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Die
Erfindung betrifft ein Mehrschicht-Paneel zur Auskleidung von Flüssig-Gas-Behältern nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1, die Verwendung derartiger Paneele
nach Anspruch 11 und eine Auskleidung eines Flüssig-Gas-Behälters mit
derartigen Mehrschicht-Paneelen nach Anspruch 12.
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Flüssig-Gas-Behälter, insbesondere
auf Tank-Schiffen sind mit einer Auskleidung aus gas- und flüssigkeitsdichten
Mehrschicht-Paneelen zur Wärmedämmung verbunden.
Wenn derartige Behälter
mit Flüssig-Gas,
insbesondere flüssigem
Erdgas, befüllt
sind, dann treten zwischen dem Innenraum des Behälters und der Umgebung Temperaturdifferenzen
von etwa 200°C
auf.
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Aus
der Zeitschrift „Maschinenmarkt" Würzburg,
1982, Seiten 514 bis 516 sind derartige Behälter zur Aufnahme von Flüssig-Gas
Behälter
bekannt.
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Ein
Grundproblem besteht darin, dass die Stoßfugen zwischen benachbarten
Paneelen die Gefahr von Undichtigkeiten in sich bergen, da die Behälter selber
und die Auskleidungen bei Umgebungstemperaturen hergestellt werden.
Nach dem Füllen mit
Flüssig-Gas
tritt aber ein erhebliches temperaturbedingtes Schrumpfen ein, wobei
das Schrumpfen der Behälterwand
selber und der einzelnen Schichten der Auskleidung stark unterschiedlich
ist. Beim Schrumpfen der Auskleidung tritt die Gefahr von Wärmebrücken auf.
Außerdem
besteht die Gefahr, dass Undichtigkeiten auftreten.
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Aus
der
FR 2 523 090 A1 es
bekannt, in Behältern
eine thermische Isolierung anzubringen, die aus Dämmplatten
gebildet ist, die jeweils hinterschnitten sind, so dass sie mit
einander überlappenden
Stegen verlegt werden können.
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Bei
Mehrschicht-Paneelen, wie sie zur Auskleidung von Flüssig-Gas-Behältern eingesetzt
werden, und wie sie gattungsgemäß vorausgesetzt
werden, treten aber weitere Probleme hinsichtlich der Bildung von
Wärmebrücken auf.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Mehrschicht-Paneel der
gattungsgemäßen Art
zu schaffen, das nach dem Verlegen eine Minimierung der Gefahr von
Wärmebrücken bei
temperaturbedingter Kontraktion sicherstellt.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale der Ansprüche
1, 11 und 12 gelöst.
Der Ausgleich thermisch bedingter Kontraktionen in dem Dichtungs-Belag
erfolgt derart, dass weder im Dichtungs-Belag noch durch Übertragung
auf die Spül-Schicht
Spannungen in der Ebene der jeweiligen Schicht auftreten. Dies führt also
dazu, dass die Funktion des Dichtungs-Belages auch bei sehr starker
Abkühlung
beim Einfüllen
von Flüssig-Gas
in den Behälter
erhalten bleibt. Die Ansprüche
2 bis 6 geben hierzu vorteilhafte und zum Teil erfinderische Weiterbildungen
wieder. Wenn ein Paneel nicht Quadrat-Form sondern Rechteck-Form
aufweist, dann kann es auch zweckmäßig sein, den Thermo-Kompensator
ellipsenförmig
auszubilden und gegebenenfalls in den Eckbereichen zusätzliche
sickenförmige Thermo-Kompensations-Abschnitte
auszubilden, wie es in Anspruch 6 angegeben ist.
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Durch
die Ausgestaltung nach Anspruch 9 wird erreicht, dass eine aus den
erfindungsgemäßen Mehrschicht-Paneelen
aufgebaute Auskleidung auch beim temperaturbedingten Schrumpfen
der Paneele dicht bleibt, da die einander benachbarten, einander in
der Auskleidung überlappend
verlegten Stege der Paneele dicht aufeinander bleiben. Insofern
werden keine Warmebrücken
gebildet. Durch die besondere Anordnung der Stege wird weiterhin
sichergestellt, dass beim Schrumpfen der Dämm-Platten höchstens in
zwei einander diametral gegenüber
liegenden Ecken der Dämm-Platten
winzige Wärmebrücken-Kanäle entstehen
können.
