DE3428140C2 - Sicherheitseinsatz für ein Gefäß zum Aufbewahren tiefsiedener verflüssigter Gase - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine.i Sicherheitseinsatz für ein Gefäß mit einem Innen- und einem . ußenbehälter zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Gefäße zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase, die eine haisförmige 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 sich 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. Der Einsatz des Sicherheitshalsrohres verhindert ein Verstopfen der Füll- und Entnahmeöffung 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 Gassäuie, durch welche eine starke Verdampfung der Flüssigkeit verursacht wird.

Aus der DE-AS 16 01 908 ist es bekannt, den Ringraum durch mit Kühlrippen versehene Wärmeaustauscher zu unterbrechen, welche jeweils mit einem Strahlungsschild verbunden sind, um diese zusätzlich zu kühlen. Die Kühlrippen bilden einen wendeiförmigen Strömungskanal für das Abgas. Diese Wärmeaustauscher dienen zur Ausnutzung des Kälteinhalts des Abgases, nicht zur Vermeidung von Taconisschwingungen.

Die US-PS 33 77 813 zeigt Maßnahmen, um Wärmeverluste durch Konvektion und Taconisschwingungen in Rohrleitungen zu verhindern, die in das Innere von Dewargefäßen führen. Diese Maßnahmen bestehen darin, die Gasströmung durch eine Füllung aus faserigem Material zu leiten oder den Strömungskanal wendelförmig auszubilden.

Da bei Sicherheitseinsätzen der Ringraum, durch den das verdampfende Gas abzieht, sehr eng gehalten wird, um den Kälteinhalt des Abgases gut auszunutzen, ist die Anordnung von faserigen Packungen schwierig. Sie hat überdies den Nachteil, daß bei einem hin und wieder erforderlichen Herausnehmen oder Wechseln des Sicherheitshalsrohres die Packung beschädigt werden kann. Ferner schlägt sich dabei auf ihr Feuchtigkeit nieder, die in einem langwierigen Trocknungsprozeß entfernt werden muß. Auch ein wendeiförmiger Strömungskanal der Art, wie ihn die US-PS 33 77 813 zeigt, verhindert nicht immer zuverlässig das Auftreten von Taconisschwingungen im Ringraum von Sicherheitseinsätzen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheitseinsatz für ein Gefäß 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 mfc den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen gelöst

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Durch die Ausbildung eines wendeiförmigen Strömungskanals mit in Strömungsrichtung zunehmender Steigung im Ringraum werden die Gasschwingungen in Längsrichtung des Gefäßhalses, weiche sich üblicherweise durch Erwärmung des Gases und die damit verbundene Volumenausdehnung ergeben, gestört, und ein Wärmetransport in den Behälter wird vermieden. Bei der Entnahme ist das Abgas gezwungen, eine zusätzliche kreisende Bewegung um das H"lsrohr auszuüben. Der Gasweg wird hierdurch verlängert und die Gasgeschwindigkeit vergrößert. Dies ist sehr erwünscht, damit der Gefäßhals intensiv 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. Da sich die Steigung der Wendeln in Strömungsrichtung ständig vergrößert, wird auch der Querschnitt des wendeiförmigen Strömungskanals 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 neben der völligen Verhinderung von Taconisschwingungen der Kälteinhalt des abströmenden Gases vorzüglich ausgenutzt werden kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll anhand der Zeichnungen erläutert werden.

Es zeigt

F i g. 1 ein Gefäß zur Aufbewahrung von flüssigem Helium mit einem Sicherheitseinsatz im Schnitt,

F i g. 2 im Detail ein Sicherheitshalsrohr mit Wendeln unterschiedlicher Steigung.

F i g. 1 zeigt das Oberteil eines aus einem Innenbehälter 1 und einem Außenbehälter 2 bestehenden Gefäßes zur Aufbewahrung 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 8 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 5 ist mit der Abgasleitung 12 verbunden, in welcher ein Sicherheitsventil 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 mit in Strömungsrichtung zunehmender Steigung ausgebildet. Dieser stellt einen wirksamen Widerstand gegen die 2η longitudinal Ausbreitung von Druckwellen '.'ar, 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.

F i g. 2 zeigt als Ausschnitt im Detail den Gefäßhals 5 mit Sicherheitshalsrohr 8 und aufgeklebter Wendel 17.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

Patentansprüche:

1. Sicherheitseinsatz für ein Gefäß mit einem Innen- (1) und einem Außenbehälter (2) zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase, wobei der Innenbehälter mit dem Außenbehälter mittels eines den Gefäßkanals (5) bildenden Rohres verbunden ist am Gefäßhals eine Abgasleitung (12) angebracht ist und unter Ausbildung eines dem Abzug ver- ι ο dampften Gases dienenden Ringraumes (16) in dem Gefäßhals ein Sicherheitshalsrohr (8) mit einer Öffnung zur Füllung und Entnahme sowie mit einem Sicherheitsventil (10) konzentrisch angeordnet ist, wobei im Ringraum ein wendeiförmiger Strömungskanal ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Wendeln (17) in Strömungsrichtung eine zunehmende Steigung besitzen, so daß das verdampfte G35 annähernd eine konstante Strömungsgeschwindigkeit besitzt.

2. Sicherheitseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wendeiförmige Strömungskanal durch eine aufgeklebte Wendel gebildet wird.

3. Sicherheitseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wendeiförmige Strömungskanal durch die Ausbildung des Sicherheitshalsrohres als Blasformteil oder Spritzgußteil mit aufgeprägter Wendel erzeugt wird.