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WO2015000708A1 - Vorrichtung zum kühlen eines verbrauchers mit einer unterkühlten flüssigkeit in einem kühlkreislauf - Google Patents

Vorrichtung zum kühlen eines verbrauchers mit einer unterkühlten flüssigkeit in einem kühlkreislauf Download PDF

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WO2015000708A1
WO2015000708A1 PCT/EP2014/062881 EP2014062881W WO2015000708A1 WO 2015000708 A1 WO2015000708 A1 WO 2015000708A1 EP 2014062881 W EP2014062881 W EP 2014062881W WO 2015000708 A1 WO2015000708 A1 WO 2015000708A1
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WO
WIPO (PCT)
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cooling
liquid
consumer
cooling circuit
subcooler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2014/062881
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English (en)
French (fr)
Inventor
Friedhelm Herzog
Thomas Kutz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Messer Group GmbH
Original Assignee
Messer Group GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to BR112015033045-2A priority patent/BR112015033045B1/pt
Priority to CA2917035A priority patent/CA2917035C/en
Priority to EP14736664.5A priority patent/EP3017238B1/de
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Priority to JP2016522400A priority patent/JP6349390B2/ja
Priority to ES14736664T priority patent/ES2842104T3/es
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    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/05—Applications for industrial use

Definitions

  • the invention relates to a device for cooling a consumer, with a consumer associated cooling circuit for circulating a cooling liquid, in which a pump and a subcooler is provided, wherein the subcooler via a equipped with a relief valve supply line with a storage tank for the cooling fluid flow connected to the container Including a cooling bath, a arranged on the container gas discharge line for discharging vaporized cooling liquid and immersed in the intended use of the device in the cooling bath and integrated into the cooling circuit heat exchanger.
  • Low-boiling liquefied gases such as, for example, liquid nitrogen, liquid oxygen or liquefied noble gases
  • liquid nitrogen, liquid oxygen or liquefied noble gases can only be kept liquid by means of particularly good insulation of the storage tanks and the pipelines. Even the slightest heat or frictional heat can lead to partial evaporation, depending on the boiling state. Through the partial evaporation collect
  • subcooling is understood as meaning the cooling of a liquid to a temperature below its boiling point at the respective pressure .
  • super cooling can be effected relatively easily in the case of relatively high-boiling liquefied gases, for example carbon dioxide or fluorinated hydrocarbons
  • the aggregates required for this purpose are very expensive to purchase and operate due to their high power requirements.
  • the device consists of a thermally insulated container in which a cooling bath taken from a liquefied cryogenic cooling medium and in the headspace of a gas outlet valve is arranged.
  • a heat exchanger through which the liquid to be undercooled flows, for example a cooling coil, is arranged.
  • To overcool the fluid ensure that the pressure across the cooling bath is less than the pressure within the cooling coil. Since the cooling bath is indeed in the boiling state, but its pressure is reduced compared to the pressure of the liquid to be undercooled, is his
  • Boiling temperature below the boiling point of the liquid to be supercooled which is thereby undercooled and liquefied within the already occurred gas bubbles.
  • Such a subcooler can now be used to cool a consumer by, for example, in a consumer assigned
  • Cooling circuit is installed. Through the subcooler the consumer is constantly supplied undercooled cooling liquid. With appropriate design, it is possible that removed during the supercooling of the cooling liquid heat the
  • Cooling circuits of this type should be equipped to compensate for density or volume fluctuations, especially in the case of an irregular heat input, with a surge tank in which above a level of the cooling liquid is a gas for pressure equalization.
  • a surge tank in which above a level of the cooling liquid is a gas for pressure equalization.
  • EP 1 355 1 14 A2 describes a closed cooling circuit for cooling components, such as, for example, high-temperature superconducting cables, with a cryogenic liquid as a coolant, in which a cooling circuit associated with the cooling circuit
  • Compensation vessel serves to keep the cooling circuit under an increased operating pressure of, for example, 2 bar to 20 bar and compensate for sudden gas formation in a closed circuit and leakage losses.
  • Equalizing vessel is connected directly to the cooling circuit and filled with the same cryogenic liquid that circulates in the cooling circuit.
  • the integrated in the cooling circuit expansion tank limits the possibilities and in particular the temperatures with which the cooling circuit can be operated.
  • the pressure equalization by means of vaporized succeeds
  • helium as pressure equalizing gas in the gas space of the
  • the invention is therefore based on the object to provide a device for cooling a consumer with a supercooled cooling liquid in a cooling circuit, in which a pressure compensation in the cooling circuit can be realized with simple means.
  • This object is in a device of the type mentioned and
  • flow-open connection line which is flow-connected to the storage tank and / or or leading to the cooling bath of the subcooler supply upstream to the expansion valve.
  • the device according to the invention thus comprises in a manner known per se a cooling circuit in which, in addition to the consumer, a pump for
  • cooling liquid Conveying the cooling liquid (the terms “cooling liquid” and “liquid cooling medium” are used synonymously below), as well as an upstream arranged to the consumer subcooler is provided.
  • cooling liquid Conveying the cooling liquid (the terms “cooling liquid” and “liquid cooling medium” are used synonymously below), as well as an upstream arranged to the consumer subcooler is provided.
  • the subcooler comprises a heat exchanger integrated in the cooling circuit through which the liquid cooling medium to be subcooled flows and which is accommodated in a cooling bath.
  • the cooling bath is in turn received in a pressure-tight and gas-tight container and consists of the same substance as the circulating in the cooling circuit cooling liquid, but is at a lower temperature than this.
  • the pressure of the gas phase above the cooling bath is adjusted by a gas discharge, namely to a value (hereinafter referred to as "target pressure"), in which the boiling temperature of the cooling liquid in the cooling bath below the boiling temperature of the cooling liquid
  • target pressure a value (hereinafter referred to as "target pressure"
  • the cooling liquid in the cooling circuit is brought to a temperature below its boiling point (hereinafter "target temperature” called.)
  • target temperature a temperature below its boiling point
  • Target temperature is determined essentially by the heat input by the consumer, the pump and the lines of the cooling circuit, and can be controlled in particular depending on the heat input. To the occurring due to the heat input to the heat exchanger loss
  • the pressure vessel receiving the cooling bath is in fluid communication with a storage tank for cooling liquid.
  • the liquid supply line connecting the sump of the storage tank with the cooling bath is equipped with an expansion valve, which ensures that the
  • the liquid cooling medium used is preferably a cryogenic liquefied gas, for example liquid nitrogen or a liquefied inert gas.
  • the storage tank itself is used according to the invention.
  • the storage tank is stromungsverbunden with the cooling circuit via a connecting line, which branches off from the liquid supply upstream to the expansion valve and during the
  • the connecting line opens into the Storage tank itself or in the storage tank connected to the cooling bath in the subcooler liquid supply, in each case upstream to
  • cooling liquid can flow from the storage tank into the cooling circuit or flow out of it into the storage tank in this manner, without this significantly affecting the pressure conditions in the region of the cooling bath.
  • the actual pressure equalization takes place via the gas phase present in the storage tank above the cooling liquid. In particular, if in the storage tank in comparison to the volume of the
  • Cooling circuit is maintained large volume of cooling liquid, prevents the amount of cooling liquid in the storage tank and its hydrostatic pressure that flows through the connecting line in the bottom of the storage tank
  • the pressure in the storage container can be kept at a predetermined pressure by means of a pressure build-up evaporator, for example an air evaporator, connected to the storage tank.
  • a pressure build-up evaporator for example an air evaporator
  • Cooling device over cooling circuits simplified according to the prior art and the energy loss caused by the heat input into the surge tank is avoided.
  • a second subcooler Connecting line in the liquid supply line, a second subcooler arranged.
  • the second subcooler prevents more than just an insignificant part of the liquid cooling medium from reaching the expansion valve in the gaseous state, which adversely affects the functioning of the expansion valve and also the functionality of the first subcooler
