DE3941314A1 - Kuehlvorrichtung - Google Patents
KuehlvorrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zum Kühlen
eines Objektes, enthaltend
- a) einen ersten Kühler zum Kühlen des Objekts, wobei der erste Kühler einen Entspannungsauslaß aufweist, durch welche ein unter seinen Inversionspunkt vorgekühltes, unter Druck stehendes erstes Gas unter Abkühlung entspannt wird, und
- b) einen mit einem zweiten Gas arbeitenden zweiten Kühler, durch den eine Vorkühlung des ersten Gases erzielbar ist.
Durch die GB-A-12 38 911 ist eine Kühlvorrichtung bekannt,
bei welcher eine Kühlung durch die Entspannung eines unter
Druck stehenden Gases durch eine Düse erreicht wird. Das
Gas muß dabei vor der Entspannung auf einer Temperatur
unterhalb seiner Inversionstemperatur sein. Die Kühlvor
richtung nach der GB-A-12 38 911 weist dabei zwei Kühler
auf. In einem ersten Kühler wird ein erstes Gas von einer
Druckgasquelle in gasförmiger Form über einen ersten Weg
eines Gegenstrom-Wärmetauschers geleitet, durch die Düse
entspannt und über einen zweiten Weg des Wärmetauschers im
Gegenstrom zurückgeleitet. Damit wird das vorlaufende,
unter Druck stehende Gas gekühlt. Der zweite Kühler
bewirkt eine Vorkühlung des ersten Gases bevor dieses den
Gegenstrom- Wärmetauscher des ersten Kühlers erreicht. Der
zweite Kühler erhält dabei eine Flüssigkeit unter Druck,
welche durch eine Düse in eine Kammer geprüht wird. Dabei
verdampft die Flüssigkeit, wodurch die Kühlwirkung des
zweiten Kühlers erreicht wird. Der erste Kühler kühlt
dabei ein Objekt in Form eines Infrarotdetektors.
Die DE-A1-36 42 683 beschreibt einer auf dem Joule-
Thomson-Effekt beruhenden Kryostaten zur Kühlung eines
Infrarotdetektors. Ein Gegenstrom-Wärmetauscher sitzt mit
einer Vorlaufleitung in einem Dewar-Gefäß. Die Vorlauf
leitung endet in einer Entspannungsdüse. Der Infrarot
detektor sitz auf der Stirnwandung der Innenseite des
Dewar-Gefäßes. Zur Verringerung der Wärmebelastung ist
zwischen dem Dewar-Gefäß und einer Basis eine wärme
isolierende Schicht angeordnet. Zur Verbesserung der mit
einem vorgegebenen Druckgasmassestrom erzielbaren Kühl
leistung des Joule-Thomson-Prozesses wird ein Einlaßende
der Vorlaufleitung durch Peltier-Elemente gekühlt.
Für kreiselstabilisierte Sucher mit einem bildauflösenden
Detektor wird in der (nicht vorveröffentlichten)
deutschen Patentanmeldung P 39 25 942.0 vorgeschlagen,
den Sucher auf einem Träger anzuordnen, der zur Achse des
Kreiselrotors und damit der optischen Achse des
abbildenden optischen Systems ausgerichtet ist, so daß
auch bei einem "Schielen" des Suchers die Ebene des
flächigen Detektors stets senkrecht zu dieser optischen
Achse ist. Dabei ergibt sich das Problem, den Detektor zu
kühlen. Bei den zur Kühlung von Detektoren üblicherweise
verwendeten Joule-Thomson-Kühlern ist ein Gegenstrom-
Wärmetauscher vorgesehen, über welchen das entspannte und
abgekühlte Gas zurückströmt, wobei das zuströmende Gas von
dem zurückströmenden Gas vorgekühlt wird. Dabei muß das
entspannte Gas möglichst vollständig für die Vorkühlung
ausgenutzt werden. Gas- und Wärmeverluste sind zu
vermeiden. Das läßt sich erreichen, wenn ein Detektor
stationär in einem Dewar-Gefäß angeordnet ist. Es ergeben
sich aber Schwierigkeiten, wenn der Detektor an einem
beweglichen Träger angeordnet wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kühlleistung
eines Kühlers bei im wesentlichen gleichem Gesamtgas
verbrauch zu verbessern.
