制冷方法和裝置制造方法
【專利摘要】一種借助于單一制冷器/液化器（L/R）或數(shù)個(gè)并行設(shè)置的制冷器/液化器（L/R）對(duì)同一對(duì)象（1）進(jìn)行制冷的裝置，所述制冷器/液化器（L/R）使用相同類型的具有低摩爾質(zhì)量的工作氣體，各個(gè)制冷器/液化器（L/R）包括用于壓縮工作氣體的壓縮站（2），冷箱（3）意在冷卻所述壓縮站（2）出口處的工作氣體，所述壓縮站（2）僅包括潤滑螺桿式壓縮機(jī)（EC1，EC2，EC3）和用于從所述壓縮機(jī)（EC1，EC2，EC3）出口處的工作流體中除油的脫油系統(tǒng)（4，14），所述壓縮站（2）包括限定用于工作流體的數(shù)個(gè)壓力水平（VLP，LP，MP，HP，HP1，HP2）的多個(gè)壓縮機(jī)（EC1，EC2，EC3），所述壓縮站包括至少兩個(gè)壓縮機(jī)（EC2，EC3），所述至少兩個(gè)壓縮機(jī)限定所述壓縮站（2）的入口處的流體的壓力水平（VLP/LP）之上的至少兩個(gè)遞增的壓力水平（MP，HP），兩個(gè)主壓縮機(jī)（EC1，EC2）串聯(lián)設(shè)置且在其各自的流體出口處限定分別稱為“低壓”（LP）和“高壓”（HP）的壓力水平，另一次級(jí)壓縮機(jī)（EC3）在其入口處被供給來自于所述冷箱（3）的處于被稱為“中壓”（MP）的中間壓力水平的流體，所述中壓壓力水平介于低壓（LP）水平和高壓（HP）水平之間，該次級(jí)壓縮機(jī)（EC3）在其流體出口處也限定一“高壓”（HP）壓力水平。
【專利說明】制冷方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種制冷裝置和方法。
[0002]本發(fā)明尤其涉及一種低溫制冷裝置和方法，在該裝置和方法中，具有低摩爾質(zhì)量的氣體(例如氫氣或氦氣)被用作制冷流體，以便獲得非常低的制冷溫度(例如，對(duì)于氦氣而言是4.5K)。在30K及以下的溫度下制冷一般需要使用諸如氦氣等的制冷劑。氦氣在環(huán)路或回路的熱端被壓縮，然后在環(huán)路的冷部(冷箱)被冷卻和膨脹。制冷劑的主要部分通過交換被加熱且在壓縮級(jí)中再循環(huán)。在一些應(yīng)用中，工作氣體的一部分可能被液化。
【背景技術(shù)】
[0003]氦氣液化/制冷循環(huán)的壓縮一般使用一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)器的級(jí)(壓縮機(jī))，其中該壓縮機(jī)帶有潤滑螺桿，其后是油分離系統(tǒng)。
[0004]如果有必要包含幾個(gè)制冷器，則各個(gè)制冷器都被連接到其自身的壓縮站。根據(jù)所需的速率，各壓縮級(jí)可被分為幾個(gè)并行的壓縮機(jī)。主要的油管理和冷卻系統(tǒng)可由幾個(gè)壓縮機(jī)共用，或者各個(gè)壓縮機(jī)分別具有一油管理和冷卻系統(tǒng)。
[0005]低摩爾質(zhì)量氣體在被壓縮和與油分離之后在冷箱的低溫膨脹渦輪中被冷卻和膨脹，從而獲得所需的溫度。未被制冷器/液化器用戶使用的冷量然后被傳遞到處于高壓的工作流體，以便在熱交換機(jī)中冷卻這些工作流體。回路中的低壓和中壓下的工作氣體返回到壓縮機(jī)的入口。
[0006]對(duì)于大型的制冷系統(tǒng)(例如大于20kW，等價(jià)于4.5k)而言，需要使用連接到同一待冷卻對(duì)象/應(yīng)用的并行的數(shù)個(gè)單獨(dú)的制冷器。待冷卻對(duì)象的波動(dòng)的熱負(fù)載導(dǎo)致壓縮站的壓縮機(jī)上的輸出的波動(dòng)。壓縮站(設(shè)備、集成和安裝)的成本與裝置的總成本相比較聞。
[0007]制冷循環(huán)(其產(chǎn)生冷量)傳統(tǒng)上在各個(gè)制冷器中是封閉的。也就是說，進(jìn)入到冷箱中的工作流體的循環(huán)輸出主要來源于同一冷箱。另一方面，這些循環(huán)輸出在待冷卻對(duì)象處是“開式的”或者組合的(由各制冷器施加的工作流體輸出由待冷卻對(duì)象共享，然后經(jīng)由各自的輸送系統(tǒng)返回到各個(gè)制冷器)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的一個(gè)目的是提出一種借助于數(shù)個(gè)并行設(shè)置的制冷器/液化器對(duì)一對(duì)象進(jìn)行制冷的制冷方法和裝置，其解決上述問題中的全部或一部分。尤其是，本發(fā)明的一個(gè)目的可以是提出一種冷卻方法和裝置，該冷卻方法和裝置比已知系統(tǒng)更便宜和/或更緊湊和/或更有效和/或使用更靈活。
[0009]為此，同一對(duì)象的制冷裝置包括數(shù)個(gè)并行設(shè)置的制冷器/液化器，并行的制冷器/液化器使用性質(zhì)相同、具有低摩爾質(zhì)量、也就是說平均總摩爾質(zhì)量小于lOg/mol的工作氣體，諸如純氦氣，各個(gè)制冷器/液化器包括用于壓縮工作氣體的壓縮站，意在冷卻從壓縮站排出的工作氣體的冷箱，由所述制冷器/液化器的各個(gè)冷箱中的每一者冷卻的工作氣體與對(duì)象進(jìn)行熱交換以向?qū)ο蠊?yīng)冷量，其中，單一壓縮站壓縮用于并行設(shè)置的制冷器/液化器的各個(gè)單獨(dú)的冷箱中的每一者的工作氣體，所述單一壓縮站僅包括潤滑螺桿式壓縮機(jī)和用于從自壓縮機(jī)排出的工作流體中除油的脫油/除油系統(tǒng)，從而壓縮機(jī)和脫油系統(tǒng)被并行設(shè)置的制冷器/液化器共用。
[0010]此外，本發(fā)明的實(shí)施例可包括一個(gè)或多個(gè)下述特征:
[0011]-單一壓縮站包括多個(gè)壓縮機(jī)，所述多個(gè)壓縮機(jī)限定用于工作流體的數(shù)個(gè)壓力水平，
[0012]-通過串聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)或者通過并行設(shè)置的數(shù)個(gè)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)從一個(gè)壓力水平到下一個(gè)較高的壓力水平的轉(zhuǎn)變，
[0013]-通過并行設(shè)置的兩個(gè)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)從至少一個(gè)壓力水平到下一個(gè)較高的壓力水平的轉(zhuǎn)變，脫油系統(tǒng)設(shè)置在所述兩個(gè)壓縮機(jī)的出口處，所述脫油系統(tǒng)包括由所述并行設(shè)置的兩個(gè)壓縮機(jī)共用的單個(gè)脫油部件，或者分別分配給所述并行設(shè)置的兩個(gè)壓縮機(jī)的兩個(gè)脫油部件，
[0014]-所述裝置包括至少一個(gè)最終脫油系統(tǒng)，所述最終脫油系統(tǒng)設(shè)置在最后的壓縮級(jí)的出口處，也就是說，在向冷箱供應(yīng)流體的流體連接部件之前，
[0015]-所述裝置包括至少一個(gè)交換器，所述交換器用于冷卻壓縮機(jī)下游的工作流體，
[0016]-所述裝置包括三個(gè)壓縮機(jī)，所述三個(gè)壓縮機(jī)限定壓縮站的入口處的流體的壓力水平之上的三個(gè)遞增的壓力水平，第一壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)串聯(lián)設(shè)置且在其各自的流體出口處限定分別稱為“低壓”和“高壓”的壓力水平，第三壓縮機(jī)在其入口處被供給來自于冷箱的處于所謂的“中壓”壓力水平的流體，所述中壓壓力水平介于低壓水平和高壓水平之間，第三壓縮機(jī)也在其流體出口處限定“高壓”壓力水平，
[0017]-所述裝置包括與第二壓縮機(jī)并行設(shè)置的第四壓縮機(jī)，所述第四壓縮機(jī)的出口連接到第三壓縮機(jī)的入口，
