AT509178B1

AT509178B1 - DEVICE FOR STORING AND TRANSPORTING CRYOGEN-LIQUID GASES

Info

Publication number: AT509178B1
Application number: AT80042011A
Authority: AT
Original assignee: Lo Solutions Gmbh
Priority date: 2009-09-04
Filing date: 2009-09-04
Publication date: 2011-09-15
Also published as: AT509178A1

Description

österreichisches Patentamt AT 509 178 B1 2011-09-15Austrian Patent Office AT 509 178 B1 2011-09-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern und Transportieren von kryogen verflüssigten Gasen mit einem thermisch isolierten Behälter, der von Rohr- und ggf. Messleitungen durchsetzt ist und einen isolierten Mantel bzw. eine isolierte Ummantelung aufweist.Description: The invention relates to a device for storing and transporting cryogenically liquefied gases with a thermally insulated container which is penetrated by pipe and optionally measuring lines and has an insulated jacket or an insulated jacket.

[0002] Konventionelle thermisch isolierte Behälter sind üblicherweise als doppelwandige Kessel ausgebildet, wobei die doppelwandige Mantelstruktur zu evakuieren ist, so dass ein bleibendes Vakuum in diesem Zwischenraum bzw. Mantel herrscht. Neben einer Füllleitung und Einrichtungen für entsprechende Füllstandsanzeigen ist bei derartigen Behältern auch eine Entnahmeleitung vorzusehen, wobei in aller Regel entweder die flüssige Phase, die Gasphase oder beide Phasen entnommen werden und ein entsprechender Druck im Inneren des Kessels aufgebaut wird, um das flüssige Gas oder dessen Gasphase auszupressen.Conventional thermally insulated containers are usually formed as a double-walled boiler, wherein the double-walled shell structure is to evacuate, so that a permanent vacuum prevails in this space or mantle. In addition to a filling line and facilities for appropriate level indicators is provided in such containers and a removal line, which usually either the liquid phase, the gas phase or both phases are removed and a corresponding pressure is built up inside the boiler to the liquid gas or its Press out gas phase.

[0003] Besonders kritische Stellen an derartigen Tanks sind die Stellen, an welchen Leitungen durch den doppelwandigen Mantel bzw. die Ummantelung hindurch geführt werden, wobei hier insbesondere neben dem Umstand, dass hier mit beiden Wänden Schweißverbindungen nötig sind, auch der Umstand berücksichtigt werden muss, dass in diesem Bereich hohe Temperaturwechselbeanspruchungen vorliegen, welche hohe mechanische Beanspruchungen im Bereich der Schweißnähte zufolge haben. Bedingt durch die Konstruktion konventioneller Tanks sind Beeinträchtigungen, wie bspw. Haarrisse an einer Schweißnaht überaus kritisch, da sie die Funktion des gesamten Behälters beeinträchtigen. Ein erneutes Evakuieren zum Aufbau eines bleibenden Vakuums ist fast ausgeschlossen, so dass der Zwischenraum ein wärmetragendes Medium (z.B. Luft) aufnehmen kann.Particularly critical points of such tanks are the points at which lines through the double-walled jacket or the jacket are guided through, in which case in addition to the fact that here with both walls welded joints are needed, the circumstance must be considered in that there are high thermal cycling in this area, which have high mechanical stresses in the area of the welds. Due to the construction of conventional tanks, impairments such as hairline cracks on a weld are extremely critical because they affect the function of the entire container. Re-evacuation to build a permanent vacuum is almost eliminated so that the space can accommodate a heat-carrying medium (e.g., air).

[0004] Bei konventionellen Tanks wurden darüber hinaus einige der Leitungen im evakuierten Mantelraum installiert, wodurch wiederum eine Wärmezufuhr zu der in den Rohren stehenden Flüssigkeit oder dem Gas von außen begünstigt wird.In conventional tanks some of the lines were also installed in the evacuated shell space, which in turn a heat input to the liquid standing in the tubes or the gas is favored from the outside.

