DE3028217A1 - DEVICE FOR GENERATING LOW TEMPERATURES - Google Patents

DEVICE FOR GENERATING LOW TEMPERATURES

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DE3028217A1
DE3028217A1 DE19803028217 DE3028217A DE3028217A1 DE 3028217 A1 DE3028217 A1 DE 3028217A1 DE 19803028217 DE19803028217 DE 19803028217 DE 3028217 A DE3028217 A DE 3028217A DE 3028217 A1 DE3028217 A1 DE 3028217A1
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Siegmar 7514 Eggenstein-Leopoldshafen Massing
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Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
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Kernforschungszentrum Karlsruhe GmbH
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B43/00—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat
    • F25B43/02—Arrangements for separating or purifying gases or liquids; Arrangements for vaporising the residuum of liquid refrigerant, e.g. by heat for separating lubricants from the refrigerant
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
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Description

Kernforschungszentrum Karlsruhe, den 23.o7.198o Karlsruhe GmbH PLA 8o41 Ga/heNuclear Research Center Karlsruhe, 23.o7.198o Karlsruhe GmbH PLA 8o41 Ga / he

Einrichtung zur Erzeugung tiefer TemperaturenDevice for generating low temperatures

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Beschreibung:Description:

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung tiefer Temperaturen mit einem Kompressor mit Ö'lumlaufschmderung,an dem ein He-Gaskr eis lauf mit einer Hochdruckleitung zum zu kühlenden Objekt und eine Niederdruckleitung von diesem Objekt zum Kompressor zurück angeschlossen ist, wobei in die Hochdruckleitung ein Kühlsystem und ein Ölabscheidungssysten eingebaut und die Hochdruckleitung mit der Niederdruckleitung über eine ein .Druckentlastungselement enthaltende Verbindungsleitung verbunden ist. The invention relates to a device for generating low temperatures with a compressor with oil circulation lubrication a He gas circuit with a high pressure line to the object to be cooled and a low pressure line from this object is connected back to the compressor, being in the high pressure line a Cooling system and an oil separation system installed and the high pressure line is connected to the low pressure line via a connection line containing a pressure relief element.

Ein solches Kühlaggregat erzeugt Temperaturen zwischen 4o K und 3oo K über Wochen stabil, wobei keine flüssigen Kältemittel erforderlich sind. Die Kälteleistung ist unabhängig von der speziellen Orientierung des Kühlsystems am Objekt selbst,z.B. dem Vierkreisgoniometer eines Diffraktometers für Neutronenbeugungsuntersuchungen an Einkristallen. Kühlaggregate dieser Art sind als "Split Cycle Refrigerator" bekannt und werden z.B. von der Firma "Air Products and Chemicals" hergestellt.Such a cooling unit generates temperatures between 4o K and 3oo K stable for weeks, with no liquid Refrigerants are required. The cooling capacity is independent of the special orientation of the cooling system on the object itself, e.g. the four-circle goniometer of a diffractometer for neutron diffraction studies of single crystals. Cooling units of this type are and are known as "Split Cycle Refrigerators" e.g. manufactured by "Air Products and Chemicals".

Bei den Anlagen treten jedoch nach looo und 6000 Betriebsstunden Störungen auf, die sich als Erniedrigung der Kälteleistung, verbunden mit einer Verölung des Kühlsystems am Objekt äußern. Die von der Fachwelt vorgenommenen Verbesserungen am Kühlsystem und Hochdruckleitungssystem durch z.B. einem zusätzlichen Einsatz von Filtern brachtenIn the systems, however, malfunctions occur after 10000 and 6000 operating hours as a decrease in the cooling capacity, combined with oiling of the cooling system on the property to express. The improvements made by the experts to the cooling system and high pressure piping system brought about e.g. through an additional use of filters

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nur kurzzeitigen Erfolg. Eine Verölung des Kühlsystems am Objekt über die Verbindungsleitung von der Niederdruckseite her gegen die Strömungsrichtung des zum Kompressor zurückströmenden Gases wurde für ausgeschlossen gehalten oder zumindest nicht erkannt.only short-term success. Oily in the cooling system on the object via the connecting line from the low-pressure side against the direction of flow of the to Gas flowing back from the compressor was considered to be excluded or at least not recognized.

