Was ist ein Flüssigstickstoffbehälter?
Ein Flüssigstickstoffbehälter ist ein Behälter, der zur Lagerung, Konservierung und zum Transport von Flüssigstickstoff verwendet wird. Flüssiger Stickstoff ist Stickstoff in flüssigem Zustand unter minus 196 °C und wird hauptsächlich zur Kühlung von Gegenständen verwendet.
Bei unsachgemäßer Verwendung kann es zu Explosionen, Erstickungen oder Erfrierungen kommen, was zu schweren Unfällen führen kann. Daher muss er mit Vorsicht gehandhabt werden. Flüssigstickstoff kann in Flüssigstickstoffbehältern sicher und effizient gelagert, aufbewahrt und transportiert werden.
Anwendungen von Flüssigstickstoffbehältern
Flüssigstickstoffbehälter werden für die Lagerung und den Transport verwendet, wenn Flüssigstickstoff in Labors und medizinischen Einrichtungen für die Lagerung von Proben und die Durchführung von Experimenten, beim Schnellgefrieren von Lebensmitteln und als Kühlmittel für IT-Geräte eingesetzt wird. Flüssigstickstoff wird auch in speziellen Analysegeräten verwendet.
Es gibt zwei Arten von Flüssigstickstoffbehältern: offene Behälter und verschlossene Behälter. Offene Behälter sind solche, die eine Kappe über der Öffnung des mit Flüssigstickstoff zu füllenden Behälters haben und nicht befestigt sind, während versiegelte Behälter solche sind, die befestigt und versiegelt sind.
Flüssigstickstoffbehälter sind nicht für die Langzeitlagerung geeignet, wohl aber für den täglichen oder kurzfristigen Gebrauch. Flüssigstickstoffbehälter können für den Kurzstreckentransport, die kurzfristige Lagerung und Konservierung sowie für den regelmäßigen Nachschub verwendet werden.
Funktionsweise von Flüssigstickstoffbehältern
Stickstoff dehnt sich beim Übergang von einer Flüssigkeit zu einem Gas um das 700-fache seines Volumens aus, was zu Unfällen wie Explosionen und Sauerstoffmangel führen kann. Aus diesem Grund sind Flüssigstickstoffbehälter durch eine doppelschichtige Vakuumstruktur isoliert, die die Temperatur mit einer hohen Wärmeisolierung stabilisiert und die Lagerung von Flüssigstickstoff ermöglicht.
Die Struktur ist außerdem stoß- und vibrationsfest, sodass sie Beschädigungen widerstehen kann. Doch auch wenn der Flüssigstickstoff in einem Flüssigstickstoffbehälter gelagert wird, verdunstet er allmählich.
Aufbau von Flüssigstickstoffbehältern
Ein Flüssigstickstoffbehälter besteht aus einem Außenbehälter, der die Außenseite des Behälters bildet, und einem Innenbehälter, der mit Flüssigstickstoff gefüllt ist, wobei sich zwischen Außen- und Innenbehälter eine Vakuumisolierschicht befindet. Flüssigstickstoffbehälter des offenen Typs haben eine einfache Struktur, bei der ein Deckel einfach über das offene Ende des Innenbehälters gestülpt wird und nicht befestigt ist.
Bei offenen Behältern besteht der Außentank im Allgemeinen aus Aluminium und der Innentank aus Hartglas, Metall oder glasfaserverstärktem Kunststoff (GFK).
Bei Flüssigstickstoffbehältern mit selbsttätigem Druckaufbau befindet sich zwischen dem Außen- und dem Innentank eine Druckspirale, und der Flüssigstickstoff wird entnommen, indem der Druck im Innentank erhöht und der Flüssigstickstoff im Innentank unter Druck gesetzt wird.
Der selbstdruckbeaufschlagende Typ verfügt über ein Flüssigkeitsentnahmeventil, das auf der Seite der Flüssigstickstoffentnahme angeordnet ist, ein Druckverstärkungsventil, das bei der Erhöhung des Drucks des Innenbehälters verwendet wird. Sowie ein Gasablassventil, um einen übermäßigen Anstieg des Innendrucks im Innenbehälter zu steuern, und durch Einstellen dieser Steuerventile kann die erforderliche Menge an Flüssigstickstoff entnommen werden.
Weitere Informationen zu Flüssigstickstoffbehältern
1. Verwendung von Flüssigstickstoffbehältern
Da Flüssigstickstoffbehälter in offener Bauweise klein und relativ leicht sind, kann der Flüssigstickstoff durch Anheben und Kippen des Behälters entnommen werden. Aus Sicherheitsgründen wird jedoch empfohlen, zur Entnahme des Flüssigstickstoffs einen Siphon oder eine ähnliche Vorrichtung zu verwenden.
