DE1230048B - Vacuum jacketed vessel for the storage and transport of low-boiling liquefied gases - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

F 25 jF 25 j

Deutsche Kl.: 17 g-4German class: 17 g-4

Nummer: 1230048Number: 1230048

Aktenzeichen: B 733101 a/17 gFile number: B 733101 a / 17 g

Anmeldetag: 29. August 1963 Filing date: August 29, 1963

Auslegetag: 8. Dezember 1966Opening day: December 8, 1966

Die Erfindung betrifft ein Vakuummantelgefäß zur Lagerung und zum Transport tiefsiedender verflüssigter Gase mit einem einen Halsteil aufweisenden Innenbehälter, der von einem Außenmantel unter Bildung eines Vakuumraums umgeben ist, und mit mindestens einer in dem Vakuumraum angeordneten, am Halsteil des Innenbehälters befestigten Strahlungsabschirmung sowie mit zwischen Innenbehälter und Außenmantel angeordneten, den Innenbehälter und die Strahlungsabschirmungen gegen Verlagerung sichernden Halterungen.The invention relates to a vacuum jacketed vessel for storing and transporting low-boiling liquefied liquids Gases with an inner container having a neck part, which is surrounded by an outer jacket Forming a vacuum space is surrounded, and with at least one arranged in the vacuum space, Radiation shielding attached to the neck part of the inner container and with between the inner container and Outer jacket arranged, the inner container and the radiation shields against displacement securing brackets.

Der Vakuumraum dient als Barriere gegen den Zutritt von Wärme von außen zum Behälter. Zur weiteren Herabsetzung der Wärmezufuhr sind Strahlungsabschirmungen innerhalb des Vakuumraums angeordnet. Die Strahlungsabschirmungen bestehen aus einer Feinfolie, deren Oberfläche ein hohes Reflexionsvermögen für Wärmestrahlung hat und die sich im Abstand vom Innenbehälter befindet, jedoch dessen Form angepaßt ist und diesen umgibt. Die Strahlungsabschirmung ist ebenso wie der Außenmantel am Hals des Innenbehälters aufgehängt.The vacuum space serves as a barrier against the ingress of heat from the outside to the container. To the Radiation shields within the vacuum space are also used to reduce the heat supply arranged. The radiation shields consist of a film, the surface of which is highly reflective for thermal radiation and which is at a distance from the inner container, however whose shape is adapted and surrounds it. The radiation shield is just like the outer jacket hung from the neck of the inner container.

Die Feinfolie kann aus einer Metallfolie, beispielsweise aus einer Aluminium- oder Kupferfolie, bestehen oder aus einer nichtmetallischen Folie bzw. aus einem Tuch oder Gewebe, das mit einem hochreflektierenden Metall beschichtet ist. Alle diese Materialien haben keine Steifigkeit, so daß, wenn sie als Strahlungsabschirmung in einem vakuumisolierten Gefäß verwendet werden, die Gefahr einer Beschädigung besteht und daß die Abschirmung verlagert wird oder sich verzieht und sich in Berührung mit der Wand des Innenbehälters oder des Außenmantels oder mit einer anderen Abschirmung bewegt, wenn, wie dies üblich ist, mehr als eine solche Abschirmung im Vakuumraum vorgesehen ist. Eine solche Beschädigung oder Verlagerung beeinträchtigt die Wärmeisolierungseigenschaften des Gefäßes, was besonders nachteilig ist, wenn das Gefäß zur Lagerung von Gasen mit einem sehr niedrigen Siedepunkt, wie flüssiges Helium oder flüssiger Wasserstoff, verwendet wird.The film can consist of a metal foil, for example an aluminum or copper foil or from a non-metallic foil or from a cloth or fabric covered with a highly reflective Metal is coated. All of these materials have no rigidity, so if they do be used as a radiation shield in a vacuum-insulated vessel, the risk of damage exists and that the shield is displaced or warped and comes into contact with the wall of the inner container or the outer jacket or with another shield if, as is customary, more than one such shield is provided in the vacuum space. Such damage or displacement affects the thermal insulation properties of the vessel, which is particularly is disadvantageous if the vessel is used to store gases with a very low boiling point, such as liquid helium or liquid hydrogen is used.

