[发明专利]气体液化系统和方法

权利要求书

1.一种用于液化气体的气体液化系统（1），包括：

气体进入模块（2），所述气体进入模块适于连接到气体源并且构造为将气体提供至所述系统；

热隔离容器（8）；

至少一个内部罐（9），所述至少一个内部罐在所述容器（8）中并具有从所述容器延伸的至少一个颈部（20）；

至少一个制冷冷镦（18），所述至少一个制冷冷镦具有位于所述颈部内的冷凝管部分并且朝向所述内部罐行进；

气体压缩器（22），所述气体压缩器构造为将压缩气体提供至所述制冷冷镦以用于所述低温冷却器的操作；

其特征在于：

至少一个气体压力控制机构（19），所述气体压力控制机构构造为控制流自所述气体进入模块的气体进入压力并且将这个压力调节至所述内部罐内所需的气体压力；以及

至少一个控制装置（23），所述至少一个控制装置用于通过所述气体压力控制机构控制所述系统和所述制冷冷镦的性能。

2.根据权利要求1所述的气体液化系统，其特征在于，朝向所述内部罐行进的所述至少一个制冷冷镦包括一个、两个、或更多个级（107、108、109、110），每个级均具有不同的横截面。

3.根据权利要求2所述的气体液化系统，其特征在于，所述内部罐的颈部具有与所述制冷冷镦的所述级（107、108、109、110）的几何形状相应的阶梯样式。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的气体液化系统，其特征在于，所述气体压力控制机构（19）包括以下部件中的一个或多个：

电控输入阀（3），所述电控输入阀控制进入所述内部罐的气体流；

压力调节器（4），所述压力调节器调节从所述气体进入模块流至所述内部罐的气体的压力；

质量流计（5），所述质量流计测量来自所述压力调节器并进入所述内部罐的气体体积；

压力传感器（7），所述压力传感器测量所述内部罐内的气体的压力。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的气体液化系统，还包括构造为控制通过所述压力控制机构的气体的通行的阀（12、13、14、15、16）。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的气体液化系统，其特征在于，所述气体是氦气。

7.一种利用根据权利要求1-6中任一项所述的气体液化系统（1）的气体液化方法，该方法包括以下步骤：

通过所述气体进入模块（2）将气体供应到所述气体液化系统（1）；

通过所述气体控制机构（19）和所述控制装置（23）调节进入所述内部罐（9）的气体的压力；

通过所述控制装置调节所述制冷冷镦（18）的功率以确定液化速率；

通过所述气体压力控制机构（19）来控制所述内部罐（9）中的进入气体的压力变化速率，以便在压力变化的期间及之后优化所述内部罐（9）内的液化速率；以及

将存在于所述内部罐（9）中的气体的压力调节至高于大气压力的恒定确定值，以设定期望的液化速率。

8.根据权利要求7所述气体液化方法，还包括从所述内部罐（9）中的气体的总质量来确定所述内部罐（9）内部的液化气体的水平，和/或通过测量热动力平衡下的压力或温度来确定所述气体和液体的密度。

9.根据权利要求7或8所述的气体液化方法，还包括以下步骤：

触发输入阀（3）以进行关闭，以防止气体流入所述系统中；

确定并维持所述内部罐（9）中的压力；以及

执行所述制冷冷镦的开/关循环，致使制冷冷镦级（10、11）的温度超过存在于所述内部罐（9）内部的杂质的熔化温度与升华温度，使得这些杂质沉淀并且落入所述内部罐（9）的底部中并且因此清洁所述气体预冷却与液化的区域。

10.根据权利要求7-9中任一项所述的气体液化方法，还包括等待模式，其中液化气体的体积无限地保持在与所述蒸汽平衡的状态中，所述等待模式通过这样的方式开始：所述控制装置（23）通过所述气体压力控制机构（19）触发所述输入阀（3）以关闭到所述气体液化系统的气体进入。