DE1204694B - Vorrichtung zum Umfuellen tiefsiedender verfluessigter Gase mit einem ein Absperrventil enthaltenden Vakuummantelheber - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F25j

Deutsche KL: 17 g-5/02

Nummer: 1204 694

Aktenzeichen: M 609981 a/17 g

Anmeldetag: 14. Mai 1964

Auslegetag: 11. November 1965

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umfüllen tiefsiedender verflüssigter Gase aus einem Vorratsgefäß in ein Verbrauchsgefäß mit einem ein Absperrventil aufweisenden Vakuummantelheber, dessen von einem Mantelrohr umgebenes und in den Flüssigkeitsvorrat hineinragendes Steigrohr einen Ventilsitz trägt, der durch einen am Ende einer in eine mit Federbalgelementen gegen die Atmosphäre abgedichtete, in einer gehäusefesten Gewindeführung drehbare und in zwei Bewegungsrichtungen verschiebbare Führungshülse eingesetzten Rohrhülse angeordneten Ventilkörper absperrbar ist, wobei der Vakuummantelheber mittels zur Kupplung dienenden Dichtungsanordnung an den Hals des Vorratsgefäßes sowie an das Verbrauchsgefäß anschließbar ist und über die Anschlußstelle zu dem Verbrauchsgefäß führt.

Tiefsiedende flüssige Kältemittel (Stickstoff, Wasserstoff, Helium) werden in vakuumisolierten Gefäßen vorrätig gehalten und aus diesen mit Hilfe von Vakuummantelhebern entnommen. Für den Umgang mit Helium und Wasserstoff hat es sich als praktisch erwiesen, in das Vorratsgefäß einen Vakuummantelheber mit einem im Hals des Vorratsgefäßes befindlichen Absperrventil einzusetzen und in diesen dann die jeweiligen zum Verbraucher führenden Heber einzukuppeln.

Um den Wärmestrom zum Innenbehälter des Vorratsgefäßes möglichst klein zu halten, ist das Halsrohr der Vorratsgefäße so eng wie möglich (Durchmesser im allgemeinen etwa 14 mm). Innerhalb dieses Rohres sind im Fall der gekuppelten Heber fünf Rohre ineinander anzuordnen, nämlich Vakuummantelrohr und Innenrohr des Hebers mit Absperrventil, die Führungshülse für den Ventilkörper, sowie Innenrohr und Vakuummantelrohr des eingekuppelten Hebers, von denen die Führungshülse mit dem Ventilkörper beweglich sein muß. Das einzukuppelnde, mit dem Verbraucher in fester Verbindung stehende Heberstück muß dementsprechend einen kleinen Durchmesser haben und darüber hinaus dünnwandig sein, um die Wärmezufuhr zur Stoßstelle der Heber klein zu halten. Es ist damit zwangläufig empfindlich gegen mechanische Beanspruchung. Bei Verdampferkryostaten, für die diese Art der Kupplung von Hebern von besonderem Interesse ist, ist das einzukuppelnde Heberstück direkt an die Apparatur angesetzt. Bei Auf- und Umbauten von Anlagen, bei denen der Verdampferkryostat als Teil eines umfangreicheren Aufbaues fest eingesetzt ist, ist die Gefahr der Beschädigung des empfindlichen Heberstutzens ständig gegeben. Ein weiterer Nachteil Vorrichtung zum Umfüllen tiefsiedender
verflüssigter Gase mit einem ein Absperrventil
enthaltenden Vakuummantelheber

Anmelder:

Max-Planck-Gesellschaft
zur Förderung der Wissenschaften e. V.,
Göttingen, Bunsenstr. 10

Als Erfinder benannt:
_1S Dr. Gustav Klipping, Berlin

der bekannten Vorrichtung liegt darin, daß das im Halsrohr des Vorratsgefäßes befindliche Heberventil wegen des zwangläufig gegebenen geringen Spiels empfindlich ist gegen Verkantungen. Darüber hinaus ist der Ventilsitz für Reparaturen schlecht zugänglich.

