DE10259551A1 - Insulating container used as a cooling module or cryo-accumulator in a cooling unit for storing or transporting liquefied gas or gas mixtures comprises a hollow chamber surrounded by walls and a thermal insulation having evacuated regions - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen Isolierbehälter für tiefkalt verflüssigte oder verfestigte Gase.The invention relates to an insulated container for cryogenic liquefied or solidified gases.
In der
Als Kühlmodule für tiefkalt verflüssigte Gase werden bisher ausschließlich vakuumisolierte Edelstahlbehälter eingesetzt. Diese Kühlmodule sind sehr aufwendig in der Herstellung und daher sehr teuer. Außerdem haben diese Kühlmodule ein sehr hohes Gewicht.As cooling modules for cryogenic liquefied gases so far exclusively vacuum-insulated stainless steel containers used. These cooling modules are very complex to manufacture and therefore very expensive. Also have these cooling modules a very heavy weight.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen alternativen Isolierbehälter für tiefkalt verflüssigte oder verfestigte Gase zu schaffen, der als Kühlmodul eingesetztwerden kann. Ferner soll der Isolierbehälter gute Isolationseigenschaften aufweisen und kostengünstig herstellbar sein.The object of the invention is a alternative insulated container for cryogenic liquefied or to create solidified gases that can be used as a cooling module. Furthermore, the insulated container have good insulation properties and are inexpensive to manufacture his.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Isolierbehälter mit den in Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen.The task is solved by an insulated container with the features described in claim 1.
Der Isolierbehälter weist einen Hohlraum (Füllraum oder befüllbarer Raum) oder befüllbaren Körper zur Aufnahme eines Kühlmediums, mit mindestens einer Öffnung zum Einführen des Kühlmediums und mit einem äußeren Isolierkörper oder Isoliermantel, der evakuierte Bereiche mit einem festen Füllmaterial aufweist.The insulating container has a cavity (filling space or fillable Space) or fillable body for Absorption of a cooling medium, with at least one opening to introduce of the cooling medium and with an outer insulating body or Isoliermantel, the evacuated areas with a solid filling material having.
Der befüllbare Raum des Isolierbehälters kann durch feste oder flexible Wandungen gebildet werden. Die Wandungen sind für das Kühlmedium undurchlässig oder nahezu undurchlässig. Beispielsweise sind feste Wandungen bei einem Behälter gegeben. Der Füllraum wird z.B. auch durch geeignete flexible Materialien wie kältefeste Folien, folienartiges Material oder anderes Hüllenmaterial gebildet. Schläuche, sackartige Gebilde, befüllbare Hüllen, Ballons, Kissen oder ähnliche Gebilde können zum Befüllen mit dem Kühlmedium dienen. Der befüllbare Raum ist vorteilhaft ein Behälter (Innenbehälter).The insulated container can be filled be formed by solid or flexible walls. The walls are for the cooling medium is impermeable or almost impermeable. For example, there are solid walls in a container. The filling room e.g. also through suitable flexible materials such as cold-resistant Foils, sheet-like material or other casing material are formed. Hoses, bag-like Structures, fillable Envelopes, balloons, Pillows or the like Structures can for filling with the cooling medium serve. The fillable room is advantageously a container (Inner container).
Die Füllräume, befüllbaren Körper oder Innenbehälter sind vorzugsweise flach oder zylindrisch (rohrförmig) ausgeführt.The filling spaces, fillable bodies or inner containers are preferably flat or cylindrical (tubular).
