DE60100174T2 - Anschluss- und Verschlussvorrichtung mit Aussenrohrleitungen eines Behälters für kryogenische Flussigkeit - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft Behälter für kryogenes Fluid und insbesondere Vorrichtungen zum Verschließen solcher Behälter und zu ihrem Anschließen an Außenrohrleitungen jener Art, die eine einstückige Unterbaugruppe, die allgemein die Form einer Scheibe aufweist und mindestens zwei Fluiddurchgangskanäle definiert, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 definiert.
• Eine solche Vorrichtung wird in der Schrift US-A-4 956 975 schematisch dargestellt.
• Die bekannten Vorrichtungen zum Verschließen und Anschließen der Behälter für kryogenes Fluid bestehen aus einer mechanisch geschweißten Anordnung aus einer Verschlussplatte und maschinell bearbeiteten und in der Regel durch Schweißen in in der Verschlussplatte herausgearbeiteten Öffnungen befestigten Anschlussteilen. Diese Technik ist aufgrund der Anzahl der verschiedenen herzustellenden, zu lagernden und zusammenzubauenden Teile und aufgrund des großen Ausmaßes an Ausschuss durch Probleme bei der Bearbeitung und beim Schweißen der Herstellungsmaterialien, in der Regel rostfreie Austenitstähle, besonders mühselig.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines vereinfachten Aufbaus, der es gestattet, den Großteil dieser Probleme zu überwinden und die Herstellungs- und Montagekosten wesentlich zu reduzieren.
• Dazu schlägt die Erfindung eine Vorrichtung mit einer einstückigen Unterbaugruppe aus gegossenem rostfreiem Stahl vor, die üblicherweise durch Wachsausschmelzgießen hergestellt wird und einen Hauptteil aufweist, der eine eine Verbindungsebene bildende Fläche besitzt.
• Nach einem besonderen Merkmal der Erfindung wird die einstückige Unterbaugruppe aus einer Legierung aus rostfreiem Austenitstahl gegossen, die aus mindestens 16%, in der Regel zwischen 16 und 18,5%, Chrom und mindestens 10%, in der Regel zwischen 10 und 13,5%, Nickel besteht und in der Flüssigphase eine Ferritmenge von über 2%, vorzugsweise nicht über 6%, besitzt.
• Des Weiteren hat die Erfindung einen Behälter für kryogenes Fluid, insbesondere Flüssigsauerstoff, für Sauerstofftherapie Zuhause zum Gegenstand, der mit einer solchen Vorrichtung ausgestattet und in der Regel mit zwei atmosphärischen Erhitzern versehen ist, die mit Flüssigkeits- und Gasauslasskanälen der Vorrichtung verbunden sind.
• Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einer zur Veranschaulichung angeführten, aber keineswegs einschränkenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen hervor; es zeigen darin:
• 1 eine als Vertikalschnitt ausgeführte schematische Ansicht des oberen Teils eines kryogenen Behälters zur Sauerstofftherapie, der mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist;
• 2 eine Schnittansicht der Vorrichtung nach 1 in einer orthogonal zur Schnittebene von 1 verlaufenden Schnittebene; und
• 3 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach 2.
• In 1 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung dargestellt, die an einem Halsflansch 2 im Hals eines kryogenen Behälters 3 angebracht ist.
• Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine einstückige Unterbaugruppe 1, die aus gegossenem rostfreiem Stahl hergestellt ist und im Wesentlichen einen Hauptteil in Form einer Scheibe 4 mit einer in Querrichtung verlaufenden Unterseite umfasst, die eine Verbindungsebene 5 bildet, die an dem eine ringförmige Dichtung 6 aufweisenden Flansch 2 angedrückt angebracht ist.
• Die Unterbaugruppe 1 weist eine orthogonal zur Scheibe 4, im Wesentlichen koaxial zu dieser, verlaufende und einen mittleren Kanal 8 definierende mittlere Leitung 7 auf. Im Hauptteil 4 sind mit vorstehenden Buckeln an der der Verbindungsebene 5 gegenüberliegenden Seite ein erster Querkanal 9, ein zu diesem orthogonal verlaufender zweiter Querkanal 10 und ein dritter Querkanal 11, der sich in der Ebene des Kanals 10 befindet und diesem diametral gegenüber angeordnet ist, definiert. Der Kanal 10 mündet durch eine Kavität 12 am unteren Teil der Scheibe 4, während der Kanal 11 wiederum durch einen teilweise in einer vorstehenden Schulter 14 ausgebildeten Kanalteil 13 mündet, wo auch der mittleren Kanal 8 nach unten hin mündet. Ähnlich mündet der Kanal 9 nach unten hin durch einen in einer vorstehenden Schulter 15 ausgebildeten Kanalteil.
• Wie in 1 zu sehen, ist gegenüber dem Kanal 9 ein die Scheibe 4 durchquerender axialer Kanal 16 ausgebildet, der ein Teil 17 aufnimmt, das den elektrischen Anschluss an einem kapazitiven Pegelmesser 18 gestattet.
• Die einstückige Unterbaugruppe 1 ist durch drei (nicht dargestellte) winkelförmig verteilte Schrauben und durch eine Säule 19 mit einem Gewinde am unteren Ende an dem Flansch 2 angebracht, wobei die Säule weiterhin dazu dient, über einen Stützplatte 20 ein Durchflussregelventilgehäuse 21 zu stützen, wie später noch zu sehen.
