DD261635A1 - Lagerung fuer doppelwandige, waermeisolierte behaelter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagerung fuer doppelwandige, waermeisolierte Behaelter und ist vorzugsweise fuer den Transport oder die Lagerung kryogener Medien vorgesehen. Erfindungsgemaess besteht ein Lager aus zwei Kegelschalen, die an ihren Kleinkreisen ueber einen Stuetzring zu einer konkaven Doppelkegelschale verbunden sind, wobei der Stuetzring Profilringe aufweist, die Isolierringe aufnehmen und selbige mit einem, den Innenbehaelter umgebenden Lagerring in Verbindung stehen, der auf einer Seite einen loesbar befestigten Stirnring besitzt. Fig. 2

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Lagerung für doppelwandige, wärmeisolierte Behälter und ist vorzugsweise für den Transport oder die Lagerung kryogener Medien vorgesehen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Als technische Lösungen sind Lagerungen bekannt, bei denen der Innenbehälter über Tragstützen oder Sattellager in direktem metallischen Kontakt mit dem Außenbehälter verbunden ist. (DE-AS 2457264, DE-AS 3116667) Nachteilig sind hierbei zu geringe Wärmeleitwiderstände und mechanische Stabilitätsprobleme.

In der Patentbeschreibung mit Aktenzeichen DD-WP B 60 P/247924 wird eine Lagerung vorgestellt, wobei der Innenbehälter von zwei geteilten Bandagen umgeben ist und ein direkter metallischer Kontakt durch zwischenliegende Isolierstreifen vermieden wird. Jede Bandage stützt sich über zwei zylindrische Tragzapfen in entsprechenden Lagerelementen am Außenbehälter ab.

Nachteilig bei dieser Variante ist die masseintensive Gestaltung der Bandagen und Außenbehälterlagerelemente durch die hohen mechanischen Beanspruchungen im örtlichen Lasteinleitungsbereich an den Tragzapfen.

Die US-PS 3481505 stellt einen Transportbehälter vor, wobei der Innenbehälter über getrennt voneinander angeordnete Kegelstümpfe im Außenbehälter gelagert wird. Dabei ist der kleine Durchmesser des Kegelstumpfes an der Außenwand des Innenbehälters und der große Durchmesser an der Innenwand des Außenbehälters befestigt. Mit dieser Ausführung wird das Festlager realisiert.

Das Loslager gewährleistet die axiale Verschiebung beider Behälter zueinander dadurch, indem zwei Kegelstümpfe ineinandergeschoben und jeweils nur einmal am Innenbehälter bzw. am Außenbehälter befestigt sind. Jeweils ein Kegelschalenrand bleibt frei beweglich.

Bei dieser Lösung werden die einseitig befestigten Kegelstümpfe durch die hohen fahrdynamischen, wechselnden Belastungen besonders in den Lasteinleitungsbereichen an den Kegelschalenrändern sehr beansprucht. Durch die erforderlichen Wandstärken und relativ kurzen Wärmeleitwege bei direktem metallischen Kontakt des Kegelstumpfes mit dem Innen- und Außenbehälter ist kein hoher Wärmeleitwiderstand vorhanden. Das radiale Schrumpfen des Innenbehälters wird besonders im Festlagerbereich durch den daran befestigten Kegelstumpf behindert. Dieser Umstand führt zu ständigen Wechselbeanspnjchungen in diesem ohnehin hochbelastetem Bereich und birgt die Gefahren der Werkstoffermüdung in sich.

Keine dieser bekannten Lagervarianten stellt eine befriedigende Lösung dar, die ein hohes Maß an mechanischer Sicherheit bei geringem M ate rial ei η satz und hohem Wärmeleitwiderstand in sich vereint.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Lagerung für doppelwandige, wärmeisolierte Behälter zu entwickeln, die bei geringem Materialeinsatz eine hohe mechanische Stabilität und Sicherheit gewährleistet und bei der Anwendung für kryogene Medien die Verdampfungsverluste möglichst gering hält.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung einer robusten, montagefreundlichen Lagerkonstruktion zwischen Innen- und Außenbehälter unter Verwendung von Kegelschalen, die nicht nur eine gute Wärmeisolation durch lange Wärmeleitwege garantiert, sondern auch eine hohe mechanische Stabilität besitzt und die unbehinderte axiale sowie radiale Wärmedehnung des Innenbehälters ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß für Los-und Festlager jeweils zwei Kegelschalen an ihren Kleinkreisen mit einem Stützring zu einer konkaven Doppelkegelschale verbunden sind und der Stützring Profilringe aufweist, die Isolierringe aufnehmen und selbige mit einem Lagerring in Verbindung stehen, der auf einer Seite einen lösbar befestigten Stirnring aufweist. Durch die paarweise Anordnung der Kegelschalen wird eine wesentliche mechanische Stabilitätserhöhung erzielt, was die Realisierung größerer Wärmeleitwege bei gleichem Masseeinsatz ermöglicht.

Zur Reduzierung der metallischen wärmeleitenden Kontaktstellen sind die L-förmigen Profilringe mit ebenfalls L-förmig an der Konvexseite des Profilringes verlaufenden Stegen versehen, deren Auflagebreite < 1,5 mm und ihr Abstand zueinander mindestens das Fünfzigfache der Auflagebreite beträgt.

Das Festlager zur Aufnahme der hohen Axialkräfte wird dadurch realisiert, indem beidseitig zum Lagerring fest mit dem Innenbehälter verbundene Stützrippen angeordnet sind, die an ihrer Berührungskontaktstelle zum Lagerring konvex verjüngt sind und die auf den Isolierring orthogonal projizierte Länge der Kontaktstelle zwischen Stützrippe und Lagerring der Breite des Isolierringes entspricht.

