DE8811839U1 - Gasdichter Behälter für Warmlagerung und -transport - Google Patents
Gasdichter Behälter für Warmlagerung und -transportInfo
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Description
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Die Neuerung betrifft einen gasdicht verschließbaren Behälter für Lagerung, Transport und gegebenenfalls
Sedimentierung von bei Raumtemperatur festen, in geschmolzenem Zustand ein- und ausbringbaren Stoffen
unter Vakuum oder bevorzugt Schutzpas, insbesondere von Lithiummetall, das gegebenenfalls in der Schmelze feste
Verunreinigungen enthält, mit zylindrischem Hittelstück sowie einem unteren und einem oberen, mit Mannloch
versehenen Klöpperboden.
Zweck der Neuerung ist, einen solchen Behälter in einem großen Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und
600° C warmhalten zu können, und zwar unter der Bedingung eines minimalen Temperaturunterschiedes
zwischen dem Ort der $egleitheizquelle und den weiter
entfernten Behälterflächen.
Bislang wurden z. B- schmelzflässige Alkalimetalle, wie
Natrium oder Lithium, hergestellt nach dem SctvnelzfluBelektrolyseverfahren, bis zur Abformung in
feste Blöcke in Behältern flüssig gehalten, denen die •rforderliche Heizenergie entweder mittels Wärmeträgeröl
oder durch außen an dor Behälterwand angebrachte Heizelemente zuggführt wurde.
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Diese Art der Energiezufuhr hat einige Nachteile- Bei
Verwendung von Öl als Wärmeträgermedium ist der Verfahrenstechnische Aufwand zur Betreibung des
Ölkreislaufs sehr hoch. Bei Änderung der Öltemperatur,
insbesondere bei An- und Abstellen der Heiz- und Kühleinrichtung &igr; verursachen Ausdehnungen an den
Flanschen von Kühlmänteln und Leitungen Undichtigkeiten) aus denen öl tropft. Die auftretenden Probleme, vor
allem in bezug auf die Betriebssicherheit sind so erheblich, daß VDI- und DIN-Vorschriften erlassen werden
mußten. Ferner ist die Temperierung nur bis zu einer bestimmten Grenztemperatur möglich. Die höchste
Temperatur, mit der ein Behälter praktisch mit Öl beheizt werden kann, liegt bei ca. 3 5b* C. Wegen der
Vercrackung des Wärmeträgeröls ist eine ständige Reinigung der Heizkreisläufe erforderlich.
Die Verwendung von elektrischen Begleitheizungen, z.B. mittels außen am Behälter angebrachter Heizelemente,
Heizmattsn oder Heizmuffen ist bezüglich Installation und Wartung aufwendig. Wenn ein solcher Behälter innen
und außen mit Wasser oder Lösungsmitteln gereinigt wird, muß die Begleitheizung demontiert und danach wieder
anmontiert werden.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, einen temperierbaren Behälter zu entwickeln, der in einem
Temperaturbereich zwischen Raumtemperatur und 60D° C
betreibbar ist und bei dem die Temperaturdifferenz über
die gesamte Heizfläche, d. h. der Temperaturunterschied zwischen dem Ort der Heizquelle und den entfernteren.
Teilen der Heizfläche minimal ist.
Gegenstand der Neuerung ist demgemäß ein gasdicht
-/erschließbarer Behälter für Lagerung, Transport und gegebenenfalls Sedimentierung von bei Raumtemperatur
festen, in geschmolzenem Zustand ein- und ausbringbaron Stoffen unter Vakuum oder bevorzugt Schutzgas,
insbesondere von Lithiummetall, das gegebenenfalls in
der Schmelze feste Verunreinigungen enthält, mit zylindrischem Mittelstück sowie einem unteren und einem
oberen, mit Mannloch versehenen Klöpperhoden.
