DE4302038A1 - Vorrichtung für die Herstellung von flüssigem Stickstoff - Google Patents
Vorrichtung für die Herstellung von flüssigem StickstoffInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die
Herstellung von flüssigem Stickstoff, der als Kältequelle wis
senschaftlichen Geräten zugeführt wird, z. B. einer Vorrichtung
zur Messung kernmagnetischer Resonanz mit supraleitenden Ma
gneten (SCM-NMR).
Herkömmlicherweise ist für die Herstellung von flüssigem
Stickstoff im Laboratorium und dergleichen eine Vorrichtung
verwendet worden, die einen Kältekopf einer extrem niedrige
Temperaturen erreichenden Kältemaschine umfaßt, der in einen
Kältemittelspeicherbehälter, der aus einem isolierten Behälter
besteht, von einer am oberen Ende des Kältemittelspeicherbe
hälters gebildeten Öffnung her hineinragt, wobei der Kältemit
telspeicherbehälter mit Stickstoffgas in der Gasphase versorgt
wird, das mit Hilfe einer Lufttrennungsanlage aus der
Atmosphäre abgetrennt ist, so daß die im Kältekopf erzeugte
Kälte auf das zugeführte Stickstoffgas wirkt, um es zu ver
flüssigen.
Da ein Gas mit niedrigem Siedepunkt, wie etwa Wasserstoff- und
Heliumgas, oder Feuchtigkeit und Kohlendioxidgas in der Atmo
sphäre mit Hilfe der Lufttrennungsanlage nicht vollständig
entfernt werden kann, ergibt sich in diesem Fall, daß der
Stickstoff, der in dem Trennverfahren in der Lufttrennungsan
lage hergestellt ist, in solch einem Zustand in den isolierten
Behälter eingeführt wird, daß er Verunreinigungen enthält, wie
etwa das niedrig siedende Gas, die Feuchtigkeit und das Koh
lendioxidgas. Da außerdem die Siedepunkte der Feuchtigkeit und
des Kohlendioxids vergleichsweise höher sind als derjenige des
Stickstoffs, werden die Feuchtigkeit und das Kohlendioxidgas
durch die im Kältekopf der extrem niedrige Temperaturen errei
chenden Kältemaschine erzeugte Kälte verflüssigt und gefroren,
was dazu führen kann, daß der Stickstoffgaszuführweg im Kälte
mittelspeicherbehälter verstopft wird. Als Ergebnis fällt
die Kältemaschine in den Leerlauf oder auf den Kompressor der
Lufttrennungsanlage wird ein großer Rückdruck ausgeübt, so daß
eine große Belastung auf den Kältemittelspeicherbehälter und
die Lufttrennungsanlage wirkt.
Das niedrig siedende Gas, wie etwa Wasserstoff- und Heliumgas,
in der Atmosphäre kann dagegen nicht durch die in der Kältema
schine zur Herstellung von verflüssigtem Stickstoff erzeugten
kalten Temperaturen verflüssigt werden, sondern verbleibt
folglich im oberen Bereich des isolierten Behälters in der
Gasphase. Wenn die Menge an niedrig siedendem Gas, die im iso
lierten Behälter verbleibt, ansteigt, legt sich eine Schicht
aus niedrig siedendem Gas zwischen das Stickstoffgas und den
Kältekopf und behindert so den Kälteübergang zwischen dem
Stickstoffgas und dem Kältekopf und verringert die verflüssig
te Menge an Stickstoffgas.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung für die
Herstellung von flüssigem Stickstoff zur Verfügung zu stellen,
die eine große Belastung des Kältemittelspeicherbehälters und
der Lufttrennungsanlage verhindern kann.
