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GEBIET DER
ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft Speichertanks und insbesondere Tieftemperaturspeichertanks
mit teilweise gerippter Verrohrung.
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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Typische
Mehrschicht-Vakuumsuperisolierungs-Tieftemperaturtanks verwenden
ein Paar zylindrischer Innen- und Außentanks, die konzentrisch angeordnet
sind, wobei sich der Innentank in einem Inneren des Außentanks
befindet. Es existieren mehrere Strahlungswärmeabschirmungen (Isolierungsschichten),
etwa 30-80, die um den Innentank zwischen dem Innen- und Außentank
gewickelt sind. Zwischen dem Innen- und Außentank existiert ein Hochvakuum,
um eine Wärmeübertragung
weiter zu verhindern. Dieser Typ von Wärmeisolierung wird als eine
Mehrschicht-Vakuumsuperisolierung bezeichnet. Diese Speichertanks
sind in der Lage, Fluide bei kryogenen Temperaturen zu speichern.
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Der
Innentank ist in dem Außentank
so positioniert, dass der Innentank nicht in Kontakt mit dem Außentank
kommt und dass Wärmeleitungspfade zwischen
dem Innen- und Außentank
minimiert sind. Das Fluid wird an den Innentank durch eine Vielzahl diskreter
Fluidleitungen geliefert und von diesem entfernt, die durch den
Außentank,
das Vakuum zwischen dem Innen- und Außentank und in den Innentank
an separaten Orten verlaufen. Jede dieser Fluidleitungen ist ein
leitender Wärmepfad,
der in parasitären
Wärmelecks
in den Innentank hinein resultieren kann.
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Die
Fluidleitungen sind in eine Orientierung ausgebildet, die erlaubt,
dass die Fluidleitungen zwischen einem Inneren des Innentanks und
einem Äußeren des
Außentanks
verlaufen können.
Zwischen dem Innen- und Außentank
sind die Fluidleitungen so ausgebildet, dass sie vor einem Durchgang
durch den Außentank
ansteigen oder sich nach oben erstrecken, um ein günstiges
Temperaturprofil von kalt nach warm vorzusehen. Um den durch die
Fluidleitungen gebildeten leitenden Wärmepfad zu minimieren, sind
die Leitungen von dem Innen- und Außentank beabstandet und befinden
sich außerhalb
der um den Innentank gewickelten Isolierung.
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Gegenwärtige Techniken
zum Ausbilden dieser Tieftemperaturspeichertanks verwenden vorgebogene
Fluidleitungen aus Metall. Die vorgebogenen Fluidleitungen sind
in eine Orientierung gebogen, die zulässt, dass die Fluidleitungen
zwischen dem Innen- und Außentank
verlaufen, ohne mit einem der Tanks in Berührung zu kommen. Diese vorgebogenen
Leitungen können
sich jedoch mit der Umwicklung der Isolierschichten um den Innentank überlagern
bzw. diese stören.
Genauer können
die vorgebogenen Leitungen mehrere Hindernisse oder Überlagerungsorte
mit dem Aufbringen der Isolierung auf den Innentank bilden. Diese Überlagerungen
erhöhen
die Komplexität
der Aufbringung der Isolierung und/oder Beseitigen die Möglichkeit
der Aufbringung der Isolierung in einem automatisierten Prozess.
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Andere
Typen von Tieftemperaturspeichertanks verwenden gerippte Metallschläuche oder
-rohre für
die Fluidleitungen. Die Rippung erlaubt, dass die Fluidleitungen
einfach und leicht in eine gewünschte
Ausgestal tung gebogen werden können. Dies
ermöglicht,
dass die Fluidrohre an dem Innentank befestigt und nach der Aufbringung
der Isolierschichten gebogen werden können. Die Verwendung vollständig gerippter
Fluidleitungen besitzt jedoch Nachteile. Beispielsweise kann sich
eine vollständig gerippte
Verrohrung ausdehnen oder deren Länge zunehmen, wenn der Tieftemperaturspeichertank
in Dienst genommen wird. Genauer kann die Druckdifferenz zwischen
dem Inneren und Äußeren der
vollständig
gerippten Fluidleitungen eine gewisse Verlängerung bewirken. Das Äußere der
Fluidleitungen ist dem hohen Vakuum ausgesetzt, das zwischen dem
Innen- und Außentank
vorhanden ist, während das
Innere der vollständig
gerippten Fluidleitungen ein unter Druck gesetztes Fluid darin aufweist,
das in der Größenordnung
von 10 bis 50 bar oder größer vorliegen
kann. Diese Druckdifferenz kann bewirken, dass sich die vollständig gerippten
Fluidleitungen ausdehnen und andere Teile berühren und/oder gegen die Isolierung
drücken.
Dies kann Wärmebrücken zwischen
warmen/kalten Teilen und/oder Isolierschichten bewirken, wodurch
der Wärmezufluss
in das Fluid in dem Innentank potentiell erhöht wird. Zusätzlich sind
die vollständig
gerippten Fluidleitungen flexibel, wobei infolgedessen eine Fixierung
an beiden Enden der vollständig
gerippten Fluidleitungen nicht ausreichend ist, um deren Verlauf
an der richtigen Stelle zu fixieren. Somit werden bei Verwendung vollständig gerippter
Fluidleitungen zusätzliche
Träger,
wie Rahmen oder Halterungen, verwendet, was einen weiteren Montageschritt
bei der Herstellung derartiger Fluidtanks erfordert.
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Somit
wäre es
vorteilhaft, einen Tieftemperaturspeichertank und Verfahren zur
Herstellung desselben vorzusehen, die diese Nachteile vermeiden oder
reduzieren. Es wäre
ferner vorteilhaft, wenn ein derartiger Tieftemperaturspeichertank
und ein Verfahren zur Herstellung desselben eine Massenherstellung
der Speichertanks erleichtern würden.
Die Fluidleitungen sind typischerweise ein doppelwandiger Aufbau
innerhalb des Innen tanks mit einer Vakuumisolierung dazwischen,
um die parasitären
Wärmelecks
in den Innentank hinein zu reduzieren. Die doppelwandige Vakuumisolierung
teilt das Vakuum mit dem Spalt zwischen dem Innen- und Außentank. Diese
Konstruktion besitzt verschiedene Nachteile. Die Verwendung einzelner
doppelwandiger Fluidleitungen ist arbeitsintensiv und macht eine
automatisierte Herstellung schwierig. Zusätzlich resultiert die Verwendung
diskreter doppelwandiger Fluidleitungen in mehrfachen Hindernissen
für das
Umwickeln der Isolierschichten um das Äußere des Innentanks. Die Isolierschichten
müssen
für jedes
dieser Hindernisse geschnitten werden. Jeder dieser Schnitte/Brüche in den
Isolierschichten resultiert in einer potentiellen thermischen Abkürzung für ein parasitäres Wärmeleck
in den Innentank hinein. Ferner ist das Schneiden der Isolierschichten
zeitaufwendig und macht eine automatisierte Herstellung schwierig.
Somit wäre
es vorteilhaft, einen Speichertank vorzusehen, der diese Nachteile
reduziert oder minimiert.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung offenbart einen Tieftemperaturspeichertank,
der die oben erwähnten Nachteile
reduziert und/oder beseitigt. Der Speichertank verwendet Fluidleitungen,
die teilweise gerippt sind. Die Fluidleitungen besitzen gerippte
Abschnitte und nicht gerippte Abschnitte. Die gerippten Abschnitte
erleichtern vorteilhafterweise das Biegen der Fluidleitungen in
eine gewünschte
Orientierung, während
die nicht gerippten Abschnitte eine Starrheit und Steifigkeit für die Fluidleitungen
bereitstellen. Dieser Aufbau reduziert die Möglichkeit einer Expansion der Fluidleitungen
beim Betrieb. Zusätzlich
reduziert und/oder beseitigt die Starrheit und Steifigkeit der nicht
gerippten Abschnitte den Bedarf nach zusätzlichen Halterungen oder Rahmen,
um die Fluidleitungen abzustützen,
wodurch die Montage derartiger Speichertanks vereinfacht wird.
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Bei
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Tieftemperaturspeichertank
offenbart. Der Tieftemperaturspeichertank weist einen fluiddichten
Außenbehälter und
einen fluiddichten Innenbehälter,
der in dem Außenbehälter angeordnet
ist, auf. Zwischen dem Innen- und Außenbehälter existiert ein Vakuum.
In einem Raum zwischen dem Innen- und Außenbehälter verläuft zumindest eine Fluidströmungsleitung.
Die Fluidströmungsleitung
besitzt sowohl gerippte als auch nicht gerippte Abschnitte.
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Bei
einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren
zur Montage eines Tieftemperaturspeichertanks offenbart, der einen
fluiddichten Innenbehälter
aufweist, der in einem fluiddichten Außenbehälter angeordnet ist. Das Verfahren
umfasst, dass: (1) zumindest eine Isolierschicht an einem Äußeren des
Innenbehälters
angeordnet wird; und (2) eine Fluidströmungsleitung nach der Ausführung von
(1) in eine vorbestimmte Orientierung gebogen wird, wobei die Fluidströmungsleitung zwischen
dem Innen- und Außenbehälter verläuft und
sowohl gerippte als auch nicht gerippte Abschnitte zwischen dem
Innen- und Außenbehälter aufweist.
