumpe 5 von einer Schale 6 allseitig im Abstand umschlossen und damit von der umgebenden Flüssigkeit abgetrennt. Zwischen der Schale 6 und der Pumpe 5 ist ein Hohlraum 8 eingeschlossen, der einerseits mit dem drucksciiigcn Auslaß 9 der Pumpe 5 und andererseits mit einer Druckleitung IO verbunden ist. Diese führt aus dein Behälter $ heraus zu einer Verdampfereinheit 11 und einem Verbraucher 12. Die Druckleitung IO kann natürlich auch zu anderen Einrichtungen führen, je nach dem, welcher weiteren Verwendung die geförderte, kryogene Flüssigkeit dienen soll.
Der druckseitige Auslaß 9 der Pumpe 5 und die Verbindung dc-s Hohlraumes 8 mit der Druckleitung 10 sind so angeordnet, daß die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit auf ihrem Wege vom druckseiligen Auslaß 9 der Pumpe 5 zur Druckleitung 10 die Pumpe 5 völlig umspült und deren Abwärme aufnimmt. Der Abstand zwischen Pumpe 5 und Schale 6, welche das Volumen der zur Kühlung benutzten kryogenen Flüssigkeit bestimmt, wird so klein gehalten, daß bei gegebener Fördermenge und Pumpenverlustleistung eine hinreichend große Durehfliißgesehwindigkeit erreicht wird. Die Schale 6 selbst ist aus wärmeleitendem Material, z. B. aus Edelstahl gefertigt und so bemessen, dal) sie dem in ihr wirkenden, von der Pumpe aufgebrachten Druck standhält.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Verlustwärme der Pumpe von der abgehenden Flüssigkeit vollständig übernommen wird. Da die kryogene Flüssigkeit zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine ohnehin durch erhebliche Wärmezufuhr verdampft werden muß, ist die der geförderten Flüssigkeit zugeführte Verlustwärme der Pumpe von Vorteil.
Im Strömungsraum zwischen Pumpe 5 und Schale 6 befindet sich nur siedende Flüssigkeit mit relativ niedrigem Dampfgehalt, so daß die Temperatur der Schale 6 praktisch gleich der Temperatur der gespeicherten Flüssigkeit 4 ist. Dadurch wird der Wärmefluß zwischen Pumpe 5 und gespeicherter Flüssigkeit 4 praktisch unterbunden und eine Verdampfung der gespeicherten kryogenen Flüssigkeit 4 durch die in der Pumpe 5 entstehenden Wärmeverluste auf ein Minimum reduziert. Diese Reduzierung der Wärmeverluste ist ganz besonders im Hinblick auf den Betrieb z.B. von Automobilen mit kryogenem Treibstoff von ausschlaggebender Bedeutung, da der Tankinhalt in seiner
l-'unktion ;iK !-!nergiespcicher cine möglichst lange Standzeit haben muli
Es isl wcitui hin von Vorteil, daß durch die wärmeleitende Ausbilihing der Schule 6 die Pumpe 5 sieh auch dann auf der liefen Temperatur der > unigebenden kryogenen flüssigkeit 4 befindet, wenn sie außer lletrieb ist. Dadurch ist die Pumpe jedcr/ei! bei.iebsbereil.
Hierzu 1 Mhttt Zeiclituiiigeii

Claims (2)

  1. Patentansprüche:
    I. Vorrichtung zur I örderting einer kiyogenen flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsbehälter mit einer im Inneren des Flüssigkeitsbehälter* angeordneten ""' Pumpe, die auf ihrer Sutig.seile mit dein Behällerinnenraiiin und auf ihrer Druckseite mit einem Verbraucher in Verbindung steht, dadurch g e k e η η /. e i c h η e l, daß durch eine di<; Pumpe (S) allseitig im Abstand umschließende Schale (6) <<> ..wischen dersoben und der Pumpe (5) ein \ iohlraum (8) gebildet ist, der einerseits mit der Druckseitc der Pumpe (5) und andererseits mit dem Verbraucher (12) verbunden ist, wobei der driickseitige Auslaß (9) tier Pumpe (5) und der zum Verbraucher (12) |:> führende Auslaß aus dem Hohlraum (8) derart angeordnet sind, daß die von der Pumpe (5) geförderte Flüssigkeit die Pumpe (5) umströmt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die die Pumpe (5) umgebende Schale -'<> (6) aus einem wärmeleitenden Material besteht.
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