DE102010060290A1 - Überdruckschutzanordnung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Überdruckschutzanordnung (270) zum Begrenzen des Innendrucks eines fluiden Mediums in einem Behälter (6) und/oder Rohr, aufweisend eine Überdruckvorrichtung (271).
Es ist vorgesehen, dass der Behälter (6) und/oder Rohr doppelwandig wärmeisoliert ist, wobei eine durch eine innere Wandung (107, 120/2) gebildete Innenhülle (120/2, 107) von einer durch eine äußere Wandung (106, 120/1) gebildeten Außenhülle (120/1, 106) des doppelwandigen Behälters und/oder Rohres durch einen Hohlraum (121) beabstandet angeordnet ist, und eine innenhüllenseitige Überdruckvorrichtung (271) in die oder an der Innenhülle (107, 120/2) des doppelwandigen Behälters und/oder Rohres eingebaut ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Überdruckschutzanordnung, ein Verfahren zum Begrenzen des Innendrucks in einem Behälter oder Rohr und eine Verwendung der Überdruckschutzanordnung mit den in Oberbegriffen jeweiliger unabhängiger Ansprüche genannten Merkmalen.
  • Es ist bekannt, dass unter Druck stehende Gefäße und Rohrleitungen aus Sicherheitsgründen mithilfe einer automatischen Überdruckvorrichtung gegen Bersten geschützt werden müssen. Es betrifft Dampfkessel, Kraftstofftanks, Flüssiggasbehälter und auch Pulverstoffe verarbeitende Anlagen. Diese Überdruckvorrichtungen stehen einerseits mit dem äußeren Umgebungsdruck und andererseits mit dem im Gefäß oder Rohr unter Druck stehenden Medium in Verbindung und erfassen die Druckdifferenz. Es existiert eine große Vielfalt verschieden konzipierter Überdruckvorrichtungen, die generell in Einweg- und Mehrwegvorrichtungen einzuteilen sind. Als Einweg-Überdruckvorrichtungen sind Berstscheiben im Einsatz, die für einen vorgegebenen Berstdruck ausgelegt sind und nach jedem Bersten durch neue zu ersetzen sind. Sie bieten vor allem preiswerte Sicherheitsfunktionalität.
  • Die Mehrwegvorrichtungen sind als mechanische Überdruckventile ausgebildet, die auf einen vorgegebenen oder vorgebbaren maximalen Druck ansprechen und nach dem Abbau des Überdrucks wieder in ihre Einsatzbereitschaft zurückkehren. Es kann auch elektromechanisch angetriebene Überdruckvorrichtungen geben, die allerdings eher als Druckregeleinrichtungen einzustufen sind, da für die Sicherheit selbsttätige mechanische Vorrichtungen erforderlich sind.
  • Bei Verwendung hoch effektiver vakuumisolierend wärmegedämmter Behälter oder Rohrleitungen muss normalerweise die doppelwandige Isolation einen nicht isolierten Abschnitt ausgespart lassen, in dem eine der oben erwähnten Überdruckvorrichtungen installiert sein kann. Dadurch dient dieser ausgesparte Abschnitt und die Überdruckvorrichtung selbst als eine Wärmebrücke, über die Wärme bzw. Kälte aus dem isolierten Behälter/Rohr in die Umgebung aufgrund der Luftkonvektion und Infrarotstrahlung entweichen kann. Ist der vakuumisolierend wärmegedämmter Behälter oder Rohrleitung gemäß einer weiteren Anmeldung des vorliegenden Anmelders durch randlose und gleichseitige Verbindungen ganz besonders effektiv wärmegedämmt, dann bilden die Wärmeverluste infolge unabdingbarer Überdruckvorrichtungen eine beachtliche Größe.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Überdruckschutzanordnung für wärmedämmend isolierte Behälter- und Rohrsysteme derart zu realisieren, dass die Überdruckvorrichtung keinen direkten Kontakt zur Umgebung bzw. der umgebungsseitigen Wandung einer die Außenhülle bildenden Isolationsummalntelung aufweist.
