DE2443815C3 - Vorrichtung zur Förderung einer kryogenen Flüssigkeit - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Förderung einer kryogenen Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsbehälter mit einer im Inneren des Flüssigkeitsbehälters angeordneten Pumpe, die auf ihrer Saugseite mit dem Behälterinnenraum und auf ihrer Druckseite mit einem Verbraucher ·η Verbindung steht, wobei durch eine die Pumpe allseitig im Abstand umschließende Schale zwischen derselben und cer Pumpe ein Hohlraum gebildet ist

Eine solche Pumpe ist erfordert; n, wenn die kryogene Flüssigkeit am Ausgang des Flüssigkeitsbehälters einen höheren Druck als der Tankdruck aufweist und aus Gründen der Betriebsbereitschaft der Anlage das Aufwärmen der Pumpe vermieden werden soll.

In kryogene Flüssigkeiten eingetauchte Förderpumpen bieten den Vorteil der Betriebsbereitschaft und der relativ kleinen Verluste. Auch in Zeiten des Stillstandes wird eine solche Pumpe auf der tiefen Temperatur der Flüssigkeit im Inneren des Flüssigkeitsbehälters gehalten und ist daher jederzeit betriebsbereit Derartige Pumpenanordnungen sind beispielsweise aus der DE-AS 15 56 972. der DE-OS 15 51601 und der GB-PS 9 59 493 bekannt

Die während des Betriebes vom Pumpenwirkungsgrad abhängigen Wärmeverluste werden teilweise an die geförderte Flüssigkeit abgegeben. Ein großer Teil der von der Pumpe abgegebenen Wärme heizt aber die im Flüssigkeitsbehälter gespeicherte Flüssigkeit auf und führt zum schnelleren Verdampfen derselben. Dadurch wird die Standzeit der gespeicherten Flüssigkeit erheblich herabgesetzt

Eine solche Pumpvorrichtung ist aus der DE-AS 11 94 775 bekannt Bei dieser ist die Pumpe in einer allseits geschlossenen Kammer untergebracht, die mit einer nicht brennbaren, das Kammerinnere unter Druck setzenden Flüssigkeit gefüllt ist. Diese Flüssigkeit gibt die Verlustwärme an die im Behälter lagernde KryoflUssigkeit ab.

Auch bei einer aus dem DE-GM 19 42 121 bekannten Pumpvorrichtung wird die Verlustwärme der Pumpe weitgehend an die die Pumpe umgebende Flüssigkeit des Behälters abgegeben, da das Pumpengehäuse über den größten Teil seines Umfanges unmittelbar an dem metallischen Einlaßstutzen des Druckrohres anliegt, der seinerseits in der KryoflUssigkeit im Behälter eintaucht Dadurch wird eine unmittelbare Wärmebrücke vom Pumpengehäuse in die KryoflUssigkeit geschaffen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vom Pumpenwirkungsgrad abhängigen Wärmeverlusie möglichst vollständig an die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit abzugeben und eine Erwärmung der im Flüssigkeitsbehälter gespeicherten kryogenen Flüs.jigkeit weitgehend zu vermeiden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der Hohlraum einerseits mit dem druckseitigen Auslaß der Pumpe und andererseits mit dem Verbraucher verbunden ist wobei der druckseitige Auslaß der Pun'ne und der zum Verbraucher führende Auslaß aus dem Hohlraum derart angeordnet sind, daß die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit die Pumpe umströmt

Die nachfolgende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Die Zeichnung stellt schematisch die Anordnung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Inneren eines aufgeschnittenen Flüssigkeitsbehälters dar.

In einem durch.einen Vakuummantel 1 thermisch isolierten Behälter 3, der noch durch eine Superisolation 2 zusätzlich thermisch isoliert ist befindet sich eine ■kryogene Flüssigkeit < z. B. verflüssigte Gase wie Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff oder Helium. In die Flüssigkeit 4 eingetaucht ist eine Pumpe 5, die über eine Saugleitung 7 mit der Flüssigkeit 4 in dem Behälter 3 in Verbindung steht Die Pumpe 5 kann in an sich bekannter Weise z. B. als Kolben-, Membran- oder Zahnradpumpe ausgeführt sein.