Insbesondere wenn aus dem erfindungsgemäßen Mehrschicht-Paneel zwei-
oder mehrlagige Auskleidungen aufgebaut werden, kann eine absolute
Wärmebrücken-Freiheit erreicht
werden, wenn die Lagen übereinander
so angeordnet werden, dass die jeweiligen Stoßfugen gegeneinander versetzt
sind. Der Aufbau der Mehrschicht-Paneele lässt eine Standardisierung zu. Grundsätzlich können mit
einheitlichen Paneelen Auskleidungen aufgebaut werden, es brauchen
also keine oder höchstens
sehr wenige Sonder-Paneele vorgesehen zu werden.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen.
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Einzelheiten
der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung.
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Es
zeigt
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1 eine
Draufsicht auf ein Mehrschicht-Paneel nach der Erfindung entsprechend dem
Sichtpfeil 1 in 2,
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2 eine
Seitenansicht des Mehrschicht-Paneels entsprechend dem Sichtpfeil
II in 1,
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3 einen
Teilausschnitt aus einer Auskleidung einer Behälter-Wand eines Flüssig-Gas-Behälters im
Querschnitt,
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4 eine
schematische Darstellung der Verlegung von zwei Lagen Mehrschicht-Paneelen
mit Kreuz-Fugen,
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5 eine
schematische Darstellung der Verlegung von zwei Lagen Mehrschicht-Paneelen
mit T-Fugen,
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6 die
beiden Lagen einer Auskleidung gemäß 3 in Explosionsdarstellung,
wobei links der Einbauzustand und rechts der Zustand nach einer
temperaturbedingten Kontraktion gezeigt ist.
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7 eine
Draufsicht auf ein Mehrschicht-Paneel mit zusätzlichen Thermo-Kompensatoren
gegenüber 1,
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8 eine
weitere Draufsicht auf ein Mehrschicht-Paneel mit einer weiteren
Ausgestaltung von Thermo-Kompensatoren,
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9 einen
Querschnitt durch ein Tank-Schiff mit einem Flüssig-Gas-Behälter in stark schematischer
Darstellung,
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10 einen
stationären
Flüssig-Gas-Behälter im
vertikalen Schnitt in schematischer Darstellung und
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11 einen
vertikalen Schnitt durch die Wand des Behälters nach 10.
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Wie
die 1 und 2 erkennen lassen, weist ein
Mehrschicht-Paneel A nach der Erfindung eine Dämm-Platte 1 aus wärmedämmendem
Material, beispielsweise einem ausreichend festen und tragfähigen Polyurethan-Schaum (PU)
auf. Die Dämm-Platte 1 weist
eine erste Haupt-Seite 2 und eine zweite Haupt-Seite 3 auf,
die – wie 2 entnehmbar
ist – parallel
zueinander verlaufen. Auf der zweiten Haupt-Seite 3 ist
eine Spül-Schicht 4 angebracht,
die aus einem bekannten Geotextil-Material besteht. Derartiges aus
dem Deponiebau bekanntes Material kann unter Scherung in sich verschoben werden,
ohne dass die Flüssigkeits-
oder Gasdurchlässigkeit
in der Schicht selber nennenswert beeinträchtigt wird. Auf der Spül-Schicht 4 wiederum
ist ein Dichtungs-Belag 5 aus flüssigkeits- und gasdichtem Material
angebracht, bei dem es sich beispielsweise um glasfaserverstärkten Kunststoff
(GfK) handelt. Der Dichtungs-Belag 5 weist einen Thermo-Kompensator 6 in
Form einer Sicke auf, die in sich geschlossen, kreisförmig ausgebildet
ist. Auf Einzelheiten wird weiter unten noch eingegangen. Sowohl
die Spül-Schicht 4 als
auch der Dichtungs-Belag 5 decken die zweite Haupt-Seite 3 der
Dämmplatte 1 vollständig ab.
Die rechteckig ausgebildete Dämm-Platte 1 weist
vier Längsseiten 7, 8, 9, 10 auf,
längs derer die
Dämm-Platte 1 hinterschnitten
bzw. abgeblattet ist. Hierdurch werden nach außen vorspringende erste, zweite,
dritte und vierte Stege 11, 12, 13, 14 gebildet.
