DE2638206A1

DE2638206A1 - Verfahren zur speisung einer miniaturkaeltemaschine und kuehlvorrichtung

Info

Publication number: DE2638206A1
Application number: DE19762638206
Authority: DE
Inventors: Joseph Bytniewski; Patrice Chovet; Jean-Pierre Gabillard; Roger Prost
Original assignee: Air Liquide SA
Current assignee: Air Liquide SA
Priority date: 1975-08-26
Filing date: 1976-08-25
Publication date: 1977-03-10
Also published as: DE7626566U1; DE2638206C2

Description

Dr. Hans-Heinrich Willrath t

Dr. Dieter Weber Dipl.-Phys. Klaus Seifet

PATENTANWÄLTE

Serie 2214/2262

D —62 WIESBADEN V 2 4. Aug. 1976 Postfach üir 6145 Gustav-Freytag-Straße 25 ® (06121) 372720 Telegrammadresse: WILLPATENT Telex: 4 - 186 247

L'Air Liquide, Societe Anonyme pour I'Etude et 1'Exploitation des Procedes Georges Claude 75, Quai d¹Orsay - 75007 Paris / Frankreich

Verfahren zur Speisung einer Miniaturkältemaschine und Kühlvorrichtung

Priorität; 1.) 26. August 1975 in Frankreich, Anmelde-Nr.75 26.204

2.) 5. August 1976 in Frankreich, Anmelde-Nr. 76 23.898

Die Erfindung bezieht sich auf die Speisung einer Miniaturkältemaschine unter Kühlen mit offenem Kreis. Mit Rücksicht hierauf betrifft die Erfindung zum einen ein Verfahren zum Speisen einer Kältemaschine unter Kühlen und zum anderen eine Kühlvorrichtung mit einer Kältemaschine mit offenem Kreis, wel-

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ehe das Verfahren verwendet.

Die erfindungsgemäß in Betracht gezogenen Kältemaschinen sind geeignet, Kühlkreise zu verwenden, wie z. B. den Joule-Thompson-Kreis, in vd.chem die Kälteproduktion durch isenthalpische Entspannung eines Arbeitskühlfließmittels erfolgt.

Diese Kältemaschinen arbeiten durch Entspannung eines Arbeitskühlf ließmittels , d. h. sie verwenden entweder mindestens eine^isenthalpische Entspannung oder mindestens eine Entspannung, die aufeinmal eine isenthalpische und isentropische Eigenschaft hat.

Eine Kältemaschine bietet einen Arbeitskreis, der einerseits einen Eintritt für das Arbeitskühlfließmittel, der dazu bestimmt ist, z. B. mittels eines Anschlußventils an einen Kühlfließmittel-Speisebehälter unter Hochdruck angeschlossen zu werden, und andererseits einen Ausgang für das genannte, entspannte Kühlfließmittel aufweist, der frei mit der Außenatmosphäre an der Kältemaschine oder mit einem Rekuperationsbehälter entspannten Kühlfließmittels in Verbindung steht.

Die vorliegende Erfindung betrifft die Anlaufphase von oben allgemein definierten Kältemaschinen und wird jetzt unter Bezugnahme auf eine Kältemaschine mit offenem Kreis nach Joule-Thompson-Art beschrieben.

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ORIGINAL IMSPECTED

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Unter "Anlaufphase" einer Kältemaschine versteht man im Gegensatz zu der Arbeitsphase dieser Maschine einen kurzen Betriebszeitraum währenddessen allein durch Starsich

ten der Kältemaschine'die Temperatur oder die Kälteproduktionsfcemperaturen entwickeln und dann auf ein Anfangsniveau in der Nachbarschaft der Umgebungstemperatur der Kältemaschine abnehmen bis zu einem Endniveau, das merklich gleich der oder den Kälteproduktionsnenntemperaturen ist, für welche die vorgenannte Kältemaschine entworfen, berechnet und bemessen war.

Entsprechend versteht man also unter der Arbeitsphase die permanente und stabilisierte Betriebszeit der Kältemaschine, die unmittelbar der oben beschriebenen Anlaufphase folgt, während der die Kälteproduktionstemperatur oder -temperaturen konstant und auf dem oben definierten Kälteproduktions-Nenniveau bleiben.

Die Kältemaschinen mit offenem Kreis nach Joule-Thompson-Art weisen allgemein folgendes auf:

- Einen Wärmetauscher, der einerseits einen ersten Kreis für das Arbeitskühlfließmittel unter hohem Druck aufweist und andererseits einen zweiten Kreis für das entspannte Kühlfließmittel unter niedrigem Druck, wobei die erste Leitung und die zweite Leitung miteinander in thermischem Austausch stehen,

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- ein isenthalpisches Entspannungsorgan, ζ. Β. eine kalibrierte öffnung, deren aufstromseitiges Ende mit der genannten ersten Leitung in Verbindung steht, eine Entspannungskammer des Kühlfließmittels mit Niederdruck, insbesondere für die Aufnahme dieses Fließmittels, das eventuell mindestens teilweise nach dieser Entspannung kondensiert ist; diese Kammer steht mit der Abstromseite des genannten Entspannungsorgans und mit der zweiten Leitung des genannten Wärmetauschers in Verbindung; in dieser Entspannungskammer steht die durch die Kältemaschine gelieferte Kälteenergie zur Verfügung.

In gewissen Fällen weisen andererseits die Kältemaschinen ein Reguliermittel für die gelieferte Kälteenergie auf, wobei dann allgemein vorgesehen ist:

- Ein Entspannungsorgan, das zweckmäßig ausgebildet ist, um den entspannten Kältefließmittel-Durchsatz zu regeln, das einerseits einen Sitz aufweist, der mit einer Entspannungsöffnung ausgerüstet ist, und andererseits eine Schwimmernadel aufweist, die mit der genannten öffnung einen Entspannungsdurchgang für das Arbeitskältefließmittel definiert , wobei eines dieser zwei Elemente (Sitz- und Schwimmernadel) bezüglich des anderen festen beweglich ist.

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Ein Reguliermittel mit direkter Wirkung weist eine temperaturempfindliche Regulierleistung auf und schließt unter der Wirkung der Temperatur eine expandierbare Fließmittelbeladung ein, von der mindestens ein Teil in Wärmeaustauschbeziehung mit mindestens der zweiten Leitung des genannten Wärmetauschers steht; diese Leistung wird mindestens teilweise durch einen Blasebalg abgegrenzt, dessen eines Ende fest ist und dessen anderes, bewegliches Ende die Verschiebung des beweglichen Elementes des Entspannungsorgans als Funktion der durch die genannte Regulierleistung erreichte Temperatur steuert.

Für gewisse Anwendungen, bei denen die Miniaturkältemaschinen der Joule-Thompson-Art verwendet werden, bleibt die Dauer der Anlaufphase zu groß , selbst wenn sie in der Größenordnung von ZehnerSekunden liegt.

Allgemein, wie auch in diesem speziellen Fall, hängt die Dauer der Anlaufphase im wesentlichen ab von:

Der metallischen Gesamtmasse der Kältemaschine; je größer diese Masse ist, um so größer ist die Wärmeträgheit der Kältemaschine und um so länger dauert die Anlaufphase, der mittleren Kälteenergie der Kältemaschine, die während der Anlaufphase geliefert und durch isenthalpische Entspan-

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nung des Arbeitskältefließraittels zugeliefert ist; je bedeutender bzw. größer diese Energie ist, um so kürzer ist die Anlaufphase.

