EP3594554B1 - Vorrichtung zum unterkühlen von verflüssigten gasen - Google Patents

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EP3594554B1
EP3594554B1 EP19180177.8A EP19180177A EP3594554B1 EP 3594554 B1 EP3594554 B1 EP 3594554B1 EP 19180177 A EP19180177 A EP 19180177A EP 3594554 B1 EP3594554 B1 EP 3594554B1
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gas
container
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Messer SE and Co KGaA
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    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/05—Applications for industrial use

Definitions

  • the invention relates to a device for supercooling liquefied gases, with an insulated container for holding a cooling bath, which is fed from a partial flow of a liquefied gas taken from a storage tank, expanded to low pressure, with a device for drawing off a gas phase from the insulated container and with a device arranged within the insulated container and fluidly connected to the storage tank via a supply line for heat transfer from the liquefied gas to be supercooled, which is guided through the supply line, to the cooling bath.
  • devices of this type are used, for example, in the cooling of surfaces for the purpose of deburring molded parts made of plastic, rubber, elastomers, etc., such as in EP 2 143 528 A1 described.
  • the nubs and burrs are at least superficially embrittled by exposure to a refrigerant consisting of a low-boiling liquid gas, such as liquid nitrogen, and then removed mechanically in a treatment chamber.
  • the subject of EP 2 143 528 A1 a device for supercooling the refrigerant is provided in the refrigerant supply line, by means of which the temperature of the refrigerant is brought to a defined temperature below its boiling point before the molded parts are treated.
  • this ensures that the refrigerant still reaches the molded parts to be treated in the liquid state, which minimizes refrigerant consumption and makes the heat transfer from the refrigerant to the molded parts more efficient.
  • subcooling allows the refrigerant to enter the treatment chamber at a precisely defined temperature; the temperature of the refrigerant introduced no longer depends on the pressure condition in the storage tank of the refrigerant.
  • Supercooling of a liquefied gas used as a refrigerant is also used in the technique of light metal extrusion, such as in DE 198 57 790 A1 described.
  • the subject of this publication is an extrusion process in which liquid nitrogen is used as a coolant to extract heat from the die used for forming the extruded profile during the pressing process and thus to completely or partially dissipate the forming heat.
  • This method requires very precise dosing of the refrigerant, which, however, is problematic in the case of a low-boiling liquid gas such as nitrogen or argon, as this evaporates to a part that is difficult to calculate when it is fed to the pressing tool. Therefore, the liquefied gas is subcooled with a subcooler to a temperature of, for example, 10K to 15K below its boiling temperature, so that it is ensured that the nitrogen hits the die completely in the liquid state.
  • a subcooling device that can be used in the aforementioned applications comprises a container with thermally insulated walls, inside which a cooling coil made of stainless steel or copper is arranged as a heat exchanger.
  • a low-boiling liquid gas for example liquid nitrogen
  • a branch line which is also connected to the storage tank, opens into the insulated container at an expansion valve.
  • the relief valve is, for example, a float valve in which a mechanism equipped with a float releases an inflow opening for supplying liquid nitrogen from the storage tank into the insulated container when the filling level of the liquid gas level in the container falls below a predetermined level or closes it when the filling level is exceeded.
  • the gas phase in the container is flow-connected to an exhaust pipe for discharging evaporated liquid gas, in which a pressure-retaining valve is mounted, which keeps the pressure in the exhaust pipe upstream of the pressure-retaining valve and thus at the same time in the container essentially constant.
  • the pressure in the container is always lower than the pressure in the storage tank or in the cooling coil that runs through the container. Accordingly, the temperature of the liquefied gas in the container is also lower than the temperature of the liquefied gas passed through the cooling coil.
  • the liquefied gas passed through the cooling coil gives off heat to the surrounding liquefied gas in the container and subsequently has a temperature that is significantly lower (usually between 1 K and 20 K depending on the pressure difference) than the boiling temperature of the liquefied gas at the Cooling coil prevailing pressure is.
  • gas bubbles present in the liquefied gas are recondensed.
  • a magnetic valve can also be used, by means of which the refilling of liquid nitrogen into the container is controlled depending on the fill level of the refrigerant bath in the container measured by suitable sensors.
  • the supercooling should reduce the temperature of the supercooled liquefied gas to such an extent that even after it has passed through fittings arranged downstream of the subcooler, which lead to a pressure loss in the liquefied gas and thus to a reduction in the boiling point, the temperature is below the respective boiling point remains.
  • the container is equipped with a plurality of different depths immersed in the container supply lines, each having a valve that opens or closes the respective supply line depending on the level of the liquid in the container. In this way, the flow rate of the liquefied gas fed into the container is regulated as a function of the cooling requirement and the occurrence of pressure fluctuations is reduced.
  • the dimensioning of the heat exchanger depends on the required heat transfer performance.
  • the required refrigerant throughput, the gas phase fraction in the liquefied gas used as refrigerant, the pressure of the refrigerant and the desired cooling flow temperature of the refrigeration application contribute to this. If refrigeration applications are switched on or off, or if the gas phase proportion or gas pressure in the refrigerant to be subcooled vary due to changing storage conditions during the use of the subcooler, for example as a result of an increase in temperature and/or a falling fill level of the refrigerant in the tank, the heat transfer capacity also varies.
  • the cooling coils are usually designed in such a way that, in particular, operating states with high coolant flow rates and unfavorable storage conditions can also be covered. They therefore have a tube length and/or a large tube diameter which is comparatively large compared to the requirements of an average heat transfer performance.
  • a very long pipe coil leads to a pressure loss at high refrigerant flow rates, which in turn leads to an increased gas phase fraction; Film boiling can also occur on the surface of the heat exchanger in the cooling bath, which impairs heat transfer.
  • the diameter of the pipe is very large and the flow rate decreases due to a lower cooling requirement, the heat transfer at the pipe coil is reduced due to the laminar flow that occurs.
  • the object of the present invention is therefore to create a device for supercooling cryogenic liquids which overcomes the aforementioned disadvantages.
  • the device for heat transfer is equipped with a plurality of heat exchangers connected in parallel with one another, which are at least partially equipped with a shut-off valve for switching the flow through the heat exchanger on and off .
  • a “plurality of heat exchangers” is to be understood here as a number of at least two, preferably three to ten heat exchangers, which can each have the same or different heat transfer capacities. At least some of the heat exchangers are equipped with a blocking device, by means of which the flow of refrigerant through this heat exchanger can be enabled or blocked.