Die ersten und zweiten Stege 11, 12 werden in dem
Bereich der Dämm-Platte 1 gebildet,
der sich zwischen ihrer ersten Haupt-Seite 2 und ihrer
Mittel-Ebene 15 befindet. Die dritten und vierten Stege 13, 14 werden
aus dem Bereich der Dämm-Platte 1 gebildet,
der sich zwischen ihrer Mittel-Ebene 15 und ihrer zweiten
Haupt-Seite 3 befindet. Der dritte und vierte Steg 13, 14 sind
also auch von der Spül-Schicht 4 und
dem Dichtungs-Belag 5 abgedeckt. Wie weiterhin 1 entnehmbar
ist, stoßen der
erste und zweite Steg 11, 12 aneinander. Die erste
Haupt-Seite 2 weist also zwischen dem ersten und zweiten
Steg 11, 12 keine Unterbrechung auf. Entsprechendes
gilt für
den dritten und vierten Steg 13, 14. Die Breite
a aller Stege 11 bis 14 in der Mittel-Ebene 15 ist
identisch. Ihre Dicke b senkrecht zur Mittel-Ebene 15 ist
ebenfalls identisch. Die Paneele A kön nen im geometrischen Sinne
eben sein; sie können
aber auch nur in der Draufsicht eine Rechteck-Form aufweisen, aber
um eine oder ggf. sogar zwei Achsen gekrümmt sein, wenn sie zur Auskleidung
von Behältern
mit gekrümmten
Wänden,
beispielsweise stationären
Flüssig-Gas-Behältern oder Tanks
in Gas-Tankschiffen eingesetzt werden.
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Bei
dem in 3 dargestellten Auskleidungs-Beispiel wird eine
erste Lage 16 von Paneelen A auf einer Behälter-Wand 17 verlegt,
bei der es sich im vorliegenden Fall um eine Schiffs-Wand handelt. Auf
dieser ersten Lage 16 wird eine grundsätzlich gleich aufgebaute zweite
Lage 18 aus Paneelen A angebracht. Die erste Haupt-Seite 2 der
Paneele A wird mittels, beispielsweise in Streifenform aufgebrachten
Klebers 19 auf der Behälter-Wand 17 befestigt.
Benachbarte Paneele A sind Stoß verlegt,
d. h. die einander überlappenden
Stege 11 und 13 benachbarter Dämm-Platten 1 bzw.
die einander überlappenden
Stege 12 und 14 benachbarter Dämm-Platten 1 liegen
in der jeweiligen Mittel-Ebene 15 fest aber gleitfähig aufeinander.
Die benachbarten Paneele A liegen vollständig oder angenähert fugenlos
aneinander. Die jeweils längs
der Längsseiten 7, 8, 9, 10 aneinander
stoßenden
benachbarten Paneele A sind längs
ihrer Stoßkanten
mittels streifen- oder bandförmiger
Verbindungs-Elemente 20 miteinander verbunden, indem sie
beispielsweise aufgeklebt sind und eine gas- und flüssigkeitsdichte
Verbindung benachbarter Dichtungs-Beläge 5 bilden.
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Die
zweite Lage 18 von Paneelen A wird in gleicher Weise aufgebracht,
wobei die Paneele A der zweiten Lage 18 gegenüber den
Paneelen A der ersten Lage 16 versetzt angeordnet werden,
so dass die Stoßfugen 21 benachbarter
Paneele A der ersten Lage 16 gegenüber den Stoßfugen 22 der zweiten Lage 18 versetzt
sind. Die Verlegung kann hierbei entsprechend 4 in
der Weise erfolgen, dass die Paneele A in den beiden Lagen 16 bzw. 18 jeweils
mit Kreuzfuge erfolgt. Gemäß der Darstellung
in 5 kann die Verlegung in der jeweiligen Lage 16 oder 18 auch
mit T-Fuge erfolgen.
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Wenn – wie geschildert – die Paneele
A in mehreren Lagen 16, 18 verlegt werden, ist
es naturgemäß ungünstig, wenn
die sickenförmigen
Thermo-Kompensatoren 6 sich
aus dem Paneel A herauswölben,
wie es in den 1 und 2 und in 3 für die zweite
Lage 18 dargestellt ist, die dem Innenraum 23 des
Behälters
zugewandt ist. Zumindest die Paneele A, auf denen eine weitere Lage 18 angebracht
wird, sollten Thermo-Kompensatoren 6' aufweisen, die sich nach innen,
also zur Dämm-Platte 1 hin
wölben,
wie es für
die erste Lage 16 in 3 dargestellt
ist.
