CN113474590B - 运输容器及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于氦(He)的运输容器(1)，所述运输容器具有用于容纳氦(He)的内部容器(6)、在外侧设置在所述内部容器(6)处的隔热元件(26)、用于容纳低温流体(N2)的冷却剂容器(14)、在其中容纳有所述内部容器(6)和所述冷却剂容器(14)的外部容器(2)以及隔热罩(21)，所述隔热罩可借助于所述低温流体(N2)主动冷却并且其中容纳有所述内部容器(6)，其中在所述隔热元件(26)与所述隔热罩(21)之间设置有环形间隙(31)，并且其中所述隔热元件(26)具有朝向所述隔热罩(21)的电解沉积铜层(27)。

Description

运输容器及方法
本发明涉及一种用于氦的运输容器以及一种用于生产此类运输容器的方法。
氦是与天然气一起开采的。出于经济原因，只有以液态或超临界状态，也就是说，在约4.2K至10K的温度以及1bar至13bar的压力下运输大量氦才是有意义的。为运输液态或超临界状态的氦，使用进行了复杂的热隔绝处理的运输容器，以避免氦的压力过快上升。可例如借助于液氮冷却此类运输容器。在这种情况下，设置利用液氮冷却的隔热罩。隔热罩隔绝运输容器的内部容器。在该内部容器中容纳有液态或低温氦。在此类运输容器中，液态或低温氦的保持时间大约为45天，也就是说，在该时间之后内部容器中的压力会上升至最大值13bar。运输容器的热绝缘装置由高真空多层隔热层组成。
WO 2017/190848 A1描述了一种用于液氦的此类运输容器。该运输容器包括用于容纳氦的内部容器、在外侧设置在内部容器处的隔热元件、用于容纳低温液体的冷却剂容器、在其中容纳有内部容器和冷却剂容器的外部容器以及隔热罩，该隔热罩可借助于低温液体主动冷却并且在其中容纳有内部容器。在此，在隔热元件与隔热罩之间设置有环形间隙并且隔热元件具有朝向隔热罩的铜层。该铜层在此构造成轧制铜箔。
在此背景下，本发明的任务在于，提供一种经过改进的运输容器。
据此提出一种用于氦的运输容器。该运输容器包括用于容纳氦的内部容器、在外侧设置在内部容器处的隔热元件、用于容纳低温流体的冷却剂容器、在其中容纳有内部容器和冷却剂容器的外部容器以及隔热罩，该隔热罩可借助于低温流体主动冷却并且在其中容纳有内部容器，其中在隔热元件与隔热罩之间设置有环形间隙，并且其中隔热元件具有朝向隔热罩的电解沉积铜层。
由于在隔热元件与隔热罩之间设置有环形间隙，隔热元件与隔热罩不具有机械接触。因此，内部容器表面的热量只能通过辐射和残余气体管路传递到隔热罩上。另外，由于设置有隔热罩，确保了内部容器仅被具有与低温流体的沸点(氮气在1.3bara时的沸点为：79.5K)相对应的温度的表面包围。因此，在隔热罩(79.5K)与内部容器(氦在1bara至13bara时的温度：4.2K至10K)之间存在相对于外部容器的周围仅非常小的温差。
通过使用电解沉积铜层而不是轧制铜箔，现已证明了，总热量入射可从大约6W(轧制铜箔)减少到3.5W(电解沉积铜层)。因此，相比于开头所述运输容器，液氦的保持时间可从45天大幅延长至85天。这简化了运输，使得更长的运输路程成为可能并降低了运输成本。
内部容器也可称为氦容器或内部罐。运输容器也可称为氦运输容器。氦可称为液氦或低温氦。特别地，氦也是低温流体。特别地，运输容器被适配为用于以低温或液态也就是说超临界状态运输氦。在热力学中，临界点是物质的一种热力学状态，该状态的特征是液相和气相的密度相等。两种物质状态之间的差异在该点不复存在。在相图中，该点是蒸汽压力曲线的上端部。以液态也就是说低温状态将氦注入内部容器中。然后在内部容器中形成带液氦的液体区和带气氦的气体区。因而氦在注入内部容器中之后具有带不同物质状态，即液态和气态的两个相。也就是说，在内部容器中，在液氦与气氦之间有一个相界。在一段时间之后，也就是说，当内部容器中的压力上升时，内部容器中的氦变成单相。然后相界便不复存在并且氦为超临界状态。