  • Nach einem ersten Aspekt geht die vorliegende Erfindung von einer Überdruckschutzanordnung zum Begrenzen des Innendrucks eines fluiden Mediums in einem Behälter und/oder Rohr, aufweisend eine Überdruckvorrichtung aus.
  • Die erfindungsgemäßen Aufgaben werden dadurch gelöst, dass der Behälter und/oder Rohr doppelwandig wärmeisoliert ist, wobei eine durch eine innere Wandung gebildete Innenhülle von einer durch eine äußere Wandung gebildeten Außenhülle des doppelwandigen Behälters und/oder Rohres durch einen Hohlraum beabstandet angeordnet ist, und eine innenhüllenseitige Überdruckvorrichtung in die oder an der Innenhülle des doppelwandigen Behälters und/oder Rohres eingebaut ist.
  • Die innenhüllenseitige Überdruckvorrichtung ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung von der Außenhülle beabstandet angeordnet, sodass zwischen innen kein direkter konduktiver Kontakt besteht. Diese Beabstandung erfolgt bevorzugt durch Überbrückung oder mittels evakuierbarer Abstandhalter.
  • In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen kann in der Außenhülle eine außenhüllenseitige Überdruckentlastungsvorrichtung derart vorgesehen sein, dass das durch die innenhüllenseitige Überdruckvorrichtung nach Überschreiten des vorgegebenen maximalen Druckes austretende Medium die außenhüllenseitige Überdruckentlastungsvorrichtung durch seinen Druck und/oder massebedingten Strömungsaufprall öffnet bzw. berstet und das Medium austreten lässt.
  • Der Hohlraum ist ferner in besonders bevorzugten Ausgestaltungen evakuiert und/oder evakuierbar oder wärmedämmend befluidet und/oder befluidbar ausgebildet. Hierfür sind die Abstandhalter von einem beliebigen, jedoch evakuierbaren Typ zu verwenden.
  • Wenigstens ein Evakuierungsanschluss zum Evakuieren und/oder Befluiden des Hohlraums ist in bevorzugt ausgebildeten erfindungsgemäßen Ausgestaltungen vorgesehen.
  • Die Überdruckvorrichtung kann als eine Berstscheibe ausgebildet sein, die für einen vorbestimmten Berstüberdruck vorgesehen ist. Solche Berstscheiben sind Einwegvorrichtungen, die nach deren Auslösung zu ersetzen sind.
  • Nach einer weiteren fortgebildeten Ausgestaltung ist die Überdruckvorrichtung als ein mechanischer oder elektromechanischer Überdruckventil ausgebildet. Der elektromechanische Überdruckventil kann manuell oder durch elektrische Steuersignale bzw. Sensorsignale betätigbar sein.
  • Wenigstens eine Wandung und/oder die Oberfläche der Außenhülle und/oder Innenhülle ist bevorzugt mit wenigstens einer Infrarotreflexionsschicht oder -anordnung ausgestattet.
  • An die Überdruckvorrichtung ist mithilfe einer Rohrleitung in weiter bevorzugt ausgebildeten Ausgestaltungen ein Auffangbehälter zum Auffangen des durch die Überdruckvorrichtung freigelassenen Fluidmediums angeschlossen.
  • Der Auffangbehälter und die Rohrleitung sind in bevorzugten Ausgestaltungen doppelwandig ausgebildet und deren innenhüllenseitige und außenhüllenseitige Wandungen miteinander und mit den Wandungen des Behälters und/oder Rohres jeweils seitengleich randlos gasdicht verbunden, sodass die Verbindungsstellen keine Wärmerandbrücken bilden und deren Hohlräume miteinander einen gemeinsamen Hohlraum bilden.
