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. Die thermische Dämmung des Transportbehälters besteht aus einer HochVakuum-Vielschichtisolierung.

[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 JP S54 178218 U zeigt einen Transportbehälter mit einem Innenbehälter, einem Kühlmittelbehälter und einem Außenbehälter, in dem der Innenbehälter und der Kühlmittelbehälter aufgenommen sind. Der Transportbehälter umfasst einen thermischen Schild, der mit Hilfe einer kryogenen Flüssigkeit aktiv kühlbar ist. Ferner ist eine Kühlleitung vorgesehen, die in Fluidverbindung mit dem Kühlmittelbehälter ist und die spiralförmig um den thermischen Schild umläuft.

[0005] Die JP 2014 119058 A beschreibt einen Transportbehälter mit einem Innenbehälter, einem Kühlmittelbehälter, einem Außenbehälter, in dem der Innenbehälter und der Kühlmittelbehälter aufgenommen sind, und einem thermischen Schild, der mit Hilfe einer spiralförmig um den thermischen Schild umlaufenden Kühlleitung gekühlt ist.

[0006] Die US 3 698 200 A und die US 5 005 362 A zeigen jeweils einen Transportbehälter mit einem Innenbehälter, einem Kühlmittelbehälter, einem Außenbehälter, in dem der Innenbehälter und der Kühlmittelbehälter aufgenommen sind, und einem thermischen Schild.

[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 Kühlmittelbehälter zum Aufnehmen einer kryogenen Flüssigkeit, einen Außenbehälter, in dem der Innenbehälter und der Kühlmittelbehälter aufgenommen sind, und einen thermischen Schild, der mit Hilfe der kryogenen Flüssigkeit aktiv kühlbar ist, wobei der thermische Schild einen rohrförmigen Basisabschnitt, in dem der Innenbehälter aufgenommen ist, und einen den Basisabschnitt stirnseitig abschließenden Deckelabschnitt aufweist, der zwischen dem Innenbehälter und dem Kühlmittelbehälter angeordnet ist, und wobei zwischen dem Innenbehälter und dem Kühlmittelbehälter ein Zwischenraum vorgesehen ist, in dem der Deckelabschnitt des thermischen Schilds angeordnet ist. Dabei weist der thermische Schild zum aktiven Kühlen desselben zumindest eine Kühlleitung auf, in der die kryogene Flüssigkeit aufnehmbar ist, wobei die zumindest eine Kühlleitung schräge Abschnitte und in einer Schwerkraftrichtung verlaufende Abschnitte aufweist und wobei die schrägen Abschnitte gegenüber einer Horizontalen eine Steigung aufweisen.

[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 auch als Kühlmittel bezeichnet werden. 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. Der thermische Schild ist insbesondere innerhalb des Außenbehälters angeordnet.

[0011] Vorzugsweise weist der Innenbehälter und insbesondere das Isolationselement außenseitig eine Temperatur auf, die annähernd oder genau der Temperatur des in dem Innenbehälter gespeicherten Heliums entspricht. Die Temperatur des Heliums beträgt, je nachdem ob das Helium in flüssiger oder überkritischer Form vorliegt 4,2 bis 6 K. Vorzugsweise schließt der Deckelabschnitt des thermischen Schilds den Basisabschnitt stirnseitig vollständig ab. Der Basisabschnitt des thermischen Schilds kann einen kreisrunden oder einen annähernd kreisrunden Querschnitt aufweisen. Der Außenbehälter, der Innenbehälter, der Kühlmittelbehälter 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.

[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 Helium bei 1 bara bis 6 bara: 4,2 K bis 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. Wärme von den Oberflächen des Innenbehälters zu dem thermischen Schild wird dabei nur durch Strahlung und Restgasleitung übertragen. Das heißt, die Oberfläche des thermischen Schilds kontaktiert den Innenbehälter nicht. Dadurch, dass der Deckelabschnitt des thermischen Schilds zwischen dem Innenbehälter und dem Kühlmittelbehälter angeordnet ist, ist auch bei einem sinkenden Flüssigkeitsstand der kryogenen Flüssigkeit in dem Kühlmittelbehälter stets gewährleistet, dass der Innenbehälter auch in Richtung des Kühlmittelbehälters von Flächen, die die Siedetemperatur des flüssigen Stickstoffs aufweisen, umgeben ist. Der Transportbehälter weist insbesondere eine Helium-Haltezeit von mindestens 45 Tagen auf und der Vorrat der kryogenen Flüssigkeit reicht für mindestens 40 Tage aus.

[0013] Gemäß einer Ausführungsform ist der thermische Schild in einem zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter vorgesehenen evakuierten Zwischenraum angeordnet.

[0014] Dadurch, dass der Zwischenraum evakuiert ist, kann die thermische Isolation des Innenbehälters verbessert werden. Vorzugsweise umfasst der Innenbehälter ein zusätzliches Isolationselement mit einer mehrlagigen Isolationsschicht und einer dem Schirm zugewandten metallisch blanken Kupferschicht. Die Isolationsschicht umfasst vorzugsweise 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 aufgebracht, das heißt, gepresst. Die Isolationsschicht ist eine sogenannte MLI (engl.: multilayer insulation) beziehungsweise kann als MLI bezeichnet werden. Das Isolationselement weist vorzugsweise ebenfalls eine dem Siedepunkt von Helium zumindest annähernd oder genau entsprechende Temperatur auf. Zwischen dem thermischen Schild und dem Außenbehälter kann eine weitere mehrlagige Isolationsschicht, insbesondere ebenfalls eine MLI, angeordnet sein, die den Zwischenraum zwischen dem thermischen Schild und dem Außenbehälter ausfüllt und somit den thermischen Schild außenseitig und den Außenbehälter innenseitig kontaktiert. Lagen aus Aluminiumfolie und Glaspapier, Glasseide oder Glasgittergewebe der Isolationsschicht sind hierbei abweichend von dem zuvor beschriebenen Isolationselement des Innenbehälters vorzugsweise flauschig in den Zwischenraum eingebracht. Flauschig heißt hierbei, dass die Lagen aus Aluminiumfolie und Glaspapier, Glasseide oder Glasgittergewebe nicht gepresst sind, so dass durch die Prägung und Perforierung der Aluminiumfolie die Isolationsschicht und damit der Zwischenraum störungsfrei evakuiert werden kann. Auch wird ein unerwünschter mechanisch-thermischer Kontakt zwischen den Aluminiumfolienlagen reduziert. Dieser Kontakt könnte den sich durch Strahlungsaustausch einstellenden Temperaturgradient der Aluminiumfolienlagen stören.

