TRANSPORTBEHÄLTER

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Transportbehälter für Helium.

[0002] Helium wird zusammen mit Erdgas gefördert. Ein Transport großer Mengen Helium ist aus ökonomischen Gründen nur in flüssiger beziehungsweise überkritischer Form, das heißt, bei einer Temperatur von etwa 4,2 bis 6 K und unter einem Druck von 1 bis 6 bar sinnvoll. Zum Transport des flüssigen beziehungsweise überkritischen Heliums werden Transportbehälter eingesetzt, die, um einen zu schnellen Druckanstieg des Heliums zu vermeiden, aufwendig thermisch isoliert werden. Derartige Transportbehälter können beispielsweise mit Hilfe von flüssigem Stickstoff gekühlt werden. Hierbei wird ein mit dem flüssigen Stickstoff gekühlter thermischer Schild vorgesehen. Der thermische Schild schirmt einen Innenbehälter des Transportbehälters ab. In dem Innenbehälter ist das flüssige beziehungsweise tiefkalte Helium aufgenommen. Die Haltezeit für das flüssige beziehungsweise tiefkalte Helium beträgt bei derartigen Transportbehältern 35 bis 40 Tage, das heißt, nach dieser Zeit ist der Druck im Innenbehälter auf den Maximalwert von 6 bar gestiegen. Der Vorrat an flüssigem Stickstoff reicht für etwa 35 Tage aus.

[0003] Die EP 1 673 745 B1 beschreibt einen derartigen Transportbehälter für flüssiges Helium. Der Transportbehälter umfasst einen Innenbehälter, in dem das flüssige Helium aufgenommen ist, einen thermischen Schild, der den Innenbehälter teilweise abdeckt, einen Kühlmittelbehälter, in dem eine kryogene Flüssigkeit zum Kühlen des thermischen Schilds aufgenommen ist, und einen Außenbehälter, in dem der Innenbehälter, der thermische Schild und der Kühlmittelbehälter angeordnet sind.

[0004] Die US 3,782,128 A zeigt einen Transportbehälter für Helium, mit einem Innenbehälter zum Aufnehmen des Heliums, einem thermischen Schild, der mit Hilfe einer kryogenen Flüssigkeit aktiv kühlbar ist und in dem der Innenbehälter aufgenommen ist, einem Außenbehälter, in dem der thermische Schild und der Innenbehälter aufgenommen sind, und einem an dem thermischen Schild vorgesehenen Versteifungsring.

[0005] Die US 2010/0011782 A1 beschreibt einen Transportbehälter für Helium, mit einem Innenbehälter zum Aufnehmen des Heliums, einem thermischen Schild, in dem der Innenbehälter aufgenommen ist, und einem Außenbehälter, in dem der thermische Schild und der Innenbehälter aufgenommen sind. Der Innenbehälter ist mit Hilfe von Streben direkt an dem Außenbehälter aufgehängt.

[0006] Die DE 29 03 787 A1 zeigt eine Aufhängevorrichtung für einen in einem Außenbehälter thermisch isoliert angeordneten Tieftemperaturtank mit mehreren, einerseits am Außenbehälter und andererseits am Tieftemperaturtank angreifenden Befestigungsbändern aus Faserverbundwerkstoff, wobei die Befestigungsbänder jeweils aus mehreren hintereinandergeschalteten Einzelelementen unterschiedlichen Fasermaterials zusammengesetzt sind und das tanknächste Einzelelement jedes Befestigungsbandes aus dem Fasermaterial mit dem vergleichsweise niedrigsten Wärmeausdehnungskoeffizienten besteht.

[0007] Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen verbesserten Transportbehälter zur Verfügung zu stellen.

[0008] Demgemäß wird ein Transportbehälter für Helium vorgeschlagen. Der Transportbehälter umfasst einen Innenbehälter zum Aufnehmen des Heliums, einen thermischen Schild, der mit Hilfe einer kryogenen Flüssigkeit aktiv kühlbar ist und in dem der Innenbehälter aufgenommen ist, einen Außenbehälter, in dem der thermische Schild und der Innenbehälter aufgenommen sind, und einen an dem thermischen Schild vorgesehenen Tragring, wobei der Innenbehälter mit Hilfe erster Aufhängstäbe an dem Tragring aufgehängt ist, wobei der Tragring mit Hilfe zweiter Aufhängstäbe an dem Außenbehälter aufgehängt ist, wobei zumindest einer der ersten Aufhängstäbe eine erste Federeinrichtung und zumindest einer der zweiten Aufhängstäbe eine zweite Federeinrichtung aufweist, um eine Federvorspannung der ersten Aufhängstäbe und der zweiten Aufhängstäbe bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Innenbehälters und des thermischen Schilds zu gewährleisten.

[0009] Der Innenbehälter kann auch als Heliumbehälter oder Innentank bezeichnet werden. Der Transportbehälter kann auch als Helium-Transportbehälter bezeichnet werden. Das Helium kann als flüssiges oder tiefkaltes Helium bezeichnet werden. Das Helium ist insbesondere ebenfalls eine kryogene Flüssigkeit. Der Transportbehälter ist insbesondere dazu eingerichtet, das Helium in tiefkalter oder flüssiger beziehungsweise in überkritischer Form zu transportieren. In der Thermodynamik ist der kritische Punkt ein thermodynamischer Zustand eines Stoffes, der sich durch Angleichen der Dichten von flüssiger und Gasphase kennzeichnet. Die Unterschiede zwischen beiden Aggregatzuständen hören an diesem Punkt auf zu existieren. In einem Phasendiagramm stellt der Punkt das obere Ende der Dampfdruckkurve dar. Das Helium wird in flüssiger beziehungsweise tiefkalter Form in den Innenbehälter eingefüllt. In dem Innenbehälter bilden sich dann eine Flüssigkeitszone mit flüssigem Helium und eine Gaszone mit gasförmigem Helium. Das Helium weist also nach dem Einfüllen in den Innenbehälter zwei Phasen mit unterschiedlichen Aggregatzuständen, nämlich flüssig und gasförmig, auf. Das heißt, in dem Innenbehälter befindet sich eine Phasengrenze zwischen dem flüssigen Helium und dem gasförmigen Helium. Nach einer gewissen Zeit, das heißt, wenn der Druck in dem Innenbehälter steigt, wird das sich in dem Innenbehälter befindende Helium einphasig. Die Phasengrenze existiert dann nicht mehr und das Helium ist überkritisch.

[0010] Die kryogene Flüssigkeit oder das Kryogen ist vorzugsweise flüssiger Stickstoff. Die kryogene Flüssigkeit kann alternativ beispielsweise auch flüssiger Wasserstoff oder flüssiger Sauerstoff sein. Darunter, dass der thermische Schild aktiv kühlbar oder aktiv gekühlt ist, ist zu verstehen, dass der thermische Schild von der kryogenen Flüssigkeit zumindest partiell durchströmt oder umströmt wird, um diesen zu kühlen. Insbesondere ist der thermische Schild nur in einem Betriebszustand, das heißt, dann wenn der Innenbehälter mit Helium gefüllt ist, aktiv gekühlt. Wenn die kryogene Flüssigkeit verbraucht ist, kann der thermische Schild auch ungekühlt sein. Bei dem aktiven Kühlen des thermischen Schilds kann die kryogene Flüssigkeit sieden und verdampfen. Der thermische Schild weist hierdurch eine Temperatur auf, die annähernd oder genau dem Siedepunkt der kryogenen Flüssigkeit entspricht. Der Siedepunkt der kryogenen Flüssigkeit ist vorzugsweise höher als der Siedepunkt des flüssigen Heliums.