  • An den Auffangbehälter kann ferner bevorzugt eine Ausstoßeinrichtung zum Freilassen des durch Überdruck überschüssigen Fluidmediums angeschlossen sein. Diese Ausstoßeinrichtung ermöglicht es, das Fluidmedium zwischenzeitlich zu entsorgen und den Auffangbehälter wieder in Bereitschaft zu versetzen.
  • Die Ausstoßeinrichtung weist vorzugsweise einen öffnenbaren Deckel und/oder eine Schott-Vorrichtung zum Trennen des Hohlraumes auf, wobei in dem durch die Schott-Vorrichtung abtrennbaren Teilhohlraum ein Evakuierungsanschluss zum Evakuieren und/oder Befluiden vorgesehen ist.
  • Der Deckel ist vorzugsweise mithilfe einer Dichtungs-Spannvorrichtung mit einer vorgegebenen Kraft verschließbar.
  • Der Deckel kann ferner bevorzugt mithilfe einer Betätigungsvorrichtung schließ- und öffnenbar ausgebildet sein, wobei die Betätigungsvorrichtung manuell und/oder elektromechanisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben sein kann.
  • Der Deckel ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung mithilfe einer Doppeldichtungverbindungs-Anordnung mit dem Auslassrohr verbunden, wobei die Doppeldichtungverbindungs-Anordnung jeweils eine nutzraumseitige und eine außenraumseitige jeweils kreisumlaufend geschlossen verlaufende Dichtungseinheiten und Gegendichtungseinheiten aufweisen kann, die voneinander durchgehend beabstandet sind.
  • Wenigstens die Dichtungseinheiten oder Gegendichtungseinheiten weisen ferner vorzugsweise jeweils einstückig ausgebildete elastische Dichtungen auf, die in einer Dichtungsnut verankert und gegen eine Dichtfläche oder -kante der komplementären Dichtungseinheit/en oder Gegendichtungseinheit/en gleichseitig und dicht in Angriff bringbar sind.
  • Die Dichtungs-Spannvorrichtung ist in der Lage, die Dichtungseinheiten und Gegendichtungseinheiten mit den jeweiligen elastischen Dichtungen kraftschlüssig und gleichmäßig gegeneinander in Angriff zu bringen und unter elastischer Spannwirkung der Dichtungen im Wesentlichen gasdicht zu halten.
  • Die Beabstandung der Innen- und Außenhüllen ist ferner bevorzugt durch Abstandhalter eines beliebigen, hier nicht abschließend aufgelisteten vorzugsweise evakuierbaren Abstandhaltertypen oder deren beliebigen Kombinationen ausgeführt: a). Druckkraft-, b). Druckkraft-Wabenkern-, c). Druckkraft-Füllstoffabstandhalter oder Gaskissen-Abstandhalter, d). Zugkraft-Abstandhalter, und/oder e). Radspeichen-Abstandhalter, f). magnetische oder elektromagnetische Abstandhalteranordnung oder eine beliebige Zusammensetzung davon.
  • Im Detail kann die erfindungsgemäße Überdruckschutzanordnung noch besser ausgebildet werden, wenn
    • a) die Druckkraft-Abstandhalteranordnung wenigstens einen massiv oder hohlräumig ausgebildeten Druckabstandhalter aufweist, der einen derart wärmedämmungsoptimierten Querschnitt aufweist, dass der Querschnitt der Kraft übertragenden Teile des Abstandhalters und einer maximierten Länge bis zum mit vorgegebenen Sicherheitsreserven beaufschlagten Druck-Festigkeitsgrenzwert des verwendeten Abstandhalter-Materials reduziert ist, wobei das Abstandhalter-Material einen möglichst geringen Wärmeleitwert aufweist, und/oder
    • b) die Druckkraft-Wabenkern-Abstandhalteranordnung einen derart wärmedämmungsoptimierten Querschnitt aufweist, dass ihre zulässige Flächenbelastbarkeit um einen vorgegebenen Sicherheitsfaktor höher oberhalb von dem durch die beaufschlagende Kraft/e ausgeübten Druck vorgegeben ist, und/oder
    • c). der Druckkraft-Füllstoffabstandhalter oder Gaskissen-Abstandhalter einen in einer dünnwandigen gasdichten Hülle eingeschlossenen evakuierten feststofflichen Pulver- oder Hartschaum-Füllstoff oder eine unter einem vorgegebenen Druck stehende Gasfüllung aufweist, wobei die Hülle bevorzugt wenigstens eine oder gar keine metallische Schicht aufweist, und wobei wenigstens ein Kissen-Abstandhalter zur Aufnahme eines anteiligen Flächendrucks ausgelegt und angeordnet ist, und der Querschnitt der feststofflich gefüllten Hülle bis zum mit vorgegebenen Sicherheitsreserven beaufschlagten Druck-Festigkeitsgrenzwert des verwendeten Füllstoff-Materials reduziert ist, oder der Innendruck des gasgefüllten Hüllenkörpers dem anteiligen Flächendruck angepasst ist, und die Wanddicke der Hülle für die wirkenden Oberflächen-Zugspanungskräfte wärmedämmend minimiert ausgelegt ist, und/oder
    • d) die Zugkraft-Abstandhalteranordnung wenigstens einen Zugkraft-Abstandhalter mit wenigstens einem Zugkraft-Übertragungselement aufweist, das einen derart wärmedämmungsoptimierten Querschnitt aufweist, der bis zum mit vorgegebenen Sicherheitsreserven beaufschlagten Zugkraft-Festigkeitsgrenzwert des verwendeten Materials reduziert ist, und/oder
    • e). der Radspeichen-Abstandhalter mit Speichen aus Zugkraft-Übertragungselementen ausgebildet ist, die einen derart wärmedämmungsoptimierten Querschnitt aufweisen, der bis zum mit vorgegebenen Sicherheitsreserven beaufschlagten Zugkraft-Festigkeitsgrenzwert des verwendeten Materials reduziert ist, und/oder
    • f) die magnetische oder elektromagnetische Abstandhalteranordnung auf die beaufschlagende zu übertragende Kräfte/Drehmoment bemessene Dimensionen aufweist.
  • Nach einem weiteren, verfahrenstechnischen Aspekt sind die erfindungsgemäßen Aufgaben durch ein Verfahren zum Begrenzen des Innendrucks in einem Behälter und/oder Rohr, aufweisend eine Überdruckschutzanordnung nach einer der vorhergehend beschriebenen bevorzugten oder erfindungsgemäß ableitbaren Ausgestaltungen gelöst.
  • Nach noch einem weiteren Aspekt sind die erfindungsgemäßen Aufgaben durch eine Verwendung der Überdruckschutzanordnung nach einer der vorhergehend beschriebenen bevorzugten oder erfindungsgemäß ableitbaren Ausgestaltungen für Übedruck-, Deflagration- und/oder Detonationssicherungen in Flüssiggas-Behältern und Rohrleitungen, Dampfkessel- und -behältern, Wärmespeichern und Wärmerohrleitungen und ähnlichen Vorrichtungen gelöst.
  • Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Teilquerschnittansicht einer erfindungsgemäßen Überdruckschutzanordnung in Einwegausgestaltung mit einhergehender Auflösung der Vakuumisolation;
  • 2 eine Teilquerschnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Überdruckschutzanordnung;
  • 3 eine Teilquerschnittansicht einer mehrfach verwendbaren erfindungsgemäßen Überdruckschutzanordnung;
  • 4 eine schematische Ansicht eines Behälter-Rohr-Systems mit einer weiteren erfindungsgemäßen Überdruckschutzanordnung unter Beibehaltung der Vakuumisolation; und
  • 5 eine Teilquerschnittansicht noch einer mehrfach verwendbaren erfindungsgemäßen Überdruckschutzanordnung.
