Kryogene Isolierung: 10 Vorzüge von vakuumisolierten Systemen

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Kryogenische Isolierung

Kryogene Isolierung: 10 Vorzüge von vakuumisolierten Systemen

Seit 1989 ist Demaco auf dem Gebiet der Vakuumisolierung tätig. Diese innovative Technik bietet die beste Isolierung für kryogene Transferleitungen und Anwendungen. Unsere Technik hat es bereits über 1500 unserer Kunden ermöglicht, ihre kryogenen Systeme effektiv einzurichten.

Doch was genau ist eine Vakuumisolation, und was sind die wesentlichen Vorteile dieser Technik? Darauf gehen wir in diesem Blog ausführlich ein.

Was ist eine Vakuumisolierung?


Bei der Vakuumisolierung handelt es sich um eine doppelwandige Konstruktion, die ein Vakuum oder Hochvakuum nutzt, um Wärme aus einer Transferleitung oder einer kryogenen Anwendung fernzuhalten. Die gesamte Luft wird zwischen den beiden Isolationswänden abgesaugt, wodurch eine Vakuumumgebung entsteht. Dadurch entsteht ein Druckunterschied zwischen dem eingeschlossenen Bereich und der Außenluft, wodurch die Umgebungswärme von den inneren Rohrleitungen ferngehalten wird.

Der Dämmwert von Vakuum ist außergewöhnlich hoch. Im Vergleich zu z. B. PIR/PUR, Foamglas, Armaflex, Perlite und Misselon dämmt die Vakuumisolierung sogar 8 bis 25 Mal besser. Wenn die Vakuumumgebung mit einer mehrlagigen Kombination aus Aluminiumfolie und Glaspapier ergänzt wird, wird das Eindringen von Umgebungswärme fast vollständig unterbunden.

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Ein Rohrabschnitt mit Vakuumisolierung

Die Abbildung oben zeigt die Teile, aus denen ein vakuumisolierter Rohrabschnitt besteht. Das Pumpventil unter der schwarzen Kappe pumpt den Raum zwischen den beiden Rohrleitungen in ein Vakuum. Die grünen Abstandshalter sorgen für ausreichend Platz zwischen den beiden Rohren, und der Kompensator (unten) nimmt eine eventuelle Schrumpfung des Innenrohrs auf. Abschließend wird eine mehrlagige Dämmschicht gezeigt, die den Dämmwert weiter erhöht.

Was bedeutet das in der Praxis? Die folgenden zehn Vorteile sind für viele unserer Kunden ein Grund, sich für vakuumisolierte Kryosysteme zu entscheiden.

Ein geringerer Durchmesser

Im Vergleich zu anderen Formen der kryogenen Isolierung benötigt ein Vakuumsystem relativ wenig Platz. Der Durchmesser von vakuumisolierten Transferleitungen kann klein gehalten werden, und jede Anwendung mit dieser Form der Isolierung benötigt ebenfalls wenig Platz. Das macht die Vakuumisolierung ideal für den Einsatz in kleine(re)n Räumen.

Die Abbildung unten zeigt das Verhältnis von ungedämmten Rohren, mit Foam gedämmten Rohren und vakuumisolierten Rohrleitungen. Natürlich nimmt ein vakuumisoliertes Rohr mehr Platz ein als ein ungedämmtes Rohr, aber der Umfang kommt nicht an den der foamgedämmten Rohre heran.

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Qualitätserhaltung

Qualitätserhaltung ist in der Kryotechnik entscheidend. Kryogene Systeme, Transferleitungen, Hilfsprodukte und  kryogene Anwendungen sind alle darauf ausgelegt, kryogene Flüssigkeiten so kalt und flüssig wie möglich zu erhalten, damit sie eine Anwendung mit der erforderlichen Qualität erreichen. Denn wenn sie sich erwärmen, bilden sich Gasblasen, die in der Anwendung Probleme verursachen können.

Der Isolationswert der Vakuumisolation ist deutlich höher als der der meisten anderen kryogenen Isolationsmaterialien. Das bedeutet weniger Wärmeeintrag, weniger Gasbildung und folglich eine höhere Qualität des Flüssiggases.

Reduzierter Gasverlust

Wie bereits erwähnt, führt ein Wärmeeintrag zu einer geringeren Qualität des Flüssiggases und zum Verlust von Gas.

In den meisten Fällen, wenn eine kryogene Flüssigkeit aufgrund schlechter Isolierung oder eines Lecks im System gasförmig wird, geht das Gas verloren. Folglich verlässt es das System, sei es durch ein qualitätsverbesserndes Produkt wie eine automatische Gasentlüftung oder einen Entgaser.

Der Verlust von Flüssiggas ist teuer; dies kann durch den Einsatz einer geeigneten Isolierung vermieden werden. Im Vergleich zu anderen Formen der kryogenen Isolation reduziert die Vakuumisolierung die Gasbildung und den Gasverlust erheblich. Das bedeutet weniger Verluste und geringere Kosten für den Endverbraucher.

Weniger Eisbildung

Durch Gasverluste bildet sich Eis auf den Rohrleitungen, oft an Schwachstellen, Verbindungen oder Kupplungen. Wenn Gas ein Rohr verlässt, ist es noch immer eisig. Wenn es daher mit der Umgebungsluft in Kontakt kommt, die in der Regel wärmer und feuchter ist, gefriert der Wasserdampf in der Umgebungsluft sofort an der kalten Oberfläche des Rohrs.

