JPS58165580A

JPS58165580A - 液体寒剤圧縮方法及びポンプ

Info

Publication number: JPS58165580A
Application number: JP58027501A
Authority: JP
Inventors: ト−マス・ウインタ−・シヤツク
Original assignee: Air Products and Chemicals Inc
Current assignee: Air Products and Chemicals Inc
Priority date: 1982-02-22
Filing date: 1983-02-21
Publication date: 1983-09-30
Also published as: HK43487A; JPS63187068A; CA1200479A; EP0087131A1; US4447195A; DE3363990D1; EP0087131B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は液体寒剤ポンプ、特に液体、ガス状及び超臨界
ヘリウムを圧縮し、輸送する改善されたポンプに関する
。

例えばヘリウムなどの液体寒剤を大量に生産工場から遠
い場所に輸送する事は通常、ガスを液化し、液体を絶縁
タンク内に移し、タンクを遠い所に輸送して達成され、
ここで鍛終用途の如例で、液体は液体として保管される
か、別の絶縁液体容器内に移されるか、又はガスに転換
されるか、崗辺温度近くまで可湿されるか、シリンダ内
で保管するため高圧に圧縮されるかである。圧縮の場合
、ガスを周辺温度まで可湿して、これを高圧に圧縮する
工場は、大容量の熱交供養と、熱源（約１５０８ジュー
ル／グラム、又は約６７００　ＢＴＬＩ　／標準１００
０立方フイーイ）と、駆動Ｗ＆置（約５７４０ジユール
／グラム、又は約２５５００　ＢＴｕ　７標準１０００
立カフイード）を必要とする中間段、ｍ！冷却段階を持
つ通常４又は５Ｒのコンプレッサと、冷却源（約５７４
０ジユール／グラム、又は約２５５００　ＢＴＵ　／標
準１０００立方フィート）、捕捉された汚染、即ちコン
プレッサを潤滑するのに使われた蒸気の型の油を取除く
装置とを必要とする。

この設備の資本費用は大きい。通常不完全な油の除去は
不都合なだけでなく、Ｌｔ−１：Ｌ［危険であシそれは
ヘリウムが呼吸ガス担持体として潜水工業に使われるか
らである。この大きさの設備は通常ａｔを生じ、はぼ移
動することが出来ず、とりわけ絶えず管理を必要とし、
二方作動時には圧顛されたヘリウムの連続的分析としば
しば保守を必１°、１゜喪とする。　　　　　　　　　　・１−１１：。

アメリカ特許第４１５６５８４号は、液化ガスを圧縮、
輸送するのに使われるヘリウムポンプの一例であるが、
本米薊記目的を達成出来るものではない。

本発明は先ず、例えばヘリウムなどの液化ガスを圧縮し
、輸送するポンプを達成することで前記間ＭＫ打勝って
シシ、ζこでピストンはモータで駆動され、枢動装置＃
ｉ４棒式りンク装置を基とし、モータ又はモータ駆動フ
ライホイールの回転運動は往復運動に変換され、ピスト
ンを＃１ぼ直線内で駆動する。ピストンは、駆動装置の
非直線性のためのその損失は無視出来るほどで駆動され
、非直線性ははぼ無視出来る。ポンプはさらに、ピスト
ンを通る寒剤の洩れを最小にするための改善されたピス
トンリング組立体と、ピストン上のシリンダ内に遣見ら
れた空気を排出するブーツ組立体と、送出オリアイスを
通る流体の洩れを防ぐための緩衝送出弁とを有すや。共
則する弁と熱交換器とに組合わされた２段−ンプは保管
容益がら液化ヘリ、１□：１：、□ ラムを取出して、液、：：・化ヘリウムを約２０５気圧
（３０００１゛）ボンド／平方インチ）ｉで加圧にょシ気化するための装
置と方法とを提供する。この圧縮を連取するのに４ｂｌ
ｌ！な特定のエネルギは約２３０ジユール／ダラム（１
０２０ＢＴＵ　／　＠準１０００立方フィート）である
。

第１図を参照すると、ポンプ組立体ｌＯはベース板１４
上に装架されたポンプ１２を有し、ベース板は順にチャ
ンネルなど構造部材で構献された７レーム１６に蝦付け
られ、フレームは通常の技術により、且技術上よく仰ら
れているようすべての付属設備に適応するよう一緒に配
置式れ、取付性られる。

モータ１８はフレーム１６上に装架される。モータ１８
は技術上知られているようにやわらかいベルトｎ−ｔ’
７ライホイール２ｏを駆動し、７シイホイール加は通常
の様式で回転するよう７レーム１６に保持される。フラ
イホイール加は偏心体ムを鳴し、偏心体は麺にその上に
ほぼＬ字型の梁加を装架している。リンク装置組立体は
Ｊ字型にたとえることが出来、駆動装置をＩＪ駆動」と
呼ぶことが出来る。

