Verfahren zum Einbringen eines Adsorptionsmittels

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen eines Adsorptionsmittels in den lsolationsraum von vakuumisolierten doppelwandigen Behältern nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Behälter für die Speicherung von tiefkalten verflüssigten Gasen müssen stets mit einer aufwendigen Isolierung versehen werden, um die durch den Wärmeeinfall aus der Umgebung verursachte Verdampfung des verflüssigten Gases gering zu halten. Sie werden deshalb stets als doppelwandige Behälter ausgeführt, wobei zwischen dem Innen- und dem Außenbehälter ein Isolationsraum gebildet wird. Die Isolierung wird dadurch erzeugt, daß der Zwischenraum mit schlecht wärmeleitendem Material, beispielsweise mit Superisolation, ausgefüllt und nach Fertigstellung der Behälter evakuiert wird.

[0003] Um die Wärmeleitung des Gases auf ein Minimum zu reduzieren, sind Isolationsvakua von ca. 10-³ mbar erforderlich. Derartige Drücke lassen sich mit Hilfe geeigneter Pumpstände relativ einfach und schnell erzeugen. Bedingt durch Mikroleckagen und Desorption würde der Druck nach dem Verschließen des Isolationsraumes im Laufe der Zeit jedoch ansteigen, was eine Erhöhung der Verdampfungsrate des gespeicherten Flüssiggases und somit eine Verschlechterung der Behälterqualität zur Folge hätte. Damit dieses nicht geschieht, werden Adsorptionsmaterialien, wie z. B. Aktivkohle oder Molekularsieb, in dem lsolationsraum, und zwar unmittelbar am Innenbehälter, angeordnet. Diese Adsorptionsmaterialien besitzen die Eigenschaften, bei tiefen Temperaturen selbst im Vakuum große Mengen von Gasmolekülen adsorbieren zu können und sorgen somit dafür, daß im Betriebszustand, d. h. bei kaltem Innenbehälter, der Druck im Isolationsraum auch nach mehreren Jahren Lebensdauer der Behälter ausreichend niedrig ist.

[0004] Ein Problem in der Kryobehälterproduktion stellt jedoch die hohe Affinität der Adsorptionsmittel, insbesondere Molekularsieb, gegenüber Feuchtigkeit dar. Sie sind in der Lage, aus der Luft mehrere Gewichtsprozent Wasser aufzunehmen, wodurch ihre Adsorptionskapazität für andere Gase deutlich herabgesetzt wird. Aus diesem Grunde werden sie vor dem Einbau in die Behälter aktiviert, was im wesentlichen bedeutet, daß sie ihres adsorbierten Wassers entledigt werden. Dieses geschieht durch Erhitzen auf 100 °C (Aktivkohle), bzw. über 300 °C (Molekularsieb) und gleichzeitiges Evakuieren.

[0005] Während der Behälterfertigung werden die Adsorptionsmittel bereits wieder der atmosphärischen Luft ausgesetzt, so daß sie erneut Wasser adsorbieren können. Des weiteren sind die sonstigen in den Isolationsraum eingebrachten Materialien mit Wassermolekülen beladen, die nach dem Bau des Behälters durch Erwärmung und Spülen mit trockenem Stickstoff entfernt werden müssen. Dadurch können im Isolationsraum zum Teil erhebliche Wasserdampfpartialdrücke auftreten, was ebenfalls dazu beiträgt, daß sich das Adsorptionsmittel wieder mit Feuchtigkeit belädt. Die vorherige Aktivierung des Adsorptionsmittels wird dadurch praktisch zunichte gemacht. Als Folge hieraus ergibt sich, daß die Ausheiz- und Evakuierzeiten vor dem Verschließen des lsolationsraumes wesentlich verlängert werden, wodurch sowohl ein erhöhter Zeitaufwand als auch enorme zusätzliche Energiekosten verursacht werden.

[0006] Aus der CH-A-416 851 ist eine Getteranordnung für Vakuumgefäße, insbesondere Elektronenröhren, bekannt, bei welche diese Nachteile vermieden werden, indem das Gettermaterial in einer metallischen Folie angeordnet wird. Nach dem Ausheizen und Entgasen des Gefäßes wird der Getter aktiviert. Dazu wird die metallische Folie geöffnet, indem sie von außen her geheizt wird, bis sie schmilzt. Dies schließt jedoch eine Anordnung der das Gettermaterial enthaltenden Folie unmittelbar am Innenbehälter aus, wie sie für doppelwandige Behälter zur Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase anzustreben ist.

