DE3416089C2 - Aus zwei oder mehreren konzentrischen Rohren bestehendes Rohrsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein aus zwei oder mehreren konzentrischen Rohren bestehendes Rohrsystem, von denen mindestens zwei benachbarte Rohre einen unter Vakuum stehenden Ringraum einschließen, zum Transport oder zur Aufnahme tiefgekühlter Flüssigkeiten oder Gase, beispielsweise Supraleiter, Flüssiggasleitungen oder dergleichen, bei dem im Ringraum Restgase absorbierende Mittel in Form chemischer Getter als Pillen oder Tabletten angeordnet sind.

Aus der DE-OS 33 18 524 ist ein vakuumdichter Fluid-Transport-Pipelineabschnitt bekannt, welcher aus einem inneren Metallrohr und einem koaxialen äußeren Metallrohr besteht. Der zwischen den Metallrohren befindliche Ringraum ist an beiden Enden vakuumdicht mit je einem der Verbindung von zwei Pipelineabschnitten miteinander dienenden Flansch abgeschlossen und evakuiert. In thermischem Kontakt zur Innenwand des äußeren Metallrohres ist ein nicht-verdampfbares Gettermaterial angebracht, das für die permanente Sorption von aktiven Gasen und die reversible Sorption von Wasserstoff geeignet ist. Nach dem Anbringen des Gettermaterials an der Innenwandung des äußeren Rohres werden die Flansche angeschweißt und der Ringspalt an eine Vakuumpumpe angeschlossen und evakuiert. Durch eine Temperaturerhöhung auf etwa 250° bis 450° wird das Gettermaterial aktiviert.

Eine aus solchen Pipelineabschnitten aufgebaute Rohrleitung weist einige entscheidende Nachteile auf. Handhabbare Abschnitte sind begrenzt auf eine Länge von höchstens 6 m. Jeder Abschnitt muß Gettermaterial aufweisen, gesondert evakuiert und das Gettermaterial muß aktiviert werden. Die Vielzahl der Schweißstellen läßt befürchten, daß vermehrt Undichtigkeiten auftreten, die häufig so klein sind, daß sie beim Evakuiervorgang nicht bemerkt werden können, im Laufe der Zeit jedoch eine Verschlechterung des Vakuums und damit der Isoliereigenschaft der Rohrleitung nach sich ziehen. Ein weiterer entscheidender Nachteil besteht darin, daß an den Rohrenden über die Flansche ein direkter metallischer Kontakt zwischen dem inneren und dem äußeren Rohr vorhanden ist, der eine solche Rohrleitung für den Transport von Medien, die gegenüber der Umgebungstemperatur erheblich unterschiedliche Temperaturen aufweisen, wenig geeignet erscheinen läßt. Das bei dem bekannten Pipelineabschnitt verwendete chemische Gettermaterial ist insbesondere zur Sorption von Wasserstoff geeignet. Stickstoff und insbesondere Wasserdampf werden schlecht absorbiert, d. h. sie verschlechtern den Wirkungsgrad des Gettermaterials mit der Folge, daß das Vakuum nur über einen kurzen Zeitraum aufrechterhalten werden kann.

Aus der US-PS 4,360,444 ist ein Getterkörper für gekapselte elektrische Bauteile, wie z. B. Relais, bekannt, der aus einer komprimierten Tablette aus pulverförmigem Gettermaterial, Aluminiumstearat und einem im wesentlichen aus Polyamid bestehenden Bindemittel besteht. Als Gettermaterial wird hier Aktivkohle, Zeolith oder andere Substanzen vorgeschlagen. Außerdem gehört zum Stand der Technik noch eine perforierte Hülse, die ein aktiviertes Bariumpellet als Gettermaterial enthält. (DE-OS 22 64 398).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das die Gattung mit einfachen Mitteln über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Kombination folgender Merkmale gelöst:

• a) das chemische Gettermaterial ist gemeinsam mit einem Restgase absorbierenden körnigen Material mit großer Oberfläche, z. B. Aktivkohle, Zeolith etc., in einem gasdurchlässigen Behälter angeordnet,
• b) der Behälter besteht aus zwei zu gleich langen Hülsen geformten Siebplatten, die ineinandergesteckt sind, wobei der Ringspalt zwischen den Hülsen endseitig abgeschlossen ist.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß zwei das Vakuum aufrechterhaltende verschiedene Stoffe gemeinsam in dem Ringraum untergebracht werden können. Während die Bindung der Restgase bei dem chemischen Gettermaterial primär auf einem chemischen Prozeß beruht, werden die Restgase auf dem Material mit großer Oberfläche durch einen physikalischen Effekt gebunden.

Die in dem Ringraum befindlichen Restgasmoleküle können ohne Schwierigkeiten durch das Siebmaterial hindurchtreten und werden an das Gettermaterial bzw. an das Molekularsieb angelagert. Der Behälter ist dabei zweckmäßig auf das Innere der den Ringraum begrenzenden Rohre aufgesteckt. Er sollte allseitig zu dem äußeren Rohr einen ausreichenden Abstand aufweisen.