[0011] Vorzugsweise weist der Innenbehälter außenseitig eine Temperatur auf, die annähernd oder genau der Temperatur des Heliums entspricht. Der Außenbehälter, der Innenbehälter und der thermische Schild können rotationssymmetrisch zu einer gemeinsamen Symmetrie- oder Mittelachse aufgebaut sein. Der Innenbehälter und der Außenbehälter sind vorzugsweise aus Edelstahl gefertigt. Der Innenbehälter weist vorzugsweise einen rohrförmigen Basisabschnitt auf, der beidseitig mit gewölbten Deckelabschnitten verschlossen ist. Der Innenbehälter ist fluiddicht. Der Außenbehälter weist vorzugsweise ebenfalls einen rohrförmigen Basisabschnitt auf, der stirnseitig beidseits von Deckelabschnitten verschlossen ist. Der Basisabschnitt des Innenbehälters und/oder der Basisabschnitt des Außenbehälters können einen kreisrunden oder einen annähernd kreisrunden Querschnitt aufweisen. Der thermische Schild ist vorzugsweise aus einem hochreinen Aluminiumwerkstoff gefertigt.

[0012] Dadurch, dass der thermische Schild vorgesehen ist, ist gewährleistet, dass der Innenbehälter nur von Flächen umgeben ist, die eine dem Siedepunkt der kryogenen Flüssigkeit (Siedepunkt Stickstoff bei 1,3 bara: 79,5 K) entsprechende Temperatur aufweisen. Hierdurch besteht zwischen dem thermischen Schild (79,5 K) und dem Innenbehälter (Temperatur des Heliums: 4,2 - 6 K) im Vergleich zur Umgebung des Außenbehälters nur eine geringe Temperaturdifferenz. Hierdurch kann die Haltezeit für das flüssige Helium im Vergleich zu bekannten Transportbehältern deutlich verlängert werden. Der Wärmeaustausch zwischen den Oberflächen des Innenbehälters und des thermischen Schilds erfolgt dabei nur durch Strahlung und Restgasleitung. Das heißt, der thermische Schild kontaktiert den Innenbehälter nicht.

[0013] Bei der Inbetriebnahme des Transportbehälters wird zunächst der thermische Schild heruntergekühlt, wobei der Innenbehälter zunächst noch nicht mit Helium befüllt wird. Hierdurch wird das Vakuum-Restgas auf dem thermischen Schild ausgefroren und verunreinigt somit nicht die metallisch blanke äußerste Lage eines an dem Innenbehälter vorgesehenen Isolationselements. An einem den ersten und den zweiten Aufhängstäben gegenüberliegenden Ende des Innenbehälters ist dieser axial an dem thermischen Schild und/oder dem Außenbehälter befestigt. Das heißt, hier ist ein Festlager vorgesehen. Durch das Abkühlen des thermischen Schilds können thermisch bedingte Spannungen auf die Aufhängstäbe aufgebracht werden. Diese durch die Relativbewegung zwischen dem thermischen Schild und dem Innenbehälter hervorgerufenen thermischen Spannungen sind deutlich größer als die, die bei Betriebstemperatur des Transportbehälters auftreten. Diese Spannungen werden vom Unterschied zwischen den thermischen Ausdehnungskoeffizienten der Materialien des Innenbehälters und des thermischen Schilds dominiert.

[0014] Diese Spannungen bei der Inbetriebnahme des Transportbehälters können nicht mehr durch eine elastische Verformung der Aufhängstäbe aufgenommen werden. Vielmehr tritt eine plastische Verformung, das heißt, eine bleibende Längung der Aufhängstäbe auf. Bei gelängten Aufhängstäben kann der Innenbehälter bei Betriebstemperatur teilweise absacken, wobei diejenigen Aufhängstäbe, die bezüglich einer Schwerkraftrichtung unterhalb einer Mittelachse des Außenbehälters angeordnet sind, lose werden. Auf den Innenbehälter wirkende Querkräfte können somit erst nach einer Bewegung des Innenbehälters abgefangen werden, wodurch zusätzliche Beschleunigungskräfte hervorgerufen werden können. Dies kann durch das Vorsehen der Federeinrichtungen an den ersten Aufhängstäben und den zweiten Aufhängstäben zuverlässig verhindert werden. Mit Hilfe der Federeinrichtungen kann die notwendige Längenänderung der Aufhängstäbe bei der Inbetriebnahme des Transportbehälters elastisch aufgenommen werden. Mit Hilfe der Federeinrichtungen wird die Elastizität der Aufhängstäbe somit künstlich erhöht. Die Federeinrichtungen sind dabei so dimensioniert, dass durch sie die Aufhängstäbe bei der Inbetriebnahme des Transportbehälters nur noch unwesentlich plastisch verformt werden. Im Betriebszustand des Transportbehälters hingegen liefern die Federeinrichtungen genug Zugkraft, um die Querkräfte elastisch aufnehmen zu können.

[0015] Gemäß einer Ausführungsform sind die ersten Aufhängstäbe und die zweiten Aufhängstäbe jeweils sternförmig angeordnet.

[0016] Vorzugsweise sind die Aufhängstäbe jeweils Zugstäbe. Die ersten Aufhängstäbe und die zweiten Aufhängstäbe können jeweils gleichmäßig oder ungleichmäßig um einen Umfang des Tragrings verteilt angeordnet sein.

[0017] Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die erste Federeinrichtung und die zweite Federeinrichtung jeweils mehrere Tellerfederelemente auf.

[0018] Insbesondere sind die Federeinrichtungen jeweils als Tellerfederelementpakete ausgebildet. Die Anzahl der Tellerfederelemente pro Federeinrichtung ist dabei beliebig. Alternativ können die Federeinrichtungen auch als Zylinderfedern, insbesondere als Zugfedern, ausgebildet sein.

[0019] Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind jeweils vier erste Aufhängstäbe und vier zweite Aufhängstäbe vorgesehen.

[0020] Die Anzahl der Aufhängstäbe ist beliebig. Vorzugsweise sind jedoch mindestens drei erste Aufhängstäbe und drei zweite Aufhängstäbe vorgesehen. Alternativ können auch mehr als vier erste Aufhängstäbe und mehr als vier zweite Aufhängstäbe vorgesehen sein. Die Anzahl der ersten Aufhängstäbe kann sich von der Anzahl der zweiten Aufhängstäbe unterscheiden.

[0021] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zumindest eine erste Aufhängstab, der die erste Federeinrichtung aufweist, bezüglich einer Schwerkraftrichtung unterhalb einer Mittelachse des Außenbehälters angeordnet.

[0022] Die ersten Aufhängstäbe, die bezüglich der Schwerkraftrichtung oberhalb der Mittelachse angeordnet sind, werden von der Gewichtskraft des Innenbehälters auf Spannung gehalten. Diese Aufhängstäbe weisen daher keine Federeinrichtungen auf.

[0023] Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind zwei erste Aufhängstäbe, die jeweils eine erste Federeinrichtung aufweisen, bezüglich der Schwerkraftrichtung unterhalb der Mittelachse des Außenbehälters angeordnet.

[0024] Vorzugsweise sind auch zwei erste Aufhängstäbe ohne eine derartige erste Federeinrichtung bezüglich der Schwerkraftrichtung oberhalb der Mittelachse des Außenbehälters positioniert.

[0025] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zumindest eine zweite Aufhängstab, der die zweite Federeinrichtung aufweist, bezüglich der Schwerkraftrichtung unterhalb der Mittelachse des Außenbehälters angeordnet.