  • main subcooler (hereinafter referred to as "main subcooler")
  • Subcooler for example, an object is used in which a transporting the medium to be subcooled conduit passed through a cooling bath and is thermally connected to this, the temperature of which is lower than the medium guided through the conduit.
  • a phase separator is provided in the supply line, upstream of the expansion valve and downstream of the branch line.
  • a phase separator serves a container to which the medium to be separated is supplied and in which the medium in a collecting at the bottom of the container liquid phase (which is then forwarded to the subcooler) and an overlying gas phase (the deducted and possibly one used for other purposes) separates.
  • the phase separator is used in particular to flash gas from the connecting line in the liquid feed line to the cooling bath of the
  • phase separator can also be used for precooling the cooling medium supplied to the main subcooler.
  • another expansion valve is arranged upstream of the phase separator, but downstream of the branch of the connection line, and the
  • Phase separator is operated at a lower pressure than the pressure in the sump of the storage tank, for example, without pressure (1 bar).
  • the additional subcooler or the additional phase separator relieve the main subcooler and reduce the consumption of cooling medium, especially when a particularly low cooling temperature is to be achieved by applying a reduced pressure (p ⁇ 1 bar) in the cooling bath of the main subcooler.
  • the connecting line can flow into the cooling circuit at any point in the cooling circuit, but preferably flows into the cooling circuit upstream of the subcooler in order to minimize the temperature influences of the subcooler on the storage tank.
  • the connecting line flows particularly downstream to the consumer, but upstream into the cooling circuit into the pump.
  • gas discharge line is equipped with a vacuum pump. In this way, the target pressure in the pressure bath receiving the cooling bath can be set below the value
  • the storage tank is equipped with a pressure build-up evaporator, for example an air evaporator. This will be a
  • a yet further preferred embodiment of the invention is characterized in that by means of a measuring and control device, the temperature of the cooling bath in dependence on the heat input in the cooling circuit is adjustable.
  • the temperature of the cooling liquid in the cooling circuit is detected continuously or at predetermined time intervals, and the determined values are fed to a control unit and compared with a desired value of the temperature. Subsequently, the pressure in the cooling bath receiving pressure vessel by readjustment of the
  • the device according to the invention is particularly suitable for cooling a superconducting, in particular high-temperature superconducting, component.
  • the consumer integrated in the cooling circuit is thus a superconducting component, for example a superconducting cable or a superconducting magnet.
  • a superconducting component for example a superconducting cable or a superconducting magnet.
  • Such superconducting components must be to achieve and maintain the
  • the superconducting member is cooled, for example, by means of liquid nitrogen, liquid helium or other liquefied gas.
  • the superconducting components carry virtually no heat into the cooling medium, so they are particularly well suited for cooling by means of a subcooled liquid circulating in a cooling circuit.
  • liquid nitrogen is used as the cooling medium which circulates at a pressure of 8 to 10 bar in the cooling circuit.
  • Cooling circuit arranged subcooler the nitrogen is at a temperature of -206 ° C brought. After passing through the consumer and the pump, it has a temperature of -200 ° C at the inlet of the subcooler.
  • Temperature difference corresponding heat is removed from the liquid nitrogen by the pressure in the cooling bath of the subcooler is brought by means of a vacuum pump to a value of, for example, between 0.15 and 0.2 bar.
  • the pressure in the cooling circuit corresponds to the pressure at the bottom of the reservoir, so that the reservoir can be used according to the invention as a surge tank.
  • Fig. 1 The circuit diagram of a device according to the invention in a first
  • Fig. 2 The circuit diagram of a device according to the invention in a second
  • Fig. 3 The circuit diagram of a device according to the invention in the third first
  • the device 1 shown in Figure 1 comprises a cooling circuit 2 for cooling a consumer, not shown here, for example, a superconducting cable or magnet.
  • the cooling circuit 2 comprises a feed line 3 for introducing a liquid cooling medium, in particular a cryogenic cooling medium such as
  • liquid nitrogen LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for example, liquid nitrogen, LNG or a liquefied noble gas, for
  • a subcooler 6 Downstream of the pump 5, a subcooler 6 is arranged in the flow line.
  • the subcooler 6 comprises a pressure vessel 7 in which a cooling bath 8 is accommodated is.
  • the feed line 3 passed through the pressure vessel 7 emerges with a heat exchanger, for example a cooling coil 9.
  • a feed line 12 connected to the sump of a storage tank 11, for example a standing tank, opens into the pressure vessel 7.
  • the pressure in the storage tank 1 1 is held via a tank pressure control, for example, including an air evaporator 13 to a predetermined value.
  • an expansion valve 14 is arranged, by means of which a maximum pressure in the supply line 12 downstream of the expansion valve 14 is adjustable.
  • a gas discharge line 15 in which - optionally - a vacuum pump 16 is integrated.
  • the cooling circuit 2 and the flow-connected to the storage tank 1 1 valves are not independent of each other, but coupled via a connecting line 1 7 between a branch point 18 upstream to the expansion valve and a branch point 19 upstream of the pump 5, a flow connection between the supply line 12 and the cooling circuit 2 produces.
  • Cooling circuit 2 The pressure in the cooling circuit 2 substantially corresponds to the pressure at the bottom of the storage tank 1 1, thus has a boiling temperature which is higher than that prevailing at the liquid surface in the storage tank 1 1
  • the cooling medium is supplied to a consumer via the supply line 3 in the supercooled state, and by
  • the cooling medium in the flow line 3 by means of the subcooler 6 to a predetermined temperature of, for example, 5 K to 10 K. cooled below its boiling point.
  • the "predetermined temperature” is selected such that the total heat input in the cooling circuit 2 is not sufficient or at most sufficient to heat the supercooled cooling medium to its boiling temperature. so that the boiling temperature at the pressure present in the pressure vessel 7 is below the predetermined temperature of the cooling medium in the flow line 3.
  • the required pressure is at
  • Relaxation valve 14 is set; If necessary, the pressure can be reduced by the use of the vacuum pump 16 to a pressure of less than 1 bar.
  • the gas discharged via the gas discharge line 15 is discharged into the environment or fed to a further use.
  • the pressure in the pressure vessel 7 is regulated as a function of a measured temperature of the cooling medium in the flow line 3.
  • a compensation volume is required. As such a compensating volume is used in the device 1, the storage tank 1 1, as over the during operation of the
  • Cooling circuit 2 assigned separate compensating vessel. Since the branch point 18 is arranged in the supply line 12 upstream of the expansion valve 14, and the expansion valve 14 regulates to a predetermined final pressure, pressure fluctuations occurring in the cooling circuit 2 do not lead to a significant influence on the pressure conditions in the container. 7
  • the device 20 shown in Fig. 2 differs from the device 1 only by an additional subcooler 21, which is arranged in the supply line 12 upstream of the expansion valve 14.
  • the subcooler 21 has a heat exchanger 22, which is accommodated in a cooling bath 23.
  • the cooling bath 23 is also fed from the storage tank 1 1, but an expansion valve 24 ensures that the pressure in the cooling bath 23 is lower than in the conduit 12, and that the temperature of the cooling bath 23 is lower than the temperature of the cooling medium flowing through the heat exchanger 22.
  • phase separator 26 is located in the supply line 12, upstream of the expansion valve 14, and another expansion valve 27 upstream of the latter.
  • the phase separator comprises a vessel 28 in which gaseous cooling medium flows upstream of the phase separator 26 was formed by evaporation of liquid cooling medium and / or was entered from the cooling circuit 2 via the connecting line 19, in one
  • Gas phase 29 collects in the phase separator 26, while the left in the liquid state cooling medium in the phase separator 26 forms a liquid phase 30.
  • the liquid phase 30 is fluidly connected to the subcooler 6 via the section of the supply line 12 located downstream of the phase separator 26, while gas can be removed from the gas phase 29 via a gas discharge line 31 connected to the gas phase 29.
  • Cooling medium can be used by the gas phase 29 is maintained during operation at a lower pressure than the pressure at the bottom of the storage tank 1 1.