[0015] Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der thermische Schild zwei Deckelabschnitte auf, die den Basisabschnitt beidseitig stirnseitig abschließen.

[0016] Die Deckelabschnitte sind vorzugsweise gewölbt. Insbesondere sind die Deckelabschnitte bezüglich des Basisabschnitts jeweils nach außen gewölbt.

[0017] Gemäß einer weiteren Ausführungsform stützt sich der thermische Schild weder auf dem Innenbehälter noch auf dem Außenbehälter auf.

[0018] Dadurch, dass der thermische Schild weder auf dem Innenbehälter noch auf dem Außenbehälter abgestützt ist, kann eine bessere thermische Isolation erreicht werden. Insbesondere kann hierdurch der Wärmeeintrag in den Innenbehälter durch Wärmeleitung reduziert werden. Vorzugsweise umfasst der thermische Schild einen Tragring, der über Abstützungsstäbe, insbesondere Zugstäbe, an dem Außenbehälter aufgehängt ist. Der Innenbehälter ist vorzugsweise über weitere Abstützungsstäbe, insbesondere ebenfalls Zugstäbe, ebenfalls an dem Tragring abgehängt.

[0019] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der thermische Schild fluiddurchlässig.

[0020] Das heißt, der thermische Schild ist flüssigkeits- und gasdurchlässig. Hierzu kann der thermische Schild beispielsweise Durchbrüche, Lochungen oder Bohrungen aufweisen. Hierdurch kann der zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter vorgesehene Zwischenraum evakuiert werden.

[0021] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der thermische Schild aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt.

[0022] Insbesondere ist der thermische Schild aus einem hochreinen Aluminiumwerkstoff gefertigt. Hierdurch ergeben sich besonders gute Wärmetransport- und Wärmereflexionseigenschaften.

[0023] Der thermische Schild weist zum aktiven Kühlen desselben zumindest eine Kühlleitung auf, in der die kryogene Flüssigkeit aufnehmbar ist.

[0024] Vorzugsweise zirkuliert die kryogene Flüssigkeit nicht in der Kühlleitung, sondern steht in dieser. Zum Kühlen des thermischen Schildes siedet die kryogene Flüssigkeit in der Kühlleitung, wodurch eine optimale Kühlung des thermischen Schilds gewährleistet ist. Die Kühlleitung kann mit dem thermischen Schild stoffschlüssig verbunden sein oder materialeinstückig mit dem thermischen Schild ausgebildet sein.

[0025] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Kühlmittelbehälter in Fluidverbindung mit der zumindest einen Kühlleitung, so dass die kryogene Flüssigkeit von dem Kühlmittelbehälter in die zumindest eine Kühlleitung nachströmt, wenn die kryogene Flüssigkeit in der zumindest einen Kühlleitung teilweise verdampft. Damit auch bei einem reduzierten Füllstand der kryogenen Flüssigkeit in dem Kühlmittelbehälter die kryogene Flüssigkeit die Kühlleitung vollständig benetzt, wird in dem Kühlmittelbehälter entsprechend des aufzubringenden hydrostatischen Drucks ein entsprechender Überdruck von 200 bis 300 mbar gehalten.

[0026] Insbesondere bilden sich in der kryogenen Flüssigkeit Gasblasen, die durch eine schräge Anordnung der Kühlleitung zu einem höchsten Punkt derselben geleitet werden können.

[0027] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die zumindest eine Kühlleitung an dem Basisabschnitt und/oder an dem Deckelabschnitt des thermischen Schilds vorgesehen und/oder der Basisabschnitt ist stoffschlüssig mit dem Deckelabschnitt verbunden.

[0028] Insbesondere sind an beiden Deckelabschnitten derartige Kühlleitungen oder zumindest Abschnitte der Kühlleitungen vorgesehen. Dadurch, dass der Deckelabschnitt stoffschlüssig mit dem Basisabschnitt verbunden ist, kann die Kühlung des Deckelabschnitts durch Wärmeleitung erfolgen. Bei stoffschlüssigen Verbindungen werden die Verbindungspartner durch atomare oder molekulare Kräfte zusammengehalten. Stoffschlüssige Verbindungen sind nicht lösbare Verbindungen, die sich nur durch Zerstörung der Verbindungsmittel trennen lassen.

[0029] Die zumindest eine Kühlleitung weist gegenüber einer Horizontalen eine Steigung auf.

[0030] Das heißt, die Kühlleitung ist gegenüber der Horizontalen geneigt. Die Horizontale ist senkrecht zu einer Schwerkraftrichtung angeordnet. Beispielsweise schließt die Kühlleitung und insbesondere schließen schräge Abschnitte der Kühlleitung mit der Horizontalen einen vorbestimmten Winkel ein. Insbesondere schließen die Abschnitte mit der Horizontalen einen Winkel von größer als 3° ein. Der Winkel kann 3 bis 15° oder auch mehr betragen. Insbesondere kann der Winkel auch genau 3° betragen. Die Kühlleitung kann auch in Schwerkraftrichtung verlaufende Abschnitte aufweisen.