低温流体或低温物优选为液氮。低温流体也可称为冷却剂。低温流体也可替代性地例如为液氢或液氧。特别地，隔热罩“可主动冷却”或“被主动冷却”应理解为，低温流体至少部分地穿流过隔热罩或围绕隔热罩流动以便冷却它。为此，隔热罩可包括一个或多个冷却管路，在其中容纳有低温流体。在此，低温流体沸腾。由此存在低温流体的气相和液相。因此在冷却管路中，既可容纳气相的低温流体，也可容纳液相的低温流体。与“主动冷却”相反，在“被动冷却”下主要仅通过热管路冷却隔热罩。针对被动冷却也可使用低温流体。然而在这种情况下，该低温流体不围绕隔热罩流动或不穿流过隔热罩，而是隔热罩例如部分地接触低温流体。通过热管路冷却未直接接触低温流体的隔热罩的区域。
特别地，隔热罩仅在一种运行状态下被主动冷却，也就是说之后当内部容器注有氦时。当低温流体被消耗时，隔热罩也可是未冷却的。在主动冷却隔热罩时，低温流体可沸腾和蒸发。因此，隔热罩具有接近或精确对应于低温流体沸点的温度。
隔热罩特别地布置在外部容器内部。冷却剂容器特别地放置在隔热罩外部。内部容器优选布置在冷却剂容器外部。冷却剂容器反过来也定位在内部容器外部，其中冷却剂容器和内部容器均布置在外部容器内部。特别优选地，冷却剂容器定位在内部容器旁并与之分隔开。
优选地，内部容器和特别地隔热元件在外侧具有接近或精确地对应于氦的温度。隔热罩可具有管状的基本区段和在正面封闭基本区段的盖区段，该盖区段布置在内部容器与冷却剂容器之间。优选地，盖区段在此在正面完全封闭基本区段。隔热罩的基本区段可具有圆环形的或接近圆环形的横截面。外部容器、内部容器、冷却剂容器和隔热罩可构造成相对于共同的对称轴或中轴线轴对称。内部容器和外部容器优选由不锈钢制成。内部容器优选具有管状的基本区段，该基本区段在两侧被弯曲的盖区段封闭。内部容器是流体密封的。外部容器优选同样具有管状的基本区段，该基本区段在正面两侧被盖区段封闭。内部容器的基本区段和/或外部容器的基本区段可具有圆环形的或接近圆环形的横截面。
内部容器与外部容器之间的间隔空间优选被抽真空。为了能够在真空消解的情况下经由该处设置的安全阀排出内部容器中的氦，内部容器被隔热元件包围，这也减少了非真空情况下的热量入射。因此，隔热元件具有针对真空消解情况的紧急隔热功能。
隔热元件优选为多层的。隔热元件也可称为多层隔热元件。特别地，隔热元件是“多层的”应理解为，隔热元件具有多个相互重叠布置的层，例如由铝箔和玻璃砂纸交替构成的层，其中最外层为电解沉积铜层。“最外”层在此指的是隔热元件的与内部容器相隔最远的层。最外层在此距离隔热罩最近并且也朝向隔热罩。在内部容器与隔热罩之间设置有间隔空间，在其中布置有隔热元件。该间隔空间除了环形间隙以外都被隔热元件填充。例如隔热元件卷绕在内部容器上。
特别地，铜层“电解沉积”应理解为，从铜溶液，特别是从含有铜离子的溶液中将铜层沉积到基体上，例如沉积到金属滚筒上。因而，与轧制铜箔相反，铜层在原子水平上从铜溶液中构造而成。铜层具有金属裸露表面。也就是说，铜层没有表面涂层或氧化处理。由于铜层的发射率随着温度降低而降低，通过辐射传递的热量也降低，从而使得进入内部容器的总热量入射在整个氦保持时间内可降低至大约3.5W。
铜层优选具有至少5μm，特别优选至少10μm，优选至少20μm，特别优选10μm至20μm的厚度。铜层优选具有至少99％铜的铜质量分数并且进一步优选具有至少99.9％铜的铜质量分数。铜层优选具有不含杂质，例如不含油脂或油的表面。
根据一种实施方式，环形间隙具有5mm至15mm，优选10mm的间隙宽度。
“环形”间隙应理解为，该间隙完全围绕着内部容器。特别地，该间隙还设置在内部容器的盖区段处。
根据另一种实施方式，该环形间隙被抽真空。
因此确保了，内部容器的热量只能通过辐射和残余气体管路传递到隔热罩上。
根据另一种实施方式，铜层具有10μm至20μm的壁厚。
壁厚也可称为厚度。由于壁厚很小，就能节约铜。这降低了生产成本。不过铜层厚度也可小于10μm或大于20μm。