Das «sind die zwei Hauptparameter, von welchen die Dauer der Anlaufphase abhängt. Tatsächlich wird für einen gegebenen niedrigen Druck, welcher dem Entspannungsdruck des Kühlfließmittels während der Arbeitsphase entspricht, z. B. der Atmosphärendruck, die Eigenschaft des genannten Kühlfließmittels in Funktion ihrer geeigneten Siedetemperatur unter dem oben genannten niedrigen Druck und in Übereinstimmung mit dem Nenniveau der Temperatur oder der Temperaturen ausgewählt, die für die Kälteproduktion der Kältemaschine erforderlich ist bzw. sind. Folglich wird ein für allemal die Eigenschaft des Betriebskühlfließmittels in Funktion der für die Kältemaschine bestimmten Eigenschaften ausgewählt.

Durch Vermindern der Metallmasse der Kältemaschine kann man also theoretisch die Dauer der Anlaufphase vermindern; tatsächlich kann in der Praxis diese metallische Masse nicht in großen Verhältnissen reduziert werden, ohne daß man in nachteiliger Weise wesentlich die Wirksamkeit un d die Zuverlässigkeit der Kältemaschine beeinträchtigt. Somit besteht die erste Wärmetauscherleitung der Joule-Thompson-Kältemaschine mit offenem Kreis im allgemeinen aus einem realtiv dicken gewickelten Rohr im Hinblick auf d6s relativ großen Betriebsdruck des Arbeitskühlfließmittels, z. B. in der Größenordnung von 400 Bar, während des Anlaufens der Kältemaschine; diese Dicke kann im allgemeinen nicht ohne das Risiko eines

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Bruches des genannten gewickelten Rohres unter eine gewisse Stufe reduziert werden.

Für die Steigerung der mittleren Kälteenergie der Kältemaschine während der Anlaufphase und dies mit dem ausgewählten Arbeitskühlfließmittel kann man:·

- Entweder den Durchsatz des Arbeitskühlfließmittels, der während der Anlaufphase entspannt ist, steigern*

- oder das Entspannungsverhältnis des Betriebskühlfließmittels in dem Entspannungsorgan der Kältemaschine steigern.

Wenn man in diesem ersten Falle automatisch den Durchsatz des während der Anlaufphase entspannten Kühlfließmittels steigern will, führt dies zur Verbindung der Kältemaschine mit einem Reguliermittel ähnlich dem oben beschriebenen, d. h. mit einer auf die Temperatur ansprechenden Regulierleistung oder einer zweiten Speiseleitung unter Hochdruck, die während der Anlaufphase oder der Kälteerzeugungsphase an die Stelle oder parallel zur ersten Leitung gesetzt wird. Aber dann steigert man entsprechend die Masse der Kältemaschine und folglich ihre thermische Trägheit, und man verliert also zum.'Teil den errechneten Vorteil, der sich aus dem größeren entspannten Durchsatz ergibt.

Im zweiten Fall, wenn der niedrige Betriebsdruck der Kälte-

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maschine allgemein durch Auslegung gleich dem Atmosphärendruck ist, kann das Entspannungsverhältnis in dem Entspannungsorgan nur dadurch gesteigert werden, daß man den hohen Druck des Betriebskühlfließmittels vergrößert, d. h. daß man den Druck in dem Speisebehälter mit Kühlfließmittel vergrössert, dies aber führt dann zum Vergrößern der Wanddicke des genannten Behälters in großem Maß und/oder zum Benutzen von Materialien mit großem mechanischem Widerstand. Unter diesen Umständen wird der Speisebehälter ein sehr kostspieliges Gerät.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist es also, einen schnellen Start oder ein schnelles Anlaufen einer Kältemaschine mit offenem Kreis, insbesondere nach Joule-Thompson-Art, zu ermöglichen, und dies ohne Beeinträchtigung der benutzten Auslegung der Kältemaschine, d. h. ohne erhebliche Veränderung seines Aufbaues und seiner Funktion.

Erfindungsgemäß beschickt man den Speisekreis der Kältemaschine in einem ersten Kühlzeitraum mit einem Fließmittel, das ein erhöhtes Kühlvermögen hat, und in einem zweiten Seitraum mit einem Fließmittel, das ein weniger erhöhtes Kühlvermögen hat. Gemäß einer Benutzungsart wird das Fließmittel mit dem höchsten Kühlvermögen in den Eingang der einzigen Gasspeiseleitung unter höherem Druck eingeführt als der des Fließmittels bei weniger hohem Kühlvermögen. Das Fließmittel mit dem höchsten Kühlvermögen und das Fließmittel mit dem weniger hohen Kühlvermögen haben die gleiche Eigenschaft, oder aber das Fließ-

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mittel mit dem höchsten Kühlvermögen ist weniger flüchtig als das Fließmittel mit dem weniger erhöhten Kühlvermögen.

Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung mit einem isolierten Gehäuse, das eine einzige Speiseleitung aufweist, die durch eine kalibrierte Abzugsöffnung in einer Entspannungskammer mündet, und eine im Wärmeaustausch mit dieser Speiseleitung eingerichtete Entleerungsleitung aufweist, wobei außerhalb dieses Gehäuses mindestens eine erste Lagerkammer für ein Fließmittel unter Hochdruck und Verbindungsmittel in dieser Kammer sowie ein Eintritt von der genannten einzigen Speiseleitung vorgesehen sind, und diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zweite Kammer aufweist sowie ein Verzweigungssystem in direkter Folge, d. h. ohne merklichen Ladungsverlust bei dieser Kältemaschine, und zwar einerseits von dieser Lagerkammer für ein Fließmittel unter hohem Druck ausschließlich während des Kühlzeitraumes und andererseits von dieser zweiten Kammer mindestens während der dem Kühlen folgenden Phase.

Gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Vorrichtung ist die erste Kammer für ein Fließmittel unter hohem Druck ein Hilfsspeisevolumen mit Anlauffließmittel unter hohem Druck, während die zweite Kammer ein Behälter unter mittlerem Druck darstellt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses ersten Ausfüh-? rungsbeispieles dieser Erfindung gilt:

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Die Speisevorrichtung durch Kühlen der Kältemaschine weist in ansich bekannter Weise ein Verbindungsventil zwischen dem Speisebehälter mit Kühlfließmittel und dem Eingang des Arbeitskreises der Kältemaschine auf,

das Folgeverzweigungssystem gestattet dann eine nachfolgende Abzweigung mit dem Verbindungsventi1, zuerst von wenigstens der Speisekammer mit Hilfsfließmittel ν während der Anlaufphase der Kältemaschine, dann von dem Behälter mindestens während der Arbeitsphase der Kältemaschine.

Gemäß der Eigenschaft des ausgewählten Hilfsfließmittels und gemäß dem Fülldruck der oben erwähnten Kammer , wird diese Kammer entweder mit einem Hilfsfließmittel in homogener Phase gefüllt, z. B. ganz in Gasform, oder mit einem Hilfsfließmittel in heterogener Phase gefüllt, z. B. mindestens teilweise in flüssiger Form. In letzerem Falle ist das während der Anlaufphase der Kältemaschine gelieferte Kältevermögen dann größer.

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Die vorliegende Erfindung kann entweder nach der einen oder nach der anderen der folgenden praktischen Möglichkeiten arbeiten:

1) Die Hilfskaminer wird mit einem Anlauf-Hilfsfließmittel derselben Eigenschaft gefüllt wie das Arbeitskühlfließmittel, unter Füllen des genannten Behälters, und der Druck des Volumens ist größer als der des Behälters.