Es sind bereits Halterungseinrichtungen zur Abstützung des Innenbehälters gegen den Außenmantel eines Vakuummantelgefäßes bekannt, welche die Form mit dem Innenbehälter und dem Außenmantel fest verbundener Streben haben, welche die zwischen Innenbehälter und Außenmantel befindlichen Strahlungsabschirmungen an entsprechenden Öffnungen oder Verbindungshülsen durchdringen. Diese Streben stellen jedoch zusätzliche Wärmeleitwege dar, welche eine Wärmeübertragung vom Außenmantel zum Vakuummantelgefäß zur Lagerung und zum
Transport tiefsiedender verflüssigter GaseThere are already mounting devices for supporting the inner container against the outer jacket of a vacuum jacketed vessel known, which have the form of struts firmly connected to the inner container and the outer jacket, which penetrate the radiation shields located between the inner container and the outer jacket at corresponding openings or connecting sleeves. However, these struts represent additional heat conduction paths, which transfer heat from the outer jacket to the vacuum jacketed vessel for storage and to
Transport of low-boiling liquefied gases

Anmelder:Applicant:

The British Oxygen Company Limited, LondonThe British Oxygen Company Limited, London

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. R. Holzer, Patentanwalt,Dipl.-Ing. R. Holzer, patent attorney,

Augsburg, Philippine-Welser-Str. 14Augsburg, Philippine-Welser-Str. 14th

Als Erfinder benannt:
William Molnar, LondonNamed as inventor:
William Molnar, London

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Großbritannien vom 31. August 1962 (33 608)Great Britain 31 August 1962 (33 608)

Innenbehälter ermöglichen. Außerdem ist an den Durchbruchstellen der Streben durch die Strahlungsabschirmungen eine entsprechende Unterbrechung dieser Abschirmungen notwendig.Enable inner container. In addition, there is a corresponding interruption at the break-through points of the struts through the radiation shields these shields are necessary.

Es ist auch eine Abstützung eines Innenbehälters in einem Außenmantel bekannt, welche aus mehreren zwischen dem Innenbehälter und dem Außenmantel eingespannten Federringen besteht. Eine derartige Abstützung ist jedoch bei Vakuummantelgefäßen mit Strahlungsabschirmungen nicht verwendbar.There is also a support of an inner container in an outer shell known, which consists of several there is spring washers clamped between the inner container and the outer jacket. Such a one However, support cannot be used for vacuum jacketed vessels with radiation shields.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Halterung für Strahlungsabschirmungen im Vakuumraum eines vakuumisolierten Gefäßes, mittels welcher diese Abschirmungen als geschlossene Mäntel frei von thermischen Kurzschlüssen sicher zwischen Innenbehälter und Außenmantel des betreffenden Gefäßes gehaltert werden.The object of the invention is to create a holder for radiation shields in the vacuum space a vacuum-insulated vessel, by means of which these shields are released as closed jackets of thermal short circuits between the inner container and the outer jacket of the relevant Vessel to be held.

Dies wird dadurch erreicht, daß als Halterungen einzelne, jeweils zwischen dem Innenbehälter und der ihm benachbarten Strahlungsabschirmung bzw. zwischen benachbarten Strahlungsabschirmungen bzw. zwischen dem Außenmantel und der ihm benachbarten Strahlungsabschirmung wirkende Speichenrahmenelemente dienen.This is achieved in that as brackets individual, each between the inner container and the radiation shield adjacent to it or between adjacent radiation shields or spoke frame elements acting between the outer jacket and the radiation shielding adjacent to it to serve.

Das abstützende Speichenrahmenelement besteht aus einer Schleife aus Kunststoff oder metallischem Material von geringer Wärmeleitfähigkeit, beispielsweise Polyäthylenterephthalat oder Nylon, korrosionsbeständiger Stahl oder Titan, und einem Tragring. The supporting spoke frame element consists of a loop made of plastic or metal Material with low thermal conductivity, such as polyethylene terephthalate or nylon, is more resistant to corrosion Steel or titanium, and a support ring.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielsweise dargestellt, und zwar zeigtThe invention is illustrated in the drawings, for example, namely shows

609 730/106609 730/106

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Gefäß,Fig. 1 is a longitudinal section through an inventive Vessel,

F i g. 2 einen Schnitt durch das untere Ende des Gefäßes undF i g. 2 shows a section through the lower end of the vessel and

F i g. 3 eine Draufsicht auf ein Speichenrahmenelement. F i g. 3 is a plan view of a spoke frame element.