根据另一种实施方式，隔热元件在外侧固定在内部容器处。
例如隔热元件可卷绕在内部容器上。隔热元件可与内部容器固定相连，例如粘接在一起。
根据另一种实施方式，隔热元件具有布置在内部容器与铜层之间的多层隔热层。
隔热层可为所谓的MLI(英文：multilayer-insulation，多层隔热体)。铜层优选为由高纯度裸铜构成的光滑铜箔的额外层，该额外层紧紧地并且无褶皱地绷在LMI上。
根据另一种实施方式，多层隔热层具有多个交替布置的由铝箔和玻璃砂纸构成的层。
由铝箔构成的层在此用作反射体和用作由玻璃砂纸构成的层的机械固定装置，由玻璃砂纸构成的层确保了在真空消解情况下的热绝缘。铝箔可穿孔和压花。
根据另一种实施方式，由铝箔和玻璃砂纸构成的层无间隙地附加在内部容器上。
特别地，“无间隙”应理解为，由铝箔构成的层平坦地贴靠在由玻璃砂纸构成的层处。在将多层隔热层附加在内部容器上时，在此注意铝箔和玻璃砂纸构成的层的尽可能高的机械压紧力，以实现所有层都尽可能等温。等温状态变化是一种热力学状态变化，其中温度保持不变。
根据另一种实施方式，铜层是铜箔。
特别地，铜层是由高纯度裸铜构成的箔，该箔紧紧地并且无皱褶地绷在多层隔热层上。“箔”在此应理解为一种薄壁的平坦的部件，该部件由于壁厚很小，即前述的10μm至20μm，而能够灵活变形。
根据另一种实施方式，铜层受生产条件限制而具有背离浴槽的表面，该表面朝向隔热罩，以及朝向浴槽的表面，该表面背离隔热罩。
如前所述，将铜层沉积在基体上，将该基体浸入注有铜溶液的浴槽中。基体可为圆柱形滚筒或辊子。背离浴槽的表面或一侧贴靠在基体处并且也可称为朝向基体的表面或一侧或朝向滚筒的表面或一侧。根据基体的表面质量而定，该基体例如可高度抛光，对于背离浴槽的表面而言形成相比于朝向浴槽的一侧非常小的粗糙度。朝向浴槽的表面或一侧未贴靠在基体处并且也可称为背离基体的表面或一侧或背离滚筒的表面或一侧。背离浴槽的表面也可称为铜层的光滑表面，并且朝向浴槽的表面也可称为铜层的粗糙表面。朝向浴槽的表面的较高粗糙度通过电解沉积过程而形成。
根据另一种实施方式，运输容器另外包括布置在隔热罩与外部容器之间的多层隔热层。
隔热层优选同样为MLI。隔热层优选完全填充设置在隔热罩与外部容器之间的间隔空间，从而使得隔热层既接触隔热罩，也接触外部容器。
根据另一种实施方式，多层隔热层具有多个交替布置的由铝箔、玻璃丝、玻璃格网或玻璃砂纸构成的层。
由玻璃丝、玻璃格网或玻璃砂纸构成的层在此用作由铝箔构成的层之间的间隔件，这些由铝箔构成的层用作反射体。铝箔优选穿孔和压花。因此，可无干扰地为布置在隔热罩与外部容器之间的隔热层抽真空。也减少了铝箔层之间不期望的机械-热接触。该接触可能会干扰通过辐射交换产生的铝箔层温度梯度。
根据另一种实施方式，由铝箔和玻璃丝、玻璃格网或玻璃砂纸构成的层有间隙地附加在隔热罩上。
特别地，“有间隙”应理解为，在由铝箔构成的层与由玻璃丝、玻璃格网或玻璃砂纸构成的层之间各自设置有可抽真空的间隔空间。优选地，隔热层的由铝箔和玻璃丝、玻璃格网或玻璃砂纸构成的层以不同于内部容器的隔热元件的方式蓬松地插入设置在隔热罩与外部容器之间的间隔空间。“蓬松地”在此是指，由铝箔和玻璃砂纸构成的层未经压紧，从而使得可通过铝箔的压花和穿孔而不受干扰地为隔热层和由此为间隔空间抽真空。
根据另一种实施方式，外部容器被抽真空。
因此确保了非常好的隔热，因为只能通过辐射和残余气体管路传热。
根据另一种实施方式，隔热罩完全包围内部容器。
优选地，隔热罩由铝材制成。特别地，隔热罩由高纯度铝材制成。因此产生特别好的传热特性和热反射特性。由于隔热罩完全包围内部容器，因此确保内部容器完全被具有与低温流体的沸点相对应的温度的表面包围。
根据另一种实施方式，隔热罩具有基本区段和两个盖区段，这两个盖区段在正面两侧封闭基本区段。
优选地，这两个盖区段是拱曲的。特别地，盖区段如此设置在基本区段处，使得这两个盖区段背离基本区段拱曲。盖区段中的一个优选布置在冷却剂容器与内部容器之间。因此，即使在冷却剂容器中的液位降低时，也确保内部容器仅被具有与低温流体的沸点相对应的温度的表面包围。
