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Dokumentenidentifikation DE19939314A1 24.02.2000
Titel Pumpe für eine kryogene Flüssigkeit, Pumpeneinheit und Destillationssäule, die mit einer derartigen Pumpe ausgestattet sind
Anmelder L'Air Liquide, S.A. pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude, Paris, FR
Erfinder Lehmann, Jean Yves, Maisons-Alfort, FR
Vertreter Prietsch, R., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 80687 München
DE-Anmeldedatum 19.08.1999
DE-Aktenzeichen 19939314
Offenlegungstag 24.02.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.02.2000
IPC-Hauptklasse F04D 7/00
IPC-Nebenklasse F04D 13/08   F04D 29/10   F04D 29/04   F25J 3/04   
Zusammenfassung Eine Pumpe (1) für eine kryogene Flüssigkeit (3), insbesondere flüssigen Sauerstoff, umfaßt einen Hydromotor (9), der mit einer unter Druck stehenden Antriebsflüssigkeit (15) versorgt wird und ein Laufrad (21) zum Pumpen der kryogenen Flüssigkeit (3) antreibt, und Dichtmittel (33), die eine Kontamination der kryogenen Flüssigkeit (3) durch die Antriebsflüssigkeit (15) verhindern.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Pumpe für eine kryogene Flüssigkeit, insbesondere eine während eines Luftdestillationsverfahrens gewonnene Flüssigkeit, z. B. flüssigen Sauerstoff.

Pumpen für kryogene Flüssigkeiten, wie z. B. flüssigen Sauerstoff, sind bekannt; sie haben einen Elektromotor und umfassen im allgemeinen zwei getrennte Bestandteile, von denen einer Umgebungstemperatur aufweist und einen Elektromotor umfaßt, und der andere die Temperatur der kryogenen Flüssigkeit hat und eine von dem Elektromotor angetriebene Pumpeinheit aufweist.

Aus der US-A-5 545 015 ist eine mittels eines Hydromotors angetriebene Pumpe für eine kryogene Flüssigkeit bekannt.

Um die Erwärmung der kryogenen Flüssigkeit zu verhindern, ist eine teure Wärmeisolierung zwischen dem den Motor aufweisenden Bestandteil und der Pumpeinheit angeordnet, so daß der Wärmeaustausch zwischen diesen beiden Bestandteilen gering ist. Des weiteren umfassen kryogene Flüssigkeiten, die innerhalb von Luftdestillationsanlagen gepumpt werden, häufig große Mengen Sauerstoff, was ein ernsthaftes Problem bei einem Kurzschluß innerhalb der elektrischen Bestandteile des Motors darstellen kann und gefährliche Metallbrände auslösen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe zu schaffen, die zuverlässig ist und kostengünstig betrieben werden kann.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch eine Pumpe für eine kryogene Flüssigkeit, insbesondere flüssigen Sauerstoff, umfassend einen Hydromotor, der mit einer unter Druck stehenden Antriebsflüssigkeit versorgt wird und ein Laufrad zum Pumpen der kryogenen Flüssigkeit antreibt, sowie Dichtmittel, die eine Kontamination der kryogenen Flüssigkeit durch Strömen der Antriebsflüssigkeit von dem Motor zu dem Pumpenlaufrad verhindern.

Die Pumpe nach der Erfindung kann zudem mindestens eines der folgenden Merkmale aufweisen:

  • - Die Pumpe taucht in die zu pumpende kryogene Flüssigkeit ein;
  • - die unter Druck stehende Antriebsflüssigkeit ist unterkühlt;
  • - die Antriebsflüssigkeit hat eine Dichte von mindestens 400 kg/m3;
  • - der Hydromotor umfaßt ein Antriebsrad, das durch die Antriebsflüssigkeit angetrieben wird und auf einer Welle sitzt, auf der auch das Pumpenlaufrad sitzt;
  • - die gemeinsame Welle sitzt in Lagern, die mittels der Antriebsflüssigkeit geschmiert sind;
  • - die Dichtmittel umfassen eine Labyrinthdichtung, die die zwischen dem Antriebsrad und dem Pumpenlaufrad die gemeinsame Welle umgibt;
  • - die Dichtmittel erlauben ein Strömen kryogener Flüssigkeit von dem Pumpenlaufrad zu dem Motor.

