[发明专利]制冷和/或液化装置以及相关方法

权利要求书

1.一种用于包含氦气或由纯氦气组成的工作气体的制冷和/或液化的装置，所述装置包括用于所述工作气体的、形式为环路的工作回路并且相继包括：

-配备有至少一个压缩机(11，12)的工作气体压缩站(1)，

-冷箱(2)，所述冷箱用于冷却所述工作气体并且包括串联设置的多个热交换器(5)和用于使所述工作气体膨胀的至少一个部件(7)，

-用于经冷却的工作气体与使用物(10)之间的热交换的系统(14)，

-使已从热交换系统(14)通过的所述工作气体返回到所述压缩站(1)的至少一个返回管道(9)，所述返回管道(9)包括用于将所述工作气体加温的至少一个交换器(5)，所述装置还包括用于在所述压缩站(2)的出口处预冷却所述工作气体的附加系统，该预冷却系统包括诸如液氮的辅助低温流体的至少一个容积(3)，所述容积(3)经由至少一个热交换器连接至所述工作回路以便选择性地将冷能从辅助流体转移到所述工作气体，所述冷箱(2)包括第一工作气体冷却级，该第一工作气体冷却级包括布置在所述压缩站(1)的出口处的第一热交换器(5)、以及第二热交换器(15)和第三热交换器(25)，所述第一热交换器(5)属于铝制板翅式热交换器，所述第二热交换器(15)属于焊接板式或焊接管式热交换器，该第二热交换器(15)浸在用于辅助冷却流体的浴槽中，所述装置的特征在于，所述第二热交换器(15)和所述第三热交换器(25)在所述第一热交换器(5)的下游与所述工作回路既串联连接又并联连接，也就是说，在所述第一热交换器(5)中冷却的工作气体能选择性地被容许进入所述第二热交换器(15)和/或所述第三热交换器(25)，并且所述第二热交换器(15)浸在液化的辅助气体的第一容积(3)中。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二热交换器(15)是以下中的一者：不锈钢制或铝制管式热交换器、不锈钢制或铝制翅管式热交换器、不锈钢焊接板式热交换器。

3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述回路包括旁通支路(250)，所述旁通支路选择性地绕开所述第三热交换器(25)，从而允许来自所述第一热交换器(5)和/或所述第二热交换器(15)的工作气体选择性地避开所述工作回路中的所述第三热交换器(25)。

4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括排出气化的辅助流体的第一排出管道(30)，所述第一排出管道将所述第一容积(3)的上端经由通过所述第一热交换器(5)的通路与远程辅助流体回收系统连接。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，用于气化的辅助流体的所述第一排出管道(30)包括用于选择性地绕开所述第一热交换器(5)的旁通支路(130)。

6.如权利要求1至5中任一项所述的装置，其特征在于，所述第三交换器(25)属于实现所述工作气体与所述辅助流体之间的选择性交换的类型，所述装置包括将所述第一容积(3)与所述第三热交换器连接以便在第三热交换器(25)中将冷能从所述辅助流体转移到工作气体的选择性给送管道(13)。

7.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括被选择性地供给来自辅助流体源的辅助流体的第二流体容积(33)，并且所述第三热交换器(25)浸在所述第二容积(33)中以便允许所述工作气体与所述第二容积(33)的辅助流体之间的冷能的交换。

8.如权利要求1至7中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置包括排出气化的辅助流体的第二排出管道(330)，所述第二排出管道将所述第二容积(30)的上端经由通过所述第一热交换器(5)的通路与远程辅助流体回收系统连接。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，用于气化的辅助流体的所述第二排出管道(330)包括用于选择性地绕开所述第一热交换器(5)的旁通支路(130)。