  • 1 zeigt eine Teilquerschnittansicht einer erfindungsgemäßen Überdruckschutzanordnung 270 in Einwegausgestaltung mit einhergehender Auflösung der Vakuumisolation.
  • In dieser bevorzugten Ausgestaltung sind zwei durch Zerstörung wirkende Berstscheiben 270/1, 270/2 mit jeweils verschiedenem vordefiniertem Berstdruck im Einsatz.
  • Der Ausschnitt zeigt einen Abschnitt eines Behälters oder Rohres, dessen Innenhülle durch eine innere Wandung 107 oder 120/2 ausgebildet ist. Die Innenhülle umschließt einen Nutzraum 120/21, in dem ein fluides Medium unter Druck fließt oder beherbergt ist.
  • Die Innenhülle ist mit einer durch die äußere Wandung 106 oder 120/1 gebildeten Außenhülle beabstandet umschlossen. Die Beabstandung ist nur exemplarisch im vorliegender Ausgestaltung mit Zugkraft-Abstandhaltern realisiert, die jeweils entgegen hintergreifend angeordnete Druckaufnehmer 200/i, 201/i aufweisen, zwischen welchen eine Vielzahl von Zugkraft-Übertragungselementen 30 aufgespannt ist. Es können beliebige andere Abstandhalter zum Einsatz kommen. Der Hohlraum 121 zwischen den äußeren und inneren Wandungen ist bevorzugt evakuiert oder evakuierbar, bzw. in weiteren bevorzugten Ausgestaltungen mit einem wärmedämmenden Gas gefüllt.
  • Im Umgebungsbereich der erfindungsgemäßen Überdruckvorrichtung werden die Abstandhalter ausgespart und eine Überbrückungsanordnung realisiert, sodass in den beabstandeten Wandungen 106, 107 jeweils übereinander angeordnete Überdruck-Öffnungen vorgesehen sein können.
  • Die innenhüllenseitige Überdruck-Öffnung ist mit einer innenhüllenseitigen Berstscheibe 270/2 gasdicht verschlossen. Die dargestellte Verbindungsart ist lediglich beispielhaft als direkte Verlötung oder Verschweißung dargestellt. Andere Verbindungsarten schließen alle verfügbaren Verbindungen, wie insbesondere auch die häufig anzutreffende Flanschverschraubung ein.
  • Diese innenhüllenseitigen Berstscheibe 270/2 ist bevorzugt als eine in den Hohlraum 121 eingewölbte Zugspannung-Berstscheibe ausgebildet und für den vorgesehenen maximal zulässigen Druck im Nutzraum 120/21 ausgelegt.
  • Die entsprechende Überdruck-Öffnung der Außenhülle ist ebenso mit einer außenhüllenseitigen Berstscheibe 270/1 gasdicht verschlossen. Auch für diese gasdichte Verbindung gilt das oben Gesagte.
  • Die außenhüllenseitige Berstscheibe 270/1 ist aus einem flexiblen metallischen Material wie Aluminium oder Edelstahlfolie ausgebildet und zwecks günstiger Zuglastbeanspruchung nach innen in den Hohlraum 121 eingewölbt. Die beiden Berstscheiben 270/1, 270/2 sind also einander entgegen eingewölbt, aber beabstandet angeordnet, sodass kein konduktiver Kontakt besteht.
  • Die außenhüllenseitige Berstscheibe 270/1 hat eine Auslegung, die es ermöglicht den im Hohlraum 121 herrschenden Unterdruck gegenüber dem Umgebungsdruck von einem bar aufzufangen und ist daher wesentlich schwächer ausgeführt als die innenhüllenseitige Berstscheibe 270/2.
  • Tritt im Nutzraum 120/21 der Überdrucknotfall auf und berstet die innenhüllenseitige Berstscheibe 270/2, dann reist zum einen das ausströmende Fluid die schwach ausgelegte außenhüllenseitige Berstscheibe 270/1 auf und zum anderen reisen eventuell auch die nach außen sehr schnell hochberstenden Randbereiche der innenhüllenseitigen Berstscheibe 270/2 mit ihren scharfen Bruchkanten die außenhüllenseitige Berstscheibe 270/1 unterstützend auf. Beide Berstscheiben sind somit geborsten und das Fluid kann aus dem Nutzraum in die Umgebung austreten.
