DE3428140A1

DE3428140A1 - Sicherheitseinsatz fuer gefaesse zum aufbewahren tiefsiedender verfluessigter gase

Info

Publication number: DE3428140A1
Application number: DE19843428140
Authority: DE
Inventors: Heinrich 4047 Dormagen Fieseler
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1984-07-31
Filing date: 1984-07-31
Publication date: 1986-02-13
Also published as: EP0170142B1; EP0170142A3; DE3428140C2; EP0170142A2

Description

MESSER GRIESHEIM GMBH MG 14 70

Kennwort:Wendeldämpfung EM 1140

Erfinder; H. Fieseier . - Ordner: E

Sicherheitseinsatz für Gefäße zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase.

Die Erfindung betrifft einen Sicherheitseinsatz für Gefäße zum Aufbewahren tief siedender verflüssigter Gase nach dein Oberbegriff des Anspruches 1,

Gefäße zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase, die eine halsförmige öffnung zur Füllung und Entnahme besitzen, beispielsweise Heliumkannen, werden mit einem Sicherheitseinsatz versehen. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Sicherheitshalsrohr, welches so im Gefäßhals angeordnet wird, daß sieh zwischen Gefäßhals und Sicherheitshalsrohr ein Ringraum ausbildet. Durch eine öffnung im Sicherheitshalsrohr erfolgt die Füllung und Entnahme der Flüssigkeit. Am Sicherheitshalsrohr ist ferner ein Sicherheitsventil angebracht. Der Ringraum steht mit der Abgasleitung zur Entnahme verdampften Gases in Verbindung

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Der Einsatz des Sicherheitshalsrohres verhindert ein Verstopfen der Füll- und Entnahmeöffnung durch Ausfrieren von Wasser und Kohlendioxid nach Lufteinbrüchen.

Die Abgasleitung ist ein Ringraum_/in welchem die darin befindliche Gassäule bei geöffnetem und geschlossenem Abgasventil dazu neigt, Taconisschwingungen auszubilden. Dies sind mechanischthermische Schwingungen einer Gassäule, durch welche eine starke Verdampfung der Flüssigkeit verursacht wird. Sicherheitseinsätze der beschriebenen Art zeigen beispielsweise die DE-OS 2 042 869 und die DE-PS 2 747 492. Die DE-PS 2 747 492 zeigt einen Sicherheitseinsatz, bei dem sich Taconisschwingungen dadurch vermeiden lassen, daß das verdampfte Gas sowohl durch das Halsrohr als auch durch den Ringraum entnommen wird. Dieses Prinzip läßt sich jedoch nicht universell anwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheitseinsatz für Gefäße zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase zu schaffen, bei dem mit Sicherheit die Entstehung von Taconisschwingungen verhindert wird.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Ausbildung eines wendeiförmigen Strömungskanals im Ringraum werden die Gasschwingungen in Längsrichtung des Gefäßhalses, welche sich üblicherweise durch Erwärmung des Gases und die damit verbundene Volumenausdehnung ergeben, gestört und ein Wärmetransport in den Behälter vermieden.

Bei der Entnahme ist das Abgas gezwungen, eine zusätzliche kreisende Bewegung um das Halsrohr auszuüben. Der Gasweg wird hierdurch verlängert und die Gasgeschwindigkeit vergrößert. Dies ist sehr erwünscht, damit der Gefäßhals intensi-v abgekühlt wird. Aus diesem Grund wird auch bei bisherigen Konstruktionen der Ringraum sehr eng gemacht.

Der wendeiförmige Strömungskanal gemäß der Erfindung kann im einfachsten Fall durch Aufkleben entsprechender Wendeln, beispielsweise aus Kunststoff, auf das Halsrohr gebildet werden. Bei einer ausgeführten Konstruktion wurden hierzu 0,8 mm dicke Kunststoffbänder verwendet. Das Halsrohr kann auch von vornherein mit derartigen Wendeln hergestellt werden, beispielsweise als Blasformteil. Bei diesen Ausführungsformen ist es möglich, die Steigung der Wendeln in Strömungsrichtung zu vergrößern. Der Querschnitt des wendeiförmigen Strömungskanals wird dadurch in Strömungsrichtung ständig vergrößert. Auf diese Weise kann die Volumenausdehnung des sich ständig erwärmenden, abströmenden Gases so kompensiert werden, daß die Gasgeschwindigkeit zumindest annähernd konstant bleibt. Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise der Kälteinhalt des abströmenden Gases vorzüglich ausgenutzt werden kann.

