DD281318A7 - Lager fuer vorzugsweise doppelwandige behaelter kryogener medien - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lager fuer vorzugsweise doppelwandige Behaelter kryogener Medien und ist gleichermaszen fuer Standtanks und Transportbehaelter des Straszen- und Schienentransportes einsetzbar. Erfindungsgemaesz ist das Lager als maeanderfoermiges Hohlprofil gestaltet, das in seiner Laengsachse einen Zentralflansch traegt, welcher mit dem Behaelter in Verbindung steht, waehrend das aeuszere Ende des Hohlprofils andererseits an einem Befestigungselement, z. B. Auszenbehaelter oder Fundament, gehaltert ist. Das Erfindungsprinzip kann in Los- und Festlagern Anwendung finden und ist an unterschiedlichste mechanische und thermodynamische Anforderungen anpaszbar. Fig. 2{Lager; Behaelter; kryogene Medien; maeanderfoermiges Hohlprofil; Zentralflansch; Loslager; Festlager}

Description

Hierzu 3 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Lager für vorzugsweise doppelwandige Behälter kryogener Medien und ist gleichermaßen für Standtanks und Transportbehälter des Straßen- und Schienentransportes einsetzbar.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

An die Lagerung von Behältern kryogener Medien werden hinsichtlich ihrer mechanischen und thermodynamischen Eigenschaften hohe Anforderungen gestellt. Dies trifft insbesondere für isolierte doppelwandige Transportbehälter von Straßen- und Schienenfahrzeugen zu. Ein diesem Problem dar Tieftemperaturtechnik artverwandter Aspekt, ist die Lagerung von Produkten besonders hoher Temperatur. In Analogie zur Tieftemperaturtechnik soll der über das Lager fließende Wärmestrom, z. B. auf ein Fundament, so klein wie möglich gehalten werden.

Bekannt ist das Lagersystem für kryogene Medien gemäß der US-PS 4496073, wonach ein Innenbehälter über schlecht wärmeleitende Stützringe und ein sich darum schließendes Zwischenrohr, das über weitere Stützringe gegen die Innenwand des Außenbehälters abgestützt wird, gelagert ist. Der Wärmooinfall in den Behälter kann in gewissen Grenzen durch die Wahl des freien Abstandes der Stützringe beeinfluß·, werden. Nachteilig ist jedoch, daß die wärmeleitenden Querschnitte recht gi o& sind. Darüber hinaus erfordert dieses Prinzip einen hohen Aufwand an Material und Platz, was sich ungünstig auf das Nutzmasse-Eigenmasseverhältnis auswirkt. Die Montage von Großbehältern dürfte mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden sein.

Die Lösung gemäß der DE-OS 2903787 benutzt die guten thermischen und mechanischen Eigenschaften von Faservorbundwerkstoffen. Sie beschreibt die Aufhängung eines Tieftemperaturtanks in einem Außenbehälter, deren Befestigungsbänder aus mehreren hintereinander geschalteten Einzelelementen mit sich ändernden Wärmeausdehnungs- und Wärmeleitkoeffizienten bestehen. Solche Lagerungen alnd für kurze gedrungene Standtanks geeignet, nicht jedoch für Transportbehälter. Ein weiterer Nachteil besteht in der Vielzahl anzupassender Bauteile, was don Montageprozeß kompliziert gestaltet.

