AT9456U1 - Behälter für kryogene flüssigkeiten - Google Patents

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Abstract

Ein Behälter für kryogene Flüssigkeiten besteht aus einem Aussenbehälter (1) und einer Anzahl von Innenbehältern (2, 3, 4), wobei in dem Zwischenraum (5) zwischen den Innenbehältern und dem Aussenbehälter zur thermischen Isolation ein Vakuum herrscht. Um flache Behälter bei bester thermischer Isolation möglichst leicht und einfach bauen zu können, sind die Innenbehälter (2, 3, 4) nebeneinander angeordnete Zylinder mit beiderseits einem Boden (7, 8), und sind die ebenen Wandteile (10, 11) des Aussenbehälters (1) durch zwischen den Innenbehältern (2, 3, 4) angeordnete Druckstützen (12, 13; 22, 23) gegeneinander abgestützt.

Description

2 AT 009 456 U1
Die Erfindung betrifft Behälter für kryogene Flüssigkeiten, bestehend aus einem Aussenbehälter und einer Anzahl von Innenbehältern, wobei in dem Zwischenraum zwischen den Innenbehältern und dem Aussenbehälter zur thermischen Isolation ein Vakuum herrscht. Derartige Behälter sind für den Einbau in Kraftfahrzeuge, Luftfahrzeuge oder Raumfahrzeuge gedacht. Sie enthalten verflüssigte Gase, die zur Verwendung entweder als Treibstoff oder für andere Zwecke (etwa als Kühlmedium) dem Behälter entnommen werden.
Die Vakuum - Isolation, meist noch durch weitere Maßnahmen verbessert, soll den Eintrag von Wärme und damit ein Verdampfen der kryogenen Flüssigkeiten und die damit verbundene Drucksteigerung hintanhalten. Die kryogene Flüssigkeit kann aber auch bei hohem Druck gespeichert sein. Damit wird einerseits die gespeicherte Menge bei gleichem Volumen erhöht, andererseits aber wird der Behälter schwerer, um der Druckbelastung stand zu halten.
Durch die Vakuum - Isolation wirkt aber jedenfalls ein Druck auf die Behälter. Der Aussenbehälter wird von aussen durch den Atmosphärendruck belastet, weil in seinem Inneren das Vakuum wirkt. Die Innenbehälter werden durch den vollen Innendruck belastet, weil sie von einem Vakuum umgeben sind. Diese Drucke sind bei einem insgesamt zylindrischen Behälter beherrschbar.
Die zylindrische Behälterform ist aber für die Verwendung in Fahrzeugen aus Platzgründen sehr ungünstig. Deshalb geht die Entwicklung zu kofferförmigen flachen Behältern. Bei flacher Bauweise sind aber sowohl Innen- als auch Aussenbehälter auf Grund der großen ebenen und freien Flächen hohen Belastungen ausgesetzt, die nur durch massive Unterstützungen aufgefangen werden können. Das resultiert in erhöhtem Gewicht (bei Strassen- und Luftfahrzeugen besonders negativ) und vermehrter Wärmeleitung ins Innere des Behälters.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Bauweise flacher Behälter vorzuschlagen, die obige Nachteile nicht aufweist. Sie soll bei bester thermischer Isolation möglichst leicht und einfach sein. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass die Innenbehälter nebeneinander angeordnete Zylinder mit beiderseits einem Boden sind, und dass die ebenen Wandteile des Aus-senbehälters durch zwischen den Zylindern angeordnete Druckstützen gegeneinander abgestützt sind. Dank der Anordnung mehrerer Innenbehälter nebeneinander (nicht unbedingt in einer Ebene nebeneinander) kann die bei Innendruck besonders günstige zylindrische Form beibehalten werden. Diese erlaubt es, auch bei relativ geringer Wandstärke die kryogene Flüssigkeit unter hohem Druck zu speichern. Dazu kommt noch der Vorteil, dass die Zylinder in der Art eines Baukastens für Behälter verschiedener Aussenabmessungen in verschiedener Anzahl und in verschiedenen Konstellationen verwendet werden können.
Die Abstützung der ebenen Wandteile gegeneinander macht es möglich, mehrere Innenbehälter mit einem gemeinsamen Aussenbehälter zu umgeben, weil der auf die dadurch geschaffenen ebenen Flächen wirkende Atmosphärendruck ohne Belastung der Innenbehälter aufgefangen werden kann. Diese Abstützung erlaubt eine erhebliche Verminderung der Wandstärke des Aussenbehälters und eine entsprechende Gewichtsreduktion. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen zum Gegenstand.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Abbildungen beschrieben und erläutert. Es stellen dar:
Fig. 1: Eine axonometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Behälters,
Fig. 2: eine Draufsicht auf denselben,
Fig. 3: eine Seitenansicht desselben,
Fig. 4: einen Schnitt nach C-C in Fig. 3,
Fig. 5: eine alternative Ausführungsform zu Fig. 4,
Fig. 6: Längsschnitt nach Vl-Vl in Fig. 5.