梁２６Ｆｉ２個の点あ、３０を持ち、それゆえ偏心体ム
の中心、Ａ２’＋３’Ｊは直角三角形の頂点の所に中心
を持つ直角三角形を一定するような位置にある。

点かは揺動腕！に取付けられた回動体２９を有し、この
腕は願Ｋｋ−ス板１４とフレーム１６とに順に取付けら
れた適蟲な構造部材莫に取付けられた回動体３４に軸受
けされる。点３０Ｆｉヨーク組立体梱を受ける回一体あ
を持ち、曹−りは順にねじ接手４２を経てポンプ軸（図
示なし）に取付けられる。駆動装置は、モータが回転す
ると、フライホイール加の回転運動がポンプ軸の往復運
動に転換されて、ポンプ内のピストンが直線往復運動で
駆動されるように作動する。

ピストン用の駆動装置はモータ１８からの回転動力をプ
ーリ１９．ベルトｘｉ−ｉてフライホイール加に伝える
。フライホイールＩはクランク軸偏心体路にキー付けさ
れる。クランク軸偏心体Ｕはテーパローラベアリング（
図示なし）を経て梁２６を駆動する。ばねとして使われ
るオーリング（図示なし）によシテーパローラベアリン
グ上の隙間はセロに維持することが出来る。オーリング
は又クランク軸をシールリングにシールし、ベアリング
空所からのグリースの損失を防ぐ。駆＃装ｒｔＦｉ、播
帥腕３２に結合され九梁加、ベース板１４に取付けられ
た回動体支持部材３５．７ライホイールクランク軸の偏
心体ムで構成され、４棒式リンク装置を形成する。それ
ゆえピストン駆動端回動体あの所の梁あの結合点曲線は
ほぼ直線である。

ＷＪ２図を参照すると、４棒式リンク装置は図解”　的
に示され、この装置は連続回転運動からほぼ正しい直線
往復運動を生じる。正しい直線運動からの僅かな偏位４
、圧縮力、引張力の両者を伝えることの出来る寸法のや
わらかいリンクにより適応される。リンク装ＴＩｔ＃′
ｉクランクムＢの連続回転運動１に４棒式リンク装置ム
Ｂ、ＢＣ，Ｃ１ｌ、ムＤの棒ＢＣに伝える。＠ＢＣはク
ランクムＢと棒ＣＤの抑制とによシ、捧ＢＣから延長さ
れ圧点１がほぼ正しい直線運動を示すように動、〈。曲
線からの偏位は棒ｉνの撓みで適応され１．１．６１１
１Ｅｙの長さはもしベアリングがピストン内に使われて
いれは駆動装置（Ｋは決定的ではない。ｍｙ″の長さは、本発明のように
ピストン内にベアリングが無（，４ｋｌＦの撓みがその
運動方向に直角の運動に一応するよう使われている時は
撓みに十分なように作られる。それゆえり／り装置ムＢ
、ＢＣ，ＣＤ、ムＤ内の延長ＡＫの結合点−線は直線か
ら±０．００２０７５はどの割合（ｃｐｓ　／　ｅｓａ
又はインチ／インチ）しか偏位を持たす、むしろ大きい
力が棒しν上にその運動方向に働らいても、棒ｍｙの運
動方向に直角の極めて小さい力しかピストン案内上には
働らがないことを１明することが出来る。

表ＩＫ示す寸法又は割合を持つ第２図にグラフ化され九
４棒式リンク鋏置の前に、４棒式リンク装置を使って直
線への最も近い登録された接近は、マサチェーセッツ工
科大字とニューヨークのウィリー出版社との技術評論に
より合一出版された１９５１都のジ謄ンヘロンズとジョ
ージ　ネルソンとの表題「４棒式リンク装置、その合成
装置への適用の解析」に示されるように、士約０．０１
７１の割合（〜／−又１ンチ／インチ）の偏位を持つと
示ゎ、い、。、１゜１表　　１ＢＣ＝ｇ２．ＱＬＣＤ＝、＝２．ＯＬムＤ−２，８１７３ＬＣ嶌＝２．ＯＬｍｙ≧Ｌ表１に示される４１１式リンク懺随０特定の割合は４１
１１式リンク装置とその中に置かれるやわらかい俸との
組合わせを可能にするかぎである。この場合、組合体は
椰を挫屈させることなくａｍの運動方向に加えられる３
６３２　ｋｌ　（８０００ボンド）の荷１を都合よく取
扱うことが出来、一方運動に直角の方向には無視出来る
ほどの小さい力又は運動しか発生しない。４１ｉ１式リ
ンク懐置とレバーとを使った既存の往傷躯ｊｉｌｌｌＩ
妓筺で似、１３６２時（ａｏｏｏボンド）の力しか許さ
れず、駆動装置は小型で社なかった。

このような駆動装置で同様な結果を得るため、梁の長さ
はストロークＬの１倍も必要である。本発明の駆動装置
は梁の長さはストロークの２倍、合計長（ＤＣとＣ１と
の和）はストロークの４倍で同じ目的を達成している。