Das in Fig. 1 dargestellte Gefäß besitzt einen Innenbehälter 1 mit einem langgestreckten Halsteil 2 und einem Außenmantel 3, der den Innenbehälter 1 im Abstand umgibt.The vessel shown in FIG. 1 has an inner container 1 with an elongated neck part 2 and an outer jacket 3 surrounding the inner container 1 at a distance.

Der Außenmantel 3 ist an seinem oberen Ende als Hals geformt, dessen Ende, wie bei 3 α in F i g. 1 dargestellt, mit der Außenseite des Halsteiles 2 des Innenbehälters 1 abgedichtet ist.The outer jacket 3 is shaped at its upper end as a neck, the end of which, as at 3 α in FIG. 1, is sealed with the outside of the neck part 2 of the inner container 1.

Die Wände des Innenbehälters 1 und des Außenmantels 3' begrenzen zwischen sich einen Vakuumraum 4.The walls of the inner container 1 and of the outer jacket 3 'delimit a vacuum space between them 4th

Innerhalb des Vakuumraumes 4 sind bei der dargestellten Ausführungsform zwei Strahlungsabschirmungen 5 und 6 angeordnet, die den Innenbehälter 1 und,einen grpßen Teil seines Halsteiles2 umgeben.In the embodiment shown, there are two radiation shields within the vacuum space 4 5 and 6, which surround the inner container 1 and a large part of its neck part 2.

Die Abschirmungen 5 und 6 befinden sich im Abstand sowohl von dem Innenbehälter 1 als auch von dem Außenmantel 3 sowie voneinander und können mit Hälsen 7 und 8 geformt sein, deren Enden bei la und 8a unmittelbar an der Außenseite des Halsteiles 2 des Innenbehälters 1 befestigt sind. Zur Befestigung der Enden der Hälse der Strahlungsabschirmungen 5 und 6 am Halsteil 2 kann jedes Verfahren angewendet werden, wobei es jedoch vorteilhaft ist, eine Verbindung zu verwenden, welche eine gute Wärmeleitung ergibt. Weichlöten oder Hartlöten sind bevorzugt. ""-·-■·The shields 5 and 6 are located at a distance both from the inner container 1 and from the outer jacket 3 and from each other and can be formed with necks 7 and 8, the ends of which are attached directly to the outside of the neck part 2 of the inner container 1 at la and 8a . Any method can be used to attach the ends of the necks of the radiation shields 5 and 6 to the neck part 2, but it is advantageous to use a connection which results in good heat conduction. Soft soldering or hard soldering are preferred. "" - · - ■ ·

Die Abschirmungen 5 und 6 sind aus Materialien hergestellt, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine Oberfläche von hohem"' Reflexionsvermögen für Wärmestrahlung haben. Als Beispiel sei eine polierte Metallfolie, etwa eine Aluminium-, oder Kupferfolie, erwähnt. "The shields 5 and 6 are made of materials that have high thermal conductivity and a Surface of high reflectivity for thermal radiation to have. An example is a polished metal foil, such as an aluminum or copper foil, mentioned. "

Die Strahlungsabschirmungen 5 und 6 werden an ihren unteren. Enden durch SpeichenrahmenelementeP unterstützt und gehalten, welche durch Schleifen 10 aus' Polyäthylenterephthalatfaden gebildet werdeö, die sich radial zwischen der Mitte der Bodenwand einer Abschirmung und. der benachbarten Wand des Innenbehälters 1 oder des Außenmantels 3 oder einer benachbarten Strahlungsabschirmung erstrecken. ' ■The radiation shields 5 and 6 are at their lower. Ends by spoke frame members P. supported and held, which formed by loops 10 from 'Polyäthylenterephthalatfaden going radially between the center of the bottom wall of a shield and. the neighboring Wall of the inner container 1 or the outer jacket 3 or an adjacent radiation shield extend. '■

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Hältestift 11 in der Mitte der Unterseite der Bodenwand des Innenbehälters 1, beispielsweise durch Weichlöten,' befestigt. Eine Pfanne 12 dient zur Aufnahme des Stiftes 11.In the illustrated embodiment, a retaining pin 11 is in the middle of the underside of the bottom wall of the inner container 1, for example by soft soldering, 'attached. A pan 12 is used for receiving of the pen 11.

