DE102006045119B4

DE102006045119B4 - Flüssigwasserstoffspeichertank mit teilweise gewellter Verrohrung und Verfahren zur Herstellung

Info

Publication number: DE102006045119B4
Application number: DE102006045119A
Authority: DE
Inventors: Jader Matos Da Silva; Rainer Immel
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2005-09-26
Filing date: 2006-09-25
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2026-09-26
Also published as: US20080000915A1; US8087534B2; DE102006045119A1

Abstract

Tieftemperaturspeichertank mit:
einem fluiddichten Außenbehälter;
einem fluiddichten Innenbehälter, der in dem Außenbehälter angeordnet ist;
einem Vakuum zwischen dem Innen- und Außenbehälter;
zumindest einer Fluidströmungsleitung, die in einem Raum zwischen dem Innen- und Außenbehälter verläuft;
dadurch gekennzeichnet,
dass sich die Fluidströmungsleitung aus ununterbrochenen Fluidströmungsleitungssegmenten zusammensetzt, wobei jedes Fluidströmungsleitungssegment eine variierbare Anzahl gewellter und nicht gewellte Abschnitte aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Tieftemperaturspeichertank und ein Verfahren zur Verwendung bei dessen Monage Speichertanks und insbesondere Tieftemperaturspeichertanks mit teilweise gewellter Verrohrung sind beispielsweise bekannt aus: EP 0 872 684 A2 , EP 0 178 337 A1 , WO 2004/003441 A1 , US 33 19 433 A oder US 27 77 295 A .
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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.
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.
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.
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.
Ferner ist es beispielsweise aus der DE 689 28 547 T2 bekannt, dass zwei starre Leitungen über eine einen rohrförmigen Faltenbalg miteinander verbunden werden können, welcher jedoch speziell gegenüber den Leitungen abgedichtet werden muss, da er nicht Bestandteil einer der beiden Leitungen ist.
Andere Typen von Tieftemperaturspeichertanks verwenden gewellte Metallschläuche oder -rohre für die Fluidleitungen. Die Wellung erlaubt, dass die Fluidleitungen einfach und leicht in eine gewünschte Ausgestaltung gebogen werden können. Dies ermöglicht, dass die Fluidrohre an dem Innentank befestigt und nach der Aufbringung der Isolierschichten gebogen werden können. Die Verwendung vollständig gewellter Fluidleitungen besitzt jedoch Nachteile. Beispielsweise kann sich eine vollständig gewellte Verrohrung ausdehnen oder deren Länge zunehmen, wenn der Tieftemperaturspeichertank in Dienst genommen wird. Genauer kann die Druckdifferenz zwischen dem Inneren und Äußeren der vollständig gewellten 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 gewellten 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 gewellten 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 gewellten Fluidleitungen flexibel, wobei infolgedessen eine Fixierung an beiden Enden der vollständig gewellten Fluidleitungen nicht ausreichend ist, um deren Verlauf an der richtigen Stelle zu fixieren. Somit werden bei Verwendung vollständig gewellter Fluidleitungen zusätz liche Träger, wie Rahmen oder Halterungen, verwendet, was einen weiteren Montageschritt bei der Herstellung derartiger Fluidtanks erfordert.
Die Fluidleitungen sind typischerweise ein doppelwandiger Aufbau innerhalb des Innentanks 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.
Aufgabe der Erfindung
Somit wäre es vorteilhaft einen Tieftemperaturspeichertank und Verfahren zur Montage 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.
Lösung der Aufgabe
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Tieftemperaturspeichertank vorgeschlagen, der die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Verwendung bei der Montage eines Tieftemperaturspeichertanks gemäß Anspruch 1 vorgeschlagen, das die Merkmale des Anspruchs 9 aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüche genannt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung offenbart einen Tieftemperaturspeichertank, der die oben erwähnten Nachteile reduziert und/oder beseitigt. Der Speichertank verwendet Fluidleitungen, die teilweise gewellt sind. Die Fluidleitun gen besitzen gewellte Abschnitte und nicht gewellte Abschnitte. Die gewellten Abschnitte erleichtern vorteilhafterweise das Biegen der Fluidleitungen in eine gewünschte Orientierung, während die nicht gewellten 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 gewellten Abschnitte den Bedarf nach zusätzlichen Halterungen oder Rahmen, um die Fluidleitungen abzustützen, wodurch die Montage derartiger Speichertanks vereinfacht wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung wird aus der detaillierten Beschreibung und den begleitenden Zeichnungen besser verständlich, in welchen:
1 eine bruchstückhafte Frontansicht eines Tieftemperaturspeichertanks gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung ist, wobei die Endkappen in gestrichelten Linien gezeigt sind;
2 eine Seitenansicht von einem Ende des Speichertanks aus 1 ist;
3 eine Seitenansicht des entgegengesetzten Endes des Speichertanks aus 1 ist, die den Vorlastmechanismus zeigt;
4 eine Teilschnittansicht in dem Kreis 4 aus 1 ist, die die Überlappung des ringförmigen Versteifungselements mit den Zentral- und Endsegmenten des Außentanks zeigt;
5 und 6 perspektivische Ansichten des Vorlastmechanismus sind, der an dem Speichertank aus 1 verwendet ist, wobei der Vorlastmechanismus in 6 teilweise geschnitten ist;
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;
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;
7C eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Röhre für gemeinsamen Zugang gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung ist;
8 eine perspektivische Ansicht der gewellten Verrohrung ist, die in dem Speichertank aus 1 verwendet ist;
9 eine Seitenansicht des Tanks aus 1 ist, die die Fluidverrohrung zeigt, die in das Zentralrohr führt;
10A und 10B vereinfachte Darstellungen der Wellungen sind, die für die in dem Speichertank aus 1 verwendete Verrohrung verwendet werden können 1;
11 eine Seitenansicht des Speichertanks aus 1 ist, die den Zusatz von drei sektionalen Versteifungselementen zeigt;
12 eine perspektivische Ansicht von einem der sektionalen Versteifungselemente aus 11 ist;
13A–13F Schnittansichten verschiedener Ausgestaltungen für die ringförmigen Versteifungselemente sind, die in dem Speichertank aus 1 verwendet sind; und
14-17 Flussschaubilder der verschiedenen Montageschritte zum Ausbilden des Speichertanks aus 1 sind.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
In 1 ist ein Speichertank 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.
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 ein Ineres, einen Innenraum oder ein Innenvolumen 46 des Innenbehälters 22 zu definieren. Die Röhre 28 für gemeinsamen Zugang ist, wie durch Schwei- ßen, 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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 verschiedenen 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.
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 Versteifungs elemente die Verwendung eines Zentralsegments 60, das eine Dicke besitzt, die über ihre axiale Länge im Wesentlichen gleichförmig ist.
In den 7A und 7B 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 Pegel sensor 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.
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.
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.
In 7C ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung für die Röhre 28 für gemeinsamen Zugang gezeigt. Bei dieser Ausgestaltung 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.
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.
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 ausführen. 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.
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.
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.
Um das Biegen der verschiedenen Fluidströmungsleitungen 26 in ihre gewünschte Orientierung/Ausgestaltung zu erleichtern, kann jedes Fluidströmungsleitungssegment sowohl gewellte Abschnitte als auch nicht gewellte Abschnitte aufweisen. Beispielsweise kann ein Segment der Verrohrung, wie das, das in 10A gezeigt ist, mehrere gewellte Abschnitte 170 mit nicht gewellten Abschnitten 172 dazwischen aufweisen. Zusätzlich und/oder alternativ, wie in 10B gezeigt ist, kann ein anderes Segment der Fluidströmungsleitung mehrere nicht gewellte Abschnitte 172 aufweisen, die um einen gewellten Abschnitt 170 angeordnet sind. Die Anzahl und Anordnung gewellter Abschnitte 170 und nicht gewellter Abschnitte 172 variiert abhängig von der gewünschten Orientierung des jeweiligen Fluidleitungssegments, wenn der Speichertank 20 vollständig montiert ist. Die gewellten Abschnitte können variierende