第３１１１を参照すると、ポンプ１２Ｆｉ、支持柱間に
よりベース板１４に取付けられ、この柱は順にシリンダ
５２に＊付けられる。シリンダ５２の中にピストン８が
置かれ、ピストンは細長い管状延長部側に取付けられ九
クローム、ニッケルステンレスＩＩＩＩ碑から機械加工
され九中実のヘッド団を有し、延長部も又クローム、ニ
ッケルステンレス鋼で作られる。ピストン・シはシリン
ダ犯の内情で往復し、ピストンライダ６０によシ位置決
めされ、ピストンシール即ちリング組立体屹てシールさ
れ、この組立体は第Ｓ−にＯＬ＜示され、特にあとで述
べる。

ピストン柄は技術上よく知られるように伸シール組立体
例と、適轟な案内装置１ｌ１１６６とによりベース板１
４内に摺動可能に０架される。ピストンの中にピストン
榔鎚が置かれ、ピストン欅は技術上よく知られるように
ねじボルトとナツト７０とにより■−ク組立体切に取付
けられる。ピストンはその駆動端の所でかたいブーツ体
７２と、一対のオーりンダ７４　、７６とＫよシピスト
ン棒にシールされる。ブーツ体７２とナツト７０との間
に菖４図に示すブーツ止め７８があり、あとで詳しく述
べる。

シリンダに入口弁座（資）が結合され、この弁塵祉入口
弁＆と付−〇大ロ弁ステ五あとを有する。入口弁座５ｏ
Ｆｉその上に入口管間とノズル羽とが懐架され、ノズル
の上に真空ジャケット付きアキュムレータ匍が取付けら
れる。真空ジャケット付きアキュムレータ匍は外側の真
空ジャケット蛇と、内側の＃！品アキュムレータ９４（
サージ槽）と入口管％とを有する。ポンプ出口９８はア
卑ユムレータ９（１に必要な真空を得るために有・する
。ボペッ）　１０２を持つ送出弁１００は第３図艦ニ一
般的に、第６柄に１Ｌ、＜オ、わ、。　　　　−・・町
。

第４図を参照すると第３図のブーツ止め７８が詳しく示
されている。ブーツ止め７８祉溝又は凹所乃を鳴し、こ
の凹Ｐ９ｒ＃′ｉブーツ体ｎをピストン棒６８にシール
するオーリング７４と組合う面上にくぼみを形成する。

もしへりりムがピストン棒絽をピストンヘッド５６に結
合するねじ接手を経て洩れるか、又は空気がブーツシー
ルを経て空間内に洩れ、一方装置が冷えく、次に温かい
時に膨張するためにガスがピストン棒郭とピストン（の
内面との間にたまるならば、オーりング７４は第４図の
ように変形し、それゆえガスをブーツ体７２Ｃ）外に通
すためのガス用の通路を作シ出す。その空所の外にはじ
けるオーリング７４は図示のように逃し弁として−ら〈
。装置が冷える時、オーリング７４はそのもとのＩＩＭ
戻り、有効なシールよなる。ブーツ止め７８はブーツ体
がピストン棒とピストンとに関して軸線方向に動くのを
防ぎ、一方ブーツ体７２の捩）運動（ＩＩれ）は出畿る
。

：１′。

第５図を参照オると、ピストンシール似は８情の別々の
組立−そ゛・１．ＩＩＭ、されている。第１，１１１、
第３．１１３、第５．１１６及びＩＩ７．１１７組立体
はｆ　Ｘ　１１止組立体であシ、割れ目の無い円筒リン
グ（→を有し、これは次のリング上の圧力変動を減少す
る。リングとピストンとの材料の熱収縮差の丸め、リン
グは低温でピストン上によシ密着する。

リング（＆）はポリテトラフルオロエチレンと、商品名
ルーロンＬＤ及びｙｏｐ−園として光られている充填材
料との合成体で作られ、この材料は、ピストン材料に使
われるクロームニッケルステンレス鋼と潤滑無しで摺動
接触して屯摩耗と摩擦との動作が低い。ガス阻止リング
用のリテイナ（ｂ）は例えば商品名インパール蕊とじて
売られている１１張の小さい特性の金属合金から機械加
工される。リテイナは静止したシールリング（１：ｌＫ
よりシリンダ壁にシールされ、このリングは商品名テフ
ロンとして売られているポリテトラ２ルオロエチレンの
割れ目の無い円筒リングである。シリンダがクロームニ
ッケルオーステナイトステンレス鋼で作られているか・
ら、シリンダが冷える時、シリンダは牛後方向に内方に
収縮する。リテイナリング（１））はシリンダはど内方
収縮を受けず、それゆえシールリング（ａ）を圧縮し、
シリンダ壁とリテイナとを通る洩れを防ぐ。第２，１１
２、第４，１１４組立体は割れらの無い斜めの上方リン
グ（句と割れ目のある斜めの下方りンダ（・）とで構成
される。リング（・）の割れ目の機能は下方リング（・
）の摩耗を許すことであり、一方割れ＠Ｏ無い上方リン
グ（銅祉割れ目により作られる領域をシールする。リン
グははね（ｆ）により−ＩＩＫ保持され、ばねは抑圧板
（ｇｌとリングそれ自身とに軸一方向の力を働らかせる
。第６．１１６、第８，１１８組立体は斜めのリティナ
（１）内の斜めのリング（川でＴｏり、且割れ目を通る
洩れを制限する方向に割れ目がある。これらリング（ｈ
）は摩耗を詐すよう割れ目があシ、洩れが極めて小さく
て比較的畏寿命を持つことが証明されている。第６、第
８組立体線合成ピストンシールの中で機械的に最も弱い
組立体であり、それゆえ圧力脈動が最小なポンプ意の反
対端の近くにある。