Der neue Behälter ist gekennzeichnet durch einen Raum (1) zur Aufnahme von Natrium als Wärmeübertragungsmittel
begrenzenden Doppelmantel (2), (3), an dessen äußerem Mantel (3) ein Füll- und Entlüftungsstutzen (4) sowie
•in Oberlaufstutzen (5) für das Natrium angebracht sind,
mehrere durch den äußeren Mantel des unteren Klöpperbodens in den Raum (1) eingeführte, sternförmig
angeordnete Hülsen (7J mit elektrischen Heizstäben (8), seitlich jeweils in dem zylindrischen Mittelstück
benachbart zu den Ansitzen der Klöpperböden durch den Doppelmantel geführte Ein- und Ausbringstutzen (9) bzw.
(10) für das Lager- oder Transportgut, sowie einen an der tiefsten Stelle des unteren Klöpperbodens
angeordneten Ablaßstutzen (12) für das Natrium, wobei der unterhalb des Stutzens (10) liegende Abschnitt (11)
gegebenenfalls Sediment aufnimmt.
Die Temperiereinrichtung des neuerungsgemäßen Behälters besteht also aus einem im Abstand um die Behälterwand
gelegten Hantel. Im unteren Bereich des Doppelmantels befinden sich Heizquellen in Form austauschbarer, mit
Schutzrohren umgebener Heizstäbe.
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Der Hohlraum des Doppelmantels ist zu etwa 90 Prozent
mit einem Alkalimetall, vorzugsweise Natrium, als Wärmeleiter bzw. -verteiler gefüllt. Der oben im
Behälter noch verbleibende Hohlraum wird evakuiert, so daß eine Volumenausdehnung des Natriums keine
Druckerhöhung im Gasraum verursachen kann. Der genannte Hohlraum ist bis zum Blockflansch des Mannloches, das
sich in der Mitte des oberen Klöpperbodens befindet, gezogen. Der Hohlraum weist einen Füll-, Entlüftungs-,
Überlauf- und Entleerungsstutzen auf. Dei- Füll- und
Entlüftungsstutzen sind kombiniert« Füll-, Entlüftungsund
Oberlaufstutzen befinden sich im oberen Bereich des
Hohlraumes, während der EntleerungsstJtzen an der tiefsten Stelle des Mantelraumes angebracht ist. Alle
Stutzen werden nach Einbringung des Natriums gasdicht verschweißt. Vorzugsweise umgibt der S-
Doppelmantelhohlraum alle Stutzen dieses Behälters wenigstens zum Teil.
Die Heizquelle des neuen Wärmehaltesystems besteht aus
sternförmig im unteren doppelten Klöpperboden angeordneten Heizstäben. Diese Heizstäbe sind in
spannungsfrei eingeschweißte Schutzrohre eingesteckt, so daß bei Bedarf einzelne Stäbe während des Betriebs zur
Reinigung ausgetauscht bzw. herausgenommen werden können. Die Temperatur des Wärmeleitmediums,
vorzugsweise Natrium, wird sowohl im Bereich des Klöpperbodens als auch im zylindrischen Teil des
Doppelmantelhohlraumes kontrolliert.
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In Verbindung mit der beiliegenden Zeichnungsfigur wird
im folgenden vine beispielhafte Funktionsbeschreibung
des im Schutzanspfuch gekennzeichneten Gegenstands der
Neuerung gegeben:
Füllung des Lagerungs- odöf Transportbehälters mit
dem bestimmungsgemäßen Produkt Lithium wird das
Temperierungssystem auf die gewünschte Temperatur (diese
beträgt zur Lagerung des Lithiums Unter Inertgas 220° C) eingestellt und der Doppelmantel 2, 3 mittels der
Heizstäbe &bgr; entsprechend erwärmt. Nach visueller Kontrolle des Eehilterinneren auf Sauberkeit wird der
Behälter gasdicht über einen auf der Behälteroberseite angeordneten Stutzen (nicht gezeigt) evakuiert und mit
Inertgas gefüllt. Der Vorgang des Evakuieren^ und Füllens mit Inertgas wird solange wiederholt, bis die
Atmosphäre im Behälter frei von Stickstoff, Sauerstoff und Wasserdampf ist.