根据另一种实施方式，隔热罩是可被流体穿过的。
也就是说，隔热罩可被液体和气体穿过。为此，隔热罩例如可具有开口、孔洞或钻孔。由于流体可穿过，可为设置在内部容器与隔热罩之间的间隔空间抽真空。
根据另一种实施方式，运输容器的中轴线平行于水平线定向。
特别地，水平线垂直于重力方向定向。运输容器基本上构造成相对于中轴线轴对称。也就是说，在运输容器运输时它是“卧式”运输。
此外，还提出一种用于生产前述用于氦的运输容器的方法。该方法包括以下步骤：a)提供用于容纳氦的内部容器，b)生产电解沉积铜层，以及c)在外侧将隔热元件附加在内部容器处，其中该隔热元件具有铜层作为相对于内部容器的最外层。
该方法还可包括以下步骤：提供和/或生产冷却剂容器用以容纳低温流体。提供和/或生产外部容器，在其中容纳内部容器和冷却剂容器。提供和/或生产隔热罩，该隔热罩可借助于低温流体主动冷却并且在其中容纳内部容器。在此，在隔热元件与隔热罩之间设置环形间隙。在步骤c)中将隔热元件如此附加在内部容器处，使得电解沉积铜层朝向隔热罩。
根据一种实施方式，在步骤b)中从铜溶液中将铜层电解沉积在基体表面上。
特别地，将该铜层直接沉积在基体表面上。可省略额外的基体膜。用于沉积铜层的铜溶液可为硫酸高纯度铜溶液。
根据另一种实施方式，基体表面为圆筒形，特别地为圆柱体形。
基体表面可为滚筒或辊子的圆筒形外表面。不过，基体表面也可具有任意其他几何形状。
根据另一种实施方式，在步骤c)中如此布置铜层，使得铜层的背离浴槽的表面背离内部容器布置并且铜层的朝向浴槽的表面朝向内部容器布置。
如前所述，背离浴槽的表面具有比朝向浴槽的表面更小的粗糙度。
针对运输容器所述的实施方式和特征对应地适用于所提出的方法，反之亦然。
“一个”在此并非必须理解为精确地限制为一个元素。相反地，还可设置多个元素，例如两个、三个或更多个。此处所使用的所有其他计数词也不应理解为：必须精确限制为精确对应的元素数量。相反地，向上和向下的数字偏差是可行的。
运输容器和/或方法的其他可行的实现方式还包括前述或下面关于实施例描述的特征或实施方式的未明确提及的组合。在此，本领域专业人士也会添加个别方面作为对运输容器和/或方法的相应基本形式的改进或补充。
运输容器和/或方法的其他有利的实施方案是从属权利要求以及运输容器和/或方法的下面所述的实施例的内容。下面根据优选实施方式参照附图进一步描述运输容器和/或方法。
图1示出了运输容器的一种实施方式的示意性剖面图；
图2示出了根据图1的细节图II。
图3示出了用于生产根据图1的运输容器的铜层的生产装置的示意性剖面图；
图4示出了根据图3的细节图IV；以及
图5示出了用于生产根据图1的运输容器的方法的一种实施方式的示意性框图。
在这些图中，如未另作说明，那么相同的或功能一样的元素用相同的附图标号表示。
图1示出了用于液氦He的运输容器1的一种实施方式的经过大幅简化的示意性剖面图。图2示出了根据图1的细节图II。下面同时参照图1和图2。
运输容器1也可称为氦运输容器。运输容器1也可用于其他低温液体。低温流体或液体或简称低温体的示例为前述的液氦He(1bara时的沸点：4.222K＝-268.928℃)、液氢H2(1bara时的沸点：20.268K＝-252.882℃)、液氮N2(1bara时的沸点：77.35K＝-195.80℃)或液氧O2(1bara时的沸点：90.18K＝-182.97℃)。
运输容器1包括外部容器2。外部容器2例如由不锈钢制成。外部容器2可具有例如10m的长度L2。外部容器2包括管状或圆筒状的基本区段3，该基本区段在正面两侧各自借助盖区段4、5，特别地借助第一盖区段4和第二盖区段5封闭。基本区段3的横截面可具有圆环形或接近圆环形的几何形状。盖区段4、5是拱曲的。盖区段4、5是反向拱曲的，从而使得两个盖区段4、5相对于基本区段3向外拱曲。外部容器2流体密封，特别地气体密封。外部容器2具有对称轴或中轴线M1，外部容器2构造成相对于该对称轴或中轴线轴对称。
