EP0170142B1 - Sicherheitseinsatz für Gefässe zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase - Google Patents

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EP0170142B1
EP0170142B1 EP19850108785 EP85108785A EP0170142B1 EP 0170142 B1 EP0170142 B1 EP 0170142B1 EP 19850108785 EP19850108785 EP 19850108785 EP 85108785 A EP85108785 A EP 85108785A EP 0170142 B1 EP0170142 B1 EP 0170142B1
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EP
European Patent Office
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safety
neck
vessel
flow channel
liquefied gases
Prior art date
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EP19850108785
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EP0170142A3 (en
EP0170142A2 (de
Inventor
Heinrich Fieseler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Messer Griesheim GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
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Publication date
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Publication of EP0170142A3 publication Critical patent/EP0170142A3/de
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    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/005—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels for medium-size and small storage vessels not under pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
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    • F17C3/02—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation
    • F17C3/08—Vessels not under pressure with provision for thermal insulation by vacuum spaces, e.g. Dewar flask
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
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    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/01—Reinforcing or suspension means
    • F17C2203/014—Suspension means
    • F17C2203/018—Suspension means by attachment at the neck

Definitions

  • the invention relates to a safety insert for vessels for storing low-boiling liquefied gases according to the preamble of claim 1.
  • Vessels for storing low-boiling liquefied gases that have a neck-shaped opening for filling and removal, for example helium cans are provided with a safety insert.
  • This consists essentially of a safety neck tube, which is arranged in the neck of the vessel in such a way that an annular space is formed between the neck of the vessel and the neck of the security neck. The liquid is filled and removed through an opening in the safety neck tube.
  • a safety valve is also attached to the safety neck tube.
  • the annular space is connected to the exhaust pipe for the removal of vaporized gas.
  • the use of the safety neck tube prevents the filling and removal opening from becoming blocked by freezing out of water and carbon dioxide after air ingress.
  • the exhaust pipe is an annular space in which the gas column therein tends to form taconis vibrations when the exhaust valve is open and closed.
  • These are mechanical-thermal vibrations of a gas column, which cause a strong evaporation of the liquid.
  • DE-OS 2 042 869 and DE-PS 2 747 492 show, for example, safety inserts of the type described.
  • DE-PS 2 747 492 shows a safety insert in which taconis vibrations can be avoided by the fact that the vaporized gas passes both through the neck tube and is also removed through the annulus.
  • this principle cannot be applied universally.
  • a cryostat closed with a stopper for storing cryogenic products is known, in which a helical channel is provided between the neck and stopper for the removal of the evaporated cryogenic liquid. This measure is only used to cool the neck particularly effectively through the exhausting vapors.
  • the invention has for its object to provide a safety insert for vessels for storing low-boiling liquefied gases, in which the formation of taconis vibrations is prevented with certainty.
  • the helical flow channel according to the invention can be formed by gluing corresponding coils, for example made of plastic, onto the neck tube. In one construction, 0.8 mm thick plastic straps were used.
  • the neck tube can also be produced from the outset with such helices, for example as a blow molded part. In these embodiments, it is easily possible to increase the pitch of the coils in the direction of flow. The cross section of the helical flow channel is thereby continuously enlarged in the direction of flow.
  • the vessel neck 5 leads from the inner container 1 to the outside and ends in a flange .
  • the neck insert head 7 is connected to the flange 6.
  • a safety valve 10 and a pressure gauge 11 are also connected to the extension of the safety neck tube 8.
  • the end of the neck 5 is connected to the exhaust line 12, in which a safety valve 13, a shut-off valve 14 and a check valve 15 are arranged.
  • the annular space 16 formed between safety shark tube 8 and the neck 5 of the vessel is formed according to the invention by helixes 17 glued on as a helical flow channel.
  • the helical flow channel increases the path of the exhaust gas and its speed, which cools the neck more intensely.
  • 2 shows a detail of a vessel neck 5 with a safety neck tube 8 and a spiral 17 that is glued on.
