DE7708205U1

DE7708205U1 - Behaelter fuer tiefsttemperaturfluessigkeit

Info

Publication number: DE7708205U1
Application number: DE7708205U
Authority: DE
Original assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1976-03-25
Filing date: 1977-03-17
Publication date: 1977-08-11
Also published as: FR2345658A1; JPS52130111U; DE2711640C2; JPS5934796Y2; GB1571350A; US4120421A; FR2345658B1; DE2711640A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Behälter für Tiefsttemperaturflüssigkeit, insbesondere einen Behälter mit großen thermischen Isolationsleistungen für Tiefsttemperaturflüssigkeiten mit sehr tiefem Siedepunkt, wie ζ·Β, Wasserstoff, Helium oder Neon·

Die Behälter dieser Art enthalten im allgemeinen einer. Innenbehälter, der dazu bestimmt ist, das verflüssigte Gas aufzunehmen, und weisen ein Behälterteil und einen länglichen Hals auf, ferner eine Außenhülle im Abstand von dem Innenbehälter, die mit diesem einen Isolationsraum unter Vakuum vorsieht, welcher ein Polster oder Kissen einschließt, wel-

Bogen ches eine aufeinander angeordnete Folge von Vlies bzw. dünnen / aus abwechselnd leitendem und isolierendem Material besteht, wobei die Watte aus leitendem Material längs einem Randteil in Wärmeberührung mit Ringzonen quer zu dem Hals des inneren Behälters stehen. Damit wird aufgrund der Wiedergewinnung der wahrnehmbaren Wärme des verdampften Gases eine möglichst vollständige Tätigkeit sichergestellt, um den Wärmeübergang nach außen unter Begünstigung der Einrichtung eines zweckmäßigen Wärmegradienten längs des Halses infolge Wärmeverbindungen auf der Höhe dieses Halses in dem Isolierraum auf der Höhe unterschiedlicher Vliese aus leitendem Material zu reduzieren. Um die Kühlung dieser aus gut leitendem Material

bestehenden Zwischenvliese sicherzustellen, ist man dazu gebracht worden, systematisch hervorragende Kontakte mit dem Hals des Behälters sicherzustellen, und dies mit Hilfe von Hartlötungen zwischen dem Hals, der im allgemeinen aus nichtoxydierbarem Stahl besteht, und den leitenden, im allgemeinen aus Kupfer oder Aluminium hergestellten Bögen oder Blättern. Da man weiß, daß die leitenden Bögen oder Folien in sehr großer Zahl zugegen sind, z.B. mehrere Anzahlen von zehn für einen Behälter von 100 Litern mit einem Hals von 30 cm Länge, wobei diese Schweißungen und Lötungen sehr lang und schwierig vorzunehmen sind, ist man dazu gekommen, auf dem Hals einfach Kupferflügel einzusetzen, die an ihrem Umfang mit einem erhabenen Rand versehen sind, gegen welchen mit Hilfe einer Schelle oder einem Reifen oder dergleichen der Rand eines aus leitendem Material bestehenden Bogens mechanisch eingeklemmt oder gedrückt wird. Solche Kupferflügel, die am Hals des Innenbehälters fest angebracht sind, stellen sowohl einen hervorragenden Värmekontakt zwischei dem Hals und den leitenden Bögen als auch eine zweckmäßige Mehrstufigkeit der Verbindungen der aus leitendem Material bestehenden Bögen und dem Hals sicher, wodurch jegliches Risiko des Wärmekurzschlusses zwischen diesen Bögen oder Folien längs des Halses ausgeschaltet: ist, durch welchen der Wärmefluß, welcher längs des Halses geführt wird, erheblich anwachsen würde, wobei deyHals aus einem eher schlecht leitenden Material hergestellt ist, wie es beim nicht oxydierbaren Stahl der Fall ist. Diese Technik hat daher den Nachteil,

daß der Hals, obwohl er aus nicht oxydierbarem Stahl hergestellt ist, daher schwach leitet, demnach eine noch zu große Wärmeleitfähigkeit in einer Größenordnung bietet, daß die Verluste weit davon entfernt sind, vernachlässigbar zu sein. Andererseits ist nicht oxydierbarer Stahl ein kostspieliges Produkt.

