CS213481B1 - Dvouplášťová horizontální válcová nádoba - Google Patents

Description

Vynález se týká dvoupláštové horizontální nádoby s vakuopráškovou nebo mnohovrstvou isolací pro skladování nebo přepravu kryogenních kapalin jako je kapalný dusík, kyblík a argon.

Dosavadní nádoby na skladování a přepravu kryogenních kapalin mají většinou vnitřní pláší z materiálu, který si zachovává dobré mechanické vlastnosti i za nízkých pracovních teplot jako je například austenitická ocel. Vnější pláší může bát z běžné konstrukční uhlíkové oceli. V isolačním prostoru mezi dvěma plášti se nachází vysoce účinná vakuová isolace jako je isolace práškovakuová nebo různé typy mnohovrstvých isolací. Velké nároky jsou kladeny na konstrukční řešení uchycení vnitřní nádoby ve vnějším plášti, něboí způsob uchycení v rozhodující míře ovlivňuje jak tepelné ztráty vnitřní nádoby, tak i spotřebu materiálu. Uchycení vnitřní ná'doby ve vnější nádobě musí zajištovat co nejmenší přestup tepla z pláště vnější nádoby (uchycení tvoří tepelné mosty mezi dvšma plášti). Dále musí zajišíovat nejefektivnější ( z hlediska konstrukčního, a tím i materiálového nároku) způsob namáhání vnitřní a vnější nádoby od přenosu tíhy vnitřní nádoby a náplně kapalného plynu, a to jak při statickém zatížení tak při dynamickém zatížení u transportních nádob. Dosavadní známé řešení konstrukce těchto nádob byly příkladně takové, že vnitřní nádoba byla na vnější uchycena systémem táhel z nerezové oceli. Toto řešení však mělo vážnou ne·* výhodu v tom, že přenášelo do pláště vnitřní a vnější nádoby velké síly v místech uchyce213 481

213 481 ní táhel, což vyžadovalo řešit materiálově náročné vyztušování těohto nádob. U vnitřní nádoby se takto podstatně zvyšovaly požadavky na spotřebu drahého konstrukčního materiálu.

U převozních nádob, cisteren na kryogenní kapaliny,- bylo toto řešení nevýhodné z hlediska vysoké váhy vlastní přepravní nádoby. Jiné příkladné řešení bylo takové, že vnitřní nádoba byla uložena ve vnějším plášti na válcových podporách z kovového materiálu. Také toto řešení je nevýhodné protože tepelné ztráty způsobené podporami jeou vysoké a vyvozené vysoké místní zatížení plášťů vyžaduje velké lokální zesílení.

Výše uvedené nevýhody jsou odstraněny dvouplášíovou horizontální vakuovou nádobou na kryogenní kapaliny podle vynálezu, která je charakterizována tím, že podpory vnitřní nádoby jsou ve tvaru rovinných desek rovnoběžných e podélnou osou válcové části, ke které jsou připevněny, přičemž na vnitřním povrchu vnější nádoby jsou vytvořeny lyžiny, ve kterých jsou desky uloženy s vůlí umožňující radiální posuv desky vůči vnějšímu plášti. Podpory vnitřní nádoby jsou dále umístěny ve dvou rovinách kolmých na podélnou osu nádoby tak, že v jedné rovině jsou alespoň u některých podpor vytvořeny v lyžinách dorazy omezující axiální posuv desky v lyžináoh. Podpory jsou z materiálu e nízkou tepelnou vodivostí.

Hlavní výhoda nádoby na skladování nebo přepravu kryogenních kapalin tkví v tom, že umožňuje podpory vnitřní nádoby konstruovat a umísiovat na vnitřní nádobě tak, že v plášti vnitřní a vnější nádoby vznikají minimální namáhání při zachování nízkých tepelných ztrát vnitřní nádoby. Odpadá nutnost mohutných výztuh plášiů v místech uchycení vnitřní nádoby. Dochází tak ke snížení vlastní váhy nádoby, oož je obzvláště významné u transportních nádob.

Vynález je blíže vysvětlen s odkazem na přiložené obr.l, obr.2 a obr.3.

