CH664432A5

CH664432A5 - Rohrsystem zum transport oder zur aufnahme tiefgekuehlter fluessigkeiten und gase.

Info

Publication number: CH664432A5
Application number: CH192284A
Authority: CH
Inventors: Klaus Schippl
Original assignee: Kabelmetal Electro Gmbh
Priority date: 1983-05-05
Filing date: 1984-04-17
Publication date: 1988-02-29
Also published as: GB8408512D0; FR2545579A1; DE3316454A1; FR2545579B1; GB2139311A; GB2139311B

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rohrsystem zum Transport oder zur Aufnahme tiefgekühlter Flüssigkeiten und Gase, mit zwei oder mehreren koaxialen Rohren, von denen mindestens zwei benachbarte Rohre einen Ringraum einschliessen, der unter Vakuum steht. Das Rohrsystem kann beispielsweise für Supraleiterkabel oder Flüssiggasleitungen verwendet werden.

Für die Isolierung von Kältetechnikanlagen und kältemit-telhaltiger Behälter und Leiter sowie Kabel hat sich Hochvakuum in Verbindung mit abstandshaltenden Elementen in Form von Wendeln, Scheiben oder auch der bekannten Su-perisolierungen als am wirkungsvollsten erwiesen. Solche Trennmaterialien sorgen dafür, dass möglichst wenig Wärme bzw. Kälte von dem Kältemittel im Innern nach aussen abgeführt wird.

Nachteilig bei den bekannten Konstruktionen ist jedoch, dass nach dem Evakuieren und Verschliessen des die Abstandshalterelemente enthaltenden Vakuumraumes die verwendeten Materialien je nach Werkstoff noch immer nachgasen. Dabei spielen nicht nur die auf der Oberfläche der Abstandshalter oder im Falle einer Superisolierung, z.B. die im Raum zwischen den einzelnen Schichten befindlichen

Gase, eine Rolle, sondern auch die z.B. im Innern eines Kunststoffkörpers eingelagerten Gase führen zur Verschlechterung des Vakuums und damit zur Minderung der Isolierqualität.

Um einer solchen Verschlechterung des Vakuums vorzubeugen, hat man bereits zur Aufrechterhaltung eines Vakuums von weniger als 10-3 mbar in vakuumisolierten Rohrleitungen oder Rohrsystemen Absorptionsmittel, etwa auf der Basis von Aktivkohle, Aluminiumoxide oder dergleichen, in Granulatform als sogenannte Molekularsiebe verwendet. Restgase in der Leitung oder auch aus den Rohr-wandungen selbst oder den Abstandshaltern diffundierende Gase werden dann auf der extrem grossen Oberfläche des Granulatsiebes angelagert, so dass ein Gesamtdruck von weniger als 10~3 mbar auch über längere Zeit im Rohrsystem aufrechterhalten werden kann. Die Aufnahmefähigkeit für Restgase im Ringraum ist jedoch begrenzt und für bestimmte Gase, wie z.B. Wasserstoff, äusserst gering oder gar nicht vorhanden.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt daher der Erfindung die Aufgabe zugrunde, sowohl in starre als auch in flexible Rohrleitungen oder Rohrsysteme geeignete Absorptionsmittel einzubringen, die unabhängig von den im Raum vorhandenen oder den Ringraum begrenzenden Materialien für eine Aufrechterhaltung des Vakuums sorgen.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäss der Erfindung dadurch, dass im Ringraum Restgase absorbierende Mittel in Form chemischer Getter angeordnet sind.

Diese Getter sorgen für eine ausreichende Aufnahme von im Ringraum gegebenenfalls vorhandener oder beim Betrieb entstehender Gase, wobei auch Wasserstoff von diesen Get-termaterialien gebunden wird. Das ist von besonderer Bedeutung deshalb, weil der z.B. bei der Verwendung von Edelstahlrohren für das Rohrsystem freiwerdende Wasserstoff, der im Material gelöst ist und durch die Rohrwandung diffundiert von bekannten Molekularsieben nur in äusserst geringem Masse gebunden werden kann.