2) Die Hilfskammer wird mit einem Anlauf-Hilfsfließmittel anderer Art und weniger flüchtig gefüllt als das Arbeitskühlfließmittel, unter Auffüllen des sogenannten Behälters; in diesem Falle kann der Druck der Kammer beliebig sein und insbesondere mindestens gleich dem des Behälters; als Beispiel ist das Arbeitskühlfließmittel Stickstoff, und das Anlauf- Hilfsfließmittel ist mindestens eine der folgenden Massen, nämlich Argon, Methan und Freon.

Im ersten Fall ist es nicht unzulässig, den Fülldruck der Kammer zu erhöhen, denn diese Kammer umschließt ein Kammer-Hilfsfließmittel, das gerade ausreic-ht, um mindestens einen Teil oder die' ganze Anlaufphase und folglich eine Kammer zu realisieren, welches wesentlich unter dem des Speisebehälters mit Kühlfließmittel ist,wobei dieser Behälter die Vollständigkeit der Arbeitsphase der Kältemaschine sicherstellt.

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Mit anderen Worten ist die Hilfskaramer viel kleiner als der Hauptbehälter, und es ist in wirtschaftlicher Weise möglich, die Wände der ersten Kammer t zur Stützungeines größeren Druckes, welcher in dem zweiten Behälter herrscht,zu verstärken.

Im- zweiten Fall ist es von vornherein erstaunlich, daß man ein Anlauf-Hilfsfließmittel benutzen kann, das flüchtiger ist als das Arbeitskühlfließmittel. Tatsächlich könnte man befürchten, daß das Anlauf-Hilfsfließmittel in Restform im Kühlkreis im Verlaufe der Betriebsphase bleibt und folglich den normalen Betrieb der genannten Kältemaschine ändert oder verhindert, und zwar durch Verfestigung und Behinderung seines Arbeitskreises, insbesondere auf dem Niveau des Entspannungsorgans.

Wenn man z. B. den Betrieb einer Joule-Thompson-Kältemaschine mit offenem Kreis prüft, wie z. B. die oben definierte Maschine, kommt man tatsächlich zu der folgenden günstigen Feststellung.

Wenn das Kühlfließmittel zu Beginn der Arbeitsphase der Kältemaschine in den Betrieb eintritt, bewirkt es eine wirksame Spülung des Arbeitskreises der Kältemaschine derart, daß die Restmengen des Hilfsfließmittels schnell sehr klein werden. Entsprechend ist während der Arbeitsphase, selbst wenn man die Verfestigungstemperatur des Hilfsfließmittels erreicht, im kalten Teil des Arbeitskreises der Kältemaschine der Teildruck des vorgenannten Hilfsfließmittels nicht allgemein aus-

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reichend, um das Auftreten einer festen Phase zu bedingen.

Nichtsdestoweniger muß die Eigenschaft des Hilfsfließmittel im Verhältnis zu der des Kühlfließmttels derart ausgesucht werden, daß das erstere sich nicht bei einer zu hohen Temperatur bezüglich der Verflüssigungstemperatur des zweiten verfestigt.

Was das Fließmittel anbelangt, muß man im Sinne der Erfindung für alle reinen Massen oder ein Gemisch reiner Massen verstehen, daß es sich um Arbeitskühlfließmittel oder Anlaufhilfsfließmittel handelt. Wenn das Hilfsfließmittel ein Gemisch reiner Massen ist, ist es flüchtiger als das Kühlfließmittel, wenn seine mittlere Siedetemperatur über der Siedetemperatur des Kühlfließmittels liegt oder bei der mittleren Siedetemperatur des Kühlfließmittels, wenn dieses ein Gemisch reiner Körper ist.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist die zweite Kammer ein Speisezylinder, der durch VerbindungsmittelmLt einem regelbaren Ladungsverlust mit der ersten Kammer und durch ein Ventil mit der Kältemaschine verbunden ist. In vorteilhafter Weise haben die Verbindungsmittel mit der ersten Kammer eine öffnung, die mit einer Schwimmernadel zusammenwirken,welche den Gegenwirkungen einer Öffnungsfeder und eines Sdaließblasebalgs mindestens teilweise unterworfen ist, wobei dieser Blasebalg durch eine kalibrierte Verbindungsöffnung mit dem Hochdruck der ersten Kammer oder mit einem von diesem Hochdruck abgeleiteten

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Druck verb-unden ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch ein Kühlsystem gemäß der Erfindung,

Fig. 2 schematisch eine andere Ausführungsform der Speisevorrichtung unter Kühlung, welche einen Teil des in Figur 1 dargestellten Kühlsystems ausmacht,

Fig. 3 schematisch eine andere Ausführungsform der Speisevorrichtung unter Kühlung, wie in Figur 2 gezeigt ist,

Figuren 4 und 5 jeweils ein Temperatur/Zeitdiagramm und ein Druck/Zeitdiagramm, die sich auf den Betrieb der Kältemaschine beziehen, welche Teil des in Figur 1 dargestellten Kühlsystems ist,

Fig. 6 schematisch eine andere Ausführungsform der Speisevorrichtung mit Kühlung gemäß Figur 3,

Fig. 7 schematisch eine andere besondere Ausführungsform der Speisevorrichtung nach Figur 6,

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Fig. 8 eine schematische Ansicht der Kühlvorrichtung gemäß
der Erfindung,

Figuren 9 und 10 Diagramme unter Darstellung der Temperatur
und des Druckes in Funktion von der Zeit in der kühlen Zone
der Kühlvorrichtung sowie am Eintritt der Speiseleitung mit
Gas unter Hochdruck und

Figuren 11 bis 13 Teilansichten von drei Ausführungsformen
einer Kühlvorrichtung gemäß der Erfindung.

In Figur 1 weist das dargestellte Kühlsystem in erster Linie eine Kältemaschine 1 mit offenem Kreis nach Art einer Joule-Thompson-Maschine auf und in zweiter Linie eine Speisevorrichtung 2 mit bzw. unter Kühlung.

Die Kältemaschine 1 weist folgende Teile auf:

- Einen Wärmetauscher 3, der einerseits eine Speiseleitung 4 für die Umwälzung eines Arbeitskühlfließmittels unter einem hohen Druck und andererseits eine Entleerungsleitung 5 für dasselbe entspannte Kühlfließmittel unter niedrigem Druck aufweist, wobei die erste Leitung 4 und die zweite Leitung 5 miteinander in Wärmeaustauschbeziehung stehen;

- ein isenthalpisches Entspannungsorgan 6, z. B. ein Ent-

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spannungsventil oder eine kalibrierte öffnung, deren Aufstromseite mit der Leitung 4 in Verbindung steht;

- eine Entspannungskammer 7 des Kühlfließmittels bei niedrigem Druck und insbesondere zur Aufnahme dieses Fließmittels in mindestens teilweise kondensierter Form nach der Entspannung in dem Organ 6; diese Kammer 7 steht mit der Abstromseite des Entspannungsorganes 6 und mit der Leitung 5 des Wärmetauschers 3 in Verbindung.

Folglich weist im Sinne der Umwälzung des Arbeitskühlfließmittels der Arbeitskreis der Kältemaschine 1 die Leitung 4 des Wärmetauschers 3, das Entspannungsorgan 6, die Entspannungskammer 7 und die Leitung 5 des Wärmetauschers 3 auf. Der Eingang und der Ausgang des Arbeitskreises sind jeweils der Eingang 14 der Leitung 4 bzw. der Ausgang 15 der Leitung 5.