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Abstract

Nach dem Stand der Technik wird ein unterkühltes flüssiges Medium, beispielsweise unterkühler flüssiger Stickstoff, durch einen Unterkühler gepumpt und dabei durch das gleiche, im Unterdruck verdampfende Medium abgekühlt. Dieser so unterkühlte Stickstoff dient dann als Kälteträger für einen Verbraucher. Wird vom Verbraucher nur wenig Wärme an den Stickstoff abgegeben, kann das flüssige Medium im Kreislauf geführt werden, in dem der Unterkühler angeordnet ist. Zum Ausgleich von Volumenschwankungen benötigt ein solcher Kreislauf ein Ausgleichsgefäß, das allerdings sehr aufwändig ist und überdies bei unterkühlten Medium nur betrieben werden kann, wenn entweder ein Teil des Mediums mittels Fremdenergie beheizt werden, oder es muss ein inertes und bei sehr tiefen Temperaturen siedendes Gas als Druckausgleichsmedium zum Einsatz kommen. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Versorgungsbehälter für das flüssige Medium in den Kühlkreislauf integriert und als Ausgleichsbehälter eingesetzt wird. Dadurch kann auf den Einsatz eines separaten Ausgleichsbehälters verzichtet werden.

Description

Vorrichtung zum Kühlen eines Verbrauchers mit einer unterkühlten Flüssigkeit in einem Kühlkreislauf
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen eines Verbrauchers, mit einem dem Verbraucher zugeordneten Kühlkreislauf zum Zirkulieren einer Kühlflüssigkeit, in dem eine Pumpe sowie ein Unterkühler vorgesehen ist, wobei der Unterkühler über eine mit einem Entspannungsventil ausgerüstete Zuführleitung mit einem Vorratstank für die Kühlflüssigkeit strömungsverbunden Behälter zur Aufnahme eines Kühlbades, eine am Behälter angeordnete Gasabzugsleitung zum Abführen verdampfter Kühlflüssigkeit sowie einen beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Vorrichtung in das Kühlbad eintauchenden und in den Kühlkreislauf integrierten Wärmetauscher aufweist.
Tiefsiedende verflüssigte Gase, wie beispielsweise flüssiger Stickstoff, flüssiger Sauerstoff oder verflüssigte Edelgase, können nur durch besonders gute Isolation der Speicherbehälter und der Rohrleitungen flüssig gehalten werden. Schon die geringste Wärmeeinstrahlung oder Reibungswärme kann je nach Siedezustand zu einer Teilverdampfung führen. Durch die Teilverdampfung sammeln sich
Siedebläschen im Kühlkreislauf, die die vorgesehene Kühlaufgabe beeinträchtigen. Um der Teilverdampfung entgegenzuwirken, empfiehlt es sich daher, die Flüssigkeit vor ihrer Zuführung an einen wärmeabgebenden Verbraucher zu unterkühlen. Als „Unterkühlung" wird im Kontext der vorliegenden Erfindung die Kühlung einer Flüssigkeit auf eine Temperatur unterhalb ihrer Siedetemperatur beim jeweiligen Druck verstanden. Bei höher siedenden verflüssigen Gasen, wie z.B. Kohlendioxid oder fluorierten Kohlenwasserstoffen, lässt sich eine Unterkühlung verhältnismäßig einfach bewerkstelligen Hierzu wird das flüssige Kühlmittel im Lagertank mittels eines elektrischen Kühlaggregates so weit unterkühlt, dass bei der Umwälzung in einem Ringleitungssystem durch Wärmeeinstrahlung und Reibungsverluste keine Teilverdampfung auftritt. Die hierzu notwendigen Aggregate sind jedoch aufgrund ihres hohen Leistungsbedarfs sehr teuer in Anschaffung und Betrieb.
In der DE 2929709 A1 wird eine Vorrichtung zum Unterkühlen einer Flüssigkeit beschrieben. Die Vorrichtung besteht aus einem wärmeisolierten Behälter, in dem ein Kühlbad aus einem verflüssigten kryogenen Kühlmedium aufgenommen und in dessen Kopfraum ein Gasauslassventil angeordnet ist. Im Kühlbad ist ein von der zu unterkühlenden Flüssigkeit durchströmter Wärmetauscher, beispielsweise eine Kühlschlange, angeordnet. Zur Unterkühlung der Flüssigkeit wird dafür gesorgt, dass der Druck über dem Kühlbad geringer ist als der Druck innerhalb der Kühlschlange. Da sich das Kühlbad zwar im Siedezustand befindet, sein Druck aber gegenüber dem Druck der zu unterkühlenden Flüssigkeit reduziert ist, liegt seine
Siedetemperatur unter der Siedetemperatur der zu unterkühlenden Flüssigkeit, die dadurch unterkühlt wird und innerhalb der bereits aufgetretene Gasblasen wieder verflüssigt werden. Je niedriger der Druck über dem Kühlbad ist, um so niedriger ist auch seine Siedetemperatur und um so wirkungsvoller ist die Unterkühlung der Flüssigkeit in der Kühlschlange.
Ein derartiger Unterkühler kann nun zur Kühlung eines Verbrauchers eingesetzt werden, indem er beispielsweise in einen dem Verbraucher zugeordneten
Kühlkreislauf eingebaut wird. Durch den Unterkühler wird dem Verbraucher laufend unterkühlte Kühlflüssigkeit zugeführt. Bei entsprechender Auslegung ist es möglich, die bei der Unterkühlung der Kühlflüssigkeit entnommene Wärme dem
Wärmeeintrag durch den Verbraucher derart anzupassen, dass die Kühlflüssigkeit auch beim Wärmekontakt mit dem Verbraucher nicht ihre Siedetemperatur erreicht, sodass sie im Kühlkreislauf im stets flüssigen Zustand vorliegt.
Kühlkreisläufe dieser Art sollten zum Ausgleich von Dichte- oder Volumenschwankungen, insbesondere auch im Falle eines unregelmäßigen Wärmeeintrags, mit einem Ausgleichsgefäß ausgerüstet sein, in dem sich oberhalb eines Pegels der Kühlflüssigkeit ein Gas zum Druckausgleich befindet. Beispielsweise wird in der EP 1 355 1 14 A2 ein geschlossener Kühlkreislauf zum Kühlen von Bauteilen, wie beispielsweise hochtemperatursupraleitende Kabel, mit einer kryogenen Flüssigkeit als Kälteträger beschrieben, bei dem ein dem Kühlkreislauf zugeordnetes
Ausgleichsgefäß dazu dient, den Kühlkreislauf unter einem erhöhten Betriebsdruck von beispielsweise 2 bar bis 20 bar zu halten und plötzlich auftretende Gasbildungen im geschlossenen Kreislauf sowie Leckageverluste auszugleichen. Das
Ausgleichsgefäß ist dabei unmittelbar mit dem Kühlkreislauf verbunden und mit der gleichen kryogenen Flüssigkeit befüllt, die auch im Kühlkreislauf umläuft. Der im Kühlkreislauf integrierte Ausgleichsbehälter schränkt jedoch die Möglichkeiten und insbesondere die Temperaturen ein, mit denen der Kühlkreislauf betrieben werden kann. Insbesondere gelingt der Druckausgleich mittels verdampfter
Kühlflüssigkeit nicht oder nicht ohne weiteres bei Kühlkreisläufen, die mit
unterkühlten Flüssigkeiten arbeiten, da ein Eindringen unterkühlter Flüssigkeit in den Ausgleichsbehälter das dort anwesende gasförmige Kühlmedium kondensieren und den Druck im Ausgleichsbehälter unter den Betriebsdruck senken würde. Als
Ausweg könnte in Betracht gezogen werden, ein tiefer siedendes Gas,
beispielsweise Helium, als Druckausgleichsgas im Gasraum des
Ausgleichsbehälters zu verwenden oder innerhalb des Ausgleichsbehälters eine Trennmembran zwischen Gasphase und Flüssigphase vorzusehen. Beides ist jedoch mit einem hohen Aufwand an Aufbau und Unterhalt verbunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zum Kühlen eines Verbrauchers mit einer unterkühlten Kühlflüssigkeit in einem Kühlkreislauf zu schaffen, bei der ein Druckausgleich im Kühlkreislauf mit einfachen Mitteln zu realisieren ist.
Diese Aufgabe ist bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art und
Zweckbestimmung dadurch gelöst, dass vom Kühlkreislauf eine beim
bestimmungsgemäßen Einsatz der Vorrichtung strömungsoffene Verbindungsleitung abzweigt, die mit dem Vorratstank und/oder oder der zum Kühlbad des Unterkühlers führenden Zuführleitung stromauf zum Entspannungsventil, strömungsverbunden ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst also in an sich zunächst bekannter Weise einen Kühlkreislauf, in dem neben dem Verbraucher eine Pumpe zum
Fördern der Kühlflüssigkeit (die Begriffe„Kühlflüssigkeit" und„flüssiges Kühlmedium" werden im Folgenden synonym verwendet), sowie ein stromauf zum Verbraucher angeordneter Unterkühler vorgesehen ist. Durch den Unterkühler wird die
Kühlflüssigkeit auf eine Temperatur unterhalb ihrer Siedetemperatur beim jeweiligen Druck gebracht, wobei zweckmäßigerweise die Unterkühlung so weit erfolgt, dass die der Kühlflüssigkeit bei der Unterkühlung entnommene Wärmemenge zumindest den Wärmeeintrag durch den Verbraucher, die Pumpe und etwaige Leitungsverluste kompensiert. Der Unterkühler umfasst einen im Kühlkreislauf integrierten Wärmetauscher, durch den das zu unterkühlende flüssige Kühlmedium strömt und der in einem Kühlbad aufgenommen ist. Das Kühlbad ist seinerseits in einem druckfesten und gasdichten Behälter aufgenommen und besteht aus der gleichen Substanz wie die im Kühlkreislauf umlaufende Kühlflüssigkeit, liegt jedoch bei einer niedrigeren Temperatur als diese vor. Um die niedrige Temperatur des Kühlbads zu erreichen, wird über eine Gasableitung der Druck der Gasphase über dem Kühlbad entsprechend eingestellt, und zwar auf einen Wert (nachfolgend„Zieldruck" genannt), bei dem die Siedetemperatur der Kühlflüssigkeit im Kühlbad unterhalb der Siedetemperatur der Kühlflüssigkeit im Kühlkreislauf liegt. Die Temperaturdifferenz zwischen Kühlmedium im Kühlkreislauf wird also im Wesentlichen aufgrund einer Druckdifferenz zwischen Kühlbad und Kühlkreislauf bewirkt. Durch den
