APPARATUS AND METHOD FOR TRANSFERRING A CRYOGENIC FLUID

Description

[0001] In many cryogenic fluid transfer applications, it is important that the fluid be transferred in a 100% liquid state, or as close to 100% as possible. Conventionally, this required the fluid to be initially phase-separated and/or subcooled in a heat exchanger and/or vacuum jacketing the line to keep it well insulated. Otherwise, the heat leak in the transfer line would cause boil-off, thereby causing flow undulations in the transfer line and resulting in a non-steady, pulsing and generally undesirable flow. Heat leak is particularly a problem for long transfer lines.

[0002] The present invention addresses this first concern for cryogenic transfer lines with a coaxial or "tube-in-tube" geometry where a first portion of the cryogenic fluid flows through the inner tube while a second portion flows through an annulus between the inner tube and outer tube which annulus is at a lower pressure than the inside tube. By virtue of this pressure differential, one skilled in the art can appreciate that the liquid in the annulus can provide a refrigeration duty to the liquid inside the inner tube (e.g. such as by boiling) such that this inner liquid is cooled and stays a saturated liquid. Preferably, the liquid is even subcooled slightly such that a "cushion" of refrigeration is available to fight heat leak.

[0003] It is also important in many cryogenic fluid transfer applications that the transfer line be lightweight and flexible. This provides for maximum degrees of freedom during installation, operation and maintenance and also enables the line to withstand repeated bending. The present invention addresses this second concern for cryogenic transfer lines by making at least a portion of the line out of a polymeric flexible material.

[0004] The prior art does not provide for a cryogenic fluid transfer line that addresses both of these important concerns.

[0005] WO 01/63169, considered as closest prior art, discloses a coaxial transfer tube in which cryogenic fluid to be transferred flows through an inner conduit. The walls of the inner conduit allow gaseous cryogen to escape into the annulus between the inner and outer conduits. The outer conduit is sealed at both ends to provide a dosed volume. A vent may be provided to vent some of the gaseous cryogen from the closed volume. Both conduits may be fabricated from flexible polymeric materials.

[0006] U.S. 3,696,627 (Longsworth) teaches a liquid cryogen transfer system having a rigid coaxial piping arrangement for subcooling and stabilizing cryogen flow during transfer. U.S. 4,296,610 (Davis), 4,336,689 (Davis), 4,715,187 (Steams) and 5,477,691 (White) teach similar systems.

[0007] Chang et al. teaches non-metallic, flexible cryogenic transfer lines for use in cryosurgical systems where the cryogen is used to cool the cryoprobe in a cryosurgical system ("Development of a High-Performance Multiprobe Cryosurgical Device", Biomedical Instrumentation and Technology, Sept./Oct. 1994, pp. 383-390). Due to the heat leak boil-off resulting from the design of the flexible lines in Chang, combined with intrinsically poor insulation, such lines must be short and fed with a substantially subcooled cryogenic liquid (e.g. liquid nitrogen at -214 °C.) in order to work properly. This requires the up-stream usage of complex and expensive cryogenic storage, supply and control systems.

[0008] Cryogenic transfer lines are also taught for use in machining applications where the cryogen is used to cool the interface of the cutting tool and the workpiece. See for example U.S. 2,635,399 (West), 5,103,701 (Lundin), 5,509,335 (Emerson), 5,592,863 (Jaskowiak), 5,761,974 (Wagner) and 5,901,623 (Hong). Similar to Chang, such lines must be short and fed with a substantially subcooled cryogenic liquid to combat heat leak boil-off and thus requires an expensive up-stream subcooling system.

[0009] U.S. 3,433,028 (Klee) discloses a coaxial system for conveying cryogenic fluids over substantial distances in pure single phase. Using fixed-size, inlet orifices in the cryogenic-conveying inner line, the liquid is admitted to the outer line where it vaporizes when subject to an external heat leak. A thermal sensor-based flow control unit, mounted at the exit end of this coaxial line, chokes the flow of the vapor in the outer line depending on the value of temperature required, usually 10 to 38 °C (50 to 100 °F) more than the boiling point of the liquid in the inner line. As a result, the outer line pressure may be near the cryogenic source pressure, and its vapor always will be warmer than the inner line liquid. Moreover, high heat leaks cannot be fully countered since the amount of liquid admitted to the outer line for evaporation is permanently limited by the fixed-size inlet orifices. These operating principles necessitate the use of high-pressure resistant, non-flexing metal tubes and a thick-wall thermal insulation in the construction of the line.

[0010] JP 06210105 A teaches a polymeric coaxial transfer line for non-cryogeriic degassing applications. The tube material characteristics preclude the use of the transfer line in cryogenic applications.

[0011] The present invention is a method and apparatus for transferring a cryogenic fluid. An at least part polymeric, coaxial (i.e. "tube-in-tube" geometry) transfer line is utilized where a first portion of the cryogenic fluid flows through an inner conduit while a second portion flows through an annulus between the inner conduit and outer conduit which annulus is at a lower pressure than the inside conduit. In one embodiment, the inner conduit is substantially non-porous and the transfer line is preceded by a flow control means to distribute at least part of the first and second portions of the cryogenic fluid to the inner conduit and annulus respectively. In a second embodiment, a least a portion of the inner conduit is porous with respect to both gas permeation and liquid permeation such that both a gaseous part and a liquid part of the first portion permeates into the annulus to form at least a part of the second portion.

