DE2917844A1 - Tube system for carrying cold liquid or gas - has gas absorber in thermal insulation vacuum, esp. for superconducting cable in liq. gas line - Google Patents

Abstract

The tube system consists of two or more concentric tubes (1, 2) forming a toroidal gap between the containing termal insulation (3) in the form of a vacuum. The thermal insulation is supplemented by fibres or nonwoven fabric that absorbs residual gases and preserves the vacuum and therefore the thermal insulation. The fibres or fabric are embedded between two layers of plastic fabric or are held by a wire mesh or by a perforated metal sheet. The absorbant substance is aluminium oxide. The fibres or fabric are located as close to the inner (low-temp.) tube as possible.

Description

Aus zwei oder mehreren konzentrischen Rohren bestehendesConsists of two or more concentric tubes

Rohrsystem mit thermischer Isolierung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohrsystem aus zwei oder mehreren konzentrischen Rohren, von denen mindestens zwei benachbarte Rohre einen Ringspalt einschließen, der durch eine thermische Isolierung unter Verwendung von Vakuum ausgefüllt ist. Ein solches Rohrsystem kann beispielsweise ein elektrisches Supraleiterkabel sein, es kann aber auch die Funktion einer Flüssiggasleitung oder dergl. übernehmen.Thermal insulation pipe system The present invention relates to a pipe system of two or more concentric pipes, of which at least two adjacent pipes enclose an annular gap, which is created by thermal insulation is filled in using vacuum. Such a pipe system can, for example be an electrical superconductor cable, but it can also function as a liquid gas line or the like.

Für die Isolierung kältetechnischer Anlagen und kältemittelhaltiger Behälter und Leitungen sowie Kabel, insbesondere für Supraleiterzwecke, hat sich Hochvakuum in Verbindung mit einer sog. Superisolierung als am wirkungsvollsten enfiesen. Eine solche an sich bekannte Superisolierung besteht aus einer Vielzahl übereinander geschichteter hochreflektierender lsateriallagen, vorzugsweise aus Aluminium oder metallisierter Kunststofffolie, etwa in Form einer Polyester- oder Propylen-Folie, die durch schlecht wärmeleitende Schichten voneinander getrennt gehalten werden.For the insulation of refrigeration systems and those containing refrigerants Containers and lines as well as cables, especially for superconductor purposes, has become High vacuum in connection with a so-called super insulation as the most effective enfiesen. Such a super-insulation, known per se, consists of a large number Highly reflective layers of material layered on top of one another, preferably made of Aluminum or metallized plastic film, for example in the form of a polyester or Propylene film, which is separated from each other by poorly thermally conductive layers being held.

Solche Trennmaterialien, z. B. Matten, Vliese oder Gewebe aus Glas- oder Kunststoffasern sorgen dafür, daß keine odr doch nur eine äußerst geringe Wärmeleitung durch die bis zu 120 Lagen der Supperisolierung stattfindet.Such separating materials, e.g. B. mats, fleeces or fabrics made of glass or Synthetic fibers ensure that none or only one extreme low heat conduction through which there is up to 120 layers of super insulation.

Als nachteilig bei diesen bekannten Konatruktionen hat es sich jecoch erwiesen, daß nach dem Evakuieren und Verschließen des die Superisolier@@@ entnaltenden Vakuumraumes trotz langdauernden Pumpens und Aufheize@s die Superisolierung noch immer nachgast. Das rührt vor allem daher, daß eas z@ischen der Vielzahl von Lagen befindliche Gas noch nidcht endgültig eutfernt werden konnte und zum onderen, daß die an den zahireichen und reichlich gre-Ben Oberflächen der einzelnene Lagen der Supperisolierung absorbierten Gase und Dämpfe das angelegte Vakuum durch Desorption allmänlich verschiechtern.It has been found to be disadvantageous in these known constructions proved that after evacuating and sealing the super-insulation Vacuum space despite long periods of pumping and heating, the super insulation is still always guest. This is mainly due to the fact that most of the multitude of layers are used The gas that was still in place could not be finally removed and that those on the numerous and abundant gre- ben surfaces of the individual layers of the Super-insulation gases and vapors absorbed the applied vacuum through desorption to scoop out all manly.