Nach Erreichen der gewünschten Temperatur (220° C) im Raum 1 bzw. im Produkt kann das flüssig zu lagernde
Lithiumprodukt entweder durch den Einbringstutzen 3 eingesaugt oder bei geeigneter Abführung des durch das
Lithiumvolumen verdrängten Inertgasvolumens drucklos in freiem Zulauf auf demselben Wege in den Behälter
eingebracht werden.
Die Temperatur des Lagergutes wird über eine bis in den Kaum 11 im unteren Klöpperboden reichende
Temperatursonde gemessen.
insbesondere aber von Lithium, kann mittels der
neuerungsgemäß ermöglichten gleichmäßigen Beheizung des
des wärmeleitenden Mediums Natrium ohne Auftreten von
durchführen, im Gegensatz zu den örtlichen punktuellen
elektrischen Begleitheizung.
unvermeidbaren lokalen Oberhitzungen an der I
und einzelnen Komponenten des Behälterwerkstoffs führen. !
Ein hierbei auftretender Entzug von Kohlenstoff und
gegebenenfalls anderen Legierungsbestandteilen kann eine i
gefährliche Spannungsrißkorrosion zur Folge haben. f
Zur routinemäßigen Entleerung im Normalbetrieb wird das Lithium mit der üblichen Technik (Saugen, Drücken oder
Ablaufenlassen Ober Stutzen 10) aus dem Behälter gefördert. Zur restlosen Entleerung des Behälters zwecks
Reinigung können im unteren Klöpperboden befindliche flüssige und/oder feste Reste des Produkte unter
Beaufschlagung mit Argon-Schutzgas von oben durch das
Mannloch, leicht ausgeschöpft oder ausgekratzt werden.
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Die gleichmäßige Beheizung der gesamten Behälterwand
gestattet die Einstellung einer Temperatur im Lithium kurz oberhalb seines Schmelzpunkts, bei der die
Reaktivität dieses; Elementes gegenüber Sauerstoff, Stickstoff und dem Masserdampf der Luft so weit
herabgesetzt ist, daß das Metall an Luft in ein Auffanggefäß überführt werden kann, ohne daß die sonst
beobachtete Selbstzündung auftritt. Die Neuerung stellt somit einen entscheidenden Beitrag zur Verbesserung der
Sicherheit bei der Handhabung von Lithium dar.
Claims (1)
- Degussa AktiengesellschaftWeißfrauenstraße 9 .: ···; ',··..··. .·· ,··D - 6000 Frankfurt/Wain' . : : \,· . .··..··. 88 197 VAGasdichter Behälter für Warmlagerung und -transportSchutzanspruchGasdicht verließbarer Behälter -für Lagerung, Transport und gegebenenfalls Sedimentierung von bei Raumtemperatur festen, in geschmolzenem Zustand ein- und ausbringbaren Stoffen unter Vakuum oder bevorzugt Schutzgas, insbesondere von Lithiummetall, das gegebenenfalls in der Schmelze feste Verunreinigungen enthält, mit zylindrischem Mittelstück sowie einem unter*&iacgr; und einem oberen, mit Mannloch versehenen Klöpperboden, gekennzeichnet,durch einen einen Raum (t) zur Aufnahme von Natrium als Wärmeübertragungsmittel begrenzenden Ooppelmantel (2), (3), an dessen äußerem Mantel (3) ein Füll- und Entlüftungsstutzen (4) sowie ein Oberlaufstutzen (5) für das Natrium angebracht sind, mehrere durch den äußeren Mantel des unteren Klöpperbodens in den Räum (1) eingeführte, sternförmig angeordnete Hülsen (7) mit elektrischen Heizstäben (8), seitlich jeweils in dem zylindrischen Mittelstück benachbart zu den Ansätzen der Klöpperböden durch den Ooppelmantel geführte Ein- und Ausbringstutzen (9) bzw. (10) für das Lager- oder Transportgut, sowie einen an der tiefsten Stelle des unteren Klöpperbodens angeordneten Ablaßstutzen (12) für das Natrium, wobei der unterhalb des Stutzens (10) liegende Abschnitt (11) gegebenenfalls Sediment aufnimmt.
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