[0031] Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Transportbehälter ferner einen Phasenseparator zum Trennen einer gasförmigen Phase der kryogenen Flüssigkeit von einer flüssigen Phase der kryogenen Flüssigkeit, wobei die zumindest eine Kühlleitung so angeordnet ist, dass diese in Richtung des Phasenseparators eine positive Steigung aufweist.

[0032] Unter einer positiven Steigung ist zu verstehen, dass die Kühlleitung in Richtung des Phasenseparators ansteigt. Hierdurch sammelt sich die gasförmige Phase in Form von Gasblasen in dem Phasenseparator. Der Phasenseparator umfasst vorzugsweise einen Schwimmer mit einem Schwimmkörper, der mit einem Ventilkörper gekoppelt ist. Sobald der Flüssigkeitsstand der flüssigen Phase in dem Phasenseparator durch das Einleiten der Gasblasen absinkt, wird der Ventilkörper von einem Ventilsitz abgehoben und die gasförmige Phase der kryogenen Flüssigkeit wird abgeblasen. Hierdurch strömt die flüssige Phase in den Phasenseparator nach, wodurch der Schwimmkörper wieder aufschwimmt und der Ventilkörper auf den Ventilsitz gedrückt wird. Insbesondere sorgt der Phasenseparator dafür, dass nur verdampfter, tiefkalter Stickstoff an die Umgebung abgegeben wird.

[0033] Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Transportbehälter ferner eine Vielzahl, insbesondere sechs, Kühlleitungen.

[0034] Die Anzahl der Kühlleitungen ist beliebig.

[0035] Gemäß einer weiteren Ausführungsform schirmt der Deckelabschnitt des thermischen Schilds den Kühlmittelbehälter vollständig gegenüber dem Innenbehälter ab.

[0036] Hierunter ist zu verstehen, dass bei einer Blickrichtung von dem Innenbehälter in Richtung des Kühlmittelbehälters der Kühlmittelbehälter vollständig von dem Deckelabschnitt des thermischen Schirms abgedeckt ist.

[0037] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Kühlmittelbehälter in einer Axialrichtung des Innenbehälters neben dem Innenbehälter angeordnet.

[0038] Vorzugsweise ist zwischen dem Innenbehälter und dem Kühlmittelbehälter ein Zwischenraum vorgesehen, in dem der Deckelabschnitt des thermischen Schirms angeordnet ist.

[0039] Gemäß einer weiteren Ausführungsform umschließt der thermische Schild den Innenbehälter vollständig.

[0040] Hierdurch ist gewährleistet, dass der Innenbehälter vollständig von Flächen umgeben ist, die eine der Siedetemperatur der kryogenen Flüssigkeit entsprechende Temperatur aufweisen.

[0041] 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 Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform des Transportbehälters hinzufügen.

[0042] 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 eine weitere schematische Schnittansicht des Transportbehälters gemäß Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine weitere schematische Schnittansicht des Transportbehälters gemäß Fig. 1;

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Phasenseparators für den Transportbehälter gemäß Fig. 1;

Fig. 5 zeigt die Detailansicht V gemäß Fig. 4;

Fig. 6 zeigt eine schematische Rückansicht des Phasenseparators gemäß Fig. 4; und

Fig. 7 zeigt eine schematische Teilschnittansicht des Phasenseparators gemäß Fig. 4.

[0043] In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen worden, sofern nichts anderes angegeben ist.

[0044] Die Fig. 1 zeigt eine stark vereinfachte schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Transportbehälters 1 für flüssiges Helium He. Die Fig. 2 und 3 zeigen weitere schematische Schnittansichten des Transportbehälters 1. Im Folgenden wird auf die Fig. 1 bis 3 gleichzeitig Bezug genommen.

[0045] 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 bei 1 bara: 4,222 K = -268,928 °C), flüssiger Wasserstoff H₂ (Siedepunkt bei 1 bara: 20,268 K = -252,882 °C), flüssiger Stickstoff N₂ (Siedepunkt bei 1 bara: 77,35 K = -195,80 °C) oder flüssiger Sauerstoff O₂ (Siedepunkt bei 1 bara: 90,18 K = -182,97 °C).

[0046] 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.

[0047] 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.

[0048] 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 12 ist evakuiert. Der Innenbehälter 6 kann weiterhin ein in den Fig. 1 bis 3 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 ist eine sogenannte MLI. Der Innenbehälter 6 und auch das Isolationselement weisen außenseitig etwa eine dem Siedepunkt des Heliums He entsprechende Temperatur auf.

[0049] Der Transportbehälter 1 umfasst weiterhin ein Kühlsystem 13 (Fig. 2, 3) mit einem Kühlmittelbehälter 14. In dem Kühlmittelbehälter 14 ist eine kryogene Flüssigkeit, wie beispielsweise flüssiger Stickstoff N₂, aufgenommen. Der Kühlmittelbehälter 14 umfasst einen rohr- oder zylinderförmigen Basisabschnitt 15, der rotationssymmetrisch zu der Mittelachse M₁ aufgebaut sein kann. Der Basisabschnitt 15 kann im Querschnitt eine kreisrunde oder annähernd kreisrunde Geometrie aufweisen. Der Basisabschnitt 15 ist stirnseitig jeweils durch einen Deckelabschnitt 16, 17 verschlossen. Die Deckelabschnitte 16, 17 können gewölbt sein. Insbesondere sind die Deckelabschnitte 16, 17 in die gleiche Richtung gewölbt. Der Kühlmittelbehälter 14 kann auch einen abweichenden Aufbau haben.

[0050] In dem Kühlmittelbehälter 14 kann eine Gaszone 18 mit verdampftem Stickstoff N₂ und eine Flüssigkeitszone 19 mit flüssigem Stickstoff N₂ vorgesehen sein. In einer Axialrichtung A des Innenbehälters 6 ist der Kühlmittelbehälter 14 neben dem Innenbehälter 6 angeordnet. Zwischen dem Innenbehälter 6, insbesondere dem Deckelabschnitt 11 des Innenbehälters 6, und dem Kühlmittelbehälter 14, insbesondere dem Deckelabschnitt 16 des Kühlmittelbehälters 14, ist ein Zwischenraum 20 vorgesehen, der Teil des Zwischenraums 12 sein kann. Das heißt, der Zwischenraum 20 ist ebenfalls evakuiert.