Ausführungsbeispiel

Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es stellen dar:

Figur 1: Doppelwandiger Transportbehälter im Längsschnitt Figur 2: Festlager im Schnitt Figur3: Teil vom Profilring

Gemäß Figur 1 befinden sich im ringförmigen Freiraum zwischen Außenbehälter 1 und Innenbehälter 2 das Loslager 12 und das Festlager 13.

Jedes dieser Lager wird von zwei rotationssymmetrischen Kegelschalen 3 gebildet, deren Großkreise mit dem Außenbehälter 1 und deren Kleinkreise gemeinsam mit dem Stützring 4 fest verbunden sind. Durch diese Anordnung entsteht eine sehr stabile Doppelkegelschale, welche die Vorteile hoher Festigkeit bei geringem Materialeinsatz mit den beabsichtigten langen Wärmeleitwegen und kleinen Wandstärken in sich vereint.

In den beidseitig eingearbeiteten Aussparungen des Stützringes 4 befinden sich die Profilringe 6 mit den fest angebrachten schmalen L-förmigen Stegen 7, die nur eine sehr geringe metallische Kontakt- bzw. Wärmeleitfläche über den gesamten Ringumfang gewährleisten. Die Profilringe 6 sind aus Stahl und die Breite der Stege 7 liegt unter 1,5 mm und ihr Abstand zueinander beträgt mindestens das Fünfzigfache der ausgeführten Stegbreite. Die im Profilring 6 eingelegten Isolierringe 9 aus PTFE weisen einen hohen Wärmeleitwiderstand bei guten mechanischen Festigkeitseigenschaften auf und sind so bemessen, daß sie einige Millimeter über die Schenkel des Profilringes 6 hinausragen, so daß ein direkter metallischer Kontakt mit dem Lagerring 5 und dem Stirnring 11 ausgeschlossen ist.

Der über den Isolierringen 9 angeordnete Lagerring 5 ist an einer Seite mit dem fest verschraubten Stirn ring 11 versehen, so daß eine gute Montage und straffe, gekammerte Lagerung der Isolierringe 9 gewährleistet ist. Durch diese Anordnung können hohe Radial-und Axialbelastungen aufgenommen und über die Kegelschalen 3 nach außen abgeleitet werden.

Ein weiterer, im Lagerring 5 gekammert angeordneter, dem Innenbehälter 2 zugewandter Isolierring 8 aus PTFE gewährleistet neben einem hohen Wärmeleitwiderstand gute Gleiteigenschaften für die axialen Wärmedehnungen des Innenbehälters 2 im Loslager 12.

Zur Aufnahme der hohen Axialbelastungen sind beim Festlager 13 beidseitig zu Lagerring 5 fest mit dem Innenbehälter 2 verbundene Stützrippen 10 gleichmäßig verteilt angeordnet, die an ihren Berührungskontaktstellen zum Lagerring 5 abgerundet oder beidseitig abgeschrägt sind, so daß nur ein schmaler, nahezu linienförmiger metallischer Wärmeleitkontakt vorliegt. Durch diese Kontaktstellenanordnung in gleicher Höhe mit den Isolierringen 9 ist eine nahezu momentfreie, geradlinige Axialkraftübertragung auf den mittigen Bund des Stützringes 4 möglich. Die radialen Wärmedehnungen des Innenbehälters 2 sind somit bei Loslager 12 und Festlager 13 ebenfalls ohne Behinderung möglich, wobei sich bei Abkühlung der ursprüngliche Umfangskontakt des Innenbehälters 2 mit dem Isölierring 8 bzw. Lagerring 5 nur noch auf das untere Drittel des Innenbehälterumfanges beschränkt. Dieses wirkt sich günstig auf das thermodynamisch^ Verhalten der Lagerung aus. Anstelle der Kegelschalen 3 können ebenfalls Hyperboloidschalen eingesetzt werden und der Randwinkel α sollte sowohl hierbei als auch bei Kegelschalen entsprechend des vorhandenen Abstandes zwischen Innen-und Außenbehälter im Bereich von 10° bis 20° liegen.

Claims (3)

1. Lagerung für doppelwandige, wärmeisolierte Behälter₍ bestehend aus Kegelschalen, die mit dem Außenbehälter stoffschlüssig verbunden sind und einem den Innenbehälter umgebenden Lagerring, der sich auf zwischenliegendem Isoliermaterial abstützt und reduzierten Wärmekontaktflächen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Kegelschalen (3) an ihren Kleinkreisen mit einem Stützring (4) zu einer konkaven Doppelkegelschale verbunden sind und der Stützring (4) Profilringe (6) aufweist, die Isolierringe (9) aufnehmen und selbige mit dem Lagerring (5) in Verbindung stehen, der auf einer Seite einen lösbar befestigten Stirnring (11) besitzt.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Profilring (6) L-förmig ausgebildet ist und Stege (7) aufweist, die ebenfalls L-förmig an der Konvexseite des Profilringes (6) angeordnet sind und deren Auflagebreite < 1,5mm sowie ihr Abstand zueinander mindestens das Fünfzigfache der Auflagebreite beträgt.

3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Festlager (13) beidseitig zu Lagerring (5) fest mit dem Innenbehälter (2) verbundene Stützrippen (10) angeordnet sind, die an ihren Berührungskontaktstellen zum Lagerring (5) konvex verjüngt sind und die auf den Isolierring (9) orthogonal projizierte Länge der Kontaktstelle zwischen Stützrippe (10) und Lagerring (5) der Breite des Isolierringes (9) entspricht.