Wärmetausch mit dem Kühlbad wird die Kühlflüssigkeit im Kühlkreislauf auf eine Temperatur unterhalb ihres Siedepunktes gebracht (nachfolgend„Zieltemperatur" genannt). Die Differenz zwischen Siedetemperatur im Kühlkreislauf und der
Zieltemperatur wird dabei im Wesentlichen durch den Wärmeeintrag durch den Verbraucher, die Pumpe und die Leitungen des Kühlkreislaufs bestimmt, und kann insbesondere auch in Abhängigkeit vom Wärmeeintrag geregelt werden. Um den aufgrund des Wärmeeintrags am Wärmetauscher eintretenden Verlust an
Kühlflüssigkeit im Kühlbad zu kompensieren, steht das das Kühlbad aufnehmende Druckgefäß mit einem Vorratstank für Kühlflüssigkeit in Strömungsverbindung. Die den Sumpf des Vorratstanks mit dem Kühlbad verbindende Flüssigkeitszuleitung ist mit einem Entspannungsventil ausgerüstet, welches gewährleistet, dass der
Zieldruck über dem Kühlbad nicht überschritten wird. Als flüssiges Kühlmedium kommt bevorzugt ein tiefkaltes verflüssigtes Gas, beispielsweise flüssiger Stickstoff oder ein verflüssigtes Edelgas, zum Einsatz.
Um im Kühlkreislauf einen aufgrund von möglichen Dichte- oder Volumenschwankungen erforderlichen Druckausgleich zu schaffen, wird gemäß der Erfindung der Vorratstank selbst eingesetzt. Dazu ist der Vorratstank mit dem Kühlkreislauf über eine Verbindungsleitung stromungsverbunden, die von der Flüssigkeitszuleitung stromauf zum Entspannungsventil abzweigt und die während des
bestimmungsgemäßen Einsatzes der Vorrichtung stets in beiden Richtungen strömungsoffen gehalten wird. Die Verbindungsleitung mündet dabei in den Vorratstank selbst oder in die den Vorratstank mit dem Kühlbad im Unterkühler verbindende Flüssigkeitszuleitung ein, in jedem Falle stromauf zum
Entspannungsventil. Bei Auftreten einer Dichte- oder Volumenschwankung kann auf diese Weise Kühlflüssigkeit aus dem Vorratstank in den Kühlkreislauf zu- bzw. aus diesem in den Vorratstank abfließen, ohne dass hierdurch die Druckverhältnisse im Bereich des Kühlbades wesentlich beeinflusst werden. Der eigentliche Druckausleich erfolgt über die im Vorratstank über der Kühlflüssigkeit vorliegenden Gasphase. Insbesondere dann, wenn im Vorratstank ein im Vergleich zum Volumen des
Kühlkreislaufs großes Volumen an Kühlflüssigkeit aufrecht erhalten wird, verhindert die Menge der Kühlflüssigkeit im Vorratstank und sein hydrostatischer Druck, dass über die Verbindungsleitung in den Sumpf des Vorratstanks einströmende
unterkühlte Kühlflüssigkeit die Temperatur des flüssigen Kühlmediums im
Vorratstank so weit herabsetzt, dass die Gasphase im Vorratstank kollabiert. Der Druck im Vorratsbehälter kann jedoch ggf. mittels eines mit dem Vorratstank verbundenen Druckaufbauverdampfers, beispielsweise eines Luftverdampfers, auf einen vorgegebenen Druck gehalten werden. Ein separates Ausgleichsgefäß ist daher im Kühlkreislauf nicht erforderlich, wodurch zudem der Aufbau der
erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung gegenüber Kühlkreisläufen nach dem Stande der Technik vereinfacht und der durch den Wärmeeintrag in das Ausgleichsgefäß verursachte Energieverlust vermieden wird.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist in der Flüssigkeitszuleitung, stromauf zum Entspannungsventil, jedoch stromab zur Ausmündung der
Verbindungsleitung in der Flüssigkeitszuleitung, ein zweiter Unterkühler angeordnet. Durch den zweiten Unterkühler wird verhindert, dass mehr als nur ein unwesentlicher Teil des flüssigen Kühlmediums beim Erreichen des Entspannungsventil im gasförmigen Zustand vorliegt, was die Funktionsfähigkeit des Entspannungsventils beeinträchtigen und auch die Funktionsfähigkeit des ersten Unterkühlers
(nachfolgend„Hauptunterkühler" genannt) beeinflussen würde. Als zweiter
Unterkühler kommt beispielsweise ein Gegenstand zum Einsatz, bei dem eine das zu unterkühlende Medium transportierende Leitung durch ein Kühlbad geführt und mit diesem thermisch verbunden ist, dessen Temperatur niedriger ist als das durch die Leitung geführte Medium. Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in der Zuführleitung, stromauf zum Entspannungsventil und stromab zur Abzweigung der Verbindungsleitung ein Phasenabscheider vorgesehen ist. Als Phasenabscheider dient beispielsweise ein Behälter, dem das zu trennende Medium zugeführt wird und in dem sich das Medium in eine sich am Boden des Behälters sammelnde flüssige Phase (die anschließend zum Unterkühler weitergeleitet wird) und eine darüber befindliche Gasphase (die abgezogen und ggf. einer anderweitigen Verwendung zugeführt wird) auftrennt. Der Phasenabscheider dient insbesondere dazu, Flash- Gas aus der Verbindungsleitung in die Flüssigzuleitung zum Kühlbad des
Hauptunterkühlers von der Flüssigkeit zu trennen und nicht in den Hauptunterkühler gelangen zu lassen. Der Phasenabscheider kann im Übrigen auch zum Vorkühlen des dem Hauptunterkühler zugeführten Kühlmediums eingesetzt werden. In diesem Fall ist stromauf zum Phasenabscheider, jedoch stromab zur Abzweigung der Verbindungsleitung ein weiteres Entspannungsventil angeordnet, und der
Phasenabscheider wird bei einem niedrigeren Druck als der Druck in Sumpf des Vorratstanks, beispielsweise drucklos (1 bar), betrieben. Der zusätzliche Unterkühler bzw. der zusätzliche Phasenabscheider entlasten den Hauptunterkühler und reduzieren den Verbrauch an Kühlmedium insbesondere dann, wenn durch Anlegen eines Unterdrucks (p < 1 bar) im Kühlbad des Hauptunterkühlers eine besonders tiefe Kühltemperatur erreicht werden soll.
Grundsätzlich kann die Verbindungsleitung an jedem Punkt des Kühlkreislaufs in diesen einmünden, bevorzugt jedoch mündet sie stromauf zum Unterkühler in den Kühlkreislauf ein, um die Temperatureinflüsse des Unterkühlers auf den Vorratstank so gering wie möglich zu halten. Um etwaige Dichteschwankungen im Bereich des Verbrauchers besonders gut ausgleichen zu können, mündet besonders bevorzugt die Verbindungsleitung stromab zum Verbraucher, jedoch stromauf zur Pumpe in den Kühlkreislauf ein.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Gasabzugsleitung mit einer Vakuumpumpe ausgerüstet ist. Auf diese Weise kann der Zieldruck in dem das Kühlbad aufnehmenden Druckbehälter auf einen Wert unterhalb des
Umgebungsdrucks, also unterhalb von 1 bar, abgesenkt werden und somit eine noch tiefere Temperatur im Kühlbad erreicht werden. Vorteilhafterweise ist der Vorratstank mit einem Druckaufbauverdampfer, beispielsweise einem Luftverdampfer, ausgerüstet. Dadurch wird ein
gleichbleibender Druck im Vorratstank aufrecht erhalten.
Eine abermals bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Mess- und Regeleinrichtung die Temperatur des Kühlbades in Abhängigkeit vom Wärmeeintrag im Kühlkreislauf regelbar ist. So wird beispielsweise die Temperatur der Kühlflüssigkeit im Kühlkreislauf laufend oder in vorgegeben Zeitabständen erfasst und die ermittelten Werte einer Regeleinheit zugeleitet und mit einem Sollwert der Temperatur verglichen. Anschließend wird der Druck in dem das Kühlbad aufnehmenden Druckbehälter durch Nachjustierung des
Entspannungsventils im Flüssigkeitszulauf und/oder der Vakuumpumpe am
Gasauslass eingestellt.
Besonders eignet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kühlung eines supraleitenden, insbesondere hochtemperatursupraleitenden, Bauteils. In diesem Falle ist der im Kühlkreislauf integrierte Verbraucher also ein supraleitendes Bauteil, beispielsweise ein supraleitendes Kabel oder ein supraleitender Magnet. Derartige supraleitende Bauteile müssen zur Erreichung und Aufrechterhaltung des
supraleitenden Zustandes auf einer niedrigen Betriebstemperatur gehalten werden, deren Wert, abhängig vom Material und der Belastung durch Strom und
magnetischem Fluss, zwischen nahezu Null und derzeit (bei einigen
Hochtemperatursupraleitern) bei ca. 140 K beträgt. Zur Erreichung der
Betriebstemperatur wird das supraleitende Bauteil beispielsweise mittels flüssigem Stickstoff, flüssigem Helium oder einem anderen verflüssigten Gas gekühlt. Während des Betriebs tragen die supraleitenden Bauteile jedoch so gut wie keine Wärme in das Kühlmedium ein, sie eignen sich daher besonders gut zur Kühlung mittels einer in einem Kühlkreislauf umlaufenden unterkühlten Flüssigkeit.
Beispiel:
In einem Kühlkreislauf zum Kühlen eines Verbrauchers, beispielsweise eines supraleitenden Kabels, komme flüssiger Stickstoff als Kühlmedium zum Einsatz, der bei einem Druck von 8 bis 10 bar im Kühlkreislauf zirkuliert. Durch einen im
Kühlkreislauf angeordneten Unterkühler wird der Stickstoff auf eine Temperatur von -206 °C gebracht. Nach Durchlaufen von Verbraucher und Pumpe weist er am Eingang des Unterkühlers eine Temperatur von -200°Cauf. Die der
