DE3334770C2 - Leitungsrohr zur Fortleitung von tiefgekühlten Medien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Leitungsrohr nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind Leitungsrohre zur Fortleitung von tiefgekühlten Medien, beispielsweise flüssigem Helium, bekannt, welche aus mehreren konzentrischen Wellrohren bestehen, von denen das Innenrohr zur eigentlichen Fortleitung dient, während die Ringräume zwischen dem jeweils inneren und dem jeweils benachbarten äußeren Rohr als Rückleitung oder aber zu Isolierzwecken dienen. Zur Erzielung einer besonders hohen Isolierwirkung hat man bereits die Ringräume evakuiert und zur Verringerung der Strahlungsverluste eine sogenannte Superisolierung in den entsprechenden Ringraum eingebracht. Diese Superisolierung besteht im wesentlichen aus mehreren Lagen eines mit einer Metallschicht bedampften Kunststoffbandes, wobei die einzelnen Lagen durch Kunststoffgeflechte in Abstand zueinander gehalten werden. Auch sind Abstandsmatten aus anorganischem Material vorgeschlagen (DE-OS 29 17 844).

Der Nachteil dieser bekannten Rohrkonstruktion ist daran zu sehen, daß nach dem Herstellen des Vakuums zwischen den Metallrohren Restgase aus dem Kunststoffmaterial austreten und dadurch das Vakuum und somit die Isoliereigenschaften des Ringraumes wesentlich verschlechtern. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser bekannten Konstruktion ist darin zu sehen, daß das Kunststoffmaterial nicht wärmefest, d. h. bei einer Temperaturerhöhung der Rohrleitung auf über 100°C sich verformt, wodurch der angestrebte gleiche Abstand zwischen den Metallschichten nicht mehr gegeben ist. Diese erhöhten Temperaturen treten zwar nicht während des Betriebes auf, denn das Leitungsrohr dient im wesentlichen der Fortleitung von tiefgekühlten Medien. Sie können aber beim Evakuieren des Ringraumes auftreten, da das Evakuieren gern bei erhöhten Temperaturen, d. h. in der Größenordnung von 350 bis 400°C durchgeführt wird. Durch die erhöhte Temperatur lassen sich die an der Oberfläche der Superisolierung angesammelten Gasmoleküle wesentlich leichter und schneller absaugen, und man kann auf diese Weise die Pumpzeit zur Herstellung des Vakuums sehr stark verkürzen. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß die metallbedampften Folien und die Kunststoffgitter nicht strahlenbeständig sind und sich unter Strahlenbelastung zersetzen. Dadurch kann es zu einem direkten Kontakt zwischen den einzelnen Metallschichten kommen, wodurch der Isolierwiderstand wesentlich herabgesetzt wird. Die bekannten Abstandsmatten aus Aluminiumoxid weisen eine zu hohe Wärmeleitfähigkeit auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Leitungsrohr anzugeben, dessen Isolieraufbau auch bei Temperaturen oberhalb 100°C und/oder bei Strahlenbelastung keinen Schaden erleidet und bei dem die Wärmeverluste gegenüber dem gattungsbildenden Leitungsrohr herabgesetzt sind.

Diese Aufgabe wird bei einem Leitungsrohr der eingangs erwähnten Art durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 erfaßten Merkmale gelöst. Die aus den Keramikfäden hergestellte Matte ist ebenso flexibel wie beispielsweise das Kunststoffgitter und läßt sich aus diesem Grund ähnlich wie das Kunststoffgitter auf das entsprechende Rohr aufwickeln. Bezüglich der Wärmeleitungsverluste läßt sich die Matte aus Keramikfäden mit den Kunststoffgittern vergleichen.

Bei dem Abstandshalter aus keramischem Werkstoff wird eine Zersetzung desselben infolge erhöhter Temperatur oder Strahlung vermieden. Durch das wendelförmige Aufbringen des Abstandshalters und der Superisolierung läßt sich das Leitungsrohr in wirtschaftlicher Weise herstellen. Das Leitungsrohr gemäß der Lehre der Erfindung ist aufgrund seines Aufbaus flexibel und kann wie ein elektrisches Kabel auf Trommeln gewickelt, transportiert und ebenso verlegt werden.