Um einer solchen Verschlechterung des Vakuums vorzubeugen, ist es bekannt, @bsorptionsmittel, wie z. S. @ktivkehle, @l@@inumox siehe (Zeolithe) in der: Vakuumraum einzubringen. Diese Zucaben sind in der Lage, über lang. Zeit hin die im Laufe der Zeit frei werdenden Gase und Dämpfe zu binden, so daß sicn das Vakuum nicht verschlechtert.To prevent such a vacuum deterioration, it is known @absorbents, such as. S. @ktivkehle, @ l @@ inumox see (Zeolites) in the: to bring in vacuum space. These zucaben are able to take over long. Time to go to bind the gases and vapors released in the course of time, so that they do so Vacuum does not deteriorate.

Bei festen Benältern bzw. starren Leitungen, die in kältetechnischen Anlagen eingesetzt werden, ist die Einbringung bzw. Unterbringung der als Pulver, Granulat, Kugeln oder Stäbchen vorliegenden Absorptionsmittel proplemlos.In the case of fixed benches or rigid lines used in refrigeration Systems are used, is the introduction or accommodation of the powder, Granules, balls or sticks present absorbent problem-free.

Anders ist es jedoch bei flexiblen Gebilden, wie sie z. B. in aus Wellmantel-Bauelementen bestehenden Flüssiggastransprotleitungen oder in flexiblen Kälteschutzsystemen für Krye- oder Supralellerkabel vorliegen. Rier reicht eine einfache Einbringung in der Regel nicht aus, eine Verschlechterung des Vakuums durch die Emission von Gasen aus der thermischen Isolieren: zu unterbinden, da eine Fixierung der Absorptionsmittel nicht möglich ist Der Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, geeignete Absorptionsmittel nicht nur in feste bzw. starre, sonder auch in flexible Gebilde so einbringen zu können, daß sie ihrer Aufgabe an Ort und Stelle voll gerecht werden.It is different, however, with flexible structures, as they are, for. Am from Corrugated casing components in existing liquid gas transport lines or in flexible ones There are cold protection systems for Krye- or Superralellerkabel. Rier is enough simple introduction usually does not prevent the vacuum from deteriorating the emission of gases from the thermal insulation: to prevent as a fixation the absorbent is not possible The invention is therefore the object based on a way to find suitable absorbent not only in solid or to be able to introduce rigid, special also into flexible structures in such a way that they are yours Fully do justice to the task on the spot.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Rohrsystem mit thermischer Isolierung im Ringspalt zwischen je zwei Rohren dadurch gelöst, daß zusätz- lich zur thermischen iselierung im Ringspalt Restgase absorbierebde Mittel in faser- oder vliesartiger Form angeordnet sind. Hiermit ist es möglich, Matten ode Vliese in Streifenform wesselförmig oder auch längseinlaufend in einem Stück fortlaufend oder auch nur in Teilstücken um das flexible, Kältemittel @ührerde innere Rohr, das zur Erhöhung der Flexibilität auch gewellt sein kann, zu wickein und damit über die gesamte Länge der leitung zu verteilen Neben der @indeutigne Fixierung der Absorptionsmittel, auch in Ginom flexiblen rohr, ergibt sich vor alien der Vorteil, diese @ittel in möglichst unmittelbarer Vereindine zu der mit Kältemittel in Kontakt stehenden @andung des Rohres anzuordnen, so daß die wirksame Unterstützung der @bsorpti@n @urc@ Temperaturerriccrigung voll durchgraifen kann.This object is according to the invention in a pipe system with thermal Isolation in the annular gap between each two pipes solved by the fact that additional lich for thermal insulation in the annular gap, residual gas-absorbing agents in fiber or are arranged in a fleece-like shape. This makes it possible to use mats or fleeces in the form of stripes in the shape of a scabbard or continuously running lengthways in one piece or only in parts around the flexible, refrigerant inner tube, which can also be wavy to increase flexibility, to wrap and thus over to distribute the entire length of the line. Also in Ginom flexible tube, there is the advantage above all of using these @ittel in Associations that are as close as possible to those in contact with the refrigerant of the pipe so that the effective support of the @ bsorpti @ n @ urc @ Temperaturerriccrigung can fully penetrate.

