DE2711640A1

DE2711640A1 - Behaelter fuer tiefsttemperaturfluessigkeit

Info

Publication number: DE2711640A1
Application number: DE19772711640
Authority: DE
Inventors: Roger Prost
Original assignee: Air Liquide SA
Current assignee: Air Liquide SA
Priority date: 1976-03-25
Filing date: 1977-03-17
Publication date: 1977-09-29
Also published as: JPS5934796Y2; FR2345658B1; US4120421A; DE7708205U1; JPS52130111U; GB1571350A; FR2345658A1; DE2711640C2

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Behälter für Tiefsttemperaturflüssigkeit, insbesondere einen Behälter mit großen thermischen Isolationsleistungen für Tiefsttemperaturflüssigkeiten mit sehr tiefem Siedepunkt, wie z.B. Wasserstoff, Helium oder Neon.

Die Behälter dieser Art enthalten im allgemeinen einen Innenbehälter, der dazu bestimmt ist, das verflüssigte Gas aufzunehmen, und weisen ein Behälterteil und einen länglichen Hals auf, ferner eine Außenhülle im Abstand von dem Innenbehälter, die mit diesem einen Isolationsraum unter Vakuum vorsieht, welcher ein Polster oder Kissen einschließt, wel-

Bogen ches eine aufeinander angeordnete Folge von Vlies bzw. dünnen/ aus abwechselnd leitendem und isolierendem Material besteht, wobei die Watte aus leitendem Material längs einem Randteil in Wärmeberührung mit Ringzonen quer zu dem Hals des inneren Behälters stehen. Damit wird aufgrund der Wiedergewinnung der wahrnehmbaren Wärme des verdampften Gases eine möglichst vollständige Tätigkeit sichergestellt, um den Wärmeübergang nach außen unter Begünstigung der Einrichtung eines zweckmäßigen Wärmegradienten längs des Halses infolge Wärmeverbindungen auf der Höhe dieses Halses in dem Isolierraum auf der Höhe unterschiedlicher Vliese aus leitendem Material zu reduzieren. Um die Kühlung dieser aus gut leitendem Material

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bestehenden Zwischenvliese sicherzustellen, ist man dazu gebracht worden, systematisch hervorragende Kontakte mit dem Hals des Behälters sicherzustellen, und dies mit Hilfe von Hartlötungen zwischen dem Hals, der im allgemeinen aus nichtoxydierbarem Stahl besteht, und den leitenden, im allgemeinen aus Kupfer oder Aluminium hergestellten Bögen oder Blättern. Da man weiß, daß die leitenden Bögen oder Folien in sehr großer Zahl zugegen sind, z.U. mehrere Anzahlen von zehn für einen Behälter von 100 Litern mit einem Hals von 30 cm Länge, wobei diese Schweißungen und Lötungen sehr lang und schwierig vorzunehmen sind, ist man dazu gekommen, auf dem Hals einfach Kupferflügel einzusetzen, die an ihrem Umfang mit einem erhabenen Rand versehen sind, gegen welchen mit Hilfe einer Schelle oder einem Reifen oder dergleichen der Rand eines aus leitendem Material bestehenden Bogens mechanisch eingeklemmt oder gedrückt wird. Solche Kupferflüge L, die am Hals des Innenbehälters fest angebracht sind, stellen sowohl einen hervorragenden Wärmekontakt zwischen dem Hals und den leitenden Bögen als auch eine zweckmäßige Mehrstufigkeit der Verbindungen der aus leitendem Material bestehenden Bögen und dem Hals sicher, wodurch jegliches Risiko des Wärmekurzschlusses zwischen diesen Bögen oder Folien längs des Halses ausgeschaltet ist, durch welchen der Wärmefluß, welcher längs des Halses geführt wird, erheblich anwachsen würde, wobei deyHals aus einem eher schlecht leitenden Material hergestellt ist, wie es beim nicht oxydierbaren Stahl der Fall ist. Diese Technik hat daher den Nachteil,

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daß der Hals, obwohl er aus nicht oxydierbarem Stahl hergestellt ist, daher schwach leitet, demnach eine noch zu große Wärmeleitfähigkeitin einer Größenordnung bietet, daß die Verluste weit davon entfernt sind, vernachlässigbar y,\x sein. Andererseits ist nicht oxydierbarer Stahl ein kostspieliges Produkt.