第６図社エネルギ消散型弁ｌｌｉ衝体即ち緩機送出弁１
００の詳細である。弁１００祉ポンプ１２に蝦付けられ
、ポペット１０２が送出オリフィス座１２０を閉じる。

弁１００　ｕ弁体１２１を有し、弁体鉱円筒形弁孔１２
２、円筒蓋ジャケット壁１２４、ガス圧を解放す６８１
日１２６、シールガスケット１２８を有し、弁体１２１
は図示の適当なねじによυシリンダ望内の弁受け１２５
から取外すことを出来る。ポペット１０２は弁体１２１
に取付けられた一対のブツシュ１３０　。

１３２によシ案内される。緩＊＊素１３４　、１３６　
Ｆｉ夫夫、ポペット１０２と弁体１２１とに取付けられ
、その間にばね１３８が置かれる。緩衝要素１３４　、
１３６は、これらか薄い弾性のある断面を持ち、ポペッ
ト弁が開き位置に運動する時に互に接触するように作ら
れる。緩衝要素１３４　、１３６の薄い断面の弾性的圧
縮はポペット弁の開きを緩衝する。通常、逆止弁が流れ
（方向又は大きさ）の速かな（動的）変化を受ける時、
ボペツ）　１０２とばね１３８とは運動のエネルギを取
得する。もし流れの大きさが増□ すと、ポペットの運動方向は開き方向と呼ばれる。

１［もし流れの大きさが減る、即ち反対であると、ポペット
の運動方向は閉じ万両）呼ばれる。流れが安定している
時、ポペットは（最長的に）平衡位置を取り、この場合
他の作用が無けれに１その面に向かう流体抵抗力はばね
１３８によル働らく力でる逆止弁（両者共各シリンダの
入口、送出口用）は各ナイクル内で動的の流れを受ける
。それゆえ／４ツ）　１０ｇは少なくとも各サイクルの
一部で動いている。ポペットの加速度、速度は無視出来
ない。弁０寸法がポペットの運動を制限せぬほど十分で
ある場合以外、ポペットは開く時にｌｌ’ｌｌＡ１３６
に打当る。閉じる時ポペットは最終的に座１２０に６当
る。間−はポペットが費嵩又は座の何れかに６当る時こ
れがはね返）、全体として座、ｌｌＩ素、及びボペッ）
Ｏｉｍ上に力と応力とを生ずる事である。座からのはね
返りは、ポペットが閉じるべき時期とポペットが閉じ位
置に落付く時期との間におくれを生じる。このおくれは
往復式圧縮装置内に反転ｌｉｔ生じる。塵、ｌ！素に衝
撃応力が生じ又はポペットが部分に大きければ、弁要素
の降伏、変形及び最＊ａ’ム砿損か生じる。それゆえ、
本発明の弁は流体緩衝の要らない緩衝を有し、緩衝は緩
衝材料の弾性に依存している。緩衝は弁がほぼ全開し走
時だけ曽らき、それゆえサイクルの開きの部分でのポペ
ット弁のはね返シを最小にする。

第３図に戻ると、ピストン棒６８Ｆｉ棒の挫屈を防ぐた
め十分な断面積の細長い梁であるが、―けには比較的弱
く、直線運動から±０．２２ｍ　（０，００８３インチ
）の偏位がピストン８にごく小さい曲げモーメントを生
ずる。ピストン８は案内装置ω、６１゜偶により案内さ
れ、シリンダ卵内で往復様式て動く。中空ピストン８は
か九いブーツ体ｎによプピストン棒にシールされ、ブー
ツ体はオーリング７４によ如棒に、やわらかくシールさ
れ、且オーリング７６によシピストン′に＋わらかくシ
ールされる。

これらオーりングはブーツ体に低い捩如抑制を与え、一
方ピストン棒とブーツ体との間の環状９間に空気が入る
のを防ぐ。＠　４　＃ＡＫｌｌ　して述ぺたように、空
気が環状空間に入ると、堅気はブーツ止め７８内の凹＆
７９内に動くオーりング７４の作用で温められた時に排
出される。