Um diese Aufgabe zu erfüllen, ist in einer Vorrichtung für die
Herstellung von flüssigem Stickstoff, die so ausgelegt ist,
daß sie verflüssigten Stickstoff in einem isolierten Behälter
produziert, indem dem isolierten Behälter, der mit einer ex
trem niedrige Temperaturen erreichenden Kältemaschine ausgerü
stet ist, ein Stickstoffgas zugeführt wird, das mit Hilfe ei
ner Lufttrennungsanlage aus der Atmosphäre abgetrennt ist, um
das Stickstoffgas im isolierten Behälter zur Herstellung von
verflüssigtem Stickstoff im isolierten Behälter zu verflüssi
gen, ein Druckmeßinstrument in einem Produktbehälter der Luft
trennungsanlage angeordnet sowie ein Unterdrucksensor im Käl
temittelspeicherbehälter, wobei der Betrieb des Kältekopfes
der Kältemaschine abgebrochen und ein Alarm ausgelöst wird,
wenn von dem Druckmeßinstrument festgestellt wird, daß der
Druck im Produktbehälter einen vorbestimmten Druck erreicht
hat, oder vom Unterdrucksensor, daß der Druck im Kältemittel
speicherbehälter negativ geworden ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung
für die Herstellung von flüssigem Stickstoff zur Verfügung zu
stellen, die eine hohe Leistungsfähigkeit besitzt, indem sie
ein im Kältemittelspeicherbehälter verbleibendes Gas automa
tisch abführt, um das Verbleiben eines niedrig siedenden Gases
im Kältemittelspeicherbehälter zu vermeiden.
Zur Erfüllung dieser Aufgabe steht bei einer Vorrichtung für
die Herstellung von verflüssigtem Stickstoff, die so ausgelegt
ist, daß sie verflüssigten Stickstoff in einem isolierten Be
hälter produziert, indem dem isolierten Behälter, der mit ei
ner extrem niedrige Temperaturen erreichenden Kältemaschine
ausgerüstet ist, ein Stickstoffgas zugeführt wird, das mit
Hilfe einer Lufttrennungsanlage aus der Atmosphäre abgetrennt
ist, um das Stickstoffgas im isolierten Behälter zur Herstel
lung von verflüssigtem Stickstoff im isolierten Behälter zu
verflüssigen, ein Druckleitrohr von einem Basisflansch, der
eine am oberen Ende des isolierten Behälters ausgebildete Öff
nung verschließt, nach außen vorsteht, wobei das Druckleitrohr
mit einem Sicherheitsventil für den isolierten Behälter verse
hen ist, in dem der Druck so eingestellt wird, der etwas höher
ist als Atmosphärendruck.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der folgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausfüh
rungsformen der Erfindung, die anhand der beigefügten Zeich
nungen erläutert sind. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine schematische Konstruktionsdarstellung der
Erfindung; und
Fig. 2 eine vertikale Querschnittsansicht eines erfin
dungswesentlichen Teils der Vorrichtung.
In den Fig. 1 und 2 umfaßt eine Vorrichtung für die Her
stellung von flüssigem Stickstoff einen Kältemittelspeicherbe
hälter 1, der aus einem isoliertem Behälter besteht, eine ex
trem niedrige Temperaturen erreichende Kältemaschine 3 mit
einem Kältekopf 2, der in einer am oberen Ende des Kältemit
telspeicherbehälters 1 ausgebildeten Öffnung angeordnet ist,
und eine Lufttrennungsanlage 4 mit oszillierendem Druck, die
so ausgelegt ist, daß sie dem Kältemittelspeicherbehälter 1
ein Kältemittelgas zuführt. Nebenbei bemerkt, kann die Luft
trennungsanlage 4 eine Lufttrennungsanlage vom Molekularsieb
typ oder eine Lufttrennungsanlage vom Permeationstyp sein. Das
Bezugszeichen 5 in den Zeichnungen bezeichnet eine Kompresso
reinheit der Kältemaschine 3.
Ein kaltes Ende 6 des Kältekopfes 2 ist so angeordnet, daß es
in den Kältemittelspeicherbehälter 1 von der am oberen Ende
des Kältemittelspeicherbehälters gebildeten Öffnung aus hin
einragt. Mit dem kalten Ende 6 ist eine die Kondensation/Ver
flüssigung beschleunigende Kühlrippeneinheit 7 verbunden. Die
am oberen Ende des Kältemittelspeicherbehälters 1 ausgebildete
Öffnung weist einen aus Isoliermaterial hergestellten Ring 8
auf, der so angeordnet ist, daß er das kalte Ende 6 umgibt,
während in der Wand des aus Isoliermaterial hergestellten Rin
ges 8 eine Montagebohrung 10 für eine Reinigungseinrichtung 9
zur Entfernung von Verunreinigungsgas vertikal hindurchgehend
ausgebildet ist.