Die der Erfindung gestellte Aufgabe besteht nunmehr darin, eine Reduzierung der Kälteleistung und/oder Verölung des Kühlsystems am Objekt zu verhindern.The object of the invention is now to reduce the refrigeration capacity and / or To prevent the cooling system from becoming oily on the object.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt überraschenderweise mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 1. Die übrigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.This object is achieved, surprisingly, with the characterizing feature of claim 1. The other claims show advantageous developments of the invention.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mittels der Figur näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment by means of the figure.

Der mit Öl betriebene Kompressor 1 setzt einen Kühlkreislauf mit He-Gas als Kühlgas in Gang, der ein Objekt 15 am Ende der Hochdruckleitung 16 auf Temperaturen bis ca. 32 K kühlen kann. Vom Objekt 15 führt eine Niederdruckleitung 17 zum Kompressor 1 zurück.The oil-operated compressor 1 sets a cooling circuit with He gas as the cooling gas in motion, which an object 15 can cool to temperatures of up to 32 K at the end of the high pressure line 16. From object 15 leads a low pressure line 17 to the compressor 1 back.

Dem Kompressor 1 ist in der Hochdruckleitung 16 eine Kühlschlange 3, die mit einem Gebläse 2 gekühlt wird, und eine Ölabscheidung 4 nachgeschaltet. Die ölabscheidung 4 besteht vorzugsweise aus einem Preßluft-Ölabscheider 4' mit 3o m /h Drucksatz, der He-dicht gebaut ist, und einem Öldunstabscheider 4". Dem ölabschei-The compressor 1 is in the high pressure line 16 a cooling coil 3, which is cooled with a fan 2, and an oil separator 4 connected downstream. The oil separation 4 preferably consists of a compressed air oil separator 4 'with 3o m / h pressure set, which is built He-tight, and a 4 "oil vapor separator.

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der 4 selbst ist ein Ölabsorbergefäß 5 nachgeschaltet, bevor die Hochdruckleitung 16 zum Objekt 15 geführt wird. Im Ölabscheider 41 abgeschiedenes Öl läuft über die Kapillarleitung 12 zum Kompressor 1 zurück, der mit einem Ölstandsanzeiger 9 und einem Öleinfüllstutzen Io versehen ist.4 itself is followed by an oil absorber vessel 5 before the high-pressure line 16 is led to the object 15. Oil separated in the oil separator 4 1 runs back via the capillary line 12 to the compressor 1, which is provided with an oil level indicator 9 and an oil filler neck Io.

Zwischen dem Ölabscheider 4 (41 ,4") und dem Ölabsorbergefäß 5 wird der Druck mit dem Manometer 7 überprüft. Steigt der Druck über eine bestimmte Grenze in der Hochdruckleitung 16 an, so erfolgt ein Druckausgleich über die Verbindungsleitung 18 mit dem Sicherheitsventil 8 und dem Bypass 19 parallel hierzu. Hinter dem Druckentlastungsventil 8 wird der Druck ebenfalls mit ... Manometer 6 festgestellt bzw. überwacht.Between the oil separator 4 (4 1 , 4 ") and the oil absorber vessel 5, the pressure is checked with the manometer 7. If the pressure rises above a certain limit in the high-pressure line 16, pressure equalization takes place via the connecting line 18 with the safety valve 8 and parallel to this in the bypass 19. Behind the pressure relief valve 8, the pressure is also determined or monitored with ... manometer 6.