Die zu pumpenden kryogenen Flüssigkeiten und die Antriebsflüssigkeit können so gewählt werden, daß der Eintritt kryogener Flüssigkeit in den Motor weder eine Verdampfung der kryogener Flüssigkeit noch der Antriebsflüssigkeit auslöst.

Die Erfindung hat auch eine Einheit zum Pumpen einer kryogenen Flüssigkeit zum Gegenstand, gekennzeichnet durch zwei in einem wärmeisolierten und mit der zu pumpenden kryogenen Flüssigkeit gefüllten Raum angeordnete Pumpen des oben beschriebenen Typs, die in die zu pumpende kryogene Flüssigkeit eintauchen und parallel in einer die unter Druck stehende Antriebsflüssigkeit führende Rohrleitung angeordnet sind.

Die Pumpeinheit nach der Erfindung kann zudem eines der folgenden Merkmale aufweisen:

  • - In der die Antriebsflüssigkeit führenden Rohrleitung sind Schaltmittel angeordnet, um entweder die eine oder die andere der beiden Pumpen mit Antriebsflüssigkeit zu versorgen;
  • - die Antriebsflüssigkeit ist eine kryogene Flüssigkeit. Eine kryogene Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit wie Sauerstoff, Stickstoff oder Argon;
  • - die Antriebsflüssigkeit ist mit der gepumpten kryogenen Flüssigkeit mischbar.

Die Erfindung hat des weiteren eine Anlage zur Destillation eines Gases, insbesondere Luft, zum Gegenstand, umfassend zumindest eine erste und eine zweite Säule, wobei der in der ersten Säule herrschende Druck höher als der in der zweiten Säule herrschende Druck ist, gekennzeichnet durch eine Pumpe des oben beschriebenen Typs zum Pumpen einer mittels einer der Säulen bereitgestellten kryogenen Flüssigkeit, wobei die Pumpe mittels einer von der Anlage gelieferten Antriebsflüssigkeit angetrieben wird.

Die Destillationsanlage kann zudem mindestens eines der folgenden Merkmale aufweisen:

  • - Die Destillationsanlage umfaßt eine Doppelsäule, die insbesondere eine Mitteldrucksäule und eine Niederdrucksäule aufweist;
  • - die gepumpte kryogene Flüssigkeit ist eine sauerstoffreiche Flüssigkeit;
  • - die gepumpte kryogene Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, die aus einer Argonsäule stammt;
  • - die gepumpte kryogene Flüssigkeit ist eine Flüssigkeit, die aus einer Niederdrucksäule stammt und zu einem Verdampfer geführt wird;
  • - die Säulen sind nebeneinander angeordnet;
  • - die Antriebsflüssigkeit ist flüssige Luft, die mittels einer Wärmeaustauschleitung bereitgestellt wird;
  • - die Antriebsflüssigkeit ist eine sauerstoffreiche Flüssigkeit;
  • - die Antriebsflüssigkeit ist eine sauerstoffarme Flüssigkeit.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung anhand der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt einer Pumpe, die in eine kryogene Flüssigkeit eintaucht;

Fig. 2 eine Ansicht des Bereichs A in Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht einer Luftdestillationsanlage;

Fig. 4 ein Schaubild einer Pumpeinheit;

Fig. 5 eine Abwandlung der Pumpeinheit nach Fig. 4;

Fig. 6 eine Abwandlung einer Destillationsanlage.

In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Bauteile.

Fig. 1 zeigt eine Pumpe 1, die in einer wärmeisolierten Kammer 2 in eine zu pumpende kryogene Flüssigkeit 3, z. B. flüssigen Sauerstoff, eintaucht.

Die Kammer 2 kann z. B. ein wärmeisolierter Behälter sein, der außerhalb einer Luftdestillationssäule angeordnet ist und einen Einlaß 5 für die zu pumpende kryogene Flüssigkeit 3 hat. Die Kammer kann aber auch einen der Sockel einer solchen Säule bilden. Dann ist die Pumpe am Fuß des Sockels angeordnet, so daß sie vollständig in die zu pumpende kryogene Flüssigkeit eintaucht.