[0026] Die zweiten Aufhängstäbe, die bezüglich der Schwerkraftrichtung oberhalb der Mittelachse angeordnet sind, werden von der Gewichtskraft des Innenbehälters auf Spannung gehalten. Diese Aufhängstäbe weisen daher keine Federeinrichtungen auf.

[0027] Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind zwei zweite Aufhängstäbe, die jeweils eine zweite Federeinrichtung aufweisen, bezüglich der Schwerkraftrichtung unterhalb der Mittelachse des Außenbehälters angeordnet.

[0028] Ferner sind vorzugsweise zwei zweite Aufhängstäbe ohne eine derartige zweite Federeinrichtung bezüglich der Schwerkraftrichtung oberhalb der Mittelachse des Außenbehälters angeordnet.

[0029] Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Tragring Taschen auf, in denen die zweiten Aufhängstäbe angeordnet sind.

[0030] Die Taschen sind vorzugsweise ausgehend von dem Tragring radial nach innen in Richtung der Mittelachse orientiert. Durch das Vorsehen der Taschen können die zweiten Aufhängstäbe möglichst lang ausgebildet werden. Hierdurch verlängert sich der Wärmetransportweg von dem Tragring hin zu dem Außenbehälter. Hierdurch kann der Wärmeeintrag von dem Außenbehälter in den Tragring signifikant reduziert werden.

[0031] Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Innenbehälter einen Befestigungsflansch auf, an dem die ersten Aufhängstäbe befestigt sind.

[0032] Der Befestigungsflansch ist vorzugsweise zylinderförmig. Der Befestigungsflansch ist insbesondere rotationssymmetrisch zu einer Mittelachse des Innenbehälters angeordnet. Die Mittelachse des Außenbehälters kann mit der Mittelachse des Innenbehälters identisch sein. Die ersten Aufhängstäbe können mit Hilfe an dem Befestigungsflansch vorgesehener Ösen in diesen eingehängt sein.

[0033] Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind der Tragring, die ersten Aufhängstäbe und die zweiten Aufhängstäbe einem ersten Deckelabschnitt des Innenbehälters zugeordnet.

[0034] Der erste Deckelabschnitt ist vorzugsweise einem ebenfalls in dem Außenbehälter angeordneten Kühlmittelbehälter des Transportbehälters abgewandt positioniert.

[0035] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Innenbehälter an einem zweiten Deckelabschnitt mit Hilfe dritter Aufhängstäbe an dem thermischen Schild aufgehängt, wobei der thermische Schild mit Hilfe vierter Aufhängstäbe an dem Außenbehälter aufgehängt ist.

[0036] Hierzu kann ein weiterer Tragring als Teil des Kühlmittelbehälters vorgesehen sein, an dem der Innenbehälter mit Hilfe der dritten Aufhängstäbe aufgehängt ist. Der Tragring kann mit Hilfe der vierten Aufhängstäbe an dem Außenbehälter aufgehängt sein. Vorzugsweise sind vier sternförmig angeordnete derartige dritte Aufhängstäbe und vier sternförmig angeordnete derartige vierte Aufhängstäbe vorgesehen. Die dritten und vierten Aufhängstäbe weisen vorzugsweise jeweils keine Federeinrichtung auf. Die dritten und vierten Aufhängstäbe bilden ein Festlager des Innenbehälters.

[0037] Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die dritten Aufhängstäbe und die vierten Aufhängstäbe durch einen Kühlmittelbehälter, in dem die kryogene Flüssigkeit aufgenommen ist, hindurchgeführt.

[0038] Vorzugsweise sind die dritten Aufhängstäbe und die vierten Aufhängstäbe parallel zu einer Schwerkraftrichtung durch den Kühlmittelbehälter hindurchgeführt.

[0039] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Innenbehälter an dem zweiten Deckelabschnitt unverschieblich gegenüber dem thermischen Schild.

[0040] Vorzugsweise ist an dem zweiten Deckelabschnitt das Festlager des Innenbehälters vorgesehen. An dem ersten Deckelabschnitt ist ein Loslager vorgesehen.

[0041] Gemäß einer weiteren Ausführungsform umschließt der thermische Schild den Innenbehälter vollständig.

[0042] Insbesondere ist der thermische Schild auch zwischen dem Innenbehälter und dem Kühlmittelbehälter angeordnet. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Innenbehälter vollständig von Flächen umgeben ist, die eine dem Siedepunkt der kryogenen Flüssigkeit, insbesondere Stickstoff, entsprechende Temperatur aufweisen. Hierdurch wird die Helium-Haltezeit deutlich erhöht.

[0043] Weitere mögliche Implementierungen des Transportbehälters umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale oder Ausführungsformen. Dabei wird der Fachmann auch einzelne Aspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Transportbehälters hinzufügen.

[0044] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Transportbehälters sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele des Transportbehälters. Im Weiteren wird der Transportbehälter anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigelegten Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Transportbehälters;

Fig. 2 zeigt die Ansicht II gemäß Fig. 1;

Fig. 3 zeigt die Detailansicht III gemäß Fig. 1; und

Fig. 4 zeigt die Detailansicht IV gemäß Fig. 3.

[0045] In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.

[0046] Die Fig. 1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Transportbehälters 1 für flüssiges oder tiefkaltes Helium He. Die Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht des Transportbehälters 1 gemäß der Ansicht II der Fig. 1. Die Fig. 3 zeigt die Detailansicht III gemäß der Fig. 1 und die Fig. 4 zeigt die Detailansicht IV gemäß der Fig. 3. Im Folgenden wird auf die Fig. 1 bis 4 gleichzeitig Bezug genommen.

[0047] Der Transportbehälter 1 kann auch als Helium-Transportbehälter bezeichnet werden. Der Transportbehälter 1 kann auch für andere kryogene Flüssigkeiten eingesetzt werden. Beispiele für kryogene Flüssigkeiten, oder kurz Kryogene, sind das zuvor erwähnte flüssige Helium He (Siedepunkt 1 bara : 4,222 K = -268,928 °C), flüssiger Wasserstoff H2 (Siedepunkt 1 bara: 20,268 K = -252,882 °C), flüssiger Stickstoff N2 (Siedepunkt 1 bara: 77,35 K = -195,80 °C) oder flüssiger Sauerstoff O₂ (Siedepunkt 1bara: 90,18 K = -182,97 °C).

[0048] Der Transportbehälter 1 umfasst einen Außenbehälter 2. Der Außenbehälter 2 ist beispielsweise aus Edelstahl gefertigt. Der Außenbehälter 2 kann eine Länge I₂ von beispielsweise 10 m aufweisen. Der Außenbehälter 2 umfasst einen rohr- oder zylinderförmigen Basisabschnitt 3, der stirnseitig beidseits jeweils mit Hilfe eines Deckelabschnitts 4, 5, insbesondere mit Hilfe eines ersten Deckelabschnitts 4 und eines zweiten Deckelabschnitts 5, verschlossen ist. Der Basisabschnitt 3 kann im Querschnitt eine kreisrunde oder annähernd kreisrunde Geometrie aufweisen. Die Deckelabschnitte 4, 5 sind gewölbt. Die Deckelabschnitte 4, 5 sind gegensinnig gewölbt, so dass beide Deckelabschnitte 4, 5 bezüglich des Basisabschnitts 3 nach außen gewölbt sind. Der Außenbehälter 2 ist fluiddicht, insbesondere gasdicht. Der Außenbehälter 2 weist eine Symmetrie- oder Mittelachse M₁ auf, zu der der Außenbehälter 2 rotationssymmetrisch aufgebaut ist.