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Die
Paneele A werden etwa bei Umgebungstemperatur verlegt. Wenn der
Innenraum 23 mit Flüssig-Gas
gefüllt
wird, dann tritt gegenüber
Außentemperatur
eine Temperaturabsenkung um bis zu 200°C ein, mit der Folge, dass die
Paneele A sich zusammenziehen, wobei diese Kontraktion in der Dämm-Platte 1,
der Spül-Schicht 4 und
dem Dichtungs-Belag 5 aufgrund der unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
der unterschiedlichen Materialien und aufgrund des Temperaturgefälles in der
Auskleidung unterschiedlich ist. Damit die Auskleidung auf jeden
Fall absolut gas- und flüssigkeitsdicht
bleibt, weist der Dichtungs-Belag 5 die Thermo-Kompensatoren 6 oder 6' auf, aus denen
heraus ein Ausgleich erfolgt, so dass die Verbindung benachbarter
Dichtungs-Beläge 5 mittels
der Verbindungs-Elemente 20 erhalten
bleibt. In 6 ist dies auf der rechten Seite
für die
Stoßfugen 21, 22 der zwei
Lagen 16 und 18 dargestellt. Aufgrund des Temperaturgefälles von
der Behälter-Wand 17 zum
Innenraum 23 ist die Kontraktion der Dämm-Platten 1 benachbart
zur Spül-Schicht 4 am
größten und
nimmt zur ersten Haupt-Seite 2 hin ab. Die Stoßfugen 21 und 22 be kommen
also einen sich verjüngenden Querschnitt.
In der Mittel-Ebene 15 liegen die Stege 11, 13 bzw. 12, 14 nach
wie vor fest aber gleitfähig, also
dichtend aufeinander, so dass faktisch keine Wärmebrücke geschaffen wird. Lediglich
in den einander diagonal gegenüberliegenden
Ecken 24, 25 der Dämm-Platten 1, wo die
einander schneidenden ersten und zweiten Stege 11, 12 bzw.
die dritten und vierten Stege 13, 14 enden, können winzige,
Wärmebrücken bildende
Kanäle
bei der geschilderten Kontraktion entstehen. In 6 ist
lediglich zur Veranschaulichung jeweils für eine Stoßfuge 21, 22 deren Form
nach der geschilderten Kontraktion dargestellt, während für die andere
jeweils links dargestellte Stoßfuge 21, 22 deren
geschlossene Form nach dem Verlegen aber vor dem Einfüllen von
Flüssig-Gas
in den Innenraum 23 dargestellt wird.
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Der
Ausgleich thermisch bedingter Kontraktionen in dem Dichtungs-Belag 5 durch
die Thermo-Kompensatoren 6 bzw. 6' soll so erfolgen, dass möglichst
weder im Dichtungs-Belag 5 noch durch Übertragung auf die Spül-Schicht 4 Spannungen
in der Ebene der jeweiligen Schicht auftreten. Aus diesem Grunde
sind die Thermo-Kompensatoren 6 bzw. 6' entsprechend
der bisher beschriebenen Darstellung geschlossen kreisförmig ausgebildet.
Bei großen
Paneelen A können
jeweils in den Bereichen der Ecken 24, 25 und
der beiden anderen Ecken 26, 27 kurze Thermo-Kompensations-Abschnitte 28 ausgebildet
sein, die durch Kreisbogen-Abschnitte gebildet sind, wie es in 7 dargestellt
ist. Wie 8 erkennen lässt, können Thermo-Kompensatoren auch
in der Weise ausgebildet sein, dass mehrere ineinander angeordnete
Thermo-Kompensatoren 6a und 6b vorgesehen sind,
die der Plattenform ähnlich
sind, also parallel zu den Längsseiten 7, 8, 9, 10 verlaufen,
wobei sie allerdings abgerundete Ecken aufweisen. Es sei darauf
hingewiesen, dass in den 7 und 8 die Stege
nicht dargestellt sind. Die bisher in ihrem Aufbau und in ihrer
Anwendung beschriebenen Paneele A können – wie erwähnt – zur Auskleidung von Tank-Behältern 29 in
Flüssig-Gas-Tank-Schiffen 30 eingesetzt
werden, wie sie sehr schematisch in 9 dargestellt
sind. Die Behälter-Wand 17 ist
hierbei im Wesentlichen dem Querschnitt des Schiffes 30 angepasst.