Es gibt zwei Arten von Siphons: einen manuellen Typ mit einem Gummiball und einen Typ, der die Flüssigkeit automatisch mit Hilfe eines Reglers pumpt. Insbesondere ist der Flüssigkeitsstand in der Kühlwanne des EDX-Detektors eines Elektronenmikroskops schwer zu erkennen, sodass die Verwendung eines Siphons mit einem Füllstandssensor verhindern kann, dass der Flüssigstickstoff überläuft und die Präzisionsinstrumente mit Flüssigstickstoff bedeckt.
Bei der Lagerung von Behältern müssen spezielle Deckel verwendet werden, um zu verhindern, dass Wasser im Inneren gefriert und die Extraktion blockiert. Für den unwahrscheinlichen Fall, dass der Deckel nicht abgedeckt werden kann, z. B. weil er verloren gegangen ist, muss er mit einem trockenen Lappen abgedeckt werden, um zu verhindern, dass er versiegelt wird, während gleichzeitig verhindert wird, dass er zur Atmosphäre hin geöffnet wird.
Der Innentank hat nur eine minimale Struktur und ist fest verankert. Daher sind sie anfällig für Seitenkräfte und müssen sorgfältig gelagert werden. Bei Flüssigstickstoffbehältern, die selbst unter Druck stehen (d.h. verschlossen sind), erfolgt die Entnahme des Gases durch die Einstellung mehrerer Ventile, wobei jedes Ventil mit Vorsicht zu handhaben ist.
Bei der Entnahme von Flüssigkeit aus dem Behälter ist zunächst das Gasablassventil zu schließen und das Druckbeaufschlagungsventil zu öffnen, um sicherzustellen, dass der Druck im Inneren des Behälters ansteigt. Öffnen Sie dann das Flüssigkeitsentnahmeventil und entnehmen Sie den Flüssigstickstoff, wobei darauf zu achten ist, dass der Druck im Inneren des Behälters nicht zu stark ansteigt.
Nachdem der Flüssigstickstoff entnommen wurde, schließen Sie nacheinander das Flüssigkeitsentnahmeventil und das Druckbeaufschlagungsventil und öffnen dann das Gasablassventil, um den Innendruck des Behälters zu verringern.
2. Vorsichtsmaßnahmen bei der Verwendung von Flüssigstickstoffbehältern
Beim Umgang mit Flüssigstickstoff ist darauf zu achten, dass Erstickungsgefahr, Erfrierungen und Explosionen vermieden werden. Um Erfrierungen vorzubeugen, sollten bei der Benutzung Handschuhe und Gesichtsschutz getragen werden, und es sollte Schuhwerk getragen werden, das das Eindringen von Flüssigstickstoff erschwert, da Hausschuhe und dergleichen im Falle eines Auslaufens direkt mit Flüssigstickstoff in Berührung kommen können.
Ebenso wird empfohlen, trockene Spezialhandschuhe zu verwenden, da Militärhandschuhe durchdringen können. Wenn Flüssigstickstoff in einen Raum hinein und wieder heraus gebracht werden soll, muss dieser Raum gut belüftet sein. Wenn Sie einen Aufzug benutzen, sollten Sie den Aufzug nicht mit Flüssigstickstoff benutzen, da der Innenraum ein geschlossener Raum ist.
Wenn Flüssigstickstoff in einem Aufzug untergebracht ist, sollten Sie Schilder oder andere Warnhinweise anbringen, um zu verhindern, dass andere Personen einsteigen. In Räumen, in denen häufig mit Flüssigstickstoff gearbeitet wird, empfiehlt es sich, Sauerstoffmonitore zu installieren.
Wenn das System offen ist, ist es natürlich nicht dafür ausgelegt, versiegelt zu werden, sodass eine Versiegelung streng verboten ist. Es ist auch strengstens untersagt, den Deckel unbedeckt zu lassen, wie in der Gebrauchsanweisung erläutert. Dies liegt nicht nur daran, dass flüssiger Stickstoff schneller verdampft, sondern auch daran, dass sich Wasser und Sauerstoff im Lagerbehälter verflüssigen und vermischen können.
Insbesondere flüssiger Sauerstoff kann schnell reagieren, wenn er mit organischen Stoffen in Berührung kommt (flüssiger Sauerstoff hat eine bläuliche Farbe). Bei Verlust des Deckels z. B. mit einem trockenen Tuch abdecken. Offene Drucksysteme sollten mit Vorsicht verwendet werden, da sie strukturell anfällig für Erschütterungen und Stöße sind, die die Vakuumisolationsschicht zerstören können.
Bei Selbstdrucksystemen wird der Innendruck durch ein Sicherheitsventil auf einem sicheren Niveau gehalten; überprüfen Sie daher regelmäßig, ob das Sicherheitsventil ordnungsgemäß funktioniert. Es ist auch gefährlich, in den Auslass zu schauen, da er möglicherweise nicht richtig entnommen wird oder plötzlich herausspringt, wenn die Rohrleitungen einfrieren.