DE4418745C2 - Doppelwandiger isolierter Behälter - Google Patents

Doppelwandiger isolierter Behälter

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Description

Die Erfindung betrifft einen doppelwandigen isolierten Behälter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Behälter für tiefsiedende, verflüssigte Gase sind stets mit einer aufwendigen Isolierung versehen, um die durch den Wärmeeinfall aus der Umgebung verursachte Verdampfung des verflüssigten Gases gering zu halten. Sie werden deshalb als doppelwandige Behälter ausgeführt, wobei ein das tiefkalte Gas aufnehmender Innenbehälter in einem der Umgebungstemperatur ausgesetzten Außenbehälter gelagert ist. Die Isolierung wird dadurch erreicht, daß der Zwischenraum mit schlecht wärmeleitendem Material, beispielsweise Superisolation ausgefüllt und nach Fertigstellung der Zwischenraum evakuiert wird.
Der kalte Innenbehälter ist durch mechanische Aufhängung oder Stütz­ elemente mit dem Außenbehälter verbunden. Solche Verbindungen sind unvermeidlich um die durch Eigengewicht und Betriebsbeanspruchun­ gen auf den Innenbehälter wirkenden Kräfte aufnehmen zu können. Da­ zu müssen sie eine ausreichende mechanische Festigkeit und Streifig­ keit aufweisen und führen so zwangsläufig zu Wärmeeinfall durch Fest­ körper-Wärmeleitung. Besondere Auswirkungen hat dies bei Behältern, die als Fahrzeugtanks für neue Kryokraftstoffe, wie zum Beispiel LH₂ eingesetzt werden. Bei diesen Tanks muß wegen optimaler Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Tankraumes der Isolationsabstand zwi­ schen Innen- und Außenbehälter so klein wie möglich gehalten werden. Bei konventioneller Behälteraufhängung führt dies zu kurzen Stützele­ menten mit vergleichsweise hohem Wärmeeinfall und dadurch einge­ schränkten Standzeiten.
In der DE-OS 21 48 ist ein Behälter für Kältemittel offenbart, der zur Aufnahme von Kälteapparaten, wie supraleitende Elektromagneten, ge­ eignet ist, damit diese dann verlustfrei elektrischen Strom leiten können. Dabei soll eine bei Erregung des Elektromagneten entwickelte Kraft durch die wärmeisolierenden Halteelemente zu dem bei Zimmertempe­ ratur gehaltenen Außenmantel geleitet werden. Die Lagerung des In­ nenbehälters zu dem Außenbehälter erfolgt über Stapel, bzw. Haltestä­ be und Schwingungsdämpfungselemente bzw. Halteelemente.
Die aus der GB 20 25 029 bekannte Lagerung eines Innenbehälters zu einem Außenbehälter über in dem evakuierten Zwischenraum angeord­ nete Magnete ist praktisch nicht realisierbar, da hierfür sehr große Mag­ nete erforderlich waren um den Innenbehälter mit dem tiefsiedenden verflüssigten Gas in der Schwebe zu halten. Dies führt zu einer Erhö­ hung des Behältergewichtes, die in der Praxis nicht vertretbar ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, den Wärmeeinfall in doppelwandig isolierte Behälter zu verringern.
Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Behälter wird der Innenbehälter über su­ praleitende Magnete berührungsfrei um den Außenbehälter gelagert. Durch die Anordnung des Supraleiters in dem Innenbehälter übernimmt das tiefkalte verflüssigte Gas die Funktion des Kühlmittels. Die Temperatur des tiefsiedenden Gases entspricht immer der Arbeitstemperatur des supraleitenden Magneten.
Als Supraleiter werden die Werkstoffe YBCO 123 sowie BSCCO 2212 verwendet, bei denen die Supraleitung bis zu sehr hohen magnetischen Feldstärken erhalten bleibt (harte Supraleiter oder Supraleiter II). Der magnetische Supraleiter steht im unmittelbaren Kontakt mit den tiefsiedenden verflüssigten Gasen wie z. B. LH₂, wobei die kritische Temperatur Tc des Supraleiters über der Temperatur der tiefsiedenden verflüssigten Gase liegt und größer als 20 K ist.
Durch die berührungsfreie aber dennoch stabile Lagerung des Innenbehälters im Außenbehälter wird der gesamte Wärmeeinfall wesentlich reduziert. Weitere wärmetechnische Verbesserungen ergeben sich dadurch, daß die im Zwischenraum angeordnete Superisolation auch im Bereich der Lager störungsfrei ausgeführt werden kann.
Das Ergebnis ist ein durch verlängerte Druckanstiegs- und Haltezeiten wesentlich verbesserter Behälter für tiefsiedende verflüssigte Gase.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen
Fig. 1 ein doppelwandiger isolierter Behälter mit der berührungslosen Lagerung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine weitere Ausführung der Anordnung der berührungslosen Lagerung nach der Erfindung.
Die Fig. 1 und 2 zeigen übliche doppelwandige isolierte Behälter wie sie für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase, wie LH₂, verwendet werden. Der doppelwandige Behälter besteht aus Innenbehälter 11, Außenbehälter 10 und im Zwischenraum 12 angeordnetem isolierendem Material, beispielsweise Superisolation. Die Füll- und Entnahmeleitung ist mit 13 bezeichnet. Im kalten Innenbehälter 11 sind Supraleiter 14, wie z. B. YBCO 123 oder BSCCO 2212, im unmittelbaren Kontakt mit dem tiefsiedenden verflüssigten Gas angebracht. Die kritische Temperatur Tc des Supraleiters 14 liegt über der Temperatur des tiefsiedenden verflüssigten Gases. Diesen Supraleitern 14 gegenüber sind am Außenbehälter 10 oder am Außenbehälter 10 befestigten Stützelementen 16, z. B. den Innenbehälter 11 durchdringenden Rohren, Permanentmagnete 15 positioniert. Der Innenbehälter 11 wird auf diese Weise durch die starken Abstoßungskräfte, berührungslos und als Folge der Pinningeigenschaften der harten Supraleiter (Typ II) in einer stabilen Lage zum Außenbehälter 10 gehalten.
Dabei ist, wie in Fig. 1 dargestellt der Supraleiter 14 plattenförmig ausgebildet und an einer beliebigen Wand des Innenbehälters angeordnet. Gemäß einer anderen Ausführung sind mehrere stabförmige Supraleiter 14 beidseitig an einem den Innenbehälter 11 durchdringenden Rohr 16 befestigt, zwischen denen entsprechend ausgebildete Permanentmagnete angeordnet sind.

Claims (5)

1. Doppelwandiger isolierter Behälter für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase mit einem Außenbehälter und einem im Außenbehälter gelagerten, die Gase aufnehmenden Innenbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (11) über Supraleiter (14), die in dem verflüssigten Gas angeordnet sind und über am Außenbehälter (10) angeordnete Permanentmagnete (15) berührungsfrei zu dem Außenbehälter (11) gelagert ist.
2. Doppelwandiger isolierter Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kritische Temperatur Tc der Supraleiter (14) über der Temperatur des verflüssigten Gases ist.
3. Doppelwandiger isolierter Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Supraleiter (14) ein harter Supraleiter aus den Werkstoffen YBCO 123 oder BSCCO 2212 ist.
4. Doppelwandiger isolierter Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kritische Temperatur Tc des Supraleiters (14) größer 20 X ist.
5. Doppelwandiger isolierter Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das verflüssigte Gas LH₂ oder LHe ist.
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