用冷却回路中的过冷液体冷却耗能器的装置制造方法及图纸

根据现有技术，诸如过冷液氮的过冷流体介质被泵送穿过子冷却器并且由该子冷却器通过真空下蒸发同一介质来进行冷却。然后过冷液氮被用作耗能器的冷却剂。如果该耗能器仅将少量的热量发散给氮，则可以在该过冷却器所安排于其中的这个回路中引导该液体介质。为了补偿体积的波动，这种回路需要一个补偿器皿，然而，该补偿器皿是非常昂贵的并且此外当使用外部能量来加热介质的一部分时或者当必须使用在非常低的温度下沸腾的惰性气体来作为压力补偿介质时可能仅在存在有过冷介质时才运行。根据本发明专利技术提出的是，将用于该液体介质的供应容器整合到该冷却回路中并且用作补偿器皿。其结果是，可以不再使用分开的补偿器皿。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用冷却回路中的过冷液体冷却耗能器的装置
本专利技术涉及一种冷却耗能器的装置，该装置具有指配给该耗能器的、用于对冷却流体进行循环的冷却回路，在该冷却回路中提供了泵和过冷却器，其中，该过冷却器具有：容器，该容器经由装备有膨胀阀的供应管线而与针对该冷却液体的存储罐流体连接并且该容器用于容纳冷却液浴；气体去除管线，该气体去除管线被安排在该容器上以用于排放经蒸发的冷却液体；以及热交换器，在该装置的适当使用过程中该热交换器被浸入该冷却液浴中并且被整合到该冷却回路中。
技术介绍
低沸点的液化气体(例如液氮、液氧或液化稀有气体)仅通过存储容器和管的特别良好的隔绝就可以保持为液体。最轻微的入射热辐射或摩擦加热可能取决于不同的沸腾状态而导致部分气化。这种部分气化导致在冷却回路中积聚会损害预期冷却作用的沸腾气泡。为了抵消这种部分气化，因此最好是在将流体供应至发热耗能器之前对该流体进行过冷却。在本专利技术的背景下“过冷却”应当理解成在相应压力下将液体冷却到低于其沸腾温度的温度上。在高沸点的液化气体(例如二氧化碳或氟化烃)的情况下，过冷却是相对易于实现的。为此，在存储罐中的液体冷却剂是通过电冷却单元而被过冷却到以下程度，即：在环形管系统的再循环过程中，不会因为入射热辐射和摩擦损失而发生任何的部分气化。然而，对此所要求的单元考虑到它们的高功率要求而是对于其获取和运行而言非常昂贵的。DE2929709A1描述了一种用于对液体进行过冷却的装置。该装置由绝热容器构成，液化低温冷却剂的冷却液浴被安排在该绝热容器中并且在其头部空间中安排了气体出口阀。在该冷却液浴中，安排了热交换器、例如冷却盘管，有待被过冷却的液体流动穿过该热交换器。为了对液体进行过冷却，就确保了在冷却液浴上的压力比冷却盘管内的压力更低。因为虽然该冷却液浴处于沸腾状态，但其压力相对于有待被过冷却的液体是降低的，其沸腾温度低于有待被过冷却的液体地沸腾温度，该液体被该冷却液浴过冷却并使得其内已经形成的气泡被再次液化。冷却液浴上的压力越低，该冷却盘管中的液体的沸腾温度就越低并且对其进行的过冷却就越有效。此时可以使用这种过冷却器来冷却耗能器，这是在于这种过冷却器例如是整合到指配给该耗能器的冷却回路中的。该过冷却器不断地将过冷却的冷却液体供应至耗能器。在这样的构型的情况下，有可能使得在冷却液体的过冷却过程中除去的热量与该耗能器所输入的热量相匹配，从而使得该冷却液体即使在与该耗能器热接触的过程中也不会达到其沸腾温度，从而使得该冷却液体在该冷却回路中总是处于液体状态。为了补偿密度或体积的波动，还特别是在不规则热输入的情况下，此类型的冷却回路应当装备有均衡器皿，在该均衡器皿中在该冷却液体的水平高度上方存在用于使压力均衡的气体。例如，EP1355114A2描述了一种用低温液体作为冷传递介质来冷却部件(诸如高温超导线缆)的封闭冷却回路，其中指配给该冷却回路的均衡器皿起作用来使冷却回路维持在例如2巴至20巴的升高的运行压力下、并且补偿在该封闭回路中突然形成的气体和泄漏损耗。在这种情况下，该均衡器皿是直接连接到冷却回路的并且填充有相同的低温液体，该低温液体也在该冷却回路中循环。然而，被整合到该冷却回路中的均衡容器限制了可能性并且特别是该冷却回路所可以运行的温度。特别地，在以过冷却液体工作的冷却回路的情况下，借助于经气化的冷却流体的压力均衡是不可能或困难的，因为过冷却的液体进入均衡容器将使其中的气态冷却剂冷凝并且将该均衡容器中的压力降低至低于运行压力。一种可能的解决方案是使用较低沸点气体(例如氦气)作为该均衡容器的气体室中的均压气体，或者在该均衡容器内在气相与液相之间提供分离膜。然而，这两者均涉及在构造和维护方面的巨大支出。
技术实现思路
因此，本专利技术所基于的目标是创造一种使用冷却回路中的过冷却的冷却液体来对耗能器进行冷却的装置，在该装置中用简单的手段实现了冷却回路中的压力均衡。在具有引言中提及的类型和预期目的的装置的情况下，实现这一目标在于，在该装置的适当使用过程中，从该冷却回路中分支出一条开放流动的连接管线，该连接管线被流体连接至该存储罐和/或至通向该过冷却器的冷却液浴的供应管线的膨胀阀的上游。因此，根据本专利技术的装置以初始本身已知的方式包括冷却回路，在该冷却回路中除了耗能器之外还提供了用于输送冷却液体(在下文中同义地使用术语“冷却液体”和“液体冷却剂”)的泵以及被安排在该耗能器上游的过冷却器。该过冷却器致使该冷却液体到低于其在相应压力下的沸腾温度，这种过冷却被适宜地执行到以下程度，即：在过冷却过程中从该冷却液体除去的热量至少补偿从耗能器、泵和任何管损失所输入的热量。该过冷却器包括被整合到该冷却回路中的热交换器，有待被过冷却的液体冷却剂流动穿过该热交换器并且该热交换器被容纳在冷却液浴中。就其本身而言，该冷却液浴被容纳在一个压力密封且气密的容器中并且由与循环于该冷却回路中循环的冷却液体基本上相同的物质构成、但其比该冷却液体处于更低的温度下。为了获得低温度的冷却液浴，该冷却液浴上的气相的压力经由排气口被相应地具体设定成一个值(以下称为“目标压力”)，冷却液浴中的冷却液体的在该值下的沸腾温度的低于该冷却回路中的冷却液体的沸腾温度。该冷却回路中的冷却剂之间的温度差因此基本上是由于该冷却液浴与冷却回路之间的压力差导致的。通过与冷却液浴进行的热交换，就致使该冷却回路中的冷却液体到低于其沸点的温度(以下称为“目标温度”)。在这种情况下，该冷却回路中的沸腾温度与该目标温度之间的差基本上是由从耗能器、泵以及该冷却回路的管输入的热量来确定的、并且特别地还可以根据输入的热量来加以控制。为了补偿由于热交换器处输入热量引起的该冷却液浴中的冷却液体的损失，容纳该冷却液浴的压力器皿被流体连接到用于该冷却液体的存储罐中。将该存储罐的贮槽连接到该冷却液浴的这个液体供应管线装备有膨胀阀，该膨胀阀确保了不会超过该冷却液浴上的目标压力。作为液体冷却剂，优选使用低温液化气体，例如液氮或液化的稀有气体。为了在冷却回路中实现由于密度或体积的可能波动而必要的压力均衡，根据本专利技术使用的是存储罐本身。为此，该存储罐经由连接管线流体地连接到该冷却回路，该连接管线在该膨胀阀的上游从液体供给管线分支出来并且在该装置的适当使用过程中始终保持开放双向流动。在这种情况下，该连接管线开放通到该存储罐本身中或者通到将该存储罐与过冷却器中的冷却液浴相连的液体供应管线中，在任何情况下都是在该膨胀阀的上游。因此，在密度或体积波动的情况下，该冷却液体可以从该存储罐流动到该冷却回路中或者反之亦然，而这对该冷却液浴的区域中的压力比不会具有显着的影响。实际的压力均衡是由该存储罐中的冷却液体上存在的气相造成的。特别地，如果与该冷却回路的体积相比该冷却液体在存储罐中维持了大的体积的话，该存储罐中的冷却液体的数量及其液体静压力就防止了经由该连接管线流动到该存储罐的贮槽中的过冷却的冷却液体将该存储罐中的液体冷却剂的温度降低至使该存储罐中的气相崩溃的程度。然而，该存储罐中的压力可能通过与该存储罐相连接的增压汽化器、例如空气汽化器(Luftverdampfers)而可以维持在预定压力下。因此，在冷却回路中没有必要存在分开的均衡器皿，因此相对于根据现有技术的冷却回路还简化了根据本专利技术的冷却本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷却耗能器的装置，该装置具有指配给该耗能器的、用于对一种冷却流体进行循环的一个冷却回路(2)，在该冷却回路中提供了一个泵(5)和一个过冷却器(6)，其中，该过冷却器(6)具有：一个容器(7)，该容器经由装备有一个膨胀阀(14)的一条供应管线(12)而与针对该冷却液体的一个存储罐(11)流体连接并且该容器用于容纳一个冷却液浴(8)；一条气体去除管线(15)，该气体去除管线被安排在该容器(7)上以用于排放经蒸发的冷却液体；以及一个热交换器(9)，在该装置(1，20，25)的适当使用过程中该热交换器被浸入该冷却液浴(8)中并且被整合到该冷却回路(2)中，其特征在于，在该装置(1，20，35)的适当使用过程中，从该冷却回路(2)中分支出一条开放流动的连接管线(17)，该连接管线被流体连接至该存储罐(11)和/或至通向该过冷却器(6)的冷却液浴(8)的供应管线(12)的膨胀阀(14)的上游。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.04 DE 102013011212.51.一种冷却耗能器的装置，该装置具有指配给该耗能器的、用于对一种冷却液体进行循环的一个冷却回路(2)，在该冷却回路中提供了一个泵(5)和一个过冷却器(6)，其中，该过冷却器(6)具有：一个容器(7)，该容器经由装备有一个膨胀阀(14)的一条供应管线(12)而与针对该冷却液体的一个存储罐(11)流体连接并且该容器用于容纳一个冷却液浴(8)；一条气体去除管线(15)，该气体去除管线被安排在该容器(7)上以用于排放经蒸发的冷却液体；以及一个热交换器(9)，在该装置(1，20，25)的适当使用过程中该热交换器被浸入该冷却液浴(8)中并且被整合到该冷却回路(2)中，其特征在于，在该装置(1，20，35)的适当使用过程中，从该冷却回路(2)中分支出一条开放流动的连接管线(17)，该连接管线被流体连接至该存储罐(11)和/或至通向该过冷却器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·赫尔佐格，托马斯·库茨，
申请(专利权)人：梅塞尔集团有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE