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Kryoflüssigkeitspumpen für tiefkalt verflüssigte Gase wie z.B. LIN, LOX, LHe, LH2, LNG, LAr

Industrie und Forschungsinstitute

Dr. rer. nat. Ulrich Zerweck-Trogisch

+49-351-4081-617

Förderpumpen für kryogene Flüssigkeiten

Das ILK hat eine modular aufgebaute Pumpe zum Fördern von tiefkalt verflüssigten Gasen wie LN2, LO2, LHe, LNG und LAr entwickelt. Dank des Baukasten-Prinzips können maßgeschneiderte Lösungen durch die Kombination von Antrieben unterschiedlichster Leistungsklassen mit geometrisch optimierten Pumpköpfen angeboten werden, um den individuellen Anforderungen an Volumenstrom, Druckerhöhung, Medium gerecht zu werden.
 
Als Kolbenpumpen ausgeführt zeichnen sie sich durch vergleichsweise langsame Hubbewegungen aus. Die geringen Geschwindigkeiten eliminieren oder reduzieren die Kavitationsneigung, da Strömungswiderstände und Beschleunigungskräfte im Medium auf ein Minimum reduziert werden.

Der Linearantrieb kann dank seiner speziellen Konstruktion und der verwendeten Materialkombinationen problemlos bei tiefkalten Temperaturen betrieben werden. Er ist zwischen den Zylindern der Kolbenpumpe angeordnet und wird in das kryogene Flüssiggas ein- und untergetaucht. Durch die Vermeidung von rotierenden Komponenten kann auf herkömmliche Schmierung mit Fett und Öl verzichtet werden, dies ermöglicht einen nahezu wartungsfreien Betrieb.

Die Pumpzylinder sind beidseitig des Linearantriebs angeordnet. Die Ventile sind in die Zylinderköpfe integriert. Sie werden jeweils für den benötigten Volumenstrom und die physikalsichen Eigenschaften des zu fördernden Mediums (Dichte, Viskosität, Kavitationsneigung) optimiert ausgeführt.

Aufgrund der Konzeption als doppeltwirkende Kolbenpumpe ist eine äußerst hohe Dynamik des Förderstroms möglich. Die (konstante) Geschwindigkeit des Linearantriebs kann in einem weiten Bereich zur Erzeugung eines gleichmäßigen Volumenstroms variiert werden. Durch einen intermittierenden Betrieb wird eine hohe Effizienz, selbst im Teillastbereich nahe Null, erreicht. Nachteilige Effekte wie Wärmeeintrag oder eine begrenzte Anzahl an Start-Stopp-Zyklen treten nicht auf.

Durch die Möglichkeit des Ein- und Untertauchens in die zu fördernde Flüssigkeit eignen sich die Kryoflüssigkeitspumpen hervorragend für die Zirkulation von kryogenen Kühlmedien entlang eines Supraleiters in einem abgeschlossenen Rohrsystem. Andere Anwendungen sind beispielsweise beim Abfüllen von kryogenen Flüssigkeiten zu finden, ein künstliches Verdampfen des Mediums zum Zweck des Druckaufbaus im Dewar wird komplett überflüssig.

Video mit flüssigem Argon und flüssigem Stickstoff

Erteiltes Patent

DE 10 2008 011 456


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