[0012] The invention will now be described by way of example only and with reference to Figure 1 which is a schematic drawing of one embodiment of the present invention.

[0013] The present invention's polymeric, coaxial transfer line is best illustrated with respect to a general embodiment thereof such as Figure 1's embodiment where the transfer line 22 is preceded by a flow control box 20. Transfer line 22 comprises an inner tube 72 surrounded by an outer tube 74 surrounded by insulation 70 surrounded by flexible protective casing 68. A first portion of the cryogenic fluid flows through the inner tube 72 while a second portion flows through the annulus between the inner tube 72 and outer tube 74. The first portion is at a higher pressure than the second portion.

[0014] At least a portion of the transfer line is made of a flexible polymeric material. In one possible embodiment, substantially all of the inner tube 72 and substantially all of the outer tube 74 are made of a flexible, polymeric material. In another possible embodiment, substantially all of the outer tube 74 can be made of a flexible polymeric material while substantially all of the inner tube 72 can be made of a flexible non-polymeric material that does not become brittle at cryogenic temperatures such as (i) copper and its alloys, (ii) aluminium and its alloys, (iii) nickel and its alloys, (iv) austenitic stainless steels, (v) dense graphite or (vi) ceramic fiber textile-woven tubing products. In yet another embodiment, substantially all of the outer tube can be made of a flexible insulating material. In still another embodiment, instead of being tubes, the inner and/or outer conduits could have cross sections that are substantially in the shape of a rectangle, polygon, oval or other regularly shaped geometric figure.

[0015] The inner tube can be substantially non-porous such that little, if any, of the second portion of the fluid in the annulus is a result of permeation through the inner tube. Or, at least a portion of the inner tube can have holes drilled into it and/or be porous with respect to both gas permeation and liquid permeation such that both a gaseous part and a liquid part of the first portion permeates into the annulus to form at least a part of the second portion. Or, certain sections of the inner tube, perhaps spaced equally along the length of the inner tube, could be of enhanced porosity.

[0016] The transfer line is advantageously preceded by a flow control means to distribute at least part of the first and second portions of the cryogenic fluid to the inner tube and annulus respectively such as flow control box 20 in Figure 1. The flow control means would also typically integrate the means (e.g. valve) to reduce the pressure of the second portion of fluid that is distributed to the annulus, at least a fraction of which second portion of fluid is distributed into the annulus as a liquid. By virtue of this pressure differential, the liquid in the annulus can provide a refrigeration duty to the fluid inside the inner tube. In the case of an at least partially porous inner tube, the permeation from the inner tube into the annulus gas can supplement at least a portion of the fluid distribution performed by the flow control box. The connections and internal components of the flow control box include three on/off (e.g. solenoid) valves (61, 62, 63) and a manual metering valve 64, which valves are in fluid communication with the inlet 30 to the flow control box and adapted to receive and pressure regulate a flow of the cryogenic fluid. A key internal component of flow control box 20 is 3-way coupling 66 which introduces the first and second portions of the cryogenic fluid to the inner tube and annulus respectively. Thread connection 78 connects the 3-way coupling 66 to the outer tube 74. An optional line clamp 76 may be used to clamp the outer tube to the thread connection. Flow control box 20 has an insulated casing and optionally contains insulating filler. Pressure relief valve 84 is optional. On/off valves 62 and 63 have an internal bypass orifice (86, 88) drilled in their internal wall or valve seat.

[0017] At least a fraction of the second portion of fluid in the annulus can be transferred to the transfer destination and/or cooling target along with the liquid stream in the inner tube. Optionally, at least a fraction of the second portion of fluid in the annulus can be vented away from the transfer destination/cooling target. In the former case, this can be accomplished via the use of a coaxial nozzle having an inner conduit in fluid communication with the inner tube of the transfer line and an outer conduit in fluid communication with the annulus of the transfer line. In the latter case where all of the annulus fluid is vented, this would remove the constraint that the flow direction in the annulus be concurrent with the flow direction in the inner tube. Preferably, any nozzle should include thermal shrink connectors to prevent leaks between the interface of the transfer line and nozzle.

[0018] Examples of suitable polymeric materials for the present invention's transfer line include carbon-based polymers, carbon-flourine based polymers, co-polymers and composites thereof such as Teflon™ products. (Teflon™ is a registered trademark of E.I. DuPont de Nemours and Company).

[0019] Examples of cryogenic fluids that can be transferred by the present invention's transfer line include nitrogen, argon or mixtures thereof.

[0020] The present invention's apparatus and method for transferring a cryogenic fluid is particularly suitable for transfer locations and/or cooling targets that require a relatively low flow rate and a rapid liquid response. Examples of such transfer destinations and/or cooling targets for the present invention's transfer line include:

(i) an environmental test chamber used for stress screening electronic components;

(ii) a component to be shrink fitted;

(iii) a specimen holding container used in for biological storage;

(iv) a nitrogen droplet dispenser;

(v) a cutting tool and/or workpiece in a machining application; and

(vi) a cryoprobe in a cryosurgical system.