作動時に、真空ジャケット付き人ロアキュムレータ匍は
製品（液体又は冷えい超臨界ガス）を収容する液体ヘリ
ウムタンクＫ　１．０？　−９，５ｆｉ圧、（１４−１
２５ポンド／平方インチ）の圧力で、真空ジャケット付
き管、即ち輸送管（図示なし）により結合される。流体
は弁羽を経て入り、この弁は弁綬を横切って十分な圧力
差がある時に開いて弁ばねを釣合わせ、このばねはさも
ない時は弁を閉じて保持する。ｌｌＩいた時、弁の運動
要素は運動のエネルギを取得し、このエネルギは大部分
弁ばねで吸収され、一部は弁案内内の流体の圧縮で吸収
される。ｍ体の圧縮で徴収されたエネルギは部分的に弁
ステム案内リングと弁案内ベアリングとを通る流体の洩
れで消散される。この＊＊効来は升がｌ＠閉する夫々で
弁をおそくするのに有用である。

緩衝のない弁は緩衝のある弁より以上に座から遠＜ＫＦ
ｉね返り勝ちであシ、それゆえ弁の最終の閉じをおくら
せる。弁座祉平らで、シールを達成するための案内の必
要を減らし、それゆえ流体力学的に圧迫されたフィルム
の中に運動のエネルギーをさらに緩衝することが出来る
。

送出弁１０Ｇは第６図に示すように平らな弁座の弁であ
り、この弁は弁面を横切る圧力がはね１３８によシ鋤ら
〈弁と弁の稜面を横切る圧力とを越えた時に開く。送出
弁運動エネルギのいくらかけばね１３８内に保存される
が、残シＦｉ級術要素１３４゜１３６の中に保存される
。緩衝ｌＮ率保存エネルギの一部は内部摩擦として消散
され、８＆シは弁をその全開位置からはね返すように抑
圧する。緩衝効果は主としてＩＩＩＩＩ装置内の内部摩
擦へのエネルギ損失に依存している。弁の閉じエネルギ
のいくらかは、平らな弁座領域に形成される流体力学的
圧迫フィルムによシ消散され、いくらか祉弁面材料と弁
座材料との内部摩擦に消散され、残りの消散されないエ
ネルギは弁が閉じ九あとで弁をはね返らせる。

弁の運動エネルギを緩衝するための設置以外、入口弁、
送出弁の両者は通常のばね押圧、ステム案内、圧力作動
の平らな面の逆止弁である。

液体、液体と飽和ガス、又′：楓超超臨界ヘリウムとシ
入れ、これらを３９−７８　ｆ　／抄（３００００−６
００００Ｉｌｌｌ′ｎｐ立方フイ一イ／時）の流速で２
０５気圧（３０００ボンド／平方インチ）の圧力まで上
昇するためＫは、２段式ポンプが使われる。ポンプの絢
段Ｆｉ函’１ｌｉＫ示すよう同一様式で構成され、装置
は９７図に図解的に示しである。もちろん両段は異なシ
、縞ＩＷ＆が第３−に示すようなもので、第２段は真空
ジャケット付龜入ロアキュムレータ領の無いものである
。高圧ヘリウムを収客するチューブに向けて駆動される
周辺空気ファンを使った熱交換器は、ヘリウムを周辺温
度近くまで温めるのに使うことが出来る。温められた高
圧ヘリウムは円筒内に貯えられる。

第７図に示すように１超臨界、温度及び圧力で高密度の
ヘリウムガス又＃ｉ液体と飽和ガスとの混合物で構成さ
れる流体は真空ジャケット付きアキュＡ　ｖ　−１１９
０Ｋ入る。第１段２００のピストンヘッド２５６が入口
弁から遠ざかるよう動く時（上部′死点）、ポンプ−１
゛内の残シの流体の圧力祉下降する。大口弁面を−”切
る圧力差が大口弁はね力を越えると、入口弁は開き、流
体をアキュムレータ１９０からポンプ室に真空ジャケッ
ト付き管２８６を経て入れる。上部死点で、ポンプ室は
流体で充たされ、入口弁は閉じる。ピストンが下降する
時、ポンプ室内に捕見られた流体は、ポンプ室内の圧力
が鶴１段送出圧力を越えるまで圧縮される。送出弁はそ
の時開き、圧縮流体をシリンダを取巻く環状室９７（第
３図）に入れる。この冷えい富を熱的に隔離する努力に
もかかわらず、圧縮流体に加わるいくらかの熱が消散さ
れ、これが退出流体の密度を減らす。この流体は次に、
第２段３００内で圧縮され、この段は実質的に第１段２
００と構成、作動共、同一であり、第２段３００に入る
流体は今や超臨界ガスである。第１段の送出弁は第１段
シリンダが下降ストロークをする時第１段シリンダ内の
液体を追放出来るような方向にある。縞２段の送出弁は
垂直に向けられ、送出弁の組立てを容品にしておシ、そ
の結釆縞１！！ｉ：、第２ｍ弁はその夫々のシリンダの
底側に置かれる。

第１段送出の中間段圧力を制限するため、第１段、第２
段のシリンダ径とストロークとは同一に作られる。第１
讃はそれゆえ第２段用のブースタであり、中間段出力は
第１段流体に得られた熱からだ社発生する。両段は容積
的能力で同一であるが、屯し低密度の超臨界ガスだけが
圧縮されるならば、第１ＲはＩＩ２＊よシ容積的に大き
く作られる。