Große Eisklumpen auf Rohren können abbrechen und Verletzungen oder Schäden an umliegenden Materialien verursachen. Darüber hinaus kann Eisbildung auch zu Verstopfungen in Transferleitungen oder Systemen führen.

Aufgrund ihres sehr hohen Dämmwertes ist die Vakuumisolierung sehr erfolgreich bei der Verhinderung von Eisansammlungen. Darüber hinaus kann der Einsatz von Zusatzprodukten, wie z. B. einer Abluftheizung, die Eisbildung weiter reduzieren.

Hygiene

Neben der Verhinderung von Eisbildung sorgt eine optimale Isolierung auch für eine hygienische Betriebsumgebung. Wenn Gase freigesetzt werden, bildet sich Feuchtigkeit an den Rohren, Anschlüssen oder Anwendungen. Dadurch sind diese Oberflächen schwerer zu reinigen, was zu Bakterienwachstum führen kann.

Auch hier ist die Vakuumisolierung die Lösung. Durch die Verwendung eines vakuumisolierten Rohrleitungssystems mit nahtlosem und elektropoliertem Rohrmaterial wird nicht nur der Gasverlust reduziert, sondern auch die Reinigung des kryogenen Systems ist im Handumdrehen erledigt.

Vielfältige Anwendbarkeit

Besonders in bestimmten Branchen, wie z. B. der Pharmaindustrie und der Medizintechnik, unterliegen kryogene Anwendungen und Transferleitungen strengen Vorschriften. Der verfügbare Platz für die kryogenen Konstruktionen ist oft begrenzt, und eine bakterielle Kontamination ist ebenfalls unzulässig.

Für viele Endverbraucher in diesen Industrien ist die Vakuumisolierung die ultimative Lösung. Mit der entsprechenden Zertifizierung sehen wir viele vakuumisolierte Systeme z. B. in Biobanken (zur Kryokonservierung) und in pharmazeutischen Labors.

Die Vakuumdämmung kann in fast allen kryogenen Industrien eingesetzt werden, was diese Technologie zu etwas Besonderem macht.

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Eine Biobank mit vakuumisolierten Transferleitungen

Sicherheit

Auf unserer Seite über Kryotechnik gehen wir auf einige Risiken ein, die mit dem Einsatz von kryogenen Flüssigkeiten verbunden sind. Zum Beispiel kann das Austreten von Flüssiggas zu Verletzungen führen, gesundheitsschädlich sein oder einen Brand oder eine Explosion verursachen. Darüber hinaus kann ein Gasleck aufgrund des Verlusts wertvoller Ressourcen und des zusätzlichen Risikos der bereits erwähnten Eisbildung und bakteriellen Kontamination erhebliche finanzielle Folgen haben.

Im Vergleich zu anderen Formen der kryogenen Isolierung reduziert die Vakuumisolierung alle oben genannten Risiken erheblich. Sie bietet daher mehr Sicherheit für Mitarbeiter, angrenzende Systeme und das Budget.

Einfach zu warten

Vakuumisolierte Transferleitungen werden in Form von separaten Rohrsegmenten hergestellt. Ein Abschnitt ist im Durchschnitt 6 Meter lang. Unter der Aufsicht eines Kryotechnikers wird ein komplettes Rohrleitungssystem durch die Verbindung verschiedener Rohrabschnitte gebildet. Diese Verrohrung wird abschnittsweise vakuumgepumpt und mit den entsprechenden Kupplungen montiert.

Diese segmentierte Installationsmethode macht es einfach, Probleme im Rohrleitungssystem zu lösen. Wenn ein Teil der Rohrleitung beispielsweise in Form eines Lecks Probleme bereitet, kann dieser Teil der Rohrleitung zur Reparatur leicht entfernt werden.

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Verlängerte Nutzungsdauer

Nicht nur der Isolationswert, sondern auch die Qualität von vakuumisolierten Transferleitungen ist außergewöhnlich hoch. Die Rohre bestehen aus einer doppelten Edelstahl-Schicht. Wenn der Raum zwischen diesen Schichten vakuumgepumpt wird, hält ein Rohrleitungsabschnitt im Durchschnitt etwa 15 bis 20 Jahre. Nach dieser Zeit wird der Rohrleitungsabschnitt oft erneut vakuumgepumpt und kann dann noch viel länger verwendet werden.

Die Lebensdauer der Materialien ist deutlich höher als die der meisten anderen Dämmstoffe. Das macht die Vakuumdämmung zu einer wirtschaftlichen und langlebigen Lösung.

Komplette Systeme

Zum Schluss noch ein praktischer Vorteil der Vakuumisolierung. Im Gegensatz zu einigen anderen Arten der Kryo-Isolierung lassen sich vakuumisolierte Rohrleitungen leicht mit Hilfsprodukten kombinieren, die die Qualität des Flüssiggases weiter verbessern.

In Kombination mit einem Transferleitungsnetzwerk versorgen wir viele unserer Kunden mit (vakuumisolierten) Zusatzprodukten wie Phasentrennern, automatischen Gasentlüftern oder Entgasern. Würden diese Produkte mit anderen Isolationsmethoden geschützt, würden die kompletten Systeme viel mehr Platz als nötig beanspruchen.

Der relativ kleine Durchmesser von vakuumisolierten Rohrleitungen und die unkomplizierte Verbindung mit qualitätssteigernden Produkten schaffen ein hochwertiges kryogenes System, das bescheiden in der Größe und vielfältig in der Anwendung ist, bei dem die Sicherheit im Mittelpunkt steht und das Flüssiggase von höchster Qualität liefert.

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