DE2257984A1 - Speicherbehaelter fuer verfluessigten wasserstoff - Google Patents

Speicherbehaelter fuer verfluessigten wasserstoff

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Description

225.7904
(H 716) LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
H 72/68
27. 11. 1972.
La/kr
Speicherbehälter für verflüssigten Wasserstoff
Die Erfindung betrifft einen Speicherbehälter für bei Normalbedingungen unter 30 K siedende Gase mit einem Innenmantel, einem Außenmantel und einem sich dazwischen befindlichen, mit einer Wärmeisolierung zumindest teilweise ausgefüllten evakuierten Zwischenraum.
Es sind bereits doppelwandige Speicherbehälter für verflüssigten Wasserstoff oder verflüssigtes Helium bekanntgeworden, bei denen der abgeschlossene Zwischenraum zwischen der Außen- und der Innenwand mit einer sogenannten Superisolierung aus einer
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Korabination schlecht wärmeleitender Gewebebahnen und reflektierender Metallfolien teilweise ausgefüllt und evakuiert ist. Diesen Speicherbehältern ist von Nachteil, daß die Herstellung der Superisolierung teuer und deren Aufbringung aufwendig ist. Dies gilt insbesondere für relativ große Speicherbehälter mit einem großen Isolierraum. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß bei einem Zusammenbrechen des Vakuums aufgrund auftretender Lecks oder anderer Störungen die Wirksamkeit der Wärmeabschirmung so stark herabgesetzt wird,"daß eine schnelle und oft unkontrollierbare Verdampfung des tiefkalten Speichergutes nicht zu vermeiden ist.
Für die Speicherung von verflüssigtem Erdgas, also einem wesentlich höhersiedenden Gas als Wasserstoff oder Helium sind bereits doppelwandige Speicherbehälter bekanntgeworden, bei denen der Zwischenraum zwischen dem äußeren und dem inneren Mantel mit Perliten ausgefüllt ist. Diese Perlite besitzen ein relativ gutes Wärmeisolationsvermögen und sind auch in Ihrer Erzeugung relativ billig. Doch hat es sich gezeigt, daß sie als Isoliermaterial für die Speicherung von verflüssigtem Wasserstoff oder verflüssigten tiefersiedenden Gasen wie Helium ungeeignet sind, da wegen der geringen spezifischen Wärmen dieser Medien bereits die kleinsten Wärmeeinfälle zu hohen Verdampfungsverlusten führen. Aus diesem Grunde wurde bisher bei der
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Speicherung dieser Medien läatner auf das bereits geschilderte Isolierprinzip mit Super isolierung zurückgegriffen·.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde 3 einen doppe!wandigen Speicherbehälter für verflüssigten Wasserstoff oder verflüssigte tiefersiedende Gase mit einer Wärmeisolierung zu entwickeln, die einfach und billig herzustellen ist und dennoch eine sichere und langfristige Speicherung der erwähnten verflüssigten Gase gewährleistet, die also "Verdampfungsverluste des Speichermediums durcxh äußere Wärmeeinfälle weitgehend verhindert.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß innerhalb des Zwischenraumes ein den Innenmantel umgebendes gekühltes Strahlenschild angeordnet ist und daß sich in dem Zwischenraum zwischen dem Strahlenschild und dem Innenmantel ein pulvriges Isoliermaterial und in dem Zwischenraum zwischen dem Strahlenschild und dem Außenmantel eine Mischung aus einem pulvrigen Isoliermaterial und einem Metallpulver befindet.
Der erfindungsgemäße Speicherbehälter löst vorteilhaft die gestellte Aufgabe. Die Verdampfungsverluste an flüssigem Speichergut sind sehr gering,-da durch die Konzeption der Wärmeisolierung das Eindringen von unerwünschter Wärme., sei es durch Wärmeleitung oder durch Wärmestrahlung, vom warmen Außen-
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zum kalten Innenmantel weitgehend unterbunden wird. Zur Eindämmung der Wärmestrahlung, deren Intensität mit der vierten Potenz der Temperatur abnimmt, dient einerseits das reflektierende Metallpulver, das dem pulvrigen Isoliermaterial innerhalb des Zwischenraumes zwischen dem Außenmantel und dem Strahlenschild, also im wärmeren Bereich der Isolierung, beigemischt ist und andererseits das gekühlte Strahlenschild selbst, dessen Kühlung z.B. mittels tiefkaltem Stickstoff bewirkt werden kann. Die Wärmeleitung wird durch das schlecht wärmeleitende pulvrige Isoliermaterial unterbunden, das teilweise den Isolierraum zwischen dem Außenmantel und dem Strahlenschild und vollständig den Isolierraum zwischen dem Strahlenschild und dem Innenmantel ausfüllt. Es hat sich herausgestellt, daß innerhalb des zuletzt genannten Zwischenraumes kein die Wärmestrahlung reflektierendes Material erforderlich ist.
Es hat sich gezeigt, daß eine weitgehende Reflexion der Wärmestrahlung innerhalb des Zwischenraumes zwischen dem Außenmantel und dem Strahlenschild schon dann erreicht wird, wenn der Anteil des Metallpulvers, das mit Vorteil aus Aluminium oder Kupfer besteht, an der Gesamtmischung zwischen 15 und jJO oder besonders vorteilhaft zwischen 18 und.22 Gew.^ liegt. Als pulvriges Isoliermaterial hat sich Perlit, das besonders ungünstige Wärtneleiteigenschaften besitzt, als günstig erwiesen.
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- LINDE AKTIENGESELLSCHAFT
Weiterhin ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung von Vorteil, das Strahlenschild innerhalb des Zwischenraumes zwischen dem Außen- und dem Innenmantel derart vorzusehen, dal sich die Abstände Strahlenschild-Außenmantel bzw. Strahlenschild-Innenmantel innerhalb des gesamten Zwischenraumes zwischen AuDen- und Innenmantel etwa wie 2 : 1 verhalten. Bei einer derartigen Anordnung des Strahlenschildes innerhalb des Zwischenraumes ist der Wärmeeinfall durch den Zwischenraum-hindurch am geringsten..
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung dient das in der Figur schematisch dargestellte Ausführungsbeispiel.
In der Figur ist ein Speicherbehälter für verflüssigten Wasserstoff mit einem Außenmantel 1 und einem Innenmantel .2 dargestellt. Hierbei besitzt der Außenmantel 1 eine Temperatur von etwa 300 0K, während die Temperatur des Innenmantels 2 gleich der des in ihm gespeicherten flüssigen Wasserstoffs, in diesem Fall etwa 20 0K ist.
Innerhalb des Zwischenraumes zwischen Außenmantel 1 und Innenmantel 2 ist ein Strahlenschild 3 vorgesehen, das den.Xnnenmantel vollständig umgibt und den Zwischenraum in einen ersten zwischen dem Strahlenschild und dem Außenmantel gelegenen Teilraum 4 und einen zweiten zwischen dem Strahlenschild und dem Innenmantel gelegenen Teilraum 5 aufteilt. Bei diesem Beispiel
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wird das Strahlenschild durch einen nicht dargestellten Stickstoffkreislauf permanent auf eine Temperatur von ca. 77 0K gekühlt. Die Abstände des Strahlenschildes zum Außen- bzw. zum Innenmantel verhalten sich innerhalb des gesamten Zwischenraumes etwa wie 2:1. Weiterhin ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel der zweite Teilraum 5 vollständig mit Perlit ausgefüllt, während die Füllung des ersten Teilraumes 4 aus einer Mischung aus Perlit und Aluminiumpulver besteht. Der Anteil des Aluminiumpulvers an der Gesamtmischung beträgt hierbei etwa 20 Gew.^. Ein Vakuum wird sowohl im ersten als im zweiten Teilrauin aufrechterhalten.
4 Patentansprüche
1 Blatt Zeichnungen
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Claims (3)