运输容器1还包括内部容器6用于容纳液氦He。内部容器6例如同样由不锈钢制成。在内部容器6中，只要氦处于两相区，便可设置具有经过蒸发的氦He的气体区7和具有液氦He的液体区8。内部容器6流体密封，特别地气体密封，并且可包括排放阀用于受控地降低压力。内部容器6跟外部容器2一样包括管状或圆筒状的基本区段9，该基本区段在正面两侧被盖区段10、11，特别地被第一盖区段10和第二盖区段11封闭。基本区段9的横截面可具有圆形或接近圆形的几何形状。
内部容器6跟外部容器2一样构造成相对于中轴线M1轴对称。设置在内部容器6与外部容器2之间的间隔空间12被抽真空。运输容器1还包括具有冷却剂容器14的冷却系统13。在冷却剂容器14中容纳有低温流体，例如液氮N2。冷却剂容器14包括管状或圆筒状的基本区段15，该基本区段可构造成相对于中轴线M1轴对称。基本区段15的横截面可具有圆形或接近圆形的几何形状。基本区段15在正面各自通过盖区段16、17封闭。盖区段16、17可以是拱曲的。特别地，盖区段16、17在同一个方向上拱曲。冷却剂容器14也可具有不同的结构。
在冷却剂容器14中可设置具有蒸发的氮N2的气体区18和具有液氮N2的液体区19。在内部容器6的轴向A上，冷却剂容器14布置在内部容器6旁。在内部容器6，特别地内部容器的盖区段11，与冷却剂容器14，特别地冷却剂容器14的盖区段16之间设置有间隔空间20，该间隔空间可为间隔空间12的一部分。也就是说，间隔空间20同样地被抽真空。
运输容器1还包括被分配给冷却系统13的隔热罩21。隔热罩21布置在设置在内部容器6与外部容器2之间的被抽真空的间隔空间12中。隔热罩21借助于液氮N2可主动冷却或被主动冷却。“主动冷却”在此应理解为，引导液氮N2流过隔热罩21或沿着隔热罩流动，以便冷却隔热罩。在这种情况下将隔热罩21冷却至大致对应于氮N2的沸点的温度。
隔热罩21包括圆筒状或管状的基本区段22，该基本区段在两侧被在正面封闭它的盖区段23、24封闭。基本区段22和盖区段23、24借助于氮N2主动冷却。基本区段22的横截面可具有圆环形或接近圆环形的几何形状。隔热罩21优选同样地构造成相对于中轴线M1轴对称。
隔热罩21的第一盖区段23布置在内部容器6，特别地内部容器6的盖区段11，与冷却剂容器14，特别地冷却剂容器14的盖区段16之间。隔热罩21的第二盖区段24背离冷却剂容器14。隔热罩21在此自支撑。也就是说，隔热罩21既不支承在内部容器6上，也不支承在外部容器2上。为此，在隔热罩21处可设置一个支承环，该支承环经由支撑杆，特别地拉杆，挂在外部容器2处。此外，内部容器6可经由其他支撑杆挂在该支承环处。通过机械支撑杆的热量入射部分地通过支承环实现。支承环具有口袋部，这些口袋部使得支撑杆的尽可能大的热长度成为可能。冷却剂容器14具有用于机械支撑杆的绝缘套管。
隔热罩21可被流体穿过。也就是说，内部容器6与隔热罩21之间的间隔空间25与间隔空间12流体相连。因此，可同时为间隔空间12、25抽真空。在隔热罩21中可设置钻孔、开口等，以使得间隔空间12、25的抽真空成为可能。隔热罩21优选由高纯度铝材制成。
隔热罩21的第一盖区段23将冷却剂容器14与内部容器6完全隔绝开来。也就是说，从内部容器6朝冷却剂容器14看去，冷却剂容器14完全被隔热罩21的第一盖区段23所遮盖。特别地，隔热罩21完全包围内部容器6。也就是说，内部容器6完全布置在隔热罩21内部，其中隔热罩21如前所述不流体密封。
隔热罩21包括至少一个，然而优选多个冷却管路用于主动冷却自身。例如隔热罩21可具有六个冷却管路。该冷却管路或这些冷却管路与冷却剂容器14流体相连，从而使得液氮N2可从冷却剂容器14流进该冷却管路或这些冷却管路中。冷却系统13还可包括未在图1中示出的相分离器，该相分离器被适配成将气氮N2与液氮N2分开。通过该相分离器，可将气氮N2从冷却系统13中排出。