[0018]-第三壓縮機(jī)和第二壓縮機(jī)的出口連接到限定同一高壓水平的公共位置，
[0019]-第三壓縮機(jī)的出口和第二壓縮機(jī)的出口在限定流體的各個(gè)單獨(dú)的高壓水平的分開的位置處連接到至少一個(gè)冷箱。
[0020]本發(fā)明的另一目的是提出一種借助于單個(gè)制冷器/液化器或數(shù)個(gè)并行設(shè)置的制冷器/液化器對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行制冷的制冷裝置，該制冷器/液化器使用性質(zhì)相同、具有低摩爾質(zhì)量、也就是說平均總摩爾質(zhì)量小于lOg/mol的工作氣體，諸如純氦氣，各個(gè)制冷器/液化器包括用于壓縮工作氣體的壓縮站，意在冷卻從壓縮站排出的工作氣體的冷箱，由制冷器/液化器的各個(gè)冷箱中的每一者冷卻的工作氣體與對(duì)象進(jìn)行熱交換以向?qū)ο蠊?yīng)冷量，其中，單一壓縮站壓縮用于制冷器/液化器的冷箱中的每一個(gè)的工作氣體，壓縮站僅包括潤滑螺桿式壓縮機(jī)和用于從自壓縮機(jī)排出的工作流體中除油的脫油系統(tǒng)，并且其中，壓縮站包括多個(gè)壓縮機(jī)，所述多個(gè)壓縮機(jī)限定用于工作流體的數(shù)個(gè)壓力水平，通過串聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)或者通過并行設(shè)置的數(shù)個(gè)壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)從一個(gè)壓力水平到下一個(gè)較高的壓力水平的轉(zhuǎn)變，所述壓縮站包括至少兩個(gè)壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)限定壓縮站的入口處的流體的壓力水平之上的至少兩個(gè)遞增的壓力水平，兩個(gè)主壓縮機(jī)串聯(lián)設(shè)置且在其各自的流體出口處限定分別稱為“低壓”和“高壓”的壓力水平，另一次級(jí)壓縮機(jī)在其入口處被供給來自于冷箱的處于所謂的“中壓”壓力水平的流體，所述中壓壓力水平介于低壓水平和高壓水平之間，該次級(jí)壓縮機(jī)也在其流體出口處限定“高壓”壓力水平。[0021]根據(jù)其它可能的特性:
[0022]-次級(jí)壓縮機(jī)和主壓縮機(jī)的出口連接到限定同一高壓水平的同一導(dǎo)管，
[0023]-次級(jí)壓縮機(jī)和主壓縮機(jī)的出口在限定流體的各個(gè)單獨(dú)的高壓水平的分開的位置處連接到至少一個(gè)冷箱。
[0024]本發(fā)明也涉及一種用于借助于制冷和/或液化裝置對(duì)同一對(duì)象進(jìn)行制冷的方法，所述裝置包括并行設(shè)置的數(shù)個(gè)制冷器/液化器，所述并行設(shè)置的制冷器/液化器使用性質(zhì)相同的具有低摩爾質(zhì)量、也就是說平均總摩爾質(zhì)量小于lOg/mol的工作氣體，諸如純氦氣，各個(gè)制冷器/液化器包括用于壓縮工作氣體的壓縮站，意在冷卻從壓縮站排出的工作氣體的各自的冷箱，由制冷器/液化器的各自的冷箱冷卻的工作氣體與對(duì)象進(jìn)行熱交換以向?qū)ο蠊?yīng)冷量，其中，單一壓縮站壓縮用于并行設(shè)置的制冷器/液化器的每個(gè)單獨(dú)的冷箱的工作氣體，所述單一壓縮站僅包括潤滑螺桿式壓縮機(jī)和用于從自壓縮機(jī)排出的工作流體中除油的脫油系統(tǒng)，從而壓縮機(jī)和脫油系統(tǒng)被并行設(shè)置的制冷器/液化器共用。
[0025]根據(jù)其它可能的特性:
[0026]-當(dāng)待被冷卻的對(duì)象的熱負(fù)荷變化時(shí)，通過改變公共壓縮站的壓縮機(jī)中的僅一部分壓縮機(jī)的工況實(shí)現(xiàn)所述裝置的功率變化，
[0027]-由并行的制冷器/液化器冷卻的對(duì)象被設(shè)置在相同的腔體中，且包括待冷卻的超導(dǎo)元件。
[0028]本發(fā)明還可涉及包括上述或下列特征的任意組合的任意替代裝置或方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0029]通過閱讀以下參考附圖給出的說明，其它的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)將顯現(xiàn)，其中:
[0030]-圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的結(jié)構(gòu)和功能的簡(jiǎn)化示意圖，
[0031]-圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能的局部示意圖，
[0032]-圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能的局部示意圖，
[0033]-圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實(shí)施例的結(jié)構(gòu)和功能的局部示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]如圖1中示意性示出的制冷裝置包括多個(gè)并行設(shè)置的制冷器/液化器(L/R)，所述制冷器/液化器冷卻相同的物理實(shí)體(也就是說相同的對(duì)象/應(yīng)用I)。
[0035]并行設(shè)置的制冷器/液化器(L/R)使用性質(zhì)相同的具有低摩爾質(zhì)量的工作氣體，也就是說具有小于lOg/mol的平均總摩爾質(zhì)量，所述工作氣體諸如是純的氣態(tài)氦。
[0036]每個(gè)制冷器/液化器(L/R)使用用于壓縮工作氣體的壓縮站2和用于冷卻從壓縮站2中輸出的工作氣體的冷箱3。由制冷器/液化器(L/R)的相應(yīng)冷箱(3)中的每一個(gè)所冷卻的工作氣體藉由分配回路11與對(duì)象I進(jìn)行熱交換，以向所述對(duì)象供應(yīng)冷量。
[0037]根據(jù)有利特征，單個(gè)壓縮站2壓縮用于并行設(shè)置的制冷器/液化器L/R的各個(gè)單獨(dú)的冷箱3中的每一個(gè)的工作氣體。
[0038]在適用情況下，壓縮2站2可連接到用于存儲(chǔ)工作流體的所謂的“熱”緩沖器12上。根據(jù)另一有利特征，單個(gè)壓縮站2包括潤滑螺桿式壓縮機(jī)和用于從壓縮機(jī)排出的工作流體去除油的脫油系統(tǒng)。這樣，并行設(shè)置的制冷器/液化器共用壓縮機(jī)(潤滑螺桿式壓縮機(jī))和脫油系統(tǒng)。
[0039]所述構(gòu)型使得可以限制壓縮工作流體所必需的機(jī)器和設(shè)備的數(shù)量。
[0040]這還使得可以借助于適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)部件(例如，變頻器、調(diào)節(jié)閥等)集中于有限數(shù)量壓縮機(jī)的負(fù)荷變化。
[0041]另外，在適用情況下，這還使得可以通過壓縮機(jī)類型或通過功能(制冷循環(huán)和/或客戶供給)而不是通過制冷循環(huán)來對(duì)壓縮站進(jìn)行分類。
[0042]在適用情況下，所述構(gòu)造還使得可以為每種功能或每個(gè)壓縮站提供數(shù)個(gè)流體循環(huán)壓力。
[0043]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的第一可能的示例性實(shí)施例。如圖2所示，單個(gè)共用的壓縮站2包括多個(gè)壓縮機(jī)ECl、EC2、EC3，這些壓縮機(jī)限定出數(shù)個(gè)用于工作流體的壓力水平VLP、LP、MP、HP、HP1、HP2。