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Weitere
Anwendungsgebiete der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden
detaillierten Beschreibung offensichtlich. Es sei zu verstehen, dass
die detaillierte Beschreibung und spezifische Beispiele, während sie
die bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung angeben, nur zu Zwecken der Veranschaulichung und
nicht dazu bestimmt sind, den Schutzumfang der Erfindung zu beschränken.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und
den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
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1 eine
bruchstückhafte
Frontansicht eines Tieftemperaturspeichertanks gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung ist, wobei die Endkappen in gestrichelten
Linien gezeigt sind;
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2 eine
Seitenansicht von einem Ende des Speichertanks aus 1 ist;
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3 eine
Seitenansicht des entgegengesetzten Endes des Speichertanks aus 1 ist,
die den Vorlastmechanismus zeigt;
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4 eine
Teilschnittansicht in dem Kreis 4 aus 1 ist, die
die Überlappung
des ringförmigen Versteifungselements
mit den Zentral- und Endsegmenten des Außentanks zeigt;
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5 und 6 perspektivische
Ansichten des Vorlastmechanismus sind, der an dem Speichertank aus 1 verwendet
ist, wobei der Vorlastmechanismus in 6 teilweise
geschnitten ist;
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7A eine
teilweise geschnittene Frontansicht des Speichertanks aus 1 ist,
die die Röhre für gemeinsamen
Zugang mit aufgeweitetem Ende und die hindurch verlaufenden Fluidströmungsleitungen
zeigt;
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7B eine
Seitenansicht entlang der Linie 7B-7B aus 7A ist,
die die Befestigung der Rohre in der Röhre für gemeinsamen Zugang an der
Endplatte an dem aufgeweiteten Ende der Röhre für gemeinsamen Zugang zeigt;
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7C eine
schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Röhre für gemeinsamen
Zugang gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung ist;
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8 eine
perspektivische Ansicht der gerippten Verrohrung ist, die in dem
Speichertank aus 1 verwendet ist;
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9 eine
Seitenansicht des Tanks aus 1 ist, die
die Fluidverrohrung zeigt, die in das Zentralrohr führt;
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10A und 10B vereinfachte
Darstellungen der Rippungen sind, die für die in dem Speichertank aus 1 verwendete
Verrohrung verwendet werden können
1;
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11 eine
Seitenansicht des Speichertanks aus 1 ist, die
den Zusatz von drei sektionalen Versteifungselementen zeigt;
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12 eine
perspektivische Ansicht von einem der sektionalen Versteifungselemente
aus 11 ist;
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13A–F
Schnittansichten verschiedener Ausgestaltungen für die ringförmigen Versteifungselemente
sind, die in dem Speichertank aus 1 verwendet
sind; und
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14-17 Flussschaubilder
der verschiedenen Montageschritte zum Ausbilden des Speichertanks
aus 1 sind.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Die
folgende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform ist lediglich beispielhafter
Natur und nicht dazu bestimmt, die Erfindung, ihre Anwendung bzw.
ihren Gebrauch zu beschränken.
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In 1 ist
ein Tieftemperaturspeichertank 20 gemäß den Grundsätzen der
vorliegenden Erfindung gezeigt. Der Speichertank 20 weist
einen Innentank/-behälter 22 auf,
der in einem Außentank/-behälter 24 in
einer beabstandeten Beziehung davon aufgehängt ist. Der Innen- und Außenbehälter 22, 24 sind
beide fluiddichte Behälter.
Der Innenbehälter 22 dient
dazu, ein Fluid, wie flüssigen
Wasserstoff, darin bei kryogenen Temperaturen zu speichern. Eine
Vielzahl von Fluidströmungsleitungen 26 sieht
Fluidströmungspfade
von einem Äußeren des Außenbehälters 24 in
ein Inneres des Innenbehälters 22 vor
und tritt in den Innenbehälter 22 durch
eine Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang ein (7A), wie im Folgenden detaillierter
beschrieben ist. Die Fluidströmungsleitungen 26 erlauben,
dass ein Fluid in das Innere des Innenbehälters 22 eingeführt und
von diesem entnommen werden kann. Eine Vielzahl von Isolierschichten 30 ist
um das Äußere des
Innenbehälters 22 in
dem Raum zwischen dem Innen- und Außenbehälter 22, 24 gewickelt.
Zwischen dem Innen- und
Außenbehälter 22, 24 und
in der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang existiert ein Vakuum. Die Isolierschichten 30 und
das Vakuum reduzieren einen Wärmezufluss
in das Innere des Innenbehälters 22.
Der Speichertank 20 kann an mobilen Plattformen, wie Fahrzeugen,
oder in stationären
Anwendungen verwendet werden.
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Wie
in den 1, 2, 3 und 7A gezeigt
ist, weist der Innenbehälter 22 ein
Zentralsegment 40 und ein Paar Endsegmente oder Endkappen 40, 42 auf.
Die Endkappen 42, 44 sind an das Zentralsegment 40 geschweißt, um einen
Innenraum oder ein Innenvolumen 46 des Innenbehälters 22 zu definieren.
Die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang ist, wie durch Schweißen,
an einer Öffnung
in der Endkappe 42 befestigt und führt von der Endkappe 42 in
das Innere 46 des Innenbehälters 22. Die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang wird an der Endkappe 42 befestigt, bevor die Endkappe 42 an
das Zentralsegment 40 geschweißt wird. Zusätzlich werden auch
Fluidströmungsleitungen 26 durch
die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang positioniert und in dieser angebracht, bevor die Endkappe 42 an
das Zentralsegment 40 geschweißt wird, wie im Folgenden beschrieben
ist. Eine Halterung 48 wird, wie durch Schweißen, an
einem Äußeren der
Endkappe 42 befestigt. Ein Spannmechanismus 50 ist
an der Endkappe 44 befestigt. Die Halterung 48 und
der Spannmechanismus 50 sehen Befestigungspunkte zum Aufhängen des
Innenbehälters 22 in
dem Außenbehälter 24 vor,
wie im Folgenden beschrieben ist.
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Der
Außenbehälter 24 weist
ein Zentralsegment 60 und zwei Endsegmente oder Endkappen 62, 64 auf,
die an entgegengesetzte Enden des Zentralsegments 60 geschweißt sind.
Das Zentralsegment 60 besitzt eine allgemein gleichförmige Wanddicke. Ein
Paar ringförmiger
Versteifungselemente/-ringe 68 ist an entgegengesetzte
Endabschnitte 70 des Zentralsegments 60 geschweißt. Die
Versteifungselemente 68 erstrecken sich über die
Verbindungsstelle des Zentralsegments 60 mit den Endkappen 62, 64,
wie in den 1 und 4 gezeigt
ist. Die Versteifungselemente 68 sehen eine Abstützung für das Zentralsegment 60 vor
und begrenzen dessen Verformung wegen der Aufhängung des Innenbehälters 22 in
dem Außenbehälter 24,
wie im Folgenden beschrieben ist. Die Versteifungselemente 68 dienen aufgrund
der Überlappung
der Verbindungsstelle des Zentralsegments 60 mit den Endkappen 62, 64 auch dazu,
zu verhindern, dass Funken oder andere Schweißverunreinigungen oder -gase
in den Raum zwischen dem Innen- und Außenbehälter 22, 24 eintreten
und mit den Isolierschichten 30 darin in Kontakt kommen
können,
wenn die Endkappen 62, 64 an das Zentralsegment 60 geschweißt werden.
Optional dazu können
die Versteifungselemente 68 an dem Äußeren des Zentralsegments 60 befestigt
werden, obwohl nicht alle Vorteile der vorliegenden Erfindung realisiert
werden können.
Die Befestigung der Endkappen 62, 64 an dem Zentralsegment 60 sieht
eine zusätzliche
Abstützung
für das
Zentralsegment 60 vor und begrenzt dessen Verformung aufgrund
des Aufhängens
des Innenbehälters 22 in
dem Außenbehälter 24.
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In
den 1–3, 5 und 6 sind Einzelheiten
der Aufhängung
des Innenbehälters 22 in
dem Außenbehälter 24 gezeigt.
Der Innenbehälter 22 ist
in dem Außenbehälter 24 mit
einer Vielzahl von Aufhängungselementen 80 aufgehängt. Eine
erste Gruppe 82 von Aufhängungselementen 80 ist
mit einem Endabschnitt 70 des Zentralsegments 60 des Außenbehälters 24 und
mit einer Endkappe 42 des Innenbehälters 22 gekoppelt.
Eine zweite Gruppe 84 der Aufhängungselemente 80 ist
mit dem anderen Endabschnitt 70 des Zentralsegments 60 des
Außenbehälters 24 und
mit der Endkappe 44 des Innenbehälters 22 gekoppelt.
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Jede
Gruppe 82, 84 weist drei Aufhängungselemente 80 auf,
die gleich um jede Endkappe 42, 44 des Innenbehälters 22 beabstandet
sind. Beispielsweise ist jedes Aufhängungselement 80 um
etwa 120 Grad beabstandet. Jedes Aufhängungselement 80 ist
ein Endloskord in der Form einer Schleife mit fester Länge. Bevorzugt
ist jeder Kord flach und besitzt eine kleine Querschnittsfläche, um
den Wärmepfad zu
minimieren. Die Aufhängungselemente
oder -korde können
aus einer Vielzahl von Materialien hergestellt sein. Beispielsweise
kann jedes Aufhängungselement
ein Kohlefaserseil mit einer Epoxydmatrix sein. Ein derartiges Material
ist steif und vereinfacht leicht die Herstellung eines derartigen
Kords in einer geschlossenen Endlosschleife. Andere Materialien weisen,
sind jedoch nicht darauf begrenzt, die Verwendung von verwobener
Glasfaser, verwobener Kevlarfaser oder andere seilartigen Materialien
auf. Es sei angemerkt, dass, während
die Aufhängungselemente 80 bevorzugt
in der Form von Korden mit geschlossener Schleife ausgebildet sind,
auch einzelne Streifen oder Anteile von Korden, die nicht schleifenartig
ausgebildet sind, verwendet werden können. Derartige Korde können an
den geeigneten Befestigungsmechanismen angebracht werden, die mit
dem Zentralsegment 60 des Außenbehälters 24 oder Endkappen 42, 44 des
Innenbehälters 22 gekoppelt
sind. Es sei auch angemerkt, dass, während drei Aufhängungselemente 80 gezeigt
sind, die dazu verwendet werden, jedes Ende des Innenbehälters 22 zu
stützen,
ein einzelnes ununterbrochenes Aufhängungselement (nicht gezeigt)
verwendet werden könnte,
um jedes Ende des Innenbehälters 22 zu
stützen,
indem jedes Aufhängungselement
durch die verschiedenen Befestigungsmechanismen, die jeder Seite
des Speichertanks 20 zugeordnet sind, geführt oder
gewickelt wird und drei verschiedene Zugsegmente vorgesehen werden,
die sich zwischen jedem Ende des Innenbehälters 22 und des Außenbehälters 24 erstrecken.