Temperaturdifferenz entsprechende Wärme wird dem flüssigen Stickstoff entzogen, indem der Druck im Kühlbad des Unterkühlers mittels einer Vakuumpumpe auf einen Wert von beispielsweise zwischen 0,15 und 0,2 bar gebracht wird. Der Druck im Kühlkreislauf entspricht dem Druck am Sumpf des Vorratsbehälters, sodass der Vorratsbehälter entsprechend der Erfindung als Ausgleichsgefäß eingesetzt werden kann.
Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung. In schematischen Ansichten zeigen:
Fig. 1 : Das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten
Ausführungsform,
Fig. 2: Das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten
Ausführungsform,
Fig. 3: Das Schaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in dritten ersten
Ausführungsform.
Im Folgenden weisen gleich wirkende Teile der dargestellten Ausführungsformen jeweils die gleiche Bezugsziffer auf.
Die in Fig 1 gezeigte Vorrichtung 1 umfasst einen Kühlkreislauf 2 zum Kühlen eines hier nicht gezeigten Verbrauchers, beispielsweise eines supraleitenden Kabels oder Magneten. Der Kühlkreislauf 2 umfasst eine Vorlaufleitung 3 zum Hinführen eines flüssigen Kühlmediums, insbesondere eines kryogenen Kühlmediums wie
beispielsweise flüssiger Stickstoff, LNG oder ein verflüssigtes Edelgas, zum
Verbraucher und eine Rücklaufleitung 4 zum Abführen von flüssigem Kühlmedium vom Verbraucher. Vorlaufleitung 3 und Rücklaufleitung 4 sind miteinander strömungsverbunden, eine Pumpe 5 bewirkt die Förderung des flüssigen
Kühlmediums im Kühlkreislauf 2.
Stromab zur Pumpe 5 ist in der Vorlaufleitung ein Unterkühler 6 angeordnet. Der Unterkühler 6 umfasst einen Druckbehälter 7 in dem ein Kühlbad 8 aufgenommen ist. In das Kühlbad 8 taucht die durch den Druckbehälter 7 hindurch geführte Vorlaufleitung 3 mit einem Wärmetauscher, beispielsweise einer Kühlschlange 9 ein. Zum Zuführen von frischem flüssigem Kühlmedium an das Kühlbad 8 mündet eine mit dem Sumpf eines Vorratstanks 1 1 , beispielsweise einem Standtank, verbundene Zuführleitung 12 in den Druckbehälter 7 ein. Der Druck im Vorratstank 1 1 wird dabei über eine Tankdruckregelung, beispielsweise unter Einbeziehung eines Luftverdampfers 13 auf einem vorgegebenen Wert gehalten. In der
Zuführleitung 12 ist ein Entspannungsventil 14 angeordnet, mittels dessen ein maximaler Druck in der Zuführleitung 12 stromab zum Entspannungsventil 14 einstellbar ist. In einem oberen und beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Vorrichtung 1 von gasförmigem Kühlmedium gefüllten Bereich innerhalb des Druckbehälters 7 mündet eine Gasabzugsleitung 15 ein, in der - optional - eine Vakuumpumpe 16 integriert ist. Der Kühlkreislauf 2 und die mit dem Vorratstank 1 1 strömungsverbundenen Armaturen sind strömungstechnisch nicht unabhängig voneinander, sondern über eine Verbindungsleitung 1 7 miteinander gekoppelt, die zwischen einem Verzweigungspunkt 18 stromauf zum Entspannungsventil und einem Verzweigungspunkt 19 stromauf zur Pumpe 5 eine Strömungsverbindung zwischen der Zuführleitung 12 und dem Kühlkreislauf 2 herstellt.
Im Betrieb der Vorrichtung 1 strömt das flüssige Kühlmedium durch den
Kühlkreislauf 2. Der Druck im Kühlkreislauf 2 entspricht im Wesentlichen dem Druck am Boden des Vorratstanks 1 1 , weist also eine Siedetemperatur auf, die höher ist als die an der Flüssigkeitsoberfläche im Vorratstank 1 1 herrschende
Siedetemperatur des Kühlmediums. Das Kühlmedium wird einem Verbraucher über die Vorlaufleitung 3 im unterkühlten Zustand zugeführt, und das durch
Wärmekontakt mit dem Verbraucher und/oder mit zum bzw. vom Verbraucher führenden Leitungsabschnitten erwärmte Kühlmedium strömt, immer noch im flüssigen und bevorzugt unterkühlten Zustand, über die Rücklaufleitung 4 vom Verbraucher ab und wird mittels der Pumpe 5 wieder in die Vorlaufleitung 3 eingespeist.
Um zu gewährleisten, dass das Kühlmedium im gesamten Kühlkreislauf 2 im flüssigen Zustand vorliegt, wird das Kühlmedium in der Vorlaufleitung 3 mittels des Unterkühlers 6 auf eine vorgegebene Temperatur von beispielsweise 5 K bis 10 K unterhalb seiner Siedetemperatur gekühlt. Die„vorgegebene Temperatur" wird so gewählt, dass der gesamte Wärmeeintrag im Kühlkreislauf 2 nicht oder höchstens ausreicht, um das unterkühlte Kühlmedium auf seine Siedetemperatur zu erwärmen. Dazu wird das Kühlmedium im Kühlbad 8 auf einem niedrigeren Druck als das Kühlmedium im Kühlkreislauf 2 gebracht, sodass die Siedetemperatur bei dem im Druckbehälter 7 vorliegenden Druck unterhalb der vorgegebenen Temperatur des Kühlmediums in der Vorlaufleitung 3 liegt. Der erforderliche Druck wird am
Entspannungsventil 14 eingestellt; bedarfsweise kann der Druck durch den Einsatz der Vakuumpumpe 16 auch auf einen Druck von unter 1 bar reduziert werden. Das über die Gasabzugsleitung 15 abgeführte Gas wird in die Umgebung abgelassen oder einer weiteren Verwendung zugeführt. Es ist im Übrigen im Rahmen der Erfindung auch vorstellbar, dass der Druck im Druckbehälter 7 in Abhängigkeit von einer gemessenen Temperatur des Kühlmediums in der Vorlaufleitung 3 geregelt wird.
Im Falle des Auftretens von Druckschwankungen beim Betrieb des Kühlkreislaufs 2 ist ein Ausgleichsvolumen erforderlich. Als ein solche Ausgleichsvolumen dient bei der Vorrichtung 1 der Vorratstank 1 1 , da über die während des Betriebs der
Vorrichtung 1 in beide Richtungen strömungsoffene Verbindungsleitung 19
Kühlmedium frei zwischen dem Kühlkreislauf 2 und dem Vorratstank 1 1 fließen kann. Für einen gegebenenfalls im Vorratstank 1 1 erforderlichen Druckaufbau sorgt der Druckaufbauverdampfer 13. Die Vorrichtung 1 kommt somit ohne ein dem
Kühlkreislauf 2 zugeordnetes separates Ausgleichsgefäß aus. Da der Abzweigpunkt 18 in der Zuführleitung 12 stromauf zum Entspannungsventil 14 angeordnet ist, und das Entspannungsventil 14 auf einen vorgegebenen Enddruck regelt, führen auftretende Druckschwankungen im Kühlkreislauf 2 nicht zu einer nennenswerten Beeinflussung der Druckverhältnisse im Behälter 7.
Die in Fig. 2 gezeigte Vorrichtung 20 unterscheidet sich von der Vorrichtung 1 lediglich durch einen zusätzlichen Unterkühler 21 , der in der Zuführleitung 12 stromauf zum Entspannungsventil 14 angeordnet ist. Der Unterkühler 21 weist einen Wärmetauscher 22 auf, der in einem Kühlbad 23 aufgenommen ist. Das Kühlbad 23 wird ebenfalls aus dem Vorratstank 1 1 gespeist, wobei jedoch ein Entspannungsventil 24 dafür sorgt, dass der Druck im Kühlbad 23 geringer als in der Leitung 12 ist, und damit die Temperatur des Kühlbades 23 niedriger als die Temperatur des durch den Wärmetauscher 22 fließenden Kühlmediums ist. Durch die Unterkühlung des durch die Zuführleitung 12 fließenden Kühlmediums wird verhindert, dass ein wesentlicher Teil des Kühlmediums das Entspannungsventil 14 im bereits
verdampften Zustand erreicht, wodurch die Funktionsfähigkeit des
Entspannungsventils 14 leiden und die Leistungsfähigkeit des Unterkühlter 6 beeinflusst werden würde.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Vorrichtung 25 befindet sich in der Zuführleitung 12, stromauf zum Entspannungsventil 14, ein Phasenseparator 26 und stromauf zu diesem ein weiteres Entspannungsventil 27. Der Phasenseparator umfasst ein Gefäß 28 in dem sich gasförmiges Kühlmedium, das stromauf zum Phasenseparator 26 durch Verdampfen von flüssigem Kühlmedium entstanden ist und/oder aus dem Kühlkreislauf 2 über die Verbindungsleitung 19 eingetragen wurde, in einer
Gasphase 29 im Phasenseparator 26 sammelt, während das im flüssigen Zustand verbliebene Kühlmedium im Phasenseparator 26 eine flüssigen Phase 30 ausbildet. Die flüssige Phase 30 ist über den stromab vom Phasenseparator 26 gelegenen Abschnitt der Zuführleitung 12 mit dem Unterkühler 6 strömungsverbunden, während über eine mit der Gasphase 29 strömungsverbundene Gasableitung 31 Gas aus der die Gasphase 29 abgeführt werden kann. Durch den Phasenseparator 26 wird, ähnlich wie durch den zweiten Unterkühler 21 in Vorrichtung 20, sichergestellt, dass unmittelbar stromauf zum Entspannungsventil 14 kein oder nur in geringfügigen Mengen gasförmiges Kühlmedium in der Zuleitung 12 vorhanden ist, wodurch Störungen in der Funktion des Entspannungsventils 14 vermieden werden;
gleichzeitig kann er zur Vorkühlung des dem Unterkühler 6 zugeführten
Kühlmediums eingesetzt werden, indem die Gasphase 29 während des Betriebs auf einem geringeren Druck als der Druck am Boden des Vorratstanks 1 1 gehalten wird. Bezugszeichenliste
1 . Vorrichtung
2. Kühlkreislauf
3. Vorlaufleitung
4. Rücklaufleitung
5. Pumpe
6. Unterkühler
7. Druckbehälter
8. Kühlbad
9. Kühlschlange
10. -
1 1 . Vorratstank
12. Zuführleitung
13. Luftverdampfer
14. Entspannungsventil
15. Gasabzugsleitung
16. Vakuumpumpe
17. Verbindungsleitung
18. Abzweigpunkt
19. Abzweigpunkt
20. Vorrichtung
21 . Unterkühler
22. Wärmetauscher
23. Kühlbad
24. Entspannungsventil
25. Vorrichtung
26. Phasenseparator
27. Entspannungsventil
28. Behälter
29. Gasphase
30. Flüssige Phase
31 . Gasableitung