Die von der Kältemaschine 1 zugeführte Kälteenergie steht in der Entspannungskammer 7· in Form eines Bades eines Arbeitskühlfließmittels in kondensierter Form bei seiner Siedetemperatur zur Verfügung. Diese Kälteenergie wird durch eine Apparatur 9 verbraucht, um z. B. einen Infrarotstrahlendetektor kalt zu halten, der auf der Bodenwand der Entspannungskammer 7 der Kältemaschine 1 befestigt ist.

Die Kältemaschine ist selbstverständlich in einer geeigneten Wärmeisolierumhüllung 10 angeordnet.

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Die Speisevorrichtung oder Beschickungsvorrichtung 2 mit Fühlung weist folgende Teile auf:

- Eire erste. Hilfskammer 12, . ' ' welche¹ der Speisung der Kältemaschine 1 während der Anlaufphase dient und mit einem Anlaufhilfsfließmittel gefüllt ist (z. B. Argon), und zwar unter einem Druck von z. B. mehr als 400 Bar,

- eine zweite Kammer, welche einen Hauptbehälter (11) bildet und der Speisung der Kältemaschine 1 dient und mit dem genannten Arbeitskühlfließmittel (z. B. Stickstoff) in der Größenordnung von z.B. 400 Bar gefüllt

ein Verbindungsventil 13 des Behälters 11 und der Hilfskairaner 12 mit der Kältemaschine 1; entsprechend ist dieses Ventil 13 mit dem Eingang 14 der Kältemaschine 1 verbunden wie auch der Ausgang 15 der Kältemaschine 1 freie Verbindung mit der Außenluft vorsieht,

ein Verzweigungssystem 16, welches sequentiell oder nacheinander an. dem Verbindungsventil 13 liegt, und zwar zuerst von der Hilfskaifimer 12 während der Anlauf phase der Kältemaschine 1 und dann von dem Hauptbenälter 11 während der Arbeitsphase der Kältemaschine 1.

Das sequentielle oder in einer Folge arbeitende Verzwei-

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gungssystem 16 weist selbst folgende Teile auf:

- einen Schalter 17 mit zwei Positionen 18 und 19, welcher das Verbindungsventil 13 mit dem Hauptbehälter 11 bzw. der Hilfskammer 12 in Verbindung bringt,

- ein Steuerorgan 20 des Schalters 17, welches pneumatisch, hydraulisch oder elektronisch sein kann.

Das Steuerorgan 20 besteht vorzugsweise aus einem differentiellen Druckmeßfühler, welcher den Verbindungen 61 und 62 mit dem Hauptbehälter 11 bzw. der Hilfskammer 12 entspricht. Der Differentialmeßfühler 20 spricht auf eine Differenz zwischen dem Druck des Behälters 11 und dem der Kammer 12 an und löst die Abzweigung des Behälters 11 mit dem Verbindungsventil 13 mittels des Schalters 17 für einen bestimmten und von der genannten Differenz positiven Wert aus.

Das Steuerorgan 20 kann durch Signale betätigt werden, die von ganz anderen Quelle vorgesehen sind, z. B. einem Zeitgeber 63 oder einer Temperatursonde 64, welche in der Entspannungskammer 7 der Kältemaschine 1 angeordnet ist.

Folglich bietet gemäß Figur 1 der Hauptbehälter 11 ein Volumen, welches erheblich über dem der Hilfskammer 12 liegt, und der Füllungsdruck der Kammer ; 12 ist größer als der des Hauptbehälters 11, wobei die Wand der Kammer 12 viel dicker als die des Hauptbehälters 11 ist. Ferner sei bemerkt, daß der

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Hauptbehälter 11 und die Hilfskamraer 12 parallel oberhalb des Verbindungsventils 13 mittels des Zweistufenschalters 17 verzweigt sind.

Die Speisevorrichtung 2 unter Kühlung welche in Figur 1 dargestellt ist, kann in sehr einfacher Weise entsprechend der Darstellung der Figur 2 aufgebaut sein.

Die Speisevoulchtung 2 nach dieser Figur weist tatsächlich die folgenden konstruktiven Eigenschaften auf:

die Hilf ss-kammer 12 und der Hauptbehälter 11 sind in Reihe über dem Verbindungsventil 13 verzweigt/ was besagt ,daß der Behälter 11 über dem Verbindungsventil 13 durch die Kammer - 12 hindurch angeschlossen ist,

- der Differentialdruckmeßfühler 20 besteht in einfacher Weise aus einem Verschluß mit (Gold-)Blättchen 21, welches zwischen der Kammer 12 und dem Behälter 11 angeordnet und zum Brechen oder Zerreißen des Blättchens 21 bei einem bestimmten und positiven Wert der oben genannten ' Differenz zwischen dem Druck des Behälters 11 und dem der Kammer 12 kalibriert und eingerichtet ist; genauer gesagt weist der Differentialmeßfühler 20 eine relativ dicke und feste Trennwand 22 auf, durch welche eine kalibrierte öffnung 23 hindurchgeht, und die Trennwand 22 dient dem ' Blättchen 21 relativ geringer Dicke auf ihrem ganzen Ab-

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schnitt auf der Seite der Kammer "12 als Stütze,

Kammer 12 und der Behälter 11 haben eine gemeinsame Wand 24, über welche das Verschlußblättchen 21 angeordnet ist; und die Kammer 12 ist außerhalb des Behälters 12 angeordnet.

Die Vorrichtung gemäß Figur 3 unterscheidet sich von der nach Figur 2 nur dadurch, daß die Hilfsicammer 12 im Inneren des Hauptbehälters 12 angeordnet ist, obwohl dieser Behälter 11 zwischen seiner geeigneten Wand und der der Kammer , 12 begrenzt ist.

Unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 wird jetzt der Betrieb des Kühlsystems gemäß Figur 1 beschrieben, wobei auch die fteführungsformen nach den Figuren 2 und 3 möglich sind. Im Anfangsaugenblick t_Q nimmt man an.daß:

- Die Gesamtheit der metallischen Masse der Kältemaschine 1 sich auf Umgebungstemperatur befindet; folglich steht kein Kühlfließmittel in kondensierter Form in der Entspannungskammer 7 zur Verfügung,

- der Behälter 11 und das Volumen 12 jeweils mit einem Arbeitskühlfließmittel (z. B. Stickstoff) und mit einem Anlaufhilfsfließmittel (z. B. Argon) gefüllt sind; und die Kammer unter einem Druck steht, der reichlich über dem des Behälters liegt,

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durch Konstruktion (siehe Figuren 2 und 3) oder mittels eines Schalters (siehe Bezugszahl 17 in Figur 1) die Hilfskammer 12 sich über dem Verbindungsventil 13 angeschlossen oder abgezweigt befindet.

