[发明专利]用冷却回路中的过冷液体冷却耗能器的装置

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。在本发明的背景下“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。

发明内容

因此，本发明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。