DE60100174T2 - Connection and sealing device with external piping of a container for cryogenic liquid - Google Patents

Connection and sealing device with external piping of a container for cryogenic liquid Download PDF

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Abstract

A device for closing and connecting external piping to a reservoir (3) for cryogenic fluid is made up of a solid sub-assembly (1) of cast stainless steel incorporating a principal part in the form of a disk (4) mounted on a flange (2) of the reservoir (3) and defining at least two channels (8, 9) for the passage of fluid. An Independent claim is included for a cryogenic reservoir equipped with this device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Behälter für kryogenes Fluid und insbesondere Vorrichtungen zum Verschließen solcher Behälter und zu ihrem Anschließen an Außenrohrleitungen jener Art, die eine einstückige Unterbaugruppe, die allgemein die Form einer Scheibe aufweist und mindestens zwei Fluiddurchgangskanäle definiert, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 definiert.The present invention relates to container for cryogenic Fluid and in particular devices for closing such container and connecting them on external pipelines of the kind that is one piece Subassembly which is generally in the form of a disc and defined at least two fluid passageways, according to the characteristics of the Preamble of claim 1 defined.

Eine solche Vorrichtung wird in der Schrift US-A-4 956 975 schematisch dargestellt.Such a device is in the Document US-A-4 956 975 is shown schematically.

Die bekannten Vorrichtungen zum Verschließen und Anschließen der Behälter für kryogenes Fluid bestehen aus einer mechanisch geschweißten Anordnung aus einer Verschlussplatte und maschinell bearbeiteten und in der Regel durch Schweißen in in der Verschlussplatte herausgearbeiteten Öffnungen befestigten Anschlussteilen. Diese Technik ist aufgrund der Anzahl der verschiedenen herzustellenden, zu lagernden und zusammenzubauenden Teile und aufgrund des großen Ausmaßes an Ausschuss durch Probleme bei der Bearbeitung und beim Schweißen der Herstellungsmaterialien, in der Regel rostfreie Austenitstähle, besonders mühselig.The known devices for closing and Connect the container for cryogenic Fluid consist of a mechanically welded arrangement of a closure plate and machined and usually by welding in the Closure plate machined openings attached connecting parts. This technique is due to the number of different, parts to be stored and assembled and due to the large extent of rejects Problems with processing and welding the manufacturing materials, usually stainless austenite steels, particularly laborious.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines vereinfachten Aufbaus, der es gestattet, den Großteil dieser Probleme zu überwinden und die Herstellungs- und Montagekosten wesentlich zu reduzieren.Object of the present invention is to provide a simplified structure that allows most of it to overcome these problems and significantly reduce manufacturing and assembly costs.

Dazu schlägt die Erfindung eine Vorrichtung mit einer einstückigen Unterbaugruppe aus gegossenem rostfreiem Stahl vor, die üblicherweise durch Wachsausschmelzgießen hergestellt wird und einen Hauptteil aufweist, der eine eine Verbindungsebene bildende Fläche besitzt.To this end, the invention proposes a device one piece Cast stainless steel subassembly before, which is usually by lost wax casting is produced and has a main part which forms a connecting plane area has.

Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird die einstückige Unterbaugruppe aus einer Legierung aus rostfreiem Austenitstahl gegossen, die aus mindestens 16%, in der Regel zwischen 16 und 18,5%, Chrom und mindestens 10%, in der Regel zwischen 10 und 13,5%, Nickel besteht und in der Flüssigphase eine Ferritmenge von über 2%, vorzugsweise nicht über 6%, besitzt.According to a special feature of the Invention becomes the one-piece Subassembly made of an alloy made of austenitic stainless steel poured from at least 16%, usually between 16 and 18.5%, Chromium and at least 10%, usually between 10 and 13.5%, nickel exists and in the liquid phase a ferrite amount of over 2%, preferably not over 6%.

Des Weiteren hat die Erfindung einen Behälter für kryogenes Fluid, insbesondere Flüssigsauerstoff, für Sauerstofftherapie Zuhause zum Gegenstand, der mit einer solchen Vorrichtung ausgestattet und in der Regel mit zwei atmosphärischen Erhitzern versehen ist, die mit Flüssigkeits- und Gasauslasskanälen der Vorrichtung verbunden sind.Furthermore, the invention has one container for cryogenic Fluid, in particular liquid oxygen, for oxygen therapy At home to the object equipped with such a device and usually with two atmospheric Heater is provided with the liquid and gas outlet channels Device are connected.

Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einer zur Veranschaulichung angeführten, aber keineswegs einschränkenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor; es zeigen darin:Other advantages and features of present invention will become apparent from the following description for illustrative purposes, but in no way restrictive embodiment with reference to the accompanying drawings forth; it shows:

1 eine als Vertikalschnitt ausgeführte schematische Ansicht des oberen Teils eines kryogenen Behälters zur Sauerstofftherapie, der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist; 1 a vertical sectional schematic view of the upper part of a cryogenic container for oxygen therapy, which is provided with a device according to the invention;

2 eine Schnittansicht der Vorrichtung nach 1 in einer orthogonal zur Schnittebene von 1 verlaufenden Schnittebene; und 2 a sectional view of the device after 1 in an orthogonal to the section plane of 1 running section plane; and

3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach 2. 3 a side view of the device after 2 ,

In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, die an einem Halsflansch 2 im Hals eines kryogenen Behälters 3 angebracht ist.In 1 A device according to the invention is shown, which is on a neck flange 2 in the neck of a cryogenic container 3 is appropriate.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einstückige Unterbaugruppe 1, die aus gegossenem rostfreiem Stahl hergestellt ist und im Wesentlichen einen Hauptteil in Form einer Scheibe 4 mit einer in Querrichtung verlaufenden Unterseite umfasst, die eine Verbindungsebene 5 bildet, die an dem eine ringförmige Dichtung 6 aufweisenden Flansch 2 angedrückt angebracht ist.According to one aspect of the invention, the device according to the invention comprises a one-piece subassembly 1 , which is made of cast stainless steel and essentially a main part in the form of a disc 4 with a transversely extending underside, which comprises a connecting plane 5 which forms an annular seal on the 6 having flange 2 is attached pressed.

Die Unterbaugruppe 1 weist eine orthogonal zur Scheibe 4, im Wesentlichen koaxial zu dieser, verlaufende und einen mittleren Kanal 8 definierende mittlere Leitung 7 auf. Im Hauptteil 4 sind mit vorstehenden Buckeln an der der Verbindungsebene 5 gegenüberliegenden Seite ein erster Querkanal 9, ein zu diesem orthogonal verlaufender zweiter Querkanal 10 und ein dritter Querkanal 11, der sich in der Ebene des Kanals 10 befindet und diesem diametral gegenüber angeordnet ist, definiert. Der Kanal 10 mündet durch eine Kavität 12 am unteren Teil der Scheibe 4, während der Kanal 11 wiederum durch einen teilweise in einer vorstehenden Schulter 14 ausgebildeten Kanalteil 13 mündet, wo auch der mittleren Kanal 8 nach unten hin mündet. Ähnlich mündet der Kanal 9 nach unten hin durch einen in einer vorstehenden Schulter 15 ausgebildeten Kanalteil.The subassembly 1 has an orthogonal to the disc 4 , essentially coaxial to this, extending and a middle channel 8th defining middle pipe 7 on. In the main part 4 are with protruding humps on the connection level 5 opposite side a first cross channel 9 , a second transverse channel orthogonal to this 10 and a third cross channel 11 that is in the plane of the channel 10 is located and diametrically opposed to this, defined. The channel 10 flows through a cavity 12 on the lower part of the disc 4 while the channel 11 again by one partially in a protruding shoulder 14 trained channel part 13 flows where the middle channel 8th flows downwards. The canal opens in a similar way 9 down through one in a protruding shoulder 15 trained channel part.

Wie in 1 zu sehen, ist gegenüber dem Kanal 9 ein die Scheibe 4 durchquerender axialer Kanal 16 ausgebildet, der ein Teil 17 aufnimmt, das den elektrischen Anschluss an einem kapazitiven Pegelmesser 18 gestattet.As in 1 can be seen opposite the canal 9 a the disc 4 traversing axial channel 16 trained of part 17 that records the electrical connection to a capacitive level meter 18 allowed.

Die einstückige Unterbaugruppe 1 ist durch drei (nicht dargestellte) winkelförmig verteilte Schrauben und durch eine Säule 19 mit einem Gewinde am unteren Ende an dem Flansch 2 angebracht, wobei die Säule weiterhin dazu dient, über einen Stützplatte 20 ein Durchflussregelventilgehäuse 21 zu stützen, wie später noch zu sehen.The one-piece subassembly 1 is by three (not shown) angularly distributed screws and by a column 19 with a thread at the lower end on the flange 2 attached, the column continues to serve over a support plate 20 a flow control valve housing 21 to support, as will be seen later.