Im Augenblick t_ öffnet man das Ventil 13. Entsprechend ist nur die Hilfs-kammer· 12 an den Eingang 14 des Arbeitskreises der Kältemaschine 1 angeschlossen. Während der Periode At₁, die zwischen den Zeitpunkten t_Q und t₃ liegt, arbeitet die Kältemaschine 1 ausschließlich mit dem Anlaufhilfsfließmittel, dessen Eigenschaften zuvor definiert worden sind. Dies besagt, daß^während der Periode t^ die augenblickliche Kälteenergie der Kältemaschine 1 sich aus der isenthalpischen Entspannung des Hilfsfließmittels im Organ 6 ergibt. Im Hinblick auf die Eigenschaften des Organes 6, welche in der Beschreibungseinleitung herausgestellt sind, fällt die Kälteerzeugungstemperatur, d. h. die in der Entspannungskammer 7 herrschende Temperatur, schnell gemäß dem Diagramm der Figur 4 ab. Gleichzeitig fällt auch der Druck in der Hilfskammer . 12 schnell von einem Wert P₁₂ entsprechend dem Diagramm der Figur 5 ab.

der
Im Augenblick t₃ ist der Druck in Hilfskammer 12 schwächer als der, welcher im Hauptbehälter 11 vorherrscht, und wird von letzterem durch einen Unterschied oder eine Differenz

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Δ getrennt, welche dem bestimmten und positiven Bezugswert entspricht, welcher für den Differentialdruckmeßfühler 20 bestimmt oder festgesetzt ist, um die Abzweigung oder den Anschluß des Hauptbehälters 11 mit dem Verbindungsventil 13 auszulösen. Fdglich schaltet im Augenblick t-, der Differentialmeßfühler 20 den Schalter 17 in die Position 18 im Fall der Figur 1 ein, oder im Falle der Figuren 2 und 3 löst sich oder reißt das Blättchen 21 und bringt so den Behälter 11 mit dem Anschlußventil 13 durch die Kammer 12 in Verbindung. Entsprechend bewirkt vom Augenblick t-, an und während eines sehr kurzen Zeitraumes das Arbeitskühlfließmittel, welches vom Behälter 11 herkommt, eine Spülung des Arbeitskreises der Kältemaschine 1 und schaltet so jede Restmenge des Anlaufhilf sfließmjttels aus.

Von dem Augenblick ir„an arbeitet die Kältemaschine 1 ausschließlich mit dem vom Behälter 11 gelieferten Arbeitskühlf ließmittel; folglich ergibt sich vom Augenblick t„ an die Kälteenergie der Kältemaschine 1 ausschließlich aus der isen&alpischen Entspannung des vorgenannten Kühlfließmittels in dem Organ 6. Entsprechend dem Diagramm der Fig. k fällt die Temperatur der Kälteproduktion der Kältemaschine 1 weite» hin während der Periode Δ-t-, aber weniger schnell als während der vorherigen Periode Δ-t.-, und zwar im Hinblick auf die Tatsache, daß das Kühlfließmittel weniger wirksam ist als das Hilfsfließmittel, wie vorstehend erörtert« Xn entsprechender Weise

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fällt, ausgehend vom Augenblick t„, der Druck in dem Hauptbehälter 11 langsam von dem Wert P₁₁ entsprechend dem Diagramm der Fig. 5 ab.

Im Augenblick t„ erreicht die Temperatur der Kälteproduktxon der Kältemaschine 1 ihren Nennwert T„_f und das Niveau des Arbeitskältefließmittels in flüssiger Form bleibt im Inneren der Entspannungskammer 7 der Kältemaschine 1 fast konstant. Daraufhin ist die Anlaufphase der Kältemaschine abgeschlossen, und ihre Arbeitsphase beginnt genau gesagt vom Augenblick t₂ an.

Schließlich weist entsprechend den Figureih und 5 der Betrieb der Kältemaschine 1 eine Anlaufphase entsprechend der Dauer At₂ auf, welche zwischen den Augenblicken t_ und t„ liegt, sowie eine Arbeitsphase, die beim Augenblick t„ beginnt. Die Anlaufphase Δ t_? weist selbst eine Periode Δ t auf, während der die Kältemaschine 1 mit dem Anlaufhilfsfließmittel arbeitet, und eine Periode At„, währeid welcher die Kältemaschine mit dem Arbeitskühlfließmittel arbeitet.

Die Speisevorrichtung 2 mit Kühlung nach der Fig. 6 gestattet die Verbesserung der Beseitigung des Anlauf-Hilfsfließmitteis im Arbeitskreis der Kältemaschine 1, von wo an der Hauptbehälter 11 auf das Verbindungsventil 13 geschaltet ist. Zu diesem Zweck ist folgendes vorgesehen:

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- Die Hilfskammer : 12 besteht aus einem Zylinder,

- ein beweglicher Kolben 50 ist innerhalb des Zylinders 51 einjustiert und angeordnet,

- ein kalibrierter Durchgang mit dünnem Querschnitt ist

in dem gemeinsamen Abschnitt am Zylinder 51 und am Kolben 50 angeordnet und besteht entweder aus mindestens einer kalibrierten, längs durch den Kolben 50 gehenden Öffnung oder aus einem kalibrierten, zwischen dem Zylinder 5I und dem Kolben 50 befindlichen Spalt oder kleinen Zwischenraum.

Nach Zerreißen oder Bruch des Blättchens 21 ist der Kolben 50 am Ende des Zylinders 51 in der Nachbarschaft des Verschlußblättchens 21 angeordnet;. Entsprechend wird vom Bruch des Blättchens an, d.h. wenn der Behälter 11 am Verbindungsventil 13 durch die .Kammer- 12 angeschlossen ist, der Kolben 50 am Ende des Zylinders 51 gegenüber dem Blättchen 21 unter der Wirkung des Druckes des Arbeitskühlfließmittels zurückgestoßen, der zeitweilig höher ist als der Druck des Anlaufhilf sfließmittels, welcher in dsr Kartsner · 12 bleibt. Diese Wirkung des Kolbins trägt somit in wirksamer Weise dazu bei, das Hilfsflleßmittel des Arbeitskreises der Kältemaschine vollständig auszutreiben.

Die Speisevorrichtung gemäß Fig. 7 ermöglicht den Betrieb der Anlaufphase der Kältemaschine 1 mit zwei unterschiedlichen,

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nachelnanderfolgend verwendeten Hilfsfließmitteln. Zu diesem Zweck ist im Inneren des Hauptbehälters 11 und zusätzlich zur Kammer 12 eine andere Kammer 73 vorgesehen, welche ein anderes Hilfsfließmittel enthält. Die Wand der anderen Kammer 73 ist also zwischen der Wand des Behälters 11 und der der Kammer 12 angeordnet; anders gesagt umschließt der Behälter 11 die andere Kammer 73, welche selbst die Kammer 12 einschließt. Der Behälter 11 ist an das Verbindungsventil 13 nacheinander über das andere Volumen 73 und über die Kammer 12 angeschlossen bzw. abgezweigt.

Ferner wird das Verschlußblättchen 21 für einen Bruch bei einem positiven Differenzwert zwischen dem Druck der anderen Kammer 73 und dem der Kammer 12 kalibriert gehalten, während ein anderes Verschlußblättchen 71 zwischen dem Behälter 11 und der anderen Kammer 73 vorgesehen und für einen Bruch an einem positiven und bestimmten Wert der Differenz zwischen dem Druck des Behälters 11 und dem der anderen Kammer 73 kalibriert ist.

Die Fülldrücke in der Kammer 12 und in der anderen Kammer 73 sowie in dem Behälter 11 fallen jeweils ab.

Die Speisevorrichtung 2 gemäß Fig. 7 gestattet somit den automatischen und nacheinanderfölgenden Anschluß bzw. Abzweigung an das Anschluß- oder Verbindungsventil 13, und zwar zuerst die Kammer 12, dann die andere Kammer 13 und schließlich der Behälter 11.

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Aus Fig. 8 sieht man, daß eine Kühlvorrichtung im wesentlichen einerseits eine Kältemaschine, genau gesagt 101, und andererseits ihre Gasspeisevorrichtung 102 aufweist.