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung zum Kühlen eines Verbrauchers, mit einem dem Verbraucher zugeordneten Kühlkreislauf (2) zum Zirkulieren einer Kühlflüssigkeit, in dem eine Pumpe (5) sowie ein Unterkühler (6) vorgesehen ist, wobei der Unterkühler (6) einen über eine mit einem Entspannungsventil (14) ausgerüstete Zuführleitung (12) mit einem Vorratstank (1 1 ) für die Kühlflüssigkeit strömungsverbunden Behälter (7) zur Aufnahme eines Kühlbades (8), eine am Behälter (7) angeordnete Gasabzugsleitung (15) zum Abführen verdampfter Kühlflüssigkeit sowie einen beim
bestimmungsgemäßen Einsatz der Vorrichtung (1 , 20, 25) in das Kühlbad (8) eintauchenden und in den Kühlkreislauf (2) integrierten Wärmetauscher (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
dass vom Kühlkreislauf (2) eine beim bestimmungsgemäßen Einsatz der Vorrichtung (1 , 20, 35) strömungsoffene Verbindungsleitung (17) abzweigt, die mit dem
Vorratstank (1 1 ) und/oder oder der zum Kühlbad (8) des Unterkühlers (6) führenden Zuführleitung (12) stromauf zum Entspannungsventil (14), strömungsverbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der
Zuführleitung (12), zwischen der Ausmündung (18) der Verbindungsleitung (17) und dem Entspannungsventil (14), ein zweiter Unterkühler (21 ) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführleitung (12), stromauf zum Entspannungsventil (14), ein Phasenabscheider (26) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (17) stromab zum Verbraucher, jedoch stromauf zur Pumpe (5) in den Kühlkreislauf (2) einmündet.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Gasabzugsleitung (15) mit einer Vakuumpumpe (16) ausgerüstet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorratstank (1 1 ) mit einem Druckaufbauverdampfer (13) ausgerüstet ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass mittels einer Mess- und Regeleinrichtung die Temperatur des Kühlbades (8) in Abhängigkeit vom Wärmeeintrag im Kühlkreislauf (2) regelbar ist.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass als Verbraucher ein supraleitendes Bauteil vorgesehen ist.
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JP2016522400A JP6349390B2 (ja) 2013-07-04 2014-06-18 冷却回路において過冷却液によって被冷却体を冷却する装置
CA2917035A CA2917035C (en) 2013-07-04 2014-06-18 Device for cooling a consumer with a super-cooled liquid in a cooling circuit
EP14736664.5A EP3017238B1 (de) 2013-07-04 2014-06-18 Vorrichtung zum kühlen eines verbrauchers mit einer unterkühlten flüssigkeit in einem kühlkreislauf
KR1020167001720A KR102053387B1 (ko) 2013-07-04 2014-06-18 냉각 회로 내의 과냉 액체를 이용한 소비자 냉각 장치
PL14736664T PL3017238T3 (pl) 2013-07-04 2014-06-18 Urządzenie do chłodzenia odbiornika za pomocą przechłodzonej cieczy w obiegu chłodzenia
ES14736664T ES2842104T3 (es) 2013-07-04 2014-06-18 Dispositivo para refrigerar un consumidor con un líquido súper-refrigerado en un circuito de refrigeración
RU2015154453A RU2648312C2 (ru) 2013-07-04 2014-06-18 Устройство для охлаждения потребителя холода переохлажденной жидкостью в контуре охлаждения
US14/901,627 US10422554B2 (en) 2013-07-04 2014-06-18 Device for cooling a consumer with a super-cooled liquid in a cooling circuit
BR112015033045-2A BR112015033045B1 (pt) 2013-07-04 2014-06-18 Dispositivo para a refrigeração de uma carga consumidora
CN201480034742.4A CN105324601B (zh) 2013-07-04 2014-06-18 用冷却回路中的过冷液体冷却耗能器的装置
SG11201509973RA SG11201509973RA (en) 2013-07-04 2014-06-18 Device for cooling a consumer with a super-cooled liquid in a cooling circuit
IL243118A IL243118B (en) 2013-07-04 2015-12-15 Consumer cooling device with supercooled liquid in a cooling circuit