Die Pumpe hat ein Gehäuse 7, in dem nebeneinander ein Hydromotor 9 und eine mittels des Hydromotors 9 angetriebene Pumpeinheit 11 angeordnet sind.

Der Hydromotor 9 umfaßt ein Antriebsrad 13, das durch eine unter Druck stehende Antriebsflüssigkeit angetrieben wird, die über eine radiale Speiseleitung 17 herangeführt und dann über eine Auslaßleitung 19 abgeführt wird. Die beiden Leitungen 17 und 18 sind an geeigneten Stellen mit dem Gehäuse 7 verbunden und durchqueren die Kammer 2.

Die unter Druck stehende Antriebsflüssigkeit 15 ist z. B. unter hohem Druck stehende flüssige Luft oder eine reiche Flüssigkeit aus einer Luftdestillationssäule, d. h. sauerstoffreiche flüssige Luft, oder eine arme Flüssigkeit aus einer solchen Säule, d. h. nahezu reiner flüssiger Stickstoff. Die Antriebsflüssigkeit hat vorzugsweise eine Dichte von mindestens 400 kg/m3 und wird vor ihrem Eintritt in die Pumpe 1 unterkühlt.

Wie Fig. 1 zu entnehmen ist, umfaßt die Pumpeinheit 11 ein Laufrad 21 zum Pumpen der zu pumpenden kryogenen Flüssigkeit 3, das durch den Hydromotor 9 angetrieben wird. Das Pumpenlaufrad 21 nimmt bei Drehung die kryogene Flüssigkeit 3 über eine zentrale Aufnahmeleitung 23 auf und gibt sie dann über eine radiale Abgabeleitung 25 ab.

Das Pumpenlaufrad 21 sitzt auf einer Welle 27, auf der auch das Antriebsrad 13 sitzt, so daß ersteres angetrieben wird.

Die Welle 27 sitzt in zwei Axiallagern 29 sowie einem Radiallager 31, das zwischen dem Antriebsrad 13 und dem Pumpenlaufrad 21 liegt.

Vorteilhaft werden die Lager 29 und 31 mittels der Antriebsflüssigkeit 15 geschmiert.

Damit eine Kontamination der zu pumpenden kryogenen Flüssigkeit 3 durch die Antriebsflüssigkeit 15 verhindert wird, sind zwischen dem Antriebsrad 13 und dem Pumpenlaufrad 21, genauer gesagt zwischen einem Axiallager 29 und dem Pumpenlaufrad 21, Dichtmittel 33 angeordnet, die das Schmieren des Lagers 29 durch die Antriebsflüssigkeit 15 ermöglichen.

Die Dichtmittel 33 umfassen vorteilhaft eine Labyrinthdichtung 35, die die gemeinsame Welle 27 umgibt.

Fig. 2 zeigt die Labyrinthdichtung 35 im Detail; sie umfaßt einen Metallblock 37, der in leckdichtem Kontakt mit der Innenseite des Gehäuses 7 der Pumpe steht und den die Welle 27 durchgreift. In dem Block 37 sind zwei ringförmige Hohlräume 39 und 41 ausgebildet, die die Welle 27 umgeben und voneinander beabstandet sind.

Der Hohlraum 39 ist über einen Kanal 43, der in dem Block 38 ausgebildet ist und in eine Leitung 45 mündet, die das Gehäuse 7 durchquert, mit einer ersten externen Vakuumquelle 47 (vgl. Fig. 1) zur Entnahme von Antriebsflüssigkeit 15 und kryogener Flüssigkeit 3 verbunden, welche über den aus dem Spiel zwischen dem Block 37 und der Welle 27 resultierenden Spalt in den Hohlraum 39 eingedrungen sind.

Der Hohlraum 41 ist über einen Kanal 49, der in dem Block 37 ausgebildet ist und in eine Leitung 51 mündet, die das Gehäuse 7 durchquert, mit einer zweiten externen Vakuumquelle 53 (vgl. Fig. 1) verbunden, um kryogene Flüssigkeit 3, die über den Spalt zwischen dem Block 37 und der Welle 27 in den Hohlraum 41 eingedrungen ist, zu entnehmen und die so entnommene Flüssigkeit über eine Leitung 55 der Leitung 25 zuzuführen, so daß ein Teil der kryogenen Flüssigkeit 3, die durch das Spiel zwischen dem Block 37 und der Welle 27 in den Spalt eingedrungen ist, zurückgewonnen wird.