该冷却管路或这些冷却管路不仅设置在基本区段22处，还设置在隔热罩21的盖区段23、24处。该冷却管路或这些冷却管路相对于水平线H具有斜度，该水平线垂直于重力方向g布置。特别地，该冷却管路或这些冷却回路与水平线H包夹成大于3°的角。
内部容器6还包括在图2中局部地示出的隔热元件26。隔热元件26是多层的。也就是说，隔热元件26包括多个层。因此，隔热元件26也可称为多层隔热元件。隔热元件26完全包围内部容器6。也就是说，隔热元件26不仅设置在基本区段9处，还设置在内部容器6的盖区段10、11处。隔热元件26设置在内部容器6与隔热罩21之间。也就是说，隔热元件26布置在间隔空间25中。隔热元件26在外侧，也就是说，朝向隔热罩21，具有高反射的铜层27。铜层27是裸金属。也就是说，铜层27不具有表面涂层或氧化层。
内部容器6相对于隔热罩21的液氮N2的温度水平的实际热绝缘通过铜层27发生。优选地，铜层27为由高纯度裸铜构成的光滑箔，该箔紧紧地并且无皱褶地围绕多层隔热层28绷紧，该多层隔热层布置在铜层27与内部容器6之间。隔热层28包括由穿孔和压花的铝箔29和玻璃砂纸30构成的多个交替布置的层，该铝箔作为反射体，该玻璃砂纸作为铝箔29之间的间隔件并且作为真空消解时的绝缘装置。隔热层28可为10层。由铝箔29和玻璃砂纸30构成的层无间隙地附加在，也就是说压紧在内部容器6上。隔热层28可为所谓的MLI。内部容器6和还有隔热层26在外侧大致具有对应于氦He的沸点的温度。在安装隔热层28时，注意铝箔29和玻璃砂纸30构成的层具有尽可能高的机械压紧力，以实现隔热层28的所有层都尽可能等温。
在隔热元件26与隔热罩21之间设置有完全环绕内部容器6的间隙31。间隙31也设置在隔热元件26与隔热罩21的盖区段23、24之间。间隙31具有间隙宽度b31。间隙宽度b31优选为5mm至15mm，然而首选10mm。间隙31被抽真空。特别地，间隙31为间隔空间25的一部分。间隔空间25在此除了间隙31之外都被隔热元件26填充。
在隔热罩21与外部容器2之间可布置另一多层隔热层32，特别地同样为MLI，该隔热层完全填充间隔空间12并且由此在外侧接触隔热罩21和在内侧接触外部容器2。隔热层32既设置在相应的基本区段3、22之间，也设置在隔热罩21的盖区段24与外部容器2的盖区段4之间，以及隔热罩21的盖区段23与冷却剂容器14之间。隔热层32同样包括由铝箔33和玻璃丝、玻璃格网或玻璃砂纸34构成的交替布置的层，这些层然而在这种情况下以不同于内部容器6的前述隔热元件26的方式蓬松地插入间隔空间12中。“蓬松地”在此是指，由铝箔33和玻璃砂纸34构成的层未经压紧，从而使得可通过铝箔33的压花和穿孔而不受干扰地为隔热层32和由此为间隔空间12抽真空。
如图3所示，铜层27为从铜溶液35中电解沉积的层。铜层27也可称为ED铜层(英文：electro deposited copper，电沉积铜)。铜层27是高纯度的。优选地，铜层27具有至少99％铜的质量分数并且优选具有至少99.9％铜的质量分数。铜溶液35可为硫酸高纯度铜溶液。
为生产铜层27，将辊子或滚筒36最长半截浸入注有铜溶液35的浴槽37中。滚筒36也可称为基体。从铜溶液35中将铜电解沉积在滚筒36的圆筒形外表面或基体表面38上。在此，铜的沉积当然仅发生在已浸入铜溶液35中的基体表面38的区域。将铜层27直接沉积在滚筒36上。可省略额外的基体膜。浴槽37和滚筒36为用于生产铜层27的生产装置39的一部分。生产装置39可例如还包括升降装置，借助该升降装置，可将滚筒36从浴槽37中提起并且再次沉降到该浴槽中。
由于沉积的铜层27在氧化的基体表面38上的附着力很低，可轻松将该铜层从滚筒36上取下或拿走。由此可持续产生铜层27。如图4所示，由于电解沉积过程，存在光滑的或背离浴槽的一侧或表面40和粗糙的或朝向浴槽的一侧或表面41。背离浴槽的表面40也可称为朝向滚筒的一侧。朝向浴槽的表面41也可称为背离滚筒的一侧或表面。铜层的壁厚W为10μm至20μm。
