DE2207924A1 - Biegsame einrichtung zur uebertragung einer gefrier- oder kuehlfluessigkeit und halterung fuer einen laenglichen gegenstand in abstand von und innerhalb eines hohlen laenglichen gegenstandes, insbesondere bei einer solchen einrichtung - Google Patents

Description

• Biegsame Einrichtung zur Übertragung einer Gefrier- oder Kühlflüssigkeit und Halterung für einen länglichen Gegenstand in Abstand von und innerhalb eines hohlen länglichen Gegenstandes, insbesondere bei einer solchen Einrichtung.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Übertragung eines flüssigen Gefrier- oder Kühlmittels, wie sie beim Transport eines solchen flüssigen Gefriermittels von einem Dewar-Vorratsbehälter zu einer entfernten Verwendungsstelle benutzt wird. Solche Einrichtungen werden für den Transport des flüssigen Gefriernilttels von einem Dewar-Speisebehälter zu mit Tiefkühlung arbeitenden medizinischen Geräten, analytischen Instnimenten, zu kleineren Dewar-Gefäßen und dgl.
• verwendet.
• Bei bekannten Übertragungssystemen für Tiefkühlmittel hat es sich als schwierig erwiesen, die Übertragungseinrichtung biegsam zu gestalten und zu verhindern. daß eine größere Wärmemenge in die Kühl- oder Gefrierflüs#igkeit eindringt und dadurch infolge von Verdampfung ein Verlust an flüssigem Eu~hl- oder Gefriermittel eintritt. Wenn man die Einrichtung biegsam gestaltete, hat es sich als notwendig erwiesen, das Rohr oder die Bettung, durch das bzw~ die das Kühlmittel strömt, in einem festgelegten Abstand von der äußeren Abdeckung oder Umhüllung der Übertragungseinrichtung zu halten, um das Eindringen von Wärme zu verhindern, das stattfindet, wenn man das das Gefriermittel übertragende Rohr näher zur einen Seite der äußeren Umhüllung bewegt. Würde das das Kühlmittel führende Rohr die äußere Umhüllung oder Abdeckung berühren, so würde dadurch sogar Eindringen von Wärme durch Wärmeleitung verursacht. Die Nachteile der bekannten biegsamen Übertragungsleitungen bestehen in verhältnismäßig großen Verlusten durch Wärmeleitung, die durch starre Abstandshalter oder Träger verursacht wird, und in einer verlängerten Tiefkühlzeit für diese Abstandshalter.
• Notwendigerweise war der Aufbau biegsamer bekannter Übertragungseinrichtungen sehr kompliziert und schwer zu fertigen, und zwar wegen der notwendigen Isolierung und der genauen Lagerung des mittleren Übertragungsrohrs.
• Um die vorgenannten Schwierigkeiten zu vermeiden und eine verbesserte Einrichtung zur Übertragung eines Tiefkühlmittels zu schaffen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß man das das Tiefkühlmittel führende Rohr innerhalb eines hohlen Halteglieds lagert, das mit schlitzförmigen Öffnungen versehen ist, die in schraubenlinienförmiger Anordnung an seiner Oberfläche angebracht sind und daß man einen Draht oder Strang fortlaufend um das Halteglied herum wickelt und in die schlitzförmigen Öffnungen eintreten läßt. Auf diese Weise wird das mittlere, das Tiefkühlmittel übertragende Rohr zentrisch im Halteglied getragen und behält seine Lage in der mittigen Anordnung bei, auch wenn die Halterung verdreht oder gebogen wird.
• Es wurde ferner gefunden, daß die Einverleibung der Halterung bzw. des Haltegeräts in das Übertragungssystern für die Gefrier- oder Kühlflüssigkeit ein schnelles Tiefkühlen des ganzen Systems gestattet. Die verbesserte Halterung erlaubt ferner eine Vielschicht-Isolierung in besser gesicherter und wirksamer Lage um das das Kühlmittel führende Rohr herum anzubringen, wenn eine solche Isolierung erwünscht ist.
• Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine verbesserte Art und Weise der Halterung eines länglichen Gegenstandes in bestimmt gegebenem Abstand von und innerhalb eines zugehörigen hohlen länglichen Gegenstandes zu schaffen.
• Bei der Ausführung der Erfindung soll auch eine verbesserte Halterung eines Gefrier- oder Kühlmittel übertragenden Rohres innerhalb eines umgebenden isolierenden Mantels geschaffen werden.
• Gemäß der Erfindung soll auch eine verbesserte biegsame Übertragungseinrichtung für das Tiefkühl- oder Gefriermittel geschaffen werden.
• Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnungen beschrieben, und zwar zeigen: Fig. 1 einen Querschnitt (teils schematisch) eines Gefrierflüssigkeits-übertragungssystems nach der Erfindung; Fig. 2 schaubildlich eine Ausführungsform der Halterung nach der Erfindung; Fig. 2b einen Schnitt nach der Linie 2b-2b der Fig. 2; Fig. 3 schaubildlich eine zweite Ausführungsform einer Halterung nach der Erfindung; Fig. 3b einen Schnitt nach der Linie 3b-3b der Fig. 3; Fig. 4 schaubildlich eine weitere Ausführungsform der Halterung nach der Erfindung, und Fig. 4b einen Schnitt nach der Linie 4b-4b der Fig. 4.
• Fig. 1 zeigt ein Gefriermittelübertragungssystem nach der Erfindung zum Transportieren eines Mediums, beispielsweise flüssiges Helium oder flüssigen Wasserstoff, von einem Vorrats-Dewarbehälter 10 zu einem Gefrierkühler 12. Der Gefrierkühler 12 kann eine herkömmliche Gefriervorrichtung sein, die zum Kühlen in einem infraroten Spektrophotometer oder dergleichen in wissenschaftlichen Laboratorien verwendet wird.
• Das Übertragungssystem 14 besteht aus dem eigentlichen Flüssigkeitsübertragungsrohr 16, das durch eine Kombination einer Stützleitung 18 mit einem fortlaufend gewickelten Draht oder Strang 20 gestützt wird, wie nachstehend noch näher erläutert wird. Die äußeren Enden der Leitung 16, von denen eines in den Dewarbehälter 10 und das andere in den Gefrierkühler 12 eintaucht, weisen Bajonett-Endatücke 22 bzw. 24 auf. Das Bajonett-Endstück 22 besteht aus einer Hülse 26 und einem Endverschluss 28. Die Pajonett-Endstücke 22, 24 sind durch Endkappen 34 bzw.
• 34' hindurch in Anschlusshülsen 30 bzw. 32 eingepasst. Die Änschlusshülsen ,0, 32 sind ihrerseits an einen biegsamen äusseren Schlauch 36 passend angesetzt, der mit den Anschlusshülsen 30 bzw. 32 fest verbunden ist. Der äussere Schlauch 36, die Anschlusshülsen 30, 32 und die Bajonett-Endstücke 22, 24 sind vakuumdicht zusamrnengesetzt, so dass der durch die Anschlusshülsen 30, 32 und den inneren Teil des biegsamen Schlauchs 36 begrenzte Innenraum evakuiert werden kann, um die mittlere Leitung 16 noch stärker von der Atmosphäre zu isolieren.
• Zwischen dem Halteglied 18 und dem tibertragungsrohr 16 kann eine sogenannte lib r-Isolierung oder Aussen-Isolierung (superinsulation) vorgesehen sein. Unter einer solchen tJber-Isolierung versteht man eine vielschichtige Isolierung, die im allgemeinen aus einer scher diinnen Bahn oder Schicht aus synthetischen Material und einer metallischen Schicht an ihrer Oberseite besteht. ban kann auch die äussere Oberfläche des Übertragungsrohrs mit einem Werkstoff geringer Strahlungszahl, wie Gold oder Aluminium, überziehen.
• Der äussere Schlauch 36 besteht vorzugsweise aus biegsamem gewelltem Metall oder Wellblech, kann jedoch aus jedem anderen für Übertragun#;svorrichtungen verwendeten Material bestehen.
• Das Plüssigkeitsübertrauncnsrohr 16 ist vorzugsweise aus rostfreiem Chrom-Nickel-Stahl hergestellt. Soll das Übertragungsrohr ständig oder fast ständig gebraucht werden, so ist das Rohr vorzugsweise ausgeglüht, um die Belastung der stützenden Ummantelung auf ein Minimum herabzusetzen, wenn das Übertragungssystem in Benutzung ist.
• Soll das tJb£rtragungssystem für unterschiedliche Zwecke verwendet werden, sollte das rostfreie Rohr vorzugsweise etwas werksgehärtet (workhardened) werden, um die Biegsamkeit zu erhöhen.
• Das Übertragungssystem dient dazu, die Gefrierflüssigkeit ahnlich wie bei bekannten systemen zu transportieren, jedoch mit dem grossen Vorteil, dass die Kühlzeit sehr kurz ist. Diese Besonderheit ergibt sich aus der geringen lärmekapazitat des Materials, das in gutem thermischen Kontakt mit dem mittleren Übertragungsrohr 16 steht. Die Wärmekapazität wird durch das dünnwandige Übertragungsrohr 16, die darauf befindliche Isolierschicht und den durch den Draht ¢0 gebildeten Teilen des Stützmantels gebildet.
• Fig. 2a und 2b zeigen im einzelnen eine Ausführungsform der Halterung, wie sie in dem Übertragungssystem 14 nach Fig. 1 verwendet wird. Das mittlere Übertragungsrohr 16' ist innerhalb des Halteliedes 18' angeordnet. Am Umfang des Haltegliedes 18' ist eine Vielzahl von Öffnungsschlitzen )8 vorgesehen.