代表的に、液体、液体と飽和ガス又−は超臨界濃厚ガス
かアキエムレータＩＩＣ０，１２５−０，０６ｔ　／　
ｃｍ”の合成密度で入る。本発明の一実施例では、入口
圧力は機械的に１１．ｉ気圧（１２５ボンド／平方イン
チ）又はそれ以下に制限される。流体は第１段で圧縮さ
れ、シリンダに入る時Ｋ１１ｌＳ分的に、圧縮される時
に部分的に、シリンダから追放される時に部分的に加熱
される。第２１７！ｋＫ入るすぐ前の流体の条件は概算
ですべての供給源から１０００ワツトの熱取得を有し、
これが流体温度を約５．８°Ｋから約８．３４″Ｋｔで
上昇する。第２段に入る流体の密度ｔｉ第１段に入る合
成密度に等しく、中間段圧力は、第１１１ｉｋ２００内
のポンプ流体に止むを得ず入る熱の童によシそれ自身調
節する。島２・段に入る流体は、シリンダ背圧の如何で
最大２０５気圧（３０００ボンド／平方インチ）まで圧
縮され、醜１熱交換器４００に追放され、仮定温度は２
１．１°にである。第１熱交換器４００はピストンリン
グと第２段からの洩れガス（ブルーパイ）を再冷却する
のに使われる。この冷たい洩れガスは寒剤槽５００の残
量の上に圧力を維持するのに使われ、この檜からポンプ
が流体を取出す。この洩れガス流の圧力は榴圧力より僅
かに高いが、１１．２気圧（１５０ボンド／平方インチ
）を越えない。

ピストン洩れガスの質量流速は通常知られていないが一
般に送出圧の増加と共に増加し、且ピストンリングが作
動により摩耗する時に増加する。

目的は次の通りであシ、即ち（＆）洩れガスを大気に放出しない事、（１））　　寒
剤槽５００内の液体の鳥さを傾けるよう維持し、又は戒
程度形成、、する事、（０１不純ガスを寒剤槽内に噴入させない事、〔この洩
れガスＦｉ商業的ムｉ円筒ガス（呼称純度９９．９９５
１　）よりかなシ汚鍮が少ないと期待される〕、（ｄ）　　寒剤槽内の液面への熱移動を減らす、即ち（
・）　洩れガスの容積を減らし、その大部分（なるべく
全ＩＩ）が寒剤槽５００Ｋｊｊることが出来るようにす
る事。

約沁時闘Ｏ作動后、ポンプ送出圧力が１７１気圧（２５
００ボンド／平方インチ＞Ｓ度の時に洩れガスの質量割
合は約りＩｌ皐立方フィート／分（６０４１準フイ一ト
／時）と見られる。

第１Ｆ＆の洩れガス嬬無視出来る４ど小さく（３４標準
立方フイ一ト／分よプ相当に少ない）、このガスは第１
．ｍＷ　（もし必要なら）の逃し弁で簡単に大気に＃出
される。

送出ガスは命中、ファン−周辺空気蒸発鰺と呼ばれる第
２熱交換１１に入り、このガスはこれが周辺温度とほぼ
同じ〈温まるまで大気から熱を受け１゜る、ガス紘円箇（ガス貯蔵−）内に保管され、そ１□１
１゜の充填ニ一時：めｔ圧線ポンプ送出圧力を決定する。

冷やされた洩れガスは残りの液体をポンプ人口に結合さ
れた柵から外に追放し、この権を空にする工程が完了し
た時、槽内に残るガスはすでに少くともｎ″Ｋまで温め
られ、それゆえ鎖い蒸気を１収する技術は、再充填の九
め槽に戻す前には不必要である。

各段を取巻く送出ガス熱遣蔽（シリンダを取巻く環状体
内で）の使用は、熱力学的に騒音であ）、シリンダのま
わ如の真空ジャケットと、各段の退出流用の別々のアキ
ュムレータ（サージ榴）とを不必要にする。この事はシ
リンダが周辺よプ高い温度で作動する周辺空気コンプレ
ッサシリンダに対しては熱力学的に適切でない。この特
掌は市販の寒剤ポンプには今まで見られていない。

本発明の特定の実施例による液体、液体とガス状と超臨
界のヘリウムを圧縮し、輸送する丸めのポンプは、最大
圧力２０５気圧（３０００ボンド／平方インチ）まで、
３９−７８ダラム／抄（３０００Ｇ−６００００標準立
方フイ一ト／時）のヘリウムを圧縮する。

この装置の蝦大動力消費量は、ファン−鵬辺空気蒸発器
用５馬カフアンを含めて６馬力である６本発明によるｅ
ｔＦｉそれゆえ、３８３ジユール／ダラＡ　（１７００
ＢＴＵ　／＠準１０００立方７（−））の最大圧縮動力
と、１９６ジエール／グラム（４２５ＢＴＬＩ　／標準
１０００立方フィート）の加熱動力とを必要とする。