铜层27在生产运输容器1的过程中如此布置，使得光滑的背离浴槽的表面40朝向隔热罩21。也就是说，间隙31由背离浴槽的表面40和隔热罩21限定。与之相反，粗糙的朝向浴槽的表面41朝向隔热层28的在铝箔29和玻璃砂纸30处的层。由此仅光滑的背离浴槽的表面40参与相关的辐射交换。
隔热罩21借助于间隙31与内部容器6的隔热元件26的铜层27环形地间隔开地布置并且不接触该铜层。因此将通过辐射的热量入射降低至物理上可行的最小值。仅通过辐射和残余气体管路将热量从内部容器6的表面，特别地从铜层27的背离浴槽的表面40传递至隔热罩21。
下面介绍运输容器1的工作原理。在用液氦He填充内部容器6之前，先借助于低温的起初是气态的随时是液态的氮N2将隔热罩21冷却至至少接近或完全达到液氮N2的沸点(1.3bara，79.5K)。内部容器6在此尚未主动冷却。在冷却隔热罩21时，尚处于间隔空间12中的真空残余气体被冻结在隔热罩21处。因此，在用液氦He填充内部容器6时，可防止真空残余气体在外侧冻结在内部容器6上并且由此防止内部容器6的隔热元件26的铜层27的金属裸露表面受污染。一旦隔热罩21和冷却剂容器14完全冷却并且冷却剂容器14重新注满，便为内部容器6填充液氦He。
为了运输液氦He，运输容器1现在可放置在运输车辆上，例如卡车或轮船上。在这种情况下，借助于液氮N2连续冷却隔热罩21。在此在冷却系统13的冷却管路中使液氮N2消耗和沸腾。通过布置在冷却系统13中相对于重力方向g最高位置的相分离器输送在此产生的气泡。借助于相分离器可将处于冷却系统13中的气态氮N2排出去，从而液氮N2可从冷却剂容器14中再流出去。
因为由于间隙31的原因，铜层27与隔热罩21无机械接触，因此只能通过辐射和残余气体管路将热量从内部容器6的表面传递到隔热罩21上。由于铜层27紧紧地绷在隔热层28上，因此铜层与隔热层28有着良好的机械接触并且铜层27同样具有接近氦He的温度的温度。由于铜层27的发射率随着温度降低而降低，通过辐射传递的热量也降低，从而使得进入内部容器6的总热量入射在整个氦He保持时间内可降低至3.5W以下。物体的发射率是指，该物体与理想的散热体，即黑色体相比发射了多少辐射。
由于内部容器6完全被隔热罩21包围，因此确保了内部容器6仅被具有与氮气N2的沸点(1.3bara，78.5K)相对应的温度的表面包围。因此在隔热罩21(78.5K)与内部容器(4.2-6K)之间仅产生很小的温差。因此相比于已知的运输容器可大幅延长液氦He的保持时间。隔热元件26具有针对真空消解情况的用于内部容器6的紧急隔热功能。
图5示出了用于生产前述运输容器1的方法的示意性框图。该方法包括以下步骤：在步骤S1中提供内部容器6。步骤S1可包括生产内部容器6。在步骤S2中，如前所述生产电解沉积铜层27。在步骤S3中，在外侧将隔热元件26附加在内部容器6处，其中隔热元件26具有铜层27作为相对于内部容器6的最外层。“外侧”在此是指朝向隔热罩21。
该方法还可包括以下步骤：提供和/或生产冷却剂容器14。提供和/或生产外部容器2，在其中容纳内部容器6和冷却剂容器14。提供和/或生产隔热罩21，在其中容纳内部容器6。在此，在隔热元件26与隔热罩21之间设置环形间隙31。在步骤S3中，在此将隔热元件26如此附加在内部容器6处，使得铜层27朝向隔热罩21。此外，在步骤S3中还如此布置铜层27，使得背离浴槽的表面40背离内部容器6布置并且朝向浴槽的表面41朝向内部容器6布置。
尽管根据实施例描述了本发明，但可通过多种方式对本发明进行修改。
所用的附图标号
1 运输容器
2 外部容器
3 基本区段
4 盖区段
5 盖区段
6 内部容器
7 气体区
8 液体区
9 基本区段
10 盖区段
11 盖区段
12 间隔空间
13 冷却系统
14 冷却剂容器
15 基本区段
16 盖区段
17 盖区段
18 气体区
19 液体区
20 间隔空间
21 罩
22 基本区段
23 盖区段
24 盖区段
25 间隔空间