[0005] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Speichern und Transportieren von kryogen verflüssigten Gasen zu schaffen, bei welchen der Wärmeeintrag minimiert werden kann und daher auf eine externe Kühlung verzichtet werden kann. Die vorgeschlagene Konstruktion soll den gewünschten Temperaturen und dem Druck standhalten und kein vakuumdichtes Schweißen erfordern. Dadurch wird die Produktion einfacher und kostengünstiger und die Betriebskosten einer derartigen Vorrichtung werden gesenkt.The aim of the present invention is to provide a device for storing and transporting cryogenically liquefied gases, in which the heat input can be minimized and therefore can be dispensed with an external cooling. The proposed construction should withstand the desired temperatures and pressure and require no vacuum-tight welding. This makes production easier and less expensive and reduces the operating costs of such a device.

[0006] Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgebildet, dass die Rohr- und ggf. Messleitungen innerhalb des Behälters von einem Druckwiderstand umgeben sind. Dadurch, dass die Rohr- und ggf. Messleitungen innerhalb des Behälters von einem Druckwiderstand umgeben sind, wird sichergestellt, dass über die Rohrleitungen immer der wärmste Teil der kryogen verflüssigten Gase abgezogen wird und somit das kälteste kryogen verflüssigte Gas im Behälter zurückbleibt. Dies geschieht, da trotz Isolation ein geringer Wärmeeintrag durch die seitlichen Behälterwände zu erwarten ist. Aufgrund dieses Wärmeeintrages wird das kryogen verflüssigte Gas, welches an den Wänden anliegt, erwärmt und beginnt nach oben zu steigen. Da keine sonstigen Strömungen in dem Behälter auftreten, bildet sich so eine Konvektionszelle, wobei das erwärmte kryogen verflüssigte Gas um die zentral angeordneten Mess- bzw. Rohrleitungen wieder absinkt. Durch Anordnung eines Druckwiderstandes um die Rohrleitungen, welcher in bevorzugter Weise von einem zylinderförmigen Siebblech, einem sehr feinen Lochblech oder Gitter gebildet ist, wird sichergestellt, dass das aufgewärmte kryogen verflüssigte Gas im Bereich um die Rohrleitungen verweilt und sich nicht mit dem kälteren kryogen verflüssigten Gas außerhalb des Druckwiderstandes vermischt. Durch Abschöpfen des jeweils wärmsten Teils des kryogen verflüssigten Gases, kann ein eventueller Wärmeeintrag über den Mantel bei Ausbringen des erwärmten kryogen verflüssigten Gases wieder aus dem Behälter geführt werden.To solve this problem, the device according to the invention is designed such that the pipe and possibly measuring lines are surrounded within the container by a pressure resistor. The fact that the pipe and optionally measuring lines are surrounded by a pressure resistance within the container, it is ensured that always the warmest part of the cryogenically liquefied gases is withdrawn via the pipes and thus the coldest cryogenically liquefied gas remains in the container. This happens because despite insulation a low heat input through the side walls of the container is expected. Due to this heat input, the cryogenically liquefied gas, which bears against the walls, is heated and begins to rise. Since no other flows occur in the container, so forms a convection cell, wherein the heated cryogenically liquefied gas to the centrally located measuring or piping drops again. By arranging a pressure resistor around the pipes, which is preferably formed by a cylindrical screen plate, a very fine perforated plate or grid, it is ensured that the warmed cryogenically liquefied gas dwells in the area around the pipes and not with the colder cryogenically liquefied gas mixed outside the pressure resistor. By skimming the respective warmest part of the cryogenically liquefied gas, a possible heat input through the jacket when discharging the heated cryogenically liquefied gas can be led out of the container again.

[0007] In bevorzugter Weise erstreckt sich hierbei der Druckwiderstand bis zur maximalen Füllhöhe des Behälters. Da die Füllhöhe so gewählt ist, dass oberhalb des kryogen verflüssigten Gases auch noch Platz für eine eventuell auftretende Gasphase ist, wird durch diese Aus- 1 /4 österreichisches Patentamt AT 509 178 B1 2011-09-15 bildung eine Wärmebrücke bis zur oberen Innenwand des Behälters vermieden.In a preferred manner, in this case, the pressure resistance extends to the maximum filling level of the container. Since the filling level is selected such that there is still room for a possibly occurring gas phase above the cryogenically liquefied gas, this thermal bridge is formed up to the upper inner wall of the Container avoided.