[0051] Der Transportbehälter 1 umfasst weiterhin einen dem Kühlsystem 13 zugeordneten thermischen Schild 21. Der thermische Schild 21 ist in dem zwischen dem Innenbehälter 6 und dem Außenbehälter 2 vorgesehenen evakuierten Zwischenraum 12 angeordnet. Der thermische Schild 21 ist mit Hilfe des flüssigen Stickstoffs N₂ aktiv kühlbar oder aktiv gekühlt. Unter einer aktiven Kühlung ist vorliegend zu verstehen, dass der flüssige Stickstoff N₂ zur Kühlung des thermischen Schilds 21 durch diesen hindurchgeleitet oder an diesem entlanggeleitet wird. Der thermische Schild 21 wird hierbei auf eine Temperatur abgekühlt, die etwa dem Siedepunkt des Stickstoffs N₂ entspricht.

[0052] Der thermische Schild 21 umfasst einen zylinder- oder rohrförmigen Basisabschnitt 22, der beidseitig von einem diesen stirnseitig abschließenden Deckelabschnitt 23, 24 abgeschlossen ist. Sowohl der Basisabschnitt 22 als auch die Deckelabschnitte 23, 24 sind mit Hilfe des Stickstoffs N₂ aktiv gekühlt. Der Basisabschnitt 22 kann im Querschnitt eine kreisrunde oder annähernd kreisrunde Geometrie aufweisen. Der thermische Schild 21 ist vorzugsweise ebenfalls rotationssymmetrisch zu der Mittelachse M₁ aufgebaut. Ein erster Deckelabschnitt 23 des thermischen Schilds 21 ist zwischen dem Innenbehälter 6, insbesondere dem Deckelabschnitt 11 des Innenbehälters 6, und dem Kühlmittelbehälter 14, insbesondere dem Deckelabschnitt 16 des Kühlmittelbehälters 14, angeordnet. Ein zweiter Deckelabschnitt 24 des thermischen Schilds 21 ist dem Kühlmittelbehälter 14 abgewandt. Der thermische Schild 21 ist dabei selbsttragend. Das heißt, der thermische Schild 21 stützt sich weder auf dem Innenbehälter 6 noch auf dem Außenbehälter 2 ab. Hierzu kann an dem thermischen Schild 21 ein Tragring vorgesehen sein, der über Abstützungsstäbe, insbesondere Zugstäbe, an dem Außenbehälter 2 abgehängt ist. Weiterhin kann der Innenbehälter 6 über weitere Abstützungsstäbe, insbesondere Zugstäbe, an dem Tragring abgehängt sein. Der Wärmeeinfall durch die mechanischen Abstützungsstäbe wird teilweise durch den Tragring realisiert. Der Tragring besitzt Taschen, die eine größtmögliche thermische Länge der Abstützungsstäbe ermöglicht. Der Kühlmittelbehälter 14 besitzt Durchführungen für die mechanischen Abstützungsstäbe.

[0053] Zwischen dem thermischen Schild 21 und dem Außenbehälter 2 kann eine weitere mehrlagige Isolationsschicht, insbesondere eine MLI, angeordnet sein, die den Zwischenraum 12 völlig ausfüllt und somit den thermischen Schild 21 außenseitig und den Außenbehälter 2 innenseitig kontaktiert. Lagen aus Aluminiumfolie und Glaspapier, Glasseide oder Glasgittergewebe der Isolationsschicht sind hierbei abweichend von dem zuvor beschriebenen Isolationselement des Innenbehälters 6 flauschig in den Zwischenraum 12 eingebracht. Flauschig heißt hierbei, dass die Lagen aus Aluminiumfolie und Glaspapier, Glasseide oder Glasgittergewebe nicht gepresst sind, so dass durch die Prägung und Perforierung der Aluminiumfolie die Isolationsschicht und damit der Zwischenraum 12 störungsfrei evakuiert werden kann. Da dadurch der thermisch-mechanische Kontakt zwischen den Reflektorlagen minimiert wird, stellt sich der Temperaturgradient der Reflektorlagen annähernd gemäß dem reinen Strahlungsaustausch ein, wodurch der Wärmetransport minimiert wird.

[0054] Der thermische Schild 21 ist fluiddurchlässig. Das heißt, ein Zwischenraum 25 zwischen dem Innenbehälter 6 und dem thermischen Schild 21 ist in Fluidverbindung mit dem Zwischenraum 12. Hierdurch können die Zwischenräume 12, 25 gleichzeitig evakuiert werden. In dem thermischen Schild 21 können Bohrungen, Durchbrüche oder dergleichen vorgesehen sein, um ein Evakuieren der Zwischenräume 12, 25 zu ermöglichen. Der thermische Schild 21 ist vorzugsweise aus einem hochreinen Aluminiumwerkstoff gefertigt. Der thermische Schild 21 ist umlaufend beabstandet von der Kupferschicht des Isolationselements des Innenbehälters 6 angeordnet und berührt diese nicht. Der Wärmeeinfall erfolgt dadurch hauptsächlich durch Strahlung und wird dadurch auf das physikalisch mögliche Minimum reduziert. Eine Spaltbreite eines zwischen der Kupferschicht und dem thermischen Schilds 21 vorgesehenen Spalts kann 10 mm betragen. Hierdurch kann Wärme von dem Innenbehälter 6 zu dem thermischen Schild 21 nur durch Strahlung und Restgasleitung übertragen werden.