Für einige weniger leistungsstarke Behälter, die dazu bestimmt sind, Flüssigkeiten mit weniger tiefer Siedepunkttemperatur aufzuneiiraen, wie z.B. Stickstoff oder flüssiges Argon, in welchen der Vakuum-Isolierraum zwischen den Innenbehälter und der Außenhülle ein Kissen von aufeinanderfolgenden dünnen Bögen aus abwechselnd reflektierendem und isolierendem Material enthält ohne thermische Verbindungen mit dem Hals, hat man vorgeschlagen, den Hals des Innenbehälters mit Kunststoff herzustellen, wie z.B. Epoxyharz, ggf. mit Glasfiber verstärkt, demnach mit einem zweckmäßigen mechanischen Widerstand, welcher die großen Z\\ränge bzw. Einschnürungen berücksichtigt, die auf den Hals ausgeübt werden, so daß dieses Teil des inneren Behälters mehl oder weniger hervorgehoben wie ein Abhängarm des Innenbehälters an der Außenhülle dient; diese Zwänge oder Einschnürungen entwikkeln sich beim Füllen des Innenbehälters und wachsen noch durch das Einziehen oder den Schwund beim Kühlen an. Deshalb stößt die Anpassung an Behälter, die für die Aufnahme von Flüssigkeiten bei sehr tiefer Temperatur bestimmt sind, und zwar der oben beschriebenen Art, d.h. die u.a. Folien oder Bögen aus leitendem Material aufweisen, welche thermisch mit dem Hals verbunden sind, mit der technischen Aus-

7708205 1108.77

führung des Halses, der in den weniger leistungsstarken Be- £

haltern verwendet wird, die zur Aufnahme von Flüssigkeiten |

deutlich weniger tiefer Temperatur bestimmt sind, bis heute 1

auf verschiedene Schwierigkeiten, deren enbscheidenste darin |

besteht, daß es offensichtlich unmöglich ist, auf Bogen-schirme \ aus leitendem Material durch ein viel mehr isolierendes Material als den nicht oxydierbaren Stahl (seine Leitfähigkeit

ist 30 mal schwächer) einen thermischen Kühlfluß zu über- ,

führen, der so stark ist wie in den klassischen Behältern, \

welche bestens einerseits die Wiedergewinnung der wahrnehiaba- I

ren Wärme der Dämpfe verwenden, welche kontinuierlich durch ψ

den Hals entweichen infolge der Ausführung desselben aus nicht '-oxydierbarem Stahl, wobei eine für diese Wirkung ausreichende
Querleitung sichergestellt ist.und andererseits eine gewisse

Umleitung oder einen gewissen Nebenfluß des thermischen Flus- X

ses verwenden, der sich aus der festen Längsleltung des Halses '■· von dem Körper des Innenbehälters bis zur Mündung des Halses
ergibt, der auf der Höhe der Außenhülle angeordnet ist.

Man könnte tatsächlich befürchten, daß der angemessene Wärme- ;

flußübergang mit tödlicher Sicherheit die Entstehung von spe- ;

ziellen Wärmeverbindungen durch die Kunststoffmasse erfordern '<

würde, am innen am Hals in direkter Berührung mit den Dämpfen |

einzumünden, wodurch die Realisierung außerordentlich er-

i schwert und verhindert würde. ■

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines einfach herzustellenden Behälters, welcher die vorteilhaften Wirkungen

7708205 11.08.77

einerseits vom wirtschaftlichen Standpunkt und dem der kräftigen Ausgestaltung des Halses aus Kunststoff, andererseits kombiniprt mit einer ausreichenden Kühlung der Schirme aus leitendem Material, um die Verluste durch Strahlung auf ein Minimum reduzieren zu können. Erfindungsgemäß wird in einem Behälter der oben erwähnten Art der Hals des Innenbehälters aus Kunststoff hergestellt, und der Wärmekontakt

Bogen- bzw.
zwischen den Vlies schirmen aus leitendem Material und dem Hals wird durch eine einfache freie Stütze eier ein einfaches freies Auflage unter Druck sichergestellt. Die durchgeführten Versuche haben gezeigt, daß eine solche Vorrichtung, die vom thermischen Standpunkt so günstig mit der Reduzierung der Leitung nach außen durch die Masse des Halses ist, sich gänzlich zufriedenstellend für den Übergang eines thermischen Flusses durch den Hals erweist, welcher von den durch den Hals entweichenden Dämpfen, die auch auf verschiedene leitende Vliesschirme verteilt sein können, abgezogen ist, und zwar trotz eines leichten Temperaturabfalles am Ort der Aufbringung der Vliese aus leitendem Material auf dem Hals.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Behälters gemäß

der Erfindung,
Fig. 2 eine vergrößerte Einzelansicht der Fig. 1 und

7708205 1 roe. 77

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2, und zwar von einer anderen Ausführungsform.

Gemäß den Figuren 1 und 2 besteht ein Behälter aus einem Innenbehälter 1, der aus einem Körper 2 aus Aluminium und einem Behälterhals 3 aus isolierendem Material besteht und bei 3 auf dem Körper 2 angekittet oder -geklebt ist. Dieser Innenbehälter 1 ist über das obere Ende h seines Halses 3 in einem ringförmigen Übergangsrohr 5 befestigt, welches am oberen Ende einer Höhe aus nichtoxydierbarem Stulil 6 in Form des Außenbehälters versehen ist und mit dem Innenbehälter 2 einen Vakuum-Zwischenisolierraum 7 schafft, in welchem ein

Bogen- bzw.
Polster oder Kissen 8 aus/Vliesschirmen angeordnet ist, welche abwechselnd aus leitendem Material, wie z.B. Aluminiumfolie 9t und aus isolierendem Material hergestellt ItL_-1 wie z.B. Papierfolie 10.