. Eine speziell für den Transport kryogener Medien entwickelte Lagerung ist in dem DD-WP 265047 beschrieben. Diese Variante wird zwar allen Anforderungen an Transportbehälter gerecht, dio hinsichtlich ihrer thermodynamischen und mechanischen Eigenschaften gestellt werden müssen, dies wird jedoch nur durch die Verwendung einer großen Zahl verschiedenster Bauelemente und einer relativ aufwendigen Fertigung und Montage erreicht. Dadurch weisen die Kosten des Lagers einen nicht zu vernachlässigenden Anteil an den Gesamtkosten auf.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Lager für vorzugswoise doppelwandige Behälter kryogener Medien zu entwickeln, das bei geringer Masse eine hohe Funktions- und Betriebssicherheit, insbesondere von Transportbehältern, gewährleistet und kostengünstig zu fertigen ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Lagers für Behälter, das auf kleinstem Raum hervorragende Wärmedämmeigenschaften und hohe mechanische Belastbarkeit in sich vereinigt. Darüber hinaus soll das Lager an die Bedingungen unterschiedlicher Einsatzfälle anpaßbar und auch in Doppelmantelbehältern leicht montierbar sein. Die an die Lager von Transportbehältern kryogener Medien zu stellenden Anforderungen sind zu erfüllen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß unter Verwendung von Hohlprofilen, welche mäanderförmig gestaltet sind und in ihrer Längsachse einen Zentralflansch tragen, Lager so angeordnet werden, daß der Zentralflansch mit dem Behälter in direkter oder über eine Innenbehälteraufnahme, die auch als mäanderförmiges Hohlprofil gestaltet sein kann, in indirekter Verbindung steht, während das Hohlprofil andererseits über seine äußeren Enden an ainem Befestigungselement gehaltert ist!

Die Erfindung unterscheidet zwei wesentliche Auführungsvarianten mäanderförmiger Hohlprofile.

Bei der ersten Variante wird das mäandorförmige Hohlprofil aus mindestens zwei ineinander geschachtelt angeordneten kanalartigen Hohlprofilen, beispielsweise Rohrstücken, gebildet, die wechselseitig an ihren Enden fest miteinander verbunden

Die zweite Variante sieht ein durch Ur- oder Umformen einstückig ausgebildetes mäanderförmiges Hohlprofil vor.

Die Erfindung realisiert auf kleinstem Raum große Wege und kleine Querschnitte für die Wärmeleitung. Gleichzeitig besitzt sie eine hohe mechanische Festigkeit, ist einfach zu fertigen und leicht zu montieren. Die gute Anpaßbarkeit des erfindungsgemäßen Lagers an unterschiedlichste Belastungsbedingungen, z. B. an die von Transportbehältern kryogener Medien, erschließen ihn eine große Anwendungsbreite.

Ausfuhrungsbeispiel

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und anhand der in den Zeichungen dargestellten Figuren näher erläutert.

Figur 1: Doppelwandiger Behälter mit Los- und Festlager

Figur 2: Schnittdarstellung eines Festlagers

Figur 3: Innenbehälteraufnahme eines Loslagers

Figur 4: Innenbehälteraufnahme eines Festlagers

Figur 5: Lagerausschnitt mit Verbindern

Figur 6: Schnittdarstellung eines axialen Festlagers

Figur 7: Schnittdarstellung eines mit zweiteiligem mäanderförmigen Hohlprofil ausgestatteten Lagers

Unter dem Begriff des Befestigungselementes sind alle tragenden Elemente zu verstehen, die geeignet sind, Behälter über die nachfolgend beschriebenen mäanderförmigen Hohlprofile 40,50,60,70,80 kräftemäßig aufzunehmen. Dazu gehören auch Fundamente für Standtanks sowie der Außenbehälter 1 eines doppelwandigon Behälters. Da insbesondere an die Lagerung und den Transport kryogener Medien hohe Anforderungen gestellt werden, beschäftigt sich dieses Ausführungsbeispiel ausschließlich mit einem Lager, dessen Befestigungselement der Außenbehälter 1 eines doppekvandigen Behälters ist. Erfindungsgemäß ist das Lager durch ein mäanderförmig gestaltetes Hohlprofil 40, BO, 60,70,80 gekennzeichnet, das in seiner Längsache einen Zentralflansch 12,23,37,28 trägt, der mit dem Behälter 2 in Verbindung steht, während die äußeren Enden der Hohlprofile 40,60,70 an einem Befestigungselement (gem. der Zeichnungen ist dies der Außenbehälter 1) gehaitert sind. Die Erfindung unterscheidet nach dem Aufbau des mäanderförmigen Hohlprofils mehrere Varianten:

Nämlich mäanderförmigo Hohlprofile 40,50,60, die aus mehreren kanalartigen Hohlprofilen, z. B. Rohrstücken, aufgebaut sind, mäanderförmige Hohlprofile 70,80, die aus einem Stück, z. B. durch Pressen, geformt wurden und solche, die aus mehreren hintereinander geschalteten bzw. paarig angeordneten mäanderförmigen Hohlprofilen bestehen.