Für einige weniger leistungsstarke Behälter, die dazu bestimmt sind, Flüssigkeiten mit weniger tiefer Siedepunkttemperatur aufzunehmen, wie z.B. Stickstoff oder flüssiges Argon, in welchen der Vakuum-Isolierraum zwischen den Innenbehälter· und der Außenhülle ein Kissen von aufeinanderfolgenden dünnen Bögen aus abwechselnd reflektierendem und isolierendem Material enthält ohne thermische Verbindungen mit dem Hals, hat man vorgeschlagen, den Hals des Innenbehälters mit Kunststoff herzu»teilen, wie z.B. Epoxyharz, ggf. mit Glasfiber verstärkt, demnach mit einem zweckmäßigen mechanischen Widerstand, welcher die großen Zwänge bzw. Einschnürungen berücksichtigt, die auf den Hals ausgeübt werden, so daß dieses Teil des inneren Behälters mehr oder weniger hervorgehoben wie ein Abhängarm des Innenbehälters an der Außenhülle dient; diese Zwänge oder Einschnürungen entwikkeln sich beim Füllen des Innenbehälters und wachsen noch durch das Einziehen oder den Schwund beim KUhlen an. Deshalb stößt die Anpassung an Behälter, die für die Aufnahme von Flüssigkeiten bei sehr tiefer Temperatur bestimmt sind, und zwar der oben beschriebenen Art, d.h. die u.a. Folien oder Bögen aus leitendem Material aufweisen, welche thermisch mit dem Hals verbunden sind, mit der technischen Aus-

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führung des Haisee, der in den weniger leistungsstarken Behältern verwendet wird, die zur Aufnahme von Flüssigkeiten deutlich weniger tiefer Temperatur bestimmt sind, bis heute auf verschiedene Schwierigkeiten, deren eitscheidenste darin besteht, daß es offensichtlich unmöglich ist, auf Bögen-schirme aus leitendem Material durch ein viel mehr isolierendes Material als den nicht oxydierbaren Stahl (seine Leitfähigkeit ist 30 mal schwächer) einen thermischen Kühlfluß zu überführen, der so stark ist wie in den klassischen Behältern, welche, bestens einerseits die Wiedergewinnung der wahrnehmbaren Wärme der Dämpfe verwenden, welche kontinuierlich durch den Hals entweichen infolge der Ausführung desselben aus nicht oxydierbarem Stahl, wobei eine für diese Wirkung ausreichende Querleitung sichergestellt ist,und andererseits eine gewisse Umleitung oder einen gewissen Nebenfluß des thermischen Flusses verwenden, der sich aus der festen Längsleitung des Halses von dem Körper des Innenbehälters bis zur Mündung des Halses ergibt, der auf der Höhe der Außenhülle angeordnet ist. Man könnte tatsächlich befürchten, daß der angemessene Wärmeflußübergang mit tödlicher Sicherheit die Entstehung von speziellen Wärmeverbindungen durch die Kunststoffmasse erfordern würde, um innen am Hals in direkter Berührung mit den Dämpfen einzumünden, wodurch die Realisierung außerordentlich erschwert und verhindert würde.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines einfach herzustellenden Behälters, welcher die vorteilhaften Wirkungen

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einerseits vom wirtschaftlichen Standpunkt und dem der kräftigen Ausgestaltung des Halses aus Kunststoff, andererseits kombiniert mit einer ausreichenden Kühlung der Schirme aus leitendem Material, um die Verluste durch Strahlung auf ein Minimum reduzieren zu können. Erfindungsgemäß wird in einem Behälter der oben erwähnten Art der Hals des Innenbehälters aus Kunststoff hergestellt, und der Wärmekontakt

Bogen- bzw. zwischen den Vlies schirmen aus leitendem Material und dem Hals wird durch eine einfache freie Stütze oder ein einfaches freies Auflage unter Druck sichergestellt. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß eine solche Vorrichtung, die vom thermischen Standpunkt so günstig mit der Reduzierung der Leitung nach außen durch die Masse des Halses ist, sich gänzlich zufriedenstellend für den Übergang eines thermischen Flusses durch den Hals erweist, welcher von den durch den Hals entweichenden Dämpfen, die auch auf verschiedene leitende Vliesschirme verteilt sein können, abgezogen ist, und zwar trotz eines leichten Temperaturabfalles am Ort der Aufbringung der Vliese aus leitendem Material auf dem Hals.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungemöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang alt den Zeichnungen. Es zeigern

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Behälters gemäß

der Erfindung, Fig. 2 eine vergrößerte Einselansicht der Fig, 1 und

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Flg. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, und zwar von einer anderen Ausführungsform.

Gemäß den Figuren 1 und 2 besteht ein Behälter aus einem Innenbehälter 1, der aus einem Körper 2 aus Aluminium und einem Behälterhals 3 aus isolierendem Material besteht und bei 3 auf den Körper 2 angekittet oder -geklebt ist. Dieser Innenbehälter 1 ist über das obere Ende k seines Halses 3 in einem ringförmigen Übergangsrohr 5 befestigt, welches am oberen Ende einer Höhe aus nichtoxydierbarem Stahl 6 in Form des Außenbehälters versehen ist und mit dem Innenbehälter 2 einen Vakuum-Zwischenisolierraum 7 schafft, in welchem ein

Bogen- bzw. Polster oder Kissen 8 aus/Vliesschirmen angeordnet ist, welche abwechselnd aus leitendem Material, wie z.B. Aluminiumfolie 9» und aus isolierendem Material hergestellt ist, wie z.B. Papierfolie 10.