[0008] Um den Wärmeeintrag auf das kryogen verflüssigte Gas weiter zu reduzieren, ist die Vorrichtung in bevorzugter Weise derart weitergebildet, dass in dem Behälter ein Becher angeordnet ist, wobei der Innendurchmesser des Bechers größer als der Außendurchmesser des Druckwiderstandes gewählt ist der Außendurchmesser des Becher kleiner als der Innendurchmesser des Behälters gewählt ist und der Becherboden vom Behälterboden beabstandet ist. Dabei wird das kryogen verflüssigte Gas in dem Becher gelagert. Die Gasphase füllt den restlichen Raum im Behälter, wodurch der Zwischenraum zwischen Behälter und Becher mit der kalten Gasphase gefüllt ist und der Wärmeeintrag in den Becher und damit in das kryogen verflüssigte Gas reduziert wird.In order to further reduce the heat input to the cryogenically liquefied gas, the device is preferably further developed such that in the container, a cup is arranged, wherein the inner diameter of the cup is larger than the outer diameter of the pressure resistor is selected, the outer diameter of the cup smaller than the inner diameter of the container is selected and the cup bottom is spaced from the container bottom. The cryogenically liquefied gas is stored in the cup. The gas phase fills the remaining space in the container, whereby the space between the container and cup is filled with the cold gas phase and the heat input is reduced in the cup and thus in the cryogenically liquefied gas.

[0009] In bevorzugter Weise ist der Becher dabei zusätzlich isoliert, zu welchem Zweck vakuumisolierte Paneele oder ähnliche Isoliermaterialien an der Außenwand des Bechers angebracht werden.Preferably, the cup is additionally insulated, for which purpose vacuum-insulated panels or similar insulating materials are attached to the outer wall of the cup.

[0010] Um die Wärmeübertragung außerhalb des Bechers weiter zu reduzieren, ist bevorzugter Weise vorgesehen, dass der Raum zwischen Behälter und Becher mit reflektierenden Folien gefüllt ist, insbesondere der Raum zwischen Becherseite bzw. Becherboden und Behälter. Durch diese Maßnahme wird die freie Konvektion und die Wärmestrahlung in diesem Bereich unterbunden und der Wärmeeintrag kann nicht direkt an den Becher weitergeleitet werden.In order to further reduce the heat transfer outside of the cup, it is preferably provided that the space between the container and cup is filled with reflective films, in particular the space between the cup side and cup bottom and container. By this measure, the free convection and the heat radiation is suppressed in this area and the heat input can not be forwarded directly to the cup.

[0011] Wenn, wie es einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht, die reflektierenden Folien miteinander verbunden sind, kann zwischen den Folien auch nötigenfalls ein Vakuum aufgebaut werden, um den Wärmeverlust weiter zu reduzieren.If, as it corresponds to a preferred embodiment of the device according to the invention, the reflective films are connected to each other, if necessary, a vacuum can be built between the films to further reduce the heat loss.

[0012] Vor Befüllung einer derartigen Vorrichtung mit kryogen verflüssigtem Gas muss die Vorrichtung kalt gefahren werden, wozu in bevorzugter Weise die Vorrichtung derart weitergebildet ist, dass die Innenseite des Behälters über ein Kühlmittel, das von außen eingebracht wird, gekühlt ist. Als Kühlmittel kann ein möglichst tiefsiedendes Gas gewählt werden, wobei dieses Gas vorzugsweise flüssig aus dem System geführt wird.Before filling such a device with cryogenically liquefied gas, the device must be moved cold, to which preferably the device is developed such that the inside of the container via a coolant which is introduced from the outside, is cooled. As the coolant, a gas which is as low-boiling as possible can be selected, this gas preferably being led out of the system in liquid form.

[0013] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment schematically illustrated in the drawing.