Das erfindungsgemäße Lager gemäß der zuerst genannten Variante stellt eine Baugruppe weniger leicht zugänglicher Einzelteile

dar, die unkompliziert miteinander verbunden werden können. Der Lageraufbau von Loslager 7 und Festlager 8 unterscheidetsich lediglich dadurch, daß die Innenbehälteraufnahme 15,18 gleitfähig bzw. starr und unbeweglich ausgebildet ist.

Somit bestehen die Lager 7,8 aus mindestens zwei ineinander geschachtelt angeordneten und wechselseitig an ihren Enden fest

miteinander verbundenen Hohlprofilen 9,10,11,21 und einem am inneren Hohlprofilträger 11 befestigten Zentralflansch 12, dermit'dem Innenbehälter 2 in Verbindung steht. Die Befestigung des Lagers 7,8 am Außonbehälter 1 erfolgt über das äußere

Hohlprofil 9. Figur 1 zeigt die Anordnung von Lagern eines koppelwandigen Behälters in zwei Ebenen, deren Lagerbereiche 3,4,5,6 sowohl

für den Innenbehälter 2 als auch für den Außenbehälter 1 verstärkt ausgebildet sind.

In Figur 2 ist die Variante eines Festlagers 8 dargestellt, deren Hohlprofile 9,10,11 an den Enden aufgeweitet bzw. eingezogen

und direkt miteinander verschweißt sind. Die Lagerbefestigung erfolgt am Außenbehälter 1 über eine

Außenbehälteraufnahme 13 und wird durch den Verschluß 14 nach außen abgeblendet. Anzahl, Länge und Querschnitt der Hohlprofile 9,10,11 sind sehr variabel wählbar. Auch deren Querschnittsform i3t nicht auf die des Kreises festgelegt. Ebenso

können ovale oder vieleckige Querschnittsfoi men zum Einsatz kommen.

Figur 5 zeigt ein weiteres Beispiel der mäanderförmig miteinander verbundenen Hohlprofile 21. Hierbei handelt es sich um

gerade Profile, die an ihren Enden über Verbinder 20 miteinander verschweißt sind.

Um unerwünschte Spannungen in der Wandung des Innenbehälters 2 zu vermeiden, empfiehlt es sich, keine feste, z. B.

geschweißte Verbindung mit dem Zentralflansch 12 zu wählen. Zwei Varianten der Einbindung eines Festlagers 8 sind in den

Figuren 2 und 4 dargestellt. Danach steht das Ende des Zontralflansches 12, welches eine konvexe Wölbung 17 aufweist, mit

einer Innenbehälteraufnahme 15,18 im Eingriff. Die relativ weit in den Ringspalt des Doppelmantelbehälters hineinragende

Innenbehälteraufnahme 18 (Figur 4) ermöglicht die Entlastung des Zentralflansches 12 von Biegespannungen. Eine bessere Spannungsverteilung in der Wandung des Innenbehälters 2 wird erreicht durch eine großflächige Einbindung der Innenbehälteraufnahme 18. Dazu ist die Verwendung verstärkter Lagerbereiche 5,6 zweckdienlich. Eine einfache aber wirkungsvolle Verbindung eines Loslagers 7 mit dem Innenbehälter 2 zeigt Figur 3. Die einfach gestaltete Innenbehälteraufnahme 15 ist mit einem Gleitschuh 16 verschweißt, welcher der Oberfläche der Wandung des Innenbehälters 2

bzw. des Langerbereiches 5 genau angepaßt wurde. Dadurch werden die Kräfte besser verteilt und ein Fressen zwischen