Gemäß der Erfindung sind daher zur Vermeidung dieser Nachteile das Steigrohr, das Mantelrohr und die Rohrhülse über die Führungshülse und die Anschlußstelle hinaus nach oben verlängert, wobei die Rohrhülse das Mantelrohr umgibt, welches gemeinsam mit dem Steigrohr am oberen Ende einen als Endstück ausgebildeten Ventilsitz trägt.

Eine derartige Vorrichtung bietet mehrere Vorteile. Der empfindliche, in die Kupplung einzuführende Heberstutzen befindet sich hierbei auf dem Vorratsgefäß und damit in einer für den praktischen Betrieb besser zu schützenden Position. Man ist für den aus dem Vorratsgefäß herausragenden Stutzen nicht mehr an die Dimensionen des Halsrohrs gebunden, d. h., man kann für diesen Stutzen einen größeren Durchmesser wählen und vor allem mehr Spiel für das Führungsrohr des Ventils vorgeben, was sich günstig auf die Betriebssicherheit des Ventils auswirkt. Darüber hinaus ist der Ventilsitz hier leicht zugänglich. Hinsichtlich der Wärmezufuhr zum Innenbehälter des Vorratsgefäßes ist der vorgeschlagene Heber ebenfalls vorteilhafter, da hier nur noch Steigrohr und Vakuummantelrohr in das Vorratsgefäß eintauchen. Das anzukuppelnde Teil muß nicht mehr die Form eines Vakuummantelhebers haben, sondern der Heberstutzen mit dem Absperrventil wird von einem dünnwandigen Führungsrohr aufgenommen, das in einen Vakuumbehälter beliebiger Form eingesetzt ist und zum eigentlichen Kühlkopf

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führt. Der Vakuummantel ist hier also ein Teil des Vakuumgehäuses der auf das Vorratsgefäß aufzusetzenden Apparatur. Dabei bietet sich als besonderer Vorteil die Möglichkeit, das den Heberstutzen aufnehmende, zum Verbraucher führende Hüllrohr zu kühlen und damit den Wärmestrom zum Ventil weitgehend zu unterdrücken. Diese Möglichkeit wird an Hand des Anwendungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Anwendungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

Der dargestellte Heber besteht aus dem Steigrohr 1 für das flüssige Kältemittel, welches von einem Mantelrohr 2 umgeben ist. Das Mantelrohr 2 ist durch ein teilweise durchbrochenes Gehäuseteil 3 hindurchgeführt, welches mit einem zur Evakuierung des Raumes zwischen dem Steigrohr 1 und dem Mantelrohr 2 dienenden Verschlußventil 4 versehen ist. Unterhalb des Gehäuseteils 3 trägt das Mantelrohr 2 eine Ringverschraubung 5, mittels derer es in das mit dem Flansch 6 in das nicht gezeichnete Vorratsgefäß anzusetzende Gegenstück 7 gasdicht eingesetzt werden kann. Am oberen Ende des Hebers ist zwischen Mantelrohr 2 und Steigrohr 1 ein als Ventilsitz ausgebildetes Endstück 8 eingesetzt. An das Gehäuseteil 3 ist ein Federbalg 9 angelötet, der an seinem anderen Ende in ein Ringstück 10 eingelötet ist, welches auf der Gegenseite mit einem weiteren Federbalg 11 verbunden ist, der seinerseits am anderen Ende in eine in das Gehäuseteil 3 fest eingesetzte Deckplatte 12 eingelötet ist. Das Ringstück 10 ist in einer Führungshülse 13 beweglich gelagert. Die Führungshülse 13 ist mittels eines Gewindes verschiebbar mit dem Gehäuseteil 3 verbunden. In das Ringstück 10 ist eine Rohrhülse 14 eingelötet, welche das Mantelrohr 2 des Hebers umschließt und an ihrem freien Ende den Ventilkörper 15 trägt. Durch Drehbewegung der durch die Durchbrechungen im Gehäuseteil 3 von außen zugänglichen Führungshülse 13 kann das Ringstück 10 entlang der Heberachse in zwei Richtungen begrenzt verschoben und damit das Ventil 8,15 geöffnet und verschlossen werden. Der Innenraum des Hebers ist durch die Federbälge 9 und 11 gasdicht gegen den mit Luft gefüllten Außenraum des Gehäuseteils 3 abgeschlossen. An seinem oberen Ende trägt das Gehäuseteil 3 eine Ringverschraubung 16, mittels derer ein Verbraucher, im hier gezeigten Fall ein Verdampferkryostat, gasdicht an den Heber mit Absperrventil angekuppelt werden kann.