  • the blocking fittings can be manually operated valves, for example, but are preferably controllable fittings, for example solenoid valves, which can be actuated by a control unit depending on the respective requirements, for example depending on a measured controlled variable.
  • the device for heat transfer is preferably designed in such a way that the liquefied gas to be supercooled can be supercooled to a temperature of 1K to 25K, preferably 10K to 20K below its boiling point at the pressure prevailing in the device.
  • the number of heat exchangers used for heat transfer in the container can be varied by switching individual heat exchangers on or off, and the heat transfer capacity can thus be varied according to the respective requirements be adjusted.
  • the heat transfer capacity is doubled compared to that of a single heat exchanger by connecting an additional heat exchanger, tripled when two heat exchangers are connected, etc. Since the parallel arrangement of the heat exchangers means that the refrigerant to be subcooled flows through all connected heat exchangers at the same time, an efficient Cooling can also be achieved with a sharp increase in the refrigerant flow with little pressure loss. The formation of a new gas phase caused by pressure loss within the heat transfer device can thereby be reliably avoided. Conversely, if the required heat transfer capacity is reduced, the number of heat exchangers switched on can be reduced and the risk of a flow rate that is too low can thus be countered.
  • the invention provides that at least some of the heat exchangers are interconnected in such a way that they can be switched on and off independently of one another. In this way, heat exchangers can be individually combined and switched on.
  • the shut-off fittings are at least partially arranged in the area of branch lines, which lead away from a common supply line and each produce the flow connection to a heat exchanger. This configuration is particularly advantageous in the case of heat exchangers with different heat transfer capacities, since in this way a total heat transfer capacity adapted to the heat transfer performance required in each case can be set.
  • the heat exchangers are connected to one another in such a way that some of the heat exchangers can only be connected when at least one other heat exchanger is already connected.
  • at least one shut-off fitting is arranged upstream of a plurality of branch lines, which each establish the flow connection to a heat exchanger and can in turn be equipped with a shut-off fitting.
  • the shut-off fittings are operatively connected to a control, in particular a computer-aided control, by means of which the heat exchangers can be switched on and off according to a predetermined program or as a function of measured parameters.
  • the controller is designed in such a way that, depending on the respective requirements, for example when a change in the refrigerant flow is detected using suitable means, the number and/or the capacity of the heat exchangers to be switched on is determined and the shut-off valves are activated accordingly.
  • an apparatus for continuously detecting the flow rate of the liquefied gas, for example a Coriolis flow meter.
  • This apparatus is arranged, for example, in a supply line, that is to say upstream of the heat exchangers.
  • an apparatus for recording the flow rate downstream of the heat exchangers, for example in a common outlet into which the heat exchangers flow in terms of flow.
  • the data of the apparatus are preferably transmitted to the previously mentioned controller and used by it according to a predetermined program for controlling the shut-off valves.
  • An equally advantageous embodiment provides a device arranged downstream of the heat exchangers for detecting the temperature of the supercooled refrigerant, the measured values of which can be used in the control device to determine the number and/or capacity of the heat exchangers to be switched on.
  • gas phase separator is, for example, an object as in the EP 0 524 432 A1 is described. It is within the Cooling bath in the insulated container accommodates another container (hereinafter referred to as "separator container") with thermally highly conductive walls, into which the flow-connected outlet pipe with the storage tank opens. In the upper part of the separator container, a gas outlet is provided, which is flow-connected to the gas phase in the storage tank and through which liquid gas that has already evaporated on the way from the storage tank is drawn off.
  • the separator tank In order to draw off the liquid phase, the separator tank has a connection in its lower part, from which the supercooled liquid gas is discharged for further use.
  • the connection for withdrawing the liquid phase is connected in terms of flow to the device for heat transfer arranged in the cooling bath, in which the liquid phase removed from the gas phase separator is further supercooled by thermal contact with the cooling bath in the insulated container.
  • the gas phase separator ensures that the liquid gas conducted through the outlet pipe is at least largely in the liquid state and contains no or only a few gaseous inclusions.
  • Another advantageous development of the invention provides that means are provided to regulate the flow of liquefied gas to the cooling bath.
  • the amount of refrigerant in the cooling bath can also be adjusted to the respective heat transfer capacity. For example, this can be achieved with a plurality of feeds for the refrigerant which can be connected in parallel and which are each opened and closed as a function of a fill level in the cooling bath.
  • Such an arrangement is in the EP 2 679 879 A2 , to which reference is expressly made here.
  • a preferred use of the device is the provision of a supercooled liquefied gas, in particular liquid nitrogen, as a refrigerant for cooling a device for light metal extrusion, in particular an aluminum continuous casting extrusion device.
  • a device for cold grinding or in a Arrangement of several devices for cold grinding connected in parallel.
  • a low-boiling liquefied gas such as nitrogen, oxygen, LNG or a noble gas such as argon or helium, is preferably used as the liquefied gas to be supercooled.
  • the only figure ( 1 ) shows schematically a device according to the invention.
  • the supercooling device 1 comprises a heat transfer device 2 placed in a container 3 with thermally insulated walls.
  • the device 2 for heat transfer comprises a plurality of heat exchangers, three cooling coils 4, 5, 6 in the exemplary embodiment, which are flow-connected to a heat-insulated storage tank 8 via a pressure-resistant and heat-insulated supply line 7 .
  • a cryogenic medium for example nitrogen in the cryogenic liquefied state, is stored in the storage tank 8 up to a level 9 .
  • the liquid nitrogen is present inside the storage tank 8 at its boiling temperature; In the lower area of the storage tank 8, in the area of a connecting piece 10 for the nitrogen supply line 7, the boiling temperature is in turn also determined by the hydrostatic pressure of the liquid column inside the storage tank 8 up to the height of the level 9.
  • the temperature of the liquid nitrogen at the connecting piece 10 is, for example, about minus 180° C., at 6 bar it is even minus -177° C.
  • the cooling coils 4, 5, 6 are flow-connected to a common, thermally insulated outlet line 11, via which the liquid nitrogen is then fed to a further use, for example as a refrigerant to a device not shown here.
  • the cooling bath 13 Inside the container 3 there is a cooling bath 13 into which the cooling coils 4, 5, 6 are immersed.
  • the cooling bath 13 consists of the same cryogenic medium as that stored in the storage tank 8, ie liquid nitrogen in the exemplary embodiment.
  • a refrigerant supply line is used to supply refrigerant to the cooling bath 13 14, which branches off from the supply line 7 outside of the container 3.
  • the refrigerant supply line 14 is equipped with a float valve 15 on the outlet side.