An der Oberseite der Bodenwand der innersten Strahlungsabschirmung 5 ist ein Ring 13 von der in Pig. 3 gezeigten Form mit drei gleichmäßig verteilten Eintiefungen 14 in konzentrischer Lage, beispielsweise durch Löten, befestigt. Das Speichenrahmenelement 9 wird durch Fäden gebildet, die um die Pfanne 12 und die Eintiefungen 14 des Ringes 13 schleifenförmig gelegt sind (Fig. 2).On the top of the bottom wall of the innermost radiation shield 5 is a ring 13 from the in Pig. 3 with three evenly distributed depressions 14 in a concentric position, for example fixed by soldering. The spoke frame element 9 is formed by threads that around the pan 12 and the recesses 14 of the ring 13 are placed in a loop (Fig. 2).

Ein ähnlicher Stift 11 und eine ähnliche Pfanne 12 sind mittig an der Unterseite der Bodenwand der inneren Strahlungsabschirmung 5 zur Verwendung in Verbindung mit einem ähnlichen Ring 13 vorgesehen, der mit der Oberseite der Bodenwand der äußeren Strahlungsabschirmung 6 verlötet ist, so daß ein ähnliches stützendes und haltendes Speichenrahmenelement'9 mit Fäden zwischen der inneren und; der äußeren Abschirmung 5 bzw. 6 erhalten wird.A similar pin 11 and socket 12 are centered on the underside of the bottom wall of the inner radiation shield 5 for use in Connection with a similar ring 13 provided, which with the top of the bottom wall of the outer Radiation shield 6 is soldered so that a similar supporting and holding spoke frame element'9 with threads between the inner and; the outer shield 5 and 6, respectively.

Ferner sind ein Stift 11 und eine Pfanne 12 ähnlicher Art mittig an der Unterseite der Bodenwand der äußeren Strahlungsabschirmung 6 in Verbindung mit einem ähnlichen Ring 13 vorgesehen, der mit der Innenfläche der Bodenwand des Außenmantels 3 verlötet ist, um die Bildung eines ähnlichen stützenden und haltenden Speichenrahmenelementes 9 zwischen der äußeren Abschirmung 6 und dem Außenmantel 3 zu ermöglichen. Ί Furthermore, a pin 11 and a socket 12 of a similar type are provided centrally on the underside of the bottom wall of the outer radiation shield 6 in connection with a similar ring 13 which is soldered to the inner surface of the bottom wall of the outer shell 3 in order to form a similar supporting and holding To enable spoke frame element 9 between the outer shield 6 and the outer jacket 3. Ί

Die erfindungsgemäße Anordnung ergibt den Vorteil, daß die Dicke des Halsteiles 2 geringer gemacht werden kann, als es bisher für erforderlich erachtet wurde, da die Aufrechterhaltung der richtigen Lage der Strahlungsabschirmungen nicht mehr ausschließlich von der Steifigkeit des Halsteiles 2 abhängt. Diese Dickenverringerung ermöglicht außerdem eine Herabsetzung des Kälteverlustes durch Leitung längs des Halses und durch Strahlung am Hals. Ferner wird ein Teil der Wärme, welche normalerweise in den inneren Behälter fließen und die gespeicherte Flüssigkeit verdampfen würde, zum Hals abgeleitet, an welchem sie durch austretendes kaltes Gas adsorbiert wird. Dadurch wird die in den Innenbehälter gehende Wärme verringert, was zu einer niedrigeren Verdampfungsgeschwindigkeit führt. Diese Herabsetzung der Verdampfungsgeschwindigkeit ist von wesentlicher Bedeutung, wenn teure kryogene Flüssigkeiten gelagert werden, z. B. flüssiger Wasserstoff und flüssiges Helium.The arrangement according to the invention has the advantage that the thickness of the neck part 2 is made smaller can be more than previously deemed necessary because of maintaining the correct location the radiation shielding no longer depends exclusively on the rigidity of the neck part 2. This reduction in thickness also enables a reduction in the loss of cold through conduction along the length of the neck and by radiation on the neck. Furthermore, some of the heat that is normally in the inner container would flow and the stored liquid would evaporate, diverted to the throat, on which it is adsorbed by escaping cold gas. This gets into the inner container passing heat is reduced, resulting in a lower rate of evaporation. This degradation The rate of evaporation is essential when using expensive cryogenic liquids be stored, e.g. B. liquid hydrogen and liquid helium.