Die Reinigungseinrichtung 9 weist ein Gehäuse 11 auf, das aus
die Wärme gut leitenden Materialien, wie Messing, besteht und
deren Inneres mit einer die Wärme gut leitenden Metallwolle
12, wie Kupferwolle, gefüllt ist. Der eingeführte Vor
derendabschnitt der Reinigungseinrichtung 9 ist mit einer po
rösen Platte 13 versehen. Diese Reinigungseinrichtung 9 wird
in ihrem oberen Bereich lösbar und hermetisch an einem Basis
flansch 14 befestigt, der so angeordnet ist, daß er die im
oberen Ende des Kältemittelspeicherbehälters 1 ausgebildete
Öffnung verschließt, und an ihrem unteren Endabschnitt mit
Hilfe eines sich verjüngenden Anschlußstücks fest an einer
Wärmeleitplatte 15 befestigt, die entlang der unteren Endflä
che des aus Isoliermaterial hergestellten Rings 8 angeordnet
ist. Diese Wärmeleitplatte 15 ist aus einem die Wärme gut lei
tenden Material, wie Kupfer und Aluminium, hergestellt und an
ihrem einen Endabschnitt thermisch mit dem kalten Ende 6 ver
bunden.
Weiterhin ist der Kältemittelspeicherbehälter 1 mit einem Un
terdrucksensor 16 versehen, der einen Druckmesser mit einem
Kontakt oder einem Druckmeßwertwandler umfaßt. Wenn dieser
Unterdrucksensor 16 feststellt, daß der Druck im Kältemittel
speicherbehälter 1 unter einen vorbestimmten Druck fällt, wird
ein entsprechendes Signal in eine Steuereinheit 17 eingegeben
und ein Ausgangssignal aus der Steuereinheit 17 unterbricht
den Betrieb des Kältekopfes 2 der Kältemaschine 3.
Der Unterdrucksensor 16 ist an einem Druckleitrohr 18 ange
bracht, der mit einer inneren Randfläche einer Öffnung kommu
niziert, in die der Kältekopf 2 in den Basisflansch 14, der
das obere Ende des Kältemittelspeicherbehälters 1 abschließt,
eingeführt ist, während im vorderen Endabschnitt des Druck
leitrohrs 18 ein Sicherheitsventil 19 angeordnet ist. Der Be
triebsansprechdruck dieses Sicherheitsventils 19 liegt im Be
reich eines Überdrucks von 0,3 bis 0,5 kg/cm2.
Ein Produktbehälter 20 der Lufttrennungsanlage 4 ist mit einem
Druckmeßinstrument 21 versehen, wie etwa einem Druckmesser mit
einem Kontakt und einem Meßwertwandler. Ein Durchflußsensor 23
ist in einer Stickstoffgas-Transportleitung 22 angeordnet, die
den Produktbehälter 20 der Lufttrennungsanlage 4 und die Rei
nigungseinrichtung 9, die am Kältemittelspeicherbehälter 1
angebracht ist, verbindet. Wenn das Druckmeßinstrument 21
feststellt, daß der Druck im Produktbehälter 20 während einer
Störung oder eines Leistungsabfalls des Kompressors der Luft
trennungsanlage 4 unter einen vorbestimmten Druck gefallen
ist, wird ein entsprechendes Signal in die Steuereinheit 17
eingegeben, und ein Ausgangssignal aus der Steuereinheit 17
kann den Betrieb des Kältekopfes der Kältemaschine 3 unterbre
chen und Alarmgeben.
Das Bezugszeichen 24 in den Zeichnungen bezeichnet ein Flüs
sigstickstoff-Transportleitung. Dieses Flüssigstickstoff-
Transportleitung 24 tritt mit ihrem einen Ende in den Kälte
mittelspeicherbehälter 1 ein und reicht dort ggf. sogar bis
zum Boden desselben, und ihr anderes Ende ist mit einer Anlage
25 zur Verwendung des flüssigen Stickstoffs verbunden, wie
etwa einem SCM-NMR-Gerät oder einem Dewar-Behälter 26 zur Ent
nahme von flüssigem Stickstoff. Demgemäß dient die Flüssig
stickstoff-Transportleitung 24 als eine Hebeleitung zur Liefe
rung von flüssigem Stickstoff durch den Druck im Kältemittel
speicherbehälter 1.