合計の最大動力消費量は４７８ジユール／グラム（２１
！５１１ＴＵ　７標準１０００立方フイート）である。

本発明による装置は熱交換器の冷却と油蒸気除去装置と
が不必要で、保守は小型と使われる段数の減少との大め
目立って減少する。本発明にょる輪筒は騒音と管理とで
温かい圧縮装置に匹敵することが証明されるが圧縮され
九ガスの連続的分析は必要ない０本発明による装置は台
車上に装架することが出来、且２ｓｘｗの電源を箪体榴
と充填されるシリンダとＫＩｉＩｊ合する必要だけで容
易に移動することが出来る。

【図面の簡単な説明】

Ｉｌｌ園は本発明によるポンプ組立体の前向図、第２ａ
Ｏは本発明のポンプ用の４棒式駆動リンク装置の頗解図
、第：１Ｉｌｔ第１図のポンプの拡大長手断面図、ｔＩ
ＩＬ４図は第３閣のポンプの拡大断片図でブーツ止めを
示す図、第ｂｗＪは絽３図のポンプの断片断ｉｉｌ！ｉ
ｌｌでピストンシールを示す園、第６図は第３図のポン
プの緩衝式送出弁の拡大断片図、第７図は本発明による
ポンプと、１［体ヘリウムを圧送するのに使われる共同
装置との図解図である。１０・・・ポンプ組立体、１２・・・ポンプ、１４・・
・ベース坂、１６・・・フレーム、１８・・・モータ、
１９・・・ゾーリ、加・・・フライホイール、ｎ・・・
ベルト、ス・・・偏心体、加・・・梁、あ・・・点、酋
・・・回動体、（資）・・・点、冨・・・腕、あ・・・
Ｈ動体、あ・・・部材、あ・・・回動体、荀・・・ヨー
ク組立体、４２・・・ねじ後手、（資）・・・支持柱、
父・・・シリンダ、８・・・ピストン、聞・・・ヘッド
、詔・・・蔦長部、釦・・・ライダ、６１・・・案内装
置、鐘・・・リング組立体、６・・・棒シール組立体、
鎚・・・案内装置、聞・・・ピストン棒、旬・・・ナツ
ト、ｌ・・・ブーツ体、７４　、７６・・・オーリング
、７８・・・、止め、ル・・・凹所、（資）・・・弁座
、・、羽・・・入白弁、枳・・・弁ステム、圀・・・管
、聞・・ツズク、ニー頭・・・アキエムレータ、乾・・
・ジャケット、舅・・・す）、−ジ榴、％・・・管。９７−１１．９８０ｍ　ｐ、ｘｏｏ−ｉ！ｔ’・出弁、
１０２　、＝　ホ４　ｙト、１１１．１１２．１１３．
１１４．１１５．１１６．１１７．１１８・・・組立体
、１２０・・・座、１２１・・・弁体、１２２・・・弁
孔、１２４・・・壁、１２５・・・弁受け、１２６・・
・開口、１２８・・・ガスケット、１３０．１３２・・
・ブツシュ、１３４，１３６・・・ｌ！累、１３８−・
・ばね、１９０・・・アキュムレータ、２００・・・第
１段、２５６・・・ピストンヘッド、２８６・・・管、
３００・・・第２ｗＬ、３５６・・・ピストンヘッド、
４００．４０２・・・熱交換昏、５００−・・晦剤智、
ａ　、　ａ　、　ａ　、　ｅ　、　ｈ　・−・リング、
ｂ、ｉ・・・リテイナ、ｆ・・・ばね、ｇ・・・押圧板
。特許出願人　　エアー、デロメクツ、アンド、ケミカル
ス。インコーＩレーテツドＦＩＧ　４ □”］゛、ＩＧ５