  • the float valve 15 works in such a way that when the filling level 16 of the cooling bath 13 in the container 3 falls below a predetermined level, liquid nitrogen flows into the container 3 , whereupon the pressure in the container 3 is reduced.
  • a float valve 15 instead of a float valve 15, other devices can also be provided which, depending on the fill level 16 of the cooling bath 13, control the supply of liquid nitrogen through the refrigerant supply line 14, for example solenoid valves which are operatively connected to suitable sensors for detecting the fill level, for example superconducting sensors.
  • a pressure control valve 19 is installed in the exhaust pipe 18, which keeps the pressure in the exhaust pipe 18 upstream of the pressure control valve 19 and thus at the same time in the container 3 constant at a predetermined value of, for example, 1 bar.
  • the pressure in the container 3 can be freely selected, but must be lower than the pressure in the storage tank 8 in the area of the connection piece 10 in order to ensure that the temperature of the cooling bath 13 is lower than the temperature of the liquid nitrogen in the feed line 7.
  • the temperature of the liquid nitrogen in container 3 is approx. minus 196°C, and at a pressure of 0.3 bar even approx.
  • the pressure-retaining valve 19 can also be dispensed with, with the result that the refrigerant in the container 3 is always at atmospheric pressure. in this case, however, the temperature of the evaporating refrigerant inside the container 3 is subjected to fluctuations caused by changes in atmospheric pressure.
  • the refrigerant bath 13 is present in the interior of the container 3 up to a filling level 16 above the float valve 15 .
  • the pressure in the container 3 corresponds to the value set at the pressure control valve 19 and is, for example, 1 bar (absolute).
  • the pressure of the liquid nitrogen in the refrigerant supply line 14 and in the supply line 7 corresponds approximately to that in the storage tank 8 in the area of the connecting piece 10.
  • the refrigerant fed through the feed line 7 Due to the higher pressure in the feed line 7 compared to the pressure in the container 3, the refrigerant fed through the feed line 7 has a higher temperature than that of the refrigerant in the cooling bath 13. Heat from the refrigerant fed through the feed line 7 is thus applied to the device 2 the cooling bath 13 is discharged and the refrigerant in the supply line 7 is supercooled.
  • the number of active cooling coils 4, 5, 6, ie those used for heat transfer, can be varied in the device 2.
  • the cooling coils 4, 5, 6 are connected in parallel with one another, with the cooling coil 4 in the exemplary embodiment always being available as a heat exchanger surface, while the cooling coils 5, 6 can be switched on or off by means of valves 22, 23.
  • the refrigerant is passed through the cooling coils 4 and 5 (or 4 and 6) in equal parts, which means that a heat exchanger surface that is twice as large as when only the heat exchanger 4 is used is available.
  • both cooling coils 5 and 6 are switched on, a triple heat exchanger surface is available.
  • the valves 22, 23 can be controlled by an electronic controller 24, which makes it possible to switch the cooling coils 5, 6 on and off according to a predetermined program and/or as a function of measured parameters, for example the temperature or the flow rate of the refrigerant supplied to the consumer.
  • the available heat exchanger surface can also be quickly adapted to fluctuating cooling requirements.
  • the risk of film boiling of refrigerant from the cooling bath 13 on the outer surface of the cooling coil 4, which would limit the heat transfer performance, is thereby significantly reduced.
  • efficient supercooling is made possible even when high heat transfer performance is required, without the need to install a long cooling coil that works with a correspondingly high pressure drop.
  • the invention is not limited to the provision of three identical cooling coils 4, 5, 6, as shown in the exemplary embodiment; within the scope of the invention, only two or more than three heat exchanger surfaces can also be provided, each of which has the same or different heat transfer capacities and can be switched on in blocks or independently of one another.
  • different heat transfer capacities of the cooling coils 4, 5, 6, it is advantageous to also equip the cooling coil 4 with a shut-off valve in order to allow the coolant to flow only via the cooling coils 5 and/or 6 in some cases. In this way, the heat transfer capacity can be adapted even better to the heat transfer performance required in each case.
  • refrigerant evaporates from the cooling bath 13.
  • the inflow of refrigerant into the cooling bath 13 can be regulated (not shown here) via a plurality of supply lines and adapted to the requirements, such as in the EP 2 679 879 A2 described.
  • the gaseous refrigerant produced during the heat exchange in the container 3 is discharged via the exhaust pipe 18 and, if necessary, supplied for further use.
  • the refrigerant transported via the outlet line 11 has at least approximately the temperature of the cooling bath 13 (e.g. minus 196°C), and thus a temperature that is significantly below the boiling point of nitrogen at the Lead 7 prevailing pressure is.
  • Liquid nitrogen is used as the refrigerant in the exemplary embodiment, but other cryogenic refrigerants are also conceivable within the scope of the invention, for example LNG, liquid oxygen, liquid hydrogen or a liquefied inert gas.

Landscapes

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterkühlen von verflüssigten Gasen, mit einem isolierten Behälter zur Aufnahme eines Kühlbades, welches aus einem auf niedrigen Druck entspannten Teilstrom eines aus einem Vorratstank entnommenen verflüssigten Gases gespeist wird, mit einer Einrichtung zum Abzug einer Gasphase aus dem isolierten Behälter und mit einer innerhalb des isolierten Behälters angeordneten, mit dem Vorratstank über eine Zuleitung strömungsverbundenen Einrichtung zur Wärmeübertragung von dem durch die Zuleitung geführten, zu unterkühlenden verflüssigten Gas auf das Kühlbad.
  • Derartige, üblicherweise als "Unterkühler" bezeichnete Vorrichtungen kommen beispielsweise bei der Kühlung von Oberflächen zwecks Entgratung von Formteilen aus Kunststoff, Gummi, Elastomeren, etc. zum Einsatz, wie beispielsweise in der EP 2 143 528 A1 beschrieben. Um insbesondere weichere Formteile zu entgraten werden die Noppen und Grate durch Beaufschlagung mit einem aus einem tiefsiedenden Flüssiggas, wie flüssiger Stickstoff, bestehenden Kältemittel zumindest oberflächlich versprödet und anschließend in einer Behandlungkammer auf mechanischem Wege entfernt. Um zu verhindern, dass die Eintrittstemperatur des Kältemittels beim Eintritt in die Behandlungskammer der Entgratungsanlage vom Druck und der Temperatur des mit der Entgratungsanlage verbundenen Kältemitteltanks abhängt, ist beim Gegenstand der EP 2 143 528 A1 in der Kältemittelzuleitung eine Einrichtung zum Unterkühlen des Kältemittels vorgesehen, mittels der die Temperatur des Kältemittels vor der Behandlung der Formteile auf eine definierte Temperatur unterhalb seiner Siedetemperatur gebracht wird. Dadurch wird insbesondere gewährleistet, dass das Kältemittel die zu behandelnden Formteile noch im flüssigen Zustand erreicht, wodurch der Kältemittelverbrauch minimiert und der Wärmeübergang vom Kältemittel auf die Formteile effizienter gestaltet wird. Des Weiteren ermöglicht die Unterkühlung, das Kältemittel mit einer genau definierten Temperatur in die Behandlungskammer einzutragen; die Temperatur des eingetragenen Kältemittels hängt also nicht mehr vom Druckzustand im Vorratstank des Kältemediums ab.