[0055] Der erste Deckelabschnitt 23 des thermischen Schirms 21 schirmt den Kühlmittelbehälter 14 vollständig gegenüber dem Innenbehälter 6 ab. Das heißt, mit Blickrichtung von dem Innenbehälter 6 auf den Kühlmittelbehälter 14 ist der Kühlmittelbehälter 14 vollständig von dem ersten Deckelabschnitt 23 des thermischen Schirms 21 abgedeckt. Insbesondere umschließt der thermische Schild 21 den Innenbehälter 6 vollständig. Das heißt, der Innenbehälter 6 ist vollständig innerhalb des thermischen Schilds 21 angeordnet, wobei der thermische Schild 21, wie zuvor schon erwähnt, nicht fluiddicht ist.

[0056] Wie die Fig. 2 und 3 weiterhin zeigen, umfasst der thermische Schild 21 zum aktiven Kühlen desselben zumindest eine Kühlleitung 26. Vorzugsweise sind mehrere derartige Kühlleitungen 26, beispielsweise sechs derartige Kühlleitungen 26, vorgesehen. Die Kühlleitung 26 kann zwei in Schwerkraftrichtung g verlaufende senkrechte Abschnitte 27, 28 sowie zwei schräge Abschnitte 29, 30 umfassen. Die senkrechten Abschnitte 27, 28 können an den Deckelabschnitten 23, 24 des thermischen Schilds 21 vorgesehen sein.

[0057] Die Kühlleitung 26 ist über eine Anschlussleitung 31 mit dem Kühlmittelbehälter 14 in Fluidverbindung, so dass der flüssige Stickstoff N₂ von dem Kühlmittelbehälter 14 in die Kühlleitung 26 gedrückt wird. Die Anschlussleitung 31 mündet in einen Verteiler 32, von dem der Abschnitt 27 und der Abschnitt 30 abzweigen. Der Abschnitt 29 und der Abschnitt 28 treffen sich an einem Sammler 33, von dem eine Anschlussleitung 34 zu einem außerhalb des Außenbehälters 2 angeordneten Phasenseparator 35 führt. Der Phasenseparator 35 ist dazu eingerichtet, gasförmigen Stickstoff N₂ von flüssigem Stickstoff N₂ zu trennen. Über den Phasenseparator 35 kann der gasförmige Stickstoff N₂ aus dem Kühlsystem 13 abgeblasen werden.

[0058] Die Kühlleitung 26 oder die Kühlleitungen 26 sind sowohl an dem Basisabschnitt 22 als auch an den Deckelabschnitten 23, 24 des thermischen Schilds 21 vorgesehen. Alternativ sind die Deckelabschnitte 23 und 24 materialschlüssig mit dem Basisabschnitt 22 verbunden. Beispielsweise sind die Deckelabschnitte 23, 24 mit dem Basisabschnitt 22 verschweißt. Wenn die Deckelabschnitte 23, 24 materialschlüssig, das heißt, stoffschlüssig mit dem Basisabschnitt 22 verbunden sind, kann die Kühlung der Deckelabschnitte 23, 24 durch Wärmeleitung erfolgen. Die Kühlleitung 26 und insbesondere die schrägen Abschnitte 29, 30 der Kühlleitung 26 weisen gegenüber einer Horizontalen H, die senkrecht zu der Schwerkraftrichtung g angeordnet ist, eine Steigung auf. Insbesondere schließen die Abschnitte 29, 30 mit der Horizontalen H einen Winkel α von größer als 3° ein. Der Winkel α kann 3 bis 15° oder auch mehr betragen. Insbesondere kann der Winkel α auch genau 3° betragen. Insbesondere weisen die Abschnitte 29, 30 in Richtung des Phasenseparators 35 eine positive Steigung auf.

[0059] Eine Ausführungsform des Phasenseparators 35 ist in den Fig. 4 bis 7 gezeigt. Der Phasenseparator 35 umfasst ein Gehäuse 36 mit einem rohrförmigen Basisabschnitt 37, der stirnseitig beidseits stirnseitig mit Deckelabschnitten 38, 39 verschlossen ist. In dem Gehäuse 36 aufgenommen ist ein Innengehäuse 40 mit einem rohrförmigen Basisabschnitt 41, der beidseits durch Deckelabschnitte 42, 43 stirnseitig verschlossen ist. Zwischen dem Gehäuse 36 und dem Innengehäuse 40 ist ein evakuierter Isolationsraum 44 vorgesehen. Der Isolationsraum 44 kann beispielsweise mit einer MLI versehen sein oder mit Perlit beziehungsweise Mikroglaskugeln gefüllt sein. Eine teilweise ebenfalls vakuumgedämmte Anschlussleitung 45 ist in Fluidverbindung mit der Anschlussleitung 34. Der Phasenseparator 35 umfasst weiterhin eine Abblasleitung 46, über die gasförmiger Stickstoff N₂ abgeführt wird. Die Anschlussleitung 45 ist mit einem in dem Innengehäuse 40 vorgesehenen Innenraum 47 in Fluidverbindung. Die Anschlussleitung 45 ist bezüglich der Abblasleitung 46 um einen Winkel β verdreht. Der Winkel β kann 45 bis 90° betragen.

[0060] In dem Innenraum 47 ist ein Schwimmer 48 vorgesehen. Der Schwimmer 48 umfasst einen mit einer gasdichten metallischen Ummantelung versehenen Schwimmkörper 49, dessen Inneres von einem Kunststoffschaum ausgefüllt ist. Der Schwimmkörper 49 ist über eine Achse 50 fest mit einem Gegengewicht 51 verbunden. An der Achse 50 ist ein Ventilkörper 52 befestigt, der in einem Ventilsitz 53 linear verschieblich angeordnet ist. Die Achse 50 ist an einer Drehachse 54 drehbar in dem Innengehäuse 40 gelagert. Das heißt, bei einem sinkenden Flüssigkeitsstand des flüssigen Stickstoffs N₂ in dem Innenraum 47 sinkt der Schwimmkörper 49 ab, wodurch sich die Achse 50 um die Drehachse 54 dreht, wodurch wiederum der Ventilkörper 52 von dem Ventilsitz 53 abgehoben wird, um den gasförmigen Stickstoff N₂ über die Abblasleitung 46 abzublasen. Der Phasenseparator 35 sorgt dafür, dass nur verdampfter, tiefkalter Stickstoff N₂ an die Umgebung abgegeben wird. Der Phasenseparator 35 ist insbesondere ein durch den Schwimmer 48 geregeltes kryogenes Ventil. Die Besonderheit des Phasenseparators 35 ist das Gegengewicht 51 des horizontal gelagerten Schwimmkörpers 49, das bei Beschleunigungen ein unbeabsichtigtes Abheben des Ventilkörpers 52 von dem Ventilsitz 53 verhindert.