Wie in 1 zu sehen, nimmt – in der zusammengebauten Konfiguration – der Kanal 9 das stromaufwärts liegende Ende 22 einer atmosphärischen Heizschlange 23 auf, wie in der französischen Patentanmeldung FR 99 13617 beschrieben, wobei der Teil des Kanals in der Schulter 15 das Ende eines Tauchrohrs 24 aufnimmt, das sich bis in die Nähe des Bodens des inneren Behältnisses des Behälters 3 erstreckt. Auf ähnliche Weise ist ein Tauchrohr 25 im unteren Ende des Kanals 8 angebracht. Dieses Letztere ist nach oben hin durch eine Ausweitung verlängert, die in einem Kopf 26 mit vergrößertem Durchmesser ausgebildet ist, welcher ein Außengewinde 27 aufweist und das untere Ende eines Klappenfüllanschlusses 28 aufnimmt, der durch eine mit dem Gewinde 27 zusammenwirkende Mutter 29 an der Leitung 7 in Position gehalten wird.As in 1 to see takes - in the assembled configuration - the channel 9 the upstream end 22 an atmospheric heating coil 23 as described in French patent application FR 99 13617, with the part of the channel in the shoulder 15 the end of a dip tube 24 picks up that near the bottom of the inner container of the container 3 extends. A dip tube is similar 25 at the bottom of the channel 8th appropriate. This latter is extended upwards by an extension that is in a head 26 is formed with an enlarged diameter, which has an external thread 27 has and the lower end of a flap filler connection 28 picks up by one with the thread 27 interacting mother 29 on the line 7 is held in position.

An dem Querkanal 10 ist das stromaufwärts liegende Ende einer atmosphärischen Heizschlange 30 angebracht, deren stromabwärts liegendes Ende mit dem oben genannten Ventilgehäuse 21 verbunden ist. Der Kanal 11 ist wiederum außen mit einem (nicht dargestellten) Entlüftungsventil verbunden.On the cross channel 10 is the upstream end of an atmospheric heating coil 30 attached, its downstream end with the above valve housing 21 connected is. The channel 11 is in turn connected to a vent valve (not shown) on the outside.

Die Verwendung der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt: Das Einfüllen von verflüssigtem Fluid in den Behälter 3 erfolgt bei niedrigem Druck nahe 3 bar über den Klappenanschluss 28, den Kanal 8 und das Rohr 25, wobei das Innenvolumen des Behälters während dieses Vorgangs über die Kanäle 13 und 11 und das ihm nachgeschaltete Ventil zur Entlüftung ins Freie mit der umgebenden Atmosphäre verbunden ist. In der Regel ist ein (nicht dargestelltes) Überlaufrohr, das sich im Behälter erstreckt, im Kanal 13 angelötet, um die Höhe der im Behälter gelagerten Flüssigkeit zu begrenzen. Im Betrieb erfolgt die Entnahme des im Behälter in flüssiger Form enthaltenen kryogenen Fluids, das durch die Gasdecke im Behälter mit Druck beaufschlagt wird, durch das Rohr 24, den Kanal 9 und die Schlange 23, bevor es das Durchflussregelventilgehäuse 21 erreicht, das durch seinen Ausgang 31 einen Gasfluss mit gesteuerter Durchflussrate an einen Benutzer liefert. Die Entnahme der Gasphase im Behälter 3 erfolgt durch den Kanal 10 und die Schlange 30, bevor sie das Ventilgehäuses 21 wieder erreicht, das mit mindestens einem Überdrucksicherheitsventil 32 versehen ist.The use of the described device is as follows: The filling of liquefied fluid in the container 3 takes place at low pressure close to 3 bar via the flap connection 28 , the channel 8th and the pipe 25 , the internal volume of the container during this process via the channels 13 and 11 and the downstream valve for venting to the outside is connected to the surrounding atmosphere. As a rule, an overflow pipe (not shown) that extends in the container is in the channel 13 soldered to limit the amount of liquid stored in the container. In operation, the cryogenic fluid contained in the container in liquid form, which is pressurized by the gas ceiling in the container, is removed through the pipe 24 , the channel 9 and the snake 23 before it is the flow control valve body 21 achieved that through its exit 31 provides a gas flow to a user at a controlled flow rate. The removal of the gas phase in the container 3 takes place through the channel 10 and the snake 30 before the valve body 21 achieved again with at least one pressure relief valve 32 is provided.