Die Kältemaschine 101. weist hier ein Isoliergehäuse 111 mit einem Kern 112 auf, um den eine Speiseleitung 113 gewickelt ist, dann eine warme Querendwand 114 zu einer kalten Querendwand 115» gegen welche eine kalte Sonde 116, z.B. ein Infrarotstrahlendetektor, gelegt ist, wobei der Aufbau durch eine Hülle 117 thermisch isoliert ist, und die Speiseleitung 113 mündet in eine Entspannungskammer 118, die zwischen einem Ende 119 des Kerns 112 und der kalten ¥and 115 angebracht ist und an ihrem Ende eine Entspannungsöffnung 120 aufweist.

Die Speiseleitung 113 weist an ihrem Umfang eine Vielzahl von Ventilatorflügeln 121 für den Wärmeaustausch auf, und die verschiedenen Spiral- oder Schraubenwindungen der Wickel sind untereinander in Abständen durch eine Zwischenschnur oder -kabel 122 im Abstand angeordnet. Man hat so eine Hochdruckspeiseleitung in Form einer Spule oder Wickel und am Ausgang der Entspannungskammer eine Entleerungsleitui^ 123 angebracht, die in dem ringförmigen Zwischenraum gebildet ist, der zwischen dem Gehäuse 111 und dem Kern 112 angebracht und durch die Speiseleitung 113 freigelassen ist. Diese Entleerungsleitung ist also in engem Wärmeaustausch mit der Speiseleitung 113 realisiert und mündet frei in die Atmosphäre auf der Seite der warmen Endwand 114.

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- ZT ■

Die Gasspeisevorrichtung 102 der Kältemaschine 101 weist im wesentlichen innerhalb eines Hochdruckbehälters 130 einen Speisezylinder 131 auf, dessen eine Endwand 132 gegenüber einer Anschlußleitung 133 angeordnet ist,die an der Speiseleitung der Kältemaschine 101 angeschlossen ist.

Der Speisezylinder 131 weist abstromig ein Trägheitsventil 13^ auf, das von einer massiven Schwimmernadel 135 gebildet ist, die in dem Zylinder 131 gegenüber einer Brechmembran

136 geführt werden kann, welche ein Teil der Wand 132 auf der Höhe der Leitung 131 bildet. Diese massive Schwimmernadel 135 steht normalerweise durch zwei entgegenwirkende Federn

137 und 138 im Gleichgewicht. Es ist zu bemerken, daß die massive Schwimmernadel 135 derart angepaßt ist, daß ohne merklichen Ladungsverlust ein Längsabfluß von Gasen in seiner Höhe möglich ist.

Aufstromseitig ist ein Kühlventil ΐΛθ angebracht, welches aus einer mit Führung versehenen Klappe bzw. Ventilklappe 141 mit einer Schwimmernadel 1^2 geformt ist, die gegenüber einer mit dem Behälter I30 in. Verbindung stehenden kalibrierten Öffnung 1^3 angeordnet ist.

Das Ventil '\kO unterliegt einerseits der Tätigkeit einer Kompressionsfeder 1^4 und andererseits der Tätigkeit eines axialen Balges 1^5, der bei 1^5' am Zylinder I3I befestigt ist und über eine Leitung 146 mit einer kalibrierten Entspannungsöff-

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nung 147 an der Leitung- 133 unmittelbar abstromig von der
Zerreißmembran 136 angeschlossen ist.

Andererseits weist der Speisezylinder 13I eine mit dem
Inneren des Behälters 130 in Verbindung stehende, kalibrierte Öffnung 150 auf.

Der Betrieb der Kühlvorrichtung ist folgender, wenn man von
einem thermischen Zustand ausgeht, welcher der Umgebungstemperatur entspricht: Zu Anfang wird der Behälter 130 mit
Gas, wie z.B. Stickstoff, Argon, bei sehr hohem Druck gefüllt, wobei man diesen Behälter 130 mittels einer nicht dargestellten Einlaßexnrichtung auf den Druck bringt, das Ventil 14O wird in die offene Stellung ohne merkliche Gegenkraft des Balges 1^5 nach rechts verschoben, der sich über die Leitungen 146-133» 113 und 123 auf Atmosphärendruck, also in zubefindet
rückgezogener Stellung^ Der Speisezylinder 131 ist also mit

Gas auf den Druck des Behälters 130 auf einmal durch Gas durch die kalibrierte Öffnung I50 und durch die kalibrierte Öffnung 143 gefüllt, obwohl letztere merk-lich größer ist als die
Öffnung 150.

Im Augenblick des Kühlens wird die Kühlvorrichtung einer Beschleunigung im axialen Sinne der Speisevorrichtung unterworfen und in der Zeichnung nach links eingestellt. Daraus
ergibt sich eine Verschiebung der massiven Schwimmernadel 135 nach rechts, wodurch das Zerreißen der Membran 136 und sofor-

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tige UnterhochdruGksetzen der Leitung 133 und der Speiseleitung 113 ausgelöst werden, wobei letztere mit einem Maximaldurchsatz beschickt ist, da ja einerseits die kalibrierte Öffnung 150 dauernd offen ist und andererseits die kalibrierte Öffnung 143 reichlich offen ist, und zwar wenigstens zu Anfang, da ja die Druckerhöhung der Leitung 133» welche durch die Leitung Ih6 übertragen wird, durch die kalibrierte Öffnung 147 beachtlich gebremst wird. Zu Anfang einer gewissen Zeit, welche dem normalen Zeitraum des schnellen Abfalls an Kühlmaschinenkälte entspricht, befindet sich der Balg 1^5 praktisch auf dem Druck des Behälters 13O derart getragen, daß die Schwimmernadel 14O die kalibrierte Öffnung 1^3 schließen will, wodurch eine erhebliche Verminderung des Gasdurchsatzes sichergestellt wird, da dieser ja jetzt allein auf den Durchsatz durch die kalibrierte Öffnung 15O begrenzt bleibt.

Dank der beschriebenen Vorrichtung stellt man somit (siehe Pig. 9 und 1O) einerseits einen schnellen Temperaturabfall während der Zeit O-t A sicher (t A entspricht dem Schließen der Öffnung 143), während der Druck am Eintritt der Leitung 133 (Fig. 10) leicht aufgrund des leichten Druckabfalles des Behälters 130 sinkt, und andererseits stellt man somit während des Zeitraumes zwischen t A und t B eine merkliche Druckverminderung am Eintritt der Speiseleitung 113 sicher, und zwar aufgrund dar sich durch die plötzliche Verminderung des Durchsatzes ergebende Druckverminderung, was einetaoTemperaturabfall entspricht, welcher die Temperatur Tf der permanenten

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Leistung erreicht, welche dem Druck Pf entspricht, während der Gasdurchsatz in der Speiseleitung 113 sich auf seinem neuen Minimalwert stabilisiert findet. So stellt man also in den meisten Bedingungen einen schnellen Temperaturabfall und andererseits den Erhalt einer erforderlichen niedrigen Temperatur sicher.