Spalte, Höhen und Breiten besitzen, wie durch Vergleich der gewellten Abschnitte 170 in 10A mit den gewellten Abschnitten 170 in 10B zu sehen ist. Zusätzlich kann die Wanddicke der jeweiligen Fluidströmungsleitung ebenfalls variieren. Diese verschiedenen Charakteristiken der gewellten 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 gewellten Abschnitt 170 aufgebracht werden kann. Somit variiert nicht nur die Anzahl und die Anordnung gewellter und nicht gewellter Abschnitte 170, 172 für bestimmte Segmente der Fluidströmungsleitungen, sondern der Typ von Wellung (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 gewellten und nicht gewellten 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 gewellte und nicht gewellte Abschnitte 170, 172 aufweisen. Die gewellten 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 gewellte 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 gewellte Abschnitte 170 und nicht gewellte Abschnitte 172 besitzen, die den verschiedenen Abschnitten der Fluidströmungsleitungen entsprechen, die gebogen sind oder gerade bleiben.
Die Verwendung nicht gewellter Abschnitte 172 in jedem der Fluidströmungsleitungssegmente sieht ein Niveau an Steifigkeit oder Starrheit vor, das nicht verfügbar ist, wenn nur gewellte Abschnitte verwendet werden. Diese nicht gewellten Abschnitte 172 helfen dadurch, die Fluidströmungsleitungssegmente auszusteifen und die Fluidströmungsleitungssegmente in ihrer gewünschten Orientierung während des Betriebs des Speichertanks 20 beizubehalten. Die nicht gewellten 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 gewellter 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 gewellte als auch nicht gewellte Abschnitte aufweisen, vorteilhaft gegenüber der Verwendung eines vollständig gewellten Segments.
Die Verwendung gewellter und nicht gewellter 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 gewellten und nicht gewellten 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 gewellten 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 Öffnungen) 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.
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 in dem 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.
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 befes tigt 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 gewellte als auch nicht gewellte 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 gewellten 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.
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 Spannein richtung 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.
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.
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 H des Aufhängungselements angeordnet und an dem Halterungselement 115 befestigt. Die fixierte Länge jeder Schleife des Aufhängungselements 80 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.
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.
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 gewellter Abschnitte 170 und nicht gewellter 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 gewellten Abschnitten 170 gebogen werden, um eine gewünschte Orientierung vorzusehen, wie die, die in den 8 und 9 gezeigt sind.
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 gewellter Abschnitte 172 zwischen gewellten 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.
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 Versteifungselemente 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.
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.
Während die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf spezifische Ausgestaltungen und Vorgehensweisen zum Ausbilden des Tieftemperaturspeichertanks beschrieben worden ist, sei angemerkt, dass Variationen von dieser Grundidee der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können. Beispielsweise könnte jede Fluidströmungsleitung diskrete Segmente, die sowohl gewellte als auch nicht gewellte Abschnitte aufweisen, und diskrete Segmente aufweisen, die frei von gewellten Abschnitten sind. Zusätzlich können die verschiedenen Segmente vorgebogene Segmente und Segmente mit gewellten und nicht gewellten Abschnitten aufweisen. Zusätzlich können einige Segmente in einigen Bereichen vorgebogen sein und gewellte 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 kön nen, 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.