[0007] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einbringen eines Adsorptionsmittels in den Isolationsraum vom vakuumisolierten doppelwandigen Behältern für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase zu schaffen, bei dem das aktivierte Adsorptionsmittel in einer Schutzfolie im Isolationsraum am Innenbehälter angeordnet und die Schutzfolie geöffnet werden kann, ohne daß sie durch äußere Wärmezufuhr zerstört werden muß.

[0008] Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.

[0009] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 4 angegeben.

[0010] Der Patentanspruch 5 bezieht sich auf die Verwendung eines Siegelrandbeutels aus metallisierter Kunststoffolie als Schutzhülle zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4.

[0011] Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die Adsorptionsmittel nach dem Aktivieren in gas-und feuchtigkeitsundurchlässigen Behältern, z. B. Siegelrandbeutel aus metallisierten Kunststoffolien, verpackt. Die Verpackungen werden zu Beginn der Behälterfertigung am Innenbehälter angebracht und halten das Adsorptionsmittel verschlossen. Erst beim abschließenden Evakuieren entsteht infolge des Unterdruckes im Isolationsraum in den Verpackungen ein Überdruck, der zur Zerstörung der Verpackungen und somit zum Freisetzen des Adsorptionsmittels führt.

[0012] Es ist vorteilhaft, wenn das Adsorptionsmittel bei erhöhter Temperatur verpackt wird. Hierbei belädt sich das Adsorptionsmittel mit weniger Gas als bei Verpackung unter Raumtemperatur. Infolgedessen platzt der Verpackungsbehälter nicht schon bei Erzeugung des Vakuums auf, sondern erst dann, wenn der lsolationsraum mindestens annähernd mit der Temperatur ausgeheizt wird, bei der das Adsorptionsmittel verpackt wurde. Daher kann man in diesem Fall bei kaltem Behälter den Isolationsraum evakuieren, beispielsweise um eine Lecksuche durchzuführen, ohne daß das Adsorptionsmittel freigesetzt wird. Desgleichen kann die Isolation ohne Erzeugung eines Vakuums ausgeheizt werden.

[0013] Die Verpackungstemperatur sollte mindestens 50 °C betragen, um die beschriebenen Effekte zu erzielen. Die obere Temperatur wird lediglich durch die thermische Stabilität der Verpackungsbehälter begrenzt und kann mehrere hundert °C betragen. Da in der Regel bei etwa 100 °C ausgeheizt wird, ergibt sich für die Mehrzahl der praktischen Anwendungsfälle eine obere Verpackungstemperatur von etwa 120 °C.

[0014] Das Anbringen der mit Adsorptionsmittel gefüllten Behälter am Innenbehälter ist zweckmäßig, weil dort die tiefsten Temperaturen herrschen. Grundsätzlich können die Behälter jedoch auch an anderen Stellen angebracht werden.

[0015] Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die Verwendung von Siegelrandbeuteln beschränkt. Jeder Behälter, der die Kriterien gas-und wasserdicht, sowie aufplatzend bei Vakuum erfüllt, ist geeignet. So können z. B. starre Behälter mit einer einzigen Öffnung verwendet werden, wenn die Öffnung mit einer entsprechenden Folie verschlossen wird. Ein derartiger Behälter kann beispielsweise in Form eines Kreisringes um das Halsrohr des Kryobehälters angeordnet werden.

[0016] Die Zeichnung veranschaulicht zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.

[0017] Es zeigen

Fig.1 einen Siegelrandbeutel mit Adsorptionsmittel,

Fig.2 einen um den Halsring angeordneten Behälter mit Adsorptionsmittel.