Zentralflansch 12 und Innenbehälter 2 vermieden. Zur Verbesserung der Gleiteigenschaften können Hilfsmittel, wie das Zwischenlegen einer Teflonfolie, angewendet werden; falls es die thermischen Bedingungen zulassen. Zur Aufnahme der entlang der Behälterachse wirkenden Kräfte sind axiale Festlager 25 vorgeseher, deren Details in Figur 7

dargestellt sind. Sie unterscheiden sich von den voran beschriebenen Lagern 7,8 in folgendem:

Der Zentralflansch 23 besitzt beidseitig konvexe Wölbungen 17 und ist zwischen der pratzenartig gestalteten Innenbehälteraufnahme 22 angeordnet. Zur Lagerbefestigung am Außenbehältcr 1 bzw. an der Außenbehälteraufnahme 13

kommt ein Übergangselement 24 zur Anwendung, das fest mit dem äußeren Hohlprofil 9 verbunden ist.

Eine weitere Ausführungsvariante stellen mäanderförmige Hohlprofile dar, die durch Ur- oder Umformen aus einem Stück

gefertigt sind. Sie werden in der Regel geringere axiale Abmessungen haben, als die voran beschriebenen. Deshalb sind sie auchgut für eine Kopplung mehrerer mäanderförmiger Hohlprofile in Achsrichtung geeignet.

Figur 6 zeigt zwei hintereinander geschaltete mäanderförmige Hohlprofile 70,80 die über ihre Zentralflansche 27,28 miteinander

in Verbindung stehen. Die Enden der ineinander greifenden Zentralflansche 27,28 sind einerseits konvex und andererseitskonkav-keglig ausgebildet, was eine nur linienhafte Berührung zuläßt und einer intensiven Wärmeleitung entgegenwirkt. Das

Lager gemäß der Figur 6 stellt gleichzeitig den Fall der Verwendung eines Paares mäanderförmigsr Hohlprofile 70,80 dar, wobei

ihre äußeren Enden über die Außenbehälteraufnahme 13 bzw. die Innenbehälteraufnahme 26 mit den Wandungen desdoppelwandigen Behälters in Verbindung stehen.

Der Vorteil der Verwendung mehrerer hintereinander geschalteter, aber kürzerer Hohlprofile 70,80 besteht darin, daß die Biegespannungen infolge geringerer Biegalängen abnehmen und eine massereduzierte Dimensionierung zulassen. Von der Erfindung auch umfaßt sind Lager gemäß des 1. Patentanspruches, die mehr als zwei hintereinander geschaltete

mäanderförmige Hohlprofile oder mehr als ein Paar solcher Hohlprofile verwenden. Die dann notwendige Führung solchermäanderförmiger Hohlprofile, die nicht mit einem Behälter bzw. einem Befestigungselement fest verbunden sind, ist nichtdargestellt.

Die Montage des erfindungsgemäßen Lagers ist auch für doppelwandige Behälter äußerst unkompliziert. Nachdem die Behälter 1,2 zentriert worden sind, erfolgt von außen die Einführung uer mit dem Zentralflansch 12,23,27,2(I versehenen Hohlprofile 40, 50,60,70,80 durch die Öffnung im Außenbehälter 1, die von der Außenbehälteraufnahme 13 begrenzt wird. Bevor das äußere Hohlprofil 9 mit der Außenbehälteraufnahme 13 verschweißt werden kann, ist darauf zu achten, daß bei Festlagern 8 das konvex gewölbte Ende des Zentralflansches 12 bis zum Anschlag in die zuvor befestigte Innenbehälteraufnahme eingeführt wurde und daß bei Loslagern 7 eine exakte radiale Ausrichtung der eingeführten Baugruppe

erfolgte. Bevor man den Außenbehälter 1 mit dem Deckel 14 wieder verschließt, werden die zwischen den Hohlprofilen 40,50,60,70,80 befindlichen Zwischenräume mit Isolierstoff 9 ausgefüllt. Es veihindert, daß die guten thermodynamisch^

Eigenschaften durch die Wärmestrahlung benachbarter Hohlprofile 9,10,11,21 teilsweise aufgehoben werden. Bei der Montage

des axialen Festlagers gem. Figur 6 wird der kürzere Abschnitt des Zentraiflansches 23, gemessen von der Befestigungsstelle mitdem mäanderförmigen Hohlprofil 60, in Fahrtrichtung des Transportbehälters angeordnet.