Gemäß einer in Fig. 11 dargestellten Ausf uhrungsform der Erfindung ist der Speisezylinder 131 hier mit einem Balg 145.. ausgestattet ist, der durch eine kalibrierte Öffnung 147., die Verbindung zum Inneren des Speisezylinders 131 schafft, und man hat die kalibrierte Öffnung, z.B. I50 in Fig. 8, unterdrückt. Der Betrieb ist in dem Sinne anders, als sich vor dem Beginnen des Kühlens der Balg 1^5₁ auf dem hohen Druck des Behälters 130 mit der Klappe 14I₁ in maximaler offener Stellung unter der Tätigkeit der Kompressionsfeder 144.. befindet, wie sich der Balg 145 in halb ausgedehnter Stellung befindet. Beim Kühlen stellt die Klappe 135 das Brechen oder Zerreißen der Membran I36 sicher, wodurch sich ein großer Gasdurchsatz durch die Öffnung 143₁ und dann durch die Öffnung I36 ergibt. Am Ende eines sehr kurzen Zeitraumes, der fühlbar der Kühldauer der Kältemaschine entspricht, hat der Hochdruck des Behälters das Bestreben, stark abzufallen, aber dank der kalibrierten Öffnung 147 folgt der Druck in diesem Balg 145₁ diesem Druckabfall in dem Behälter I30 mit einer gewissen Verzögerung, weshalb die Tätigkeit des Balges 145 in Schließrichtung vorherrschend

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bleiben muß, da ja in jedem Augenblick im Verlauf der Entleerung des Behälters 130 der Druck sich durch einen langsamen Druckabfall zum Inneren des Balges überträgt - der im Schließsinne der Klappe 141 tätig ist, und er ist immer etwas über dem Gegendruck - und der Druck ist gleich dem Druck in dem Volumen 131 - wobei sich der Druck im Inneren des Balges im Ö finings sinne auf die Klappe 14I₁ wirkt. Man erreicht auch eine minimale Öffnungsstellung, welche der Beschickung der Kältemaschine bei permanenter Leistung (regime) entspricht.

Die Ausführung gemäß Fig. 12 unterscheidet sfch von der nach Fig. 11 durch eine umgekehrte Anordnung der Gruppe Klappe 141 -Balg 1^5₂ und kalibrierte Öffnung 1^3_ in axialem Sinn, wobei die kalibrierte Öffnung 1^3₂ iⁿ einer Quertrennwand 15I vorgesehen ist und eine Aufstromige Kammer 152 des Speisezylinders formt, die in dauernder Verbindung mit dem Behälter 130 über eine große Öffnung 153 steht. Der Balg 1^5₂ steht direkt zum Behälter 130 über die kalibrierte Öffnung 1^7-in Verbindung» Im Betrieb stellt man zu Beginn des Kühlens einen großen Gasdurchsatz fest, der durch die Öffnungen und 143₂ abfließt, wobei die Klappe 141„ wie zuvor in der maximalen Offenstellung ist; am Anfang eines kurzen Zeitraumes unterliegt der Behälter 130 einer mehr und mehr getriebenen Druckerniedrigung, und der Balg 1^5₂ dehnt sich ein wenig aufgrund der Tatsache aus, daß der Innendruck bezüglich des Außendruckes in der Kammer I52 gewissermaßen

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vorherrscht, wobei diese Ausdehnung sicherstellt, daß
die Schwimmernadel 141„ während der ganzen Dauer dieses Druckabfalles in minimale Öffnungsstellung kommt.

Die Ausführung nach Fig. 13 bietet im Vergleich zu der
gemäß Fig. 11 die Besonderheit, daß der Balg 1^5 hier
direkt mit dem Behälter I30 über die Leitung I55 und die Öffnung 1^7o in Verbindung steht. Man versteht, daß hier die Tätigkeit zur minimalen Öffnungsstellung der Klappe
1^-1 durch die Tatsache verstärkt wird, daß der Druck
im Inneren des Balges i45o ein Druck ist, der direkt von dem Hochdruckbehälter 130 abgieitet ist, währen! bei der
Ausführung gemäß Fig. 11 der Druck im Inneren des Balges vom Druck im Inneren des Speisezylinders 131 abgeleitet
war, der schwächer als der des Behältes 130 ist, und zwar aufgrund des Ladungsverlustes, der sich auf der Höhe der kalibrierten Öffnung 1^3 zeigt.

Wenn die Nachstellungen derart erfolgen, daß die minimale Öffnungssteilung der Klappe 1 kl~ dem vollständigen Verschließen der kalibrierten Öffnung 143~ entspricht, dann sieht man eine Öffnung 150 ο vor, welche den Dtrchgang des Durchsatzes bzw. der Ausströmungsmenge minimal zu halten gestattet.

Anstelle der Verwendung eines Trägheitsventiles kann man selbstverständlich auch ein elektromagnetisches, elektro-

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pneumatisches oder pyrotechnisches Ventil verwenden.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Speisen einer Miniaturkältemaschine mit isenthalpischer Entspannung, mit einer einzigen, in einem isolierten Gehäuse vorgesehenen Speiseleitung mit Gas unter Druck mit einer kalibrierten Abzugsöffnung unter Druck an ihrem Ende, die in eine Entspannungskammer einmündet, und mit einer Niederdruckentleerungsleitung, die sich von der Entspannungskammer nach außen erstreckt, wobei die Niederdruckentleerungsleitung und die Speiseleitung unter Druck zunWärmeaustausch eingerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisekreis zu einer ersten Zeit mit einem Fließmittel gespeist wird, welches ein erhöhtes Kältevermögen hat, und zu einer zweiten Zeit mit einem Fließmittel gespeist wird, welches ein weniger erhöhtes Kältevermögen hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fließmittel mit dem höchsten Kältevermögen am Eintritt der einzigen Speiseleitung mit Gas unter Druck unter einem hohen Druck eingeführt wird, der höher ist, als der mittlere Druck des Fließmittels mit dem weniger erhöhten Kältevermögen.

3.. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

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die Fließmittel mit dem höchsten Kältevermögen und dem weniger erhöhten Kältevermögen gleiche Beschaffenheit
haben.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Fließmittel von unterschiedlichen Lagerzonen unter hohem Druck bzw. unter mittlerem Druck ausfliessen gelassen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fließmittel mit starkem Kältevermögen weniger flüchtig ist als das Fließmittel mit weniger starkem Kältevermögen und daß der Lagerdruck des Fließmittels mit
starkem Kältevermögen minastens gleich dem Lagerdruck des Fließmittels mit weniger starkem Kältevermögen ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Fließmittel mit starkem Kältevermögen mindestens eine von folgenden Massen ist: Argon, Methan, Freon, und daß das Fließmittel mit weniger starkem Kältevermögen Stickstoff ist.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hochdruck- und Mitteldruckgase von einem gemeinsamen Lagerbehälter für das Gas unter Hochdruck abgezogen werden und daß am Ende des KühlZeitraumes eine Gasdruckverminderung zum Erhalt des mittleren Druckes sichergestellt wird und am Eintritt der Speiseleitung die Verminderung mittels

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mindestens teilweisen Verschliessen einer Abflußöffnung sichergestellt ist, die einen Steuerblasebalg aufweist, deren Tätigkeit beim Lagerdruck und/oder beim Speisedruck der Kältemaschine und/oder bei den von diesen abgeleiteten Drücken geregelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschließtätigkeit des Steuerblasebalgs eine Kombination von Gegentätigkeiten verwendet, nämlich einerseits des Speisedruckes der Kältemaschine und andererseits eines mit Verzögerung von diesem Speisedruck abgeleiteten Druck.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschliessen des Steuerbalgs eine Kombination von gegeneinanderwxrkenden Tätigkeiten verwendet, nämlich einerseits die Tätigkeit des hohen Lagerdruckes und andererseits die Tätigkeit eines mit Verzögerung von diesem Lagerdruck abgeleiteten Druckes.