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WO (1) WO2015000708A1 (de)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019102357A1 (en) * 2017-11-22 2019-05-31 Bennamann Services Ltd Liquid methane storage and fuel delivery system
US20200056815A1 (en) * 2014-08-19 2020-02-20 Supercritical Fluid Technologies, Inc. Cooling loop with a supercritical fluid system using compressed refrigerant fluid flow with a positive joule-thomson coefficient
US20210041067A1 (en) * 2018-01-31 2021-02-11 Ihi Corporation Liquefied fluid supply system and liquefied fluid-spraying apparatus
DE102020003424A1 (de) 2020-06-06 2021-12-09 Messer Group Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum kryogenen Kühlen eines Verbrauchers
US20230417368A1 (en) * 2020-11-19 2023-12-28 Linde Gmbh Method and conveying device
US11913685B2 (en) 2014-08-19 2024-02-27 Supercritical Fluid Technologies, Inc. Cooling loop with a supercritical fluid system using compressed refrigerant fluid flow with a positive Joule Thomson coefficient
US11946915B2 (en) 2019-01-04 2024-04-02 Supercritical Fluid Technologies, Inc. Interchangeable chromatography cartridgeadapter system

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016010752A1 (de) 2016-09-06 2018-03-08 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines Bauteils
EP3525902B1 (de) * 2016-10-14 2023-12-06 Supercritical Fluid Technologies, Inc. Kühlsystem mit offenem kühlkreis
EP3361187A1 (de) 2017-02-08 2018-08-15 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zum kühlen eines verbrauchers sowie system mit entsprechender vorrichtung und verbraucher
DE102017002475A1 (de) 2017-03-14 2018-09-20 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen einer Anordnung mit einer Stromführung sowie System mit entsprechender Vorrichtung
DE102017003105A1 (de) 2017-03-30 2018-10-04 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zum Kühlen eines Bauteils
FR3066189B1 (fr) * 2017-05-12 2022-01-21 Gaztransport Et Technigaz Dispositif et procede d'alimentation en combustible d'une installation de production d'energie
FR3067092B1 (fr) * 2017-05-31 2020-08-14 L'air Liquide Sa Pour L'etude Et L'exploitation Des Procedes Georges Claude Station et procede de remplissage de reservoir(s) de gaz sous pression
DE102017008210B4 (de) * 2017-08-31 2020-01-16 Messer France S.A.S. Vorrichtung und Verfahren zum Befüllen eines mobilen Kältemitteltanks mit einem kryogenen Kältemittel
UA126174U (uk) * 2017-12-26 2018-06-11 Оу Юбісі Холдінг Груп Система охолодження лінії подачі напою
EP3511650B1 (de) 2018-01-12 2022-01-26 Linde GmbH Verfahren und vorrichtung zum kühlen eines verbrauchers sowie system mit entsprechender vorrichtung und verbraucher
EP3511649B1 (de) 2018-01-12 2022-01-26 Linde GmbH Verfahren und vorrichtung zum kühlen eines verbrauchers sowie system mit entsprechender vorrichtung und verbraucher
KR102063526B1 (ko) * 2018-06-07 2020-01-08 한국항공우주연구원 과냉각 극저온 유체제조장치 및 이를 이용한 유체제조방법
KR102110522B1 (ko) * 2018-06-25 2020-05-13 한국조선해양 주식회사 가스 처리 시스템 및 이를 포함하는 해양 구조물
DE102018006912A1 (de) 2018-08-30 2020-03-05 Messer Group Gmbh Vorrichtung zum Kühlen eines supraleitenden Elements
CN109579351A (zh) * 2018-11-19 2019-04-05 中国人民解放军战略支援部队航天工程大学 基于超声速引射器的大流量液氧过冷方法
DE102019001497B3 (de) * 2019-03-02 2020-03-05 Messer Group Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Trennen eines Diboran und Wasserstoff enthaltenden Gasgemisches
FR3112589B1 (fr) * 2020-07-17 2022-07-22 Gaztransport Et Technigaz Système de chargement de gaz naturel liquide.
EP3943833B1 (de) 2020-07-23 2025-09-03 Linde GmbH Verfahren zur kühlung eines supraleitenden kabels
US11476369B2 (en) 2020-10-28 2022-10-18 Semiconductor Components Industries, Llc SiC MOSFET with built-in Schottky diode
US11363741B2 (en) 2020-11-18 2022-06-14 VEIR, Inc. Systems and methods for cooling of superconducting power transmission lines
US11373784B2 (en) 2020-11-18 2022-06-28 VEIR, Inc. Conductor systems for suspended or underground transmission lines
AU2021381750A1 (en) 2020-11-18 2023-06-08 VEIR, Inc. Suspended superconducting transmission lines
DE102020007043A1 (de) 2020-11-18 2022-05-19 Messer Se & Co. Kgaa Vorrichtung zum Übertragen elektrischer Energie mit einem supraleitenden Stromträger
RU2767668C1 (ru) * 2021-06-22 2022-03-18 Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ Криосистема авиационной интегрированной электроэнергетической установки на основе ВТСП
US20250137693A1 (en) * 2022-01-21 2025-05-01 Praxair Technology, Inc. Supplemental refrigeration using nitrogen
CN114673936B (zh) * 2022-03-17 2023-05-16 北京航天试验技术研究所 基于三级分段冷却的液氧推进剂全过冷加注系统及方法
DE102023108620B4 (de) * 2023-04-04 2025-01-16 Messer Se & Co. Kgaa Vorrichtung zum Kühlen bandförmiger Werkstücke
KR20240170075A (ko) * 2023-05-26 2024-12-03 국방과학연구소 저압 비등형 냉각 시스템