Der Erfindung liegt weiter die Aufgabe zugrunde, einen
Kühler zu schaffen, durch den ein Objekt gekühlt werden
kann, ohne daß es notwendig ist, dieses Objekt stationär
in einem Dewar-Gefäß anzuordnen.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde,
einen linearen oder flächigen Detektor in einem kreisel
stabilisierten Sucher zu kühlen, in welchem der Detektor
nach der optischen Achse des "schielenden" optischen
Systems ausrichtbar ist.
Erfindungsgemäß werden die Aufgaben mit einer
Kühlvorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst,
daß
- c) der zweite Kühler ein Joule-Thomson-Kühler ist mit einem Entspannungsauslaß, über welche das unter Druck stehende zweite Gas unter Abkühlung entspannt wird und mit einem dem Entspannungsauslaß vorgeschalteten Gegenstrom-Wärmetauscher, durch welchen das zugeführte zweite Gas von dem abgekühlten, entspannten zweiten Gas vorkühlbar ist,
- d) der erste Kühler ein Expansionskühler ist mit einem Entspannungsauslaß und einem dem Entspannungsauslaß vorgeschalteten Wärmetauscher, in welchem das unter Druck stehende erste Gas nur in Wärmeaustausch mit dem entspannten und abgekühlten zweiten Gas ist, und
- e) das aus dem Entspannungsauslaß des ersten Kühlers aus tretende, entspannte und abgekühlte erste Gas gegen das zu kühlende Objekt geleitet wird.
Dabei erfolgt die Vorkühlung des durch den ersten Kühler
abgekühlten Gases ausschließlich mittels des zweiten
Kühlers. Für den zweiten Kühler kann ein Gas gewählt
werden, daß eine hohe Kühlwirkung liefert aber ggf. für
die Kühlung des Detektors einen zu hohen Siedepunkt hat.
Der erste Kühler arbeitet mit einem Gas mit niedrigem
Siedepunkt, das nach Entspannung und Abkühlung nur auf das
zu kühlende Objekt und dessen Umgebung geleitet wird und
keine Vorkühlfunktion zu erfüllen braucht. Es läßt sich
zeigen, daß der für eine vorgegebene Kühlleistung
erforderliche Gesamtgasverbrauch an erstem und zweitem
Gas nicht oder nur unwesentlich größer ist als der
Gasverbrauch eines einzigen Joule-Thomson Kühlers.
Das erste Gas ist vorteilhafterweise Argon. Das zweite Gas
kann Methan sein. Methan bringt eine gute Kühlleistung in
einem Joule-Thomson-Kühler, die gewichtsbezogen etwa
fünfmal höher ist als die mit Argon erreichbare Kühl
leistung, besitzt jedoch einen relativ hohen Siedepunkt
von 118 K. Das zweite Gas kann aber auch Tetrafluorkohlen
stoff (CF4) sein. Tetrafluorkohlenstoff liefert ebenfalls
eine hohe Kühlleistung bei einem Siedepunkt von 145 K bei
Atmosphärendruck.
Das Objekt kann gegenüber dem Entspannungsauslaß des
ersten Kühlers verschwenkbar und vorzugsweise ein
Infrarotdetektor eines Suchers sein.