Der Verdampferkryostat sei hier nur insoweit beschrieben, als dies zur Erläuterung der Hebereigenschaften von Interesse ist. Der Verdampferkryostat besteht aus der mit Strömungsschlitz für das flüssige Kältemittel versehenen Kühlkammer 17, die sich in einem evakuierbaren Gehäuse 18 befindet. Das beim Betrieb im Strömungssystem der Kühlkammer 17 anfallende kalte Gas gelangt in eine Abgasleitung 19, die, wie bei Verdampferkryostaten allgemein üblich, als Kühlschlange um den Strahlungsschutz 20 geführt ist, bevor sie aus dem Gehäuse 18 über den Flansch 21 austritt, der als Anschlußelement an das nicht gezeigte Regelventil und die Vakuumpumpe dient. Bedingt durch die vorgeschlagene Ausführung der Heberkupplung bietet sich neben der Kühlung des Strahlungsschutzes 20 durch das kalte Abgas hier auch noch die Möglichkeit, das den Heber mit Absperrventil aufnehmende Innenrohr 22 zu kühlen, indem die Abgasleitung 19 nach dem Austritt aus der Kühlkammer 17 zunächst innerhalb des Strahlungsschutzes 20 an den Eintritt für das Innenrohr 22, in einigen Windungen um dieses Innenrohr 22 herum und erst von dort zum Strahlungsschutz geführt wird. Da der Ringspalt zwischen dem Innenrohr 22 und der Rohrhülse 14 bzw. dem Mantelrohr 2 des Hebers mit Gas gefüllt ist, ergibt sich eine gute Wärmeleitung zwischen den Rohren, so daß auf diese Weise eine Kühlung dieser zur Kühlkammer 17 führenden Rohre erreicht und damit der Wärmestrom zum Ventil beträchtlich vermindert wird.

Für den Fall des Betriebs von Verdampferkryostaten bei Temperaturen unterhalb des Siedepunktes des Kältemittels ist das Steigrohr des Hebers in bestimmter Weise als Drosselstrecke auszubilden. Hierfür bietet das obenliegende Absperrventil den Vorteil, daß das Steigrohr in der gesamten Länge als Drosselstrecke ausgebildet werden kann.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zum Umfüllen tiefsiedender verflüssigter Gase aus einem Vorratsgefäß in ein Verbrauchsgefäß mit einem ein Absperrventil aufweisenden Vakuummantelheber, dessen von einem Mantelrohr umgebenes und in den Flüssigkeitsvorrat hineinragendes Steigrohr einen Ventilsitz trägt, der durch einen am Ende einer in eine mit Federbalgelementen gegen die Atmosphäre abgedichtete, in einer gehäusefesten Gewindeführung drehbare und in zwei Bewegungsrichtungen verschiebbare Führungshülse eingesetzten Rohrhülse angeordneten Ventilkörper absperrbar ist, wobei der Vakuummantelheber mittels zur Kupplung dienender Dichtungsanordnungen an den Hals des Vorratsgefäßes sowie an das Verbrauchsgefäß anschließbar ist und über die Anschlußstelle zu dem Verbrauchsgefäß führt, d a durch gekennzeichnet, daß das Steigrohr (1), das Mantelrohr (2) und die Rohrhülse (14) über die Führungshülse (13) und die Anschlußstelle hinaus nach oben verlängert sind, wobei die Rohrhülse (14) das Mantelrohr (2) umgibt, welches gemeinsam mit dem Steigrohr (1) am oberen Ende den als Endstück (8) ausgebildeten Ventilsitz trägt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr. 1169 470.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   509 737/76 11.65 © Bundesdruckerei Berlin