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2487863A (en) * 1946-07-01 1949-11-15 Phillips Petroleum Co Tank car unloading system
GB980266A (en) * 1961-11-01 1965-01-13 Ici Ltd Improvements in and relating to the apparatus and methods for the filling of cylinders with liquefied gas
US3303660A (en) * 1965-09-27 1967-02-14 Clyde H O Berg Process and apparatus for cryogenic storage
DE2929709A1 (de) * 1979-07-21 1981-02-12 Messer Griesheim Gmbh Vorrichtung zum unterkuehlen von unter druck stehenden, tiefsiedenden verfluessigten gasen
US5537828A (en) * 1995-07-06 1996-07-23 Praxair Technology, Inc. Cryogenic pump system
EP1355114A2 (de) * 2002-04-17 2003-10-22 Linde Aktiengesellschaft Kühlung von Hochtemperatursupraleitern
WO2006015927A1 (de) * 2004-08-07 2006-02-16 Messer France S.A. Verfahren und vorrichtung zum befüllen eines behälters mit flüssiggas aus einem vorratstank
DE102007011530A1 (de) * 2007-03-09 2008-09-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Befüllen eines für ein kryogenes Speichermedium, insbesondere Wasserstoff, vorgesehenen Druckspeichers

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE419633A (de) * 1936-02-18 1900-01-01
DE1068282B (de) * 1958-08-06 1959-11-05 Gesellschaft für Linde's Eismaschinen Aktiengesellschaft, Zweigniederlassung Hölllriiegelskreuth, Höllriegelskreuth bei München Kälteisolationsanotdnung bei technischen Großapparaturen für bei tiefen Temperaturen durchzuführende Verfahren
US3159008A (en) * 1963-04-08 1964-12-01 Chemical Construction Corp Cooling system
GB8418841D0 (en) * 1984-07-24 1984-08-30 Boc Group Plc Refrigeration method and apparatus
US4843829A (en) * 1988-11-03 1989-07-04 Air Products And Chemicals, Inc. Reliquefaction of boil-off from liquefied natural gas
US5828712A (en) * 1992-01-13 1998-10-27 General Electric Company Coolant water flow rate test with rubidium nuclear tracer for reactors
US5324286A (en) * 1993-01-21 1994-06-28 Arthur A. Fowle, Inc. Entrained cryogenic droplet transfer method and cryosurgical instrument
FR2707371B1 (fr) * 1993-07-08 1995-08-11 Air Liquide Installation de fourniture d'un gaz sous haute pression.
JP2815291B2 (ja) * 1993-09-10 1998-10-27 日本エア・リキード株式会社 低温流体用配管設備
MY117068A (en) * 1998-10-23 2004-04-30 Exxon Production Research Co Reliquefaction of pressurized boil-off from pressurized liquid natural gas
RU2159911C1 (ru) * 1999-06-04 2000-11-27 Военный инженерно-космический университет им. А.Ф. Можайского Автономная система азотного охлаждения для термостатирования специальных транспортных средств
RU2161290C1 (ru) * 2000-03-16 2000-12-27 Государственное унитарное предприятие "Федеральный научно-производственный центр ГУП "ФНПЦ" "ПРИБОР" Устройство для охлаждения жидкости
US6640552B1 (en) * 2002-09-26 2003-11-04 Praxair Technology, Inc. Cryogenic superconductor cooling system
US6732536B1 (en) * 2003-03-26 2004-05-11 Praxair Technology, Inc. Method for providing cooling to superconducting cable
US7810669B2 (en) * 2004-03-05 2010-10-12 Airbus Deutschland Gmbh Replaceable cartridge for liquid hydrogen
US7263845B2 (en) * 2004-09-29 2007-09-04 The Boc Group, Inc. Backup cryogenic refrigeration system
JP2008027780A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Sumitomo Electric Ind Ltd 液冷媒循環冷却システム
JP5014206B2 (ja) * 2008-03-12 2012-08-29 大陽日酸株式会社 超電導部材の冷却方法
US20090241558A1 (en) * 2008-03-31 2009-10-01 Jie Yuan Component cooling system
CH706385B1 (fr) * 2011-02-25 2015-05-15 Maekawa Seisakusho Kk Système de refroidissement d'un câble supraconducteur.

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2487863A (en) * 1946-07-01 1949-11-15 Phillips Petroleum Co Tank car unloading system
GB980266A (en) * 1961-11-01 1965-01-13 Ici Ltd Improvements in and relating to the apparatus and methods for the filling of cylinders with liquefied gas
US3303660A (en) * 1965-09-27 1967-02-14 Clyde H O Berg Process and apparatus for cryogenic storage
DE2929709A1 (de) * 1979-07-21 1981-02-12 Messer Griesheim Gmbh Vorrichtung zum unterkuehlen von unter druck stehenden, tiefsiedenden verfluessigten gasen
US5537828A (en) * 1995-07-06 1996-07-23 Praxair Technology, Inc. Cryogenic pump system
EP1355114A2 (de) * 2002-04-17 2003-10-22 Linde Aktiengesellschaft Kühlung von Hochtemperatursupraleitern
WO2006015927A1 (de) * 2004-08-07 2006-02-16 Messer France S.A. Verfahren und vorrichtung zum befüllen eines behälters mit flüssiggas aus einem vorratstank
DE102007011530A1 (de) * 2007-03-09 2008-09-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zum Befüllen eines für ein kryogenes Speichermedium, insbesondere Wasserstoff, vorgesehenen Druckspeichers

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11680735B2 (en) 2014-08-19 2023-06-20 Supercritical Fluid Technologies, Inc. Supercritical fluid chromatography system
US20200056815A1 (en) * 2014-08-19 2020-02-20 Supercritical Fluid Technologies, Inc. Cooling loop with a supercritical fluid system using compressed refrigerant fluid flow with a positive joule-thomson coefficient
US12460842B2 (en) 2014-08-19 2025-11-04 Supercritical Fluid Technologies, Inc. High-pressure fluid chromatography system using interior-to-exterior column pressure equalization
US11913685B2 (en) 2014-08-19 2024-02-27 Supercritical Fluid Technologies, Inc. Cooling loop with a supercritical fluid system using compressed refrigerant fluid flow with a positive Joule Thomson coefficient
US11022350B2 (en) * 2014-08-19 2021-06-01 Supercritical Fluid Technologies, Inc. Cooling loop with a supercritical fluid system using compressed refrigerant fluid flow with a positive Joule-Thomson coefficient
US11649928B2 (en) 2017-11-22 2023-05-16 Bennamann Services Ltd Liquid methane storage and fuel delivery system
WO2019102357A1 (en) * 2017-11-22 2019-05-31 Bennamann Services Ltd Liquid methane storage and fuel delivery system
EP3714200A1 (de) * 2017-11-22 2020-09-30 Bennamann Services Ltd System zur flüssigmethanspeicherung und kraftstoffabgabe
US20210041067A1 (en) * 2018-01-31 2021-02-11 Ihi Corporation Liquefied fluid supply system and liquefied fluid-spraying apparatus
US12129973B2 (en) * 2018-01-31 2024-10-29 Ihi Corporation Liquefied fluid supply system and liquefied fluid-spraying apparatus
US11946915B2 (en) 2019-01-04 2024-04-02 Supercritical Fluid Technologies, Inc. Interchangeable chromatography cartridgeadapter system
DE102020003424A1 (de) 2020-06-06 2021-12-09 Messer Group Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum kryogenen Kühlen eines Verbrauchers
US20230417368A1 (en) * 2020-11-19 2023-12-28 Linde Gmbh Method and conveying device

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