26 隔热元件
27 铜层
28 隔热层
29 铝箔
30 玻璃砂纸
31 间隙
32 隔热层
33 铝箔
34 玻璃砂纸
35 铜溶液
36 滚筒
37 浴槽
38 基体表面
39 生产装置
40 表面
41 表面
A 轴向
b31 间隙宽度
g 重力方向
H 水平线
He 氦
H2 氢
L2 长度
M1 中轴线
N2 氮
O2 氧
S1 步骤
S2 步骤
S3 步骤
W 壁厚

Claims (15)

1.一种用于氦(He)的运输容器(1)，所述运输容器具有用于容纳氦(He)的内部容器(6)、在外侧设置在所述内部容器(6)处的隔热元件(26)、用于容纳低温流体(N2)的冷却剂容器(14)、外部容器(2)以及隔热罩(21)，在所述外部容器中容纳有所述内部容器(6)和所述冷却剂容器(14)，所述隔热罩可借助于所述低温流体(N2)主动冷却并且在其中容纳有所述内部容器(6)，其中在所述隔热元件(26)与所述隔热罩(21)之间设置有环形间隙(31)，并且其中所述隔热元件(26)具有朝向所述隔热罩(21)的电解沉积铜层(27)；其中所述铜层(27)受生产条件限制而具有背离浴槽的表面(40)，所述表面朝向所述隔热罩(21)，以及朝向浴槽的表面(41)，所述表面背离所述隔热罩(21)。
2.根据权利要求1所述的运输容器，其中所述铜层(27)具有10μm至20μm的壁厚(W)。
3.根据权利要求1或2所述的运输容器，其中所述隔热元件(26)在外侧固定在所述内部容器(6)处。
4.根据权利要求1或2所述的运输容器，其中所述隔热元件(26)具有布置在所述隔热元件(26)与所述铜层(27)之间的多层隔热层(28)。
5.根据权利要求4所述的运输容器，其中布置在所述隔热元件(26)与所述铜层(27)之间的多层隔热层(28)具有多个交替布置的由铝箔(29)和玻璃砂纸(30)构成的层。
6.根据权利要求5所述的运输容器，其中所述由铝箔(29)和玻璃砂纸(30)构成的层无间隙地附加在所述内部容器(6)上。
7.根据权利要求1至2和5至6中的一项所述的运输容器，另外包括布置在所述隔热罩(21)与所述外部容器(2)之间的多层隔热层。
8.根据权利要求7所述的运输容器，其中布置在所述隔热罩(21)与所述外部容器(2)之间的多层隔热层具有多个交替布置的由铝箔(33)和玻璃丝、玻璃格网或玻璃砂纸(34)构成的层。
9.根据权利要求8所述的运输容器，其中所述由铝箔(33)和玻璃丝、玻璃格网或玻璃砂纸(34)构成的层有间隙地附加在所述隔热罩(21)上。
10.根据权利要求1至2、5至6和8至9中的一项所述的运输容器，其中所述运输容器(1)的中轴线(M1)平行于水平线(H)定向。
11.一种用于生产用于氦的运输容器(1)的方法，具有步骤：
a)提供(S1)用于容纳氦(He)的内部容器(6)，
b)生产(S2)电解沉积铜层(27)，以及
c)在外侧将隔热元件(26)附加(S3)在所述内部容器(6)处，
其中所述隔热元件(26)具有所述铜层(27)作为相对于所述内部容器(6)的最外层。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在所述步骤b)中从铜溶液(35)中将所述铜层(27)电解沉积在基体表面(38)上。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述基体表面(38)为圆筒形。
14.根据权利要求11至13中的一项所述的方法，其中在所述步骤c)中如此布置所述铜层(27)，使得所述铜层(27)的背离浴槽的表面(40)背离所述内部容器(6)布置并且所述铜层(27)的朝向浴槽的表面(41)朝向所述内部容器(6)布置。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述基体表面(38)为圆柱体形。
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