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Die
Auskleidungen können
aber auch in stationären
Flüssig-Gas-Behältern 31 eingesetzt
werden, wie sie schematisch in 10 dargestellt
sind. Derartige in der Regel aus Stahlbeton bzw. Spannbeton bestehenden
Behälter 31 weisen
eine ebene Boden-Platte 32 auf, auf der eine vertikale,
kreiszylindrische Behälter-Wand 33 angebracht
ist. Der Behälter 31 wird
nach oben durch eine kugelkalottenförmige Behälter-Decke 34 abgeschlossen.
Die Behälter-Wand 33 ist
mit Paneelen A ausgekleidet, die in gleicher Weise angeordnet sind,
wie es in 3 dargestellt ist, wobei in 11 nur
eine Lage von Paneelen A gezeigt ist.
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Oben
und unten an der Behälter-Wand 33 sind
jeweils Eck-Paneele B, C dargestellt, die jeweils den Abschluss
zu einem Paneel A bilden. Das obere Eck-Paneel B ist so ausgebildet,
dass es zum benachbarten Paneel A einen Spülkanal 35 freilässt, der
an die Spül-Schicht 4 im
Paneel A angeschlossen ist. In gleicher Weise ist das untere Abschluss-Paneel
C so ausgebildet, dass es einen Spül-Kanal 36 zum benachbarten
Paneel A an der Behälter-Wand 33 freilässt. Das
untere Abschluss-Paneel C ist weiterhin so ausgebildet, dass ein
Anschluss an ein Paneel A auf der Boden-Platte 32 möglich ist,
wobei auch hierbei ein Spülkanal 37 gebildet
wird, der an die Spül-Schicht 4 im
benachbarten Paneel A auf der Boden-Platte 32 angeschlossen
ist.
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Auf
den auf der Boden-Platte 32 zur Auskleidung angeordneten
Paneelen A ist in der Regel noch eine Schutz-Schicht 38,
beispielsweise aus Ortbe ton, angeordnet, um die Auskleidung der
Boden-Platte 32 gegen mechanische Beschädigungen zu schützen. Des
Weiteren ist eine abgehängte
Decke 39 aus Dämmmaterial
vorgesehen.
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Die
Spül-Schichten 4 haben
die Aufgabe, bei Undichtigkeit im Dichtungs-Belag 5 das aus dem Innenraum 23 austretende
Gas abzuleiten. Es fließt über die
nur für
den stationären
Behälter 31 geschilderten
Spül-Kanäle 35, 36, 37 ab,
wobei über
Sensoren erfasst wird, ob Gas vorhanden ist. Dies lässt dann
den Rückschluss
auf Undichtigkeit im Dichtungs-Belag 5 zu. Die Feststellung
erfolgt in üblicher Weise
darüber,
dass durch die Spül-Schichten 4 ein inertes
Gas, beispielsweise Stickstoff (N2) gedrückt wird,
das dann eventuell vorhandenes brennbares Gas, beispielsweise Methan
mitnimmt, das gemessen werden kann.
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Wenn
bei der doppellagigen Auskleidung nach den 3 und 6 auf
die geschilderte Weise Gas in der Spül-Schicht 4 der zweiten
Lage 18 erfasst wird, heißt dies, dass der Dichtungs-Belag 5 der zweiten
Lage 18, also der dem Innenraum 23 zugewandte
Dichtungs-Belag 5 undicht ist. Wenn dagegen auch in der
Spül-Schicht 4 der
ersten Lage 16 Gas detektiert wird, dann ist dies ein Indiz
dafür,
dass beide Dichtungs-Beläge 5 undicht
sind.
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Spezielle
Eck-Paneele kommen auch bei der einlagigen und der zweilagigen Ausführung der
Auskleidung der Behälter 29 bei
Tank-Schiffen 30 zum Einsatz. In diesen Eck-Paneelen sind – wie oben
beschrieben – Spül-Kanäle für den Anschluss
der Spül-Schichten
aus den Paneelen der Längs- und Querwände der
Behälter 29 enthalten.