Behälter (befüllbare Körper, Innenbehälter) für das Kühlmedium sind beispielsweise aus Metall (z.B. Edelstahl), Kunststoff oder Verbundmaterial. Bevorzugte Kunststoffe sind kältefeste Kunststoffe. Als kältefeste Kunststoffe gibt es thermoplastische und duroplastische Kunststoffe, z.B. Polycarbonat oder Epoxidharz. Vorteilhaft sind faserverstärkte Kunststoffe wie glasfaserverstärkte Kunststoffe, z.B. glasfaserverstärktes Epoxidharz oder Polyesterharz. Die bevorzugten Behälter bestehen in der Regel teilweise oder vollständig aus kältefesten Kunststoffen.Containers (fillable bodies, inner containers) for the cooling medium are made of metal (e.g. stainless steel), plastic or Composite material. Preferred plastics are cold-resistant plastics. As cold resistant Plastics there are thermoplastic and thermosetting plastics, e.g. Polycarbonate or epoxy resin. Fiber-reinforced plastics are advantageous like glass fiber reinforced Plastics, e.g. glass fiber reinforced Epoxy resin or polyester resin. The preferred containers are usually partially or completely made of cold-resistant plastics.
Der Isolierbehälter besteht vorteilhaft aus einem oder mehreren Innenbehältern zur Befüllung mit dem Kühlmedium, einem Außenbehälter oder einer Außenhülle und einem Isolierkörper. Innen- und Außenbehälter oder Außenhülle sind vorzugsweise aus Kunststoff.The insulating container advantageously consists of one or more inner containers for filling with the cooling medium, an outer container or an outer shell and an insulating body. Inner and outer container or Outer shell are preferably made of plastic.
Unter dem Begriff "Kühlmedium" ist hier insbesondere ein tiefkalt verflüssigtes oder verfestigtes Gas oder Gasgemisch gemeint, welches bei normaler Raumtemperatur (ca. 23°C) und bei Normaldruck (ca. 1 bar) als Gas vorliegt, zum Beispiel Stickstoff, Kohlendioxid oder Luft, und welches bei der entsprechenden Temperatur und bei entsprechendem Druck in einem flüssigen, überkritischen oder festen Zustand ist, wobei der Begriff "fester" Zustand auch eine stückige, körnige oder schneeförmige Form mitumfaßt. Vorzugsweise wird tiefkalter flüssiger Stickstoff als Kühlmedium verwendet.The term "cooling medium" is particularly deeply cold here liquefied or solidified gas or gas mixture, which is used in normal Room temperature (approx. 23 ° C) and is present as a gas at normal pressure (approx. 1 bar), for example nitrogen, carbon dioxide or air, and which at the appropriate temperature and at appropriate pressure in a liquid, supercritical or solid state, the term "solid" state also being a lumpy, granular or snow like Form included. It is preferable to become more cryogenic Nitrogen as a cooling medium used.
Im Unterschied zu den bekannten Isolierbehältern für kälteverflüssigte Gase mit einer thermischen Vakuumisolierung weist der Isolierbehälter gemäß der Erfindung einen Isolierkörper oder Isoliermantel auf, der zur Isolierung mindestens einen evakuierbaren Raum, der ein festes Material als Stützkörper enthält, umfaßt.In contrast to the known insulated containers for refrigerated gases with thermal vacuum insulation, the insulated container according to the invention an insulating body or insulating jacket, which for insulation at least one evacuable Space that contains a solid material as a support body.