• Diese Öffnungen erstrecken sich entl#an dem Unfang des daltegliedes 18' und gehen über ihre Länge durch die land des Haltegliedes 18' hindurch.
• Die Öffnungen 38 sind in Abstand voneinander entlang dem Umfang des Haltegliedes 18' angeordnet, so dass sie an verschiedenen Stellen der äusseren Oberfläche des Haltegliedes 18' beginnen und enden und in der Wand des Haltegliedes 18' im wesentlichen je einen Quadranten des Umfangs einnehmen. Ein fortlaufender Draht oder Strang 20' wird sodann spiralförmig um das Halteglied 18 herumgewickelt und kann sich da in die Öffnungen 38 einlegen, wo diese an der Oberfläche des Haltegliedes 18' auftreten. Auf diese Weise hält der Draht oder Strang 20' das Übertragungsrohr 16' innerhalb des Haltegliedes 18, wie in gestrichelten Linien dargestellt ist. Dies ist am besten aus Fig. 2b ersichtlich.
• Durch Einstellen oder entsprechende Fahl der Tiefe und Breite der Öffnungen 38 kann man verschiedene normen der Halterung des mittleren Rohrs 16' erhalten. In Fig. 3, 3b, 4, 4b sind verschiedene Formen der Halterung dargestellt.
• Das dargestellte Halterungssystem ist wirkungsvoll, weil die Tragfähigkeit eines drahtfcrmigen Materials, wenn es auf Zug belastet ist, grösser als bei Belastung auf Zusaminendrückung ist.
• Es ist auch bekannt, dass bei Wärmeübertragung durch ein in einem Gefrierflüssigkeits-Übertragungssystem verwendetes Halteglied hindurch die Querschnittsfläche und folglich die Wärmeleitung bedeutend vermindert werden kann.
• Wenn also ein Material mit grosser Festigkeit und geringer Wärmeleitfähigkeit bei einer auf Zug belasteten Halterung verwendet wird, wie oben dargestellt, ist es möglich, die Wärme übertragung sehr stark zu verringern. Das Haltematcrial des Haltegliedes' aus Fasern bz. Fasersträngen ist vorzugsweise ein mehradriger synthetischer Polyester oder ein synthetischer einadriger Streng und ist um ein biegsames Rohrllaterial mit geringem Entgasungsgrad, z.B. Folytetrafluoräthylen oder olyäthylen, gevickelt. Diese L;atcrialien arbeiten zusammen, so dass dann, wenn das gesamte zusammengesetzte Übertragungsrohr gebogen W rd, die Biegsamkeit des Systems erreicht ist. Es ist ferner möglich, als Halteglied ein biegsames gewelltes Metall oder einen Schlauch zu verwenden.
• Bei der Herstellung wird vorzugsweise zunächst das Übertrafrungsrohr 16 innerhalb des Haltegliedes 18 angeordnet und sodann der Draht oder Faserstrang 20 spiralförmig um das Halteglied 18 herumgewickelt. Beim wickeln des Drahtes oder Strangs ermöglichen die vorher in dem Halteglied angebrachten schlitzförmigen Öffnungen bzw. Sinschnitte, dass der Draht oder Strang eine Lage einnimmt, in der er das Übertragungsrohr 16 trägt.
• Man kann den fortlaufenden Draht oder Strang auch durch eine Vielzahl kleiner, voneinander getrennter, in dem Halteglied 18 angebrachter Löcher hindurchfädeln. Dies ist jedoch ein komplizierteres Herstellungsverfahren.
• Es wurde der anschaulicheren Darstellung halber gezeigt, dass das Halteglied 18 zylinderförmig ausbebildet ist. Es ist jedoch im Ttahmen der Erfindung möglich, andere Formen für das Halteglied 18 vorzusehen, vorausgesetzt, dass es eine Bohrung aufweist, die zu dem getragenen Ubertragungsrohr komplementär ist.
• Vorzugsweise verläuft der Draht oder Strang 20 fortlaufend, es können aber im Rahmen der Erfindung auch einzelne Stücke von Draht oder Schnur oder dergleichen vorgesehen und in je einer Öffnung des Haltegliedes angebracht und an diesem z.B.
• durch Verschnüren oder Ankleben verbunden werden.
• Ferner ist es möglich, mit dem Halterungssystem nach der Erfindung eine Vielzahl von bertrunsrohren gleicher oder nicht-gleicher Oberflächengestalt zu haltern.
• Nach Zusammensetzen des Übertragungssystems wird das ganze System evakuiert, um erhöhte Isolierung für das Übertragungsrohr zu schaffen.