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Bei
der gezeigten Ausführungsform
werden drei Aufhängungselemente 80 in
der Form geschlossener Schleifen verwendet, um jedes Ende des Innenbehälters 22 in
dem Außenbehälter 24 zu
stützen.
Genauer wird jedes Aufhängungselement 80 der
ersten und zweiten Gruppe 82, 84 um eine zugeordnete
Rolle 88 gewickelt, die mit einem der Versteifungselemente 68 an
jedem Endabschnitt 70 des Zentralsegments 60 des
Außenbehälters 24 durch eine
zugeordnete Halterung 90 und einen Bolzen 92 gekoppelt
ist. Jedes Aufhängungselement 80 der ersten
Gruppe 82 ist auch um eine zugeordnete Rolle 94 gewickelt,
die über
einen Bolzen 96 mit der Halterung 48 gekoppelt
ist, die an dem axialen Zentralabschnitt der Endkappe 42 des
Innenbehälters 22 befestigt
ist. Alternativ dazu kann sich ein Abschnitt der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang nach außen über die
Endkappe 42 hinaus erstrecken (nicht gezeigt) und einen
Befestigungspunkt für
die Rollen 94 anstelle der Halterung 48 vorsehen.
Jedes Aufhängungselement 80 der
zweiten Gruppe 84 ist auch um eine zugeordnete Rolle 100 gewickelt,
die mit dem Spannmechanismus 50 gekoppelt ist, der an der
Endkappe 44 des Innenbehälters 22 befestigt
ist. Bevorzugt sind die Halterung 48 und der Spannmechanismus 50 an
axialen Mittelabschnitten jeder Endkappe 42, 44 des
Innenbehälters 22 befestigt,
um eine zentralisierte Abstützung
des Innenbehälters 22 in
dem Außenbehälter 24 vorzusehen.
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In
den 3 und 5–6 sind Einzelheiten
des Spannmechanismus 50 gezeigt. Eine Grundplatte 110 ist
an einer Endkappe 44 des Innenbehälters 22 befestigt,
wie durch Schweißen.
Eine bewegbare Platte 112 ist axial relativ zu der Grundplatte 110 entlang
fixierter Führungen 114 bewegbar. Halterungselemente 115 sind
fest an der bewegbaren Platte 112 befestigt. An die Halterungselemente 115 sind
Rollen 100 geschraubt. Ein Gewindeeinstellelement 116 verläuft durch
eine Gewindeöffnung
in der bewegbaren Platte 112 und steht mit der Grundplatte 110 in
Kontakt. Der Gewindeeingriff zwischen dem Einstellelement 116 und
der bewegbaren Platte 112 setzt eine Drehung des Einstellelements 116 in eine
axiale Bewegung der bewegbaren Platte 112 relativ zu der
Grundplatte 110 entlang der Führungen 114 um. Wenn
sich die bewegbare Platte 112 relativ zu der Grundplatte 110 bewegt, ändert sich
die Spannung in den Aufhängungselementen 80.
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Um
den Innenbehälter 22 in
dem Außenbehälter 24 aufzuhängen, ist
eine Innenbehälterbaugruppe
in dem Zentralsegment 60 des Außenbehälters 24 positioniert.
Die Innenbehälterbaugruppe weist
einen Innenbehälter 22 mit
darauf gewickelten Isolierschichten 30 und Fluidströmungsleitungen 26 auf,
die von der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang nach außen
führen.
Die Abschnitte der Fluidströmungsleitungen 26,
die sich außerhalb
des Innenbehälters 22 befinden,
können
in eine gewünschte Form
oder Orientierung vor der Positionierung der Innenbehälterbaugruppe
in dem Zentralsegment 60 ausgebildet sein. Alternativ dazu
können
die Fluidströmungsleitungen 26 gerade
bleiben oder aus dem Weg gehalten werden und in eine gewünschte Gestaltung
nach einem Aufhängen
des Innenbehälters 22 in
dem Außenbehälter 24 gebogen
werden. Die Aufhängung
der Innenbehälterbaugruppe
in dem Außenbehälter 24 ist
im Folgenden detaillierter beschrieben.
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Bei
der vorliegenden Erfindung sollen die Aufhängungselemente 80 stets
unter Zugbelastung stehen. Während
die Aufhängungselemente 80 eine Steifigkeit
besitzen können,
die mit ihren spezifischen Aufbaumaterialien in Verbindung steht,
sei angemerkt, dass die Aufhängungselemente 80 nicht dazu
bestimmt sind, einer merklichen Kompressionsbelastung ausgesetzt
zu werden. Die Aufhängungselemente 80 sind
so bemessen, um die erforderliche Abstützung des Innenbehälters 22 in
dem Außenbehälter 24 und
für die
in dem Innenbehälter 22 zu
speichernden Fluide vorzusehen. Zusätzlich sind die Aufhängungselemente 80 so
ausgebildet, dass sie in der Lage sind, plötzliche Beschleunigungen/Verlangsamungen
auszuhalten, wenn der Speichertank 20 an einer bewegbaren
Plattform, wie einem Fahrzeug, angeordnet ist. Ferner sind die Abmessungen
der Aufhängungselemente 80 so
ausgebildet, dass der Wärmepfad
in den Innenbehälter 22 hinein
minimiert wird. Überdies
sei angemerkt, dass der Winkel α,
unter dem sich die Aufhängungselemente 80 relativ
zu der axialen Achse des Innenbehälters 22 von ihren zugeordneten
Halterungen an dem Innenbehälter 22 in
Richtung der Endabschnitte 70 des Zentralsegments 60 des
Außenbehälters 24 erstrecken,
verschiedene Beträge
einer axialen Abstützung
vorsieht. Je kleiner der Winkel ist, um so größer ist der Betrag an axialer
Abstützung,
die für
den Innenbehälter 22 vorgesehen
wird. Andererseits ist, je kleiner der Winkel ist, um so größer das
Eindringen der Aufhängungselemente 80 in
den inneren Raum zwischen dem Innen- und Außenbehälter 22, 24.
Das größere Eindringen
verringert das Volumen des Speichertanks 20 für eine gegebene
Tankgröße. Somit wird
der Winkel α auf
Grundlage von einer oder mehreren dieser Konstruktionsbetrachtungen
gewählt.
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Die
Versteifungselemente 68 dienen dazu, das Zentralsegment 60 des
Außenbehälters 24 zu verstärken und
die Verformung des Zentralsegments 60 wegen der Aufhängung des
Innenbehälters 22 in dem
Außenbehälter 24 zu
begrenzen. Das Begrenzen der Verformung erleichtert das Ausrichten
und Befestigen der Endkappen 62, 64 an dem Zentralsegment 60.
Um dies zu erreichen, sind die Halterungen 90, wie durch
Schweißen,
direkt an Versteifungselementen 68 befestigt, so dass die
Aufhängungselemente 80 ihre
Zugbelastung direkt auf die Versteifungselemente 68 aufbringen.
Die Zugbelastung auf die Versteifungselemente 68 wird an
das Zentralsegment 60 übertragen
und entlang der Endabschnitte 70 verteilt. Die Versteifungselemente 68 können eine Vielzahl
von Querschnittsformen annehmen. Beispielsweise können, wie
in den 13A und 13B gezeigt
ist, die Versteifungselemente 68 einen rechtwinkligen Querschnitt
besitzen, wobei sich die längere
Seite entweder axial oder radial erstreckt. Der Querschnitt des
Versteifungselements 80 kann L-förmig
sein, wie in 13C gezeigt ist, T-förmig sein,
wie in 13D gezeigt ist, I-förmig sein,
wie in 13E gezeigt ist, und in der
Form eines umgedrehten U vorliegen, wie in 13F gezeigt
ist. Jede dieser verschie denen Querschnittsausgestaltungen sieht
eine Abstützung
zur Aufhängung
des Innenbehälters 22 in
dem Außenbehälter 24 vor
und begrenzt die Verformung des Außenbehälters 24. Es sei angemerkt,
dass die Querschnittsformen, die für die Versteifungselemente 68 gezeigt
sind, lediglich beispielhafter Natur sind, und dass andere Querschnittsformen
und -kombinationen derselben verwendet werden können. Die jeweilige gewählte Querschnittsform variiert
je nach den Konstruktionsanforderungen des jeweiligen zu bauenden
Speichertanks 20.
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In
den 11 und 12 ist
eine alternative Ausgestaltung zum Versteifen des Außenbehälters 24 gezeigt.
Bei dieser Ausgestaltung werden drei sektionale Versteifungseinrichtungen 120 an
jedem Endabschnitt 70 des Zentralsegments 60 des
Außenbehälters 24 verwendet.
Die sektionalen Versteifungseinrichtungen 120 sind zwischen
den Befestigungspunkten für
die Aufhängungselemente 80 angeordnet.
Die sektionalen Versteifungseinrichtungen 120 dienen dazu,
eine zusätzliche
Versteifung für
die Endabschnitte 70 zwischen den Aufhängungselementen 80 vorzusehen.