Claims

【特許請求の範囲】（１）低温高密度の液体ガス、例えば液体ヘリウムを圧
縮する方法において、前配流体を保管容器から２段コンプレッサの第１人口の
アキュムレータに抽出し輸送する段階と、前記第１段で
ｉｊ記流体を、前記保管容器の圧力と前記流体の送出点
における最終圧力との中間の圧力まで圧−する段階と、前記圧縮された流体を前記第１段から第２段に輸送し、
前記流体の輸送及び圧Ｊ１時に前記流体を加温し、且前
記流体を前記送出点の所で必要な圧力まで圧縮する段階
と、前記９２段を出る前記流体を胸辺大気に対し熱交換し、
且加湿し、前記加温された流体を使用点に送出する段階
とを有する液体ガス圧縮方法。（２）％許ｉ１１求の範囲第１項記載の液体ガス圧動方
法において、前記第２段ビス）ンからの洩出ガスは前記
第２Ｒを出る前記圧縮された流体と熱交換する筐体ガス
圧縮方法。（３）　　特許請求の範囲第１項記載の液体ガス圧縮方
法において、前記１１１段及び−２Ｒ圧ｍ段階を熱的に
遣藪するため前記送出ガスが使われる液体ガス圧縮方法
。（４）保管容器から液体寒剤を圧縮し、輸送するポンプ
にして、前記液体と連絡する管状ハウジングの内側で往
復退動するよう鋏架されたピストンと、前記ピストンを
動かす装置と、前記ポンプの前記ピストンのストローク
の一部で前記管状部材内の回置ポンプ１１に前記各（至
）から前配赦体を動かすことＯ出来る装置と、前記ピス
トンの前記ストロークの戻ル部分で出口弁を経て前記ポ
ンプ富から前記液体を送出する装置とを有する液体ガス
圧縮ポンプＫをいて、前記管状ハウジングを位置決めするため支持フレーム上
に鋏架され九ベース板を有し、前記ハウジングはピスト
ン棒を収容し、前記ピストン棒の一端は前記ハウジング
から突出し、前記突出端は偏心体を有するモータで駆動
されるフライホイールに関して置かれ、そしてさらに前記偏心体と前記ピストン棒の励記突出端との間に置か
れた４４１１１１式リンク装置を有し、それによシ前記
フライホイールを回転すると、前記リンク装置は前記フ
ライホイールの回転運動を移動させて、前記ピストン棒
をほぼ正しい直線の往復運動をさせることを特徴とする
液体ガス圧縮ポンプ。（５）％許艙求の範囲第４項記載の液体ガス圧縮ポンプ
において、前記４棒式リンクＷ＆皺はその主ｌ！累とし
て梁を有し、前記梁は中心が直角三角形（ＤＤｉｉ点の
所に互に置かれた少なくとも３１ｉの装架点を持ってい
る液体ガス圧ｍポンプ。（６）％許請求の範囲第４項記載の液体ガス圧縮ポンプ
において、前記梁恍−動腕により前記フレームに、前記
間°の頂点の所９、の前記装架点を固定す８３、ｃよ０
．より、＋１゛・ｉ−０，。。あ。前配装架点は夫々前記偏心体と前記ピストン棒とに固定
され、前記ピストン棒との前記結合は冒−りを有する液
体ガス圧縮ポンプ。＋７）　　％許請求の範囲第４項記載の液体ガス圧縮ポ
ンプにおいて、前記ピストンは前記ピストンの長さまで
ほぼ延びる中空の細長い構造であり、且前記ペース板内
の適当な開口を通して往復するよう装架され、前記ピス
トンはかたいブーツ体によプ前記棒にシールされている
液体ガス圧縮ポンプ。（８）特許請求の範囲１８７項記載の液体ガス圧縮ポン
プにおいて、前記ブーツ体は前記ブーツ体と、前記ピス
トン棒が取付けられる前記ヨークとの間に置かれ九ブー
ツ止めを有し、前記ブーツ止めはその周辺に凹所管有し
、前記ブーツ止めによりオーリングを保持することが出
来、且前記ブーツ止めは前記ブーツ体をシールし、前記
ピストンの内側の高い流体圧力の状悪で変形し、且前記
圧力全大気に解放することが出来る液体ガス圧縮ポンプ
。１・（９）特許ｍｈｏ範囲第４項記載の液体ガス圧幅１１１
’ｌｌ・。ポンプにおいてこ前記ピストンは複数個の組立体を持つ
シールを有し、前記組立体は前記ピストンのまわりに置
かれ、且前記ピストンに旧って共同して軸線方向に入れ
子犬に組まれたリングを収容し、前記ポンプ室から前記
流体が逃れるのを防いでいる液体ガス比軸ポンプ。帥　特許請求の範囲第９項記載の液体ガス圧縮ポンプに
おいて、前記組立体は８個を有し、その第１、論３、第
５、第７組立体は７！ス阻止組立体であり、その第２、
第４組立体祉斜めの割れ目の無い上部リングと斜めの割
れ目のめる下部リングとで構成され、その第６、第８組
立体は斜めのリテイナ内にある斜めのリングであり、前
記リングは前記割れ目を通る洩れを制限する方向に割れ
目がある液体ガス圧縮ポンプ。ａυ　特許請求の範囲第４項記載の液体ガス圧縮ポンプ
において、さらに送出オリフィスを往復的に開閉するた
め弁体内に摺動可能に装架されたポペットを持つ戯の緩
衝式送出弁（出口弁）を有し、前記ポペットは圧縮出来
る材料の細長い薄い断面を持つ第１部分と圧縮出来る材
料の細長い薄い断面を持つ第２部分とを持つ開口止めを
有し、前記第１、第２ｓ分は前記ポペットの通常の開龜
距隙に等しい距−だけ互に隔てられて装架され前記第１
、第２部分轄その夫々の薄い断面の所で互に接触して前
記止めに打当る時に前記ポペットを緩衝して前記ポペッ
トのはね返シを制限するようにされ、そしてさらに前記
ポペットを通常その閉じ位置に押圧するため前記止め部
分間にばねを有する液体ガス圧縮ポンプ。