[0044]在壓縮站2的進(jìn)口處，從一個(gè)或多個(gè)冷箱3中流出的流體在所謂的“極低”壓力(VLP)下到達(dá)。該極低壓力取決于對(duì)象1，該極低壓力在一些對(duì)象中可能不存在(也就是說，壓縮站中的第一壓力水平被認(rèn)為是“低”，即包括在以下提及的范圍內(nèi))。第一壓縮機(jī)ECl使工作流體的壓力上升到所謂的“低”壓LP，該低壓LP比極低壓VLP高。流體在從第一壓縮機(jī)ECl中排出之后，可以在脫油部件4中去油，然后在熱交換器5中冷卻。第一壓縮機(jī)ECl的排出口然后連接到第二壓縮機(jī)EC2的進(jìn)口，該第二壓縮機(jī)將流體從基礎(chǔ)壓力LP壓縮到高壓HP。第二壓縮機(jī)EC2的進(jìn)口也接收從冷箱3中流出的處于該低壓水平LP下的流體。如前所述，流體在從第二壓縮機(jī)EC2排出之后，可以在脫油部件4中去油，然后在熱交換器5中冷卻。在返回到冷箱3之前，流體可在最后的脫油系統(tǒng)14中經(jīng)歷最后的更有選擇性的去油。第三壓縮機(jī)EC3設(shè)置在壓縮站2中。第三壓縮機(jī)EC3在其進(jìn)口處被供給有來自冷箱3的處于所謂的“中”壓(MP)下的流體，該中壓介于低壓水平LP和高壓水平HP之間。第三壓縮機(jī)EC3也在其流體出口處限定出用于工作流體的“高”壓水平HP。流體在從第二壓縮機(jī)EC2排出之后，可以在脫油部件4中去油，然后在熱交換器5中冷卻。高壓工作流體噴射到最后的脫油系統(tǒng)14上游(一管連接到第二壓縮機(jī)EC2的出口)。
[0045]所述解決方案因此將數(shù)個(gè)潤滑螺桿式壓縮機(jī)結(jié)合在低壓LP和高壓HP之間，另外在中壓MP和該同一高壓HP之間具有一壓縮級(jí)。
[0046]所述構(gòu)造具有的優(yōu)點(diǎn)是，減小了特別是在低壓LP和高壓HP之間的循環(huán)的部分上的主油管理系統(tǒng)4 (最終的脫油系統(tǒng)14之前的脫油系統(tǒng)4)的尺寸。所述結(jié)構(gòu)也使得可以同時(shí)保持(尤其在中壓MP和高壓HP之間的)回路的這個(gè)部分中可能存在的流速和壓力的變化的靈活性。
[0047]另一方面，所述解決方案在改變低壓LP工作流體的流速的可能性方面靈活性較差，這是因?yàn)樗Y(jié)合的壓縮機(jī)相互依賴且較難控制波動(dòng)性。
[0048]由壓縮機(jī)執(zhí)行的每個(gè)壓縮級(jí)當(dāng)然可以由并行設(shè)置的兩個(gè)(或兩個(gè)以上)壓縮機(jī)所替代。這是因?yàn)楦鶕?jù)所需的工作流體流速，每個(gè)壓縮級(jí)可被分為并行設(shè)置的多個(gè)壓縮機(jī)。在此情況下，主要油管理(脫油)和冷卻系統(tǒng)可由數(shù)個(gè)壓縮機(jī)所共用，或者每個(gè)壓縮機(jī)均配備一主要油管理和冷卻系統(tǒng)。
[0049]根據(jù)極低壓力水平VLP和第一壓縮機(jī)ECl的壓縮比，第一壓縮機(jī)ECl的出口也可連接到處于所謂的“中”壓水平MP的第三壓縮機(jī)EC3的進(jìn)口。所述構(gòu)造的余下部分保持類似。
[0050]圖3中的變型與圖1中的實(shí)施例的不同之處僅在于制冷裝置包括與第二壓縮機(jī)EC2并行設(shè)置的第四壓縮機(jī)EC12。以與第二壓縮機(jī)EC2相同的方式，第四壓縮機(jī)EC12的流體進(jìn)口連接到第一壓縮機(jī)ECl的出口和來自于冷箱3的處于低壓下的流體進(jìn)口兩者。第四壓縮機(jī)EC12的出口就其本身而言連接到第三壓縮機(jī)EC3的進(jìn)口(第三壓縮機(jī)EC3的進(jìn)口也接收來自于冷箱的處于中壓MP下的流體)。
[0051]如前所述，并行設(shè)置的第二壓縮機(jī)EC2和第四壓縮機(jī)EC4可以分別在其出口處具有專用的脫油系統(tǒng)4和專用的熱交換器5。在一變型中，脫油系統(tǒng)4和熱交換器5可以是公共的并因此被共用。