• Das Halteglied nach der Erfindung hält die Wärmezufuhr gering und gewährleistet dadurch einen höheren thermischen Wirkungsgrad des Systems.

Claims (10)

1. Patent- bzw. Schutzansprüche

   ( 1. Halterung für einen länglichen Gegenstand in gegebenem Abstand von der Innenseite und innerhalb eines hohlen länglichen Gegenstands, insbesondere Halterung eines ein Tiefkühlmittel führenden Rohrs in einer biegsamen Übertragungseinrichtung, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß in dem hohlen langgestreckten Gegenstand (18) eine Vielzahl schlitzförmiger Öffnungen (38) angebracht sind, die im wesentlichen senkrecht zur Längsachse dieses Gegenstands verlaufen und in Abständen voneinander angebracht sind, wobei jede dieser Öffnungen an der äußeren Oberfläche des Gegenstands jeweils an einer anderen Stelle beginnt und endet als die benachbarten Öffnungen, und daß ein Draht oder Strang (20) um den hohlen langgestreckten Gegenstand herumgewunden und in diesen schlitzförmigen Öffnungen derart angebracht ist, daß der erstgenannte langgestreckte Gegenstand (16) in dem hohlen langgestreckten Gegenstand (18) in gegebenem Abstand an dessen Innenseite gehalten wird.
2. 2. Halterung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Öffnungen (38) sich nicht tiefer als über die Hälfte des Querschnitts des hohlen langgestreckten Gegenstands (18) erstrecken.
3. 3. Halterung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Öffnungen (38) entlang Schraubenlinien um die Achse des hohlen langgestreckten Gegenstands (18) verlaufend angeordnet und einander zugeordnet sind,
4. 4. Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der hohle langgestreckte Gegenstand (18) eine Gestalt besitzt, die zu der Gestalt des langgestreckten gehalterten Gegenstandes (1) komplementär ist.
5. 5.Halterung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass die Öffnungen (38), gerechnet von der äusseren Oberfläche des hohlen langgestreckten Gegenstandes (18), gleiche Tiefe haben.
6. 6.Biegsame Einrichtung zur Ubertragung einer Gefrier- oder Kühlflüssigkeit, insbesondere unter Verwendung einer Halterung nach einem der Ansprüche 1 - 5, dadurch g e k e n n z e i c hn e t , dass ein Rohr (16) zur Übertragung der Flüssigkeit vorgesehen ist, das in Abstand von einem Teil je eines seiner Enden ein Anschlussendstück (22 bzw. 24) umgreift oder von diesem umgriffen wird, das zur Einführung in einen Vorratsbehälter (10) zur Zufuhr der Kühlflüssigkeit bzw. in einem Abgabebehälter (12) für diese bestimmt ist, dass ferner ein Mantel (6) vorgesehen ist, der einen Teil jedes der Anschlussendstücke (22, 24) und das zwischen diesen Anschlussendstücken liegende tibertragungsrohr (16) umgibt, dass weiterhin innerhalb eines wesentlichen Teils dieses Mantels (36) und in Abstand von diesem Übertragungsrohr (16) ein biegsames Rohr- oder Schlauchstück (18) angeordnet ist, das mit einer Vielzahl von schlitzförmigen Öffnungen (38) versehen ist, die im wesentlichen senkrecht zur Achse dieses biegsamen Rohrs oder Schlauchs (18) verlaufen und gleiche Abstände voneinander haben, wobei jede dieser Öffnungen (38) in der äusseren Oberfläche des biegsamen Rohres oder Schlauchs (18) an einer anderen Stelle beginnt und endet als die benachbarte Öffnungen beginnen und enden, und dass ein Draht oder Strang (20) um dieses Rohr oder Schlauch (18) herum gewickelt und innerhalb dieser Öffnungen (38) derart angeordnet ist, dass das Übertragungsrohr (16) in gegebenem Abstand von dem Aussenrohr oder -schlauch (18) in diesem gehalten wird.
7. 7. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e n nz e i c h n e t , dass das Übertragungsrohr (16) in den Anschlussendstücken (22,24) und mit dem Mantel (36) vakuumdicht gehalten ist.
8. 8. Übertragungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Mantel (36) ein biegsamer Schlauch ist, dass das Rohr bzw. der Schlauch (18) aus biegsamen synthetischen Werkstoff besteht und dass der Draht oder Strang (20) fortlaufend um das Rohr herum gewickelt ist.
9. 9. Übertragungseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass der Draht oder Strang (20) ein einadriger Strang aus Fasern oder ein vieladriger Faserstrang ist, der einen grossen Quozienten von Festigkeit durch Wärmeleitfähigkeit besitzt.
10. 10.Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 - 9, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , dass die schlitzförmigen Öffnungen (38) sich nicht tiefer als über die Hälfte des Querschnitts in das Rohr bzw. den Schlauch (18) erstreckt.

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