DE3600298C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Adsorptionsmittels in den Isolationsraum von vakuumiso­ lierten doppelwandigen Behältern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Behälter für die Speicherung von tiefkalten verflüssigten Gasen müssen stets mit einer aufwendigen Isolierung ver­ sehen werden, um die durch den Wärmeeinfall aus der Um­ gebung verursachte Verdampfung des verflüssigten Gases ge­ ring zu halten. Sie werden deshalb stets als doppelwandige Behälter ausgeführt, wobei zwischen dem Innen- und dem Außenbehälter ein Isolationsraum gebildet wird. Die Iso­ lierung wird dadurch erzeugt, daß der Zwischenraum mit schlecht wärmeleitendem Material, beispielsweise mit Super­ isolation, ausgefüllt und nach Fertigstellung der Behälter evakuiert wird.

Um die Wärmeleitung des Gases auf ein Minimum zu redu­ zieren, sind Isolationsvakua von ca. 10^-3 mbar erforder­ lich. Derartige Drücke lassen sich mit Hilfe geeigneter Pumpstände relativ einfach und schnell erzeugen. Bedingt durch Mikroleckagen und Desorption würde der Druck nach dem Verschließen des Isolationsraumes im Laufe der Zeit jedoch ansteigen, was eine Erhöhung der Verdampfungsrate des gespeicherten Flüssiggases und somit eine Verschlech­ terung der Behälterqualität zur Folge hätte. Damit dieses nicht geschieht, werden Adsorptionsmaterialien, wie z. B. Aktivkohle oder Molekularsieb, in dem Isolationsraum, und zwar unmittelbar am Innenbehälter, angeordnet. Diese Adsorptionsmaterialien besitzen die Eigenschaften, bei tiefen Temperaturen selbst im Vakuum große Mengen von Gasmolekülen adsorbieren zu können und sorgen somit da­ für, daß im Betriebszustand, d. h. bei kaltem Innenbehälter, der Druck im Isolationsraum auch nach mehreren Jahren Lebensdauer der Behälter ausreichend niedrig ist.

Ein Problem in der Kryobehälterproduktion stellt jedoch die hohe Affinität der Adsorptionsmittel, insbesondere Molekularsieb, gegenüber Feuchtigkeit dar. Sie sind in der Lage, aus der Luft mehrere Gewichtsprozent Wasser aufzunehmen, wodurch ihre Adsorptionskapazität für andere Gase deutlich herabgesetzt wird. Aus diesem Grunde werden sie vor dem Einbau in die Behälter aktiviert, was im we­ sentlichen bedeutet, daß sie ihres adsorbierten Wassers entledigt werden. Dieses geschieht durch Erhitzen auf 100°C (Aktivkohle), bzw. über 300°C (Molekularsieb) und gleichzeitiges Evakuieren.

Während der Behälterfertigung werden die Adsorptions­ mittel bereits wieder der atmosphärischen Luft ausgesetzt, so daß sie erneut Wasser adsorbieren können. Des weiteren sind die sonstigen in den Isolationsraum eingebrachten Materialien mit Wassermolekülen beladen, die nach dem Bau des Behälters durch Erwärmung und Spülen mit trocke­ nem Stickstoff entfernt werden müssen. Dadurch können im Isolationsraum zum Teil erhebliche Wasserdampfpartial­ drücke auftreten, was ebenfalls dazu beiträgt, daß sich das Adsorptionsmittel wieder mit Feuchtigkeit belädt. Die vorherige Aktivierung des Adsorptionsmittels wird dadurch praktisch zunichte gemacht. Als Folge hieraus ergibt sich, daß die Ausheiz- und Evakuierzeiten vor dem Verschließen des Isolationsraumes wesentlich verlängert werden, wodurch sowohl ein erhöhter Zeitaufwand als auch enorme zusätzliche Energiekosten verursacht werden.

Diese unerwünschten Nebenerscheinungen können vermieden werden, indem man dafür sorgt, daß das Adsorptionsmittel erst nach Ausbildung des Vakuums im Isolationsraum wirksam werden kann.

Aus der DE-PS 3 00 161 ist es bekannt, ein Adsorptionsmittel in einer gasdichten Umhüllung, beispiels­ weise in einer Glaskugel, im Isolationsraum anzuordnen. Diese wird nach Erzeugung des Vakuums durch Erhitzen von außen zum Platzen gebracht. Dies setzt voraus, daß sowohl das Adsorptionsmittel hitzebeständig als auch das Behälter­ material entsprechend hoch thermisch belastbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ver­ fahren zum Einbringen eines Adsorptionsmittels in den Isolationsraum von vakuumisolierten doppelwandigen Be­ hältern für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase zu schaffen, bei dem sowohl eine Wiederbeladung des aktivierten Adsorptionsmittels mit Feuchtigkeit vor dem Erzeugen des Vakuums vermieden und dadurch Aufheiz- und Evakuierzeiten verringert werden, als auch jegliche thermische Belastung von Adsorptionsmittel und Behälter­ material ausgeschlossen ist.

Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berück­ sichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfin­ dungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird demnach die Aktivität der Adsorptionsmittel erhalten, indem die Adsorptionsmittel nach dem Aktivieren in gas- und feuchtigkeitsundurchlässigen Behältern, z. B. Siegelrandbeutel aus metallisierten Kunststoffolien, ver­ packt werden. Die Verpackungen werden zu Beginn der Be­ hälterfertigung am Innenbehälter angebracht und halten das Adsorptionsmittel verschlossen. Erst beim abschlie­ ßenden Evakuieren entsteht infolge des Unterdruckes im Isolationsraum in den Verpackungen ein Überdruck, der zur Zerstörung der Verpackungen und somit zum Freisetzen des Adsorptionsmittels führt.

Es ist vorteilhaft, wenn das Adsorptionsmittel bei er­ höhter Temperatur verpackt wird. Hierbei belädt sich das Adsorptionsmittel mit weniger Gas als bei Verpackung unter Raumtemperatur. Infolgedessen platzt der Verpackungsbe­ hälter nicht schon bei Erzeugung des Vakuums auf, sondern erst dann, wenn der Isolationsraum mindestens annähernd mit der Temperatur ausgeheizt wird, bei der das Adsorp­ tionsmittel verpackt wurde. Daher kann man in diesem Fall bei kaltem Behälter den Isolationsraum evakuieren, beispielsweise um eine Lecksuche durchzuführen, ohne daß das Adsorptionsmittel freigesetzt wird. Desgleichen kann die Isolation ohne Erzeugung eines Vakuums ausgeheizt werden.

Die Verpackungstemperatur sollte mindestens 50°C betragen, um die beschriebenen Effekte zu erzielen. Die obere Tempe­ ratur wird lediglich durch die thermische Stabilität der Verpackungsbehälter begrenzt und kann mehrere hundert °C betragen. Da in der Regel bei etwa 100°C ausgeheizt wird, ergibt sich für die Mehrzahl der praktischen Anwendungs­ fälle eine obere Verpackungstemperatur von etwa 120°C.

Das Anbringen der mit Adsorptionsmittel gefüllten Be­ hälter am Innenbehälter ist zweckmäßig, weil dort die tiefsten Temperaturen herrschen. Grundsätzlich können die Behälter jedoch auch an anderen Stellen angebracht werden.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Ver­ wendung von Siegelrandbeuteln beschränkt. Jeder Behälter, der die Kriterien gas- und wasserdicht, sowie aufplatzend bei Vakuum erfüllt, ist geeignet. So können z. B. starre Behälter mit einer einzigen Öffnung verwendet werden, wenn die Öffnung mit einer entsprechenden Folie ver­ schlossen wird. Ein derartiger Behälter kann beispiels­ weise in Form eines Kreisringes um das Halsrohr des Kryobehälters angeordnet werden.

Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung. Es zeigt

Fig. 1 einen Siegelrandbeutel mit Adsorptionsmittel,

Fig. 2 einen um den Halsring angeordneten Behälter mit Adsorptionsmittel.

Der in Fig. 1 dargestellte Behälter ist ein Siegelrand­ beutel, der mit Molekularsieb 1 gefüllt ist. Das Material des Siegelrandbeutels ist eine kleberkaschierte Verbund­ folie aus Kunststoff und Metall. Im einzelnen besteht sie aus einer 75 µ dicken Polypropylenfolie 2, einer 12 µ dicken Aluminiumfolie 3 und einer ebenfalls 12 µ dicken biaxialgestreckten Polyesterfolie 4. Die äußeren Abmessun­ gen des Siegelrandbeutels sind 10 cm × 20 cm.

Fig. 2 zeigt einen Kryobehälter, bestehend aus einem Innenbehälter 5 und einem Außenbehälter 6, verbunden durch ein Halsrohr 7. Zwischen Innenbehälter 5 und Außen­ behälter 6 befindet sich eine Superisolation 8. Erfin­ dungsgemäß ist um das Halsrohr 7 ein kreisringförmiger Adsorptionsmittelbehälter 9 mit Adsorptionsmittel 10 angeordnet. Der Adsorptionsmittelbehälter ist erfindungs­ gemäß mit einer bei Unterdruck aufplatzenden Aluminium­ folie 11 verschlossen.

Claims (6)

1. Verfahren zum Einbringen eines Adsorptionsmittels in den Isolationsraum von vakuumisolierten doppel­ wandigen Behältern für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase, wobei das Adsorptionsmittel in einem gas- und wasserdichten Behälter vor dem Er­ zeugen des Vakuums in dem Isolationsraum angeordnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Vakuum den Adsorptionsmittel- Behälter zum Aufplatzen bringt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Absorptionsmittel zuvor bei einer über der Raumtemperatur liegenden Temperatur in den Behälter abgefüllt wurde.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel bei Temperaturen zwischen 50 und 120°C abgefüllt wurde.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel bei 100°C abgefüllt wurde.

5. Behälter für Adsorptionsmittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter als Siegelrandbeutel aus metallisier­ ter Kunststoffolie ausgebildet ist.

6. Behälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffolie aus einer Polypropylenfolie (2) besteht, auf welcher eine Aluminiumfolie (3) und eine biaxialgestreckte Polyesterfolie (4) kleberkaschiert sind.