Diese Verbindungsleitung 18 ist an der Niederdruckleitung 11,vor deren Eintritt in den Kompressor !,angeschlossen. Daß über diese Verbindungsleitung 18 Öl in die Niederdruckleitung 11 "gelangen kann,ist allgemein erklärbar. Daß dieses öl jedoch gegen die Strömungsrichtung des vom Objekt 15 rückströmenden He-Gases zum Kompressor 1 diffundieren könnte, wurde von der Fachwelt ausgeschlossen. Anhand gezielter Experimente konnte dieser Vorgang aber nachgewiesen werden.This connecting line 18 is connected to the low-pressure line 11 before it enters the compressor! It is general that oil can get into the low-pressure line 11 ″ via this connecting line 18 explainable. That this oil is against the direction of flow of the oil flowing back from the object 15 He gas could diffuse to the compressor 1, has been ruled out by the experts. Using targeted experiments but this process could be proven.

Um dieser Strörung Abhilfe zu leisten, wurde daher in die Niederdruckleitung 11 noch vor der Anknüpfungsstelle 2o der Verbindungsleitung 18 eine ölfalle In order to remedy this disorder, was therefore an oil trap into the low-pressure line 11 before the connection point 2o of the connecting line 18

1 30067/02891 30067/0289

in Form eines Rückschlagventils 13 und eines Syphons 14 eingebaut. Experimente und Tests bei 12o K und 52 K über Tausende von Stunden haben einen völlig störungsfreien, druckstabilen Lauf der erfindungsgemäßen Kühlanlage bewiesen.installed in the form of a check valve 13 and a siphon 14. Experiments and tests at 12o K and 52 K over thousands of hours have a completely trouble-free, pressure-stable run of the invention Proven cooling system.

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Claims (4)

Kernforschungszentrum Karlsruhe, den 23.o7.198o Karlsruhe GmbH PLA 8o41 Ga/he Patentansprüche:Nuclear Research Center Karlsruhe, 23.o7.198o Karlsruhe GmbH PLA 8o41 Ga / he Patent claims: 1. Einrichtung zur Erzeugung tiefer Temperaturen mit einem Kompressor mit Ölschmierung, an dem ein He-Gaskreislauf mit einer Hochdruckleitung zum zu kühlenden Objekt und eine Niederdruckleitung von diesem Objekt zum Kompresssor zurück angeschlossen ist, wobei in die Hochdruckleitung ein Kühlsystem und ein Olabscheidungssystem eingebaut und die Hochdruckleitung mit der Niederdruckleitung über eine ein Druckentlastungselement enthaltende Verbindungsleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Niederdruckleitung (11) zwischen Objekt (15) und der Anknüpfungsstelle (2o) der Verbindungsleitung (18) ein Rückhalteelement (13, 14) für Öl eingebaut ist.1. Device for generating low temperatures with a compressor with oil lubrication, on which a He gas circuit with a high pressure line to cooling object and a low-pressure line connected from this object back to the compressor is, with a cooling system and an oil separation system built into the high pressure line and the High pressure line with the low pressure line via a connecting line containing a pressure relief element is connected, characterized in that in the low pressure line (11) between Object (15) and the connection point (2o) of the connecting line (18) a retaining element (13, 14) for oil is installed. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückhalteelement (13, 14) aus einer Rückschlagklappe (13) und/oder einem Syphon (14) besteht. 2. Device according to claim 1, characterized in that the retaining element (13, 14) consists of a non-return valve (13) and / or a siphon (14). 3. Einrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Olabscheidungssystem (4) aus einem Ölabscheider (4 ') und einem Öldunstabscheider (4M) besteht.3. Device according to claim 1 and 2, characterized in that the oil separation system (4) consists of an oil separator (4 ') and an oil vapor separator (4 M ). 1 30067/02831 30067/0283 4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Druckentlastungselement (8) ein Bypassventil (19) geschaltet ist.4. Device according to claim 1 or one of the following, characterized in that a bypass valve is parallel to the pressure relief element (8) (19) is switched. 130067/0289130067/0289
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