  • the spiral 17 has an increasing gradient in the direction of flow.
  • the direction of flow is indicated by arrows 18.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen Sicherheitseinsatz für Gefäße zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Gefäße zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase, die eine halsförmige 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 Entnahmeöffnung 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 mechanisch-thermische Schwingungen einer Gassäule, durch welche eine starke Verdampfung der Flüssigkeit verursacht wird. Sicherheitseinsätze der beschriebenen Art zeigen beispielsweise die DE-OS 2 042 869 und die DE-PS 2 747 492. Die DE-PS 2 747 492 zeigt einen Sicherheitseinsatz, bei dem sich Taconisschwingungen dadurch vermeiden lassen, daß das verdampfte Gas sowohl durch das Halsrohr als auch durch den Ringraum entnommen wird. Dieses Prinzip läßt sich jedoch nicht universell anwenden. Aus der FR-A-2 249 282 ist ein mit einem Stopfen verschlossener Kryostat zur Aufbewahrung kryogener Produkte bekannt, bei dem zwischen Hals und Stopfen ein schraubenlinienförmiger Kanal zur Abfuhr der verdampften kryogenen Flüssigkeit vorgesehen ist. Diese Maßnahme dient ausschließlich dazu, den Hals durch die abziehenden Dämpfe besonders wirksam zu kühlen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheitseinsatz für Gefäße 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 gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Durch die Ausbildung eines wendelförmigen Strömungskanals mit zunehmender Steigung im Ringraum werden die Gasschwingungen in Längsrichtung des Gefäßhalses, welche sich üblicherweise durch Erwärmung des Gases und die damit verbundene Volumenausdehnung ergeben, gestört und ein Wärmetransport in den Behälter vermieden. Bei der Entnahme ist das Abgas gezwungen, eine zusätzliche kreisende Bewegung um das Halsrohr auszuüben. Der Gasweg wird hierdurch verlängert und die Gasgeschwindigkeit vergrößert. Dies ist sehr erwünscht, damit der Gefäßhais intensiv abgekühlt wird. Aus diesem Grund wird auch bei bisherigen Konstruktionen der Ringraum sehr eng gemacht.
  • Der wendelförmige 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. Bei diesen Ausführungsformen ist es leicht möglich, die Steigung der Wendeln in Strömungsrichtung zu vergrößern. Der Querschnitt des wendelförmigen Strömungskanals wird dadurch 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 nicht nur Taconisschwingungen mit Sicherheit vermieden werden, sondern auch der Kälteinhalt des abströmenden Gases vorzüglich ausgenutzt werden kann.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 ein Gefäß zur Aufbewahrung von flüssigem Helium mit einem Sicherheitseinsatz im Schnitt;
    • Fig. 2 im Detail ein Sicherheitshalsrohr mit Wendein unterschiedlicher Steigung.
  • Fig. 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 Absperrventit 14 und ein Rückschlagventil 15 angeordnet sind. Der zwischen Sicherheitshaisrohr 8 und dem Gefäßhals 5 gebildete Ringraum 16 wird gemäß der Erfindung durch aufgeklebte Wendeln 17 als wendelförmiger Strömungskanal ausgebildet. Dieser stellt einen wirksamen Widerstand gegen die longitudinale Ausbreitung von Druckwellen dar, die sich durch Volumenvergrößerung bei der Erwärmung des Gases ausbilden und die Taconisschwingungen ergeben. Durch den wendelförmigen Strömungskanal wird der Weg des Abgases und dessen Geschwindigkeit vergrößert, wodurch der Hals intensiver gekühlt wird. Dies ist ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Sicherheitseinsatzes. Fig. 2 zeigt als Ausschnitt im Detail einen Gefäßhals 5 mit Sicherheitshalsrohr 8 und aufgeklebter Wendel 17. Die Wendeln 17 besitzen erfindungsgemäß in Strömungsrichtung eine zunehmende Steigung. Die Strömungsrichtung ist durch Pfeile 18 angegeben. Hierdurch wird die Volumenvergrößerung des abströmenden, sich erwärmenden Gases so kompensiert, daß eine nahezu konstante Gasgeschwindigkeit erhalten wird.

Claims (3)

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 Gefäßhals (5) bildenden Rohres verbunden ist, am Gefäßhals eine Abgasleitung (12) angebracht ist und unter Ausbildung eines dem Abzug verdampften 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, dadurch gekennzeichnet, daß im Ringraum ein wendelförmiger Strömungskanal ausgebildet ist und die Wendeln (17) in Strömungsrichtung eine zunehmende Steigung besitzen, so daß das verdampfte Gas annähernd eine konstante Strömungsgeschwindigkeit besitzt.
2. Sicherheitseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wendelförmige Strömungskanal durch eine aufgeklebte Wendel gebildet wird.
3. Sicherheitseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wendelförmige Strömungskanal durch die Ausbildung des Sicherheitsrohres als Blasformteil oder Spritzgußteil mit aufgeprägter Wendel erzeugt wird.
EP19850108785 1984-07-31 1985-07-13 Sicherheitseinsatz für Gefässe zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase Expired EP0170142B1 (de)

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EP0170142A2 EP0170142A2 (de) 1986-02-05
EP0170142A3 EP0170142A3 (en) 1986-12-03
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