Beispielsweise bieten die Aluminiumfolien 9 mit einer Dicke von 9 /U (microns) jeweils einen Randteil 12, der unter Zwischenlage eines Randteiles 13 einer Papierfolie 10 gegen die äußere zylindrische Fläche des Halses 3 unter Druckwirkung eines Ringes 14 aufgebracht ist, welcher eine Feder, ein mit Klemmwirkung zusammengedrückter Draht, ein Kautschukband, eine Schelle, ein Reifen oder jedes andere Stück sein kann, welches eine Stütze oder ein Auflage unter Druck für den Rand

oder Schirmes

12 des Vlieses/9 sicherstellt. Man weiß, daß die Zwischenordnung des Papier" schirms 10 gewißlich die Wärrneisolation

- 10 -

7708205 ii.oa77

zwischen zwei benachbarten leitenden Bögen 9 sicherzustellen gestattet.

Gemäß Fig. 3 ist zwischen einem Klemmring ^k und einem leitenden Vlies 9 ein isolierender Vlies 10 angeordnet, und um die Wärmeisolation zwischen zwei benachbarten leitfähigen Vliesen sicherzustellen, hat man den Randteil 13 eines Isoliervlieses 10 um einen Rand 15 eines Randteiles 12 eines leitenden Vlieses 9 übergeschlagen oder gefaltet.

Als Beispiel fdr ein isolierendes Material für den Behälterhals kann man ein Epox^hichtharzglas verwenden, dessen Wärmeleit-

p -ι

fähigkeit bei tiefer Temperatur i,05 χ 10 Watt/m (W.m ) ist

2 — 1 oder "Hylon" dessen Wärmeleitfähigkeit 0,895 ^x 10 W.m ist.

Die Ausführungsformen nach den Figuren 2 bis 3 führen vom thermischen Gesichtspunkt aus zu merklich gleichen Ergebnissen. In beiden Fällen erhält man z.B. für einen 3^-Liter-Behälter mit einem Hals mit einem Innendurchmesser von 50 ^Tsua einer Dicke von 1 mm und einer Nutzlänge von 280 mm mit 20 Vliesschirmen Verluste durch Verdampfung von 2 $ pro Tag, was besser als die Leistungen klassischer Behälter mit Hals aus nichtoxydierbarem Stahl ist.

7708205 11.08.77

Claims

Schutzansprüche

1. Behälter für flüssiges Gas mit einem Innenbehälter, der zur Aufnahme des verflüssigten Gases bestimmt ist und einen Behälterkörper und einen länglichen Hais aufweist, mit einer Außenhülle im Abstand um den Innenbehälter unter Bildung eines Vakuumisolierraumes mit demselben, welcher ein Polster oder Kissen aufweist, das aus einer übereinander angeordneten Folge von Abschirmungen aus abwechselnd leitendem und isolierendem Material besteht, wobei die Schirme aus leitendem Material längs eines Randteils einzeln in Värmeberührung mit längs gestaffelten Ringzonen mit einem Innenbehälterhals stehen, der sich bis zur Außenhülle erstreckt, dadurch

— 2 —

11 no nt

gekennzeichnet, daß der Hals (3) des Innenbehälters (i) aus Kunststoff, Harz oder Glas besteht_t ggf. mit Fasern verstärkt, und daß der Wärmekontakt zwischen den Schirmbogen (9) aus leitendem Material und dem Hals (3) durch eine einfache freie Stütze oder Halterung (lh) unter Druck vorgesehen ist.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung unter Druck (i^i) durch ein Ringteil (i4) erhalten ist, welches ynter Druck auf einmal ein Randteil (13) eines Schirmes (iO) aus isolierendem Material einklemmt, der sich zwischen ;:.wei benachbarte Randteile (12) von Schirmen (9) aus leitendem Material zwischenschaltet.

3· Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Randteil (13) des Bogens (io) aus isolierendem Material zwischen dem Ringteil (lh) und dem Randteil (13) eines Bogens (10) aus leitendem Material angeordnet ist und um den Rand dieses Randteiles (12) des Bogens (9) aus leitendem Material herumgelegt ist.

k. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rardteil (13) eines Bogens (io) aus isolierendem Material zwischen einem Randteil (12) eines Bogens (9) aus leitendem Material und dem Hals (3) des Innenbehälters (i) angeordnet ist.

7708205 11.08.77

5· Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteii (i'+) die Halterung oder Stütze unter Druck vorsieht für den Rand (12) eines leitfähigen Bogens oder Vlieses (9) auf dem Hals (3) des Innenbuhälters (i) und aus einer metallischen, elastischen Schelle oder einem Reifen oder einer Kautschukschelle oder einem Kautschukreifen, einem Draht oder einem Metallreifen oder dergleichen besteht, der auf sich selbst geklemmt ist, oder aus einer Metallfeder.