(H-71o) LINDE AKTIENGESELLSCHAFT H 72/68 27.II.-I972 La/kr Patentansprüche
1. ) Speicherbehälter für bei Normalbedingungen unter 50 K sie-
dende Gase mit einem Innenmantel, einem Außenmantel und einem sich dazwischen befindlichen, mit einer Wärmeisolierung zumindest teilweise ausgefüllten evakuierten Zwischenraum, uadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des·Zwischenraumes ein den·Innenmantel (2) umgebender gekühlter Strahlenschild (5) angeordnet ist und sich in dem Zwischenraum zwischen dem Strahlenschild (3) und dem Innenmantel (2) ein pulvriges Isoliermaterial und in dem Zwischenraum zwischen dem Strahlenschild (j5) und dem Außenmantel (1) eine Mischung aus dem pulvrigen Isoliermaterial und einem Metallpulver befindet.
2. Speicherbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil des Metallpulvers an der Mischung 15 - 30, vorzugsweise IG - 25, Gew.^o beträgt'.
3. Speicherbehälter nach den Ansprüchen 1 oder 23 dadurch gekennzeichnet, daß das pulvrige^Isoliermaterial aus Perliten und das Metallpulver aus Aluminium oder Kupfer besteht.
0 9-8.2 2/O 1-9.6
LINDE AKTIENQESELLSCHAFT
Speicherbehälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Abstände zwischen dem Außenmantel (1) und dem Strahlenschild (J) bzw. zwischen dem Strahlenschild (3) und dem Innenmantel (2) innerhalb des gesamten Zwischenraumes etwa wie 2 : 1 verhalten.
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