Bei einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Sicherheits einsatzes ist das Halsrohr als spiraliger Wellschlauch ausgebildet, der sich an den Gefäßhals anlehnt. Hierbei ist die Steigung der Wendeln zwar konstant die Konstruktion wird jedoch erheblich verbilligt, da das Halsrohr nicht gesondert konstruiert werden muß. Wellschläuche sind preiswerte Fertigteile, die zudem nur eine sehr geringe Wandstärke besitzen. Hierdurch wird die Wärmeleitung von außen durch das Halsrohr in das Innere des Gefäßes verringert. Ferner wird der Wärmeleitweg erheblich verlängert und der freie Querschnitt für die Wärmestrahlung in den Behälter re-

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duziert. Außerdem wird der Anteil der diffusen Strahlung verkleinert.

Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Gefäß zur Aufbewahrung von flüssigem Helium

mit einem Sicherheitseinsatz im Schnitt;

Fig. 2 im Detail ein Sicherheitshalsrohr mit Wendeln unterschiedlicher Steigung;

Fig. 3 ein als spiraliger Wellschlauch ausgebildetes Sicherheitshalsrohr.

Fig. 1 zeigt das Oberteil eines aus einem Innenbehälter 1 und einem Außenbehälter 2 bestehenden Gefäßes zur Aufbe-Wahrung von flüssigem Helium 4. Zwischen Innenbehälter 1 und Außenbehälter 2 befindet sich eine Isolierung 3. Vom Innenbehälter 1 führt der Gefäßhals 5 nach außen und endet in einem Flansch. Mit dem Flansch 6 ist der Halseinsatzkopf 7 verbunden. Dieser enthält das Sicherheitshalsrohr

„j. und in dessen Verlängerung nach außen ein Heberventil 9 zur Füllung und Entnahme. An die Verlängerung des Sicherheitshalsrohres 8 ist außerdem ein Sicherheitsventil 10 und ein Manometer 11 angeschlossen. Das Ende des Gefäßhalses ist mit der Abgasleitung 12 verbunden, in welcher ein Si-

~_ cherheitsventil 13, ein Absperrventil 14 und ein Rückschlagventil 15 angeordnet sind. Der zwischen Sicherheitshalsrohr 8 und dem Gefäßhals 5 gebildete Ringraum 16 wird gemäß der Erfindung durch aufgeklebte Wendeln 17 als wendeiförmiger Strömungskanal ausgebildet. Dieser stellt

-j. einen wirksamen Widerstand gegen die longitudinale Aus-

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breitung von Druckwellen dar, die sich durch Volumenvergrößerung bei der Erwärmung des Gases ausbilden und die Taconisschwingungen ergeben. Durch den wendeiförmigen StrÖmungskanal wird der Weg des Abgases und dessen Geschwindigkeit vergrößert, wodurch der Hals intensiver gekühlt wird. Dies ist ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Sicherheitseinsatzes. Fig. 2 zeigt als Aueschnitt im Detail einen Gefäßhals 5 mit Sicherheitshalsrohr 8 und aufgeklebter Wendel 17. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäß Fig. 1 besitzen hierbei die Wendeln 17 in Strömungsrichtung eine zunehmende Steigung. Die StrÖmungsrichtung ist durch Pfeile 18 angegeben. Hierdurch wird die Volumenvergrößerung des abströmenden, sich erwärmenden Gases so kompensiert, daß eine nahezu konstante Gasgeschwindigkeit erhalten wird.

Fig» 3 zeigt eine Variante, bei der das Sicherheitshalsrohr 8 als spiraliger Wellschlauch 19 ausgebildet ist, der direkt am Gefäßhals 5 anliegt. Diese Variante ist besonders preiswert und besitzt zudem einen hohen Widerstand gegen Wärme, die von außen durch das Sicherheitshalsrohr 8 in das Innere des Gefäßes gelangt. Hierzu ist es lediglich erforderlich, daß ein Wellschlauch mit sehr geringer Wandstärke verwendet wird.

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Claims

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Ansprüche

Sicherheitseinsatz für Gefäße zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase, bestehend aus einem im Gefäßhals (5) unter Ausbildung eines Ringraumes (16) angeordneten Sicherheitshalsrohr (8) mit einer öffnung zur Füllung und Entnahme und mit einem Sicherheitsventil (10), sowie mit einer am Gefäßhals angebrachten Abgasleitung (12), gekennzeichnet durch

Mittel zur Ausbildung eines wendeiförmigen Strömungskanals im Ringraum.
2. Sicherheitseinsatz nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch

exne auf das Sicherheitshalsrohr aufgeklebte Wendel (17).
3. Sicherheitseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß das Sicherheitshalsrohr als Blasformteil oder Spritzgußtei. mit aufgeprägter Wendel ausgebildet ist.
4. Sicherheitseinsatz nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Sicherheitshalsrohr (8) als spiraliger WeI1 schirmen (19) ausgebildet ist.
5. Sicherheitseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Wendeln in Strömungsrichtung eine zunehmende Steigung derart besitzen, daß unter Berücksichtigung der fortschreitenden Erwärmung des durch den wendeiförmigen Strömungskanal fließenden Gases dieses zumindest annähernd eine konstante Strömungsgeschwindigkeit besitzt.

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