[0018] Der in Fig.1 dargestellte Behälter ist ein Siegelrandbeutel, der mit Molekularsieb 1 gefüllt ist. Das Material des Siegelrandbeutels ist eine kleberkaschierte Verbundfolie aus Kunststoff und Metall. Im einzelnen besteht sie aus einer 75 µ dicken Polypropylenfolie 2, einer 12 µ dicken Aluminiumfolie 3 und einer ebenfalls 12 µ dicken biaxialgestreckten Polyesterfolie 4. Die äußeren Abmessungen des Siegelrandbeutes sind 10 cm x 20 cm.

[0019] Fig.2 zeigt einen Kryobehälter, bestehend aus einem Innenbehälter 5 und einem Außenbehälter 6, verbunden durch ein Halsrohr 7. Zwischen Innenbehälter 5 und Außenbehälter 6 befindet sich eine Superisolation 8. Erfindungsgemäß ist um das Halsrohr 7 ein kreisringförmiger Adsorptionsmittelbehälter 9 mit Adsorptionsmittel 10 angeordnet. Der Adsorptionsmittelbehälter ist erfindungsgemäß mit einer bei Unterdruck aufplatzenden Aluminiumfolie 11 verschlossen.

Ansprüche

1. Verfahren zum Einbringen eines Adsorptionsmittels in den Isolationsraum von vakuumisolierten doppelwandigen Behältem für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase, bei dem das Adsorptionsmittel vor Erzeugung des Vakuums in einer gas- und wasserdichten Schutzhülle verpackt, in dem Isolationsraum angeordnet und im Vakuum durch Öffnen der Schutzhülle freigesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen der Schutzhülle durch Aufplatzen beim Evakuieren erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel zuvor bei einer über der Raumtemperatur liegenden Temperatur in den Behälter abgefüllt wurde.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel bei Temperaturen zwischen 50 und 120°C abgefüllt wurde.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Adsorptionsmittel bei 100°C abgefüllt wurde.

5. Verwendung eines Siegelrandbeutels aus metallisierter Kunststoffolie als Schutzhülle zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Kunststoffolie aus einer Polypropylenfolie (2) besteht, auf welcher eine Aluminiumfolie (3) und eine biaxialgestreckte Polyesterfolie (4) klebekaschiert sind.

Claims

1. Method for introducing an adsorption agent into the insulation chamber of vacuum-insulated double-walled containers for storing low-boiling liquefied gases, in which method the adsorption agent is packaged in a gas tight and water tight protective envelope before the vacuum is produced, is placed in the insulation chamber and is released in the vacuum by opening the protective envelope, characterized in that the opening of the protective envelope takes place by bursting during evacuation.

2. Method according to Claim 1, characterized in that the adsorption agent was filled into the container beforehand at a temperature situated above room temperature.

3. Method according to Claim 2, characterized in that the adsorption agent was filled at temperatures between 50 and 120 °C.

4. Method according to Claim 3, characterized in that the adsorption agent was filled at 100 °C.

5. Use of a sealed-edge bag of metallized plastic film as protective envelope for carrying out the method according to one of the Claims 1 to 4, in which the plastic film is composed of a polypropylene film (2) on which an aluminium foil (3) and a biaxially stretched polyester film (4) are laminated by gluing.

Revendications

1. Procédé pour introduire un agent d'adsorption dans l'enceinte d'isolation d'un récipient à double paroi à isolation sous vide pour le stockage de gaz liquéfié à basse température d'ébullition, procédé selon lequel l'agent d'adsorption est conditionné dans une enveloppe de protection étanche aux gaz et à l'eau, avant de créer le vide, pour être placé dans l'enceinte d'isolation et être libéré dans le vide par l'ouverture de l'enveloppe de protection, procédé caractérisé en ce que l'ouverture de l'enveloppe de protection se fait par éclatement lors de la mise sous vide.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent d'adsorption est conditionné préalablement dans le conteneur à une température supérieure à la température ambiante.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'agent d'adsorption est conditionné à des températures comprises entre 50 et 120 °C.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'agent d'adsorption est conditionné à une température de 100 °C.

5. Application d'un sachet à bords scellés avec une enveloppe de protection constituée par une feuille de matière synthétique métallisée pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 4, selon lequel la feuille de matière synthétique est une feuille de polypropylène (2) sur laquelle a été appliquée une feuille d'aluminium (3) et une feuille de polyester (4) allongée de manière bi-axiale avec enduction de colle.

Zeichnung