Beispielsweise bieten die Aluminiumfolien 9 mit einer Dicke von 9 /U (microns) jeweils einen Randteil 12, der unter Zwischenlage eines Randteiles 13 einer Papierfolie 10 gegen die äußere zylindrische Fläche des Halses 3 unter Druckwirkung eines Ringes 14 aufgebracht ist, welcher eine Feder, ein mit Klemmwirkung zusammengedrückter Draht, ein Kautschukband, •ine Schelle, ein Reifen oder jedes andere Stück sein kann, welches «ine Stütz· oder ein Auflage unter Druck für den Rand

oder Schirmes

12 des Vli«ses/9 eicherstellt. Man weiß, daß die Zwischenordnung das Papier-aohira« 10 gewißlich die Värmeisolation

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zwischen zwei benachbarten leitenden Bögen 9 sicherzustellen gestattet.

Gemäß Fig. 3 ist zwischen einem Klemmring ik und einem leitenden Vlies 9 ein isolierender Vlies 10 angeordnet, und um die Värmeisolation zwischen zwei benachbarten leitfähigen Vliesen sicherzustellen, hat man den Randteil 13 eines Isoliervlieses 10 um einen Rand 15 eines Randteiles 12 eines leitenden Vlieses 9 übergeschlagen oder gefaltet.

Als Beispiel für ein isolierendes Material für den Behälterhals kann man ein Epox>*hichtharzglas verwenden, dessen Wärmeleitfähigkeit bei tiefer Temperatur 1,05 χ 10² Watt/m (V.nT¹) ist oder "Hylon" dessen Wärmeleitfähigkeit 0,895 x 10² W.m"¹ ist.

Die AusfUhrungsformen nach den Figuren 2 bis 3 führen vom thermischen Gesichtspunkt aus zu merklich geeichen Ergebnissen. In beiden Fällen erhält man z.B. für einen 34-Liter-Behälter mit einem Hals mit einem Innendurchmesser von 50 ■"■ einer Dicke von 1 mm utfd einer Nutzlänge von 280 mn mit 20 Vliesschirmen Verluste durch Verdampfung von 2 % pro Tag, was besser als die Leistungen klassischer Behälter alt Hals aus nichtoxydierbarem Stahl ist.

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Claims

Paten tans ρ ν Hc he

ί \Λ Behälter für flii.saigüs Gas mil ein din Innenbehälter, der· zur Aufnahme des verflüss Igten Gases bestimmt lsi und einen IJehäLterkörper und einen löngliciien Hals aufweist, mi t einer AußonhüJle im Abstand um ilen Innenbehälter unter Bildung eines Vakuum! sol ie rraumetj mit demselben, welcher ein Polster oder· Kissen aufweist, das aus einer übereinander angeordneten Folge von Abschirmungen aus abwechselnd leitendem und isolierendem Material bestellt, wobei die Schirme aus leitenr!-oin Material lfings einos Randteils einzeln in Wärmeberührung mit längs gestaffelten Riiigzoneii mit einem Tnnetibehäi terhals stehen, der- sich bis zur Aulloiihiillo erstreckt, d a d 11 ι c h

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ORIGINAL INSPECTED

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g e k e u η ζ ο i c h u e t, claü der Hals (3) des InnenboliälLors ( l) ana KunstsiolT, IIui'Z o<ler Glas besteht, gyf. mit Fasern vetsiiirkL, uiul daß dor Wärmekori tak t zwischen den Schi rmbogoii (9) aus leitendem MateiiaL und dem Hals (')) durcli eine einfache freie Stütze oder Halterung ( 1 h) unter Druck vorgesehen ist.
2. Behälter nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung unter Druck (i'j) durch ein Ringteil (i4) erhalten ist, welches unter Druck auf einmal ein Randteil ( 13) eines Schirmes ( 10) aus isolierendem Material einklemmt, der· sich zwischen zwei benachbarte Randteile (i2) von Schirmen (9) aus leitendem Material zwischenschaltet.
3. Behälter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Randteil (llj) des Bogens ( IO) aus isolierendem Material zwischen dem Ringteil (i'O und dem Randteil (13) eines Bogens ( IO) aus leitendem Material angeordnet ist und um den Rand dieses Randteiles (i2) des liogens (9) aus leitendem Material herumgelegt ist.

ll. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der- Randteil (13) eines Bogens (10) aus isolierendem Material zwischen einem Randteil (12) eines Bogens (9) aus leitendem Material und dem Hals (3) des Innenbehälters (l) angeordnet ist.

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"5. Hellälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dnfl das Ringteil (1^) die Haiterunß oder Stütze unter Druck vorsieht für den Rand (12) eines leitfähigen Bogons oder Vlieses (9) auf dem Hals (3) des Ίnnonbehälteis (1) und aus einer metallischen, elastischen Schelle oder einem Reifen oder einer Kautschukschelle oder einem Kautschukreifen, einem Draht, oder einem Metallreifen oder dergleichen bestellt, der auf sich selbst geklemmt ist, oder aus einer Metallfeder.

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