Es ist zu erwärmen, daß die Strahlungsabschirmung gen nicht vakuumdicht zu sein brauchen und auch nicht vakuumdicht sein können, da der Vakuumraum evakuierbar sein muß. . .. .It is to be heated that the radiation shield genes do not need to be vacuum-tight and cannot be vacuum-tight either, since the vacuum space must be evacuable. . ...

In manchen Fällen können daher die Strahlungsabschirmungen mit Öffnungen zum Hindurchführen und Verankern der speichenartigen Fäden versehen sein, vorausgesetzt, daß der Gesamtbereich dieser Öffnungen nicht mehr als etwa 0,1% der Gesamtfläche der Abschirmung beträgt, in welchem Fall die Öffnungen ohne wesentliche Wirkung auf die Kühlleistung des Gefäßes sind.In some cases, therefore, the radiation shields can have openings to pass through and anchoring the spoke-like threads, provided that the total area of these Openings is no more than about 0.1% of the total area of the shield, in which case the Openings have no significant effect on the cooling capacity of the vessel.

Die Räume innerhalb des Vakuumraumes, welche die Strahlungsabschirmungen umgeben und sich zwischen diesen befinden, können gegebenenfalls mit einem Material gefüllt sein, das einen Wärmefluß durch Leitung verhindert und das die Speichenrahmenelemente in der Abstützung und Halterung der Strahlungsabschirmungen unterstützt.The spaces within the vacuum space that surround the radiation shields and are between these are located, can optionally be filled with a material that has a heat flow prevented by conduction and that the spoke frame elements assisted in supporting and holding the radiation shields.

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vakuummantelgefäß zur Lagerung und zum Transport tiefsiedender .verflüssigter Gase mit einem einen Halsteil aufweisenden Innenbehälter, der von einem Außenmantel unter Bildung eines Vakuumraumes umgeben ist, und mit mindestens einer in dem Vakuumraum angeordneten, am Halsteil des Innenbehälters befestigten Strahlungsabschirmung- sowie mit zwischen Innenbehälter und Außenmantel angeordneten, den Innenbehälter und die Strahlungsabschirmungen gegen Verlagerung sichernden Halterungen, d a durch gekennzeichnet, daß als Halterungen einzelne, jeweils zwischen dem Innenbehälter (1) und der ihm benachbarten Strahlungsabschirmung (5) bzw. zwischen benachbarten Strahlungsabschirmungen (5, 6) bzw. zwi-1. Vacuum jacketed vessel for storage and transport of low-boiling liquefied gases with an inner container having a neck portion, which is formed by an outer jacket to form a Is surrounded vacuum space, and with at least one arranged in the vacuum space, on Radiation shielding attached to the neck part of the inner container and with between the inner container and outer jacket arranged, the inner container and the radiation shields against displacement securing brackets, d a by characterized in that individual brackets, each between the inner container (1) and the radiation shielding (5) adjacent to it or between adjacent ones Radiation shields (5, 6) or between sehen dem Außenmantel (3) und der ihm benachbarten Strahlungsabschirmung (6) wirkende Speichenrahmenelemente (9) dienen.see the outer jacket (3) and the radiation shielding (6) adjacent to it acting spoke frame elements (9) serve. 2. Vakuummantelgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichenrahmenelemente (9) aus einem Tragring (13) und von diesem gehaltenen Schleifen (10) aus Kunststoff oder metallischem Material bestehen.2. Vacuum jacketed vessel according to claim 1, characterized in that the spoke frame elements (9) from a support ring (13) and loops (10) made of plastic held by this or metallic material. 3. Vakuummantelgefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifen (10) radial zum Tragring (13) angeordnet sind und entweder an den Strahlungsabschirmungen (5,6) unmittelbar anliegen oder eine mittige, einen an der jeweiligen Strahlungsabschirmung bzw. am Innenbehälter befestigten Haltestift (11) aufnehmende Pfanne (12) halten.3. Vacuum jacketed vessel according to claim 2, characterized in that the loops (10) are radial to the support ring (13) are arranged and either on the radiation shields (5,6) directly or one in the middle, one on the respective radiation shield or on the inner container Hold the attached retaining pin (11) receiving pan (12). In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 899 849;
USA.-Patentschrift Nr. 2 643 022.Considered publications:
British Patent No. 899,849;
U.S. Patent No. 2,643,022. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 609 730/106 11.66 © Bundesdruckerei Berlin609 730/106 11.66 © Bundesdruckerei Berlin