[发明专利]运输容器及方法

说明书

一种用于氦(He)的运输容器(1)，所述运输容器具有用于容纳氦(He)的内部容器(6)、在外侧设置在所述内部容器(6)处的隔热元件(26)、用于容纳低温流体(N2)的冷却剂容器(14)、在其中容纳有所述内部容器(6)和所述冷却剂容器(14)的外部容器(2)以及隔热罩(21)，所述隔热罩可借助于所述低温流体(N2)主动冷却并且其中容纳有所述内部容器(6)，其中在所述隔热元件(26)与所述隔热罩(21)之间设置有环形间隙(31)，并且其中所述隔热元件(26)具有朝向所述隔热罩(21)的电解沉积铜层(27)。

本发明涉及一种用于氦的运输容器以及一种用于生产此类运输容器的方法。

氦是与天然气一起开采的。出于经济原因，只有以液态或超临界状态，也就是说，在约4.2K至10K的温度以及1bar至13bar的压力下运输大量氦才是有意义的。为运输液态或超临界状态的氦，使用进行了复杂的热隔绝处理的运输容器，以避免氦的压力过快上升。可例如借助于液氮冷却此类运输容器。在这种情况下，设置利用液氮冷却的隔热罩。隔热罩隔绝运输容器的内部容器。在该内部容器中容纳有液态或低温氦。在此类运输容器中，液态或低温氦的保持时间大约为45天，也就是说，在该时间之后内部容器中的压力会上升至最大值13bar。运输容器的热绝缘装置由高真空多层隔热层组成。

WO 2017/190848 A1描述了一种用于液氦的此类运输容器。该运输容器包括用于容纳氦的内部容器、在外侧设置在内部容器处的隔热元件、用于容纳低温液体的冷却剂容器、在其中容纳有内部容器和冷却剂容器的外部容器以及隔热罩，该隔热罩可借助于低温液体主动冷却并且在其中容纳有内部容器。在此，在隔热元件与隔热罩之间设置有环形间隙并且隔热元件具有朝向隔热罩的铜层。该铜层在此构造成轧制铜箔。

在此背景下，本发明的任务在于，提供一种经过改进的运输容器。

据此提出一种用于氦的运输容器。该运输容器包括用于容纳氦的内部容器、在外侧设置在内部容器处的隔热元件、用于容纳低温流体的冷却剂容器、在其中容纳有内部容器和冷却剂容器的外部容器以及隔热罩，该隔热罩可借助于低温流体主动冷却并且在其中容纳有内部容器，其中在隔热元件与隔热罩之间设置有环形间隙，并且其中隔热元件具有朝向隔热罩的电解沉积铜层。

由于在隔热元件与隔热罩之间设置有环形间隙，隔热元件与隔热罩不具有机械接触。因此，内部容器表面的热量只能通过辐射和残余气体管路传递到隔热罩上。另外，由于设置有隔热罩，确保了内部容器仅被具有与低温流体的沸点(氮气在1.3bara时的沸点为：79.5K)相对应的温度的表面包围。因此，在隔热罩(79.5K)与内部容器(氦在1bara至13bara时的温度：4.2K至10K)之间存在相对于外部容器的周围仅非常小的温差。

通过使用电解沉积铜层而不是轧制铜箔，现已证明了，总热量入射可从大约6W(轧制铜箔)减少到3.5W(电解沉积铜层)。因此，相比于开头所述运输容器，液氦的保持时间可从45天大幅延长至85天。这简化了运输，使得更长的运输路程成为可能并降低了运输成本。

内部容器也可称为氦容器或内部罐。运输容器也可称为氦运输容器。氦可称为液氦或低温氦。特别地，氦也是低温流体。特别地，运输容器被适配为用于以低温或液态也就是说超临界状态运输氦。在热力学中，临界点是物质的一种热力学状态，该状态的特征是液相和气相的密度相等。两种物质状态之间的差异在该点不复存在。在相图中，该点是蒸汽压力曲线的上端部。以液态也就是说低温状态将氦注入内部容器中。然后在内部容器中形成带液氦的液体区和带气氦的气体区。因而氦在注入内部容器中之后具有带不同物质状态，即液态和气态的两个相。也就是说，在内部容器中，在液氦与气氦之间有一个相界。在一段时间之后，也就是说，当内部容器中的压力上升时，内部容器中的氦变成单相。然后相界便不复存在并且氦为超临界状态。