SAFETY DEVICE FOR VESSELS FOR STORING LOW-BOILING LIQUEFIED GASES

Abstract: 1. Safety insert for a vessel having an inner container (1) and an outer container (2) for the storing of low-boiling liquefied gases, the inner container being connected to the outer container by means of a tube forming the vessel neck (5), a discharge line (12) being attached to the vessel neck and a safety neck tube (8) with an opening for filling and removal and with a safety valve (10) being arranged concentrically in the vessel neck, forming an annular space (16) which serves the discharge of vaporized gas, characterized in that a helical flow channel is formed in the annular space and the helixes (17) have an increasing rise in flow direction, so that the vaporized gas has approximately a constant flow velocity.

Description: Kennwort: WendeldAmpfung Sicherheitseinsatz für Gefässe zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase. Die Erfindung betrifft einen Sicherheitseinsatz für Gefässe zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Gefässe zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase, die eine halsförmige Öffnung zur Füllung und Entnahme besitzen, beispielsweise Heliumkannen, werden mit einem Sicherheitseinsatz versehen. Dieser besteht im wesentlichen aus einem Sicherheitshalsrohr, welches so im Gefasshals angeordnet wird, dass sich zwischen Gefässhals und Sicherheitshalsrohr ein Ringraum ausbildet. Durch eine Öffnung im Sicherheitshalsrohr erfolgt die Füllung und Entnahme der Flüssigkeit. Am Sicherheitshalsrohr ist ferner ein Sicherheitsventil angebracht. Der Ringraum steht mit der Abgas leitung zur Entnahme verdampften Gases in Verbindung Der Einsatz des Sicherheitshalsrohres verhindert ein Verstopfen der Füll- und Entnahmeöffnung durch Ausfrieren von Wasser und Kohlendioxid nach Lufteinbrüchen. Die Abgasleitung ist ein Ringraum in welchem die darin befindliche Gas säule bei geöffnetem und geschlossenem Abgasventil dazu neigt, Taconisschwingungen auszubilden. Dies sind mechanischthermische Schwingungen einer Gassäule, durch welche eine starke Verdampfung der Flüssigkeit verursacht wird. Sicher heitseinsAtze der beschriebenen Art zeigen beispielsweise die DE-OS 2 042 869 und die DE-PS 2 747 492. Die DE-PS 2 747 492 zeigt einen Sicherheitseinsatz, bei dem sich Taconisschwingungen dadurch vermeiden lassen, dass das verdampfte Gas sowohl durch das Halsrohr als auch durch den Ringraum entnommen wird. Dieses Prinzip lässt sich jedoch nicht universell anwenden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sicherheitseinsatz für Gefässe zum Aufbewahren tiefsiedender verflüssigter Gase zu schaffen, bei dem mit Sicherheit die Entstehung von Taconisschwingungen verhindert wird. Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 bertck- sichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäss gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Durch die Ausbildung eines wendelförmigen Strömungskanals im Ringraum werden die Gasschwingungen in Längsrichtung des Gefässhalses, welche sich üblicherweise durch Erwärmung des Gases und die damit verbundene Volumenausdehnung ergeben, gestört und ein Wärmetransport in den Behälter vermieden. Bei der Entnahme ist das Abgas gezwungen, eine zusätzliche kreisende Bewegung um das Halsrohr auszuüben. Der Gasweg wird hierdurch verlängert und die Gasgeschwindigkeit ver grössert. Dies ist sehr erwünscht, damit der Gefässhals intensiv abgekühlt wird. Aus diesem Grund wird auch bei bisherigen Konstruktionen der Ringraum sehr eng gemacht. Der wendelförmige Strömungskanal gemäss der Erfindung kann im einfachsten Fall durch Aufkleben entsprechender Wendeln, beispielsweise aus Kunststoff, auf das Halsrohr gebildet werden. Bei einer ausgeführten Konstruktion wurden hierzu 0,8 mm dicke Kunststoffbänder verwendet. Das Halsrohr kann auch von vornherein mit derartigen Wendeln hergestellt werden, beispielsweise als Blasformteil. Bei diesen Ausführungsformen ist es möglich, die Steigung der Wendeln in Strömungsrichtung zu vergrössern. Der Querschnitt des wendelförmigen Strömungskanals wird dadurch in Strömungsrichtung ständig vergrössert. Auf diese Weise kann die Volumenausdehnung des sich ständig erwärmenden, abströmenden Gases so kompensiert werden, dass die Gasgeschwindigkeit zumindest annähernd konstant bleibt. Es hat sich gezeigt, dass auf diese Weise der Kälte inhalt des abströmenden Gases vorzüglich ausgenutzt werden kann. Bei einer anderen Variante des erfindungsgemässen Sicherheitseinsatzes ist das Halsrohr als spiraliger Wellschlauch ausgebildet, der sich an den Gefässhals anlehnt. Hierbei ist die Steigung der Wendeln zwar konstant { die Konstruktion wird jedoch erheblich verbilligt, da das Halsrohr nicht gesondert konstruiert werden muss. Wellschläuche sind preiswerte Fertigteile, die zudem nur eine sehr geringe Wandstärke besitzen. Hierdurch wird die Warmeleitung von aussen durch das Halsrohr in das Innere des Gefässes verringert. Ferner wird der Wärmeleitweg erheblich verlängert und der freie Querschnitt für die Wärmestrahlung in den Behälter re duziert. Ausserdem wird der Anteil der diffusen Strahlung verkleinert. Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 ein Gefäss zur Aufbewahrung von flüssigem Helium mit einem Sicherheitseinsatz im Schnitt; Fig. 2 im Detail ein Sicherheitshalsrohr mit Wendeln unterschiedlicher Steigung; Fig. 3 ein als spiraliger Wellschlauch ausgebildetes Sicherheitshalsrohr. Fig. 1 zeigt das Oberteil eines aus einem Innenbehalter 1 und einem Aussenbehälter 2 bestehenden Gefässes zur Aufbewahrung von flüssigem Helium 4. Zwischen Innenbehälter 1 und Aussenbehälter 2 befindet sich eine Isolierung 3. Vom Innenbehälter 1 führt der Gefässhals 5 nach aussen und endet in einem Flansch. Mit dem Flansch 6 ist der Halseinsatzkopf 7 verbunden. Dieser enthält das Sicherheitshalsrohr 8 und in dessen Verlängerung nach aussen ein Heberventil 9 zur Füllung und Entnahme. An die Verlängerung des Sicherheitshalsrohres 8 ist ausserdem ein Sicherheitsventil 10 und ein Manometer 11 angeschlossen. Das Ende des Gefässhalses 5 ist mit der Abgasleitung 12 verbunden, in welcher ein Sicherheitsventil 13, ein Absperrventil 14 und ein Rückschlagventil 15 angeordnet sind. Der zwischen Sicherheitshalsrohr 8 und dem Gefässhals 5 gebildete Ringraum 16 wird gemäss der Erfindung durch aufgeklebte Wendeln 17 als wendelförmiger Strömungskanal ausgebildet. Dieser stellt einen wirksamen Widerstand gegen die longitudinale Aus breitung von Druckwellen dar, die sich durch Volumenver- grösserung bei der Erwarmung des Gases ausbilden und die Taconisschwingungen ergeben. Durch den wendelförmigen Strömungskanal wird der Weg des Abgases und dessen Geschwindigkeit vergrössert, wodurch der Hals intensiver gekühlt wird. Dies ist ein zusätzlicher Vorteil des er findungsgemässen Sicherheitseinsatzes. Fig. 2 zeigt als Ausschnitt im Detail einen Gefässhals 5 mit Sicherheitshalsrohr 8 und aufgeklebter Wendel 17. Im Gegensatz zur Ausführungsform gemäss Fig. 1 besitzen hierbei die Wendeln 17 in Strömungsrichtung eine zunehmende Steigung. Die Strömungsrichtung ist durch Pfeile 18 angegeben. Hierdurch wird die Volumenvergrösserung des abströmenden, sich erwarmenden Gases so kompensiert, dass eine nahezu konstante Gasgeschwindigkeit erhalten wird. Fig. 3 zeigt eine Variante, bei der das Sicherheitshalsrohr 8 als spiraliger Wellschlauch 19 ausgebildet ist, der direkt am Gefässhals 5 anliegt. Diese Variante ist besonders preiswert und besitzt zudem einen hohen Widerstand gegen Warme, die von aussen durch das Sicherheitshalsrohr 8 in das Innere des Gefässes gelangt. Hierzu ist es lediglich erforderlich, dass ein Wellschlauch mit sehr geringer Wandstärke verwendet wird.