Příkladné řešení nádoby na kryogenní kapaliny je na obr.l, kde je zjednodušeně zakreslena nádoba návěsného přepravníku na kapalný kyslík, dusík a argon. Je to v podstatě dvouplášiová horizontální nádoba isolovaná práškovakuovou isolací, která je v isolačním prostoru 2 mezi vnější nádobou 1 a vnitřní nádobou 2. Vnější i vnitřní nádoba 1, 2 jsou válcové nádoby s klenutými dny. Vnitřní nádoba 2 je zhotovena z austenitické oceli, která si zacho- . vává dobré mechanické vlastnosti i za pracovních teplot -196 °C. Je konstruována na maximální pracovní přetlak 0,25 MPa. Jedním z rozhodujících kritérií při návrhu nádoby _g je požadavek minimální vlastní váhy pro dané množství přepravovaných kryogenních kapalin a pro j daný měrný odpař. S poklesem vlastní váhy totiž klesá i podíl mrtvé přepravované váhy a kle-j sají měrné náklady na přepravu kapalného kyslíku, dusíku a argonu. Vnější pláši 1 je z uhlí-;

, 'i kové oceli. Je namáhán jednak vnějším atmosférickým přetlakem 0,1 MPa a déle zatížením od j vlastní váhy nádoby 1 a váhy isolacního materiálu. Dále je vnitřní a vnější nádoba 1, £ í a systém podpor vnitřní nádoby 2 namáhán dynamickým zatížením} podle předpisů pro přepravní nádoby musí být schopny zachytit rázy odpovídající dále uvedeným dynam, násobkům zatížení, příkladně axiální směr 2g, horizontální směr lg, vertikální směr dolů 2g - nahoru lg. Podpory 2 jsou zhotoveny z rovinných desek z materiálu s nízkou tepelnou vodivostí jako je příkladně textil. Tyto desky jsou připevněny k vnitřní nádobě 2.S výhodou jsou umístěny ve dvou rovinách 8, 2 kolmých k podélné ose nádoby. Podpory 2 jsou v každé rovině čtyři a to tak, že jeou rovnoběžné s horizontální a vertikální rovinou jak je patrno z obr. 2, kde je řez nádoby rovinou kolmou k ose. Na vnitřním povrchu vnější nádoby 1 jsou vytvořeny ;

213 481 lyžiny £, ve kterých jsou uloženy podpory £. Lyžiny £ jsou zkonstruovány tak, že podpora £ má v lyžině £ radiální vůli 6, 2· Takto je umožněn posuv podpory £ v lyžině při podchlazení vnitřní nádoby £ na preicovní teplotu. V podpoře £ tak vznikají velké ohybové momenty. Podpory umístěné v rovině 8 jsou v lyžinách umožňujících posuv v axiálním směru, zatímco některé podpory v rovině £ mají dorazy 10 vymezující jejich polohu v lyžinách £ a bránící tak axiálnímu posuvu podpory, a tím i vnitřní nádoby 2 oproti vnější nádobě 1.

Svislé zatížení přenášejí pouze podpory £ umístěné v horizontální rovině. Podpěry £ ve vertikální rovině jsou zcela odlehčeny. Při bočním zatížení přenášejí síly naopak podpěry £ ve vertikální rovině a podpěry £ v horizontální rovině jsou odlehčeny. Síly vznikající akcelerací a brzděním jsou zachytávány některými podpěrami £ v rovině £ a přes dorazy 10 jsou přenášeny do pláště. Umístění podpor vnitřní nádoby £ do míst s minimálním namáháním od ohybového momentu a kde je možnost zachycení podélných sil přímo v místech podpor, odpadla nutnost zesílení pláště vnitřní i vnější nádoby 1, £ v těchto místech a dále nutnost použití výztužných silnostěnných uzavřených profilů vnitřní nádoby 2. Z těchto důvodů vychází návěs jako celek velmi lehký, protože má minimální spotřebu konstrukčních materiálů. Pro zjednodušení nejsou na obrázku nádoby zakreslena příslušná potrubí a armatury a je pouze naznačen čep točnice a lože podvozku.

Konstrukce nádoby podle vynálezu najde uplatnění především v nádobách na transport kryogenních kapalin, kde umožní na minimum snížit váhu prázdné nádoby.

Claims (3)

1. Dvouplášíová horizontální válcová nádoba na kryogenní kapaliny s vakuovou isolací, vyznačující se tím, že podpory (3) vnitřní nádoby (2) jsou ve tvaru rovinných desek rovnoběžných s podélnou osou válcové části nádoby, ke které jsou připevněny, přičemž na vnitřním povrchu vnější nádoby (1) jsou vytvořeny lyžiny (4), ve kterých jsou desky uloženy s vůlí (6,7) umožňující radiální posuv desky vůči vnějšímu plášti.

2. Dvouplášlová horizontální nádoba podle bodu 1, vyznačující se tím, že podpory (3) vnitřní nádoby jsou umístěny ve dvou rovinách (8,9) kolmých na podélnou osu nádoby tak, že v jedné rovině jsou alespoň na některých podporách (3) vytvořeny dorazy (10) omezující axiální posuv podpory v lyžinách (4).

3. Dvouplášíové horizontální nádoba dle bodu 1, 2 vyznačující se tím, že podpory (3) jsou z materiálu s nízkou tepelnou vodivostí.