Für den Transport und die Verwendung von Flüssigwasserstoff sind neue Ausrüstungen (Ventile, Armaturen, Pumpen usw.) erforderlich.

Diese aus der Luftfahrtindustrie stammenden Bauteile wurden bei Umgebungstemperatur getestet. Die Dichtheit bei der Temperatur des flüssigen Wasserstoffs (20 K) war jedoch nicht gewährleistet.

Einige Elemente, die für flüssigen Stickstoff (77 K) verwendet wurden, werden derzeit in der Kryotechnik eingesetzt. Aber funktionieren sie auch noch bei 20 K?

Angesichts der Explosionsgefahr von Wasserstoff ist die Leckagetoleranz strenger als bei Stickstoff, der in geringen Dosen harmlos ist.

Um sicher zu sein, dass diese Elemente für Wasserstoff geeignet sind, haben wir einen Prüfstand entwickelt, der bei 20 K und bis zu 100 bar eventuelle Leckagen von Schaltelementen messen kann.

Der gemessene Leckagepegel liegt unter 10-8mbar.L.S-1.

Zur Durchführung des Tests haben wir eine Vakuumkammer mit einem Durchmesser von 600 mm verwendet, in die wir das zu prüfende Element gelegt haben. Ein Edelstahlrohr mit 6 mm Durchmesser wird verwendet, um das Gerät mit Helium unter Druck zu setzen (von 0,2 bis 100 bar). Bei Bedarf kann auch Wasserstoff verwendet werden, aber Helium ist einfacher zu handhaben und für Dichtheitsprüfungen effektiver.

   

Beschreibung des Prüfstandes :

   

Für die Prüfungen wurden die zu prüfenden Armaturen wie unten dargestellt in eine Vakuumkammer gelegt :

   
 

Gesamtansicht des leeren Gehäuses

   

Schnitt durch das Messgerät mit den 3 Anschlussleitungen.

Unten, Ansicht der Messzone bei 20K mit den Instrumenteneinlässen.

   
   

1

Armaturen

2

Aluminium-Temperatursensorhalterung und eingesetzter Sensor

3

Kupfergeflecht/Wärmeableitung

4

Elektrischer Temperaturregelwiderstand
   

Die Armaturen werden durch ein Rohr aus rostfreiem Stahl 316 mit 6 mm Durchmesser versorgt. Ein System von Ventilen ermöglicht die sequentielle Versorgung der 3 getesteten Fittings. Die Versorgung ermöglicht auch das Ablassen von Resthelium aus den verschiedenen Fittings. Zwei Druckregler regulieren den Druck. Einer ermöglicht eine präzise Einstellung von 0 bis 2,5 bar. Der andere ermöglicht eine Einstellung von 0 bis 200 bar. Zur Kontrolle des Drucks wird ein Präzisionsmanometer verwendet. Das Versorgungssystem ist auf dem nachstehenden Foto zu sehen :

   

                       

1. Kalter Kopf

Kalter Kopf

2. Strahlenschutz 77K

Strahlenschutz 77K

3. Strahlungsschirm 20K

Strahlungsschirm 20K
   

KOMPONENTEN

SCHEMA

1. Vakuumkammer

2. Strahlungsschutz 77K

3. Strahlenschutz 20K

4. Zu prüfende Elemente

5. Helium-Stromversorgung
   

Das Foto oben (rechts) zeigt den PFEIFFER-Lecksucher ASM340. Der minimal nachweisbare Füllstand beträgt 1 – 10-13 Pa m3/s. Dies entspricht 1,10-12 mbar.L/s. Im Vordergrund sieht man das Heliumversorgungssystem und das Spülsystem.

In der Mitte befindet sich das Heliumverteilungssystem, und links ist der Bildschirm für die Temperatur- und Vakuumkontrolle zu sehen.