Die Stickstoffgas-Transportleitung 22 umfaßt ein flexibles
Rohr, das aus einem Metallschlauch besteht. Diese Stickstoff
gastransportleitung 22 besitzt eine Zweigleitung 27, die zwi
schen dem Durchflußmesser 23 und der Reinigungseinrichtung 9
abzweigt. Diese Zweigleitung 27 ist an ihrem Vorderende mit
einem normalerweise offenen elektromagnetischen Ventil 28 ver
sehen.
Die Flüssigstickstoff-Transportleitung 24, die mit der ent
sprechenden Anlage 25 zur Verwendung des flüssigen Stickstoffs
verbunden ist, ist mit einem normalerweise verschlossenen
elektromagnetischen Ventil 29 versehen.
Beide elektromagnetischen Ventile 28, 29 sind so ausgelegt, daß
sie sich in Abhängigkeit von einem Befehl aus der Steuerein
heit 17 öffnen und schließen. Das normalerweise offene elek
tromagnetische Ventil 28, das am Vorderendbereich der Zweig
leitung 27 angeordnet ist, ist so ausgelegt, daß es sich zum
Zeitpunkt der Überführung des flüssigen Stickstoffs zur Anlage
25 schließt. Während des Betriebs der Kältemaschine 3 wird das
Stickstoffgas, das durch die Stickstoffgastransportleitung 22
strömt, im Verhältnis von etwa 20 bis 30% aus dem normaler
weise offenen elektromagnetischen Ventil 28, das am Vorderende
der Zweigleitung 27 angeordnet ist, abgegeben. Nebenbei be
merkt, besteht die Flüssigstickstoff-Transportleitung 24 aus
einem Rohr aus geglühtem Kupfer und ihr außerhalb des Kälte
mittelspeicherbehälters 1 freiliegender äußerer Abschnitt ist
mit Isoliermaterial umgeben, das eine Außenfläche aufweist,
die einer Imprägnierbehandlung unterworfen ist.
Zum Zeitpunkt des Anwerfens der erfindungsgemäßen Vorrichtung
für die Herstellung von flüssigem Stickstoff wird zunächst die
Lufttrennungsanlage 4 eingeschaltet, woraufhin der Druck im
Produktbehälter 20 der Lufttrennungsanlage 4 ansteigt, so daß
das Stickstoffgas beginnt, durch die Stickstoffgas-Transport
leitung 22 zu strömen. Wenn der Durchflußmesser 23 feststellt,
daß die Menge an Stickstoffgas, die durch die Stickstoffgas-
Transportleitung 22 strömt, eine vorbestimmte Menge erreicht
hat, beginnt die Kältemaschine 3 ihren Betrieb, um unter Ver
wendung des aus der Luft abgetrennten und gereinigten Stick
stoffgases innerhalb des Kältemittelspeicherbehälters 1 flüs
sigen Stickstoff zu produzieren. Da die Feuchtigkeit und das
Kohlendioxidgas der Verunreinigungsgase, die niedrig siedendes
Gas, Feuchtigkeit und Kohlendioxidgas enthalten, die in der
Lufttrennungsanlage 4 nicht vollständig entfernt worden sind,
mit der die Wärme gut leitenden Metallwolle 12, die vorher gut
abgekühlt worden ist, während des Hindurchströmens durch die
Reinigungseinrichtung 9 in Kontakt gebracht wird, um an der
Wolle zu kondensieren und anzuhaften und anschließend entfernt
zu werden, kann der flüssige Stickstoff folglich mit hoher
Reinheit im Kältemittelspeicherbehälter 1 gespeichert werden.
Während der Produktion des flüssigen Stickstoffes unter Ver
wendung der Kältemaschine 3 fällt das Innere des Kältemittel
speicherbehälters 1, wenn der Durchlaß zur Einführung des Ga
ses durch Zufrieren oder dergleichen verstopft ist, in einen
unterkühlten Zustand, so daß der Druck im Kältemittelspeicher
behälter 1 niedriger wird als ein vorbestimmter Unterdruck.
Daraufhin wird, in Abhängigkeit von dem Signal des Unterdruck
sensors 16, der den Druckabfall im Kältemittelspeicherbehälter
1 festgestellt hat, der Betrieb des Kältekopfes 2 der Kältema
schine 3 unterbrochen und Alarm gegeben.