Claims

1. A method of transferring a cryogenic fluid utilizing a transfer line comprising an inner conduit surrounded by an outer conduit at least a portion of the transfer line being made of a flexible polymeric material, said method comprising flowing a first portion of the cryogenic fluid through the inner conduit, the first portion being at a higher pressure than a second portion in an annulus between the inner and outer conduits and characterized by flowing the second portion through the annulus, at least a fraction of the second portion of fluid inside the annulus is liquid which provides a refrigeration duty to the first portion of fluid inside the inner conduit.

2. The method of Claim 1, wherein the outer conduit is a tube and wherein the inner conduit is a tube of substantially non-porous polymeric material.

3. The method of Claim 1 or 2, wherein at least a portion of the inner conduit is porous with respect to both gas permeation and liquid permeation such that, in use, both a gaseous part and a liquid part of the first portion permeates from the inner conduit into the annulus to form at least a part of the second portion.

4. The method of Claim 3, wherein certain sections of the inner conduit along the length of the inner conduit are of enhanced porosity.

5. The method of Claim 1, comprising distributing at least part of the first and second portions of the cryogenic fluid to the inner conduit and annulus respectively by flow control means.

6. The method of Claim 5, wherein the flow control means is a flow control box comprising:

(i) an inlet adapted to receive the cryogenic fluid;

(ii) a plurality of valves in fluid communication with the inlet and adapted to receive and pressure regulate a flow of the cryogenic fluid wherein at least one of the valves is an on/off valve and at least one of the valves is a metering valve; and

(iii) a three-way coupling having a first end in fluid communication with at least one of the valves and a second end in fluid communication with the transfer line.

7. The method of Claim 1, comprising transferring at least a fraction of the second portion of fluid in the annulus to a transfer destination and/or cooling target along with the liquid stream in the inner conduit via the use of a coaxial nozzle having an inner conduit in fluid communication with the inner conduit of the transfer line and an outer conduit in fluid communication with the annulus of the transfer line.

8. The method of Claim 1, comprising venting at least a fraction of the second portion from the annulus away from the transfer destination and/or cooling target.

9. The method of any of Claims 1 to 8, comprising transferring a cryogenic fluid selected from the group consisting of nitrogen, argon or mixtures thereof.

10. The method of any of Claims 1 to 9, comprising delivering at least a portion of the cryogenic fluid to a transfer destination and/or cooling target selected from the group consisting of:

(i) an environmental test chamber used for stress screening electronic components;

(ii) a component to be shrink fitted;

(iii) a specimen holding container used in for biological storage;

(iv) a nitrogen droplet dispenser;

(v) a cutting tool and/or workpiece in a machining application; and

(vi) a cryoprobe in a cryosurgical system.

11. The method of any of Claims 1 to 10, wherein substantially all of the inner conduit and substantially all of the outer conduit are made of a flexible, polymeric material.

12. The method according to any of Claims 1 to 10, wherein substantially all of the outer conduit is made of a flexible polymeric material while substantially all of the inner conduit is made of a flexible non-polymeric material selected from the group consisting of (i) copper and its alloys, (ii) aluminum and its alloys, (iii) nickel and its alloys, (iv) austenitic stainless steels, (v) dense graphite or (vi) ceramic fiber textile-woven tubing products.

13. The method of any of Claims 1 to 12, wherein the polymeric material is selected from the group consisting of carbon-flourine based polymers, co-polymers and composites thereof.

14. A transfer line (22) for transferring a cryogenic fluid comprising an inner conduit (72) surrounded by an outer conduit (74), both being adapted to contain cryogenic fluid, at least a portion of the transfer line (22) being made of a flexible polymeric material, and wherein, the inner conduit (72) is arranged, in use, to contain a flow of a first portion of the cryogenic fluid and the outer conduit (74) is arranged, in use, to contain a second portion of the cryogenic fluid in an annulus between the inner conduit (72) and outer conduits (74), the first portion being, in use, at a higher pressure than the second portion;
and characterised in that,

a) The outer conduit (72) is open at either end and arranged to contain a flow of the second portion along the annulus;

b) at least a fraction of the second portion of fluid inside the annulus is liquid that provides a refrigeration duty to the first portion of fluid inside the inner conduit (72);

15. The transfer line (22) of Claim 14, wherein the outer conduit (74) is a tube and wherein the inner conduit (72) is a tube made of substantially non-porous polymeric material.

16. The transfer line (22) of Claim 14, wherein at least a portion of the inner conduit (72) is made of a polymeric material which is porous with respect to both gas permeation and liquid permeation such that, in use, both a gaseous part and a liquid part of the first portion permeates into the annulus to form at least a part of the second portion.

17. The transfer line (22) of Claim 16, wherein certain sections of the inner conduit (72) along the length of the inner conduit (72) are of enhanced porosity.

18. The transfer line (22) of Claim 14, wherein, in use, at least a fraction of the second portion is vented from the annulus away from a transfer destination and/or cooling target.