[0049] Der Transportbehälter 1 umfasst weiterhin einen Innenbehälter 6 zum Aufnehmen des flüssigen Heliums He. Der Innenbehälter 6 ist beispielsweise ebenfalls aus Edelstahl gefertigt. In dem Innenbehälter 6 können, solange sich das Helium He im Zweiphasengebiet befindet, eine Gaszone 7 mit verdampftem Helium He und eine Flüssigkeitszone 8 mit flüssigem Helium He vorgesehen sein. Der Innenbehälter 6 ist fluiddicht, insbesondere gasdicht, und kann ein Abblasventil zum gesteuerten Druckabbau umfassen. Der Innenbehälter 6 umfasst wie der Außenbehälter 2 einen rohr- oder zylinderförmigen Basisabschnitt 9, der beidseitig stirnseitig von Deckelabschnitten 10, 11, insbesondere einem ersten Deckelabschnitt 10 und einem zweiten Deckelabschnitt 11, verschlossen ist. Der Basisabschnitt 9 kann im Querschnitt eine kreisrunde oder annähernd kreisrunde Geometrie aufweisen.

[0050] An dem ersten Deckelabschnitt 10 kann ein zylinderförmiger Befestigungsflansch 12 vorgesehen sein. An dem zweiten Deckelabschnitt 11 kann ein axialer Befestigungspunkt 13 vorgesehen sein, der rohrförmig ausgebildet sein kann. Die Deckelabschnitte 10, 11 sind gegensinnig gewölbt, so dass diese bezüglich des Basisabschnitts 9 nach außen gewölbt sind.

[0051] Der Innenbehälter 6 ist, wie der Außenbehälter 2, rotationssymmetrisch zu der Mittelachse M₁ ausgebildet. Ein zwischen dem Innenbehälter 6 und dem Außenbehälter 2 vorgesehener Zwischenraum 14 ist evakuiert. Der Innenbehälter 6 kann weiterhin ein in den Fig. 1 bis 4 nicht gezeigtes Isolationselement aufweisen. Das Isolationselement weist außenseitig eine hochreflektierende Kupferschicht, beispielsweise eine Kupferfolie oder eine mit Kupfer bedampfte Aluminiumfolie, und eine zwischen dem Innenbehälter 6 und der Kupferschicht angeordnete mehrlagige Isolationsschicht auf. Die Isolationsschicht umfasst mehrere abwechselnd angeordnete Schichten aus perforierter und geprägter Aluminiumfolie als Reflektor und Glaspapier als Abstandshalter zwischen den Aluminiumfolien. Die Isolationsschicht kann 10-lagig sein. Die Schichten aus Aluminiumfolie und Glaspapier sind spaltfrei auf dem Innenbehälter 6 aufgebracht, das heißt, gepresst. Die Isolationsschicht kann eine sogenannte MLI (engl.: multilayer insulation) sein. Der Innenbehälter 6 und auch das Isolationselement weisen außenseitig etwa eine der Temperatur des Heliums He entsprechende Temperatur auf.

[0052] Der Transportbehälter 1 umfasst weiterhin ein Kühlsystem 15 mit einem Kühlmittelbehälter 16. Der Kühlmittelbehälter 16 ist vorzugsweise ebenfalls rotationssymmetrisch zu der Mittelachse M₁ aufgebaut. Der Kühlmittelbehälter 16 weist mittig einen Durchbruch 17 auf, der in Richtung der Mittelachse M₁ verläuft. Weiterhin weist der Kühlmittelbehälter 16 vier Durchbrüche 18, 19 auf, von denen in der Fig. 1 lediglich zwei in einer Schwerkraftrichtung g verlaufende Durchbrüche 18, 19 gezeigt sind. In dem Kühlmittelbehälter 16 ist eine kryogene Flüssigkeit, insbesondere Stickstoff N2, aufgenommen. In dem Kühlmittelbehälter 16 kann eine Gaszone 20 mit verdampftem Stickstoff N2 und eine Flüssigkeitszone 21 mit flüssigem Stickstoff N2 vorgesehen sein.

[0053] In einer Axialrichtung A des Innenbehälters 6 ist der Kühlmittelbehälter 16 neben dem Innenbehälter 6 angeordnet. Der Kühlmittelbehälter 16 ist, wie der Innenbehälter 6, innerhalb des Außenbehälters 2 positioniert. Zwischen dem Innenbehälter 6, insbesondere dem Deckelabschnitt 11 des Innenbehälters 6, und dem Kühlmittelbehälter 16 ist ein Zwischenraum 22 vorgesehen, der Teil des Zwischenraums 14 sein kann. Das heißt, der Zwischenraum 22 ist ebenfalls evakuiert.

[0054] Der Transportbehälter 1 umfasst weiterhin einen dem Kühlsystem 15 zugeordneten thermischen Schild 23. Der thermische Schild 23 ist in dem zwischen dem Innenbehälter 6 und dem Außenbehälter 2 vorgesehenen evakuierten Zwischenraum 14 angeordnet. Der thermische Schild 23 ist mit Hilfe des flüssigen Stickstoffs N2, der in dem Kühlmittelbehälter 16 aufgenommen ist, aktiv kühlbar oder aktiv gekühlt. Unter einer aktiven Kühlung ist vorliegend zu verstehen, dass der flüssige Stickstoff N2 zur Kühlung des thermischen Schilds 23 durch diesen hindurchgeleitet oder an diesem entlang geleitet wird. Der thermische Schild 23 wird hierbei auf eine Temperatur abgekühlt, die etwa dem Siedepunkt des Stickstoffs N2 entspricht.

[0055] Der thermische Schild 23 umfasst einen zylinder- oder rohrförmigen Basisabschnitt 24, der beidseitig von einem diesen stirnseitig abschließenden Deckelabschnitt 25, 26 abgeschlossen ist. Sowohl der Basisabschnitt 24 als auch die Deckelabschnitte 25, 26 sind mit Hilfe des Stickstoffs N₂ aktiv gekühlt. Alternativ sind die Deckelabschnitte 25, 26 stoffschlüssig mit dem Basisabschnitt 24 verbunden, so dass die Kühlung der Deckelabschnitte 25, 26 durch Wärmeleitung erfolgen kann. Der Basisabschnitt 24 kann im Querschnitt eine kreisrunde oder annähernd kreisrunde Geometrie aufweisen. Der thermische Schild 23 ist vorzugsweise ebenfalls rotationssymmetrisch zu der Mittelachse M₁ aufgebaut. Ein erster Deckelabschnitt 25 des thermischen Schilds 23 ist zwischen dem Innenbehälter 6, insbesondere dem Deckelabschnitt 11 des Innenbehälters 6, und dem Kühlmittelbehälter 16 angeordnet. Ein zweiter Deckelabschnitt 26 des thermischen Schilds 23 ist dem Kühlmittelbehälter 16 abgewandt. Der thermische Schild 23 ist dabei selbsttragend. Das heißt, der thermische Schild 23 stützt sich weder auf dem Innenbehälter 6 noch auf dem Außenbehälter 2 ab.

[0056] Der thermische Schild 23 ist fluiddurchlässig. Das heißt, ein Zwischenraum 27 zwischen dem Innenbehälter 6 und dem thermischen Schild 23 ist in Fluidverbindung mit dem Zwischenraum 14. Hierdurch können die Zwischenräume 14, 27 gleichzeitig evakuiert werden. In dem thermischen Schild 23 können Bohrungen, Durchbrüche oder dergleichen vorgesehen sein, um ein Evakuieren der Zwischenräume 14, 27 zu ermöglichen. Der thermische Schild 23 ist vorzugsweise aus einem hochreinen Aluminiumwerkstoff gefertigt.