Auch wenn der Druck im Produktbehälter 20 durch eine Störung
oder eine Leistungsabfall der Lufttrennungsanlage 4 absinkt,
läuft ein ähnlicher Vorgang ab, weil der Durchfluß des aus dem
Produktbehälter 20 zu liefernden Stickstoffgases zu diesem
Zeitpunkt absinkt.
Da das Verunreinigungsgas, das sich mit dem Stickstoffgas ver
mischt und einen höheren Siedepunkt besitzt als das Stick
stoffgas, durch die Reinigungseinrichtung 9 entfernt wird,
wird dadurch der verflüssigte Stickstoff mit hoher Reinheit
und ohne eingemischte Verunreinigungen im Kältemittelspeicher
behälter 1 gespeichert. Da in Abhängigkeit vom Nachweis des
Druckabfalls im Kältemittelspeicherbehälter 1 unter den vor
bestimmten Unterdruck durch den Unterdrucksensor 16 der Be
trieb des Kältekopfes 2 der Kältemaschine 3 unterbrochen und
Alarm gegeben wird, wobei das Absinken durch ein Absinken des
Zufuhrstroms des Stickstoffgases aufgrund einer Störung in der
Lufttrennungsanlage 4 oder eines Einfrierens der im Stick
stoffgas-Einführungssystems enthaltenen Verunreinigungen her
vorgerufen werden kann, ist es außerdem möglich, die erfin
dungsgemäße Vorrichtung zur Herstellung von flüssigem Stick
stoff über eine lange Zeit in stabilem Zustand zu betreiben.
Die Überführung des flüssigen Stickstoffes aus dem Kältemit
telspeicherbehälter 1 zur Anlage 25 zur Verwendung des flüssi
gen Stickstoffes wird durchgeführt, indem das Stickstoffgas in
den Kältemittelspeicherbehälter 1 unter solch einer Bedingung
eingebracht wird, daß der Betrieb der Kältemaschine 3 unter
brochen wird. D.h. wenn ein Anforderungssignal für flüssigen
Stickstoff in die Kontrolleinheit 17 von einem Kältemittelzu
fuhrsensor, der in der Anlage 25 vorgesehen ist, im Stop-Zu
stand des Betriebs der Kältemaschine 3 eingegeben wird, wird
durch einen Befehl aus der Kontrolleinheit das normalerweise
offene elektromagnetische Ventil 28, das in der Zweigleitung
27 der Stickstoffgas-Transportleitung 22 angeordnet ist, ge
schlossen und das normalerweise geschlossene elektromagneti
sche Ventil 29, daß in der Flüssigstickstoff-Transportleitung
24 angeordnet ist, geschlossen. Dann wird der Druck im Kälte
mittelspeicherbehälter 1 erhöht, indem die gesamte Menge des
Stickstoffgases aus der Lufttrennungsanlage 4 in den Kältemit
telspeicherbehälter 1 eingeleitet wird, so daß der flüssige
Stickstoff durch den erhöhten Druck im Kältemittelspeicherbe
hälter 1 herausgedrückt und automatisch der Anlage 25 zuge
führt wird. Wenn dann der Kältemittelzufuhrsensor feststellt,
daß die Menge an flüssigem Stickstoff in der Anlage 25 einen
vorbestimmten Wert erreicht hat, wird das normalerweise offene
elektromagnetische Ventil 28, das in der Zweigleitung 27 der
Stickstoffgas-Transportleitung 22 angeordnet ist, geöffnet und
das normalerweise geschlossene elektromagnetische Ventil 29,
das in der Flüssigstickstoff-Transportleitung 22 angeordnet
ist, geschlossen, so daß die Zufuhr von flüssigem Stickstoff
unterbrochen wird.
Da das niedrig siedende Gas, wie etwa Wasserstoff, Helium,
Neon, Xenon und Krypton, das mit dem Stickstoffgas vermischt
ist, das in den Kältemittelspeicherbehälter 1 strömt, nicht
durch die am kalten Ende 6 erzeugte Kälte verflüssigt wird,
obwohl es in den Kältemittelspeicherbehälter 1 eintritt, ver
bleibt es im oberen Bereich des Kältemittelspeicherbehälters 1
in der Gasphase. Ein solches verbleibendes Gas wird zusammen
mit Stickstoffgas aus dem Sicherheitsventil 19 während der
Überführung des flüssigen Stickstoffs zur Anlage 25 abgegeben.