19. The transfer line (22) of any of Claims 14 to 18, wherein substantially all of the inner conduit (72) and substantially all of the outer conduit (74) are made of a flexible, polymeric material.

20. The transfer line (22) of any of Claims 14 to 19, wherein substantially all of the outer conduit (74) is made of a flexible polymeric material while substantially all of the inner conduit (72) is made of a flexible non-polymeric material selected from the group consisting of (i) copper and its alloys, (ii) aluminum and its alloys, (iii) nickel and its alloys, (iv) austenitic stainless steels, (v) dense graphite or (vi) ceramic fiber textile-woven tubing products.

21. The transfer line (22) of Claim 20, wherein substantially all of the outer conduit (74) is made of a flexible polymeric insulating material.

22. The transfer line (22) of any of Claims 14 to 21, wherein the flexible polymeric material is selected from the group consisting of carbon based polymers, carbon-flourine based polymers, co-polymers and composites thereof.

23. The transfer line (22) of any of Claims 14 to 22, arranged to transfer, in use, a cryogenic fluid selected from the group consisting of nitrogen, argon or mixtures thereof.

24. The transfer line (22) of any of Claims 14 to 23, wherein the transfer line (22) is used to deliver at least a portion of the cryogenic fluid to a transfer destination and/or cooling target selected from the group consisting of:

(i) an environmental test chamber used for stress screening electronic components;

(ii) a component to be shrink fitted;

(iii) a specimen holding container used in for biological storage;

(iv) a nitrogen droplet dispenser;

(v) a cutting tool and/or workpiece in a machining application; and

(vi) a cryoprobe in a cryosurgical system.

25. A transfer apparatus for a cryogenic fluid comprising a transfer line (22) as claimed in any of Claims 14 to 24 and a coaxial nozzle, wherein at least a fraction of the second portion of fluid in the annulus of the transfer line (22) is transferable to a transfer destination and/or cooling target along with the liquid stream in the inner conduit (72) via the coaxial nozzle which has an inner conduit in fluid communication with the inner conduit (72) of the transfer line (22) and an outer conduit in fluid communication with the annulus of the transfer line (22).

26. A transfer apparatus for cryogenic fluid comprising a transfer line (22) as Claimed in any of Claims 14 to 24 and flow control means (20) which precedes the transfer line (22) to distribute, in use, at least part of the first and second portions of the cryogenic fluid to the inner conduit (72) and annulus respectively.

27. Apparatus as claimed in Claim 26, wherein the flow control means (20) is a flow control box comprising:

(i) an inlet (30) adapted to receive the cryogenic fluid;

(ii) a plurality of valves (61, 62, 63, 64) in fluid communication with the inlet (30) and adapted to receive and pressure regulate a flow of the cryogenic fluid wherein at least one of the valves is an on/off valve (61, 62, 63) and at least one of the valves is a metering valve (64); and

(iii) a three-way coupling (66) having a first end in fluid communication with at least one of the valves (61, 62, 63, 64) and a second end in fluid communication with the transfer line (22).

Ansprüche

1. Verfahren zum Übertragen eines kryogenen Fluids unter Verwendung einer Übertragungsleitung, die eine von einer äußeren Leitung umgebene innere Leitung umfasst, wobei mindestens ein Teil der Übertragungsleitung aus einem flexiblen polymeren Material gefertigt ist, wobei bei dem Verfahren eine erste Portion des kryogenen Fluids durch die innere Leitung fließt, wobei die erste Portion einen höheren Druck als eine zweite Portion in einem Ringraum zwischen der inneren und äußeren Leitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Portion durch den Ringraum fließt und mindestens ein Teil der zweiten Portion des Fluids innerhalb des Ringraums flüssig ist, was eine Kühlleistung für die erste Portion des Fluids innerhalb der inneren Leitung ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei es sich bei der äußeren Leitung um ein Rohr handelt und wobei es sich bei der inneren Leitung um ein Rohr aus einem im wesentlichen nicht -porösen polymeren Material handelt.

3. Verfahren n ach Anspruch 1 oder 2, wobei mindestens ein Teil der inneren Leitung porös in Bezug auf eine Permeation sowohl von Gas als auch von Flüssigkeit in der Weise ist, dass beim Einsatz sowohl ein gasförmiger Teil als auch ein flüssiger Teil der ersten Portion durch die innere Leitung in den Ringraum eintritt, um mindestens einen Teil der zweiten Portion zu bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei bestimmte Abschnitte der inneren Leitung entlang der Länge der inneren Leitung von erhöhter Porosität sind.

5. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Verteilen mindestens eines Teils der ersten und zweiten Portionen mittels einer Fließsteuereinrichtung.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei es sich bei der Fließsteuereinrichtung um einen Fließsteuerkasten handelt, der folgendes umfasst:

(i) einen Einlass, der zur Aufnahme des kryogenen Fluids geeignet ist;

(ii) eine Mehrzahl von Ventilen in Fluidverbindung mit dem Einlass, die dazu geeignet sind, einen Strom des kryogenen Fluids aufzunehmen und dessen Druc k zu regulieren, wobei es sich bei mindestens einem der Ventile um ein Auf-Zu-Ventil und bei mindestens einem der Ventile um ein Dosierventil handelt; und

(iii) ein Dreiweg-Verbindungsstück mit einem ersten Ende in Fluidverbindung mit mindestens einem der Ventile und einem zweiten Ende in Fluidverbindung mit der Übertragunsleitung.

7. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Übertragen mindestens eines Teils der zweiten Portion des Fluids in den Ringraum zu einem Übertragungsbestimmungsort und/oder Kühlziel zusammen mit dem Flüssigkeitsstrom in der inneren Leitung über die Verwendung einer Koaxialdüse mit einer inneren Leitung in Fluidverbindung mit der inneren Leitung der Übertragungsleitung und einer äußeren Leitung in Fluidverbindung mit dem Ringraum der Übertragungsleitung.

8. Verfahren nach Anspruch 1, umfassend das Entlüften mindestens eines Teils der zweiten Portion aus dem Ringraum weg von dem Übertragungsbestimmungsort und/oder Kühlziel.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfas send das Übertragen eines kryogenen Fluids, das aus der Gruppe Stickstoff, Argon oder Gemische davon ausgewählt ist.

10. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 9, umfassend das Abgeben mindestens einer Portion des kryogenen Fluids an einen Übertragungsbestimmungsort und/oder Kühlziel, das aus folgender Gruppe ausgewählt ist:

(i) eine Umgebungstestkammer, die zum Belastungs - Screening von elektronischen Bauteilen verwendet wird;

(ii) ein zur Schrumpfpassung vorgesehenes Bauteil;

(iii) einen für biologische Lagerungszwecke verwendeten Probenaufbewahrungsbehälter;

(iv) einen Stickstoff-Tröpfchenspender;

(v) ein Schneidwerkzeug und/oder Werkstück bei maschinellen Bearbeitungsvorgängen,

(vi) eine Kryosonde in einem kryochirurgischen System.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei im wesentlichen die Gesamtheit der inneren Leitung und im wesentlichen die Gesamtheit der äußeren Leitung aus einem flexiblen polymeren Material gefertigt ist.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei im wesentlichen die gesamte äußere Leitung aus einem flexiblen polymeren Material gefertigt ist, wobei im wesentlichen die Gesamtheit der inneren Leitung aus einem flexiblen nicht - polymeren Material gefertigt ist, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist:

(i) Kupfer und dessen Legierungen,

(ii) Aluminium und dessen Legierungen,

(iii) Nickel und dessen Legierungen,

(iv) rostfreie Austenitstähle,

(v) dichter Graphit oder

(vi) aus keramischen Textilfasern gewebte Schlauchprodukte.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das polymere Material aus der Gruppe Polymere auf Kohlenstoff - Fluor-Basis, Copolymere und Verbundstoffe davon ausgewählt ist.

14. Übertragungsleitung (22) zum Übertragen eines kryogenen Fluids, umfassend eine innere Lei tung (72), die von einer äußeren Leitung (74) umgeben ist, die beide zur Aufnahme eines kryogenen Fluids geeignet sind, wobei mindestens eine Portion der Übertragungsleitung (22) aus einem flexiblen polymeren Material gefertigt ist und wobei die innere Leitung (72) so angeordnet ist, dass sie bei der Verwendung eine erste Portion des kryogenen Fluids enthält, und die äußere Leitung (74) so angeordnet ist, dass sie bei der Verwendung eine zweite Portion des kryogenen Fluids in einem Ringraum zwischen der inn eren Leitung (72) und der äußeren Leitung (74) enthält, wobei sich die erste Portion bei der Verwendung auf einem höheren Druck als die zweite Portion befindet;
   dadurch gekennzeichnet, dass

a) die äußere Leitung (72) an beiden Enden offen ist und so angeordnet ist, dass sie einen Strom der zweiten Portion entlang des Ringraums aufnimmt;

b) es sich bei mindestens einem Teil der zweiten Portion des Fluids innerhalb des Ringraums um eine Flüssigkeit handelt, die eine Kühlleistung für die erste Portion des Fluids innerhalb der inneren Leitung (72) bereitstellt.

15. Übertragungsleitung (22) nach Anspruch 14, wobei es sich bei der äußeren Leitung (74) um ein Rohr handelt und wobei es sich bei der inneren Leitung (72) um ein Rohr, das aus einem im wesentlichen nicht -porösen polymeren Material gefertigt ist, handelt.

16. Übertragungsleitung (22) nach Anspruch 14, wobei mindestens eine Portion der inneren Leitung (72) aus einem polymeren Material gefertigt ist, das in Bezug auf die Permeation sowohl von Gas al s auch von Flüssigkeit durchlässig ist, so dass bei der Anwendung sowohl ein gasförmiger Teil als auch ein flüssiger Teil der ersten Portion in den Ringraum eintritt, um mindestens einen Teil der zweiten Portion zu bilden.

17. Übertragungsleitung (22) nach Anspruch 16, wobei bestimmte Abschnitte der inneren Leitung (72) entlang der Länge der inneren Leitung (72) eine erhöhte Porosität aufweisen.