Der Isolierkörper oder Isoliermantel enthält vorteilhaft ein oder mehrere Vakuumisolationspaneele oder ist wie ein Vakuumisolationspaneel aufgebaut. Vakuumisolationspaneele basieren in der Regel auf einem flachen Stütz- und Wärmedämmkörper (Dämmkern) aus einem pulver- oder faserförmigen Material (z.B. mikroporöse Kieselsäuren) oder einem offenporigen Schaum (z.B. Polystyrol, Polyurethan), der von einer evakuierten Umhüllung aus Folie umgeben ist. Das bevorzugte Material für den Dämmkern besteht aus einem verpressten, mikroporösen Pulver wie pyrogener Kieselsäure, Aerogel-Pulver oder Fällungskieselsäuren. Der Dämmkern ist vorzugsweise mit einer Umhüllung gasdicht verpackt. Die Umhüllung der Vakuumisolationspaneele ist im allgemeinen aus Metall, metallhaltigen (z.B. aluminiumhaltigen), metallbedampften oder metallkaschierten Kunststofffolien. Die eingesetzten Kunststofffolien dienen als Barrierefolie und sind gasdicht. Verwendet werden insbesondere handelsübliche spezielle Hochbarrierefolien (z.B. metallbedampfte Kunststoff-Verbundfolien), die einen Gasdruckanstieg von nicht mehr als 2 mbar pro Jahr aufweisen. Das in den Vakuumisolationspaneelen erzeugte Vakuum entspricht im Allgemeinen einem absoluten Druck im Bereich von 0,01 bis 100 mbar (absolut), vorteilhaft von 0,01 bis 10 mbar, besonders bevorzugt im Bereich von 0,01 bis 2 mbar, insbesondere von 0,01 bis 1 mbar.The insulating body or insulating jacket advantageously contains one or more vacuum insulation panels or is like a vacuum insulation panel built up. Vacuum insulation panels are usually based on one flat support and thermal insulation body (insulation core) made of a powder or fibrous material (e.g. microporous silicas) or an open-cell foam (e.g. polystyrene, polyurethane) that from an evacuated enclosure is surrounded by foil. The preferred material for the insulation core consists of a pressed, microporous powder like fumed silica, Airgel powder or precipitated silica. The insulating core is preferably with a wrapper packed gastight. The wrapping the vacuum insulation panels are generally made of metal, metal-containing (e.g. aluminum-containing), metal-coated or metal-clad Plastic films. The plastic films used serve as a barrier film and are gastight. In particular, commercially available special ones are used High barrier films (e.g. metal-coated plastic composite films) that have a gas pressure increase of no more than 2 mbar per year. The vacuum generated in the vacuum insulation panels corresponds to Generally an absolute pressure in the range of 0.01 to 100 mbar (absolute), advantageously from 0.01 to 10 mbar, particularly preferred in the range from 0.01 to 2 mbar, in particular from 0.01 to 1 mbar.
Das Vakuum bei dem Isolierkörper, z.B. in dem evakuierten Raum, insbesondere bei den Vakuumisolationspaneelen beträgt vorzugsweise kleiner 20 mbar (absolut), besonders bevorzugt 0,01 bis 1 mbar. Zur Verbesserung der thermischen Isoliereigenschaften, insbesondere bei dem genannten Vakuum-Druck, ist eine Gasfüllung des evakuierten oder evakuierbaren Raum mit Kohlendioxid, Krypton oder Argon besonders vorteilhaft. Gegenstand der Erfindung sind daher auch Vakuumisolationspaneele, die Kohlendioxid, Krypton oder Argon enthalten, insbesondere in einer druckreduzierten Atmosphäre (Unterdruck, Druck unter 1 bar absolut). Die druckreduzierte Atmosphäre des evakuierten Raumes besteht vorteilhaft aus Kohlendioxid, Krypton und/oder Argon.The vacuum in the insulating body, for example in the evacuated space, especially in the vacuum insulation panels, is preferably less than 20 mbar (absolute), particularly preferably 0.01 to 1 mbar. To improve the thermal insulation properties, particularly in the case of the vacuum pressure mentioned, a gas filling of the evacuated or evacuable space with carbon dioxide, krypton or argon is particularly advantageous. The invention therefore also relates to vacuum insulation panels which contain carbon dioxide, krypton or argon, in particular in a reduced-pressure atmosphere (negative pressure, pressure below 1 bar absolute). The reduced-pressure atmosphere of the evacuated room advantageously consists of carbon dioxide, krypton and / or argon.