  • Der Hohlraum 121 verliert dabei seine Dichtheit. Diese bevorzugte Überdruckschutzanordnung 270 ist als eine Einwegvorrichtung konzipiert, d. h. nach dem eingetretenen Notfall ist die gesamte Behälter- oder Rohranordnung unbrauchbar und muss erst wieder instandgesetzt werden.
  • Für eine zugängliche Anbringung der Berstscheiben ist die außenhüllenseitige Überdruck-Öffnung vorzugsweise größer als die innenhüllenseitige Überdruck-Öffnung ausgebildet, sodass die innenhüllenseitige Berstscheibe 270/2 in zugänglicher Weise durch die außenhüllenseitige Überdruck-Öffnung angebracht oder ausgetauscht werden kann. Danach kann von außen die außenhüllenseitige Berstscheibe 270/1 am Rand der außenhüllenseitigen Überdruck-Öffnung angebracht werden.
  • Für eine Vielzahl der Anwendungen wie Flüssiggasflaschen oder -tanks kann diese bereits die bevorzugte Überdruckschutzanordnung sein, die eine Explosion verhindert. In diesem Fall ist die Aufrechterhaltung des Betriebs gegenüber der Sicherheit zweitrangig.
  • 2 zeigt eine Teilquerschnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Überdruckschutzanordnung 270.
  • Es ist eine modifizierte Variante der vorhergehenden Ausgestaltung, die besonders zugänglich angeordnete innenhüllenseitige Berstscheibe 270/2 und außenhüllenseitige Berstscheibe 270/1 aufweist.
  • Zu diesem Zweck sind die beiden Berstscheiben mittels jeweils eines Halter-Rohrstücks 120/2A und 120/1A von den jeweiligen Wandungen 106, 107 hervorgehoben angeordnet.
  • Die Halter-Rohrstücke 120/2A und 120/1A sind an jeweiliger Wandung 120/1 und 120/2, beispielsweise bevorzugt durch Verschweißung oder Verlötung gasdicht angeordnet.
  • Das außenhüllenseitige Halter-Rohrstück 120/1A ist bevorzugt derart kürzer als das innenhüllenseitige Halter-Rohrstück 120/2A ausgebildet, sodass das Letztere aus ihm hervorragt. So kann die innenhüllenseitige Berstscheibe 270/2 in besonders zugänglicher Weise an der Randkante des innenhüllenseitigen Halter-Rohrstücks 120/2A gasdicht angeordnet werden.
  • Danach wird eine außenhüllenseitige Kappe 120/1B mit an ihr vorzugsweise bereits gasdicht angeordneter außenhüllenseitiger Berstscheibe 270/1 in eine Führungskante des außenhüllenseitigen Halter-Rohrstücks 120/1A eingesetzt und die Verbindungskante 120/15 gasdicht verbunden. Auch diese Verbindung kann nach einer verfügbaren Technologie geschaffen werden. Die außenhüllenseitige Berstscheibe 270/1 kann alternativ auch nachträglich auf die außenhüllenseitige Kappe 120/1B gasdicht angeordnet werden.
  • In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen können anstelle der Berstscheiben auch Überdruckventile jeweils innenhüllenseitig und außenhüllenseitig eingesetzt werden. In diesen Fällen erübrigt sich der Austausch der Berstscheiben und die Betriebsbereitschaft der Anlage ist nach Beseitigung des Überdrucks einfach durch eine erneute Evakuierung des Hohlraumes 121 ausführbar, d. h. voll automatisierbar.
  • 3 zeigt eine Teilquerschnittansicht einer mehrfach verwendbaren erfindungsgemäßen Überdruckschutzanordnung 270.