Eine vorteilhafte konstruktive Lösung besteht darin, daß
ein an seinem objektseitigen Ende abgeschlossener Mantel
vorgesehen ist, in dem Mantel objektseitig der Wärme
tauscher des ersten Kühlers angeordnet ist, in dem Mantel
auf der dem Objekt abgewandten Seite des Wärmetauschers
des ersten Kühlers der Gegenstrom-Wärmetauscher des
zweiten Kühlers angeordnet ist, von dem auslaßseitigen
Ende des Gegenstrom-Wärmetauschers eine das zweite Gas
führende Leitung durch den Wärmetauscher des ersten
Kühlers hindurchgeführt ist, die zwischen diesem
Wärmetauscher und dem geschlossenen Ende des Mantels in
der Entspannungsöffnung des zweiten Kühlers endet, und von
dem auslaßseitigen Ende des Wärmetauschers des ersten
Kühlers eine das erste Gas führende Leitung ausgeht,
welche durch das geschlossene Ende des Mantels hindurch
geführt ist und in dem Entspannungsauslaß des ersten
Kühlers endet. Dabei kann der Mantel im Bereich des
Wärmetauschers des ersten Kühlers einen geringeren Durch
messer haben als im Bereich des Gegenstrom-Wärmetauschers
des zweiten Kühlers. Die Leitung von dem Wärmetauscher des
ersten Kühlers zu dem Entspannungsauslaß des ersten
Kühlers kann wärmeisoliert zu dem Objekt geführt sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend
unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch einen konventionellen Joule-
Thomson-Kühler in Verbindung mit einem Temperatur-
Entropie-Diagramm von Argon zur Erläuterung des
Grundgedankens der Erfindung.
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer Kühl
vorrichtung mit einem zweiten Kühler zur
alleinigen Vorkühlung des Gases in einem als
Expansionskühler ausgebildeten ersten Kühler.
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine konstruktive
Ausführung der Kühlvorrichtung.
In Fig. 1 ist schematisch ein konventioneller Joule-
Thomson-Kühler 10 dargestellt. Druckgas, nämlich Argon,
strömt aus einer Druckflasche 12 über einen Einlaß 14 zu
dem Vorlaufweg 16 eines Gegenstrom-Wärmetauschers 18. Das
Druckgas tritt durch eine Drossel oder Düse 20 in einen
Entspannungsraum 22 aus. Dabei erfährt das Gas eine
Abkühlung. Aus dem Entspannungsraum 22 fließt das
entspannte und abgekühlte Gas über den Rücklaufweg 24 des
Gegenstrom-Wärmetauschers 18 zurück und tritt an einem
Auslaß 26 aus. In dem Gegenstrom-Wärmetauscher 18 wird das
zuströmende Druckgas durch das rücklaufende Gas vorge
kühlt. Mit 28 ist ein Infrarotdetektor bezeichnet, der
durch den Joule-Thomson-Kühler 10 gekühlt werden soll. Der
Infrarotdetektor 28 sitzt auf der Innenwandung 30 eines
den Joule-Thomson-Kühler 10 umgebenden (nicht
dargestellten) Dewar-Gefäßes.
Der Vorgang kann anhand des Temperatur-Entropie-Diagramms
von Fig. 1 erläutert werden. In dem Diagramm sind die an
den verschiedenen Punkten des Joule- Thomson-Kühlers 10
herrschenden Zustände mit Buchstaben "a" bis "g"
gekennzeichnet. Entsprechend sind in der schematischen
Darstellung des Joule-Thomson-Kühlers 10 die zugehörigen
Punkte markiert.
Das Druckgas ist am Eingang 14 auf einer Temperatur von
etwa 350 K bei einem Druck von 500 bar. Das ist der Punkt
"b" in dem Diagramm. Längs des Vorlaufweges 16 des
Gegenstrom-Wärmetauschers 18 bleibt der Druck im
wesentlichen konstant, jedoch sinkt die Temperatur durch
die Vorkühlung mittels des rückströmenden Gases. Der
Zustand ändert sich also zu dem Zustand "c" hin, der
räumlich unmittelbar vor der Düse 20 herrscht längs einer
Kurve 32 konstanten Drucks. An der Düse 20 erfolgt eine
Entspannung des Gases. Der Zustand ändert sich in dem
Diagramm längs einer Kurve 33 konstanter Enthalpie bis zum
Punkt "d". Der Punkt "d" liegt auf der Naßdampfgeraden 34.
Das Gas ist teilweise kondensiert, so daß ein Gemisch von
Gas und Dampf auftritt. Die Temperatur bleibt dabei
konstant. In den Rücklaufweg 24 des Gegenstrom-Wärme
tauschers tritt Gas im Zustand "d". Längs des Rücklauf
weges 24 erwärmt sich das entspannte Gas wieder durch den
Wärmeaustausch mit dem Druckgas im Vorlaufweg 16. Diese
Erwärmung geschieht bei Atmosphärendruck, also P=1 bar.