  • Eine Unterkühlung eines als Kältemittel eingesetzten verflüssigten Gases wird auch bei der Technik des Leichtmetall-Strangpressens eingesetzt, wie beispielsweise in der DE 198 57 790 A1 beschrieben. Gegenstand dieser Druckschrift ist ein Strangpress-Verfahren, bei dem flüssiger Stickstoff als Kältemittel dafür eingesetzt wird, während des Pressvorgangs der zum Umformen des Profilstranges eingesetzten Matrize Wärme zu entziehen und somit die Umformwärme ganz oder teilweise abzuführen. Dieses Verfahren erfordert eine sehr genaue Dosierung des Kältemittels, was jedoch bei einem tiefsiedenden Flüssiggas wie Stickstoff oder Argon insoweit problematisch ist, als dieser bereits bei der Zuführung zum Presswerkzeug zu einem schwer kalkulierbaren Teil verdampft. Daher wird das Flüssiggas mit einem Unterkühler auf eine Temperatur von beispielsweise 10K bis 15K unterhalb seiner Siedetemperatur unterkühlt, sodass gewährleistet ist, dass der Stickstoff vollständig in flüssigen Zustand auf die Matrize auftrifft.
  • Eine weitere Anwendung eines unterkühlten ist die Technik des Kaltmahlens. So wird in der EP 2 368 638 A1 ein Verfahren und eine Einrichtung zum Kaltmahlen von Produkten beschrieben, bei dem ein kryogenes Kältemittel vor seiner Zuführung zu einer die Produkte mahlenden Mühle auf eine Temperatur unterhalb seiner Siedetemperatur gebracht, also unterkühlt wird. Dadurch lässt sich eine wesentlich genauere Dosierung des Kältemittels erreichen, wodurch die Effizienz des Mehlverfahrens erhöht wird.
  • Eine bei den vorgenannten Anwendungen einsetzbare Einrichtung zum Unterkühlen umfasst einen Behälter mit thermisch isolierten Wänden, in dessen Innern eine Kühlschlange aus Edelstahl oder Kupfer als Wärmetauscher angeordnet ist. Durch die Kühlschlange wird ein tiefsiedendes Flüssiggas, beispielsweise flüssiger Stickstoff, aus einem Vorratstank herangeführt und nach Durchlaufen der Kühlschlange der Behandlungseinrichtung zugeführt. Eine gleichfalls mit dem Vorratstank verbundene Zweigleitung mündet an einem Entspannungsventil in den isolierten Behälter ein. Beim Entspannungsventil handelt es sich beispielsweise um ein Schwimmerventil, bei dem eine mit einem Schwimmkörper ausgerüstete Mechanik bei Unterschreiten einer vorgegebenen Füllhöhe des Flüssiggaspegels im Behälter eine Zuströmöffnung zum Zuführen von flüssigem Stickstoff aus dem Vorratstank in den isolierten Behälter freigibt bzw. diese bei Überschreiten der Füllhöhe schließt. Die Gasphase im Behälter ist mit einer Abgasleitung zum Ableiten von verdampftem Flüssiggas strömungsverbunden, in der ein Druckhalteventil montiert ist, das den Druck in der Abgasleitung stromaufwärts zum Druckhalteventil und damit zugleich im Behälter im wesentlichen konstant hält. Der Druck im Behälter ist dabei stets niedriger als der Druck im Vorratstank bzw. in der durch den Behälter hindurch geführten Kühlschlange. Dementsprechend ist auch die Temperatur des verflüssigten Gases im Behälter niedriger als die Temperatur des durch die Kühlschlange geführten verflüssigten Gases. Daher gibt das durch die Kühlschlange geführte verflüssigte Gas Wärme an das umgebende verflüssigte Gas im Behälter ab und weist im Folgenden eine Temperatur auf, die deutlich niedriger (abhängig vom Druckunterschied üblicherweise zwischen 1 K und 20 K) als die Siedetemperatur des verflüssigten Gases beim in der Kühlschlange herrschenden Druck ist. Zusätzlich kommt es zur Rekondensation von im verflüssigten Gas vorhandenen Gasblasen. Anstelle eines mechanischen Schwimmerventils kann im Übrigen auch ein Magnetventil zum Einsatz kommen, mittels dem das Nachfüllen von Flüssigstickstoff in den Behälter in Abhängigkeit von der durch geeignete Sensoren gemessenen Füllhöhe des Kältemittelbades im Behälter geregelt wird. Die Unterkühlung sollte dabei die Temperatur des unterkühlten verflüssigten Gases so weit reduzieren, dass auch nach Durchlaufen von stromab zum Unterkühler angeordneten Armaturen, die zu einem Druckverlust im verflüssigten Gas und damit zu einer Erniedrigung des Siedepunkts führen, die Temperatur auf einem Wert unterhalb des jeweiligen Siedepunkt bleibt.
  • Eine Weiterentwicklung stellt die in der EP 0 524 432 A1 beschriebene Integration eines Gasphasenseparators in den Unterkühler dar, der Stickstoff, der noch vor dem Unterkühlungsvorgang in seiner Gasphase übergegangen ist, von der flüssigen Phase trennt.
  • Bei großen Durchsätzen an verflüssigtem Gas kommt es bei Unterkühlern leicht zu Druckschwankungen und damit zu Temperaturschwankungen innerhalb des Behälters. Um diesen Nachteil zu überwinden, wird in der EP 2 679 879 A2 vorgeschlagen, dass der Behälter mit einer Mehrzahl von unterschiedlich tief in den Behälter eintauchenden Zuleitungen ausgerüstet ist, die jeweils ein Ventil aufweisen, das in Abhängigkeit von der Höhe der Füllhöhe der Flüssigkeit im Behälter die jeweilige Zuleitung öffnet bzw. schließt. Auf diese Weise wird der Mengenstrom des in den Behälter zugeführten verflüssigten Gases in Abhängigkeit von der Kühlanforderung geregelt und das Auftreten von Druckschwankungen reduziert.