Claims

Tieftemperaturspeichertank mit: einem fluiddichten Außenbehälter; einem fluiddichten Innenbehälter, der in dem Außenbehälter angeordnet ist; einem Vakuum zwischen dem Innen- und Außenbehälter; zumindest einer Fluidströmungsleitung, die in einem Raum zwischen dem Innen- und Außenbehälter verläuft; dadurch gekennzeichnet, dass sich die Fluidströmungsleitung aus ununterbrochenen Fluidströmungsleitungssegmenten zusammensetzt, wobei jedes Fluidströmungsleitungssegment eine variierbare Anzahl gewellter und nicht gewellte Abschnitte aufweist.
Tieftemperaturspeichertank nach Anspruch 1, wobei die Fluidströmungsleitung von einem Inneren des Innenbehälters zu dem Raum zwischen dem Innen- und Außenbehälter verläuft.
Tieftemperaturspeichertank nach Anspruch 2, wobei die Fluidströmungsleitung eine einheitliche, nicht unterbrochene Fluidströmungsleitung ist.
Tieftemperaturspeichertank nach Anspruch 2, wobei die Fluidströmungsleitung eine Vielzahl diskreter einzelner Fluidströmungslei tungssegmente aufweist, die aneinander befestigt sind, um die Fluidströmungsleitung zu bilden.
Tieftemperaturspeichertank nach Anspruch 4, wobei eine erste Gruppe der Fluidströmungsleitungssegmente sowohl gewellte als auch nicht gewellte Abschnitte aufweist und eine zweite Gruppe der Fluidströmungsleitungssegmente nicht gewellt ist.
Tieftemperaturspeichertank nach Anspruch 4, wobei die Fluidströmungsleitung an ein Äußeres des Außenbehälters führt.
Tieftemperaturspeichertank nach Anspruch 1, wobei die Fluidströmungsleitungen von einem Äußeren des Außenbehälters in ein Inneres des Innenbehälters führen, wobei jede Fluidströmungsleitung eine Vielzahl diskreter, einzelner, einheitlicher, nicht unterbrochener Fluidströmungsleitungssegmente aufweist, die aneinander befestigt sind, um die Fluidströmungsleitungen zu bilden, und einige der Fluidströmungsleitungssegmente jeder Fluidströmungsleitung nicht gewellt sind.
Tieftemperaturspeichertank nach Anspruch 1, wobei die gewellten Abschnitte Biegungen in der Fluidströmungsleitung entsprechen.
Verfahren zur Verwendung bei der Montage eines Tieftemperaturspeichertanks gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren umfasst, dass: (a) zumindest eine Isolierschicht an einem Äußeren des Innenbehälters angeordnet wird; und anschließend (b) eine Fluidströmungsleitung durch Biegen zumindest eines gewellten Abschnitts in eine vorbestimmte Orientierung gebogen wird.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend, dass vor der Ausführung von Schritt (b) ein Fluidströmungsleitungssegment als Fluidströmungsleitungsverlängerung an die Fluidströmungsleitung geschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Schweißen der Verlängerung an die Fluidströmungsleitung umfasst, dass die Fluidströmungsleitungsverlängerung nach der Ausführung von Schritt (a) an die Fluidströmungsleitung geschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Schweißen der Fluidströmungsleitungsverlängerung an die Fluidströmungsleitung umfasst, dass ein Fluidströmungsleitungssegment mit sowohl gewellten als auch nicht gewellten Abschnitten an die Fluidströmungsleitung geschweißt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei Schritt (b) umfasst, dass nur gewellte Abschnitte der Fluidströmungsleitung in die vorbestimmte Orientierung gebogen werden.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei Schritt (b) umfasst, dass mehrere voneinander beabstandete gewellte Abschnitte der Fluidströmungsleitung in die vorbestimmte Orientierung gebogen werden und nicht gewellte Abschnitte ohne Biegungen bleiben.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die nicht gewellten Abschnitte der Fluidströmungsleitungen in ein Inneres des Innenbehälters führen.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei Schritt (a) umfasst, dass mehrere Isolierschichten vor der Ausführung von Schritt (b) auf das Äußere des Innentanks aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend, dass die Fluidströmungsleitung an einem axialen Endabschnitt des Innentanks befestigt wird, wobei die Fluidströmungsleitung vor der Ausführung von Schritt (a) in einer im Wesentlichen geraden Orientierung von dem axialen Endabschnitt wegführt.
Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend, dass der Innenbehälter nach der Ausführung von Schritt (b) in dem Außenbehälter eingeschlossen wird.