[0052]如前所述，根據(jù)所需的工作流體流速，各個(gè)壓縮級(jí)可被分為多個(gè)并行設(shè)置的機(jī)器(壓縮機(jī))。
[0053]如前所述，所述解決方案將數(shù)個(gè)壓縮機(jī)結(jié)合在低壓LP和高壓HP之間，另外在中壓MP和相同的高壓HP之間提供一壓縮級(jí)。
[0054]然而，在圖3的情況中，低壓LP下的工作流體的流量的一部分通過只將流體壓縮至中壓MP的壓縮機(jī)EC12。
[0055]壓縮機(jī)EC12可裝配有變速器，以便對(duì)低壓流體流速的變化做出反應(yīng)。流體在低壓LP和中壓MP之間的再循環(huán)也是可能的，從而對(duì)負(fù)荷的變化做出反應(yīng)。
[0056]結(jié)合在低壓LP和高壓HP之間的壓縮機(jī)或多個(gè)壓縮機(jī)EC2可在恒定流速下并且獨(dú)立于負(fù)荷(對(duì)象I)的波動(dòng)及工作循環(huán)起作用。流速和壓力的波動(dòng)由在極低壓VLP直到較高水平壓力αΡ->ΜΡ->ΗΡ)之間的壓縮機(jī)EC1、EC3、EC12的組吸收。
[0057]圖4中的變型與圖3中的變型不同之處僅在于第三壓縮機(jī)EC3的出口和第二壓縮機(jī)EC2的出口在限定出用于流體的各個(gè)單獨(dú)的高壓水平HP1、HP2的不同位置處連接到至少一個(gè)冷箱3。另外，在圖4中，包括第四壓縮機(jī)EC12和其下游部件(脫油單元4和熱交換器5)的管道已經(jīng)以虛線表示出來(為了更好地示出其可選特征)。
[0058]在圖4的構(gòu)型中，第三壓縮機(jī)EC3和第二壓縮機(jī)EC2的各高壓出口 HP1、HP2在各自的熱交換器5下游包括各自的最終脫油部件14。兩個(gè)最終脫油系統(tǒng)14實(shí)際上是必要的，這是因?yàn)樵趦蓷l管線之間存在壓差。
[0059]如前所述，處于低壓LP下的流體的流量的一部分被直接壓縮至高壓HP2。在圖4的這一構(gòu)型中，該高壓HP2與在中壓MP和高壓HPl之間壓縮的壓縮機(jī)的出口處獲得的高壓HPl無關(guān)。
[0060]所述構(gòu)造還使得可以優(yōu)化具有多個(gè)壓縮級(jí)的多種類型壓縮機(jī)的尺寸和效率。
[0061]因此也能夠更加獨(dú)立地管理在分別引起兩個(gè)高壓水平HPl和HP2的回路上的流體的流速和壓力的變化。
[0062]包括介于中壓MP和高壓HPl之間的壓縮級(jí)的回路通常供應(yīng)作為系統(tǒng)的制冷源的、冷箱3的循環(huán)的減壓渦輪的主要部分。該循環(huán)的改變因此直接引起了制冷器/液化器L/R的制冷能力的改變。
[0063]另一方面，從第二壓縮機(jī)EC2中排出的高壓流體回路HP2可優(yōu)選地用于供給對(duì)象I和/或在循環(huán)的冷端處的Joule-Thompson類型的冷卻膨脹回路。
[0064]本發(fā)明可特別適用于使用氦氣或稀有氣體的且具有高的液化或制冷能力的任何制冷/液化單元。
[0065]通過非限制性示例(具有三個(gè)壓縮級(jí)、但是限定四個(gè)壓力水平的回路)，各壓縮級(jí)的各個(gè)壓力水平極低壓VLPdgS LP、中壓MP和高壓HP以及工作氣體的相應(yīng)的壓縮比和流速可包括在以下的范圍內(nèi):
[0066]
【權(quán)利要求】