Das mittels der Quelle 47 erzeugte Vakuum ist größer als das mittels der Quelle 53 erzeugte, so daß keine Antriebsflüssigkeit 15 in den Hohlraum 41 eindringen kann. Eine Kontamination der kryogenen Flüssigkeit 3 wird somit wirkungsvoll verhindert.

Die Pumpe 1 arbeitet nach folgendem Prinzip:

Die Antriebsflüssigkeit 15 wird unter Druck und unterkühlt an das Antriebsrad 13 herangeführt, um letzteres zu drehen.

Das angetriebene Antriebsrad 13 treibt wiederum über die Welle 27 das Pumpenlaufrad 21 an, so daß die zu pumpende kryogene Flüssigkeit über die zentrale Leitung 23 in die Pumpe aufgenommen und über die Leitung 25 abgegeben wird.

Wenn die Lager 29 und 31 mittels der Antriebsflüssigkeit 15 geschmiert werden, besteht kein Bedarf für ein zusätzliches Schmiermittel und die Pumpe 1 gestaltet sich konstruktionsmäßig wesentlich vereinfacht. Insbesondere lassen sich Probleme vermeiden, die durch Kontamination des gepumpten Stroms durch ein zusätzliches Schmiermittel entstehen, von denen es für Pumpen zahlreiche gibt.

Des weiteren bildet die Labyrinthdichtung 35 ein wirkungsvolles Mittel, um einerseits einen Teil des Leckstroms der kryogenen Flüssigkeit 3 zurückzugewinnen und andererseits deren Kontamination durch die Antriebsflüssigkeit 15 zu verhindern.

Nach einer Abwandlung der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Pumpe kann die Pumpe mehrere Pumpenlaufräder und/oder Antriebsräder aufweisen, was es ermöglicht, bei entsprechenden Durchflußraten die Drehzahl der Welle und somit den Verschleiß der Pumpe zu verringern. Dies entspricht der bei einer mehrstufigen Pumpe vorliegenden Situation.

Vorteilhaft wird die Pumpe 1 nach der Erfindung in einer Luftdestillationsanlage eingesetzt, wie z. B. der, die in Fig. 3 dargestellt ist und die Bezugsziffer 50 hat.

Die Anlage 50 umfaßt im wesentlichen eine Doppelsäule 52, eine Hauptwärmeaustauschleitung 54, einen Verdichter 56 für die zu destillierende Luft und Vorrichtungen 58 zur Reinigung der zu destillierenden Luft. Sie umfaßt zudem eine Kammer 59, in der eine Pumpe 1 nach der Erfindung (schematisch angedeutet durch ihr Gehäuse) zum Pumpen des während der Destillation erzeugten flüssigen Sauerstoffs zu der Hauptwärmeaustauschleitung 54.

Die Doppelsäule 52 umfaßt eine Mitteldrucksäule 60, die unter einem mittleren Druck von z. B. 6 bar absolut betrieben wird, eine Niederdrucksäule 62, die unter einem niedrigen Druck, der geringer als der der Mitteldrucksäule ist, z. B. einem Druck, der etwas höher als 1 bar absolut ist, betrieben wird, und einen Haupt-Verdampfer/Kondensator 64.

Die zu destillierende, gasförmige Luft, die mittels des Verdichters 56 verdichtet und, z. B. durch Adsorption, in der Vorrichtung 58 von Wasser und CO2 gereinigt wird, wird in der Hauptwärmeaustauschleitung 54 gekühlt und nahe an ihrem Taupunkt an der Basis der Mitteldrucksäule 60 eingeleitet.

Ein Teil der Luft am Auslaß der Vorrichtung 58 wird in einem Verdichter 58A verdichtet, in der Hauptwärmeaustauschleitung 54verflüssigt und dann der die Pumpe 1 nach der Erfindung enthaltenden Kammer 59 zugeführt.

In dieser Kammer 59 wird die unterkühlte flüssige Luft als Antriebsflüssigkeit 15 für das Antriebsrad 13 des Hydromotors 9 eingesetzt. Aufgrund der durch die unterkühlte flüssige Luft zum Antrieb des Antriebsrads 13 geleisteten Arbeit wird diese Flüssigkeit entspannt und einem Zwischenniveau der Mitteldrucksäule 60 zugeführt.