Die sektionalen Versteifungseinrichtungen 120 besitzen
in der Draufsicht eine teilweise kreisförmige Form und besitzen einen Seitenrand 122,
der dem Inneren der ringförmigen Versteifungselemente 68 entsprechend
geformt ist. Die sektionalen Versteifungseinrichtungen 120 sind an
die Versteifungselemente 68 geschweißt, um eine zusätzliche
Abstützung
dafür vorzusehen.
Es kann möglich
sein, die sektionalen Versteifungseinrichtungen 120 anstelle
der ringförmigen
Versteifungselemente 68 zu verwenden. Dies bedeutet, abhängig von
der Konstruktion des Zentralsegments 60 und der Last, die
auf das Zentralsegment 60 durch die Aufhängungselemente 80 ausgeübt wird,
kann die Verwendung von direkt an die Endabschnitte 70 geschweißten sektionalen
Versteifungseinrichtungen 120 eine Verformung des Zentralsegments 60 ausreichend
begrenzen, so dass die Befestigung der Endkappen 62, 64 nicht
behindert ist. Somit kann das Zentralsegment 60 des Außenbehälters 24 mit
ringförmigen
Versteifungselementen 68, sektionalen Versteifungseinrichtungen 120 oder
einer Kombination von beiden verstärkt werden. Diese Versteifungsmerkmale
der vorliegenden Erfindung sehen eine lokalisierte Abstützung für spezifische
Abschnitte des Zentralsegments 60 des Außenbehälters 24 während der
Montage vor. Diese Versteifungsmerkmale sehen auch eine lokalisierte
Abstützung
für sowohl
das Zentralsegment 60 als auch die Endkappe 62, 64 während des
Betriebs des Speichertanks 20 vor. Zusätzlich sei angemerkt, dass
der Zusatz von Endkappen 62, 64 zu dem Zentralsegment 60 ebenfalls
eine zusätzliche
Abstützung
für das
Zentralsegment 60 vorsieht und einen Abschnitt der Last
stützt,
die durch die Aufhängung
des Innenbehälters 22 darin
aufgebracht wird. Die Verwendung derartiger Versteifungselemente
sieht vorteilhafterweise allein die lokalisierte Abstützung und
Starrheit vor, wo es nötig
ist, ohne die Wanddicke oder die bauliche Starrheit des Zentralsegments 60 zu
erhöhen,
um die Aufhängung
des Innenbehälters 22 darin
vor der Befestigung der Endkappen 62, 64 zuzulassen.
Somit erlaubt die Verwendung der Versteifungselemente die Verwendung
eines Zentralsegments 60, das eine Dicke besitzt, die über ihre
axiale Länge
im Wesentlichen gleichförmig ist.
-
In
den 7A und B sind Einzelheiten der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang und der Führung der
Fluidströmungsleitungen 26 in
das Innere 46 des Innenbehälters 22 gezeigt.
Ein erstes Ende 140 der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang ist an der Endkappe 42 des Innenbehälters 22 befestigt.
Ein zweites Ende 142 der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang ist in das Innere 46 des Innenbehälters 22 frei
tragend angeordnet. Die Röhre 28 für gemeinsamen Zugang
besitzt eine axiale Länge
zwischen dem ersten und zweiten Ende 140, 142.
Die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang besitzt einen ersten Abschnitt 144 mit einem im
Wesentlichen gleichförmigen Durchmesser
und einen zweiten (aufgeweiteten) Abschnitt 146 mit einem
sich ändernden
Durchmesser. Der erste und zweite Abschnitt 144, 146 teilen
sich eine gemeinsame axiale Achse. Eine Endplatte 148 ist
an das zweite Ende 142 der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang geschweißt
und bildet eine fluiddichte Abdichtung damit, wie in 7B gezeigt
und als W angegeben ist. Eine mit Löchern versehene Endplatte 150 (in 2 gezeigt)
ist in dem ersten Ende 140 angeordnet. Die Fluidströmungsleitungen 26 verlaufen
durch die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang und durch die Endplatten 148, 150 in das
Innere 46 des Innenbehälters 22.
Bevorzugt treten, wie gezeigt ist, alle Fluidströmungsleitungen 26 in
das Innere 46 des Innenbehälters 22 durch die
Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang ein. Zusätzlich
ist es auch bevorzugt, dass alle Kommunikations-/Daten-/Strom- etc. Leitungen, wie Drähte, Verbinder
und Kabel, wie diejenigen, die mit einem Pegelsensor 152 verbunden
sind, ebenfalls durch die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang in einer oder mehreren Fluidströmungsleitungen 26 geführt sind.
Der Pegelsensor 152 ist an einer Außenseite der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang befestigt und befindet sich in dem Innenvolumen 46 des
Innenbehälters 22.
Der Pegelsensor 152 dient dazu, ein Signal vorzusehen,
das den Flüssigkeitspegel
in dem Innenbehälter 22 angibt.
Die Kommunikationsleitung 153 für den Pegelsensor 152 verlässt den
Innenbehälter 22 durch
eine der Fluidströmungsleitungen 26.
Die Verwendung der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang, um die gesamte Verrohrung und die Kommunikations-/Daten-/Strom- etc. Leitungen
in das Innere 46 des Innenbehälters 22 zu führen, reduziert
vorteilhafterweise die Anzahl von Hindernissen an der Außenseite
des Innenbehälters 22, um
die die Isolierschichten 30 geführt werden müssen. Zusätzlich ist
die Anzahl von Wärmeflussabkürzungen
zusammen mit einem Vereinfachen der automatisierten Aufbringung
von Isolierschichten 30 reduziert.
-
Das
erste Ende 140 ist bevorzugt an einem axialen Zentralabschnitt
der Endkappe 42 des Innenbehälters 22 befestigt.
Dieser Befestigungsort zentralisiert das Hindernis, das durch die
Fluidströmungsleitungen 26 bewirkt
wird, die den Innenbehälter 22 verlassen,
und ist mit der Halterung 48 ausgerichtet, die dazu verwendet
wird, die erste Gruppe 82 der Aufhängungselemente 80 an
der Endkappe 42 des Innenbehälters 22 zu befestigen.
Die zentrale Ausrichtung dieser verschiedenen Merkmale vereinfacht
das Wickeln der Isolierschichten 30 entweder manuell oder
automatisch, die allgemein in einer tangentialen Richtung gewickelt
und an den Endkappen 42, 44 umgeschlagen werden.
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Die
Fluidströmungsleitungen 26 sind
von der Innenwand 154 der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang beabstandet. Die Fluidströmungsleitungen 26 können einander
berühren
oder voneinander in der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang beabstandet sein. Bevorzugt sind die Fluidströmungsleitungen 26 voneinander
beabstandet. Die Fluidströmungsleitungen 26 divergieren
voneinander in dem aufgeweiteten Abschnitt 146, um durch
die Endplatte 148 in einer beabstandeten Beziehung zu verlaufen,
wie in 7B gezeigt ist. Bevorzugt sind
die Fluidströmungsleitungen 26 gleichmäßig beabstandet,
wenn sie durch die Endplatte 148 verlaufen. Der Abstand vereinfacht
die fluiddichte Verschweißung
von jeder Fluidströmungsleitung 26 mit
der Endplatte 148. Dies bedeutet, der vergrößerte Durchmesser
des zweiten Abschnittes 146 erlaubt, dass die Fluidströmungsleitungen 26 um
eine Distanz voneinander beabstandet sind, die ausreicht, um eine
Schweißvorrichtung
um den Umfang jeder Fluidströmungsleitung 26 mit
begrenzter Störung,
die durch die benachbarten Fluidströmungsleitungen bewirkt wird,
zu betätigen.
-
Das
Volumen des Inneren 46 des Innenbehälters 22, das durch
die Röhre 28 für gemeinsamen Zugang
besetzt ist, ist vorteilhafterweise reduziert, wobei der erste Abschnitt 144 der
Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang einen kleineren Durchmesser als der aufgeweitete Abschnitt 146 aufweist.
Dies bedeutet, dass, wenn die gesamte Länge der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang einen Durchmesser besitzen würde, der ausreicht, um das
Schweißen
der Fluidströmungsleitungen 26 an
die Endplatte 148 mit begrenzter gegenseitiger Störung zu
vereinfachen, das Gesamtvolumen der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang in dem Inneren 46 des Innenbehälters 22 erhöht würde. Das
Erhöhen
des Volumens der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang verringert die Fluidhaltekapazität des Innenbehälters 22.
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Die
Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang ist so angewinkelt, dass das zweite Ende 142 nominell tiefer
als das erste Ende 140 ist. Dieses Anwinkeln sieht ein
vorteilhaftes Temperaturprofil entlang der Fluidströmungsleitungen 26 und
der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang vor, wobei das kältere
Fluid sich bei der geringeren Höhe
als das wärmere
Fluid befindet. Dies hilft, parasitäre Wärmelecks aus einer natürlichen
Konvektion innerhalb der Fluidströmungsleitungen 26 zu
minimieren. Bevorzugt verläuft
die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang im Wesentlichen über
die gesamte axiale Länge
des Innenbehälters 22.
Indem sich die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang so weit wie möglich
in den Innenbehälter 22 erstreckt,
kann eine Maximierung der effektiven Wärmewiderstandslänge realisiert
werden. Es sei jedoch angemerkt, dass die Gesamtlänge, über die
sich die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang in das Innere 46 des Innenbehälters 22 erstrecken
kann, durch die Notwendigkeit, dass die Fluidströmungsleitungen 26 die
Endplatte 148 verlassen müssen, und den Raum begrenzt
ist, der erforderlich ist, um die Fluidströmungsleitungen 26 zu
ihren geeigneten Orten in dem Inneren 46 des Innenbehälters 22 zu
führen.
