DE1204694B

DE1204694B - Device for transferring low-boiling liquefied gases with a vacuum jacket lifter containing a shut-off valve

Info

Publication number: DE1204694B
Application number: DEM60998A
Authority: DE
Inventors: Dr Gustav Klipping
Original assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Current assignee: Max Planck Gesellschaft zur Foerderung der Wissenschaften eV
Priority date: 1964-05-14
Filing date: 1964-05-14
Publication date: 1965-11-11
Also published as: GB1084122A; CH430775A; US3306060A; NL6503602A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.:Int. Cl .:

F25jF25j

Deutsche KL: 17 g-5/02 German KL: 17 g -5/02

Nummer: 1204 694Number: 1204 694

Aktenzeichen: M 609981 a/17 gFile number: M 609981 a / 17 g

Anmeldetag: 14. Mai 1964Filing date: May 14, 1964

Auslegetag: 11. November 1965Opening day: November 11, 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.The invention relates to a device for transferring low-boiling liquefied gases from a Storage vessel in a consumption vessel with a vacuum jacketed lifter having a shut-off valve, whose riser pipe, which is surrounded by a jacket pipe and protruding into the liquid reservoir, has a Valve seat carries, through one at the end of one in one with bellows elements against the atmosphere sealed, rotatable in a threaded guide fixed to the housing and displaceable in two directions of movement Guide sleeve inserted pipe sleeve arranged valve body can be shut off, wherein the Vacuum jacket lifter on the neck of the storage vessel by means of a sealing arrangement serving for coupling and can be connected to the consumption vessel and via the connection point to the consumption vessel leads.

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.Low-boiling liquid refrigerants (nitrogen, hydrogen, helium) are vacuum-insulated Vessels kept in stock and removed from them with the help of vacuum jackets. For handling with helium and hydrogen it has been found practical to put one in the storage vessel Use vacuum jackets with a shut-off valve in the neck of the storage vessel and in this then to couple the respective lifter leading to the consumer.

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 VakuummantelheberIn order to keep the heat flow to the inner container of the storage vessel as small as possible, the neck tube of the storage vessel is as narrow as possible (diameter generally about 14 mm). In the case of the coupled jacks, five pipes are to be arranged inside one another within this pipe, namely the vacuum jacket pipe and the inner pipe of the jack with shut-off valve, the guide sleeve for the valve body, and the inner pipe and vacuum jacket pipe of the coupled jack, of which the guide sleeve with the valve body must be movable. The siphon piece to be coupled and firmly connected to the consumer must accordingly have a small diameter and also be thin-walled in order to keep the heat supply to the joint of the siphon small. It is therefore inevitably sensitive to mechanical stress. In the case of evaporator cryostats, for which this type of coupling of siphons is of particular interest, the siphon piece to be coupled is attached directly to the apparatus. When assembling and converting systems in which the evaporator cryostat is permanently used as part of a more extensive structure, there is a constant risk of damage to the sensitive siphon nozzle. Another disadvantage of the device for decanting low-boiling devices
liquefied gases with a shut-off valve
containing vacuum jackets

Anmelder:Applicant:

Max-Planck-Gesellschaft
zur Förderung der Wissenschaften e. V.,
Göttingen, Bunsenstr. 10Max Planck Society
for the promotion of science e. V.,
Göttingen, Bunsenstr. 10

Als Erfinder benannt:
_1S Dr. Gustav Klipping, BerlinNamed as inventor:
_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.the known device is that the siphon valve located in the neck tube of the storage vessel is sensitive to canting because of the inevitable small play. Furthermore the valve seat is difficult to access for repairs.

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.According to the invention are therefore to avoid these disadvantages, the riser pipe, the jacket pipe and the tubular sleeve is extended upward beyond the guide sleeve and the connection point, the Tubular sleeve surrounds the jacket pipe, which together with the riser pipe at the upper end is a End piece designed valve seat carries.

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 KühlkopfSuch a device offers several advantages. The sensitive one to be introduced into the clutch The siphon connector is located on the storage vessel and thus in a practical one Operation better position to be protected. One is for the nozzle protruding from the storage vessel no longer tied to the dimensions of the neck tube, d. that is, a larger one can be used for this nozzle Choose the diameter and, above all, give more play for the guide tube of the valve, which is has a beneficial effect on the operational safety of the valve. In addition, the valve seat is light here accessible. With regard to the supply of heat to the inner container of the storage vessel, the one proposed is The siphon is also more advantageous, since only the riser pipe and the vacuum jacket pipe are immersed in the storage vessel. The part to be coupled does not have to be are more in the form of a vacuum jacket lifter, but rather the lifter nozzle with the shut-off valve is taken up by a thin-walled guide tube, which can be inserted into a vacuum container of any desired Form is used and the actual cooling head

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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.leads. The vacuum jacket is part of the vacuum housing that is to be placed on the storage vessel Apparatus. A particular advantage here is the possibility of using the siphon socket, to cool the cladding tube leading to the consumer and thus largely the heat flow to the valve to suppress. This option is explained in more detail using the application example.

