CS213481B1

CS213481B1 - Double-mantle horizontal cylindrical vessel

Info

Publication number: CS213481B1
Application number: CS911980A
Authority: CS
Inventors: Milos Tyc; Milan Babinsky; Karel Bochnicek; Frantisek Vlk
Original assignee: Milos Tyc; Milan Babinsky; Karel Bochnicek; Frantisek Vlk
Priority date: 1980-12-22
Filing date: 1980-12-22
Publication date: 1982-04-09

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.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a double-shell horizontal container with vacuum-powder or multi-layer insulation for storing or transporting cryogenic liquids such as liquid nitrogen, bucket and 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 481The prior art containers for the storage and transport of cryogenic liquids generally have an inner shell of a material that retains good mechanical properties even at low working temperatures such as austenitic steel. The outer sheath may be of conventional structural carbon steel. In the insulating space between two shells there is a highly efficient vacuum insulation such as powder vacuum insulation or various types of multi-layer insulation. Great demands are placed on the constructional solution of the inner receptacle attachment in the outer casing, because the method of attachment decisively affects both the heat loss of the inner receptacle and the material consumption. The retaining of the inner vessel in the outer vessel must ensure as little heat transfer from the outer vessel shell as possible (the attachment forms thermal bridges between the two skins). Furthermore, it must provide the most efficient (in terms of constructional and thus material requirements) method of stressing the inner and outer vessels from the transfer of the weight of the inner vessel and the liquid gas charge, both under static load and dynamic load on the transport vessels. Previously known solutions to the construction of such containers were, for example, such that the inner container was attached to the outer container by a stainless steel linkage system. This solution, however, had the serious disadvantage of imparting great forces to the shell of the inner and outer containers at the gripping points.

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.213,481, which required the material-intensive stiffening of these containers. Thus, the consumption of expensive construction material has increased considerably for the inner container.

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.In the case of transport containers, cryogenic liquid tanks, this solution was disadvantageous in view of the high weight of the transport container itself. Another exemplary solution was that the inner vessel was housed in the outer shell on cylindrical supports of metallic material. This solution is also disadvantageous because the heat losses caused by the supports are high and the resulting high local load on the sheaths requires high local reinforcement.

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.The above-mentioned disadvantages are overcome by the double-shell horizontal vacuum vessel for cryogenic liquids according to the invention, characterized in that the inner vessel supports are in the form of planar plates parallel to the longitudinal axis of the cylindrical portion to which they are attached. in which the plates are supported with a clearance allowing radial movement of the plate relative to the outer shell. The supports of the inner container are further disposed in two planes perpendicular to the longitudinal axis of the container so that in one plane, at least some supports, stops are provided in the skids to limit the axial displacement of the plate in the skids. The supports are made of material with low thermal conductivity.

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.The main advantage of a vessel for storing or transporting cryogenic liquids is that it allows the support of the inner vessel to be constructed and placed on the inner vessel so that minimal stress is generated in the shell of the inner and outer vessels while maintaining low heat losses of the inner vessel. There is no need for massive reinforcements of the tires at the places where the inner container is attached. This reduces the weight of the container, which is particularly important for transport containers.

Vynález je blíže vysvětlen s odkazem na přiložené obr.l, obr.2 a obr.3.The invention is explained in more detail with reference to the accompanying Figs. 1, 2 and 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-;An exemplary solution for a cryogenic liquid container is shown in Fig. 1, where a container of a liquid oxygen, nitrogen and argon trailer is illustrated in a simplified manner. It is essentially a double-shell horizontal vessel insulated by powder vacuum insulation which is in the isolation space 2 between the outer vessel 1 and the inner vessel 2. Both the inner and outer vessels 1, 2 are cylindrical vessels with arched bottoms. The inner receptacle 2 is made of austenitic steel, which retains its strength. It has good mechanical properties even at operating temperatures of -196 ° C. It is designed for maximum working overpressure of 0.25 MPa. One of the decisive criteria in the design of the vessel is the requirement of a minimum self-weight for a given quantity of cryogenic liquids to be carried and for a given specific evaporation. Indeed, as the weight of the transported weight decreases as the weight decreases, the specific costs of transporting liquid oxygen, nitrogen and argon fall. The outer shell 1 is of carbon;

, '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 ;steel. It is subjected both to external atmospheric overpressure of 0.1 MPa and to a longer load due to its own weight of the container 1 and the weight of the insulating material. Furthermore, the inner and outer receptacles 1, 1 and the inner receptacle support system 2 are subjected to dynamic loads. According to the regulations for transport containers, they must be able to pick up shocks corresponding to the following dynamos, load multiples, for example axial direction 2g. 2g - up lg. The supports 2 are made of planar plates of low thermal conductivity, such as textile. These plates are attached to the inner container 2. Preferably they are located in two planes 8, 2 perpendicular to the longitudinal axis of the container. The supports 2 are four in each plane so that they are parallel to the horizontal and vertical planes as shown in Figure 2, where the section of the container is a plane perpendicular to the axis. On the inner surface of the outer container 1 are formed;

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 1.213,481 skids £ in which supports £ are stored. The skids 4 are designed such that the support 4 has a radial clearance 6, 2 in the skid. Thus, the support 4 is allowed to slide in the skid when the inner vessel 4 is cooled to a pre-temperature. This results in great bending moments in the support. The supports located in the plane 8 are in the skids allowing displacement in the axial direction, while some supports in the plane 8 have stops 10 defining their position in the skids 4 and thus preventing the axial displacement of the support and thus the inner container 2 relative to the outer container 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.Only the supports umíst located in the horizontal plane carry the vertical load. The supports 6 in the vertical plane are completely relieved. In the case of lateral loads, the supports 6 in the vertical plane are transmitted and the supports 6 in the horizontal plane are relieved. The forces generated by acceleration and braking are absorbed by some supports 6 in the plane 6 and are transmitted to the housing via the stops 10. Placing the supports of the inner container in places with minimal stress from the bending moment and where there is the possibility of absorbing longitudinal forces directly at the support points, the need to reinforce the shell of the inner and outer container 1 in these places and the use of reinforcing thick-walled closed profiles For these reasons, the semi-trailer as a whole is very light because it has a minimum consumption of construction materials. For simplicity, the pipes and fittings are not shown in the vessel illustration and only the fifth wheel pin and the bogie bed are indicated.

Konstrukce nádoby podle vynálezu najde uplatnění především v nádobách na transport kryogenních kapalin, kde umožní na minimum snížit váhu prázdné nádoby.The construction of the container according to the invention finds particular application in containers for the transport of cryogenic liquids, whereby it allows to reduce the weight of the empty container to a minimum.

Claims

Double-shell horizontal cylindrical container for cryogenic liquids with vacuum insulation, characterized in that the supports (3) of the inner container (2) are in the form of planar plates parallel to the longitudinal axis of the cylindrical part of the container to which they are attached the skids (1) are provided with skids (4) in which the plates are supported with a clearance (6,7) allowing radial movement of the plate relative to the outer shell.

Double-shell horizontal vessel according to claim 1, characterized in that the inner vessel supports (3) are disposed in two planes (8, 9) perpendicular to the longitudinal axis of the vessel such that at least some supports (3) are formed in one plane stops (10) limiting axial displacement of the support in the skids (4).

Double-shell horizontal vessel according to Claim 1, 2, characterized in that the supports (3) are made of a material of low thermal conductivity.