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In 7C ist
eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung für die Röhre 28' für gemeinsamen
Zugang gezeigt. Bei dieser Aus gestaltung besitzt Die Röhre 28' für gemeinsamen
Zugang einen im Wesentlichen gleichförmigen Durchmesser und führt von
einem nicht zentralen Abschnitt der Endkappe 42' des Innenbehälters 22' weg. Diese Ausgestaltung
führt vorteilhafterweise
alle Fluidströmungsleitungen 26' in das Innenvolumen 46' des Innenbehälters 22' durch einen
einzigen Zugangsort, wodurch die Hindernisse an der Außenseite
des Innenbehälters 22' minimiert werden,
die durch die Isolierschichten 30' angepasst werden müssen. Der gleichförmige Durchmesser
der Röhre 28' für gemeinsamen
Zugang umschließt
jedoch ein größeres Volumen
des Innenbehälters 22' als das der
Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang, wie oben beschrieben und in 7A gezeigt
ist.
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Demgemäß minimiert
die Verwendung einer Röhre
für gemeinsamen
Zugang vorteilhafterweise die Störung
beim Aufbringen von Isolierschichten 30 auf den Innenbehälter 22.
Zusätzlich
vereinfacht die Verwendung einer Röhre für gemeinsamen Zugang auch den
modularen Aufbau eines Tieftemperaturspeichertanks 20,
wie unten detaillierter beschrieben ist. Überdies kann die Verwendung
einer Röhre
für gemeinsamen
Zugang vorteilhafterweise ein gewünschtes Temperaturprofil vorsehen
und Wärmepfade
in den Innenbehälter
hinein reduzieren.
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In
den 7A, 8 und 9 sind Einzelheiten
der Fluidströmungsleitungen 26 gezeigt.
Die Fluidströmungsleitungen 26 verlaufen
von der Außenseite
des Tieftemperaturspeichertanks 20 und dem Außenbehälter 24 in
das Innere 46 des Innenbehälters 22. Die Fluidströmungsleitungen 26 gelangen durch Öffnungen
in den Außenbehälter 24,
durch den Raum zwischen dem Innen- und Außenbehälter 22, 24 und
in das Innere 46 des Innenbehälters 22 durch die
Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang. Die Fluidströmungsleitungen 26 weisen
eine Vielzahl verschiedener Strömungsleitungen
auf, die jeweils einen anderen Zweck oder eine andere Funktion aus führen. Es
wird eine Flüssigkeitsfüllleitung 160 verwendet,
um den Innenbehälter 22 mit
dem gewünschten
Fluid, wie Wasserstoff, in flüssiger
Form zu füllen.
Eine Gasentnahmeleitung 162 wird dazu verwendet, das Fluid
von dem Innenbehälter 22 in
einer gasförmigen
Form zu entnehmen. Somit befindet sich das Ende der Gasentnahmeleitung 162 in
dem Inneren 46 des Innenbehälters 22 benachbart
zu dem obersten Abschnitt des Zentralsegments 40. Eine
Wärmetauscherschleife 164 kann
dazu verwendet werden, die Entnahme des Fluids in gasförmiger Form
von dem Innenbehälter 22 zu
vereinfachen. Die Wärmetauscherschleife 164 wird
dazu verwendet, selektiv ein Heizfluid durch das Innere 46 des
Innenbehälters 22 zu
führen.
Das Führen
des Heizfluids erhöht
die Temperatur in dem Innenbehälter 22,
wodurch der gasförmige
Anteil des darin gespeicherten Fluides erhöht wird. Zusätzlich kann
die Verwendung der Wärmetauscherschleife 164 auch
die Beibehaltung eines gewünschten
Betriebsdrucks in dem Innenbehälter 22 vereinfachen,
wodurch auch die Entnahme des Fluids davon vereinfacht wird. Anstelle der
Wärmetauscherschleife 164 kann
eine Flüssigkeitsentnahmeleitung
(nicht gezeigt) verwendet werden. Die Flüssigkeitsentnahmeleitung besitzt
ein Ende, das in dem unteren Abschnitt des Zentralsegments 40 des
Innenbehälters 22 endet,
und wird dazu verwendet, Flüssigkeit
von dem Innenbehälter 22 zu
entnehmen. Gegebenenfalls kann eine externe Heizeinrichtung dazu
verwendet werden, die entnommene Flüssigkeit in gasförmige Form
umzuwandeln, wenn es gewünscht
ist, das Fluid in gasförmiger Form
an eine unterstromige Komponente, wie einen Brennstoffzellenstapel
oder einen Verbrennungsmotor zu liefern.
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Jede
Fluidströmungsleitung 26 kann
aus einer Vielzahl diskreter einheitlicher und ununterbrochener
Teile oder Segmente bestehen, die aneinander befestigt sind, wie
durch Schweißen,
um die gesamte Fluidströmungsleitung
zu bilden. Beispielsweise kann, wie in 7A gezeigt
ist, jede Fluidströmungsleitung 160, 162, 164 jeweilige
Innensegmente 160a, 162a, 164a aufweisen,
die sich in dem Inneren 46 des Innenbehälters 22 befinden.
Mittelsegmente 160b, 162b, 164b verlaufen
von ihren jeweiligen Innensegmenten durch die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang und in den Raum zwischen dem Innen- und Außenbehälter 22, 24.
Außensegmente 160c, 162c, 164c (wie
in den 8 und 9 gezeigt ist), verlaufen von
den Mittelsegmenten durch den Raum zwischen dem Innen- und Außenbehälter 22, 24 und
erstrecken sich entweder in das Äußere des
Speichertanks 20 oder sind mit anderen Fluidverrohrungsleitungen
verbunden, die an dem Außenbehälter 24 befestigt
sind und mit der Verrohrung außerhalb
des Tieftemperaturspeichertanks 20 in Verbindung stehen.
Alternativ dazu kann jedes Segment a, b, c in ein großes einzelnes
einheitliches ununterbrochenes Segment kombiniert werden, das die
Innen-, Mittel- und
Außensegmente
aufweist. Der hier verwendete Begriff "einheitliches, ununterbrochenes" Segment oder "einheitliche, ununterbrochene" Fluidströmungsleitung
bedeutet, dass das Segment oder die Fluidströmungsleitung in einer kontinuierlichen Weise
und nicht durch die Befestigung einzelner Segmente aneinander ausgebildet
ist.
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Die
Abschnitte der Fluidströmungsleitungen 26 zwischen
dem Innen- und Außenbehälter 22, 24 verlaufen
beim Austritt aus der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang aufwärts,
wie in 9 gezeigt ist, um einen Siphoneffekt zu vermeiden
und ein vorteilhaftes Wärmeprofil
vorzusehen. Zusätzlich
kann eine Gasentnahmeleitung 162 oder eine Flüssigkeitsentnahmeleitung,
falls damit ausgestattet, um das Äußere des Innenbehälters 22 in
dem Raum zwischen dem Innen- und Außenbehälter 22, 24 gewickelt
sein, um die Beibehaltung der niedrigen Temperatur in dem Innenbehälter 22 während der
Entnahme des Fluides von dem Innenbehälter 22 zu unterstützen.
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Um
das Biegen der verschiedenen Fluidströmungsleitungen 26 in
ihre gewünschte
Orientierung/Ausgestaltung zu erleichtern, kann jedes Fluidströmungsleitungssegment
sowohl gerippte Abschnitte als auch nicht gerippte Abschnitte aufweisen.
Beispielsweise kann ein Segment der Verrohrung, wie das, das in 10A gezeigt ist, mehrere gerippte Abschnitte 170 mit
nicht gerippten Abschnitten 172 dazwischen aufweisen. Zusätzlich und/oder alternativ,
wie in 10B gezeigt ist, kann ein anderes
Segment der Fluidströmungsleitung
mehrere nicht gerippte Abschnitte 172 aufweisen, die um
einen gerippten Abschnitt 170 angeordnet sind. Die Anzahl
und Anordnung gerippter Abschnitte 170 und nicht gerippter
Abschnitte 172 variiert abhängig von der gewünschten
Orientierung des jeweiligen Fluidleitungssegments, wenn der Speichertank 20 vollständig montiert
ist. Die gerippten Abschnitte können variierende
Spalte, Höhen
und Breiten besitzen, wie durch Vergleich der gerippten Abschnitte 170 in 10A mit den gerippten Abschnitten 170 in 10B zu sehen ist. Zusätzlich kann die Wanddicke der
jeweiligen Fluidströmungsleitung
ebenfalls variieren. Diese verschiedenen Charakteristiken der gerippten
Abschnitte 170 beeinflussen deren Steifigkeit und wie leicht
sie in eine gewünschte
Orientierung gebogen werden können.
Diese Charakteristiken beeinflussen auch den maximalen Biegungswinkel,
der auf diesen bestimmten gerippten Abschnitt 170 aufgebracht
werden kann. Somit variiert nicht nur die Anzahl und die Anordnung
gerippter und nicht gerippter Abschnitte 170, 172 für bestimmte
Segmente der Fluidströmungsleitungen,
sondern der Typ von Rippung (Spalt, Höhe, Breite und Wanddicke) kann ebenfalls
variieren, um ein Fluidströmungsleitungssegment
vorzusehen, das einfach und leicht in eine gewünschte Orientierung zur Montage
eines Speichertanks 20 gebogen werden kann.
-
Die
verschiedenen gerippten und nicht gerippten Abschnitte 170, 172 jedes
Fluidströmungsleitungssegments
sind so ausgebildet, dass sie den spezifischen Anforderungen des
jeweiligen Fluidströmungsleitungssegments
entsprechen. Beispielsweise kann, wie in den 7A und 8 gezeigt
ist, jedes Segment a, b, c jeder Fluidströmungsleitung 160, 162, 164 mehrere
gerippte und nicht gerippte Abschnitte 170, 172 aufweisen.