Der Verdampfer/Kondensator 64 verdampft an der Basis der Niederdrucksäule 62 flüssigen Sauerstoff durch Kondensation von Stickstoff aus dem Kopf der Mitteldrucksäule 60.

Aus dem Sumpf der Niederdrucksäule 62 abgezogener flüssiger Sauerstoff OL wird mittels der Pumpe 1 nach der Erfindung gepumpt, dann über eine Leitung 64 zu der Hauptwärmeaustauschleitung 54 geführt und dort verdampft, während sich die unter Hochdruck stehende Luft verflüssigt.

"Reiche Flüssigkeit" (sauerstoffreiche Luft) LR wird aus dem Sumpf der Mitteldrucksäule 60 abgezogen, dann in einem Wärmeaustauscher 68 unterkühlt und in die Niederdrucksäule 62 eingeleitet.

"Arme Flüssigkeit" (fast reiner flüssiger Stickstoff) wird dem oberen Bereich der Mitteldrucksäule 60 entnommen, in einem Druckminderventil 62 entspannt und dann in den Kopf der Niederdrucksäule 62 eingeleitet.

Die arme und die reiche Flüssigkeit können auch als Antriebsflüssigkeiten für eine Pumpe nach der Erfindung eingesetzt werden. Dann ist anstelle des Ventils 72 oder 70 der Hydromotor in der Übertragungsleitung angeordnet.

Die Pumpe nach der Erfindung ermöglicht es, die von der Hauptwärmeaustauschleitung 54 zu der Mitteldrucksauie 60 geführte Luft zu entspannen, bevor diese in die Säule 60 eingeleitet wird, wobei die durch die Entspannung geleistete Arbeit zum Antrieb der Pumpe und zum Abzug flüssigen Sauerstoffs aus dem Sumpf der Niederdrucksäule 62 genutzt wird.

Bei der Anordnung nach Fig. 4 liegt in einer Kammer eine Pumpeinheit 87, die zwei Pumpen 1A und 1B umfaßt, die in die zu pumpende kryogene Flüssigkeit 3 eintauchen und parallel in einer Leitung, die die unter Druck stehende Antriebsflüssigkeit 15 führt, angeordnet sind, um bei einem möglichen, durch Verschleiß ausgelösten Defekt einer der zwei Pumpen kompensierend zu wirken, was eine wesentliche Verlängerung der Intervalle zur Wartung ermöglicht, welche ein schalten der Destillationsanlage erfordert.

In den Leitungen 17A und 17B zum Heranführen der Antriebsflüssigkeit für die Pumpen 1A und 1B sowie in den Leitungen 19A und 19B zur Abgabe der Antriebsflüssigkeit ist jeweils ein Dreiwegeventil 85, 90 angeordnet, um zwischen der Versorgung der einen 1A und der anderen 1B der zwei Pumpen mit Antriebsflüssigkeit 15 umschalten zu können.

Fig. 5 zeigt eine vereinfachte Abwandlung der Ausführungsform der Pumpeneinheit 87 nach Fig. 4. Zwei der Steuerventile 92 und 94 sind jeweils in einer gemeinsamen Speiseleitung 17 und einer gemeinsamen Abgabeleitung 19 für die Antriebsflüssigkeit 15 angeordnet, wobei ein Rückschlagventil 96, 98 am Auslaß jeder Pumpe 1A, 1B angeordnet ist.

Fig. 6 zeigt eine Luftdestillationsanlage 101, die Rohargon erzeugt. Die Anlage 101 umfaßt im wesentlichen eine Mitteldrucksäule 102, die unter einem mittleren Druck von z. B. 6 bar absolut arbeitet, eine Niederdrucksäule 103, die unter einem Druck arbeitet, der niedriger als der durchschnittliche Druck ist, z. B. unter einem Druck, der etwas höher als 1 bar absolut ist, und eine Rohargonproduktionssäule 104, eine Hauptwärmeaustauschleitung 105, ein Verdichter 106 für die zu destillierende Luft und eine Vorrichtung 107 zur Reinigung der zu destillierenden Luft.