D.h., wenn der flüssige Stickstoff, wie oben beschrieben,
überführt wird, wird das Stickstoffgas den Kältemittel
speicherbehälter 1 im Stop-Zustand des Betriebs der Kältema
schine 3 zugeführt. Aber wenn das Stickstoffgas dem Kältemit
telspeicherbehälter 1 im Stop-Zustand des Betriebs der Kälte
maschine 3 zugeführt wird, steigt der Druck im Kältemittel
speicherbehälter 1 so an, daß er den Betriebsansprechdruck des
Sicherheitsventils 19 erreicht, und dann arbeitet das Sicher
heitsventil 19 so, daß es das Stickstoffgas aus dem Kältemit
telspeicherbehälter 1 abläßt. Da das niedrig siedende Gas dazu
neigt, im oberen Bereich des Kältemittelspeicherbehälters 1 zu
verbleiben, wird das niedrig siedende Gas, das sich im Kälte
mittelspeicherbehälter 1 befindet, durch die Betätigung des
Sicherheitsventils 19 zusammen mit dem Stickstoffgas aus dem
Kältemittelspeicherbehälter 1 abgelassen.
Demgemäß ist es möglich, das Verbleiben von niedrig siedendem
Gas, das dazu neigt, sich bei der Temperatur des Stickstoffs
im Kältemittelspeicherbehälter 1 nicht zu verflüssigen, zu
entfernen, so daß der flüssige Stickstoff effizient herge
stellt werden kann.
Um andererseits eine Gegenmaßnahme gegen eine Störung des Käl
temittelzufuhrsensors oder des elektromagnetischen Ventils zu
ergreifen, ist in der Anlage 25 zur Verwendung des flüssigen
Stickstoffs ein Überlaufsensor 30 angeordnet. Ein Überlaufsi
gnal vom Überlaufsensor 30 wird in die Kontrolleinheit 17 ein
gegeben, so daß das normalerweise offene elektromagnetische
Ventil 28, das in der Zweigleitung 27 der Stickstoffgas-Trans
portleitung 22 angeordnet ist, durch ein Ausgangssignal der
Kontrolleinheit 17 geöffnet wird, um einen Druck im Kältemit
telspeicherbehälter 1 abzulassen und die Überführung des flüs
sigen Stickstoffes im Notfall zu stoppen.
Wenn die Reinigungseinrichtung 9 zur Entfernung von Verunrei
nigungsgas durch ein Einfrieren des Verunreinigungsgases ver
stopft ist, wird die verstopfte Reinigungseinrichtung 9 vom
Kältemittelspeicherbehälter 1 gelöst und die gesäuberte Reini
gungseinrichtung 9 wird anschließend wieder am Kältemittel
speicherbehälter befestigt. Die gelöste Reinigungseinrichtung
9 wird mit einer Gasablaßöffnung verbunden, die von der Stick
stoffgas-Transportleitung 22 abzweigt, um die Feuchtigkeit und
das Kohlendioxidgas, die in der Reinigungseinrichtung 9 einge
fangen sind, durch Ablassen eines Teils des Stickstoffgases,
das in der Lufttrennungsanlage 4 abgetrennt und gereinigt ist,
wegzuspülen, um die Reinigungseinrichtung 9 zu reinigen.
Die in der vorstehenden Beschreibung sowie in den Ansprüchen
und den beiliegenden Zeichnungen offenbarten Merkmale der Er
findung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombina
tion für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiede
nen Ausführungsformen wesentlich sein.