  • Die Dimensionierung des Wärmetauschers, wie beispielsweise Länge, Durchmesser und Wandstärke der Kühlschlange, richtet sich nach der geforderten Wärmeübertragungsleistung. Zu dieser tragen insbesondere der erforderliche Kältemitteldurchsatz, der Gasphasenanteil im als Kältemittel eingesetzten verflüssigten Gas, der Druck des Kältemittels sowie die gewünschte Kühlvorlauftemperatur der Kälteanwendung bei. Werden Kälteanwendungen zu oder abgeschaltet, oder variieren aufgrund von sich im Lauf den Einsatzes des Unterkühlers ändernden Lagerbedingungen Gasphasenanteil oder Gasdruck im zu unterkühlenden Kältemittel, beispielsweise infolge eines Anstiegs der Temperatur und/oder einer absinkenden Füllhöhe des Kältemittels im Tank, variiert auch die Wärmeübertragungsleistung.
  • Demzufolge werden die Kühlschlangen in der Regel derart ausgelegt, dass insbesondere auch Betriebszustände mit hohen Kältemitteldurchsätzen und ungünstigen Lagerbedingungen abgedeckt werden können. Sie weisen somit eine - gegenüber den Anforderungen einer durchschnittlichen Wärmeübertragungsleistung - vergleichsweise große Rohrlänge und/oder einen großen Rohrdurchmesser auf. Eine sehr lange Rohrschlange führt bei hohen Kältemitteldurchsätzen jedoch zu einem Druckverlust, der wiederum zu einem erhöhten Gasphasenanteil führt; auch kann es im Kühlbad an der Oberfläche des Wärmetauschers zum Filmsieden kommen, welches die Wärmeübertragung verschlechtert. Ist dagegen der Durchmesser der Rohrleitung sehr groß ausgelegt und nimmt aufgrund eines geringeren Kältebedarfs die Durchströmgeschwindigkeit ab, reduziert sich die Wärmeübertragung an der Rohrschlange aufgrund einer sich einstellenden laminaren Strömung.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher, eine Vorrichtung zum Unterkühlen kryogener Flüssigkeiten zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile überwindet.
  • Gelöst ist diese Aufgabe bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art und Zweckbestimmung dadurch, dass die Einrichtung zur Wärmeübertragung mit einer Mehrzahl an parallel zueinander geschalteten Wärmetauschern ausgerüstet ist, die zumindest teilweise jeweils mit einer Sperrarmatur zum Zu- und Abschalten des Durchflusses durch den Wärmetauscher ausgerüstet sind.
  • Als "Mehrzahl von Wärmetauschern" soll hier eine Anzahl von mindestens zwei, bevorzugt von drei bis zehn Wärmetauschern verstanden werden, die jeweils gleiche oder unterschiedliche Wärmeübertragungskapazitäten aufweisen können. Zumindest ein Teil der Wärmetauscher ist mit einer Sperrarmatur ausgerüstet, mittels der der Durchfluss von Kältemittel durch diesen Wärmetauscher ermöglicht oder gesperrt werden kann. Bei den Sperrarmaturen kann es sich beispielsweise um manuell zu betätigende Ventile handeln, bevorzugt handelt es sich dabei jedoch um steuerbare Armaturen, beispielsweise Magnetventile, die mittels einer Steuereinheit in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen, beispielsweise in Abhängigkeit eines gemessenen Regelgröße, betätigt werden können. Die Einrichtung zur Wärmeübertragung ist bevorzugt so ausgelegt, dass das zu unterkühlende verflüssigte Gas auf eine Temperatur von 1K bis 25K, bevorzugt 10K bis 20K unterhalb seines Siedepunkts bei dem in der Einrichtung herrschenden Druck unterkühlt werden kann.
  • Durch die Erfindung kann also die Anzahl der zur Wärmeübertragung im Behälter eingesetzten Wärmetauscher durch Zu- oder Abschalten einzelner Wärmetauscher variiert und somit die Wärmeübertragungskapazität den jeweiligen Anforderungen angepasst werden. Beispielsweise wird im Falle gleichartiger Wärmetauscher die Wärmeübertragungskapazität durch Zuschalten eines weiteren Wärmetauschers gegenüber der eines einzelnen Wärmetauschers verdoppelt, bei Zuschalten zweier Wärmetauscher verdreifacht, usw.. Da durch die parallele Anordnung der Wärmetauscher das zu unterkühlende Kältemittel gleichzeitig durch alle zugeschalteten Wärmetauscher strömt, kann eine effiziente Kühlung auch bei einer starken Erhöhung des Kältemitteldurchflusses bei geringem Druckverlust erreicht werden. Eine durch Druckverlust innerhalb der Einrichtung der Wärmeübertragung hervorgerufene Neugasphasenbildung kann dadurch zuverlässig vermieden werden. Umgekehrt kann bei einer reduzierten geforderten Wärmeübertragungsleistung die Anzahl der zugeschalteten Wärmetauscher vermindert und damit der Gefahr einer zu geringen Strömungsgeschwindigkeit begegnet werden.
  • Die Erfindung sieht dabei vor, dass zumindest ein Teil der Wärmetauscher derart miteinander verschaltet sind, dass sie unabhängig voneinander zu- und abschaltbar sind. Auf diese Weise können Wärmetauscher individuell miteinander kombiniert und zugeschaltet werden. Die Sperrarmaturen sind in diesem Fall zumindest teilweise im Bereich von Zweigleitungen angeordnet, die von einer gemeinsamen Zuleitung abführen und jeweils die Strömungsverbindung zu einem Wärmetauscher herstellen. Besonders vorteilhaft ist diese Ausgestaltung bei Wärmetauschern unterschiedlicher Wärmeübertragungskapazität, da so eine den jeweils geforderten Wärmeübertragungsleistung angepasste Gesamtwärmeübertragungskapazität eingestellt werden kann.
  • In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Wärmetauscher derart miteinander verschaltet, dass ein Teil der Wärmetauscher erst zuschaltbar ist, wenn wenigstens ein weiterer Wärmetauscher bereits zugeschaltet ist. Auf diese Weise ist in blockweises Zu- und Abschalten einer Gruppe aus mehreren Wärmetauschen möglich. Hierzu ist wenigstens eine Sperrarmatur stromauf zu einer Mehrzahl von Zweigleitungen angeordnet, die jeweils die Strömungsverbindung zu einem Wärmetauscher herstellen und ihrerseits mit einer Sperrarmatur ausgerüstet sein können. Bei dieser Ausgestaltung handelt es sich um eine einfach zu realisierende Lösung, die sich insbesondere eignet, wenn alle Wärmetauschern im wesentlichen die gleiche Wärmeübertragungskapazität besitzen.