[0057] Der erste Deckelabschnitt 25 des thermischen Schilds 23 schirmt den Kühlmittelbehälter 16 vollständig gegenüber dem Innenbehälter 6 ab. Das heißt, mit Blickrichtung von dem Innenbehälter 6 auf den Kühlmittelbehälter 16 ist der Kühlmittelbehälter 16 vollständig von dem ersten Deckelabschnitt 25 des thermischen Schilds 23 abgedeckt. Insbesondere umschließt der thermische Schild 23 den Innenbehälter 6 vollständig. Das heißt, der Innenbehälter 6 ist vollständig innerhalb des thermischen Schilds 23 angeordnet, wobei der thermische Schild 23, wie zuvor schon erwähnt, nicht fluiddicht ist.

[0058] Der thermische Schild 23 umfasst zum aktiven Kühlen desselben zumindest eine, bevorzugt jedoch mehrere Kühlleitungen. Beispielsweise kann der thermische Schild 23 sechs Kühlleitungen aufweisen. Die Kühlleitung oder die Kühlleitungen sind in Fluidverbindung mit dem Kühlmittelbehälter 16, so dass der flüssige Stickstoff N₂ von dem Kühlmittelbehälter 16 in die Kühlleitung oder in die Kühlleitungen strömen kann. Das Kühlsystem 15 kann weiterhin einen nicht gezeigten Phasenseparator umfassen, der dazu eingerichtet ist, gasförmigen Stickstoff N2 von flüssigem Stickstoff N2 zu trennen. Mit Hilfe des Phasenseparators kann beim Sieden des flüssigen Stickstoffs N2 entstehender gasförmiger Stickstoff N2 aus dem Kühlsystem 15 abgeblasen werden.

[0059] Die Kühlleitung oder die Kühlleitungen sind sowohl an dem Basisabschnitt 24 als auch an den Deckelabschnitten 25, 26 des thermischen Schilds 23 vorgesehen. Alternativ können die Deckelabschnitte 25, 26 stoffschlüssig mit dem Basisabschnitt 24 verbunden sein, so dass ihre Kühlung durch Wärmeleitung erfolgt. Die Kühlleitung oder die Kühlleitungen weisen gegenüber einer Horizontalen H, die senkrecht zu der Schwerkraftrichtung g angeordnet ist, eine Steigung auf. Insbesondere schließt die Kühlleitung oder schließen die Kühlleitungen mit der Horizontalen H einen Winkel von größer als 3° ein.

[0060] Zwischen dem thermischen Schild 23 und dem Außenbehälter 2 kann eine weitere mehrlagige Isolationsschicht, insbesondere eine MLI, angeordnet sein, die den Zwischenraum 14 völlig ausfüllt und somit den thermischen Schild 23 außenseitig und den Außenbehälter 2 innenseitig kontaktiert. Lagen aus Aluminiumfolie als Reflektor und Glasseide, Glaspapier oder Glasgittergewebe der Isolationsschicht sind hierbei abweichend von dem zuvor beschriebenen Isolationselement des Innenbehälters 6 flauschig in den Zwischenraum 14 eingebracht. Flauschig heißt hierbei, dass die Lagen aus Aluminiumfolie und Glasseide, Glaspapier oder Glasgittergewebe nicht gepresst sind, so dass durch die Prägung und Perforierung der Aluminiumfolie die Isolationsschicht und damit der Zwischenraum 14 störungsfrei evakuiert werden kann. Auch wird ein unerwünschter mechanisch-thermische Kontakt zwischen den Aluminiumfolienlagen reduziert. Dieser Kontakt könnte den sich durch Strahlungsaustausch einstellenden Temperaturgradient der Aluminiumfolienlagen stören.

[0061] Der thermische Schild 23 ist umlaufend beabstandet von der Kupferschicht des Isolationselementes des Innenbehälters 6 angeordnet und berührt diese nicht. Der Wärmeeinfall durch Strahlung wird dadurch auf das physikalisch mögliche Minimum reduziert. Eine Spaltbreite eines zwischen der Kupferschicht und dem thermischen Schild 23 vorgesehenen Spalts kann 10 mm betragen. Hierdurch kann Wärme von den Oberflächen des Innenbehälters 6 zu dem thermischen Schild 23 nur durch Strahlung und Restgasleitung übertragen werden.

[0062] Der Innenbehälter 6 ist an einem dem ersten Deckelabschnitt 11 zugeordneten Endabschnitt fest mit dem Außenbehälter 2 verbunden. Das heißt, der Innenbehälter 6 ist an dem zweiten Deckelabschnitt 11 unverschieblich gegenüber dem thermischen Schild 23 und dem Außenbehälter 2. An dem Außenbehälter 2 ist ein, insbesondere rohrförmiger, Befestigungspunkt 28 vorgesehen, der mit dem Befestigungspunkt 13 verbunden ist. Die Befestigungspunkte 13, 28 sind durch den in dem Kühlmittelbehälter 16 vorgesehenen Durchbruch 17 hindurchgeführt. Auch der Kühlmittelbehälter 16 ist in dem Außenbehälter 2 axial fixiert.

[0063] Der thermische Schild 23 umfasst einen Tragring 29, der dem ersten Deckelabschnitt 10 des Innenbehälters 6 zugeordnet ist. Der Tragring 29 kann beispielsweise mit dem Basisabschnitt 24 des thermischen Schilds 23 stoffschlüssig verbunden sein. Der Innenbehälter 6 ist über den Befestigungsflansch 12 mit Hilfe erster Aufhängstäbe 30 bis 33 an dem Tragring 29 aufgehängt. Die ersten Aufhängstäbe 30 bis 33 sind insbesondere Zugstäbe. Die Anzahl der ersten Aufhängstäbe 30 bis 33 ist beliebig. Beispielsweise können vier derartige erste Aufhängstäbe 30 bis 33 vorgesehen sein, die sternförmig angeordnet sind. Die ersten Aufhängstäbe 30 bis 33 können über einen Umfang des Tragrings 29 ungleichmäßig verteilt angeordnet sein. Bezüglich der Schwerkraftrichtung g sind zwei erste Aufhängstäbe 32, 33 unterhalb der Mittelachse M₁ angeordnet. Zwei weitere erste Aufhängstäbe 30, 31 sind bezüglich der Schwerkraftrichtung g oberhalb der Mittelachse M₁ angeordnet. Die ersten Aufhängstäbe 30 bis 33 sind jeweils von dem Befestigungsflansch 12 hin zu dem Tragring 29 geführt und verbinden den Tragring 29 mit dem Befestigungsflansch 12.

[0064] Weiterhin ist der Tragring 29 mit Hilfe zweiter Aufhängstäbe 34 bis 37 an dem Außenbehälter 2 aufgehängt. Die zweiten Aufhängstäbe 34 bis 37 sind vorzugsweise ebenfalls sternförmig angeordnet und können ungleichmäßig über den Umfang des Tragrings 29 verteilt angeordnet sein. Die Anzahl der zweiten Aufhängstäbe 34 bis 37 ist beliebig. Beispielsweise sind vier derartige zweite Aufhängstäbe 34 bis 37 vorgesehen. Zwei der zweiten Aufhängstäbe 36, 37 sind bezüglich der Schwerkraftrichtung g unterhalb der Mittelachse M₁ angeordnet. Zwei weitere der zweiten Aufhängstäbe 34, 35 sind bezüglich der Schwerkraftrichtung g oberhalb der Mittelachse M₁ positioniert.