Vakuumisolationspaneele, deren Herstellung und
verwendete Materialien sind beispielsweise beschrieben in
Im Handel erhältliche und geeignete Vakuumisolationspaneele haben z.B. folgende Eigenschaften: eine Wärmeleitfähigkeit um 0,004 W/(mK) bei 10°C; ein Kernmaterial aus einer mikroporösen Kieselsäure-Platte mit einer Dichte im Bereich von 160 bis 180 kg/m3; eine Umhüllung aus metallisierter, hoch vakuumdichter Kunststofffolie; Standard-Größe 1,0 × 0,5 m, andere Größen erhältlich; Stärke (Dicke): 10 mm bis 40 mm, typisch 20 mm; rechtwinklige Kantenausbildung, fast fugenloses Stoßen möglich. Bei solchen Vakuumisolationspaneelen ist z.B. ein Vlies zwischen Pulverkern und Kunststofffolie angeordnet. Solche Vakuumisolationspaneele sind beispielsweise bei der Firma va-Q-tec AG in D-97080 Würzburg erhältlich.Commercially available and suitable vacuum insulation panels have e.g. the following properties: a thermal conductivity of 0.004 W / (mK) at 10 ° C; a core material from a microporous Silica plate with a density in the range of 160 to 180 kg / m3; an envelope metallized, highly vacuum-tight plastic film; Standard size 1.0 × 0.5 m, other sizes available; Strength (Thickness): 10 mm to 40 mm, typically 20 mm; right-angled edge formation, almost seamless bumping possible. at such vacuum insulation panels is e.g. a fleece between the powder core and arranged plastic film. Such vacuum insulation panels are for example available from va-Q-tec AG in D-97080 Würzburg.
Der Isolierbehälter ist vorzugsweise als Kühlmodul oder Cryo-Akku für einen zu kühlenden Raum (z.B. ein Kühlbehälter oder Kühlschrank) ausgeführt. Beispielsweise wird tiefkalter Stickstoff im wesentlichen in flüssiger Form in dem . Kühlmodul bevorratet. Im Laufe der Zeit verdampft der flüssige Stickstoff, das dabei gebildete kalte Gas entweicht durch eine Abführöffnung im Kühlmodul in den Innenraum des Kühlbehälters und kühlt diesen.The insulating container is preferably a cooling module or cryo battery for one to be cooled Space (e.g. a cooling container or Fridge) executed. For example cryogenic nitrogen is essentially in liquid form in the. cooling module stored. Over time, the liquid nitrogen evaporates Cold gas formed escapes through a discharge opening in the cooling module into the interior of the cooling container and cools this.
Vakuumisolationspaneele können auch in einen doppelwandigen, kältefesten Kunststoffbehälter (z.B. GFK oder PE) eingebracht werden und innerhalb dieser Doppelwandung wiederum mit Isolationsschaum (z.B. Polyurethanschaum, Montageschaum) positioniert und fixiert werden. Der Isolationswert der Doppelwandung kann durch das Volumenverhältnis Isolationsschaum – Vakuumpaneele so beeinflusst werden, dass die gewünschte Menge an Stickstoff aus dem Innenbehälter pro Zeiteinheit verdampfen kann. Hierdurch wird die Kühlleistung bestimmt.Vacuum insulation panels can also in a double-walled, cold-resistant Plastic container (e.g. GRP or PE) can be introduced and within this double wall again positioned with insulation foam (e.g. polyurethane foam, assembly foam) and be fixed. The insulation value of the double wall can be the volume ratio of insulation foam to vacuum panels be influenced so that the desired amount of nitrogen the inner container can evaporate per unit of time. This will reduce the cooling capacity certainly.
Die Höhe des Kühlmoduls beträgt z.B. 50 bis 200 mm, vorzugsweise 60 bis 100 mm.The height of the cooling module is e.g. 50 to 200 mm, preferably 60 to 100 mm.