[0061] Der Phasenseparator 35 umfasst weiterhin ein Ventil 55 zum Erzeugen eines Vakuums in dem Isolationsraum 44. In dem Innengehäuse 40 kann ein Prallblech 56 angeordnet sein, das eine Schwallbewegung des flüssigen Stickstoffs N₂ reduzieren soll.

[0062] Weiterhin ist, wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt, an dem Kühlmittelbehälter 14 ein Abblasventil 57 angeordnet, um durch Abblasen des gasförmigen Stickstoffs N₂ den eingestellten Überdruck in dem Kühlmittelbehälter 14 zu halten.

[0063] Die Funktionsweise des Transportbehälters 1 wird im Folgenden erläutert. Vor dem Befüllen des Innenbehälters 6 mit dem flüssigen Helium He wird zunächst der thermische Schild 21 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 21 wird das sich noch in dem Zwischenraum 12 befindende Vakuum-Restgas an dem thermischen Schild 21 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 21 und der Kühlmittelbehälter 14 vollständig abgekühlt sind und der Kühlmittelbehälter 14 wieder vollständig mit Stickstoff N₂ aufgefüllt ist, wird der Innenbehälter 6 mit dem flüssigen Helium He befüllt.

[0064] Der Transportbehälter 1 kann zum Transportieren des Heliums He nun auf ein Transportfahrzeug, wie beispielsweise einen Lastkraftwagen oder ein Schiff, verbracht werden. Hierbei wird der thermische Schild 21 kontinuierlich mit Hilfe des flüssigen Stickstoffs N₂ gekühlt. Der flüssige Stickstoff N₂ wird dabei verbraucht und siedet in den Kühlleitungen 26. Dabei entstehende Gasblasen werden durch den in dem Kühlsystem 13 bezüglich der Schwerkraftrichtung g am höchsten angeordneten Phasenseparator 35 zugeführt. Hierdurch sinkt der Flüssigkeitsstand in dem Innenraum 47 des Phasenseparators 35 ab, wodurch auch der Schwimmkörper 49 absinkt und sich die Achse 50 um die Drehachse 54 dreht, wodurch der Ventilkörper 52 von dem Ventilsitz 53 abgehoben wird. Hierdurch wird der gasförmige Stickstoff N₂ über die Abblasleitung 46 abgeblasen. Sobald der gasförmige Stickstoff N₂ aus dem Kühlsystem 13 entfernt ist, strömt flüssiger Stickstoff N₂ in den Phasenseparator 35 nach, wodurch der Schwimmkörper 49 wieder aufschwimmt und der Ventilkörper 52 auf den Ventilsitz 53 gepresst wird. Das Öffnen und Schließen des Phasenseparators 35 erfolgt dabei im Hertzbereich.

[0065] Durch die Massenträgheit des Gegengewichts 51 kann verhindert werden, dass der Schwimmkörper 49 beim Transport, beispielsweise durch Vibrationen, ungewollt beschleunigt wird, wodurch sich der Ventilkörper 52 von dem Ventilsitz 53 abheben könnte. Hierdurch kann ein unerwünschter Verlust von Stickstoff N₂ verhindert werden. Dadurch, dass der thermische Schild 21 auch zwischen dem Kühlmittelbehälter 14 und dem Innenbehälter 6 angeordnet ist, kann auch bei einem sinkenden Füllstand beziehungsweise Flüssigkeitsstand an Stickstoff N₂ in dem Kühlmittelbehälter 14 zuverlässig gewährleistet werden, dass der Innenbehälter 6 ausreichend gekühlt wird. Dadurch, dass der Innenbehälter 6 von dem thermischen Schild 21 vollständig umgeben ist, ist gewährleistet, dass der Innenbehälter 6 nur von Flächen umgeben ist, die eine dem Siedepunkt (1,3 bara, 79,5 K) von Stickstoff N₂ entsprechende Temperatur aufweisen. Hierdurch besteht zwischen dem thermischen Schild 21 (79,5 K) und dem Innenbehälter 6 (4,2 - 6 K) nur eine geringe Temperaturdifferenz. Hierdurch kann die Haltezeit für das flüssige Helium He im Vergleich zu bekannten Transportbehältern deutlich verlängert werden. Wärme von dem Innenbehälter 6 zu dem thermischen Schild 21 wird dabei nur durch Strahlung und Restgasleitung übertragen. Der Transportbehälter 1 weist insbesondere eine Helium-Haltezeit von mindestens 45 Tagen auf und der Vorrat an flüssigem Stickstoff N₂ reicht für mindestens 40 Tage aus.

[0066] Obwohl die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, ist sie innerhalb des Umfangs der Ansprüche vielfältig modifizierbar.