Der Zustand ändert sich also längs der Kurve 36 konstanten
Druckes zum Punkt "a". Im Punkt "a" herrscht wieder die
Umgebungstemperatur von etwa 350 K. Die Kühlleistung ist
gegeben durch die Differenz der Enthalpien in den Punkten
"a" und "b". Die Enthalpie im Punkt "b" ist gleich der
Enthalpie im Punkt "e". Der Punkt "e" ist der Schnittpunkt
der Kurve 36 konstanten Drucks mit der durch den Punkt "b"
gehenden Kurve 38 konstanter Enthalpie.
Im Vergleich zu den im Gegenstrom-Wärmetauscher ausge
tauschten Enthalpien ist die Enthalpiedifferenz zwischen
den Punkten "a" und "e" recht gering.
In Fig. 2 ist schematisch eine Kühlvorrichtung mit zwei
Kühlern 40 und 42 dargestellt.
Der erste Kühler 40 wird mit Argon aus einem Argon-Druck
gasbehälter 44 betrieben. Das Argon in dem Druckgas
behälter 44 hat Umgebungstemperatur und steht unter einem
Druck von 200 bis 500 bar. Das Argon wird über ein
Ventil 46 und eine gerade durch den Kühler 42
hindurchlaufende Leitung 48 zu einem Vorlaufweg 50 eines
Wärmetauschers 51 des Kühlers 40 geleitet. Der erste
Kühler 40 ist ein Expansionskühler mit einer Drossel 52.
Die Drossel 52 ist mit dem Ausgang des Vorlaufweges 50
über eine Hochdruckleitung 54 verbunden. Die Hochdruck
leitung 54 ist mit einer Wärmeisolation 56 versehen.
Der zweite Kühler 42 wird mit Methan CH4 aus einem Methan-
Druckgasbehälter 58 betrieben. Das Methan in dem
Druckgasbehälter hat ebenfalls Umgebungstemperatur und
steht unter einem Druck von 200 bis 350 bar. Das Methan
wird über ein Ventil zu dem Eingang 62 eines Vorlaufweges
64 eines Gegenstrom-Wärmetauschers 66 des zweiten Kühlers
42 geleitet. Von dem Ausgang 68 des Vorlaufweges 64 des
Gegenstrom-Wärmetauschers 66 geht eine Leitung 70 gerade
durch den zweiten Kühler 40 hindurch zu einer Drossel 72.
Die Drossel 72 sitzt an dem dem zweiten Kühler 42
abgewandten Ende des ersten Kühlers 40. Aus der
Drossel 72 tritt das unter Hochdruck stehende Methan aus.
Dabei entspannt sich das Methan und kühlt sich ab. Das
entspannte und abgekühlte Methan fließt nun durch einen
Rücklaufweg 74 des Wärmetauschers 51 des ersten Kühlers 40
im Gegenstrom zu dem vorlaufenden Argon. In dem ersten
Kühler 40 wird also das Argon durch den entspannten
Methan-Naßdampf vorgekühlt, nicht durch das entspannte
Argon. Das entspannte Methangas fließt dann durch einen
Rücklaufweg 76 des Gegenstrom-Wärmetauschers 66 des
zweiten Kühlers 42. Hier wird das vorlaufende, unter
Hochdruck stehende Methan durch das entspannte und
abgekühlte Methan vorgekühlt. Das Methan tritt aus dem
Rücklaufweg 76 an einem Auslaß 78 aus.
Das ausströmende Argon ist in einem Strahl auf einen
Infrarotdetektor 80 gerichtet, der in einem beweglichen
Träger 82 angeordnet ist. Das Argon tritt dann durch einen
Durchbruch 84 aus dem Träger 82 aus.