In der Zeichnung ist ein vorteilhaftes Anwendungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. The drawing shows an advantageous example of the application of the subject matter of the invention.

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.The lifter shown consists of the riser pipe 1 for the liquid refrigerant, which is from a Jacket tube 2 is surrounded. The jacket tube 2 is surrounded by a partially perforated housing part 3 passed through, which with a to evacuate the space between the riser pipe 1 and the Jacket pipe 2 serving closure valve 4 is provided. Below the housing part 3 carries the jacket tube 2 an annular screw connection 5, by means of which it is in the with the flange 6 in the not shown Storage vessel to be attached counterpart 7 can be used gas-tight. At the top of the lifter an end piece 8 designed as a valve seat is inserted between jacket pipe 2 and riser pipe 1. At the housing part 3 is soldered onto a bellows 9, which is soldered into a ring piece 10 at its other end is, which is connected on the opposite side to a further bellows 11, which in turn at the other end is soldered into a cover plate 12 firmly inserted into the housing part 3. The ring piece 10 is movably supported in a guide sleeve 13. The guide sleeve 13 is by means of a thread slidably connected to the housing part 3. A tubular sleeve 14 is located in the ring piece 10 soldered in, which encloses the jacket tube 2 of the lifter and the valve body at its free end 15 carries. By rotating the through the openings in the housing part 3 accessible from the outside Guide sleeve 13 can move the ring piece 10 along the lifter axis to a limited extent in two directions and thus the valve 8, 15 can be opened and closed. The interior of the jack is through the Spring bellows 9 and 11 are sealed gas-tight from the air-filled outer space of the housing part 3. At its upper end, the housing part 3 has an annular screw connection 16, by means of which a consumer, in the case shown here an evaporator cryostat, gas-tight to the siphon with shut-off valve can be coupled.

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.The evaporator cryostat is only described here insofar as this is used to explain the siphon properties is of interest. The evaporator cryostat consists of the one with a flow slot for the liquid Refrigerant-provided cooling chamber 17, which is located in an evacuable housing 18. That at Operation in the flow system of the cooling chamber 17 accumulating cold gas enters an exhaust pipe 19, which, as is common with evaporator cryostats, are routed around the radiation protection 20 as a cooling coil is before it emerges from the housing 18 via the flange 21, which is not used as a connecting element to the The control valve shown and the vacuum pump are used. Due to the proposed execution of the In addition to cooling the radiation protection 20 through the cold exhaust gas, a siphon coupling is available here also the possibility of cooling the inner tube 22 that accommodates the lifter with shut-off valve, by the exhaust pipe 19 after exiting the cooling chamber 17 initially within the radiation protection 20 to the inlet for the inner tube 22, in a few turns around this inner tube 22 around and only from there to the radiation protection. Because the annular gap between the inner tube 22 and the pipe sleeve 14 or the jacket pipe 2 of the lifter is filled with gas, the result is a good one Heat conduction between the tubes, so that in this way a cooling of these leading to the cooling chamber 17 Reached pipes and thus the heat flow to the valve is considerably reduced.

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.For the operation of evaporator cryostats at temperatures below the boiling point of the refrigerant, the riser pipe must be designed as a throttle section in a certain way. For this purpose, the overhead shut-off valve has the advantage that the riser pipe over its entire length as Throttle section can be formed.

Claims

Claim:

Device for transferring low-boiling liquefied gases from a storage vessel into a Consumption vessel with a vacuum jacket lifter having a shut-off valve, of which a casing pipe surrounded and protruding into the liquid reservoir, a valve seat carries that through one at the end of one into one with bellows elements against the atmosphere sealed, rotatable in a threaded guide fixed to the housing and in two directions of movement displaceable guide sleeve inserted tubular sleeve arranged valve body can be shut off is, wherein the vacuum jacket lifter by means of sealing arrangements serving for coupling the neck of the storage vessel and the consumption vessel can be connected and via the connection point leads to the consumption vessel, d a characterized in that the riser pipe (1), the jacket pipe (2) and the pipe sleeve (14) over the guide sleeve (13) and the connection point are also extended upwards, the pipe sleeve (14) surrounding the casing pipe (2), which, together with the riser pipe (1) at the upper end, is designed as an end piece (8) Valve seat carries.

Considered publications:
German patent specification No. 1169 470.

1 sheet of drawings