Verwendete Bezuaszeichen

[0067] 

1

Transportbehälter

2

Außenbehälter

3

Basisabschnitt

4

Deckelabschnitt

5

Deckelabschnitt

6

Innenbehälter

7

Gaszone

8

Flüssigkeitszone

9

Basisabschnitt

10

Deckelabschnitt

11

Deckelabschnitt

12

Zwischenraum

13

Kühlsystem

14

Kühlmittelbehälter

15

Basisabschnitt

16

Deckelabschnitt

17

Deckelabschnitt

18

Gaszone

19

Flüssigkeitszone

20

Zwischenraum

21

Schild

22

Basisabschnitt

23

Deckelabschnitt

24

Deckelabschnitt

25

Zwischenraum

26

Kühlleitung

27

Abschnitt

28

Abschnitt

29

Abschnitt

30

Abschnitt

31

Anschlussleitung

32

Verteiler

33

Sammler

34

Anschlussleiter

35

Phasenseparator

36

Gehäuse

37

Basisabschnitt

38

Deckelabschnitt

39

Deckelabschnitt

40

Innengehäuse

41

Basisabschnitt

42

Deckelabschnitt

43

Deckelabschnitt

44

Isolationsraum

45

Anschlussleitung

46

Abblasleitung

47

Innenraum

48

Schwimmer

49

Schwimmkörper

50

Achse

51

Gegengewicht

52

Ventilkörper

53

Ventilsitz

54

Drehachse

55

Ventil

56

Prallblech

57

Abblasventil

A

Axialrichtung

g

Schwerkraftrichtung

H

Horizontale

He

Helium

H₂

Wasserstoff

I₂

Länge

M₁

Mittelachse

N₂

Stickstoff

O₂

Sauerstoff

α

Winkel

β

Winkel

Ansprüche

1. Transportbehälter (1) für Helium (He), mit einem Innenbehälter (6) zum Aufnehmen des Heliums (He), einem Kühlmittelbehälter (14) zum Aufnehmen einer kryogenen Flüssigkeit (N₂), einem Außenbehälter (2), in dem der Innenbehälter (6) und der Kühlmittelbehälter (14) aufgenommen sind, und einem thermischen Schild (21), der mit Hilfe der kryogenen Flüssigkeit (N₂) aktiv kühlbar ist, wobei der thermische Schild (21) einen rohrförmigen Basisabschnitt (22), in dem der Innenbehälter (6) aufgenommen ist, und einen den Basisabschnitt (22) stirnseitig abschließenden Deckelabschnitt (23, 24) aufweist, der zwischen dem Innenbehälter (6) und dem Kühlmittelbehälter (14) angeordnet ist, wobei zwischen dem Innenbehälter (6) und dem Kühlmittelbehälter (14) ein Zwischenraum (20) vorgesehen ist, in dem der Deckelabschnitt (23, 24) des thermischen Schilds (21) angeordnet ist, wobei der thermische Schild (21) zum aktiven Kühlen desselben zumindest eine Kühlleitung (26) aufweist, in der die kryogene Flüssigkeit (N₂) aufnehmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Kühlleitung (26) schräge Abschnitte (29, 30) und in einer Schwerkraftrichtung (g) verlaufende Abschnitte (27, 28) aufweist, und dass die schrägen Abschnitte (29, 30) gegenüber einer Horizontalen (H) eine Steigung aufweisen.

2. Transportbehälter nach Anspruch 1, wobei der thermische Schild (21) in einem zwischen dem Innenbehälter (6) und dem Außenbehälter (2) vorgesehenen evakuierten Zwischenraum (12) angeordnet ist.

3. Transportbehälter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der thermische Schild (21) zwei Deckelabschnitte (23, 24) aufweist, die den Basisabschnitt (22) beidseitig stirnseitig abschließen.

4. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 3, wobei der thermische Schild (21) fluiddurchlässig ist.

5. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 4, wobei der thermische Schild (21) aus einem Aluminiumwerkstoff gefertigt ist.

6. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei der Kühlmittelbehälter (14) in Fluidverbindung mit der zumindest einen Kühlleitung (26) ist, so dass die kryogene Flüssigkeit (N₂) von dem Kühlmittelbehälter (14) in die zumindest eine Kühlleitung (26) nachströmt, wenn die kryogene Flüssigkeit (N₂) in der zumindest einen Kühlleitung (26) teilweise verdampft.

7. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 6, wobei die zumindest eine Kühlleitung (26) an dem Basisabschnitt (22) und/oder an dem Deckelabschnitt (23, 24) des thermischen Schilds vorgesehen ist und/oder wobei der Basisabschnitt (22) stoffschlüssig mit dem Deckelabschnitt (23, 24) verbunden ist.

8. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 7, ferner umfassend einen Phasenseparator (35) zum Trennen einer gasförmigen Phase der kryogenen Flüssigkeit (N₂) von einer flüssigen Phase der kryogenen Flüssigkeit (N₂), wobei die zumindest eine Kühlleitung (26) so angeordnet ist, dass diese in Richtung des Phasenseparators (35) eine positive Steigung aufweist.

9. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 8, ferner umfassend eine Vielzahl, insbesondere sechs, Kühlleitungen (26).

10. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 9, wobei der Deckelabschnitt (23, 24) des thermischen Schilds (21) den Kühlmittelbehälter (14) vollständig gegenüber dem Innenbehälter (6) abschirmt.

11. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 10, wobei der Kühlmittelbehälter (14) in einer Axialrichtung (A) des Innenbehälters (6) neben dem Innenbehälter (6) angeordnet ist.

12. Transportbehälter nach einem der Ansprüche 1 - 11, wobei der thermische Schild (21) den Innenbehälter (6) vollständig umschließt.

Claims

1. A transport container (1) for helium (He), comprising an inner container (6) for receiving the helium (He), a coolant container (14) for receiving a cryogenic liquid (N₂), an outer container (2) in which the inner container (6) and the coolant container (14) are received, and a thermal shield (21) which can be actively cooled by means of the cryogenic liquid (N₂), wherein the thermal shield (21) has a tubular base portion (22) in which the inner container (6) is received, and a cover portion (23, 24) which closes off the base portion (22) at the end face and is arranged between the inner container (6) and the coolant container (14), wherein an intermediate space (20) is provided between the inner container (6) and the coolant container (14), in which intermediate space the cover portion (23, 24) of the thermal shield (21) is arranged, wherein the thermal shield (21) has for the active cooling thereof at least one cooling line (26), in which the cryogenic liquid (N₂) can be received, characterized in that the at least one cooling line (26) has inclined portions (29, 30) and portions (27, 28) extending in the direction of gravity (g), and in that the inclined portions (29, 30) have a slope with respect to a horizontal (H).