Die beiden Kühler 40 und 42 sind von einem Mantel 86
umschlossen, der objektseitig durch eine Stirnwand 88
abgeschlossen ist. Die wärmeisolierte Hochdruckleitung 54
ist durch die Stirnwand 88 hindurchgeführt.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Anordnung ist
nachstehend unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläutert:
Das Methan wird durch den Kühler 42 und die Drossel 72 in
einem Joule-Thomson-Prozeß bis auf den Siedepunkt des
Methans abgekühlt. Es war schon oben erwähnt worden, daß
das Methan eine wesentlich höhere Kühlleistung bringt als
das Argon. Allerdings kann der Siedepunkt des Methans bei
118 K nicht unterschritten werden. In dem Mantel 86 bildet
sich flüssiges Methan, wie bei 90 angedeutet ist. Durch
den Wärmeaustausch mit dem Methan im Wärmetauscher 51 wird
das Argon bis auf den Siedepunkt des Methans vorgekühlt.
Der Zustand des Argons bewegt sich daher längs der Kurve
32 konstanten Drucks bis zum Punkt "f". Bei der Ent
spannung des Argons an der Drossel 52 gelangt der Zustand
längs der Kurve 92 konstanter Enthalpie zum Punkt "g" auf
der Naßdampfgeraden 34. Es tritt an der Drossel 52 ein
Strahl mit einem Gemisch von gasförmigem und flüssigem
Argon mit einer Temperatur von 87 K, dem Siedepunkt des
Argons aus.
Dieses Argon braucht aber nicht wie bei dem Joule-Thomson-
Prozeß das vorlaufende, unter Druck stehende Argon vorzu
kühlen. Es verdampft, wobei sich der den Zustand
darstellende Punkt längs der Naßdampfgeraden nach rechts
zum Punkt "d" bewegt. Dann erwärmt sich das Argon. Wenn
das Objekt, also der Detektor 80, auf die Siedetemperatur
des Argons, also 87 K, abgekühlt ist, nimmt das sich
erwärmende Argon dann natürlich keine Wärme mehr von dem
Objekt auf. Das immer noch sehr kalte Argon kann aber noch
ausgenutzt werden, um die Umgebung des Detektors 80 und
dessen Zuleitungen zu kühlen und damit die Wärmezufuhr zu
dem Detektor 80 zu reduzieren. Die Kühlleistung wird aber
bestimmt durch die Differenz der Enthalpien im Punkt "g"
und im Punkt "d". Diese ist um einen Faktor 2,5 höher als
bei einem reinen Joule-Thomson-Prozeß mit Argon, wie er
im Zusammenhang mit Fig. 1 zum Vergleich beschrieben wurde.
Diese höhere Kühlleistung gestattet eine Reduzierung der
Gasströme, so daß trotz des zusätzlich erforderlichen
Stromes von Methan die Gesamtmenge an Gas gleich oder
sogar geringer ist als für einen konventionellen, nur mit
Argon arbeitenden Kühler erforderlich ist. Auch brauchen
die Gase bei dem beschriebenen Prozeß nicht unter extrem
hohen Drücken zu stehen.
Statt Methan kann auch Tetrafluorkohlenstoff CF4 als
Kühlgas verwendet werden. Dessen Siedepunkt liegt jedoch
etwas höher, nämlich bei 145 K, wie in Fig. 1 dargestellt
ist.
Fig. 3 zeigt eine konstruktive Ausführung der Kühl
vorrichtung. Der Aufbau der Kühlvorrichtung entspricht
weitgehend der schematischen Darstellung von Fig. 2.
Entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen
versehen wie in Fig. 2.
Ein Sockel 94 ist mit einem Flansch 96 an einer Struktur
befestigbar. Durch den Sockel 94 sind Rohrleitungen 98 und
100 für Argon bzw. Methan geführt, die von den Druckgas
behältern 44 bzw. 58 zu den Kühlern 40 bzw. 42 geführt
sind. In dem Sockel 94 ist eine Hülse 102 mit einem Fuß
104 gehaltert. Die Hülse 102 sitz koaxial in dem Mantel
86, der die Innenwandung eines Dewar-Gefäßes bilden aber
auch einen Teil eines einfachen, wärmeisolierenden
Gehäuses sein kann. Der Mantel 86 weist an seinem offenen
Ende einen Abschnitt 106 von größerem Durchmesser und an
seinem durch die Stirnwand 88 abgeschlossenen Ende einen
Abschnitt 108 von kleinerem Durchmesser auf. Zwischen dem
Abschnitt 106 des Mantels und der Hülse 102 ist ein
Ringraum 110 gebildet.