18. Übertragungsleitung (22) nach Anspruch 14, wobei bei der Anwendung mindestens ein Teil der zweiten Portion aus dem Ringraum weg von einem Übertragungsbestimmungsort und/oder Kühlziel entlüftet wird.

19. Übertragungsleitung (22) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei im wesentlichen die Gesamtheit der inneren Leitung (72) und im wesentlichen die Ges amtheit der äußeren Leitung (74) aus einem flexiblen polymeren Material gefertigt ist.

20. Übertragungsleitung (22) nach einem der Ansprüche 14 bis 19, wobei im wesentlichen die Gesamtheit der äußeren Leitung (74) aus einem flexiblen polymeren Material gefertigt ist, während im wesentlichen die Gesamtheit der inneren Leitung (72) aus einem flexiblen nicht -polymeren Material gefertigt ist, das aus folgender Gruppe ausgewählt ist

(i) Kupfer und dessen Legierungen,

(ii) Aluminium und dessen Legierungen,

(iii) Nickel und dessen Legierungen,

(iv) rostfreie Austenitstähle,

(v) dichter Graphit oder

(vi) aus keramischen Textilfasern gewebte Schlauchprodukte.

21. Übertragungsleitung (22) nach Anspruch 20, wobei im wesentlichen die Gesamtheit der äußeren Leitu ng (74) aus einem flexiblen polymeren isolierenden Material gefertigt ist.

22. Übertragungsleitung (22) nach einem der Ansprüche 14 bis 21, wobei das flexible polymere Material aus der Gruppe Polymere auf Kohlenstoffbasis, Polymere auf Kohlenstoff - Fluor-Basis, Kopolymere und Verbundstoffe davon ausgewählt ist.

23. Übertragungsleitung (22) nach einem der Ansprüche 14 bis 22, die so angeordnet ist, dass bei ihrer Verwendung ein kryogenes Fluid, das aus der Gruppe Stickstoff, Argon oder Gemische davon ausgewählt ist, übertragen wird.

24. Übertragungsleitung (22) nach einem der Ansprüche 14 bis 23, wobei die Übertragungsleitung (22) zur Abgabe mindestens einer Portion des kryogenen Fluids an einen Übertragungsbestimmungsort und/oder Kühlziel, das aus folgender Gruppe ausgewählt ist, verwendet wird:

(i) eine Umgebungstestkammer, die zum Belastungs Screening von elektronischen Bauteilen verwendet wird;

(ii) ein zur Schrumpfpassung vorgesehenes Bauteil;

(iii) einen für biologische Lagerungszwecke verwen deten Probenaufbewahrungsbehälter;

(iv) einen Stickstoff-Tröpfchenspender;

(v) ein Schneidwerkzeug und/oder Werkstück bei maschinellen Bearbeitungsvorgängen,

(vi) eine Kryosonde in einem kryochirurgischen System.

25. Übertragungsvorrichtung für ein kryo genes Fluid, umfassend eine Übertragunsleitung (22) nach einem der Ansprüche 14 bis 24 und eine koaxiale Düse, wobei mindestens ein Teil der zweiten Portion des Fluids im Ringraum der Übertragungsleitung (22) zu einem Übertragungsbestimmungsort und/oder Kühlziel zusammen mit dem Flüssigkeitsstrom in der inneren Leitung (72) über die koaxiale Düse übertragbar ist, wobei diese Düse eine innere Leitung in Fluidverbindung mit der inneren Leitung (72) der Übertragungsleitung (22) und eine äußere Leitung in Fluid verbindung mit dem Ringraum der Übertragungsleitung (22) aufweist.

26. Übertragungsvorrichtung für ein kryogenes Fluid, umfassend eine Übertragunsleitung (22) nach einem der Ansprüche 14 bis 24 und eine Strömungssteuereinrichtung (20), die der Übertrag ungsleitung (22) vorausgeht, um bei der Anwendung mindestens einen Teil der ersten und zweiten Portion des kryogenen Fluids auf die innere Leitung (72) bzw. den Ringraum zu verteilen.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, wobei es sich bei der Strömungssteuereinrichtung (20) um einen Strömungssteuerbehälter handelt, der folgendes umfasst:

(i) einen Einlass (30), der zur Aufnahme des kryogenen Fluids geeignet ist;

(ii) eine Mehrzahl von Ventilen (61, 62, 63, 64) in Fluidverbindung mit dem Einlass (30), die dazu geeignet sind, einen Strom des kryogenen Fluids aufzunehmen und dessen Druck zu regulieren, wobei es sich bei mindestens einem der Ventile um ein Auf -Zu-Ventil (61, 62, 63) und bei mindestens einem der Ventile um ein Dosierventil (64) handelt; und

(iii) ein Dreiweg-Verbindungsstück (66) mit einem ersten Ende in Fluidverbindung mit mindestens einem der Ventile (61, 62, 63, 64) und einem zweiten Ende in Fluidverbindung mit der Übertragunsleitung (22).