Die Erfindung in anhand des in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Fig. 1 ist das Ende einer flexiblen Flüssiggasleitung darge­ stellt, welche aus einem gewellten Metallrohr 1 und einem konzentrisch in diesem liegenden gewellten Metallrohr 2 besteht. Die Wellrohre 1 und 2 sind durch nicht dargestellte Abstandshalter in konzentrischer Lage zueinander gehalten und bilden zwischen sich den Ringraum 3. Dieser Ringraum 3 ist zum Zwecke der Isolierung evakuiert. Der Ringraum 3 ist an den Enden des Leitungsrohres durch einen Flansch 4 abgedichtet, der beispielsweise mit einem Ansatz 11 mit einem an das äußere Wellrohr angeschweißten Glattrohr 12 verschweißt ist. Das Ende des Wellrohres 2 ist geglättet und an den Flansch 4 angeschweißt. Ein Stutzen 5, der in den Ringraum 3 hineinragt bzw. mit diesem verbunden ist, dient zum Anschluß einer Vakuumpumpe. Vor dem Anbringen des Flansches wird in das Ende des Leitungsrohres ein Behälter 6 eingeschoben, der hohlzylindrisch ausgebildet ist und auf dem Innenrohr 2 aufliegt. Sowohl die innere Umfangsfläche 8 als auch die äußere Umfangsfläche 7 des Behälters 6 sind aus Siebmaterial hergestellt und somit gasdurchlässig. Die Enden des durch die Mäntel 7 und 8 gebildeten Ringraumes sind durch Metallringe 10 abgeschlossen, die mit dem Siebmaterial 7 und 8 verbunden vorzugsweise verschweißt sind. Das Siebmaterial weist eine Vielzahl von Durchgangs­ öffnungen 9 auf, die in ihrem Durchmesser so bemessen sind, daß das in dem Behälter 6 befindliche körnige Material nicht durch die Öffnungen 9 hindurchtreten kann.

In dem Behälter 6 befindet sich gemäß der Lehre der Erfindung ein Gemisch aus einem chemischen Gettermaterial in Pillen- oder Tabletten­ form und einem körnigen Material mit großer Oberfläche, z. B. Aktivkohle oder Zeolith. Das chemische Gettermaterial in Pillen- oder Tablettenform besteht zweckmäßigerweise aus einer gesinterten Zirkonium-Aluminium-, Zirkonium-Nickel- oder Zirkonium-Kohlenstofflegierung.

Nachdem die Enden des Leitungsrohres, wie in der Fig. 1 dargestellt, fertig konfektioniert sind, wird der Ringraum 3 zunächst evakuiert, z. B. auf 10^-5 mbar. Nach dem Abschalten der Evakuierungspumpe treten aber erfahrungsgemäß aus der Oberfläche der Rohre 1 und 2 bzw. aus den Materialien, welche den Abstandshalter und die Isolierung bilden, Restgase aus. Diese Restgase werden nun von der in dem Behälter 6 befindlichen Aktivkohle bzw. dem Zeolith gebunden, und zwar durch Adsorption. Das in dem Behälter 6 befindliche chemische Gettermaterial ist ohne weiteres nicht reaktionsfähig. Aus diesem Grunde wird das Ende der Rohrleitung, in welchem sich der Behälter 6 befindet, auf in etwa 400°C erwärmt, und zwar über einen längeren Zeitraum, so daß davon ausgegangen werden kann, daß das in dem Behälter 6 befindliche chemische Gettermaterial ebenfalls 400°C abgenommen hat. Erst nach Erreichen dieser Temperatur ist das chemische Gettermaterial reaktionsfähig und kann in optimaler Weise die Restgase absorbieren. Während die Aktivkohle bzw. der Zeolith hervorragend geeignet sind, große Gasmoleküle zu binden, wie beispielsweise Kohlendioxid, Stickstoff und dergl., ist das chemische Gettermaterial hervorragend geeignet, beispielsweise Wasser­ stoffmoleküle zu binden.

Claims (2)

1. Aus zwei oder mehreren konzentrischen Rohren (1, 2) bestehendes Rohrsystem, von denen mindestens zwei benachbarte Rohre (1, 2) einen unter Vakuum stehenden Ringraum (3) einschließen, zum Transport oder zur Aufnahme tiefgekühlter Flüssigkeiten oder Gase, bei dem im Ringraum (3) Restgase absorbierende Mittel in Form chemischer Getter als Pillen oder Tabletten vorgesehen sind, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

• a) das Rohrsystem besteht aus zwei gewellten Metallrohren (1, 2)
• b) das chemische Gettermaterial ist gemeinsam mit einem Restgase absorbierenden körnigen Material mit großer Oberfläche in einem gasdurchlässigen Behälter (6) angeordnet
• c) der gasdurchlässige Behälter (6) besteht aus zwei zu gleichlangen Hülsen (7, 8) mit unterschiedlichem Durchmesser geformten Siebplatten, die ineinandergesteckt sind, wobei der Ringspalt zwischen den Hülsen (7, 8) endseitig abgeschlossen ist (10).

2. Rohrsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (6) auf das Innere (2) der den Ringraum (3) begrenzenden Rohre (1, 2) aufgesteckt ist.