DD281319A7

DD281319A7 - Lager fuer doppelwandige behaelter kryogener medien

Info

Publication number: DD281319A7
Application number: DD30180687A
Authority: DD
Inventors: Konrad Michael; Arnold Gallien
Original assignee: Leipzig Chemieanlagen
Priority date: 1987-04-14
Filing date: 1987-04-14
Publication date: 1990-08-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lager fuer doppelwandige Behaelter kryogener Medien und ist gleichermaszen fuer Standtanks und Transportbehaelter des Straszen- und Schienentransportes einsetzbar. Erfindungsgemaesz ist das Lager aus mindestens drei Ringen oder Ringsegmenten aufgebaut, deren Enden maeanderfoermig miteinander verbunden sind. Je nach dem, ob ein asymmetrischer oder symmetrischer Aufbau des Maeanders gewaehlt wurde, ist ein Ring. bzw. sind seine aeuszeren Ringe am Auszenbehaelter befestigt und ein Ring bzw. sein Zentralring steht lose mit dem Innenbehaelter in Verbindung. Fig. 3{Transportbehaelter; kryogener Medien; Lager; Maeander}

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Dia Erfindung betrifft ein Lager für 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 hche Anforderungen gestellt. Dies trifft insbesondere für isolierte doppelwandige Transportbehälter von Straßen- und Schienenfahrzeugen zu.

Bekannt ist das Lagersystem für kryogene Medien gemäß US-PS 4,496,073, wonach ein Innenbehälter über schlecht wärmeleitende Stützringe und ein sich darum schließendes Zwischenrohr, das über weitere Stützringe gegen die Inne iwand des Außenbehälters abgestützt wird, gelagert ist. Der Wärmeeinfall in den Behälter kann in gewissen Grenzen durch die Wahl des freien Abstandes der Stützringe beeinflußt werden. Nachtoilig ist jedoch, daß die wärmeleitenden Querschnitte rech'i groß sind. Darüber hinaus erfordert dieses Prinzip einen hohen Aufwand an Material und Platz, was sich ungünstig auf das Nutzmasse-Eigenmasse-Verhältnis auswirkt. Die Montage von Großbehältern dürfte mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden sein. Eine speziell für den Transport kryogener Medien entwickelte Lagerung ist in dem DD-WP 26C047 beschrieben. Diese Variante wird zwar allen Anforderungen an Transportbehälter gerecht, die 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.

Bekannt ist auch die Verwendung von Konen im Ringspalt des Doppelmantelbehälters zur Aufnahme radialer und axialer Kräfte (Zeichnungs-Nr. 104-1137-A, Fa. AGA - CRYO AB Schweden). Die Belastbarkeit solcher Lager in radialer Richtung ist im wesentlichen vom Öffnungswinkel des Konus abhängig und bei den üblichen kleinen Winkeln äußerst eingeschränkt.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein Lager für 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 doppelwandige Behälter kryogener Medien, das auf kleinstem Raum hervorragende Wärmedämmeigenschaften und hol.β mechanische Belastbarkeit in sich vereinigt. Das Lager soll mit einfachen Mitteln herstellbar und leicht montierbar sein.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mindestens drei Ringe oder deren Segmente mäanderförmig an ihren Enden miteinander verbunden sind und daß bei asymmetrischem bzw. symmetrischem Aufbau des Mäanders ein Ring bzw. die äußeren Ringe des Mäanders am Außenbehälter befestigt sind und din Ring bzw. der Zentralring mit dem Innenbehälter lose ir Verbindung steht.

Symmetrisch wird der Aufbau eines Mäanders genannt, wenn sich der Mäander bezüglich des Ringes (Zentralringesj, der mit seinem freien Ende lose mit dem Innenbehälter in Verbindung steht, nach beiden Seiten gleichmäßig, d. h., spiegelbildlich fortsetzt. Bei einem asymmetrisch aufgebauten Mäander ist stets einer der beiden äußeren Ringe am Außenbehälter befestigt, während der andere Außenring mit dem Innenbehälter in Verbindung steht.

Die einzelnen Ringe des Mäanders sind an ihren Enden wechselseitig miteinander verschweißt. Dies kann direkt oder über Verbinder erfolgen. Umfaßt werden von der Erfindung jedoch auch solche Mäander des beschriebenen Aufbaus, deren Ringe nicht erst an ihren Enden wechselseitig zusammengefügt werden müssen, sondern auch jene, dio auf Grund der Eigenart des Herstellungsprozesses schon entsprechend zusammenhängende Ringe aufweisen, also Mäander, die durch Urformen (z.B.

Gießen, Sintern) oder Umformen (z.B. Pressen, Drehen) entstanden sind.

Die freien Enden der mit dem Innenbehälter in Verbindung stehenden Ringe besitzen eine konvex gewölbte Oberfläche, um den wärmeleitenden Querschnitt im Lagerbereich möglichst klein zu halten. Der sich daran anschließende lange mäanderförmige Wärmeleitweg führt zu einem starken Temperaturgefälle, so daß der Wärmestrom (Wärmeeinfall) in den kryogenen Behälter äußerst klein bleibt. Weiterhin kann der Wärmeloitwiderstand erhöht und die Masse des Lagers verringert werden, indem man die Ringe des Mäanders perforiert gestaltet.

Zur Aufnahme axialer Kräfte, insbesondere bei Transportbehältern, kann ein Konus mit kleinem Öffnungswinkel vorgesehen sein. Aber auch die direkte Einbindung eines solchen Konus in ein axiales Loslager ist möglich. Beispielsweise kann das dem Innenbehälter zugewandte Konenende mit einem Gleitring verbunden sein, dem das freie Ende des Zentralringes zugeordnet ist.

Bei asymmetrischem Mäanderaufbau ist auch eine Verbindung zwischen dem Konus und dem Bereich des freien Endes des entsprechenden Ringes denkbar.

Ausführungsbeispiel

Der Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel und den dargestellten Figuren näher erläutert:

Fig. 1: Querschnitt eines doppelwandigen Behälters mit einem axial festen und einem axial losen Lagerbereich

Fig. 2: Schnittdarstellung eines Lagers im axial festen Lagerbereich

Fig.3: Schnittdarstellung eines Lagers im axial losen Lagerbereich (mit Gleitring)

Fig.4: Schnittdarstellung eines Lagers im axial losen Lagerbereich (ohne Gleitring)

Fig. 5: Ausschnitt eines perforierten Ringes

Der in Figur 1 dargestellte doppelwandige Behälter ist für den Transport kryogener Medien geeignet. Im hinteren Lagerbereich 5 ist das Lager 7 durch die Einbindung des Konus 8 axial blockiert. Detailliert ist dies in Figur 2 dargestellt. Darüber hinaus zeigt Figur 2 den Aufbau des erfindungsgemäßen Lagers 6,7, welches aus Ringen 9,10,11, die wechselseitig an ihren Enden über Verbinder 13 miteinander verschweißt sind, mäanderförmig gestaltet ist. Diese Variante stellt einen symmetrischen mäanderförmigen Aufbau dar, wobei als Symmetricbezug der Zentralring 11 gilt. Sein freies Ende ist als konvexe Wölbung 12 ausgebildet und steht mit dem Innenbehälter 2 im Lagerbereich 5 in loser Verbindung. Die beiden äußeren Ringe 9 des Lagers 7 sind mit dem Außenbehälter fest verbunden.

Der Aufbau des Lagers 6,7 gestattet die Übertragung großer radialer Kräfte, während axiale Kräfte in wesentlich geringerem Maße aufgenommen werden können. Deshalb muß der Lagerbereich 5 durch eine zusätzliche Maßnahme axial gestützt werden. Dazu eignet sich die Einbindung eines Konus 8 mit einem Anschlußwinkel von vorzugsweise 5° bis 30° in bekannter Weise. Beim Betreiben von Transportbehältern für kryogene Medien kommt es zu Schrumpfbewegungen, die im Lagerbereich des axialen Loslagtis zu unerwünschten Spannungen und zum Materialfressen führen können. In einfacher Weise kann dies durch einen Gleitring 15 vermieden werden, der zwischen dem Innenbehälter 2 und dem freien Ende des Zentralringes 11 angeordnet und mit einem Konus 14 fest verbunden ist, der am Außenbehälter befestigt ist (Figur 3).

Figur 4 zeigt ein Lager mit asymmetrischem Mäanderaufbau, bei dem stets einer der beiden Ringe (Ring 9) am Außenbehälter befestigt ist, während der andere Ring 18 mit r'em Innenbehälter 2 in Verbindung steht. Das freie Ende des Ringes 18 ist mit dem Konus 19 oder Segmenten eines solchen fest verbunden und erhöht die Stabilität des Lagers in axialer Richtung. Die thermodynamisch guten Eigenschaften der mäanderförmigen Lager lassen sich weiterhin noch dadurch verbessern, daß man perforierte Ringe 16 (Figur 5) einsetzt, dessen Perforationen in Umfangsrichtung eine wesentlich größere Ausdehnung als in radialer Richtung aufweisen. Dabei sind die Perforationen in radialer Richtung vorsetzt zueinander angeordnet, wodurch der Wärmeleitquerschnitt des Mäanders verringert und der Wärmeleitweg vergrößert wird. Um ein Optimum an thermodynamischen und mechanischen Eigenschaften zu erzielen, ist die Berücksichtigung vieler Einflußgrößen notwendig. Eine wichtige Einflußgröße stellt die geometrische Gestalt der Perforationen im Verhältnis zu den diese verbindenden Stegen dar. Günstig erscheinen Perforationen, deren Ausdehnung in Umfangsrichtung mindestens dreimal so groß ist wie der der radialen Ausdehnung, wobei die Stege in Umfangsrichtung mindestens 25% und in radialer Richtung mindestens 5% der Ausdehnung einer Perforation in Umfangsrichtung aufweisen sollten. Auch zwischen den Perforationen der benachbarten Ringe 9,10,11,18 sind Versetzungen vorgesehen, so daß beispielsweise einer Perforation des Ringes 9 der Steg des benachbarten Ringes 10 gegenüberliegt.

Die Hauptvorteile der Erfindung sind:

- Das Lager vereinigt in sich gute thermodynamische und mechanische Eigenschaften.

- Das Lager besitzt einen raumsparenden Aufbau.

- Das Lager ist an unterschiedliche Belastbedingungen leicht anpaßbar.

- Das Lager ist mit einfachen Mitteln herstellbar und leicht montierbar.

Claims

1. Lager für doppelwandige Behälter kryogener Medien unter Verwendung von Ringen oder Ringsegmenten und Konen in Transportbehältern als tragende Elemente, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Ringe (9; 10; 11; 18) mäanderförmig an ihren Enden miteinander verbunden sind, und daß bei asymmetrischem bzw. symmetrischem Aufbau des Mäanders der Ring (9) am Außenbehälter (1) befestigt ist und der Ri. ig (18) bzw. der Zentralring (11) mit dem Innenbehälter (2) lose in Verbindung steht.

2. La-'fir nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (9; 10; 11; 18) an ihren Enden über .v .' ider (13) miteinander verschweißt sind.

3. Le₀ * nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Zentralringes (11) bzw. des Ringes (18) als konvexe Wölbung (12) ausgebildet ist.

4. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das freie Ende des Zentralflansches (11) eines axialen Loslagers (6) mit dem Gleitring (15) eines Konus (14) lose in Verbindung steht.

5. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (18) eines asymmetrisch aufgebauten Mäanders im Bereich seines freien Endes mit einem Konus (19) verbunden ist.

6. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringe (9; 10; 11; 18) Perforationen (17) aufweisen, deren Ausdehnung in Umfangsrichtung mindestens dreimal so groß ist wie deren radiale Ausdehnung und daß die Perforationen (17) in radialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind, wobei die die Perforationen (17) verbindenden Stege in Umfangsrichtung mindestens 25% und in radialer Richtung mindestens 5% der Ausdehnung einer Perforation (17) in Umfangsrichtung beträgt.