  • Erfindungsgemäß sind die Sperrarmaturen mit einer insbesondere computerunterstützten Steuerung wirkverbunden, mittels der die Wärmetauscher nach einem vorgegebenen Programm oder in Abhängigkeit von gemessenen Parametern zu- und abschaltbar sind. Die Steuerung ist also so ausgelegt, dass in Abhängigkeit von den jeweiligen Anforderungen, beispielsweise bei einer mittels geeigneter Mittel erfassten Änderung des Kältemitteldurchflusses, die Anzahl und/oder die Kapazität der zuzuschaltenden Wärmetauscher ermittelt und die Sperrarmaturen entsprechend angesteuert werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Apparatur zur laufenden Erfassung der Durchflussmenge des verflüssigten Gases vorgesehen, beispielsweise ein Coriolis-Durchflussmesser. Diese Apparatur ist beispielsweise in einer Zuleitung, also stromauf zu den Wärmetauschern angeordnet. Um insbesondere eine zuverlässige Durchflussmessung bei verflüssigten Gasen mit hohem Gasphasenanteil zu gewährleisten, empfiehlt sich der Einbau einer solchen Apparatur zur Erfassung der Durchflussmenge stromab zu den Wärmetauschern, beispielsweise in einer gemeinsamen Ausleitung, in die die Wärmetauscher strömungstechnisch einmünden. Die Daten der Apparatur werden bevorzugt an die vor erwähnte Steuerung übermittelt und von dieser nach einem vorgegebenen Programm zum Ansteuern der Sperrarmaturen eingesetzt. Eine gleichfalls vorteilhafte Ausgestaltung sieht eine stromab zu den Wärmetauschern angeordnete Einrichtung zur Erfassung der Temperatur des unterkühlten Kältemittels vor, deren Messwerte in der Steuereinrichtung zur Bestimmung der Anzahl und/oder Kapazität der zuzuschaltenden Wärmetauscher einsetzbar sind.
  • Eine abermals vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Zuleitung für das zu unterkühlende verflüssigte Gas ein Gasphasenseparator zugeordnet ist. Beim Gasphasenseparator handelt es sich beispielsweise um einen Gegenstand, wie er in der EP 0 524 432 A1 beschrieben ist. Dabei ist innerhalb des Kühlbads im isolierten Behälter ein weiterer Behälter (im folgenden "Separatorbehälter" genannt) mit thermisch gut leitenden Wänden aufgenommen, in den das mit dem Vorratstank strömungsverbundene Auslassrohr einmündet. Im oberen Teil des Separatorbehälters ist ein Gasauslass vorgesehen, der mit der Gasphase im Vorratstank strömungsverbunden ist und durch den bereits auf dem Weg von Vorratstank verdampftes Flüssiggas abgezogen wird. Zum Abzug der Flüssigphase weist der Separatorbehälter in seinem unteren Teil einen Anschluss auf, von dem aus das unterkühlte Flüssiggas zur weiteren Verwendung abgeführt wird. Dem Anschluss zum Abzug der Flüssigphase schließt sich strömungstechnisch die im Kühlbad angeordnete Einrichtung zur Wärmeübertragung an, in der die dem Gasphasenseparator entnommene Flüssigphase durch thermischen Kontakt mit dem Kühlbad im isolierten Behälter weiter unterkühlt wird. Durch den Gasphasenseparator wird sichergestellt, dass das durch das Auslassrohr geführte Flüssiggas sich zumindest weitestgehend im flüssigen Zustand befindet und keine oder nur wenige gasförmige Einschlüsse enthält.
  • Eine ebenfalls vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass Mittel vorgesehen sind, um der Zustrom an verflüssigtem Gas an das Kühlbad zu regeln. Dadurch kann auch die Menge des im Kühlbad befindlichen Kältemittels der jeweiligen Wärmeübertragungsleistung angepasst werden. Beispielsweise kann dies mit einer Mehrzahl an parallel schaltbaren Zuführungen für das Kältemittel erreicht werden, die jeweils in Abhängigkeit von einer Füllhöhe im Kühlbad geöffnet und geschlossen werden. Eine derartige Anordnung wird in der EP 2 679 879 A2 , auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.
  • Eine bevorzugte Verwendung der Vorrichtung stellt die Bereitstellung eines unterkühlten verflüssigten Gases, insbesondere Flüssigstickstoff, als Kältemittel zur Kühlung einer Einrichtung zum Leichtmetall-Strangpressen, insbesondere einer Aluminium- Stranggussextrusionseinrichtung, dar. Eine andere bevorzugte Verwendung der Vorrichtung erfolgt in einer Einrichtung zum Kaltmahlen oder in einer Anordnung von mehreren parallel geschalteten Einrichtungen zum Kaltmahlen.
  • Bevorzugt kommt als zu unterkühlendes verflüssigtes Gas ein tiefsiedendes verflüssigtes Gas (Kryogen) zum Einsatz, wie beispielsweise Stickstoff, Sauerstoff, LNG oder ein Edelgas wie etwa Argon oder Helium.
  • Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden.
  • Die einzige Figur (Fig. 1) zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung.
  • Die Vorrichtung 1 zum Unterkühlen umfasst eine Einrichtung 2 zur Wärmeübertragung, die in einem Behälter 3 mit thermisch isolierten Wänden angeordnet ist. Die Einrichtung 2 zur Wärmeübertragung umfasst eine Mehrzahl von Wärmetauschern, im Ausführungsbeispiel drei Kühlschlangen 4, 5, 6, die über eine druckfeste und wärmeisolierte Zuleitung 7 mit einem wärmeisolierten Vorratstank 8 strömungsverbunden sind. Im Vorratstank 8 wird ein kryogenes Medium, beispielsweise Stickstoff im tiefkalt verflüssigten Zustand, bis zur Höhe eines Pegels 9 bevorratet. Der flüssige Stickstoff liegt im Innern des Vorratstanks 8 bei seiner Siedetemperatur vor; im unteren Bereich des Vorratstanks 8, im Bereich eines Anschlussstutzens 10 für die Stickstoffzuleitung 7, wird die Siedetemperatur wiederum durch den hydrostatischen Druck der im Innern des Vorratstanks 8 bis zur Höhe des Pegels 9 stehenden Flüssigkeitssäule mitbestimmt. So beträgt bei einem Druck von 5 bar die Temperatur des flüssigen Stickstoffs am Anschlussstutzen 10 beispielsweise etwa minus 180°C, bei 6 bar sogar minus -177°C. Ausgangsseitig sind die Kühlschlangen 4, 5, 6 mit einer gemeinsamen, thermisch isolierten Ausleitung 11 strömungsverbunden, über die der flüssige Stickstoff anschließend einer weiteren Verwendung zugeführt wird, beispielsweise als Kältemittel einer hier nicht gezeigten Vorrichtung zugeführt.