@eondes vorteilhaft ist es, wenn in Durchführung des Erfindungsgedankens als West@as@ apsbrbierende Mittel Al@miniumoxid verwendet wird.Es hat sich @@lic@ gezeigt, daß @ieraus bergestellte Fasern oder Vliese sich durch besondere Flexibilität und Pralelastizität zuszeichnen und frei von fasrigen Veru@r@ini@@@en sind. Vor allem sind soiche aus Al2O3 gegertigten Absorp-@ionselemente polykristallin und mikroperös, was zu einer wesentliche Ver-@rößeru@g der Cesamtoberfläche beiträgt, die dadarch bemerkenswert reaktionsfähig wird.@eondes it is advantageous if in implementation of the inventive concept Al @ minium oxide is used as a West @ as @ absorbing agent. It has @@ lic @ has shown that fibers or fleeces made from overlay can be distinguished by their particular flexibility and pralelasticity and are free of fibrous veru @ r @ ini @@@ en. before Above all, such absorption elements made of Al2O3 are polycrystalline and microperous, which contributes to a significant increase in the total surface, which then becomes remarkably responsive.

@itunter hat es sich als vorteilhaft erwiesen, insbesondere wenn es sich bei den Absorptionsmittlen nach der Erfindung um sehr dünne Fasern oder Vliese nancelt, diese jeweils zwisenen zwei Lagten aus Kunststoffaservliesen einzubetten. Als Kunststoffaservliese können z. B. solche auf Basis Polyathylenterephthalat (PET ) oder Polypropylen (PP) verwendet werden, mit denen die Restgase abserb@@renden Fasern oder Vliese auf geeignete Weise verbunden werden.@itunter has found it beneficial, especially when it is The absorbents according to the invention are very thin fibers or fleeces Nancelt embed these between two layers of plastic fiber fleece. As plastic fiber webs z. B. those based on polyethylene terephthalate (PET ) or polypropylene (PP) can be used, with which the residual gases dissipate Fibers or fleeces are connected in a suitable manner.

Eine andere vorteilnafte Anwendung ergibt sich nach einem weiteren Erfin-@wdesgedanken dann. wenn die absorbierenden Fasenn, Vliese oder Matten allein oder aber in Verbindung mit den Kunststoffelementen als Träge gleichzeitüü z@r Abstandshalterung der hochreflektierenden Senichtne der Superisslierung, d. b. im Schichenaufbau der thermischen Isolierung mit herangezogen werden. Damit können die bisher für diese Zwecke eingesetzten Glas-oder Kunststoffaservliese ganz oder zumindest teilweise ersetzt werden.Another advantageous application arises after another Invention @ wdesgedanken then. if the absorbent fibers, fleeces or mats alone or in connection with the plastic elements as a carrier at the same time for the spacer the highly reflective sensor of the superisslation, d. b. in the structure of the thermal insulation can also be used. So that so far for this Purposes used glass or plastic fiber fleece wholly or at least partially be replaced.

Weiteres zusätzliches Absorptionsmaterial wäre Wicht erforderlich, da die AI2O3-Fasern, -VFiese oder -Matten ala sog. "Spacer" oder Absorptiensmaterial genau an den für den Betrieb des Systems wirksamsten Stellen positioniert sind.Further additional absorbent material would be required, because the AI2O3 fibers, fibers or mats ala so-called "spacers" or absorbent material are precisely positioned in the most effective places for the operation of the system.

@ndere Träger für die Aluminiumoxid-Schichten können auch dünne gelochte Bleche sein, die oberflächlien so gestaltet sein können, daß sie Wiederum Aufgabender reflektierenden Schichten der Superisolierung mit übernehmen können.Other carriers for the aluminum oxide layers can also be thin, perforated Be sheets that can be designed superficially so that they in turn task reflective layers of super insulation can take over.

Die Erfindung sei ar land der in don Fi'j. 1 und 2 als Ausführungsbeispiel dargestellten sog. Kältenittel-Transportleitung näher erliutert.The invention is said to be the land of don Fi'j. 1 and 2 as an exemplary embodiment so-called Kältenittel transport line illustrated in more detail.

Eine solche Kälteleitung, etwa zum Transport flüssigen Stickstoffs in kältetechnischen Anlagen, kann z. 3. aus den beiden konzentrischen Metallrohren 1 und 2 bestehen, die in glatter Ausführung dargestellt sind, zur Erhöung der Flexibilität aber auch gewellt sein können. Die thermische Isolierung 3 im Ringspalt zwischen den Rohren 1 und 2 besteht aus einer sog. Superisoliering, die, wie aus der Fig. 2 in einem vergrößerten Maßstab ersichtlici, aus den isolierenden und abstand haltenden Schichten 4 z. B. aus geeigneten Kunststoffaservliesen in Kombination mit den hochreflektierenden Metallfolien b, z. B. aus Aluminium, aufgebaut ist.Such a cold line, for example for the transport of liquid nitrogen in refrigeration systems, z. 3. from the two concentric metal tubes 1 and 2 exist, which are shown in a smooth version, to increase flexibility but can also be wavy. The thermal insulation 3 in the annular gap between the tubes 1 and 2 consists of a so-called. Superisoliering, which, as shown in Fig. 2 seen on an enlarged scale, from the insulating and spacing Layers 4 z. B. from suitable plastic fiber fleeces in combination with the highly reflective Metal foils b, e.g. B. made of aluminum.