Wie in 1 zu sehen, ist der Flüssigkeitsauslasskanal 9 gegenüber dem Kanal 16 zur Montage des Meßfühlers 18 angeordnet, so dass das Abziehen von Flüssigkeit mit einem Minimum an Kälteenergieübertragung auf die Durchführung 17 des Messfühlers 18 erfolgt. Wie in 2 zu sehen, ist der Kanal 11 auf ähnliche Weise außerhalb der Scheibe 4 durch eine röhrenförmige Querverlängerung 33 verlängert, die es gestattet, das Ventil zur Entlüftung ins Freie von der Scheibe 4 zu entfernen und somit zu vermeiden, dass dieses Ventil übermäßig abkühlt.As in 1 you can see the liquid outlet channel 9 opposite the canal 16 for mounting the sensor 18 arranged so that the withdrawal of liquid with a minimum of cold energy transfer to the implementation 17 of the sensor 18 he follows. As in 2 to see is the channel 11 similarly outside the disc 4 through a tubular cross extension 33 lengthened, which allows the valve to vent outside from the disc 4 to remove and thus prevent this valve from cooling down excessively.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Unterbaugruppe 1 durch Wachsausschmelzgießen – wodurch praktisch Bearbeitungsnachbesserungen vermieden werden – eines rostfreien Stahls hergestellt, der aus mindestens 16% Chrom und mindestens 10% Nickel, in der Regel einem Rohling aus rostfreiem Stahl des Typs 316L, besteht, der nach dem Gießen eine Ferritmenge von über 2%, in der Regel zwischen 2 und 6%, besitzt, die durch Chromzufuhr zur Metallschmelze erhalten wird.In a preferred embodiment, the subassembly 1 by lost wax casting - which practically avoids machining improvements - made of a stainless steel that consists of at least 16% chromium and at least 10% nickel, usually a blank of type 316L stainless steel, which after casting has a ferrite quantity of over 2% , usually between 2 and 6%, which is obtained by adding chromium to the molten metal.

Claims (11)

Vorrichtung zum Verschließen eines Behälters (3) für kryogenes Fluid und zu seinem Anschließen an Außenrohrleitungen, mit einer einstückigen Unterbaugruppe (1), die allgemein die Form einer Scheibe (4) aufweist und mindestens zwei Fluiddurchgangskanäle (8–11) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die einstückige Unterbaugruppe (1) aus gegossenem rostfreien Stahl hergestellt ist und einen Hauptteil aufweist, der eine eine Verbindungsebene (5) bildende Fläche besitzt.Device for closing a container ( 3 ) for cryogenic fluid and for its connection to external pipelines, with a one-piece subassembly ( 1 ), which is generally the shape of a disc ( 4 ) and at least two fluid passages ( 8th - 11 ) Defined characterized in that the one-piece subassembly ( 1 ) is made of cast stainless steel and has a main part that has a connecting plane ( 5 ) has forming surface. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegossene Unterbaugruppe (1) mindestens drei Fluiddurchgangsleitungen (8–11) definiert.Device according to claim 1, characterized in that the cast subassembly ( 1 ) at least three fluid passage lines ( 8th - 11 ) Are defined. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kanal (9, 10, 11) bezüglich des Hauptteils (4) seitlich mündet.Device according to claim 1 or 2, characterized in that at least one channel ( 9 . 10 . 11 ) regarding the main part ( 4 ) opens laterally. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Kanal (8) orthogonal zum Hauptteil (4) erstreckt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a channel ( 8th ) orthogonal to the main part ( 4 ) extends. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der sich orthogonal erstreckende Kanal (8) teilweise durch einen vorragenden röhrenförmigen Teil (7) gebildet wird.Device according to claim 4, characterized in that the orthogonally extending channel ( 8th ) partly by a protruding tubular part ( 7 ) is formed. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Durchgangskanal (16) zur Montage einer Durchführung (17) eines Pegelmessers (18) umfasst.Device according to one of the preceding claims, characterized in that it has a through channel ( 16 ) to assemble a bushing ( 17 ) of a level meter ( 18 ) includes. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gegossene Unterbaugruppe (1) einen mittleren Füllkanal (8), einen Flüssigkeitsauslasskanal (9) und einen Gasauslasskanal (10) definiert.Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the cast sub-assembly ( 1 ) a middle filling channel ( 8th ), a liquid outlet channel ( 9 ) and a gas outlet channel ( 10 ) Are defined. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbaugruppe (1) durch Wachsausschmelzgießen eines rostfreien Austenitstahls hergestellt wird, der aus mindestens 16% Chrom und mindestens 10% Nickel besteht und in der Flüssigphase eine Ferritmenge von über 2%, vorzugsweise nicht über 6%, besitzt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the subassembly ( 1 ) is produced by lost wax casting of an austenitic stainless steel which consists of at least 16% chromium and at least 10% nickel and has a ferrite amount of more than 2%, preferably not more than 6%, in the liquid phase. Kryogener Behälter, der mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet ist.Cryogenic container, equipped with a device according to one of the preceding claims is. Behälter nach Anspruch 9, der mit einer Vorrichtung nach Anspruch 8 ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei atmosphärische Erhitzer (23, 30) umfasst, die mit dem Flüssigkeitsauslasskanal (9) bzw. den Gasauslasskanal (10) verbunden sind.Container according to claim 9, equipped with a device according to claim 8, characterized in that it comprises two atmospheric heaters ( 23 . 30 ) which is connected to the liquid outlet channel ( 9 ) or the gas outlet channel ( 10 ) are connected. Behälter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass er medizinischen Flüssigsauerstoff enthält.Container according to claim 9 or 10, characterized in that it is medical liquid sau contains material.
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