Die Gettermaterialien selbst können bandförmig ausgebildet sein, wobei das Band selbst aus dem chemischen Getter hergestellt ist. Man kann aber auch geeignete Vliese oder Gewebe einsetzen, in die die chemischen Gettermaterialien eingelagert sind, oder auch Metallstoffe verwenden, auf deren Oberfläche die Gettermaterialien aufgesintert sind. Zweckmässig ist es dabei, wenn die Getterbänder das jeweils innere Rohr längs des ganzen Rohres oder eines Rohrabschnitts wendeiförmig umschliessen. Damit wird der gesamte Querschnittsraum erfasst.

Chemische Getter können durch Zuführung von Wärme aktiviert werden. Diese Aktivierung bewirkt einen Pumpvorgang im Vakuumraum, der auch beim Erkalten des Materials aufrechterhalten wird. Ist das eingesetzte Gettermaterial gesättigt, kann ein Aktivierungszyklus und damit der Pumpvorgang mehrfach wiederholt werden, ohne dass Gase aus dem Getter frei werden. Darum ist es zweckmässig wenn die Wendel aus dem bandförmigen chemischen Getter zweckmässig von innen an der äusseren Rohrwandung anliegt. Durch Zuführung von Wärme über das umgebende Aussen-rohr ist es damit möglich, das wendeiförmig gewickelte Getterband nach Bedarf zu aktivieren.

Eine andere Möglichkeit, die Restgase im Ringraum zu absorbieren, ist die, in diesem Raum Getter-Sinter-Körper anzuordnen. Diese Körper können über die Rohrlänge verteilt z.B. durch gesonderte Flansche in den Ringraum eingeführt werden. Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, in diese Sinterkörper Heizdrähte mit einzubringen, so dass über äussere Stromanschlüsse ein Aufheizen des Getterkörpers und damit eine Aktivierung zu beliebigen Zeiten erreicht wird.

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Die Einführung der Getterkörper oder auch der Getter-bänder kann an den jeweiligen Enden der Rohre vorgenommen werden, wobei zu diesem Zweck entsprechende Flanschanschlüsse vorgesehen sind.

Als Material für die verwendeten chemischen Getter können Zirkon-Aluminium-Verbindungen, Zirkon-Nickel-Verbindungen oder auch Zirkon-Kohlenstoff-Verbindungen verwendet werden, aber auch andere geeignete Legierungen.

Nachfolgend werden anhand der Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes beschrieben.

Fig. 1 zeigt das erste Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 zeigt das zweite Ausführungsbeispiel,

Fig. 3 zeigt einen Getter-Sinter-Körper des zweiten Ausführungsbeispiels.

Beim ersten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist eine sogenannte Kälteleitung gewählt, etwa zum Transport von flüssigem Stickstoff in kältetechnischen Anlagen. Sie besteht aus den beiden koaxialen Metallrohren 1 und 2, die glatt ausgeführt sein können, zur Erhöhung der Flexibilität aber gewellt sind. Im Ringraum 3, der durch nicht dargestellte Abstandshalter definiert ist, besteht ein Hochvakuum, das zusammen mit einer thermischen Isolierung den Wärmetransport nach aussen verhindert.