Revendications

1. Procédé de transfert d'un fluide cryogénique utilisant une ligne de transfert comprenant un conduit intérieur entouré par un conduit extérieur au moins une partie de la ligne de transfert étant composée d'un matériau polymère flexible, 1 edit procédé comprenant l'écoulement d'une première partie du fluide cryogénique à travers le conduit intérieur, la première partie étant à une pression supérieure à celle d'une seconde partie dans un espace annulaire entre les conduits intérieur et extéri eur et caractérisé par l'écoulement de la seconde partie à travers l'espace annulaire, au moins une fraction de la seconde partie du fluide à l'intérieur de l'espace annulaire est liquide, ce qui fournit une obligation de réfrigération à la première partie du fluide à l'intérieur du conduit intérieur.

2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le conduit extérieur est un tube et dans lequel le conduit intérieur est un tube d'un matériau polymère essentiellement non poreux.

3. Procédé selon la revendic ation 1 ou 2, dans lequel au moins une partie du conduit intérieur est poreuse par rapport à la fois à la perméation de gaz et à la perméation de liquide de telle sorte que, en utilisation, à la fois une partie gazeuse et une partie liquide de la première partie passent depuis le conduit intérieur à l'intérieur de l'espace annulaire pour former au moins une partie de la seconde partie.

4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel certaines sections du conduit intérieur le long de la longueur du conduit intérieur sont d'une porosité accrue.

5. Procédé selon la revendication 1, comprenant la distribution d'au moins une partie des première et seconde parties du fluide cryogénique vers le conduit intérieur et l'espace annulaire respectivement par des moyens de commande d'écoulement.

6. Procédé selon la revendication 5, dans lequel les moyens de commande d'écoulement sont un boîtier de commande d'écoulement comprenant :

(i) une entrée adaptée pour recevoir le fluide cryogénique ;

(ii) une pluralité de soupap es en communication liquide avec l'entrée et adaptée pour recevoir et réguler la pression d'un écoulement du fluide cryogénique dans laquelle au moins une des soupapes est une soupape marche/arrêt et au moins une des soupapes est une soupape de dosage ; et

(iii) un raccord à trois voies présentant une première extrémité en communication liquide avec au moins une des soupapes et une seconde extrémité en communication liquide avec la ligne de transfert.

7. Procédé selon la revendication 1, comprenant le transfert d'au moins une fraction de la seconde partie du fluide dans l'espace annulaire vers une destination de transfert et/ou une cible de refroidissement avec le courant liquide dans le conduit intérieur par l'intermédiaire de l'utilisation d'une buse coaxiale présentant un conduit intérieur en communication liquide avec le conduit intérieur de la ligne de transfert et un conduit extérieur en communication liquide avec l'espace annulaire de la ligne de transfert.

8. Procédé selon la revendication 1, comprenant la ventilation d'au moins une fraction de la seconde partie depuis l'espace annulaire à distance de la destination de transfert et/ou cible de refroidissement.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant le transfert d'un fluide cryogénique choisi parmi le groupe consistant en nitrogène, argon ou des mélanges de ceux-ci.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comprenant la livraison d'au moins une partie du fluide cryogénique vers une destination de tran sfert et/ou une cible de refroidissement choisie parmi le groupe consistant en :

(i) une chambre d'essais environnementaux utilisée pour le criblage par contrainte de composants électroniques ;

(ii) un composant à installer par contraction ;

(iii) un conte neur de maintien d'éprouvettes utilisé pour le stockage biologique ;

(iv) un distributeur de gouttelettes de nitrogène ;

(v) un outil de découpe et/ou pièce de fabrication dans une application d'usinage ; et

(vi) une cryosonde dans un système de cryochirurgical.

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel essentiellement tout le conduit intérieur et essentiellement tout le conduit extérieur sont composés d'un matériau polymère flexible.

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel essentiellement tout le conduit extérieur se compose d'un matériau polymère flexible alors que essentiellement tout le conduit intérieur se compose d'un matériau non -polymère flexible choisi parmi le groupe consistant en (i ) cuivre et ses alliages, (ii) aluminium et ses alliages, (iii) nickel et ses alliages, (iv) aciers austénitiques, (v) graphite dense ou (vi) produits de tubage en textile tissé en fibre de céramique.

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans lequel le matériau polymère est choisi parmi le groupe consistant en polymères à base de carbone -fluor, copolymères et composites de ceux-ci.

14. Ligne de transfert (22) pour transférer un fluide cryogénique comprenant un conduit intérieur (72) entouré par un conduit extérieur (74), les deux étant adaptés pour contenir du fluide cryogénique, au moins une partie de la ligne de transfert (22) étant composée d'un matériau polymère flexible, et dans laquelle, le conduit intérieur (72) est disposé, en utilisation, pour contenir un écoulement d'une première partie du fluide cryogénique et le conduit extérieur (74) est disposé, en utilisation, pour contenir une seconde partie du fluide cryogénique dans un espace annulaire entre le conduit intérieur (72) et le conduit extérieur (74), la première partie étant, en utilisation, à une pression supérieure à la seconde partie ;
   et caractérisée en ce que,

a) le conduit extérieur (72) est ouvert au niveau d'une quelconque extrémité et disposé pour contenir un écoulement de la seconde partie le long de l'espace annulaire ;

b) au moins une fraction de la seconde partie du fluide à l'intérieur de l'espace annulaire est liquide qui fournit une obligation de réfrigération à la première partie du fluide à l'intérieur du conduit intérieur (72).