  • Innerhalb des Behälters 3 befindet sich ein Kühlbad 13, in das die Kühlschlangen 4, 5, 6 eintauchen. Das Kühlbad 13 besteht aus dem gleichen kryogenen Medium wie das im Vorratstank 8 bevorratete, im Ausführungsbeispiel also aus flüssigem Stickstoff. Zum Zuführen von Kältemittel in das Kühlbad 13 dient eine Kältemittelzuleitung 14, die von der Zuleitung 7 noch außerhalb des Behälters 3 abzweigt. Die Kältemittelzuleitung 14 ist ausgangsseitig mit einem Schwimmerventil 15 ausgerüstet. Das Schwimmerventil 15 funktioniert in der Weise, dass bei Unterschreiten einer vorgegebenen Füllhöhe 16 des Kühlbades 13 im Behälter 3 flüssiger Stickstoff in den Behälter 3 nachströmt, wobei sich dieser auf den Druck im Behälter 3 entspannt. Im Behälter 3 besteht zwischen den Kühlschlangen 4, 5, 6 einerseits und dem Kühlbad 13 andererseits lediglich eine thermische Verbindung, jedoch keine Strömungsverbindung.
  • Anstelle eines Schwimmerventils 15 können im Übrigen auch andere Einrichtungen vorgesehen sein, die in Abhängigkeit von der Füllhöhe 16 des Kühlbades 13 die Zuführung von Flüssigstickstoff durch die Kältemittelzuleitung 14 steuern, beispielsweise Magnetventile, die mit geeigneten Sensoren zur Füllstanderfassung, beispielsweise supraleitenden Sensoren, wirkverbunden sind.
  • Im Dachraum des Behälters 3 ist eine Abgasleitung 18 zur Ableitung von gasförmigem Stickstoff vorgesehen. In der Abgasleitung 18 ist ein Druckhalteventil 19 montiert, das den Druck in der Abgasleitung 18 stromauf zum Druckhalteventil 19 und damit zugleich im Behälter 3 auf einen vorbestimmten Wert von beispielweise 1 bar konstant hält. Der Druck im Behälter 3 kann frei gewählt werden, muss jedoch geringer sein als der Druck im Vorratstank 8 im Bereich des Anschlussstutzens 10, um zu gewährleisten, dass die Temperatur des Kühlbades 13 niedriger ist als die Temperatur des Flüssigstickstoffs in der Zuleitung 7. Beispielsweise ergibt sich bei einem angenommenen Druck im Behälter 3 von 1 bar (abs.) eine Temperatur des Flüssigstickstoffs im Behälter 3 von ca. minus 196°C, bei einem Druck von 0,3 bar sogar ca. minus 204°C, und damit eine geringere Temperatur als die des Flüssigstickstoffs im Vorratstank 8 bei einem dort angenommenen Druck von beispielsweise 5-6 bar. Im Übrigen kann in einer vereinfachten Ausführung auch auf das Druckhalteventil 19 verzichtet werden, mit der Folge, dass das Kältemittel im Behälter 3 stets auf Atmosphärendruck vorliegt. in diesem Falle ist die Temperatur des verdampfenden Kältemittels im Innern des Behälters 3 jedoch den durch die Änderungen des Atmosphärendrucks bedingten Schwankungen unterworden.
  • Im Betrieb der Vorrichtung 1 liegt im Innern des Behälters 3 das Kältemittelbad 13 bis zu einer Füllhöhe 16 oberhalb des Schwimmerventils 15 vor. Der Druck im Behälter 3 entspricht dem am Druckhalteventil 19 eingestellten Wert und beträgt beispielsweise 1 bar (abs.). Der Druck des flüssigen Stickstoffs in der Kältemittelzuleitung 14 und in der Zuleitung 7 entspricht ungefähr dem im Vorratstank 8 im Bereich des Anschlussstutzens 10. Durch Öffnen des Ventils 21 wird zu unterkühlender Stickstoff durch die Zuleitung 7, die Einrichtung 2 und die Ausleitung 11 einem hier nicht gezeigten Verbraucher, beispielsweise einer Strangpresse oder einer Kaltmahleinrichtung, zugeführt. Aufgrund des höheren Drucks in der Zuleitung 7 gegenüber dem Druck im Behälter 3 weist das durch die Zuleitung 7 geführte Kältemittel eine höhere Temperatur auf als die des Kältemittels im Kühlbad 13. An der Einrichtung 2 wird somit Wärme aus dem durch die Zuleitung 7 geführten Kältemittel an das Kühlbad 13 abgegeben und das Kältemittel in der Zuleitung 7 wird unterkühlt.
  • Um rasch auf schwankende Kühlanforderungen reagieren zu können, kann in der Einrichtung 2 die Anzahl der aktiven, d.h. zur Wärmeübertragung eingesetzten Kühlschlangen 4, 5, 6 variiert werden. Dazu sind die Kühlschlangen 4, 5, 6 parallel zueinander geschaltet, wobei die Kühlschlange 4 im Ausführungsbeispiel stets als Wärmetauscherfläche zur Verfügung steht, während die Kühlschlangen 5, 6 mittels Ventilen 22, 23 zugeschaltet oder getrennt werden können. Durch Zuschalten der Kühlschlange 5 oder 6 wird das Kältemittel zu gleichen Teilen durch die Kühlschlangen 4 und 5 (bzw. 4 und 6) geführt, wodurch eine gegenüber der Benutzung lediglich des Wärmetauschers 4 doppelte Wärmetauscherfläche zur Verfügung steht. Bei Zuschaltung beider Kühlschlangen 5 und 6 steht entsprechend eine dreifache Wärmetauscherfläche zur Verfügung. Die Ventile 22, 23 können mittels einer elektronischen Steuerung 24 angesteuert werden, die es ermöglicht, die Zu- und Abschaltung der Kühlschlangen 5, 6 nach einem vorgegebenen Programm und/oder in Abhängigkeit von gemessenen Parametern, beispielsweise der Temperatur oder dem Mengenstrom des dem Verbraucher zugeführten Kältemittels, zu regeln.