Die Mitteldrucksäule 102, die Niederdrucksäule 103 und die Argonsäule 104 sind nebeneinander angeordnet.

Des weiteren umfaßt die Mitteldrucksäule 102 einen Hauptverdampfer/Kondensator 110; die Rohargonproduktionssäule 104 umfaßt einen Kopfkondensator 112.

Eine Gasleitung 116, die die Argonabzapfung darstellt, verbindet einen Zwischenpunkt der Niederdrucksäule 103 mit dem Sumpf der Argonsäule 104, an dessen Basis eine Flüssigkeitsrückspeiseleitung 117 zu einer Pumpe 1 nach der Erfindung (schematisch dargestellt) abzweigt, die in einem Gehäuse 59 angeordnet ist, und zu der Niederdrucksäule 103 führt, usw. etwa auf der gleichen Höhe, auf der die Leitung 116 austritt.

Eine Flüssigkeitsleitung 119 verbindet den Kopf der Säule 104 mit einem Zwischenniveau der Mitteldrucksäule 103.

Das zu destillierende Gas, das mittels des Verdichters 106 verdichtet wurde und z. B. mittels Adsorption in der Vorrichtung 107 von Wasser und CO2 gereinigt wurde, wird in der Hauptwärmeaustauschleitung 115 gekühlt und dann in der Leitung 105 in zwei Ströme aufgeteilt. Der erste Strom wird nahe seinem Taupunkt dem Sumpf der Mitteldrucksäule 102 zugeführt. Der zweite Strom wird z. B. in einer Turbine 119 entspannt und auf einem Zwischenniveau oberhalb der Leitung 116 der Niederdrucksäule 103 zugeführt.

"Reiche Flüssigkeit" (sauerstoffreiche Luft) LR wird aus dem Sumpf der Mitteldrucksäule 102 abgezogen, dann in einem Wärmeaustauscher 124 unterkühlt, um als Antriebsflüssigkeit für die zwei Pumpen 1A und 1B verwendet zu werden, die in Kammern 59 angeordnet sind und parallel mit der Leitung für die reiche Flüssigkeit LR verbunden sind. Die erste Pumpe 1A wird zum Pumpen von aus der Niederdrucksäule 103 abgezogenem flüssigem Sauerstoff zu dem Haupt-Verdampfer/Kondensator 110 und die zweite Pumpe 1B wird, wie oben beschrieben, zum Pumpen von aus dem Sumpf der Argonsäule 104 abgezogener Flüssigkeit zu der Niederdrucksäule 103 eingesetzt. Stromab der zwei Pumpen 1A und 1B wird die reiche Flüssigkeit LR in zwei Ströme aufgeteilt, von denen einer zu dem Kopfkondensator 112 der Argonsäule 104 und der andere auf ein Zwischenniveau der Niederdrucksäule 103 geführt wird.

"Arme Flüssigkeit" (fast reiner Stickstoff) LP wird aus dem oberen Bereich der Mitteldrucksäule 102 abgezogen, dann in einem Wärmeaustauscher 126 unterkühlt, nachfolgend in einem Druckminderventil 130 entspannt und schließlich in den Kopf der Niederdrucksäule 103 eingeleitet.

Roh- oder Reststickstoff NR, der aus dem Kopf der Niederdrucksäule 103 abgezogen wurde, wird beim Durchströmen des Wärmeaustauschers 126 und dann in der Wärmeaustauschleitung 5 erwärmt.

Unter niedrigem Druck stehendes Sauerstoffgas OCBP wird aus dem Kopf der Mitteldrucksäule abgezogen und in zwei Ströme aufgeteilt, von denen einer in den Sumpf der Niederdrucksäule 103 eingeleitet und der andere beim Durchströmen der Hauptwärmeaustauschleitung 105 erwärmt wird.

Die Pumpe nach der Erfindung ermöglicht die vorteilhafte Nutzung von innerhalb einer Luftdestillationsanlage verfügbaren Energiequellen und erfordert zum Betrieb keine Stromquelle, so daß die Gefahr z. B. von Metallbränden wirkungsvoll verhindert ist. Durch ihren Aufbau ist sie robust und zuverlässig.