1.一種借助于單一制冷器/液化器(L/R)或數(shù)個(gè)并行設(shè)置的制冷器/液化器(L/R)對(duì)同一對(duì)象(I)進(jìn)行制冷的裝置，所述制冷器/液化器(L/R)使用性質(zhì)相同的具有低摩爾質(zhì)量、也就是說平均總摩爾質(zhì)量小于lOg/mol的工作氣體，諸如純氦氣，各個(gè)制冷器/液化器(L/R)包括用于壓縮工作氣體的壓縮站(2)，意在冷卻從所述壓縮站(2)排出的工作氣體的冷箱(3)，由所述制冷器/液化器(L，R)的各個(gè)冷箱(3)中的每一者冷卻的工作氣體與對(duì)象(I)進(jìn)行熱交換以向?qū)ο?I)供應(yīng)冷量，其中，所述制冷器/液化器的所有壓縮站形成單一壓縮站(2)，所述單一壓縮站(2)壓縮用于所述制冷器/液化器(L，R)的各個(gè)單獨(dú)的冷箱(3)中的每一者的工作氣體，所述壓縮站(2)僅包括潤滑螺桿式壓縮機(jī)(EC1，EC2，EC3)和用于從自所述壓縮機(jī)(EC1，EC2，EC3)排出的工作流體中除油的脫油系統(tǒng)(4，14)，并且其中，所述壓縮站(2)包括限定用于工作流體的數(shù)個(gè)壓力水平(VLP，LP, MP, HP, HPl, HP2)的多個(gè)壓縮機(jī)(EC1，EC2，EC3)，通過串聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)(EC1，EC2，EC3)或者通過并行設(shè)置的數(shù)個(gè)壓縮機(jī)(EC1，EC2，EC3)實(shí)現(xiàn)從一個(gè)壓力水平(VLP，LP, MP, HP, HP1，HP2)到下一個(gè)較高的壓力水平的轉(zhuǎn)變，所述壓縮站包括至少兩個(gè)壓縮機(jī)(EC2，EC3)，所述至少兩個(gè)壓縮機(jī)限定所述壓縮站(2)的入口處的流體的壓力水平(VLP/LP)之上的至少兩個(gè)遞增的壓力水平(MP，HP)，兩個(gè)主壓縮機(jī)(EC1，EC2)串聯(lián)設(shè)置且在其各自的流體出口處限定分別稱為“低壓”(LP)和“高壓”(HP)的壓力水平，另一次級(jí)壓縮機(jī)(EC3)在其入口處被供給來自于所述冷箱(3)的處于所謂的“中壓”(MP)壓力水平的流體，所述中壓壓力水平介于低壓(LP)水平和高壓(HP)水平之間，該次級(jí)壓縮機(jī)(EC3)在其流體出口處也限定一“高壓”(HP)壓力水平，所述中壓壓力水平(MP)高于所述主壓縮機(jī)(EC1，EC2)的入口處的壓力水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述次級(jí)壓縮機(jī)(EC3)和所述主壓縮機(jī)(EC2)的出口連接到限定相同的高壓水平(HP)的公共導(dǎo)管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述次級(jí)壓縮機(jī)(EC3)和所述主壓縮機(jī)(EC2)的出口在限定流體的各個(gè)單獨(dú)的高壓水平(HP1，HP2)的分開的位置處連接到至少一個(gè)冷箱(3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述次級(jí)壓縮機(jī)(EC3)的出口處的高壓水平(HP)高于所述主壓縮機(jī)(ECl，EC2)的入口壓力水平。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述主壓縮機(jī)(EC1，EC2)一個(gè)接一個(gè)地串聯(lián)布置，也就是說，在所述主壓縮機(jī)之間沒有任何其它串聯(lián)的次級(jí)壓縮機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，第一主壓縮機(jī)(ECl)的出口處的流體壓力水平是處于所述低壓水平(LP)并且對(duì)應(yīng)于第二主壓縮機(jī)(EC2)的入口處的流體壓力水平，所述中壓壓力水平(MP)介于所述低壓壓力水平(LP)和高壓壓力水平(HP)之間。
【文檔編號(hào)】F25B9/00GK103827598SQ201280046082
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月23日
【發(fā)明者】J-M·伯恩哈特, C·德希爾德爾, E·法福, D·格里洛 申請(qǐng)人:喬治洛德方法研究和開發(fā)液化空氣有限公司