10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschliessen des Balgs eine Kombination vongegensätzlichen Tätigkeiten einerseits des Speisedruckes der Kältemaschine und andererseits eines mit Verzögerung von diesem hohen Lagerdruck abgeleiteten Druckes verwendet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß die Öffnung der Verschließtätigkeit eines Steuerbalges unterworfen wird, der aufstromig von einer Leitung einmündet, die ausschließlich und durch ein Ventil in der Speiseleitung der Kältemaschine angeschlossen i£t, und daß ein teilweises Verschliessen dieser öffnung durch die Steuertätigkeit des Balges sichergestellt wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschliessöffiiung des Steuerbalges aufstromig von einer Leitung einmündet, die über ein Ventil an die Speiseleitung der Kältemaschine angeschlossen ist, die mit einer direkten Verbindung mit dem Lagerbehälter versehen ist, und daß gegebenenfalls ein vollständiger Verschluss dieser öffnung durch die Steuertätigkeit des Balges sichergestellt wird.

13. Kühlvorrichtung mit einer einzigen in einem isoliaten Gehäuse angeordnet en Speiseleitung, welche durch eine kalibrietteAislaßöffnung in eine Entspannungskammer mündet und mit einer Entleerungsleitung, die zum Wärmeaustausch mit der Speiseleitung eingerichtet ist, wobei außerhalb dieses Gehäuses mindestens eine Lagerkammer für ein Fließmittel unter hohem Druck und Anschlußmittel zwischen dieser Kammer und einem Eingang der einzigen Speiseleitung vorgesehen sind, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse eine zweite Kammer (12) aufweist und daß

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ein in Folge arbeitendes/ direktes Verzweigungssystem,d.h.ohne merklichen Ladungsverlust, an der Kältemaschine vorgesehen ist, und zwar einerseits von der ersten Kammer ausschließlich während des Kühlzeitraumes und andererseits von der zweiten Kammer mindestens während derjenigen Phase, welche dem Kühlen folgt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13,dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kammer (12)eine Hilfsspeisekammer mit Anlauffließmittel unter hohem Druck ist und daß die zweite Kammer (11) einen Behälter unter mittlerem Druck aufweist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14 mit einem Verbindungsventil des Behälters mit dem Eintritt des Arbeitskreises der Kältemaschine,gekennzeichnet durch ein Folge-Verzweigungssystem (16) für eine sequentielle (nacheinander) Abzweigung mit dem Verbindungsventil (13) von zuerst mindestens der Hilfskammer (12) während der Anlauf phase der Kältemaschine (1) und dann von dem Behälter mindestens während der Arbeifcsphase der Kältemaschine.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskammer, (11) mit einem Fließmittel in homogener Phase, z. B. gasförmig, gefüllt ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfskammer mit einem Fließmittel in heterogener

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Phase gefüllt ist, ζ. B. mindestens teilweise in flüssiger Form.

18. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,

daß das Folge-Verzweigungssystem mindestens einen differen-

(20)
tiellen Druckmessfühler/aufweist, der auf eine Differenz anspricht zwischen dem Druck des Hauptbehälters (11) und dem der Hilfskammer . (12) und die Abzweigung von dem Behälter mit dem Verbindungsventil (13) für einen bestimmten und positiven Wert dieses Unterschiedes auslöst.

19. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer . und der Behälter parallel oberhalb des Verbindungsventils (13) verzweigt sind.

20. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer.·. und der Behälter in Reihe oberhalb des Verbindungsventils (13) verzweigt sind und daß der Behälter oberhalb des Verbindungsventils durch die Kammer abgezweigt ist.

21. Vorrichtung nach Anspruch 18 und 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialdruckmessfühler aus einem Blättchenverschluss (21) besteht, welches zwischen der Kammer und dem Behälter angeordnet und zum Bruch des Blättchens (21) bei einem bestimmten und positiven Wert der Differenz zwischen dem Drude des Behälters und dem der

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Kammer kalibriert und eingerichtet ist.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Differentialmessfühler eine relativ dicke und feste Trennwand (22) aufweist, durch welche eine kalibrierte Öffnung (23) hindurchgeht und die als Stütze des Blättchens (21) auf seinem ganzen Abschnitt dient.

23. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (12) und der Behälter (11) eine gemeinsame Wand haben, durch welche der Blättchenverschluss angeordnet ist.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (12) innerhalb des Behälters (11) angeordnet ist, welcher in seiner geeigneten Wand und der der Kammer ' (12) eingeschlossen ist.

25. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet,

daß die Kammer (12) aus einem Zylinder besteht, ein be-

(50),

weglicher Kolben innerhalb desselben eingestellt und angeordnet ist und ein kalibrierter Durchgang mit geringem Querschnitt in dem gemeinsamen Abschnitt in dem Zylinder und in dem Kolben angebracht ist, der kalibrierte Durchgang unter mindestens einer kalibrierten öffnung, welche längs durch den Kolben hindurchgeht, und einem kalibrierten Spalt zwischen der Wand dieses Zylinders und des Kolbens ausgesucht ist.

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26. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Kammer ein Speisezylinder ist, der mit der ersten Kammer durch Verbindungsmittel, die einen regelbaren Ladungsverlust aufweisen, und mit der Kältemaschine durch ein Ventil verbunden ist.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel mit der ersten Kammer eine Öffnung aufweisen, welche mit einer Schwimmernadel (135) zusammenwirkt, welche entgegengesetzten Tätigkeiten einer Öffnungsfeder und eines Balges zu mindestens teilweise» Verschluss unterworfen ist, wobei der Balg durch eine kalibrierte Verbindungsöffnung ai den hohen Druck der ersten Kammer oder an einen Druck angeschlossen ist, welcher von diesem hohen Druck abgeleitet ist.

28. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Trägheitsventil ist mit einer massiven Schwimmernadel, welche einer Brechmembran unter der Tätigkeit der Perkussion dieser massiven Schwimmernadel zugeordnet ist.

29. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein elektromagnetischesVentil ist und eine Schwimmernadel aufweist, welche einer Zerreißmembran zugeordnet ist.

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30. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein elektropneumatisches Ventil ist, welches eine einer Zerreißmembran zugeordnete Schwimmernadel aufweist.

31. Vorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein pyrotechnisches Ventil ist, welches eine einer Brechmembran oder Zerreißmembran zugeordnete Schwimmernadel aufweist.

32. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg in dem Speisezylinder angeordnet ist und das innere Volumen des Balges durch eine Leitung mit einer kalibrierten Öffnung in einer abstromig von dem Ventil angeordneten Zone verbunden ist.

33. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg in dem Speisezylinder angeordnet ist und das Innenvolumen des Balges durch eine Leitung mit einer kalibrierten Öffnung an dem Speisezylinder angeschlossen ist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg in dem Hochdrucklagerbehälter angeordnet ist und das Innenvolumen des Balges durch eine Leitung mit einer kalibrierten Öffnung an den Lagerbehälter an-

- geschlossen ist.

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35. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg in dem Speisezylinder angeordnet ist und das Innenvolumen des Balges durch eine Leitung mit einer kalibrierten Öffnung an dem Lagerbehälter angeschlossen ist.

36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisezylinder eine kalibrierte Öffnung für die Verbindung mit dem Hochdrucklagerbehälter aufweist.

37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 27 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisezylinder im Inneren des Hochdrucklagerbehälters angeordnet ist.

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