[0014] In der Zeichnung ist mit 1 ein Tank für verflüssigte Gase bezeichnet, welcher mit vakuumisolierten Paneelen 2 verkleidet ist, welche in zwei Lagen aufgebracht sind, wobei die zweite Lage die Stoßfugen der ersten Lage verdeckt. Der Tank 1 weist eine in axialer Richtung verlaufende Durchbrechung 3 auf, durch welche die Rohrleitungen 4 in den Tank eintauchen. Die Durchbrechung ist in weiterer Folge mit einem Isolierschaum abgedichtet und bildet somit mit den Rohrleitungen 4 einen Stopfen 5. An den Rohrleitungen 4 sind außerhalb des Tanks 1 ein Messgeräte- und Armaturenmodul 6 angebracht. Die Rohrleitungen 4 sind an der der Durchbrechung 3 gegenüberliegenden Seite an einer Rohrhalterung 7 festgelegt, welche in weiterer Folge über einen mechanisch nachgiebigen Bauteil 8, der als Dehnungsausgleich dient, wie bspw. eine Feder, an der Innenseite des Tanks 1 befestigt sind.In the drawing, 1 denotes a tank for liquefied gases, which is covered with vacuum-insulated panels 2, which are applied in two layers, wherein the second layer covers the butt joints of the first layer. The tank 1 has an opening 3 extending in the axial direction, through which the pipes 4 dip into the tank. The opening is subsequently sealed with an insulating foam and thus forms with the pipes 4 a plug 5. At the pipes 4, a meter and fitting module 6 are outside the tank 1 attached. The pipelines 4 are fixed on the opposite side of the opening 3 on a pipe holder 7, which are subsequently fixed on the inside of the tank 1 via a mechanically resilient component 8, which serves as a strain compensation, such as. A spring.

[0015] Für den Transport des Tanks 1, ist ein oberes Transportlager 9 vorgesehen, welches bei der Lagerung durch eine feuchte- und wärmeisolierende, abnehmbare Kappe 10 verdeckt wird. Auf dem gegenüberliegenden Ende kann der Tank 1 für den Transport an Stellfüßen 11 gelagert werden, welche über einen an der Isolationsschicht anliegenden Tragegurt bzw. eine Trageschale 12 befestigt sind. Mit 13 ist eine außen anliegende Wetterschutzschicht bezeichnet.For the transport of the tank 1, an upper transport bearing 9 is provided, which is covered during storage by a damp and heat insulating, removable cap 10. On the opposite end of the tank 1 can be stored for transport to feet 11, which are attached via a voltage applied to the insulating layer strap or a support shell 12. With 13 an external weatherproof layer is designated.

[0016] Der Druckwiderstand ist mit 14 bezeichnet und wird von einem zylinderförmigen Siebblech gebildet. Der in dem Behälter angeordnete Becher 15 ist an seiner Außenseite ebenfalls mit vakuumisolierten Paneelen 2 verkleidet. Der Zwischenraum zwischen Becher und Behälter ist mit reflektierenden Folien 16 gefüllt, um die freie Konvektion zu verhindern. Mit 17 sind Kühleinrichtungen bezeichnet, welche über Leitungen 18 mit einem Kühlmittel gefüllt werden können. Über die Leitungen 19 kann das Kühlmittel bspw. nach Verdunstung als Gasphase wieder abgeführt werden. 2/4The pressure resistor is designated 14 and is formed by a cylindrical screen plate. The arranged in the container cup 15 is also covered on its outside with vacuum-insulated panels 2. The space between cup and container is filled with reflective sheets 16 to prevent free convection. With 17 cooling devices are referred to, which can be filled via lines 18 with a coolant. Via the lines 19, the coolant can, for example, be removed again after evaporation as a gas phase. 2.4

Claims

Austrian Patent Office AT 509 178 B1 2011-09-15 Claims 1. Device for storing and transporting cryogenically liquefied gases with a thermally insulated container which is penetrated by pipe and possibly measuring lines and has an insulated jacket or an insulated jacket, characterized in that the pipe and optionally measuring lines (4) within the container (1) by a pressure resistor (14) are surrounded.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the pressure resistance (14) is formed by a cylindrical screen plate, a very fine perforated plate or grid.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure resistance extends to the maximum filling level of the container (1).

4. The device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that in the container (1) a cup (15) is arranged, wherein the inner diameter of the cup (15) is greater than the outer diameter of the pressure resistor (14) is selected Outer diameter of the cup (15) is smaller than the inner diameter of the container (1) is selected and the cup bottom is spaced from the container bottom.

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the cup (15) is insulated.

6. Device according to one of claims 4 or 5, characterized in that the space between the container (1) and cup (15) with reflective films (16) is filled, in particular the space between the cup side or cup bottom and container (1).

7. Apparatus according to claim 6, characterized in that the reflective films (16) are interconnected.

8. Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the inside of the container (1) via a coolant which is introduced from the outside, is cooled. 1 sheet of drawings 3/4