  • Im Unterschied zu vorhergehenden Ausgestaltungen wird hier als eine Überdruckvorrichtung ein Überdruckventil 271 einer beliebigen verfügbaren Bauart eingesetzt und sein Ausgang mit einem weiterführenden inneren Rohr 120/2B verbunden.
  • Das Überdruckventil 271 ist ähnlich wie zuvor beschrieben zweck besserer Zugänglichkeit bei Montagearbeiten und der Verbindungsherstellung an einem hervor ragenden innenhüllenseitigen Halter-Rohrstück 120/2A mittels einer gasdichten Verbindung angeordnet. Die Verbindung kann mit einer der verfügbaren Technologien darunter auch per Flansch-Verschraubung (nicht dargestellt) entlang der Flanschanordnung 271/2 in zugänglicher Weise ausgeführt werden.
  • An dem anderen Ende des Überdruckventils 271 wird in gleicher Weise ein vorzugsweise weiterführendes inneres Rohr 120/2B gasdicht angeordnet. Nachdem dies fertiggestellt ist, kann ein äußeres Rohr 120/1B in eine Führungskante des außenhüllenseitigen Halter-Rohrstücks 120/1A eingesetzt und die Verbindungskante 120/15 gasdicht verbunden werden. Im vorliegenden Fall ist das äußere Rohr bevorzugt vakuumfest ausgeführt, sodass die Druckdifferenzkräfte nicht durch Abstandhalter aufgefangen werden müssen.
  • Die Beabstandung bzw. Zentrierung der inneren und äußeren Rohre im zwischen ihnen gebildeten Hohlraum 121 ist bevorzugt durch evakuierbare Abstandhalter ausführbar (nicht dargestellt) wie in 4 beschrieben. Diese Abstandhalter müssen lediglich die Massekräfte der Innenhülle mit dem Inhalt auffangen und sind daher höchst wärmedämmend ausführbar.
  • Die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen aus 1 bis 3 erlauben es, verfügbare Überdruckschutzmittel ohne oder mit geringen Anpassungen verwenden zu können.
  • 4 zeigt eine schematische Ansicht eines Behälter-Rohr-Systems mit einer weiteren erfindungsgemäßen Überdruckschutzanordnung 270 unter Beibehaltung der Vakuumisolation auch bei auftretendem Überdrucknotfall.
  • Ein doppelwandig isolierter Behälter 6 mit Rohranschluss ist als ein Verbund-System in Gestalt einer zusammengesetzten Anordnung bzw. Systems randlos mit einem Doppelrohr gasdicht verbunden.
  • Der Behälter 6 weist einen Nutzraum 120/21 auf, der beispielsweise ein heißes Energieträgermedium wie Wasser, Wasserdampf oder einen Salzträger oder ein kaltes flüssiges Gasmedium wie etwa Stickstoff oder Helium etc. beherbergen könnte.
  • Der Behälter 6 ist vorzugsweise wegen des in seinem Inneren herrschenden Überdrucks kreisrund bzw. zylindrisch ausgebildet, sodass die ihn bildende innere Wandung 107 Material sparend möglichst zugbelastet ist. Eine Kugelform kann diesen Effekt bekanntlich noch steigern.
  • Der die Innenhülle 120/2 bildende eigentliche Behälter ist in dieser Ausgestaltung beispielhaft an einer Vielzahl um ihn herum angeordneter magnetisch abstoßender Permanentmagnet-Abstandhalter 801/1i, 801/2i innerhalb einer Außenhülle 120/1 angeordnet. Die Außenhülle ist vorzugsweise aus Teilschalen zusammengesetzt, die mittels Flansch per Verschraubung oder Löt-/Schweißverbindungen an geneigten Hochkanten gasdicht verbunden sind. Die Innenhülle ist vorzugsweise ebenso zusammengesetzt, jedoch sind keine Schweißnähte dargestellt. