DE9416545U1

DE9416545U1 - Umschalteinrichtung

Info

Publication number: DE9416545U1
Application number: DE9416545U
Authority: DE
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1994-10-14
Filing date: 1994-10-14
Publication date: 1994-12-01
Anticipated expiration: 2004-10-15

Description

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Die Erfindung betrifft eine Umschalteinrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit einer Umschalteinrichtung kann aus einem Behälter ein gasförmiges Medium entnommen und einem Verbraucher zugeführt werden. Kurz vor der Entleerung des Behälters schaltet die Umschalteinrichtung meist über ein Magnetventil auf den in Reserve gehaltenen gefüllten Behälter um. Dadurch ist gewährleistet, daß ohne Betriebsunterbrechung ein nahezu kontinuierlicher Gasfluß zum Verbraucher erfolgen kann. Handelt es sich bei dem Medium um ein gasförmiges Kältemedium das mittels Wärmezufuhr in ein tiefkaltes verflüssigtes Gas gewonnen wird, endet der Siedeprozess bei nahezu entleertem Behälter nicht sofort. Es bildet sich bis

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zum Abkühlen der Heizung ein gasförmiges Kältemedium in dem Behälter. Um zu vermeiden, daß sich dabei ein unzulässig hoher Druck im Behälter ausbildet, werden nichttoxische Gase in die Atmosphäre abgeblasen. Bei dem gefüllten Behälter erfolgt der Medienstrom zum Verbraucher dagegen erst wenn die Heizung genügend Wärmeenergie abgibt. Es kommt daher nach dem Öffnen des Absperrventils in der Entnahmeleitung des gefüllten Behälters zu einer Unterbrechung des Medienstroms während andererseits bei dem entleerten Behälter das anstehende Kältemedium ungenutzt vernichtet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde die vorstehend genannten Nachteile bei einer Umschalteinrichtung der eingangs genannten Art zu vermeiden und eine Umschalteinrichtung zu schaffen, die zu einer kontinuierlichen Versorgung eines Verbrauchers mit dem gasförmigen Kältemedium führt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in jeder Entnahmeleitung ein vom Druck des Kältelmediums geregeltes Ventil angeordnet ist.

Eine bevorzugte Ausführung ist in den Ansprüchen 2 bis 3 gekennzeichnet.

Durch die Erfindung ist eine kontinuierliche Versorgung des Verbrauchers mit einem gasförmigen Kältemedium gewährleistet. Es wird nur der Heizstrom von einem auf den anderen Behälter umgeschaltet. Das natürlich verdampfte Kältemedium eines gefüllten oder das nachverdampfte Kältemedium eines entleerten Kryobehälters wird dem Verbraucher zugeleitet und damit wirtschaftlich genutzt. Ein Handventil oder ein

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Magnetventil in der Entnahmeleitung zum absperren des momentan nicht genutzten Anschlusses entfällt.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt. Die Zeichnung zeigt zwei doppelwandige isolierte Kryobehälter 14, 15 wie sie für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase, wie LN2, verwendet werden. Jeder doppelwandige Kryobehälter besteht aus Innenbehälter 11, 16, Außenbehälter 12, 17 und im Zwischenraum 10, 18 angeordnetem isolierenden Material, beispielsweise Superisolation. Die Fülleitungen sind mit 13, 19 und die Entlüftungsleitungen mit 49, 50 bezeichnet. In jedem Kryobehälter 14 und 15 ist eine Heizung 20, 21 unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 32, 33 des tiefsiedenden verflüssigten Gases 22, 23 in der Nähe des Bodens 24, 25 an tiefster Stelle des Innenbehälters 11, 16 angeordnet. Im Inneren der Kryobehälter 14, 15 sind jeweils Füllstandssonden 26, 27 angeordnet. Die Füllstandssonden 26, 27 weisen zwei Grenzwertsensoren 28, 29 und 30, 31 auf. Sie erfassen, ob die Höhe des Flüssigkeitsspiegels 3 2 oberhalb der Höhe des Füllstandes "Minimum" 28, 29 und der Höhe des Füllstandes "Mangel" 30 liegt. "Minimum" kennzeichnet eine Höhe des Flüssigkeitsspiegels bei dem die Heizungen 20, 21 gerade noch von dem tiefkalten verflüssigten Gas bedeckt sind. Bei "Mangel" ist der Flüssigkeitsspiegel unter die Ebene der Heizungen 20, 21 abgesunken. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 32, enden vakuumisolierte Entnahmeleitungen 34, 35, welche aus den Kryobehältern 14, 15 herausgeführt sind und über eine gemeinsame Versorgungsleitung 38 mit einem Verbraucher 3 9 verbunden sind. In den Entnahmeleitungen 34, 35 sind jeweils ein vom Druck des Kältemediums

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geregeltes Ventil 40, 41, vorzugsweise Rückschlagventil, zum Steuern des gasförmigen Kältemediums angeordnet. Weiterhin sind in den Entnahmeleitungen 34, 35 Mittel 36, 37, wie Kupplungen, zum Trennen und Verbinden der Kryobehälter 14, 15 mit den Leitungen vorgesehen.

Die Füllstandssonden 26, 27, die Heizungen 20, 21 sowie ein in der Versorgungsleitung 38 angeordneter Wärmetauscher 42 mit Temperatursensor 43 sind mit dem Steuergerät 44 verbunden. An das Steuergerät 44 sind über Steuerleitungen Anzeigeelemente 45, 46 angeschlossen, die anzeigen, wenn der jeweilige Kryobehälter 14, 15 entleert ist. Die Umschalteinrichtung arbeitet wie folgt:

Beim Einschalten des Steuergerätes 44 wird die Heizung 2 0 oder 21 eines noch ausreichend gefüllten Kryobehälters 14 oder 15 angeschaltet. Aufgrund der zugeführten Wärmeenergie verdampft das tiefsiedende verflüssigte Gas 22 oder 23 und tritt in den oberhalb des flüssigen Gases vorgesehenen Gasraum 47 oder 48. Der Druck innerhalb des Gasraumes z. B. 47 steigt an und das Rückschlagventil z. B. 40 öffnet die Entnahmeleitung 34. Kältemedium strömt zum Verbraucher 39. Aufgrund der Entnahme sinkt der Füllstand des verflüssigten Gases solange, bis er unter das, durch den Grenzwertsensor 2 8 vorgegebene Niveau "Minimum" sinkt. Der Grenzwertsensor 28 erfaßt dies und leitet ein Signal zum Steuergerät 44. Das Steuergerät 44 schaltet die Heizleistung auf die Heizung 21 des anderen, gefüllten Kryobehälters 15 um.

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Anhand der an das Steuergerät 44 angeschlossenen Anzeigeelemente 45, 46 &zgr;. &Bgr;. Leuchtdioden, wird optisch angezeigt, welcher Kryobehälter 14, 15 im Augenblick im Betrieb ist und welcher Behälter nachgefüllt werden muß. Der abgeschaltete Behälter arbeitet noch eine gewisse Zeit mit der in der Heizung z. B. 20 gespeicherten Wärmeenergie weiter, bis die Heizung 21 des anderen Kryobehälters 15 genügend aufgeheizt ist. Der Umschaltvorgang auf den Kryobehälter 15 erfolgt somit fließend und es ist immer ein konstanter Strom des gasförmigen Kältemediums gewährleistet. Der konstante Strom des Kältemediums wird über die vom Druck des Kältemediums selbsttätig geregelten Ventile 40, 41 erreicht. Dabei sollen die Ventile 40, 41 öffnen wenn der Druck in den in Strömungsrichtung des Kältemediums vor den Ventilen 40, 41 liegenden Abschnitten in der Entnahmeleitung 34 oder 35 größer ist als der hinter den Ventilen 40, 41 liegenden Abschnitt der Versorgungsleitung 38. Der Öffnungsdifferenzdruck sollte so gering wie möglich sein. Dieser Druck, der zum Öffnen des Ventils 40 (oder 41) erforderlich ist, ist geringer als der zum Öffnen der in den Entlüftungsleitungen 49, 50 vorgesehenen Abblaseventile. Wenn beide Kryobehälter 14 oder 15 angeschlossen sind wird immer auch das durch natürlichen Wärmeeinfall verdampfte Kältemedium des Kryobehälters genutzt, der gerade nicht in Betrieb ist, da sich in dem Kryobehälter ein Druck aufbaut, der größer ist als der Druck in den jeweils hinter den Ventilen 40, 41 liegenden Abschnitten der Versorgungsleitung 38. Es entstehen so keine Verluste durch natürliche Eigenverdampfung.

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Das Ventil 40 oder 41 sperrt die mit dem entleerten Kryobehälter 14 oder 15 verbundene Entnahmeleitung oder 35 erst dann ab, wenn der Druck des in Betrieb befindlichen Kryobehälters 14 oder 15 kleiner oder gleich dem Druck im Abschnitt der Versorgungsleitung ist. Zur Regelung des Heizstromes und damit der Strömung des Kältemediums wird die Temperatur am Wärmetauscher 42 mittels Sensor 43 erfaßt und an einen Regler gelegt. Dieser Regler vergleicht die erfaßte Temperatur mit dem eingestellten Temperatursollwert und regelt so den Heizstrom, der an das Steuergerät 44 gelegt wird. Das Steuergerät 44 schaltet den Heizstrom auf den jeweils in Betrieb befindlichen Behälter 14, 15. Ein Kaltgas mit geregelter Kühlleistung strömt zum Verbraucher 39.

Die Verbindung zwischen Steuergerät 44 und Füllstandssonde 26 oder 27 kann, wenn der Behälter leer ist, gelöst werden. Die Anzeige "Störung" leuchtet am Steuergerät 44 auf und zeigt an, daß die Fühlerleitung 60 oder 61 unterbrochen ist. Diese Anzeige bleibt so lang aktiv, bis die Fühlersonde 26 oder 27 wieder ordnungsgemäß verbunden sind.

Der entleerte Kryobehälter z. B. 14 kann nun von der über die Mittel 3 6 oder 37 von der Versorgungsleitung 3 8 getrennt werden. Nachdem die Verbindungen zur Heizung 20 oder 21 gelöst sind, kann der Kryobehälter 14 oder 15 an einem anderen Ort nachgefüllt und anschließend wieder als Kühlmittelreserve mit der Versorgungsleitung 38 verbunden werden.

Um für einen gewissen Zeitraum eine unbeaufsichtigte kontinuierliche Versorgung zu ermöglichen (z. B.

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Wochenende) ist an dem Steuergerät 44 ein manuell betätigbarer Umschalter 53 vorgesehen, mit dem die Versorgung auf den anderen Kryobehälter umgeschaltet werden kann. Dies ermöglicht, daß beide Kryobehälter vor dem unbeaufsichtigten Zeitraum noch einmal gefüllt werden können.

Das Steuergerät 44 stellt intern einen potentialfreien Kontakt für jeden Kryobehälter 14 oder 15 zur Verfügung, mit dem ein externes Signal, z. B. eine Blitzleuchte, angesteuert werden kann. Das Signal für den jeweiligen Kryobehälter liegt so lang an , bis dieser Kryobehälter wieder einsatzbereit ist, d.h. bis er wieder gefüllt und ordnungsgemäß an die Anlage angeschlossen ist. Durch den potentialfreien Kontakt wird vorteilhaft ein Signal zu einer Überwachungsanlage gesteuert.

Gr/Ii

Claims

MG 1924 Ansprüche

1. Umschalteinrichtung zur wechselweisen Entnahme eines Kältemediums aus Kryobehältern, mit jeweils einer in jedem Kryobehälter angeordneten Heizung und einer Füllstandssonde,welche mit einem Steuergerät verbunden sind und mit den Kryobehältern verbundenen Entnahmeleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Entnahmeleitung (34, 35) ein vom Druck des Kältemediums geregeltes Ventil (40, 41) angeordnet ist.

2. Umschaltungeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

das Ventil (40, 41) als Rückschlagventil ausgebildet ist.

3. Umschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

das Steuergerät (44) mit Füllstandsanzeigeelementen (45, 46) verbunden ist.