15. Ligne de transfert (22) selon la revendication 14, dans laquelle le conduit extérieur (74) est un tube et dans laquelle le conduit intérieur (72) est un tube composé essentiellement d'un matériau polymère non poreux.

16. Ligne de transfert (22) selon la revendication 14, dans laquelle au moins une partie du conduit intérieur (72) est composée d'un matériau polymère qui est poreux par rapport à la fois à la perméation de gaz et à la perméation de liquide de telle sorte que, en utilisation, à la fois une partie gazeuse et une partie liquide de la première partie passent à l'intérieur de l'espace annulaire pour former au moins une partie de la seconde partie.

17. Ligne de transfert (22) selon la revendication 16, dans laquelle certaines sections du conduit intérieur (72) le long de la longueur du conduit intérieur (72) sont d'une porosité accrue.

18. Ligne de transfert (22) selon la revendication 14, dans laquelle, en utilisation, au moins une fraction de la seconde partie est ventilée depuis l'espace annulaire à distance d'une destination de transfert et/ou une cible de refroidissement.

19. Ligne de transfert (22) selon l'une quelconque des revendications 14 à 18, dans laquelle essentiellement tout le conduit intérieur (72) et essentiellement tout le conduit extérieur (74) sont composés d'un matériau polymère flexible.

20. Ligne de transfert (22) selon l'une quelconque des revendications 14 à 19, dans laquelle essentiellement tout le conduit extérieur (74) se compose d'un matér iau polymère flexible alors que essentiellement tout le conduit intérieur (72) se compose d'un matériau non -polymère flexible choisi parmi le groupe consistant en (i) cuivre et ses alliages, (ii) aluminium et ses alliages, (iii) nickel et ses alliages, (iv ) aciers austénitiques, (v) graphite dense ou (vi) produits de tubage en textile tissé en fibre de céramique.

21. Ligne de transfert (22) selon la revendication 20, dans laquelle essentiellement tout le conduit extérieur (74) est composé d'un matériau is olant en polymère flexible.

22. Ligne de transfert (22) selon l'une quelconque des revendications 14 à 21, dans laquelle le matériau polymère flexible est choisi parmi le groupe consistant en polymères à base de carbone, polymères à base de carbone-fluor, copolymères et composites de ceux-ci.

23. Ligne de transfert (22) selon l'une quelconque des revendications 14 à 22, disposée pour transférer, en utilisation, un fluide cryogénique choisi parmi le groupe consistant en nitrogène, argon ou des mélanges de ceux-ci.

24. Ligne de transfert (22) selon l'une quelconque des revendications 14 à 23, dans laquelle la ligne de transfert (22) est utilisée pour délivrer au moins une partie du fluide cryogénique vers une destination de transfert et/ou cible de refroidissement choisie parmi le groupe consistant en :

(i) une chambre d'essais environnementaux utilisée pour le criblage par contrainte de composants électroniques ;

(ii) un composant à installer par contraction ;

(iii) un conteneur de maintien d'éprouvettes utilisé pour le stockage biologique ;

(iv) un distributeur de gouttelettes de nitrogène ;

(v) un outil de découpe et/ou pièce de fabrication dans une application d'usinage ; et

(vi) une cryosonde dans un système de cryochirurgie.

25. Appareil de transfert pou r un fluide cryogénique comprenant une ligne de transfert (22) selon l'une quelconque des revendications 14 à 24 et une buse coaxiale, dans lequel au moins une fraction de la seconde partie du fluide dans l'espace annulaire de la ligne de transfert (22) pe ut être transférée vers une destination de transfert et/ou une cible de refroidissement avec le courant liquide dans le conduit intérieur (72) par l'intermédiaire de la buse coaxiale qui présente un conduit intérieur en communication liquide avec le condui t intérieur (72) de la ligne de transfert (22) et un conduit extérieur en communication liquide avec l'espace annulaire de la ligne de transfert (22).

26. Appareil de transfert pour un fluide cryogénique comprenant une ligne de transfert (22) selon l'une quelconque des revendications 14 à 24 et des moyens de commande d'écoulement (20) qui précèdent la ligne de transfert (22) pour distribuer, en utilisation, au moins une partie des première et seconde parties du fluide cryogénique au conduit intérieur (72) et à l'espace annulaire respectivement.

27. Appareil selon la revendication 26, dans lequel les moyens de commande d'écoulement (20) sont un boîtier de commande d'écoulement comprenant :

(i) une entrée (30) adaptée pour recevoir le fluide cryogénique ;

(ii) une pluralité de soupapes (61, 62, 63, 64) en communication liquide avec l'entrée (30) et adaptée pour recevoir et réguler la pression d'un écoulement du fluide cryogénique dans laquelle au moins une des soupapes est une soupape marche/arrêt (61, 62, 6 3) et au moins une des soupapes est une soupape de dosage (64) ; et

(iii) un raccord à trois voies (68) présentant une première extrémité en communication fluide avec au moins une des soupapes (61, 62, 63, 64) et une seconde extrémité en communication flui de avec la ligne de transfert (22).

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