Bezugszeichenliste
1 Kältemittelspeicherbehälter
2 Kältekopf
3 Kältemaschine
4 Lufttrennungsanlage
5 Bezugszeichen
6 Ende
7 Kühlrippeneinheit
8 Ring
9 Reinigungseinrichtung
10 Montagebohrung
11 Gehäuse
12 Metallwolle
13 Platte
14 Basisflansch
15 Wärmeleitplatte
16 Unterdrucksensor
17 Steuereinheit
18 Druckleitrohr
19 Sicherheitsventil
20 Produktbehälter
21 Druckmeßinstrument
22 Stickstoffgas-Transportleitung
23 Durchflußsensor
24 Flüssigstickstoff-Transportleitung
25 Anlage
26 Dewar-Behälter
27 Zweigleitung
28 Ventil
29 Ventil
30 Überlaufsensor
2 Kältekopf
3 Kältemaschine
4 Lufttrennungsanlage
5 Bezugszeichen
6 Ende
7 Kühlrippeneinheit
8 Ring
9 Reinigungseinrichtung
10 Montagebohrung
11 Gehäuse
12 Metallwolle
13 Platte
14 Basisflansch
15 Wärmeleitplatte
16 Unterdrucksensor
17 Steuereinheit
18 Druckleitrohr
19 Sicherheitsventil
20 Produktbehälter
21 Druckmeßinstrument
22 Stickstoffgas-Transportleitung
23 Durchflußsensor
24 Flüssigstickstoff-Transportleitung
25 Anlage
26 Dewar-Behälter
27 Zweigleitung
28 Ventil
29 Ventil
30 Überlaufsensor
Claims (10)
1. Vorrichtung für die Herstellung von flüssigem Stickstoff,
welche einen Kältekopf (2) einer extrem niedrige Temperaturen
erreichenden Kältemaschine (3) aufweist, der in einen aus ei
nem isolierten Behälter bestehenden Kältemittelspeicherbehäl
ter (1) von einer am oberen Ende des Kältemittelspeicherbehäl
ters (1) gebildeten Öffnung her hineinragt, wobei der Kälte
mittelspeicherbehälter (1) mit Stickstoffgas in der Gasphase,
das mit Hilfe einer Lufttrennungsanlage (4) abgetrennt ist,
versorgt wird, so daß das Gas durch die vom Kältekopf (2) ge
lieferte Kälte verflüssigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
in einem Produktbehälter (20) der Lufttrennungsanlage (4) ein
Druckmeßinstrument (21) und im Kältemittelspeicherbehälter (1)
ein Unterdrucksensor (16) vorgesehen ist, so daß in Abhängig
keit vom Nachweis durch das Druckmeßinstrument (21), daß der
Druck im Produktbehälter (20) auf einen vorbestimmten Druck
gesunken ist, oder vom Nachweis durch den Unterdrucksensor
(16), daß der Druck im Kältemittelspeicherbehälter (1) unter
einen vorbestimmten Unterdruck gesunken ist, der Betrieb des
Kältekopfes unterbrochen und/oder Alarm gegeben wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
Isoliermaterial (8) so in besagtem Speicherbehälter (1) ange
ordnet ist, daß es den Kältekopf (2) umgibt, und daß eine Rei
nigungseinrichtung (9) zur Entfernung von Verunreinigungsgas
in einer im besagten Isoliermaterial (8) ausgebildeten, dieses
vertikal durchdringenden Bohrung angebracht ist, so daß ein
Kältemittelgas aus der Lufttrennungsanlage (4) durch die Rei
nigungseinrichtung (9) hindurch in den Kältemittelspeicherbe
hälter (1) zugeführt wird.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß eine die Kondensation/Verflüssigung beschleunigende
Kühlrippeneinheit (7) thermisch mit dem kalten Ende (6) des
Kältekopfes (2) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Reinigungseinrichtung (9) ein Gehäuse (11) umfaßt,
wobei das Gehäuse aus einem die Wärme gut leitenden Material
hergestellt, mit die Wärme gut leitender Metallwolle (12) ge
füllt und an seinem unteren Ende mit einer porösen Platte (13)
versehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Reinigungseinrichtung (9) thermisch mit
dem kalten Ende (6) des Kältekopfes (2) verbunden ist.