Um nun einer Verschlechterung des Vakuums im Ringspalt zwischen den Rohren 1 und 2 entgegenzuwirken, ist, im Ausführungsbeispiel unmittelbar auf dem Innenrohr 1, die Bewicklung 8 aus Restgase absorbierendem Material, z. B.In order to avoid a deterioration in the vacuum in the annular gap between the To counteract pipes 1 and 2 is, in the exemplary embodiment, directly on the Inner tube 1, the wrapping 8 made of residual gas-absorbing material, e.g. B.

auf Basis Al2O3 vorgeschen. Die Temperaturerniedrigung durch die unmittelbare Berührung der Bewicklung 8 mit dem Kältemittel führenden Rohr 1 füart zu einer wesentlichen Unterstützung der Wirkung des Absorptionsmittels selbstbased on Al2O3. The temperature decrease due to the immediate Contact of the winding 8 with the pipe 1 carrying the refrigerant leads to a substantial Supporting the action of the absorbent itself

Claims (1)

Patentansprüche 1. aus zwei oder mehreren konzentrischen Rohren bestehendes Rohrsystem, von denen mindestens zwei benachbarte Rohre einen Ringspalt einschließen, der durch eine thermische Isolierung unter Verwendung von Vakuum ausgefüllt ist, zum Transport oder zur Aufnahme tiefgekühlter Flüssigkeiten oder Gase, beispielsweise elektrisches Supraleiterkabel, Flüssiggasleituno oder dergl., dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zur thermischen Isolierung im Ringspalt itestgase absorbierende Mittel in faser- oder vliesartiger Form angeordnet sind. Claims 1. consisting of two or more concentric tubes Pipe system, of which at least two adjacent pipes enclose an annular gap, which is filled by thermal insulation using vacuum, for transporting or receiving frozen liquids or gases, for example Electric superconductor cable, liquid gas line or the like, characterized in that, that in addition to thermal insulation in the annular gap itestgase absorbing means are arranged in fiber or fleece-like form. 2. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Restgase absorbierenden Fasern oder Vliese jeweils zwischen zwei Lagen aus Kunststoffaservliesen eingebettet sind 3. rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Restgase absorbierenden Fasern oder Vliese durch ein Metalldrahtgewebe gehalten sind.2. Pipe system according to claim 1, characterized in that the residual gases absorbent fibers or fleece between two layers of plastic fiber fleece are embedded 3. pipe system according to claim 1, characterized in that the Residual gas-absorbing fibers or fleeces held by a metal wire mesh are. 4. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Restgase absorbierenden Fasern oder Vliese durch ein dünnes, gelochtes Blech als Träger gehalten sind.4. Pipe system according to claim 1, characterized in that the residual gases absorbent fibers or fleeces held by a thin, perforated sheet metal as a carrier are. 5. Rohrsystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch sekennzeichnet, daß als Restgase absorbierendes Mittel Aluminiumoxid verwendet ist.5. Pipe system according to claim 1 or one of the following, characterized in that, that aluminum oxide is used as a residual gas absorbing agent. 6. Rohrsystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Restgase absorbierenden Fasern oder Vliese im Ringspalt in moglichst uninittelbarer Mähe des inneren die tiefgekühlte Flüssigkeit rührenden Rohres angeordnet sind.6. Pipe system according to one or more of claims 1 to 5, characterized characterized in that the residual gases absorbing fibers or nonwovens in the annular gap as close as possible to the inside of the frozen liquid Tube are arranged. 7. Rohrsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeicl1net,daß als WerkstofF für die Kunststoffaservliese ein hochfester Kunststoff dient.7. Pipe system according to claim 2, characterized in that the material used a high-strength plastic is used for the plastic fiber fleece. 8. Rohrsystem nach eine9 oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Restgase absorbierenden Fasern oder Vliese im Schichtenaufbau der thermischen Isolierung angeordnet sind.8. Pipe system according to one or more of claims 1 to 7, characterized characterized in that the residual gases absorbing fibers or nonwovens in a layer structure the thermal insulation are arranged.