[0065] Zumindest einer der ersten Aufhängstäbe 32, 33 weist eine erste Federeinrichtung 38 auf. Vorzugsweise weisen die beiden ersten Aufhängstäbe 32, 33, die bezüglich der Schwerkraftrichtung g unterhalb der Mittelachse M₁ angeordnet sind, jeweils eine derartige Federeinrichtung 38 auf. Diejenigen der ersten Aufhängstäbe 30, 31, die bezüglich der Schwerkraftrichtung g oberhalb der Mittelachse M₁ angeordnet sind, weisen keine derartige erste Federeinrichtung 38 auf.

[0066] Der Tragring 29 umfasst mehrere Taschen 39 bis 42, wobei in jeder Tasche 39 bis 42 ein zweiter Aufhängstab 34 bis 37 aufgenommen ist. Die Taschen 39 bis 42 verlaufen ausgehend von dem Tragring 29 radial nach innen auf den Befestigungsflansch 12 zu. Die zweiten Aufhängstäbe 34 bis 37 stützen sich jeweils auf der ihnen zugeordneten Tasche 39 bis 42 ab. Somit ist der Tragring 29 über die Taschen 39 bis 42 und die zweiten Aufhängstäbe 34 bis 37 an dem Außenbehälter 2 aufgehängt. In den Fig. 2 und 3 sind die zweiten Aufhängstäbe 34, 35 in einer Montageposition gezeigt, in der diese sich noch nicht an den ihnen zugeordneten Taschen 39, 40 abstützen. Nach der Montage des Transportbehälters 1 haben an den zweiten Aufhängstäben 34, 35 vorgesehene Muttern mit den Taschen 39, 40 Kontakt.

[0067] An den beiden zweiten Aufhängstäben 36, 37, die bezüglich der Schwerkraftrichtung g unterhalb der Mittelachse M₁ vorgesehen sind, sind jeweils zweite Federeinrichtungen 43 vorgesehen. Die ersten Federeinrichtungen 38 und die zweiten Federeinrichtungen 43 sind vom Prinzip her identisch aufgebaut. Die zweiten Federeinrichtungen 43 stützen sich auf den Taschen 41, 42 ab. Diejenigen zweiten Aufhängstäbe 34, 35, die bezüglich der Schwerkraftrichtung g oberhalb der Mittelachse M₁ angeordnet sind, weisen keine derartigen Federeinrichtungen 43 auf. In der Fig. 3 ist der zweite Aufhängstab 37 in einer Montageposition gezeigt, in der die zweite Federeinrichtung 43 keinen Kontakt mit der Tasche 42 hat. Nach der Montage des Transportbehälters 1 hat die zweite Federeinrichtung 43 Kontakt mit der Tasche 42.

[0068] Mit Hilfe der Taschen 39 bis 42 kann eine möglichst große mechanische Länge der zweiten Aufhängstäbe 34 bis 37 erreicht werden. Hierdurch ist der Wärmeleitungsweg von dem Außenbehälter 2 hin zu dem Tragring 29 möglichst lang, wodurch der Wärmeeintrag auf den thermischen Schild 23 reduziert werden kann. Mit Hilfe der Federeinrichtungen 38, 43 kann eine Federvorspannung der ersten Aufhängstäbe 32, 33 und der zweiten Aufhängstäbe 36, 37 bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Innenbehälters 6 und des thermischen Schilds 23 gewährleistet werden.

[0069] Die Fig. 4 zeigt eine vergrößerte Detailansicht der zweiten Federeinrichtung 43. Jede der Federeinrichtungen 38, 43 weist eine Vielzahl an Tellerfederpaketen oder Tellerfederelementen 44 auf, von denen in der Fig. 4 nur eines mit einem Bezugszeichen versehen ist. Jedes Tellerfederelement 44 umfasst ein, zwei oder mehrere aufeinandergelegte gewölbte Tellerfedern. Benachbarte Tellerfederelemente 44 sind so angeordnet, dass diese gegensätzlich gewölbt sind. Hierdurch kann die gewünschte Federwirkung erreicht werden.

[0070] Nun zurückkehrend zu der Fig. 1 sind an dem zweiten Deckelabschnitt 11 des Innenbehälters 6 vier sternförmig angeordnete dritte Aufhängstäbe 45, 46 vorgesehen, von denen in der Fig. 1 lediglich zwei gezeigt sind. Mit Hilfe der dritten Aufhängstäbe 45, 46 ist der Innenbehälter 6 an dem thermischen Schild 23 beziehungsweise dem Kühlmittelbehälter 16 aufgehängt. Der thermische Schild 23 ist wiederum über vierte Aufhängstäbe 47, 48, von denen in der Fig. 1 lediglich zwei gezeigt sind, an dem Außenbehälter 2 aufgehängt. Zur Befestigung der Aufhängstäbe 45 bis 48 kann auch ein weiterer Tragring vorgesehen sein. Die Aufhängstäbe 45 bis 48 sind durch die in dem Kühlmittelbehälter 16 vorgesehenen Durchbrüche 18, 19 hindurchgeführt.

[0071] Der Transportbehälter 1 umfasst auch mehrere Verdrehsicherungen 49, 50, die ein Verdrehen des Innenbehälters 6 gegenüber dem Tragring 29 verhindern. Die Verdrehsicherungen 49, 50 sind beispielsweise als Stahlbänder ausgebildet. Insbesondere sind die Verdrehsicherungen 49, 50 mit einem Ende jeweils fest mit dem Deckelabschnitt 10 des Innenbehälters 6 und mit einem andern Ende fest mit dem Tragring 29 verbunden.

[0072] Die Funktionsweise des Transportbehälters 1 wird im Folgenden zusammenfassend erläutert. Vor dem Befüllen des Innenbehälters 6 mit dem flüssigen Helium He wird zunächst der thermische Schild 23 mit Hilfe von tiefkaltem anfangs gasförmigen und später flüssigen Stickstoff N2 zumindest annähernd oder ganz bis auf den Siedepunkt (1,3 bara: 79,5 K) des flüssigen Stickstoffs N₂ abgekühlt. Der Innenbehälter 6 wird dabei noch nicht aktiv gekühlt. Bei dem Abkühlen des thermischen Schilds 23 wird das sich noch in dem Zwischenraum 14 befindende Vakuum-Restgas an dem thermischen Schild 23 ausgefroren. Hierdurch kann bei einem Befüllen des Innenbehälters 6 mit dem flüssigen Helium He verhindert werden, dass das Vakuum-Restgas außenseitig auf dem Innenbehälter 6 ausgefroren wird und somit die metallisch blanke Oberfläche der Kupferschicht des Isolationselements des Innenbehälters 6 verunreinigt. Sobald der thermische Schild 23 und der Kühlmittelbehälter 16 vollständig abgekühlt sind und der Kühlmittelbehälter 16 wieder mit Stickstoff N2 aufgefüllt ist, wird der Innenbehälter 6 mit dem flüssigen Helium He befüllt.

[0073] Da zunächst der thermische Schild 23 abgekühlt wird und der Innenbehälter 6 noch nicht mit Helium He befüllt wird, ergibt sich eine Längendifferenz zwischen dem gekühlten thermischen Schild 23 und dem Innenbehälter 6 zum einen aufgrund der unterschiedlichen Temperaturen und zum anderen aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien des thermischen Schilds 23, nämlich Aluminium, und dem Material des Innenbehälters 6, nämlich Edelstahl. Dies kann zu Relativbewegungen zwischen dem thermischen Schild 23 und dem Innenbehälter 6 führen. Die durch die Relativbewegung zwischen thermischem Schild 23 und Innenbehälter 6 hervorgerufenen thermischen Spannungen sind deutlich größer als die, die bei Betriebstemperatur des Transportbehälters 1 auftreten und die vom Unterschied zwischen den thermischen Wärmeausdehnungskoeffizienten von Aluminium und Edelstahl dominiert werden.