  • Auf diese Weise kann die zur Verfügung stehende Wärmetauscherfläche auch schwankenden Kälteanforderungen rasch angepasst werden. Die Gefahr eines Filmsiedens von Kältemittel des Kühlbades 13 auf der Außenoberfläche der Kühlschlange 4, durch das die Wärmeübertragungsleistung eingeschränkt werden würde, wird dadurch wesentlich verringert. Auch wird durch Zuschalten der Kühlschlangen 5 und/oder 6 eine effiziente Unterkühlung auch bei hohen geforderten Wärmeübertragungsleistungen ermöglicht, ohne dass dazu der Einbau einer langen und mit dementsprechend hohem Druckverlust arbeitenden Kühlschlange erforderlich wäre.
  • Im Übrigen ist die Erfindung nicht auf das Vorsehen von drei gleichen Kühlschlangen 4, 5, 6, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, beschränkt, es können im Rahmen der Erfindung auch lediglich zwei oder mehr als drei Wärmetauscherflächen vorgesehen sein, die jeweils gleiche oder unterschiedliche Wärmeübertragungskapazitäten aufweisen und blockweise oder unabhängig voneinander zuschaltbar sind. Im Falle von unterschiedlichen Wärmeübertragungskapazitäten der Kühlschlangen 4, 5, 6 ist es vorteilhaft, auch die Kühlschlange 4 mit einer Absperrarmatur ausrüsten, um fallweise einen Durchfluss des Kältemittels lediglich über die Kühlschlangen 5 und/oder 6 zu ermöglichen. Auf diese Weise kann die Wärmeübertragungskapazität noch besser an die jeweils geforderte Wärmeübertragungsleistung angepasst werden.
  • Durch den Eintrag von Wärme aus dem durch die Zuleitung 7 geführten Kältemittel verdampft Kältemittel aus dem Kühlbad 13. Der Zustrom von Kältemittel in das Kühlbad 13 kann dabei (hier nicht gezeigt) über eine Mehrzahl an Zuleitungen geregelt und den Anforderungen angepasst werden, wie beispielsweise in der EP 2 679 879 A2 beschrieben.
  • Das beim Wärmetausch im Behälter 3 entstehende gasförmige Kältemittel wird über die Abgasleitung 18 abgeführt und ggf. einer weiteren Verwendung zugeführt. Nach Durchlaufen der Kühlschlange/n 4, 5, 6 besitzt das über die Ausleitung 11 transportierte Kältemittel zumindest annähernd die Temperatur des Kühlbades 13 (beispielsweise minus 196°C), und damit eine Temperatur, die deutlich unterhalb der Siedetemperatur von Stickstoff bei dem in der Zuleitung 7 herrschenden Druck liegt.
  • Als Kältemittel kommt im Ausführungsbeispiel flüssiger Stickstoff zum Einsatz, im Rahmen der Erfindung sind jedoch auch andere kryogene Kältemittel denkbar, beispielsweise LNG, flüssiger Sauerstoff, flüssiger Wasserstoff oder ein verflüssigtes Edelgas.
    • Bezugszeichenliste
    • 1.
    Vorrichtung
    2.
    Einrichtung zur Wärmeübertragung
    3.
    Behälter
    4.
    Kühlschlange
    5.
    Kühlschlange
    6.
    Kühlschlange
    7.
    Zuleitung
    8.
    Tank
    9.
    Pegel
    10.
    Anschlussstutzen
    11.
    Ausleitung
    12.
    -
    13.
    Kühlbad
    14.
    Kältemittelzuleitung
    15.
    Schwimmerventil
    16.
    Füllhöhe
    17.
    -
    18.
    Abgasleitung
    19.
    Druckhalteventil
    20.
    -
    21.
    Ventil
    22.
    Ventil
    23.
    Ventil
    24.
    Steuerung

Claims (7)

  1. Vorrichtung zum Unterkühlen von verflüssigten Gasen, mit einem isolierten Behälter (3) zur Aufnahme eines Kühlbades (13), welches aus einem auf niedrigen Druck entspannten Teilstrom eines aus einem Vorratstank (8) entnommenen verflüssigten Gases gespeist wird, mit einer Einrichtung (18, 19) zum Abzug einer Gasphase aus dem isolierten Behälter (3), und mit einer innerhalb des isolierten Behälters (3) angeordneten, mit dem Vorratstank (8) über eine Zuleitung (7) strömungsverbundenen Einrichtung (2) zur Wärmeübertragung von dem durch die Zuleitung (7) geführten, zu unterkühlenden verflüssigten Gas auf das Kühlbad (13),
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Einrichtung (2) zur Wärmeübertragung mit einer Mehrzahl an parallel zueinander geschalteten Wärmetauschern (4, 5, 6) ausgerüstet ist, die zumindest teilweise mit einer Sperrarmatur (22, 23) zum Zu- oder Abschalten des Durchflusses durch den jeweiligen Wärmetauscher (4, 5, 6) ausgerüstet sind, wobei zumindest ein Teil der Wärmetauscher (4, 5, 6) derart miteinander verschaltet sind, dass sie unabhängig voneinander zu- und abschaltbar sind und die Sperrarmaturen (22, 23) mit einer Steuerung (24) wirkverbunden sind, mittels der die Wärmetauscher (4, 5, 6) nach einem vorgegebenen Programm oder in Abhängigkeit von gemessenen Parametern zu- und abschaltbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Wärmetauscher (4, 5, 6) derart miteinander verschaltet sind, dass ein Teil der Wärmetauscher (4, 5, 6) erst zuschaltbar ist, wenn wenigstens weiterer Wärmetauscher (4, 5, 6) bereits zugeschaltet ist.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf und/oder stromab zu den Wärmetauschern (4, 5, 6) eine Apparatur zur Erfassung der Durchflussmenge des verflüssigten Gases und/oder eine Einrichtung zur Erfassung der Temperatur des unterkühlten verflüssigten Gases zugeordnet ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuleitung (7) für das zu unterkühlende verflüssigte Gas ein Gasphasenseparator zugeordnet ist.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustrom an verflüssigtem Gas an das Kühlbad (13) regelbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung zum Kühlen in einer Aluminiumstranggussextrusionseinrichtung oder in einer Kaltmahleinrichtung.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als verflüssigtes Gas ein tiefsiedendes Gas zum Einsatz kommt.
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