Um nun einer Verschlechterung des Vakuums im Ringraum 3 zwischen den Metallrohren 1 und 2 entgegenzuwirken, ist um das Innenrohr 1 ein Getterband 4 wendeiförmig herumgelegt. Dabei ist die Grösse der Wendel zweckmässig so gelegt, dass das Getterband 4 an der inneren Oberfläche des Glattrohres 5 anliegt. Dieses Glattrohr 5 ist an das Ende des Metallrohres 2 angeflanscht und mit diesem dicht verbunden. Das Anliegen des Getterbandes 4 am Glattrohr 5

hat den Vorteil, dass durch Zuführung von Wärme von der äusseren Rohroberfläche her das Getter aktiviert und im Ringraum 3 befindliche Gase abgepumpt werden. An dem durch das Glattrohr 5 hindurchgeführten Wellrohr 1 ist zur s Verbesserung der Anschlussmöglichkeit ein Glattrohr 6 vorgesehen.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind Getter-Sinter-Körper 7 zur Beseitigung von im Ringspalt 8 zwischen den Rohren 9 und 10 befindlichen Gasen verwendet. Als vorteilhaft hat sich für diese Ausführung ein Flanschanschluss 11 am Glattrohr 12 erwiesen, mit deren Hilfe der Getter-Sinter-Körper 7 von aussen in den Ringraum 8 eingeführt werden kann. Die chemischen Getter befinden sich an den Enden der Rohrleitungen. Sie können aber auch im Rohrleitungszug in bestimmten Abständen verteilt angeordnet sein. Zur Aktivierung des Getters ist es im letzteren Fall besonders vorteilhaft, eine Erwärmung mittels Stromdurchfluss zu erreichen.

Ein solches Beispiel zeigt die Fig. 3. Hier ist ein Getter-Sinter-Körper 13 dargestellt, in dem ein Heizdraht 14 eingelagert ist. Dieser Getterkörper, der z.B. aus einer Zirkon-Alu-minium-Verbindung besteht, wird beim Aufheizen aktiviert, so dass der Pumpvorgang eingeleitet werden kann.

In den Ausführungsbeispielen dienen zur Getterung gesonderte, über das jeweils innere Rohr geschobene Glattrohre, die mit dem Aussenrohr der Rohrleitung dicht verbunden sind. Eine solche Anordnung wird man zweckmässig dann wählen, wenn das Gettermaterial vom Ende der Leitung bzw. des Rohrsystems her wirken soll. Selbstverständlich ist es auch möglich, die eine oder andere Lösung in das Leitungssystem zu integrieren, beispielsweise auch auf den Glattrohranteil zu verzichten.

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1 Blatt Zeichnungen

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664 432 PATENTANSPRÜCHE

1. Rohrsystem zum Transport oder zur Aufnahme tiefgekühlter Flüssigkeiten und Gase, mit zwei oder mehreren koaxialen Rohren, von denen mindestens zwei benachbarte Rohre einen Ringraum einschliessen, der unter Vakuum steht, dadurch gekennzeichnet, dass im Ringraum (3; 8) Restgase absorbierende Mittel in Form chemischer Getter (4; 7 ;

13) angeordnet sind.

2. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Restgase absorbierenden chemischen Getter aus mindestens einem Getterband (4) bestehen.

3. Rohrsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getterband (4) das jeweils innere Rohr ( 1 ; 9) längs des ganzen Rohres oder eines Rohrabschnitts wendeiförmig umschliesst.

4. Rohrsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getterband (4) an der inneren Rohrwandung des jeweils äusseren Rohres (2) anliegt.

5. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die die Restgase absorbierenden chemischen Getter im Ringspalt (3 ; 8) angeordnete oder in den Ringraum hineinragende Getter-Sinter-Körper (7; 13) sind.

6. Rohrsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Getter-Sinter-Körper (7; 13) beheizbar sind.

7. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme der chemischen Getter (7) an den jeweiligen Enden der konzentrischen Rohre (9, 10) Flanschanschlüsse (11) vorgesehen sind.

8. Rohrsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das mit dem Getterband (4) in Berührung stehende jeweils äussere Rohr (2) an den Berührungsstellen beheizbar ist.

9. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Getter aus Zirkon-Aluminium-Verbin-dungen bestehen.

10. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Getter aus Zirkon-Nickel-Ver-bindungen bestehen.

11. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die chemischen Getter aus Zirkon-Kohlen-stoff-Verbindungen bestehen.