In dem Ringraum 110 sitzt der Vorlaufweg 64 des Gegen
strom-Wärmetauschers 66. Der Vorlaufweg 64 des Gegenstrom-
Wärmetauschers 66 ist von einem Rohr 112 gebildet, das
sich wendelförmig um die Hülse 102 erstreckt. Das Rohr 112
ist mit Rippen 114 zur Verbesserung des Wärmeaustauschs
versehen. Der Rücklaufweg 76 des Gegenstrom-Wärmetauschers
66 ist von dem Ringraum 110 gebildet. über diesen Ringraum
strömt das entspannte Methan ab. Das Rohr 112 endet in
einer geraden Leitung 70 welche sich zentral durch den
Abschnitt 108 des Mantels 86 erstreckt und dicht vor der
Stirnwand 88 endet. Am Ende bildet die Leitung 70 eine
Düse, welche die Drossel 72 (Fig. 2) bildet. Das Rohr 112
ist mit der Rohrleitung 100 verbunden, wie in Fig. 3 durch
die gestrichelte Linie 116 angedeutet ist.
Die Rohrleitung 98 ist mit der Leitung 42 verbunden. Die
Leitung 42 erstreckt sich gerade innerhalb der Hülse 102.
Die Verbindung zwischen der Rohrleitung 98 und der Leitung
42 ist in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie 118
angedeutet.
Der mit der Leitung 42 verbundene Vorlaufweg 50 des Argons
ist von einem Rohr 120 gebildet. Das Rohr 120 ist
innerhalb des Abschnitts 108 des Mantels 86 um die gerade
Leitung 70 herum wendelförmig angeordnet. Das Rohr 120 ist
ebenfalls mit Rippen 122 zur Verbesserung des Wärmeaus
tauschs versehen. In dem Abschnitt 108 sitzt eine Hülse
124, welche die Wendel des Rohres 120 umgibt und durch die
Stirnwand 88 abgeschlossen ist. Das Rohr 120 ist mit einer
Dichtung 126 abdichtend durch die Stirnwand 88 hindurch
geführt und geht in das wärmeisolierte Hochdruckrohr 54
über. Das Hochdruckrohr 54 endet in einer Düse, welche die
Drossel 52 (Fig. 2) bildet. Der Rücklaufweg 74 des ersten
Kühlers 40 wird von dem Inneren der Hülse 124 gebildet.
Durch diesen strömt das Methan über das Argon führende
Rohr 120 in Wärmeaustausch mit diesem. Dann strömt das
entspannte Methan, wie durch Pfeil 128 angedeutet ist, in
den Ringraum 110 und kühlt dann das Rohr 112 mit dem
vorlaufenden Methan. In dem Abschnitt 108 im Wärmetauscher
51 liegt das Methan als Naßdampf teils flüssig teils
gasförmig mit der Siedetemperatur des Methans vor. Beim
Übergang von dem Abschnitt 108 in den Abschnitt 106 mit
dem Ringraum 110 ist das Methan jedoch schon wieder gas
förmig.
Claims (12)
1. Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Objektes, enthaltend
- a) einen ersten Kühler (40) zum Kühlen des Objekts (80), wobei der erste Kühler (40) einen Entspannungsauslaß (52) aufweist, durch welchen ein unter seinen Inversionspunkt vorgekühltes, unter Druck stehendes erstes Gas unter Abkühlung entspannt wird, und
- b) einen mit einem zweiten Gas arbeitenden zweiten Kühler (42), durch den eine Vorkühlung des ersten Gases erzielbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
- c) der zweite Kühler (42) ein Joule-Thomson-Kühler ist mit einem Entspannungsauslaß (72), über welchen das unter Druck stehende zweite Gas unter Abkühlung entspannt wird, und mit einem dem Entspannungsauslaß (72) vorgeschalteten Gegenstrom-Wärmetauscher (66), durch welchen das zugeführte zweite Gas von dem abgekühlten, entspannten zweiten Gas vorkühlbar ist,
- d) der erste Kühler (40) ein Expansionskühler ist mit einem Entspannungsauslaß (52) und einem dem Entspannungsauslaß (52) vorgeschalteten Wärme tauscher (51), in welchem das unter Druck stehende erste Gas nur in Wärmeaustausch mit dem ent spannten und abgekühlten zweiten Gas ist, und
- e) das aus dem Entspannungsauslaß (52) des ersten Kühlers (40) austretende, entspannte und abgekühlte erste Gas gegen das zu kühlende Objekt (80) geleitet wird.
2. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das erste Gas Argon ist.
3. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite Gas Methan ist.
4. Kühlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das zweite Gas Tetrafluor
kohlenstoff ist.
5. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß das Objekt (80) gegenüber
dem Entspannungsauslaß (52) des ersten Kühlers (40)
verschwenkbar ist.
6. Kühlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Objekt (80) ein Infrarotdetektor
eines Suchers ist.
7. Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) ein an seinem objektseitigen Ende abgeschlossener Mantel (86) vorgesehen ist,
- b) in dem Mantel (86) objektseitig der Wärmetauscher (51) des ersten Kühlers (40) angeordnet ist,
- c) in dem Mantel (86) auf der dem Objekt abgewandten Seite des Wärmetauschers (51) des ersten Kühlers (40) der Gegenstrom-Wärmetauscher (66) des zweiten Kühlers (42) angeordnet ist,
- d) von dem auslaßseitigen Ende des Gegenstrom-Wärme tauschers (66) eine das zweite Gas führende Leitung (70) durch den Wärmetauscher (51) des ersten Kühlers (40) hindurchgeführt ist, die zwischen diesem Wärmetauscher (51) und dem geschlossenen Ende des Mantels (86) in dem Entspannungsauslaß (72) des zweiten Kühlers (42) endet, und
- e) von dem auslaßseitigen Ende des Wärmetauschers (51) des ersten Kühlers (40) eine das erste Gas führende Leitung (54) ausgeht, welche durch das geschlossene Ende des Mantels (86) hindurchgeführt ist und in dem Entspannungsauslaß (52) des ersten Kühlers (40) endet.
8. Kühlvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Mantel (86) im Bereich des
Wärmetauschers (51) des ersten Kühlers (40) einen
geringeren Durchmesser hat als im Bereich des
Gegenstrom-Wärmetauschers (66) des zweiten Kühlers
(42).
9. Kühlvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- a) in dem Abschnitt (106) mit größerem Durchmesser des Mantels (86) konzentrisch zu dem Mantel eine Hülse (102) angeordnet ist, welche auf der Seite des offenen Endes des Mantels (86) abgeschlossen ist und mit dem Mantel (86) einen Ringraum (110) bildet,
- b) der Vorlaufweg (64) des Gegenstrom-Wärmetauschers (66) von einem gewendelten, mit Rippen (114) versehenen Rohr (112) gebildet ist, das in dem Ringraum (110) um die Hülse (102) herum angeordnet ist, und
- c) der Rücklaufweg (76) des Gegenstrom-Wärmetauschers (66) von dem Ringraum (110) gebildet ist.
10. Kühlvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- d) die zur Einlaßseite des Vorlaufweges (50) des Wärmetauschers (51) des ersten Kühlers (40) führende, gerade Leitung (42) innerhalb der Hülse geführt ist,
- e) der Vorlaufweg (50) des Wärmetauschers (51) des ersten Kühlers (40) von einem gewendelten, mit Rippen (122) versehenen Rohr (120) gebildet ist, das innerhalb des Abschnitts (108) mit geringerem Durchmesser des Mantels (86) angeordnet ist, und
- f) die das zweite Gas unter Druck führende gerade Leitung zentral durch die von dem Rohr (120) gebildete Wendel hindurchgeführt ist und an ihrem Ende dicht vor einer den Mantel (86) abschließen den Stirnwand (88) den Entspannungsauslaß (72) bildet.
11. Kühlvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekenn
zeichnet, daß das auslaßseitige Ende des Rohres (120)
in eine durch die Stirnwand (88) hindurchgeführte,
wärmeisolierte Hochdruckleitung (54) übergeht, die zu
dem Objekt geführt ist und in dem Entspannungsauslaß
(52) des ersten Kühlers (40) endet.
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