Die Vorteile der Erfindung liegen in folgendem:

- Kleine Wärmeübertragungsflächen an den konyexen Wölbungen der Zentralflansche und lange Wärmeleitungswege durch die mäanderförmig miteinander verbundenen Hohlprofile; dadurch gute thermodynamische Eigenschaften.

- Sehr geringer Masse- und Platzbedarf, was sich günstig auf das Nutzmasse-Eigenmasseverhältnis auswirkt.

- Montagefreundlichkeit durch hohen Vorfertigungsgrad.

- Einfache Herstellbarkeit, deshalb kostengünstige Fertigung.

- Wegen der guten mechanischen Eigenschaften ist das Lager besonders für Transportbehälter einsetzbar.

- Das Lager ist an unterschiedlichste Belastungsbedingungen anpaßbar und deshalb sehr flexibel einsetzbar.

Claims (11)

1. Lager für vorzugsweise doppelwandige Behälter kryogener Medien unter Verwendung von Hohlprofilen, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlprofil (40; 50; 60; 70; 80} mäanderförmig

gestaltet ist und in seiner Längsache einen Zentralflansch (12; 23; 27; 28) trägt, der mit dem Behälter (2) in Verbindung steht, während das Hohlprofil (40; 60; 70) andererseits über seine äußeren Enden an einem Befestigungselement gehaltert ist.

2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mäanderförmige Hohlprofil (40; 50; 60) aus mindestens zwei ineinandergeschachtelten und wechselseitig an ihren Enden fest miteinander verbundenen Hohlprofilen (9; 10; 11) aufgebaut ist.

3. Lager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der Hohlprofile (9; 10; 11) aufgeweitet bzw. eingezogen und direkt miteinander verschweißt sind.

4. Lager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlprofile (21) an ihren Enden über Verbinder (20) miteinander verschweißt sind.

5. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzelchnat, daß das mäanderförmige Hohlprofil (70; 80) einstückig ausgebildet ist.

6. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Zentralflansches (12; 23) mit einer Innenbehälteraufnahme (12; 18; 22) und das äußere Ende des Hohlprofils (9) mit der Außenbehälteraufnahme (13) in Verbindung stehen.

7. Lager nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Zentralflansches (12) eines Loslagers mit der Innenbehälteraufnahme (15) im Eingriff steht, die auf einem Gleitschuh (16) befestigt und der Form des Innenbehälters (2) im Lagerbereich (5) angepaßt ist.

8. Lager nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Zentralflansches (12; 23) als konvexe Wölbung (17) ausgebildet ist.

9. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mäanderförmige Hohlprofil aus mindestens zwei hintereinander geschalteten, mäanderförmigen Hohlprofilen (40; 50; 70; 80) besteht, die wechselseitig über ihre Zentralflansche (12; 27; 28) bzw. die äußeren Enden der Hohlprofile (40; 50; 70; 80) miteinander in Verbindung stehen.

10. Lager nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander in Verbindung stehenden Zentralflansche (27; 28) der hintereinander geschalteten Hohlprofile (70; 80) an ihren Enden einerseits konvex und andererseits konkav-keglig ausgebildet sind.

11. Lagernach Anspruch 1,9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das mäanderförmige Hohlprofil aus einem oder mehreren Paaren mäanderförmiger Hohlprofile (70; 80) besteht, wcDei das dem Behälter (2) bzw. dem Befestigungselement zugewandte Hohlprofil (70; 80) über seine äußeren Enden mit aem Behälter (2) bzw. dem Befestigunselement in Verbindung steht.