Die Pumpe 5 ist von einer Schale 6 allseitig im Abstand umschlossen und damit von der umgebenden Flüssigkeit abgetrennt Zwischen der Schale 6 und der Pumpe 5 ist ein Hohlraum 8 eingeschlossen, der gemäß der Erfindung einerseits mit dem druckseitigen Auslaß 9 der Pumpe 5 und andererseits mit einer Druckleitung 10 verbunden ist. Diese führt aus dem Behälter 3 heraus zu einer Verdampfereinheit 11 und einem Verbraucher 12. Die Druckleitung 10 kann natürlich auch zu anderen Einrichtungen führen, je nachdem, welcher weiteren Verwendung die geförderte kryogene Flüssigkeit dienen soll.

Der druckseitige Auslaß 9 der Pumpe 5 und die Verbindung des Hohlraumes 8 mit der Druckleitung to sind so angeordnet, daß die von der Pumpe geförderte Flüssigkeit auf ihrem Wege vom druckseitigen Auslaß 9 der Pumpe 5 zur Druckleitung 10 der Pumpe 5 völlig

so umspült und deren Abwärme aufnimmt Der Abstand zwischen Pumpe S und Schale 6, welcher das Volumen der zur Kühlung benützten kryogenen Flüssigkeit bestimmt, wird so klein gehalten, daß bei gegebener Fördermenge und Pumpenverlustleistung eine hinreichend große Durchflußgeschwindigkeit erreicht wird. Die Schale 6 selbst ist aus wärmeleitendem Material, z. B. aus Edelstahl, gefertigt und so bemessen, daß sie dem in ihr wirkenden, von der Pumpe aufgebrachten Druck standhält

μ Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Verlustwärme der Pumpe von der abgehenden Flüssigkeit vollständig übernommen wird. Da die kryogene Flüssigkeit zum Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine ohnehin durch erhebliche Wärmezufuhr verdampft werden muß, ist die der geförderten Flüssigkeit zugeführte Verlustwärme der Pumpe von Vorteil.
Im Strömungsraum zwischen Pumpe 5 und Schale 6

befindet sich nur siedende Flüssigkeit mit relativ niedrigem Dampfgehalt, so daß die Temperatur der Schale 6 praktisch gleich der Temperatur der gespeicherten Flüssigkeit 4 ist. Dadurch wird der Wärmefluß zwischen Pumpe 5 und gespeicherter Flüssigkeit 4 praktisch unterbunden und eine Verdampfung der gespeicherten kryogenen Flüssigkeit 4 durch die in der Pumpe 5 entstehenden Wärmeverluste auf ein Minimum reduziert Diese Reduzierung der Wärmeverluste ist ganz besonders im Hinblick auf den Betrieb z. B. von Automobilen mit krycgenem Treibstoff von ausschlaggebender Bedeutung, da der Tankinhalt in seiner Funktion als Energiespeicher eine möglichst lange Standzeit haben muß.

Durch eine wärmeleitende Ausbildung der Schale 6 befindet sich die Pumpe 5 auch dann auf der tiefen Temperatur der umgebenden kryogenen Flüssigkeit 4, wenn sie außer Betrieb ist. Dadurch ist die Pumpe jederzeit betriebsbereit

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprach:

   Vorrichtung zur Förderung einer kryogenen Flüssigkeit aus einem Flüssigkeitsbehälter mit einer im Inneren des Flüssigkeitsbehälters angeordneten Pumpe, die auf ihrer Saugseite mit dem Behälterinnenraum und auf ihrer Druckseite mit einem Verbraucher in Verbindung steht, wobei durch eine die Pumpe allseitig im Abstand umschließende Schale zwischen derselben und der Pumpe ein Hohlraum gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlraum (8) einerseits mit dem druckseitigen Auslaß (9) der Pumpe (5) und andererseits mit dem Verbraucher (12) verbunden ist, wobei der druckseitige Auslaß (9) der Pumpe (5) und der zum Verbraucher (12) führende Auslaß aus dem Hohlraum (8) derart angeordnet sind, daß die von der Pumpe ^) geförderte Flüssigkeit die Pumpe (5) umströmt.