6. Vorrichtung für die Herstellung von flüssigem Stickstoff,
welche einen Kältekopf (2) einer extrem niedrige Temperaturen
erreichenden Kältemaschine (3) aufweist, der in einen aus ei
nem isolierten Behälter bestehenden Kältemittelspeicherbehäl
ter (1) von einer am oberen Ende des Kältemittelspeicherbehäl
ters (1) gebildeten Öffnung her hineinragt, wobei der Kälte
mittelspeicherbehälter (1) mit Stickstoffgas in der Gasphase,
das mit Hilfe einer Lufttrennungsanlage (4) abgetrennt ist,
versorgt wird, so daß das Kältemittelgas durch die vom Kälte
kopf (2) gelieferte Kälte verflüssigt wird, dadurch gekenn
zeichnet, daß von einem Basisflansch (14) der eine am oberen
Ende des isolierten Behälters (1) ausgebildete Öffnung ab
schließt, ein Druckleitrohr (18) nach außen hervorsteht, wobei
das Druckleitrohr (18) an seinem Vorderende mit einem Sicher
heitsventil (19) versehen ist, dessen Betriebsdruck auf einen
geringfügig höheren Druck als Atmosphärendruck eingestellt
ist, wodurch, wenn der Druck im Kältemittelspeicherbehälter
(1) den Betriebsdruck des Sicherheitsventils (19) erreicht,
Stickstoffgas, das nicht-kondensierbares Gas enthält, das im
Kältemittelspeicherbehälter (1) verbleibt, daraus abgelassen
wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
der Ansprechdruck des Sicherheitsventils (19) im Bereich von
0,3-0,5 kg/cm2 Überdruck liegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Unterdrucksensor (16) mit dem Druckleitrohr (18) in
Verbindung steht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine die Kondensation/Verflüssigung be
schleunigende Kühlrippeneinheit (7) thermisch mit dem kalten
Ende (6) des Kältekopfes (2) verbunden ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Druck im Kältemittelspeicherbehälter (1)
auf der Grundlage einer Überlaufinformation von einem Über
laufsensor (30), der in einer Anlage (25) zur Verwendung des
flüssigen Stickstoffs angeordnet ist, abgelassen wird, um die
Überführung des flüssigen Stickstoffes in einem Notfall zu
unterbrechen.
Priority Applications (7)
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---|---|---|---|
JP4280944A JPH0726784B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 簡易液体窒素製造装置 |
CA002087355A CA2087355C (en) | 1992-09-25 | 1993-01-15 | Simplified apparatus for producing liquid nitrogen |
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FR9300643A FR2700836B1 (fr) | 1992-09-25 | 1993-01-22 | Appareil pour produire de l'azote liquide. |
DE4302038A DE4302038C2 (de) | 1992-09-25 | 1993-01-26 | Vorrichtung für die Herstellung von flüssigem Stickstoff |
Applications Claiming Priority (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4280944A JPH0726784B2 (ja) | 1992-09-25 | 1992-09-25 | 簡易液体窒素製造装置 |
CA002084355A CA2084355A1 (fr) | 1991-12-04 | 1992-12-02 | Composant optique semi-conducteur a mode de sortie elargi et son procede de fabrication |
GB9300690A GB2274330B (en) | 1992-09-25 | 1993-01-15 | Simplified apparatus for producing liquid nitrogen |
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DE4302038A DE4302038C2 (de) | 1992-09-25 | 1993-01-26 | Vorrichtung für die Herstellung von flüssigem Stickstoff |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4302038A1 true DE4302038A1 (de) | 1994-07-28 |
DE4302038C2 DE4302038C2 (de) | 2001-08-16 |
Family
ID=27560542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4302038A Expired - Fee Related DE4302038C2 (de) | 1992-09-25 | 1993-01-26 | Vorrichtung für die Herstellung von flüssigem Stickstoff |
Country Status (1)
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---|---|
DE (1) | DE4302038C2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011005888A1 (de) | 2011-03-22 | 2012-09-27 | Bruker Biospin Ag | Kühlung eines Kryo-Probenkopfes in einer Kernspinresonanz-Apparatur |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2251930B (en) * | 1991-01-16 | 1994-08-03 | Iwatani & Co | Device for preventing evaporation of liquefied gas in a liquefied gas reservoir |
JPH065293B2 (ja) * | 1991-02-08 | 1994-01-19 | 岩谷産業株式会社 | エネルギー分散型x線検出器冷却用液化ガス貯蔵容器での液化ガス蒸発防止装置及びその制御方法 |
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1993
- 1993-01-26 DE DE4302038A patent/DE4302038C2/de not_active Expired - Fee Related
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DE102011005888B4 (de) * | 2011-03-22 | 2014-01-09 | Bruker Biospin Ag | Kühlung eines Kryo-Probenkopfes in einer Kernspinresonanz-Apparatur |
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DE4302038C2 (de) | 2001-08-16 |
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