Anspruch[de]
  1. 1. Pumpe (1) für eine kryogene Flüssigkeit (3), insbesondere flüssigen Sauerstoff, umfassend einen Hydromotor (9), der mit einer unter Druck stehenden Antriebsflüssigkeit (15) gespeist wird und ein Laufrad (21) zum Pumpen der kryogenen Flüssigkeit (3) antreibt, gekennzeichnet durch Dichtmittel (33), die eine Kontamination der kryogene Flüssigkeit (3) durch Strömen von Antriebsflüssigkeit (15) von dem Motor zu dem Pumpenlaufrad (21) verhindern.
  2. 2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie in die zu pumpende kryogene Flüssigkeit (3) eintaucht.
  3. 3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die unter Druck stehende Antriebsflüssigkeit (15) unterkühlt ist.
  4. 4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsflüssigkeit (15) eine Dichte von mindestens 400 kg/m3 hat.
  5. 5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydromotor (9) ein Antriebsrad (13) umfaßt, das durch die Antriebsflüssigkeit (15) angetrieben wird und auf einer Welle (27) sitzt, auf der auch das Pumpenlaufrad (21) sitzt.
  6. 6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Welle (27) in Lagern (29, 31) sitzt, die mittels der Antriebsflüssigkeit (15) geschmiert sind.
  7. 7. Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel (33) eine Labyrinthdichtung (35) umfassen, die zwischen dem Antriebsrad (13) und dem Pumpenlaufrad (21) die gemeinsame Welle (27) umgibt.
  8. 8. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtmittel ein Strömen der kryogenen Flüssigkeit von dem Pumpenlaufrad zu dem Motor erlauben.
  9. 9. Verwendung einer Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einer Luftdestillationsanlage (15).
  10. 10. Einheit zum Pumpen einer kryogenen Flüssigkeit, gekennzeichnet durch zwei in einer wärmeisolierten und mit der zu pumpenden kryogenen Flüssigkeit (3) gefüllten Raum (2) angeordnete Pumpen (1A, 1B) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, welche Pumpen in die zu pumpende kryogene Flüssigkeit (3) eintauchen und parallel in einer Leitung (17A, 17B, 19A, 19B) angeordnet sind, die die unter Druck stehende Antriebsflüssigkeit führt.
  11. 11. Pumpeinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einer die Antriebsflüssigkeit führenden Leitung (17A, 17B, 19A, 19B) Mittel (88, 90) Schaltmittel angeordnet sind, um entweder die eine (1A) oder die andere (1B) der zwei Pumpen mit Antriebsflüssigkeit zu versorgen.
  12. 12. Anlage (50; 101) zur Destillation eines Gases, insbesondere Luft, umfassend zumindest eine erste (60; 102) und eine zweite (62; 103) Säule, wobei der in der ersten Säule (60; 102) herrschende Druck höher als der in der zweiten Säule (62; 103) herrschende Druck ist, gekennzeichnet durch zumindest eine Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zum Pumpen einer mittels einer der Säulen (60, 62; 102, 103) gelieferten kryogenen Flüssigkeit, wobei die Pumpe (1) durch eine von der Anlage (50; 101) gelieferte Antriebsflüssigkeit angetrieben wird.
  13. 13. Destillationsanlage nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Doppelsäule (52), die insbesondere eine Mitteldrucksäule (60) und eine Niederdrucksäule (62) aufweist.
  14. 14. Destillationsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Säulen (102, 103, 104) nebeneinander angeordnet sind.
  15. 15. Destillationsanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gepumpte kryogene
  16. Flüssigkeit eine sauerstoffreiche Flüssigkeit ist.
  17. 16. Destillationsanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gepumpte kryogene Flüssigkeit eine Flüssigkeit ist, die aus einer Rohargonproduktionssäule (104) stammt.
  18. 17. Destillationsanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die gepumpte kryogene Flüssigkeit eine Flüssigkeit ist, die aus einer Niederdrucksäule (103) stammt und zu einem Verdampfer (110) geführt wird.
  19. 18. Destillation nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsflüssigkeit von einer Wärmeaustauschleitung (54) bereitgestellte flüssige Luft ist.
  20. 19. Destillationsanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsflüssigkeit eine sauerstoffreiche Flüssigkeit ist.
  21. 20. Destillationsanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsflüssigkeit eine sauerstoffarme Flüssigkeit ist.






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