• Wie in 1 zu sehen, nimmt – in der zusammengebauten Konfiguration – der Kanal 9 das stromaufwärts liegende Ende 22 einer atmosphärischen Heizschlange 23 auf, wie in der französischen Patentanmeldung FR 99 13617 beschrieben, wobei der Teil des Kanals in der Schulter 15 das Ende eines Tauchrohrs 24 aufnimmt, das sich bis in die Nähe des Bodens des inneren Behältnisses des Behälters 3 erstreckt. Auf ähnliche Weise ist ein Tauchrohr 25 im unteren Ende des Kanals 8 angebracht. Dieses Letztere ist nach oben hin durch eine Ausweitung verlängert, die in einem Kopf 26 mit vergrößertem Durchmesser ausgebildet ist, welcher ein Außengewinde 27 aufweist und das untere Ende eines Klappenfüllanschlusses 28 aufnimmt, der durch eine mit dem Gewinde 27 zusammenwirkende Mutter 29 an der Leitung 7 in Position gehalten wird.
• An dem Querkanal 10 ist das stromaufwärts liegende Ende einer atmosphärischen Heizschlange 30 angebracht, deren stromabwärts liegendes Ende mit dem oben genannten Ventilgehäuse 21 verbunden ist. Der Kanal 11 ist wiederum außen mit einem (nicht dargestellten) Entlüftungsventil verbunden.
• Die Verwendung der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt: Das Einfüllen von verflüssigtem Fluid in den Behälter 3 erfolgt bei niedrigem Druck nahe 3 bar über den Klappenanschluss 28, den Kanal 8 und das Rohr 25, wobei das Innenvolumen des Behälters während dieses Vorgangs über die Kanäle 13 und 11 und das ihm nachgeschaltete Ventil zur Entlüftung ins Freie mit der umgebenden Atmosphäre verbunden ist. In der Regel ist ein (nicht dargestelltes) Überlaufrohr, das sich im Behälter erstreckt, im Kanal 13 angelötet, um die Höhe der im Behälter gelagerten Flüssigkeit zu begrenzen. Im Betrieb erfolgt die Entnahme des im Behälter in flüssiger Form enthaltenen kryogenen Fluids, das durch die Gasdecke im Behälter mit Druck beaufschlagt wird, durch das Rohr 24, den Kanal 9 und die Schlange 23, bevor es das Durchflussregelventilgehäuse 21 erreicht, das durch seinen Ausgang 31 einen Gasfluss mit gesteuerter Durchflussrate an einen Benutzer liefert. Die Entnahme der Gasphase im Behälter 3 erfolgt durch den Kanal 10 und die Schlange 30, bevor sie das Ventilgehäuses 21 wieder erreicht, das mit mindestens einem Überdrucksicherheitsventil 32 versehen ist.
• Wie in 1 zu sehen, ist der Flüssigkeitsauslasskanal 9 gegenüber dem Kanal 16 zur Montage des Meßfühlers 18 angeordnet, so dass das Abziehen von Flüssigkeit mit einem Minimum an Kälteenergieübertragung auf die Durchführung 17 des Messfühlers 18 erfolgt. Wie in 2 zu sehen, ist der Kanal 11 auf ähnliche Weise außerhalb der Scheibe 4 durch eine röhrenförmige Querverlängerung 33 verlängert, die es gestattet, das Ventil zur Entlüftung ins Freie von der Scheibe 4 zu entfernen und somit zu vermeiden, dass dieses Ventil übermäßig abkühlt.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Unterbaugruppe 1 durch Wachsausschmelzgießen – wodurch praktisch Bearbeitungsnachbesserungen vermieden werden – eines rostfreien Stahls hergestellt, der aus mindestens 16% Chrom und mindestens 10% Nickel, in der Regel einem Rohling aus rostfreiem Stahl des Typs 316L, besteht, der nach dem Gießen eine Ferritmenge von über 2%, in der Regel zwischen 2 und 6%, besitzt, die durch Chromzufuhr zur Metallschmelze erhalten wird.

Claims (11)

1. Vorrichtung zum Verschließen eines Behälters (3) für kryogenes Fluid und zu seinem Anschließen an Außenrohrleitungen, mit einer einstückigen Unterbaugruppe (1), die allgemein die Form einer Scheibe (4) aufweist und mindestens zwei Fluiddurchgangskanäle (8–11) definiert, dadurch gekennzeichnet, dass die einstückige Unterbaugruppe (1) aus gegossenem rostfreien Stahl hergestellt ist und einen Hauptteil aufweist, der eine eine Verbindungsebene (5) bildende Fläche besitzt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gegossene Unterbaugruppe (1) mindestens drei Fluiddurchgangsleitungen (8–11) definiert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kanal (9, 10, 11) bezüglich des Hauptteils (4) seitlich mündet.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Kanal (8) orthogonal zum Hauptteil (4) erstreckt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der sich orthogonal erstreckende Kanal (8) teilweise durch einen vorragenden röhrenförmigen Teil (7) gebildet wird.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Durchgangskanal (16) zur Montage einer Durchführung (17) eines Pegelmessers (18) umfasst.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gegossene Unterbaugruppe (1) einen mittleren Füllkanal (8), einen Flüssigkeitsauslasskanal (9) und einen Gasauslasskanal (10) definiert.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterbaugruppe (1) durch Wachsausschmelzgießen eines rostfreien Austenitstahls hergestellt wird, der aus mindestens 16% Chrom und mindestens 10% Nickel besteht und in der Flüssigphase eine Ferritmenge von über 2%, vorzugsweise nicht über 6%, besitzt.
9. Kryogener Behälter, der mit einer Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgestattet ist.
10. Behälter nach Anspruch 9, der mit einer Vorrichtung nach Anspruch 8 ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass er zwei atmosphärische Erhitzer (23, 30) umfasst, die mit dem Flüssigkeitsauslasskanal (9) bzw. den Gasauslasskanal (10) verbunden sind.
11. Behälter nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass er medizinischen Flüssigsauerstoff enthält.