Claims (7)

  1. 3 AT 009 456 U1 In den Figuren 1 bis 4 ist der Außenbehälter summarisch mit 1 und sind die darin parallel nebeneinander angeordneten Innenbehälter mit 2, 3, und 4 bezeichnet. Die Innenbehälter sind zylindrische Rohre, vorzugsweise aus Edelstahl. Der sie mit Abstand umgebende Außenbehälter 1 kann so eine flache Bauform erhalten. Er ist im wesentlichen ein flacher Quader, dessen Seitenflächen abgerundet sein können. Jedenfalls aber hat er zwei ebene Wandteile 10, 11. In dem Zwischenraum 5 zwischen den Innenbehältern 2, 3, 4 und dem Außenbehälter 1 herrscht zur thermischen Isolation ein Vakuum, dass gemeinsam mit weiteren Maßnahmen eine sogenannte „Superisolation“ bildet. Durch das Vakuum in dem Zwischenraum 5 werden die ebenen Wandteile 10, 11 durch den Atmosphärendruck zusammengedrückt. Andererseits werden die Innenbehälter 2, 3, 4 bereits bei in ihnen herrschendem Atmosphärendruck nach außen gedrückt. Wenn die kryogene Flüssigkeit in den Innenbehältern 2, 3, 4 unter einem höheren Druck gespeichert ist, ist die Zugbelastung der zylindrischen Wände und der Böden 7, 8 der Innenbehälter 2, 3, 4 entsprechend größer. Zur Aufnahme der auf die ebenen Wandteile 10, 11 des Außenbehälters 1 wirkenden Druckkräfte sind diese gegeneinander durch Druckstützen 12, 13 abgestützt. Diese verbinden, wie in Fig. 4 zu sehen, die beiden ebenen Wandteile 10, 11, wobei sie zwischen den Innenbehältern 2, 3 bzw. 3, 4 hindurchführen, vorzugsweise ohne diese zu berühren. In Fig. 2 sind die Druckstützen 12, 13 einzelne Stützen. Die Innenbehälter 2, 3, 4 können in bekannter Weise mittels beiderseitiger an sich bekannter Aufhängungen 17, 18 an den Stirnwänden 14, 15 aufgehängt sein. Die abgewandelte Ausführungsform der Fig. 5 und 6 unterscheidet sich davon dadurch, dass die Druckstützen 22, 23 sich über die Länge der Innenbehälter 2, 3, 4 erstrecken und dass die Innenbehälter 2, 3, 4 nur einerseits mittels wärmeisolierender Füße 32 an einer Stirnwand 33 des Außenbehälters 1 befestigt und mit ihrem anderen Ende frei beweglich sind. Wie in Fig. 5 zu sehen, sind die Druckstützen 23, 24 I-förmige Profile, deren Fußteile 24, 25 innen an den ebenen Wänden 10, 11 anliegen und deren Stegteile Verstärkungsrippen 26 aufweisen, um deren Knickfestigkeit zu erhöhen. Bei ausreichender Entfernung der Innenbehälter 2, 3, 4 können diese mit einer Umwicklung aus in einer Kunststoffmatrix gebetteten Kohlenstofffasern 30 versehen sein, um bei möglichst geringem Gewicht hohen Innendrücken stand zu halten. In ähnlicher Weise kann auch der Außenbehälter 1 aus einem sehr dünnen Blech bestehen, wenn er ebenfalls mit einer faserverstärkten Umwicklung 31 versehen ist. Ansprüche: 1. Behälter für kryogene Flüssigkeiten, bestehend aus einem Aussenbehälter (1) und einer Anzahl von Innenbehältern (2, 3, 4), wobei in dem Zwischenraum (5) zwischen den Innenbehältern und dem Aussenbehälter zur thermischen Isolation ein Vakuum herrscht, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbehälter (2, 3, 4) nebeneinander angeordnete Zylinder mit beiderseits einem Boden (7, 8) sind, und dass die ebenen Wandteile (10, 11) des Aussenbehälters (1) durch zwischen den Innenbehältern (2, 3, 4) angeordnete Druckstützen (12, 13; 22, 23) gegeneinander abgestützt sind.
  2. 2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbehälter (2, 3, 4) aus Edelstahl bestehen.
  3. 3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbehälter (2, 3, 4) von in einer Kunststoffmatrix gebetteten Karbonfasern (30) umgeben sind.
  4. 4. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Druckstützen (22, 23) über die ganze Länge der Innenbehälter (2, 3, 4) erstrecken.
  5. 5. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbehälter (2, 3, 4) an 4 AT 009 456 U1 ihren beiderseitigen Böden (7, 8) an Stirnwänden (14, 15) des Aussenbehälters (1) aufgehängt sind, sodass Wärmedehnungen in Längsrichtung aufgenommen werden.
  6. 6. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbehälter (2, 3, 4) eine-nendes mit einer Stirnwand (33) des Aussenbehälters (1) fest verbunden und anderenen-des in Längsrichtung frei beweglich sind.
  7. 7. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenbehälter (1) aus dünnem Blech besteht und mit in einer Kunststoffmatrix gebetteten Faser (31) umwickelt ist. Hiezu 3 Blatt Zeichnungen
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