Das Kühlmodul weist vorteilhaft eine Abführöffnung (Ausgasöffnung) auf, woraus im wesentlichen verdampftes Kühlmedium in den Innenraum des zu kühlenden Behälters oder der Kühlvorrichtung entweichen kann, wobei die Abführöffnung des Kühlmoduls zugleich die Zuführöffnung für das Kühlmedium sein kann. Vorteilhaft kann diese Öffnung mit einer Klappe versehen sein, die durch die eigene Masse aufgrund der Schwerkraft oder mit Hilfe von einem geeigneten Verschlußmechanismus geschlossen gehalten wird und erst bei einem bestimmten Druck im Innern des Kühlmoduls durch sich bildendes gasförmiges Kühlmedium geöffnet werden kann.The cooling module advantageously has one Exhaust opening (exhaust opening) on what essentially evaporated cooling medium into the interior of the to be cooled container or escape the cooling device can, the discharge opening of the cooling module at the same time the supply opening for the cooling medium can be. This opening can advantageously be provided with a flap be by your own mass due to gravity or with Help kept closed by a suitable locking mechanism and only at a certain pressure inside the cooling module due to gaseous formation cooling medium open can be.
Das Aufnahmevolumen des Kühlmoduls an Kühlmedium beträgt bis zu 20000 g, vorzugsweise 500 g bis 15000 g. Es können vorteilhaft differierende Mengen an Kühlmedium in das Kühlmodul eingefüllt werden. Die Menge an einzufüllendem Kühlmedium ist von einer Vielzahl von Parametern abhängig, zum Beispiel abhängig von der Außentemperatur, der einzuhaltenden Temperatur im Isolierbehälter, der Anfangstemperatur des Isolierbehälters, dem im Isolierbehälter befindlichen Produkttyp, der Dauer der Kühlhaltung, der Transportweise und/oder der Art und Größe des Isolierbehälters. Beispielsweise werden für Schiffstanks sehr große Mengen benötigt und bei Isolierbehältern für Impfstoffe oder für bestimmte Trolleys sind nur relativ geringe Menge (bis zu wenigen Gramm) an Kühlmedium notwendig.The volume of the cooling module of cooling medium is up to 20,000 g, preferably 500 g to 15,000 g. It can be beneficial different amounts of cooling medium into the cooling module be filled in. The amount of to be filled Cooling medium dependent on a variety of parameters, for example dependent on the outside temperature, the temperature to be maintained in the insulated container, the initial temperature the insulated container, that in the insulated container the type of product, the length of time it is kept cool, the mode of transport and / or the type and size of the insulated container. For example be for Ship tanks very large Quantities needed and with insulated containers for vaccines or for certain trolleys are only a relatively small amount (up to a few Grams) of cooling medium necessary.
Der als Kühlmodul ausgeführte Isolierbehälter wird
vorteilhaft in zu kühlenden
Räumen,
insbesondere wärmegedämmten Räumen wie
Behältern mit
einer thermisch isolierenden Wandung für den Transport und/oder die
Lagerung verderblicher Waren, eingesetzt. Systeme mit einem Kühlmodul
werden in der
Vorteilhaft kann ein Isolierbehälter gemäß der Erfindung, insbesondere ein Isolierbehälter mit Kunststoffbehälter, direkt in eine Kühlvorrichtung (z.B. Isoliercontainer), entnehmbar oder fest eingebaut, integriert werden. Ein oder mehrere Isolierbehälter könnten beispielsweise an der Rückwand einer Kühlvorrichtung (z.B. eines Kühlcontainers) angeordnet werden. Der Innenbehälter für das Kühlmedium die Form eines liegenden, extrem flachen und rechteckigen Behälters oder auch die eines stehenden, hohen Behälters haben. Die Form des Isolierbehälters wie auch des Innenbehälters kann je nach Einsatz variiert werden.An insulating container according to the invention can advantageously especially an insulated container with plastic container, directly into a cooling device (e.g. Insulated container), removable or permanently installed, can be integrated. One or more insulated containers could for example on the back wall a cooling device (e.g. a refrigerated container) to be ordered. The inner container for the Coolant the Form of a lying, extremely flat and rectangular container or also have a standing, tall container. The shape of the insulated container like also of the inner container can be varied depending on the application.
Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erläutert.The invention is based on the drawing purifies.
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Owner name: AIR LIQUIDE DEUTSCHLAND GMBH, 47805 KREFELD, DE |
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| R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
| R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20120221 |