2. The transport container according to Claim 1, wherein the thermal shield (21) is arranged in an evacuated intermediate space (12) provided between the inner container (6) and the outer container (2).

3. The transport container according to Claim 1 or 2, wherein the thermal shield (21) has two cover portions (23, 24) which close off the base portion (22) at the end face on both sides.

4. The transport container according to one of Claims 1-3, wherein the thermal shield (21) is fluid-permeable.

5. The transport container according to one of Claims 1-4, wherein the thermal shield (21) is made of an aluminum material.

6. The transport container according to one of Claims 1-5, wherein the coolant container (14) is in fluid communication with the at least one cooling line (26) so that the cryogenic liquid (N₂) flows from the coolant container (14) into the at least one cooling line (26) when the cryogenic liquid (N₂) in the at least one cooling line (26) partially vaporizes.

7. The transport container according to one of Claims 1-6, wherein the at least one cooling line (26) is provided at the base portion (22) and/or at the cover portion (23, 24) of the thermal shield and/or wherein the base portion (22) is connected to the cover portion (23, 24) in a firmly bonded manner.

8. The transport container according to one of Claims 1-7, further comprising a phase separator (35) for separating a gaseous phase of the cryogenic liquid (N₂) from a liquid phase of the cryogenic liquid (N₂), wherein the at least one cooling line (26) is arranged to have a positive slope in the direction of the phase separator (35).

9. The transport container according to one of Claims 1-8, further comprising a plurality of, in particular six, cooling lines (26).

10. The transport container according to one of Claims 1-9, wherein the cover portion (23, 24) of the thermal shield (21) completely shields the coolant container (14) from the inner container (6).

11. The transport container according to one of Claims 1-10, wherein the coolant container (14) is arranged adjacent to the inner container (6) in an axial direction (A) of the inner container (6).

12. Transport container according to one of Claims 1-11, wherein the thermal shield (21) completely encloses the inner container (6).

Revendications

1. Conteneur de transport (1) pour de l'hélium (He), comprenant un conteneur interne (6) destiné à recevoir l'hélium (He), un conteneur de liquide de refroidissement (14) destiné à recevoir un fluide cryogénique (N₂), un conteneur externe (2), dans lequel sont reçus le conteneur interne (6) et le conteneur de liquide de refroidissement (14), ainsi qu'un bouclier thermique (21), qui peut être refroidi activement à l'aide du fluide cryogénique (N₂), le bouclier thermique (21) présentant une section de base tubulaire (22), dans laquelle le conteneur interne (6) est reçu, ainsi qu'une section de couvercle (23, 24) fermant la section de base (22) côté avant, laquelle est disposée entre le conteneur interne (6) et le conteneur de liquide de refroidissement (14), un espace intermédiaire (20) étant prévu entre le conteneur interne (6) et le conteneur de liquide de refroidissement (14), dans lequel est disposée la section de couvercle (23, 24) du bouclier thermique (21), le bouclier thermique (21) présentant, pour son refroidissement actif, au moins une conduite de refroidissement (26), dans laquelle le fluide cryogénique (N₂) peut être reçu, caractérisé en ce que l'au moins une conduite de refroidissement (26) présente des sections inclinées (29, 30) et des sections (27, 28) s'étendant dans le sens de la gravité (g) et en ce que les sections inclinées (29, 30) présentent une inclinaison par rapport à l'horizontale (H).

2. Conteneur de transport selon la revendication 1, dans lequel le bouclier thermique (21) est disposé dans un espace intermédiaire (12) évacué prévu entre le conteneur interne (6) et le conteneur externe (2).

3. Conteneur de transport selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le bouclier thermique (21) présente deux sections de couvercle (23, 24), qui ferment la section de base (22) des deux côtés, côté avant.

4. Conteneur de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le bouclier thermique (21) est perméable aux fluides.

5. Conteneur de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le bouclier thermique (21) est fabriqué à partir d'un matériau d'aluminium.

6. Conteneur de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le conteneur de liquide de refroidissement (14) se trouve en liaison fluidique avec l'au moins une conduite de refroidissement (26), de sorte que le fluide cryogénique (N₂) circule du conteneur de liquide de refroidissement (14) dans l'au moins une conduite de refroidissement (26), lorsque le fluide cryogénique (N₂) s'évapore partiellement dans l'au moins une conduite de refroidissement (26).

7. Conteneur de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'au moins une conduite de refroidissement (26) est prévue sur la section de base (22) et/ou sur la section de couvercle (23, 24) du bouclier thermique et/ou dans lequel la section de base (22) est reliée à la section de couvercle (23, 24) par liaison de matière.

8. Conteneur de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre un séparateur de phases (35) destiné à séparer une phase gazeuse du fluide cryogénique (N₂) d'une phase liquide du fluide cryogénique (N₂), dans lequel l'au moins une conduite de refroidissement (26) est disposée de manière à présenter une inclinaison positive en direction du séparateur de phases (35).

9. Conteneur de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comprenant en outre une pluralité, en particulier six, conduites de refroidissement (26).

10. Conteneur de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel la section de couvercle (23, 24) du bouclier thermique (21) protège totalement le conteneur de liquide de refroidissement (14) du conteneur interne (6).

11. Conteneur der transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel le conteneur de liquide de refroidissement (14) est disposé à côté du conteneur interne (6) dans le sens axial (A) du conteneur interne (6).

12. Conteneur de transport selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel le bouclier thermique (21) entoure complètement le conteneur interne (6).

Zeichnung