[0074] Diese Spannungen bei der Inbetriebnahme können nicht mehr durch die elastischen Verformungen der ersten und zweiten Aufhängstäbe 30 bis 37 aufgenommen werden, vielmehr wird eine plastische Verformung, das heißt, eine bleibende Längung der Aufhängstäbe 30 bis 37 eintreten. Dabei kann der Innenbehälter 6 leicht absacken und somit leicht schräg zu der Mittelachse M₁ stehen. Mit Hilfe der Federeinrichtungen 38, 43 wird jedoch gewährleistet, dass die Aufhängstäbe 30 bis 37 eben keine signifikante plastische Verformung erleiden und stets unter Zugspannung stehen. Durch die Federeinrichtungen 38, 43 wird somit verhindert, dass die jeweiligen beiden unteren Aufhängstäbe 32, 33, 36, 37 lose werden. Hierdurch wird wiederum verhindert, dass der Innenbehälter 6 innerhalb des Außenbehälters 2 lose wird, wodurch zuverlässig das Auftreten zusätzlicher Beschleunigungskräfte, beispielsweise beim Transport des Transportbehälters 1, verhindert wird. Weitere plastische Verformungen der Aufhängstäbe 30 bis 37 aufgrund dieser Beschleunigungskräfte können durch die Federvorspannung mit Hilfe der Federeinrichtungen 38, 43 somit verhindert werden. Hierdurch kann ein zu starkes Absacken des Innenbehälters 6 in dem Außenbehälter 2 oder ein Brechen der Aufhängstäbe 30 bis 37 und somit eine Beschädigung des Transportbehälters 1 verhindert werden.

[0075] Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie im Rahmen der Ansprüche vielfältig modifizierbar.

Verwendete Bezuaszeichen

[0076] 

1

Transportbehälter

2

Außenbehälter

3

Basisabschnitt

4

Deckelabschnitt

5

Deckelabschnitt

6

Innenbehälter

7

Gaszone

8

Flüssigkeitszone

9

Basisabschnitt

10

Deckelabschnitt

11

Deckelabschnitt

12

Befestigungsflansch

13

Befestigungspunkt

14

Zwischenraum

15

Kühlsystem

16

Kühlmittelbehälter

17

Durchbruch

18

Durchbruch

19

Durchbruch

20

Gaszone

21

Flüssigkeitszone

22

Zwischenraum

23

Schild

24

Basisabschnitt

25

Deckelabschnitt

26

Deckelabschnitt

27

Zwischenraum

28

Befestigungspunkt

29

Tragring

30

Aufhängstab

31

Aufhängstab

32

Aufhängstab

33

Aufhängstab

34

Aufhängstab

35

Aufhängstab

36

Aufhängstab

37

Aufhängstab

38

Federeinrichtung

39

Tasche

40

Tasche

41

Tasche

42

Tasche

43

Federeinrichtung

44

Tellerfederelement

45

Aufhängstab

46

Aufhängstab

47

Aufhängstab

48

Aufhängstab

49

Verdrehsicherung

50

Verdrehsicherung

A

Axialrichtung

g

Schwerkraftrichtung

H

Horizontale

He

Helium

H₂

Wasserstoff

I₂

Länge

M₁

Mittelachse

N₂

Stickstoff

O₂

Sauerstoff

Ansprüche

1. Transportbehälter (1) für Helium (He), mit einem Innenbehälter (6) zum Aufnehmen des Heliums (He), einem thermischen Schild (23), der mit Hilfe einer kryogenen Flüssigkeit (N₂) aktiv kühlbar ist und in dem der Innenbehälter (6) aufgenommen ist, einem Außenbehälter (2), in dem der thermische Schild (23) und der Innenbehälter (6) aufgenommen sind, und einem an dem thermischen Schild (23) vorgesehenen Tragring (29), wobei der Innenbehälter (6) mit Hilfe erster Aufhängstäbe (30 - 33) an dem Tragring (29) aufgehängt ist, wobei der Tragring (29) mit Hilfe zweiter Aufhängstäbe (34 - 37) an dem Außenbehälter (2) aufgehängt ist, wobei zumindest einer der ersten Aufhängstäbe (30 - 33) eine erste Federeinrichtung (38) und zumindest einer der zweiten Aufhängstäbe (34 - 37) eine zweite Federeinrichtung (43) aufweist, um eine Federvorspannung der ersten Aufhängstäbe (30 - 33) und der zweiten Aufhängstäbe (34 - 37) bei unterschiedlichen Wärmeausdehnungen des Innenbehälters (6) und des thermischen Schilds (23) zu gewährleisten.

2. Transportbehälter nach Anspruch 1, wobei die ersten Aufhängstäbe (30 - 33) und die zweiten Aufhängstäbe (34 - 37) jeweils sternförmig angeordnet sind.

3. Transportbehälter nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Federeinrichtung (38) und die zweite Federeinrichtung (43) jeweils mehrere Tellerfederelemente (44) aufweisen.

4. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei jeweils vier erste Aufhängstäbe (30 - 33) und vier zweite Aufhängstäbe (34 - 37) vorgesehen sind.

5. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei der zumindest eine erste Aufhängstab (30 - 33), der die erste Federeinrichtung (38) aufweist, bezüglich einer Schwerkraftrichtung (g) unterhalb einer Mittelachse (Mi) des Außenbehälters (2) angeordnet ist.

6. Transportbehälter nach Anspruch 5, wobei zwei erste Aufhängstäbe (32, 33), die jeweils eine erste Federeinrichtung (38) aufweisen, bezüglich der Schwerkraftrichtung (g) unterhalb der Mittelachse (M₁) des Außenbehälters (2) angeordnet sind.

7. Transportbehälter nach Anspruch 5 oder 6, wobei der zumindest eine zweite Aufhängstab (34 - 37), der die zweite Federeinrichtung (43) aufweist, bezüglich der Schwerkraftrichtung (g) unterhalb der Mittelachse (Mi) des Außenbehälters (2) angeordnet ist.

8. Transportbehälter nach Anspruch 7, wobei zwei zweite Aufhängstäbe (36, 37), die jeweils eine zweite Federeinrichtung (43) aufweisen, bezüglich der Schwerkraftrichtung (g) unterhalb der Mittelachse (Mi) des Außenbehälters (2) angeordnet sind.

9. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 8, wobei der Tragring (29) Taschen (39 - 42) aufweist, in denen die zweiten Aufhängstäbe (34 - 37) angeordnet sind.

10. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei der Innenbehälter (6) einen Befestigungsflansch (12) aufweist, an dem die ersten Aufhängstäbe (30 - 33) befestigt sind.

11. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 10, wobei der Tragring (29), die ersten Aufhängstäbe (30 - 33) und die zweiten Aufhängstäbe (34 - 37) einem ersten Deckelabschnitt (10) des Innenbehälters (6) zugeordnet sind.

12. Transportbehälter nach Anspruch 11, wobei der Innenbehälter (6) an einem zweiten Deckelabschnitt (11) mit Hilfe dritter Aufhängstäbe (45, 46) an dem thermischen Schild (23) aufgehängt ist und wobei der thermische Schild (23) mit Hilfe vierter Aufhängstäbe (47, 48) an dem Außenbehälter (2) aufgehängt ist.

13. Transportbehälter nach Anspruch 12, wobei die dritten Aufhängstäbe (45, 46) und die vierten Aufhängstäbe (47, 48) durch einen Kühlmittelbehälter (16), in dem die kryogene Flüssigkeit (N₂) aufgenommen ist, hindurchgeführt sind.

14. Transportbehälter nach Anspruch 13, wobei der Innenbehälter (6) an dem zweiten Deckelabschnitt (11) unverschieblich gegenüber dem thermischen Schild (23) ist.

15. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 14, wobei der thermische Schild (23) den Innenbehälter (6) vollständig umschließt.

Claims

1. Transport container (1) for helium (He) having an inner container (6) for receiving the helium (He), a heat shield (23) which is actively coolable with the aid of a cryogenic liquid (N₂) and in which the inner container (6) is received, (2) an outer container in which the heat shield (23) and the inner container (6) are received, and a support ring (29) provided on the heat shield (23), wherein the inner container (6) is suspended on the support ring (29) with the aid of first suspensions rods (30 - 33), wherein the support ring (29) is suspended on the outer container (2) with the aid of second suspension rods (34 - 37), wherein at least one of the first suspension rods (30 - 33) has a first spring device (38) and at least one of the second suspension rods (34 - 37) has a second spring device (43), in order to ensure a spring preloading of the first suspension rods (30 - 33) and the second suspension rods (34 - 37) at different thermal expansions of the inner container (6) and the heat shield (23).

2. Transport container according to claim 1, wherein the first suspension rods (30 - 33) and the second suspension rods (34 - 37) are each arranged in a star shape.

3. Transport container according to claim 1 or 2, wherein the first spring device (38) and the second spring device (43) each comprise a plurality of disk spring elements (44).

4. Transport container according to any of claims 1 - 3, wherein in each case four first suspension rods (30 - 33) and four second suspension rods (34 - 37) are provided.

5. Transport container according to any of claims 1 - 4, wherein the at least one first suspension rod (30 - 33) having the first spring device (38) is arranged below a central axis (Mi) of the outer container (2) relative to a direction of gravity (g).

6. Transport container according to claim 5, wherein two first suspension rods (32, 33), each having a first spring device (38), are arranged below the central axis (Mi) of the outer container (2) relative to the direction of gravity (g).

7. Transport container according to claim 5 or 6, wherein the at least one second suspension rod (34 - 37) having the second spring device (43) is arranged below the central axis (Mi) of the outer container (2) relative to the direction of gravity (g).

8. Transport container according to claim 7, wherein two second suspension rods (36, 37) each having a second spring device (43) are arranged below the central axis (Mi) of the outer container (2) relative to the direction of gravity (g).

9. Transport container according to any of claims 1 - 8, wherein the support ring (29) has pockets (39 - 42) in which the second suspension rods (34 - 37) are arranged.

10. Transport container according to any of claims 1 - 9, wherein the inner container (6) has a mounting flange (12) to which the first suspension rods (30 - 33) are attached.

11. Transport container according to any of claims 1 - 10, wherein the support ring (29), the first suspension rods (30 - 33) and the second suspension rods (34 - 37) are associated with a first lid section (10) of the inner container (6).

12. Transport container according to claim 11, wherein the inner container (6) is suspended on the heat shield (23) at a second lid section (11) with the aid of third suspension rods (45, 46), and wherein the heat shield (23) is suspended on the outer container (2) with the aid of fourth suspension rods (47, 48).

13. Transport container according to claim 12, wherein the third suspension rods (45, 46) and the fourth suspension rods (47, 48) are passed through a coolant container (16) in which the cryogenic liquid (N₂) is received.

14. Transport container according to claim 13, wherein the inner container (6) on the second lid section (11) is non-displaceable with respect to the heat shield (23).

15. Transport container according to any of claims 1 - 14, wherein the heat shield (23) completely surrounds the inner container (6).

Revendications

1. Contenant de transport (1) destiné à de l'hélium (He), comprenant un contenant interne (6) pour la collecte de l'hélium (He), un écran thermique (23), qui peut être refroidi activement à l'aide d'un fluide cryogénique (N₂) et dans lequel est logé le contenant interne (6), un contenant externe (2), dans lequel sont logés l'écran thermique (23) et le contenant interne (6) et une bague de support (29) prévue au niveau de l'écran thermique (23), le contenant interne (6) étant suspendu à la bague de support (29) à l'aide de premières tiges de suspension (30 - 33), la bague de support (29) étant suspendue au contenant externe (2) à l'aide de deuxièmes tiges de suspension (34 - 37), au moins une des premières tiges de suspension (30 - 33) présentant un premier dispositif de ressort (38) et au moins une des deuxièmes tiges de suspension (34 - 37) présentant un deuxième dispositif de ressort (43), afin d'assurer une précontrainte de ressort des premières tiges de suspension (30 - 33) et des deuxièmes tiges de suspension (34 - 37) à différentes dilatations thermiques du contenant interne (6) et de l'écran thermique (23).

2. Contenant de transport selon la revendication 1, dans lequel les premières tiges de suspension (30 - 33) et les deuxièmes tiges de suspension (34 - 37) sont disposées respectivement en forme d'étoile.

3. Contenant de transport selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier dispositif de ressort (38) et le deuxième dispositif de ressort (43) présentent respectivement plusieurs éléments de ressort à disque (44).

4. Contenant de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel sont prévues respectivement quatre premières tiges de suspension (30 - 33) et quatre deuxièmes tiges de suspension (34 - 37).

5. Contenant de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'au moins une première tige de suspension (30 - 33), qui présente le premier dispositif de ressort (38), est disposée en dessous d'un axe central (M₁) du contenant externe (2) par rapport à un sens de la gravité (g).

6. Contenant de transport selon la revendication 5, dans lequel deux premières tiges de suspension (32, 33), qui présentent respectivement un premier dispositif de ressort (38), sont disposées en dessous de l'axe central (M₁) du contenant externe (2) par rapport au sens de la gravité (g).

7. Contenant de transport selon la revendication 5 ou 6, dans lequel l'au moins une deuxième tige de suspension (34 - 37), qui présente le deuxième dispositif de ressort (43), est disposée en dessous de l'axe central (M₁) du contenant externe (2) par rapport au sens de la gravité (g).

8. Contenant de transport selon la revendication 7, dans lequel deux deuxièmes tiges de suspension (36, 37), qui présentent respectivement un deuxième dispositif de ressort (43), sont disposées en dessous de l'axe central (Mi) du contenant externe (2) par rapport au sens de la gravité (g).

9. Contenant de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la bague de support (29) présente des poches (39 - 42), dans lesquelles sont disposées les deuxièmes tiges de suspension (34 - 37).

10. Contenant de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le contenant interne (6) présente une bride de fixation (12), à laquelle sont fixées les premières tiges de suspension (30 - 33).

11. Contenant de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel la bague de support (29), les premières tiges de suspensions (30 - 33) et les deuxièmes tiges de suspension (34 - 37) sont associées à une première partie de couvercle (10) du contenant interne (6).

12. Contenant de transport selon la revendication 11, dans lequel le contenant interne (6) est suspendu par une deuxième partie de couvercle (11) à l'aide de troisièmes tiges de suspension (45, 46) à l'écran thermique (23) et dans lequel l'écran thermique (23) est suspendu au contenant externe (2) à l'aide de quatrièmes tiges de suspension (47, 48).

13. Contenant de transport selon la revendication 12, dans lequel les troisièmes tiges de suspension (45, 46) et les quatrièmes tiges de suspension (47, 48) sont passées à travers un contenant de fluide de refroidissement (16), dans lequel le fluide cryogénique (N₂) est collecté.

14. Contenant de transport selon la revendication 13, dans lequel le contenant interne (6) ne peut être déplacé par rapport à l'écran thermique (23) au niveau de la deuxième partie de couvercle (11).

15. Contenant de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans lequel l'écran thermique (23) entoure totalement le contenant interne (6).

Zeichnung