Dadurch, daß die die Matte bildenden Keramikfäden aus einer Vielzahl dünner miteinander verseilter oder verzwirnter Einzelfasern gebildet sind, wird einmal die Flexibilität der Matte erhöht und die Wärmeleitung der einzelnen Keramikfäden in Querrichtung verringert.

Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Das Leitungsrohr besteht aus einem gewellten Innenrohr 1 und einem gewellten Außenrohr 2. Die Rohre 1 und 2 sind durch einen wendelförmigen Abstandshalter 3 in koaxialer Anordnung gehalten, der aus beispielsweise vier Strängen zu einem Zopf verflochten ist. Die einzelnen Stränge wiederum sind aus einer Vielzahl einzelner Keramikfäden, die miteinander verseilt, verzwirnt oder verflochten sind, gebildet. Wie in der Figur dargestellt, ist der Abstandshalter 3 wendelförmig auf das Innenrohr 1 aufgewickelt. Der zwischen dem Abstandhalter 3 verbleibende Raum ist durch eine ebenfalls wendelförmig aufgebrachte Superisolierung ausge­ füllt. Diese Superisolierung besteht aus einer Vielzahl von Metallfolien 4, beispielsweise aus Aluminium, zwischen denen eine Matte 5, die aus Keramikfäden aufgebaut ist, angeordnet ist.

In der Fig. 2 ist der Aufbau der Superisolierung näher dargestellt. Die einzelnen Metallfolien 4, die beispielsweise eine Dicke von 10 µ auf­ weisen, sind durch die Matten 5 in Abstand zueinander gehalten. Die Matten 5 sind aus Keramikfäden 6 und 7 gebildet, die wiederum aus einer Vielzahl einzelner Keramikfasern aufgebaut sind. Der Durchmesser der Keramikfäden 5 und 6 entspricht in ungefähr der Wanddicke der Metall­ folien 4. Die Maschenweite, d. h. der Abstand zweier in gleicher Rich­ tung verlaufender Fäden beträgt in etwa 1 mm.

Bei der Herstellung eines Leitungsrohres gemäß der Lehre der Erfindung wickelt man zunächst auf das Innenrohr eine Metallfolie 4 zwischen den Abstandhaltern 3 auf und bringt als nächste Lage die Matte 5 auf. Dann folgt wieder eine Metallfolie, die wiederum von einer Matte 5 bedeckt wird usw. Das isolierte Innenrohr 1 wird dann in einer Rohrfertigungs­ anlage von einem Metallband umgeben, welches längsnahtverschweißt und anschließend gewellt wird und somit das Außenrohr 2 bildet.

Claims (1)

1. Leitungsrohr zur Fortleitung von tiefgekühlten flüssigen oder gasförmigen Medien, bestehend aus mindestens zwei konzentrisch zueinander angeordneten gewellten Metallrohren, bei welchem der Ringraum zwischen den Metallrohren evakuiert und im Ringraum eine Superisolierung aus einer Vielzahl von übereinanderliegenden Metallfolien besteht, zwischen denen aus anorganischem Werkstoff bestehende Abstandsmatten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet daß die Metallrohre (1, 2) durch einen wendelförmig verlaufenden zopfartigen Abstandshalter (3) in Abstand zueinander gehalten sind, der aus einer Vielzahl miteinander verseilter, verzwirnter oder verflochtener Fäden aus keramischem Werkstoff gebildet ist, daß der zwischen den Abstandshalterwindungen wendelartig verlaufende Raum mit der Superisolierung (4, 5) ausgefüllt ist und daß die Abstandsmatten (5) aus Keramikfäden (6, 7) hergestellt sind, wobei die Keramikfäden (6, 7) aus einer Vielzahl dünner miteinander verseilter oder verzwirnter Keramikfasern gebildet sind.