Die gerippten Abschnitte 170 entsprechen den Orten, an
denen die verschiedenen Fluidströmungsleitungen
gebogen sind, wie an dem Ende des mittleren Segments, wo sich die
Fluidleitungen voneinander aufweiten, um durch die Endplatte 148 der
Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang zu gelangen. Zusätzlich
können
die entgegengesetzten Enden der mittleren Segmente auch gerippte
Abschnitte besitzen, die das aufwärts gerichtete Biegen dieser
Fluidströmungsleitungen
in dem Raum zwischen dem Innen- und dem Außenbehälter 22, 24 erleichtern.
Ferner können
die Innensegmente 160a, 162a, 164a dieser
verschiedenen Fluidströmungsleitungen
gegebenenfalls ebenso gerippte Abschnitte 170 und nicht
gerippte Abschnitte 172 besitzen, die den verschiedenen
Abschnitten der Fluidströmungsleitungen
entsprechen, die gebogen sind oder gerade bleiben.
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Die
Verwendung nicht gerippter Abschnitte 172 in jedem der
Fluidströmungsleitungssegmente sieht
ein Niveau an Steifigkeit oder Starrheit vor, das nicht verfügbar ist,
wenn nur gerippte Abschnitte verwendet werden. Diese nicht gerippten
Abschnitte 172 helfen dadurch, die Fluidströmungsleitungssegmente auszusteifen
und die Fluidströmungsleitungssegmente
in ihrer gewünschten
Orientierung während des
Betriebs des Speichertanks 20 beizubehalten. Die nicht
gerippten Abschnitte 172 minimieren und/oder beseitigen
auch den Bedarf nach einer zusätzlichen
Verstrebung oder zusätzlichen
Umrahmung, um die Fluidströmungsleitung
in ihrer gewünschten
Orientierung während
des Betriebs des Speichertanks 20 zu halten. Zusätzlich ist
durch die Begrenzung der Verwendung gerippter Abschnitte 170 auf
diejenigen Bereiche, die gebogen werden müssen, das Potential einer Dehnung
der verschiedenen Fluidströmungsleitungen aufgrund
von Druckdifferenzen während
des Betriebs des Speichertanks 20 reduziert. Somit ist
die Verwendung von Fluidströmungsleitungssegmenten,
die sowohl gerippte als auch nicht gerippte Abschnitte aufweisen,
vorteilhaft gegenüber
der Verwendung eines vollständig
gerippten Segments.
-
Die
Verwendung gerippter und nicht gerippter Abschnitte 170, 172 für die verschiedenen
Segmente der Fluidströmungsleitungen 26 erleichtert auch
die Montage des Speichertanks 20 und erleichtert insbesondere
den Aufbau modularer Baugruppen, die verwendet werden können, um
den Speichertank 20 zu bilden. Die verschiedenen Fluidströmungsleitungen 26 können in
geraden und nicht gebogenen Segmenten mit gerippten und nicht gerippten
Abschnitten 170, 172, die über ihre Länge verteilt sind, ausgebildet
sein. Diese verschiedenen Segmente können dann an einer oder mehreren
Komponenten, wie der Röhre 28 für allgemeinen
Zugang an Endplatten 148, 150 darin oder an anderen
Fluidströmungsleitungssegmenten
befestigt werden, um eine modulare Baugruppe zu bilden. Diese modularen Baugruppen
können
dann in andere Komponenten des Speichertanks 20 stückweise
eingesetzt oder an diesen befestigt werden, um den Speichertank 20 zu bilden,
wie im Folgenden beschrieben ist.
-
In
den Flussschaubildern der 14–17 ist
das Verfahren zum Montieren des Speichertanks 20 gezeigt.
Der Speichertank 20 wird durch Montage des Innenbehälters 22 und
der Fluidströmungsleitungen 26 ausgebildet,
die in das Innere 46 des Innenbehälters 22 führen, wie
in Block 190 gezeigt ist. Das Montieren des Innenbehälters 22 ist in 15 gezeigt.
Um den Innenbehälter 22 zu
montieren, wird eine modulare Baugruppe aus Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang, Fluidströmungsleitungen 26,
Sensor(en) und optional Endkappe 42 ausgebildet, wie in
Block 192 gezeigt ist. Es existieren zwei Hauptarten, um
diese modulare Baugruppe zu bilden, wie in den Blöcken 194 und 196 gezeigt
ist. Jedes Verfahren, das in Block 194 oder 196 gezeigt
ist, kann verwendet werden.
-
Die
in Block 194 gezeigten Verfahren werden zuerst beschrieben.
Bei diesem Verfahren zum Herstellen der modularen Baugruppe werden
die Fluidströmungsleitungen 26 zuerst
an der Endplatte 148 befestigt, wie in Block 194a gezeigt
ist. Um dies zu erreichen, wird ein Abschnitt jeder Fluidströmungsleitung 26 so
durch eine der Öffnungen
in der Endplatte 148 eingesetzt, dass dieser aus der entgegengesetzten
Seite vorragt. Die Fluidströmungsleitung
wird mit Schweißverbindungen
W, wie in 7B gezeigt ist, an die Endplatte 148 geschweißt, um dazwischen eine
fluiddichte Abdichtung zu bilden. Die Fluidströmungsleitungen 26 können jeweils
einzeln durch ihre zugeordnete Öffnung
eingesetzt und an der Stelle mit Schweißverbindungen W verschweißt werden,
oder alternativ dazu können
alle Fluidströmungsleitungen eingesetzt
und dann anschließend
mit Schweißverbindungen
W einzeln verschweißt
werden. Der Abstand zwischen den Fluidströmungsleitungen 26 an der
Endplatte 148, wie in 7B gezeigt
ist, verhindert, dass sich die Fluidströmungsleitungen gegenseitig
während
des Schweißprozesses
stören.
Wenn die Fluidströmungsleitungen
nicht in eine gewünschte
Orientierung vorgebogen worden sind, können die Fluidströmungsleitungen
dann in die richtige Orientierung für einen anschließenden Verlauf
der Fluidströmungsleitungen
durch die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang gebogen werden. Um dies zu erreichen, können die gerippten Abschnitte 170 der
Fluidströmungsleitungen
so gebogen werden, dass die Fluidströmungsleitungen mit dem aufgeweiteten
Abschnitt 146 und Abschnitt 144 mit gleichmäßigem Durchmesser
der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang zusammenpassen. Wenn die Fluidströmungsleitungen an der Endplatte 148 befestigt
und in die gewünschte
Orientierung angeordnet sind, werden die Fluidströmungsleitungen
durch die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang von dem zweiten Ende 142 eingesetzt, wie in Block 194b gezeigt
ist. Die freien Enden der Fluidströmungsleitungen 26 werden
durch die Öffnung(en)
in der Endplatte 150 an dem ersten Ende 140 der
Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang eingesetzt, falls damit ausgestattet. Die Endplatte 148 ist
mit dem zweiten Ende 142 ausgerichtet und ist an der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang durch Schweißen
befestigt, wie in 7B gezeigt und in Block 194c angegeben
ist. Optional dazu können
die Fluidströmungsleitungen 26 auch
an der Endplatte 150 angebracht sein, falls damit ausgestattet.
Somit kann ein Weg zur Befestigung von Fluidströmungsleitungen 26 an
der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang dadurch ausgeführt
werden, dass den im Block 194 angegebenen Vorgehensweisen
gefolgt wird.
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Alternativ
dazu können
die Fluidströmungsleitungen 26 an
der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang dadurch befestigt werden, dass den in dem Block 196 gezeigten
Vorgehensweisen gefolgt wird. Zu Beginn wird die Endplatte 148 mit
dem zweiten Ende 142 der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang ausgerichtet und daran befestigt, wie durch Schweißen, wie
in 7B gezeigt und in Block 196a angegeben
ist. Anschließend
werden die Fluidströmungsleitungen 26 in
die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang und durch die Öffnungen
in der Endplatte 148 eingesetzt, wie in Block 196b angegeben
ist. Abhängig
von dem Aufbau können
die Vorgehensweisen in den Blöcken 196b und 196a umgekehrt
werden. Wenn beispielsweise die Röhre 28 für gemeinsamen Zugang
einen aufgeweiteten Abschnitt 146 aufweist, werden die
Fluidströmungsleitungen 26 zuerst
in eine gewünschte
Ausgestaltung gebogen und in die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang eingesetzt, und die Endplatte 148 wird dann über die
Fluidströmungsleitungen 26 geschoben
und an das zweite Ende 142 der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang geschweißt. Jede
Fluidströmungsleitung 26 kann
dann an die Endplatte 148 geschweißt werden, wie in 7B gezeigt
und in Block 196c angegeben ist. Wenn jedoch die Röhre für gemeinsamen
Zugang überall
einen gleichförmigen
Durchmesser besitzt, können
die Fluidströmungsleitungen 26 durch
die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang und durch die Öffnungen
in der Endplatte 148 (bereits mit der Röhre für gemeinsamen Zugang verschweißt) eingesetzt
und dann damit verschweißt
werden, wie in 7B gezeigt und in Block 196c angegeben
ist. Die Endplatte 150 kann gegebenenfalls dann indem ersten
Ende 140 der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang positioniert und daran befestigt werden. Die Fluidströmungsleitungen 26 können auch
an der Endplatte 150 angebracht werden. Somit kann durch
Ausführen
der Prozeduren im Block 196 ein zweiter Weg zum Montieren
der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang mit den Fluidströmungsleitungen 26 erreicht
werden.
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Ungeachtet
der Art und Weise, in der die Fluidströmungsleitungen 26 an
der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang befestigt werden, wird die modulare Baugruppe dadurch weiter
montiert, dass Sensor(en), wie ein Pegelsensor 152, an
der Außenseite der
Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang befestigt werden, wie in Block 198 angegeben ist.
Sobald all diese Sensoren an der Röhre 28 für gemeinsamen Zugang
befestigt sind, wird die Röhre
für gemeinsamen
Zugang an einer Endkappe 42 des Innenbehälters 22 befestigt,
wie in Block 200 angegeben ist. Um dies zu erreichen, wird
das erste Ende 140 der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang mit einer zentralen axialen Öffnung in der Endkappe 42 ausgerichtet,
wobei sich Abschnitte der Fluidströmungsleitungen 26 durch
die Öffnung
in der Endkappe 42 und durch die Halterung 48 (falls
bereits befestigt) erstrecken. Das erste Ende 140 wird
dann an die Endkappe 42 geschweißt, wobei sich die Röhre 28 für gemeinsamen Zugang
unter einem gewünschten
Winkel relativ zu der axialen Achse des Innenbehälters 22 befindet. Bevorzugt
erstrecken sich die Fluidströmungsleitungen 26 eine
wesentliche Distanz über
die Endkappe 42 hinaus und an der Halterung 48 daran
vorbei, wie in 7A gezeigt ist. Anschließend werden
die Innensegmente 160a, 162a, 164a an
den Mittelsegmenten 160b, 162b, 164b der
Fluidströmungsleitungen 26,
wie in Block 202 angegeben ist, durch Schweißverbindungen
W befestigt. Die Innensegmente können
als vorgebogene Segmente oder als gerade Segmente vorgesehen werden,
die sowohl gerippte als auch nicht gerippte Abschnitte aufweisen.
Bei dem Ersteren wird das geeignete Ende jedes Innensegments mit
dem zugeordneten Mittelsegment ausgerichtet, in einer gewünschten
Orientierung positioniert und daran verschweißt. Dies wird für jedes
der Innensegmente wiederholt. Bei dem letztgenannten Aufbau wird
das geeignete Ende jedes Innensegments mit dem zugeordneten Mittelsegment ausgerichtet
und damit verschweißt.
Sobald die Innensegmente an den Mittelsegmenten befestigt sind, kann
jedes Innensegment dann in die gewünschte Ausgestaltung gebogen
werden, indem die gerippten Abschnitte jedes Innensegments gebogen
werden, wie in Block 204 angegeben ist.
-
Wenn
die Innen- und Mittelsegmente jeder Fluidströmungsleitung an der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang angebracht sind, können
die Kommunikations- oder Signalleitungen für die verschiedenen Sensoren,
die in dem Inneren 46 des Innenbehälters 22 angeordnet
werden sollen, durch eine der Fluidströmungsleitungen geführt werden.
Es sei angemerkt, dass die in den Blöcken 200 und 202 ausgeführten Herstellschritte
in der Reihenfolge abhängig von
der gewünschten
Aufbaufolge umgekehrt werden können.
Ungeachtet der Reihenfolge, in der die Herstellung der modularen
Baugruppe durchgeführt wird,
werden eine modulare Baugruppe, die sowohl die Innen- als auch Mittelsegmente
der Fluidströmungsleitungen 26 aufweist,
die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang, die Innensensoren und die Endkappe 42 gemeinsam
in eine modulare Baugruppe montiert und dazu verwendet, einen Innenbehälter 22 zu
bilden. Genauer wird die modulare Baugruppe mit dem Zentralsegment 40 des
Innenbehälters 22 ausgerichtet
und dann daran befestigt, wie durch Schweißen, wie in Block 206 angegeben
ist. Das Ausrichten der modularen Baugruppe mit dem Zentralsegment 40 kann
durch die Verwendung von Spanneinrichtungen oder anderen Aufhängungsmechanismen
(nicht gezeigt) ausgeführt
werden, um die modulare Baugruppe in Ausrichtung mit dem Zentralsegment 40 zu
stützen
und zu positionieren, so dass das Schweißen der Endkappe 42 an
das Zentralsegment 40 vereinfacht wird. Wenn es nicht bereits durchgeführt wurde,
wird die Endkappe 44 mit dem Zentralsegment 40 ausgerichtet
und daran befestigt, wie durch Schweißen, wie in Block 208 angegeben ist.
Wenn diese Vorgehensweisen beendet sind, ist die Montage des Innenbehälters 22 beendet.
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Zurück zu 14 ist,
sobald der Innenbehälter 22 montiert
ist, der nächste
Schritt beim Herstellen des Speichertanks 20 die Aufbringung
der Isolierschichten 30 auf den Innenbehälter 22,
wie in Block 210 angegeben ist. Um dies zu erreichen, kann
der Innenbehälter 22 an
einer Spanneinrichtung oder einem anderen Stützaufbau (nicht gezeigt) positioniert werden.
Die Isolierschichten 30 werden dann bevorzugt in einer
tangentialen Richtung um das Zentralsegment 40 und die
Endkappen 42, 44 gewickelt. Die Aufbringung der
Isolierschichten kann manuell oder automatisch erfolgen. Die Isolierschichten
werden über
die Endkappen 42, 44 und um die Hindernisse, die
durch die Halterung 48 und den Spannmechanismus 50 gebildet
werden, umgeschlagen. Wenn alle Fluidströmungsleitungen 26 und
Signalleitungen für die
verschiedenen Sensoren in dem Innenbehälter 22 den Innenbehälter 22 durch
die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang verlassen, wird die Anzahl von Hindernissen, die angepasst
werden müssen,
reduziert, und die automatische Aufbringung von Isolierschichten 30 wird
vereinfacht. Sobald die Isolierung auf den Innenbehälter 22 aufgebracht
worden ist, ist der nächste
Schritt bei der Montage des Speichertanks 20 das Aufhängen des
Innenbehälters 22 in dem
Zentralsegment 60 des Außenbehälters 24, wie in Block 212 angegeben
ist.
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In 16 ist
eine Vorgehensweise zum Aufhängen
des Innenbehälters 22 in
dem Zentralsegment 60 des Außenbehälters 24 gezeigt.
Der Innenbehälter 22 ist
in dem Zentralsegment 60 des Außenbehälters 24 positioniert,
wie in Block 214 gezeigt ist. Eine Spanneinrichtung oder
ein anderer Stützaufbau (nicht
gezeigt) kann dazu verwendet werden, den Innenbehälter 22 zu
stützen,
wenn er sich in dem Zentralsegment 60 befindet, bevor er
durch Aufhängungselemente 80 aufgehängt wird.
Wenn der Innenbehälter 22 an
der richtigen Stelle ist, wird eine erste Gruppe 82 der
Aufhängungselemente 80 an
Rollen 88, die mit einem zugeordneten Versteifungselement 68 gekoppelt
sind, und an Rollen 94 an der Halterung 48 an
der Endkappe 42 befestigt, wie in Block 216 angegeben
ist. Um dies zu erreichen, wird jede Rolle 88 in die durch
ein Aufhängungselement 80 gebildete Schleife
eingesetzt und an ihrer zugeordneten Halterung 90 an dem
Versteifungselement 68 befestigt. Ähnlicherweise wird auch jede
Rolle 94 in eine zugeordnete Schleife eines Aufhängungselements 80 eingesetzt
und dann an ihrer zugeordneten Halterung 48 an der Endkappe 42 des
Innenbehälters 22 befestigt. Die
fixierte Länge
der Schleifen des Aufhängungselements
sichert das Ende 42 des Innenbehälters 22 in einem
Endabschnitt 70 des Zentralsegments 60.
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Als
Nächstes
wird eine zweite Gruppe 84 der Aufhängungselemente 80 an
den Rollen 88, die mit dem zugeordneten Versteifungselement 68 gekoppelt
sind, und auch an Rollen 100 an dem Spannmechanismus 50 befestigt,
wie in Block 218 angegeben ist. Wiederum wird dies dadurch
erreicht, dass jede Rolle 88 in einer der Schleifen 80 des
Aufhängungselements
angeordnet und diese an ihrer zugeordneten Halterung 90 an
dem Versteifungselement 68 befestigt wird. Ähnlicherweise
wird auch jede Rolle 100 in einer der Schleifen 80 des
Aufhängungselements angeordnet
und an dem Halterungselement 115 befestigt. Die fixierte
Länge jeder
Schleife 80 des Aufhängungselements
erlaubt, dass das Ende 44 des Innenbehälters 22 in dem anderen
Endabschnitt 70 des Zentralsegments 60 des Außenbehälters 24 aufgehängt werden
kann. Die Spanneinrichtung oder der Mechanismus, die/der den Innenbehälter 22 in
dem Außenbehälter 24 hält, kann
dann entfernt werden und der Innenbehälter 22 in dem Zentralsegment 60 durch
die erste und zweite Gruppe 82, 84 von Aufhängungselementen 80 aufgehängt werden.
Es sei angemerkt, dass die in den Blöcken 216 und 218 angegebenen
Vorgehensweisen gegebenenfalls in der entgegengesetzten Reihenfolge
ausgeführt
werden können.
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Wenn
der Innenbehälter 22 in
dem Außenbehälter 24 durch
die Aufhängungselemente 80 aufgehängt ist,
wird der Spannmechanismus 50 dann eingestellt, um eine
gewünschte
Vorlast oder vorbestimmte Spannung in den Aufhängungselementen 80 aufzubringen,
wie in Block 220 angegeben ist. Um dies zu erreichen, wird
das Einstellelement 116 gedreht, um zu bewirken, dass sich
die bewegbare Platte 112 relativ zu der Basisplatte 110 bewegt.
Die Bewegung der bewegbaren Platte 112 relativ zu der Basisplatte 110 soll
bewirken, dass sich die Spannung in jedem Aufhängungselement sowohl der ersten
als auch zweiten Gruppe 82, 84 ändert. Dies
bedeutet, dass, da sich die Aufhängungselemente
sowohl axial als auch radial relativ zu ihrer zugeordneten Verbindung
mit den Enden 42, 44 des Innenbehälters 22 erstrecken,
jedes Aufhängungselement
eine axiale und radiale Aufhängungskraft
auf das zugeordnete Ende des Innenbehälters 22 aufbringt.
Somit sollte sich, wenn der Spannmechanismus 50 eingestellt
wird, das Niveau der Spannung in jedem Aufhängungselement 80 ändern. Die
radialen Aufhängungskräfte der Aufhängungselemente 80 beschränken die
Bewegung des Innenbehälters 22 in
dem Außenbehälter 24 in
zwei Richtungen, während
die axiale Aufhängungskraft eine
begrenzte Bewegung in einer dritten (axialen) Richtung zulässt. Somit
wird der Innenbehälter 22 in
dem Zentralsegment 60 des Außenbehälters 24 aufgehängt, wobei
Versteifungselemente 68 die Endabschnitte 70 des
Zentralsegments 60 stützen
und deren Verformung wegen der Aufhängung des Innenbehälters 22 darin
begrenzen.
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Zurück zu 14 ist
eine andere Stufe der Herstellung von Speichertanks 20 die
Montage des Außenbehälters 24,
wie in Block 224 angegeben ist. Die Vorgehensweise zur
Montage des Außenbehälters 24 ist
in 17 gezeigt. Sobald der Innenbehälter 22 in
dem Zentralsegment 60 aufgehängt ist, können die Außensegmente der Fluidströmungsleitungen 26 an
dem Abschnitt der Mittelsegmente, die sich von der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang nach außen
erstrecken, mit Schweißverbindungen
W befestigt werden, wie in Block 230 angegeben ist. Bevorzugt
erstrecken sich die Mittelsegmente über den Innenbehälter 22 eine
Distanz hinaus, die ausreicht, um das Schweißen der Außensegmente auf die Mittelsegmente
ohne Beschädigung
oder Gefährdung der
Isolierschichten 30 zu ermöglichen. Sobald jedes Außensegment
an sein zugeordnetes Mittelsegment geschweißt ist, können der Abschnitt des Mittelsegmentes,
der aus der Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang heraus verläuft,
und die Außensegmente,
die daran befestigt sind, in eine vorbestimmte Orientierung gebogen
werden, wie in Block 232 gezeigt ist. Das Biegen wird durch
die Existenz einer Vielzahl gerippter Abschnitte 170 und
nicht gerippter Abschnitte 172 in jedem der Segmente der
Fluidströmungsleitungen
erleichtert. Beispielsweise erstrecken sich, wie in den 8 und 9 gezeigt
ist, die Mittelsegmente 160b, 162b, 164b nach
außen über die
Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang hinaus und können
aufwärts
gebogen werden, um einen gewünschten
Anstieg der Höhe
dieser zugeordneten Fluidströmungsleitungen 26 vorzusehen.
Die Außensegmente 160c, 162c, 164c können auch
an ihren verschiedenen gerippten Abschnitten 170 gebogen werden,
um eine gewünschte
Orientierung vorzusehen, wie die, die in den 8 und 9 gezeigt
sind.
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Die
Außensegmente 160c, 162c, 164c sind so
geführt,
dass sie mit dem Außenbereich
des Außenbehälters 24 über einen
von zwei Wegen kommunizieren, wie in den Blöcken 234 und 236 gezeigt
ist. Ein Verfahren besteht darin, die Außensegmente 160c, 162c, 164c an
einer zugeordneten Verrohrung (nicht gezeigt) anzubringen, die sich
in das Innere des Zentralsegments 60 des Außenbehälters 24 erstreckt,
wie in Block 234 angegeben ist. Die Verrohrung kann sich über den
Endabschnitt 70 hinaus erstrecken, so dass die Außensegmente
jeder Fluidströmungsleitung 26 leicht
daran geschweißt
werden können,
ohne die Integrität
der Isolierschichten 30 zu gefährden. Alternativ dazu können, wie
im Block 236 angegeben ist, die Außensegmente 160c, 162c, 164c durch Öffnungen
(nicht gezeigt) in dem Zentralsegment 60 des Außenbehälters 24 geführt und
anschließend
daran befestigt werden, wie durch Schweißen. Gegebenenfalls können die
verschiedenen Fluidströmungsleitungen
zwischen den beiden Möglichkeiten,
die in den Blöcken 234 und 236 offenbart
sind, gemischt oder verbunden werden. Aufgrund der Verwendung nicht
gerippter Abschnitte 172 zwischen gerippten Abschnitten 170 sollte
die Steifigkeit der Außensegmente 160c, 162c, 164c ausreichend
sein, um eine Abstützung
für die
Fluidströmungsleitungen
vorzusehen, ohne eine zusätzliche Abstützung oder
Verbindungspunkte/-halterungen zu benötigen.
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Ungeachtet
dessen, wie die Außensegmente 160c, 162c, 164c angebracht
sind, besteht der nächste
Schritt darin, die Endkappen 62, 64 an dem Außenbehälter 24 zu
befestigen, wie im Block 238 angegeben ist. Um dies zu
erreichen, werden die Endkappen 62, 64 in Ausrichtung
mit den Endabschnitten 70 des Zentralsegments 60 angeordnet.
Abschnitte der Ver steifungselemente 68 erstrecken sich über die
Endabschnitte 70 hinaus und erstrecken sich in die Endkappen 62, 64,
wie in den 1 und 4 gezeigt
ist. Die Endkappen 62, 64 werden dann an das Zentralsegment 60 mit
der Schweißverbindung
W geschweißt.
Die Überlappung der
Versteifungselemente 68 über die Verbindungsstelle der
Endabschnitte 70 des Zentralsegments 60 mit den
Endkappen 62, 64 verhindert den Eintritt von Funken
und anderem Schmutz aus dem Schweißprozess in den Raum zwischen
dem Innen- und Außenbehälter 22, 24 und
auf die Isolierschichten 30 darin.
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Wenn
der Außenbehälter 24 montiert
ist, wird ein Vakuum zwischen dem Innen- und Außenbehälter 22 und 24 gebildet,
wie in Block 240 gezeigt ist. Die Montage des Tieftemperaturspeichertanks 20 ist nun
vollständig.
Die Befestigung der Endkappen 62, 64 an das Zentralsegment 60 sieht
eine weitere Abstützung
für das
Zentralsegment 60 gegenüber
der Last vor, die durch die Aufhängung
des Innenbehälters 22 darin
aufgebracht wird. Aufgrund der Abstützung der Versteifungselemente 68 an
dem Zentralsegment 60 wird die Ausrichtung der Endkappen 62, 64 mit
dem Zentralsegment 60 aufgrund der begrenzten Verformung
der Endkappen 70 als Ergebnis des Aufhängens des Innenbehälters 22 darin
vereinfacht.
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Während die
vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausgestaltungen
und Vorgehensweisen zum Ausbilden des Tieftemperaturspeichertanks
beschrieben worden ist, sei angemerkt, dass Variationen ohne Abweichung
von dieser Grundidee und diesem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung
ausgeführt
werden können.
Beispielsweise könnte
jede Fluidströmungsleitung
diskrete Segmente, die sowohl gerippte als auch nicht gerippte Abschnitte
aufweisen, und diskrete Segmente aufweisen, die frei von gerippten
Abschnitten sind. Zusätzlich
können
die verschiedenen Segmente vorgebogene Segmente und Segmente mit
gerippten und nicht gerippten Abschnitten aufweisen. Zusätzlich können einige
Segmente in einigen Bereichen vorgebogen sein und gerippte Abschnitte
zum anschließenden
Biegen während
des Montierens des Speichertanks 20 besitzen. Überdies
kann die Länge
der verschiedenen Segmente variieren, und in einigen Fällen kann/können eine
oder mehrere der Fluidströmungsleitungen
eine einzelne einheitliche ununterbrochene Strömungsleitung sein. Zusätzlich ist
die Orientierung der Fluidströmungsleitungen 26 für einen
bestimmten Aufbau eines Speichertanks 20 gezeigt. Es sei
angemerkt, dass andere endgültige
Orientierungen für
die Fluidströmungsleitungen 26 verwendet
werden können,
wie durch die Konstruktion des Speichertanks erforderlich ist, ohne
vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Überdies
sei angemerkt, dass die Röhre 28 für gemeinsamen
Zugang sich gegebenenfalls durch einen nicht axial zentrierten Abschnitt
einer Endkappe des Innenbehälters 22 erstrecken
könnte,
obwohl dann nicht alle Vorteile der vorliegenden Erfindung realisiert
werden können.
Zusätzlich
sei, während
die modulare Baugruppe mit spezifischen Komponenten beschrieben
ist, angemerkt, dass zusätzliche
Komponenten oder weniger Komponenten in eine modulare Vorbaugruppe
montiert und dann verwendet werden können, um verschiedene Abschnitte
des Speichertanks 20 zu bilden. Somit erleichtert der Aufbau
der vorliegenden Erfindung die Herstellung verschiedener modularer
Komponenten, die an einem Ort hergestellt und gegebenenfalls zu
einem zweiten Ort zum Montieren in die restlichen Komponenten bewegt
werden können,
um den Speichertank 20 zu bilden. Somit ist die obige Beschreibung
der Erfindung lediglich beispielhafter Natur, und Abwandlungen,
die nicht von der Grundidee der Erfindung abweichen, sind als innerhalb
des Schutzumfangs der Erfindung befindlich anzusehen. Somit sind
derartige Abwandlungen nicht als eine Abweichung von der Grundidee und
dem Schutzumfang der Erfindung zu betrachten.