Claims: Ansprüche 1. Sicherheitseinsatz für Gefässe zum Aufbewahren tiefsie dender verflüssigter Gase, bestehend aus einem im Gefäss hals (5) unter Ausbildung eines Ringraumes (16) angeordneten Sicherheitshalsrohr (8) mit einer Öffnung zur Füllung und Entnahme und mit einem Sicherheitsventil (10), sowie mit einer am Gefässhals angebrachten Abgasleitung (12), gekennzeichnet durch Mittel zur Ausbildung eines wendelförmigen Strömungs kanals im Ringraum. 2. Sicherheitseinsatz nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine auf das Sicherheitshalsrohr aufgeklebte Wendel (17). 3. Sicherheitseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitshalsrohr als Blasformteil oder Spritzgussteil mit aufgeprägter Wendel ausgebildet ivSt 4. Sicherheitseinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherheitshalsrohr (8) als spiraliger Wellschlauch (19) ausgebildet ist. 5. Sicherheitseinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeln in Strömungsrichtung eine zunehmende Steigung derart besitzen, dass unter Berücksichtigung der fortschreitenden Erwärmung des durch den wendel förmigen Strömungskanal fliessenden Gases dieses zumin dest annähernd eine konstante Strömungsgeschwindigkeit besitzt.

Inventors: FIESELER, HEINRICH
Applicants: MESSER GRIESHEIM GMBH
Application year: 1985
Main classification: F17C13
IPC codes: F17C3, F17C13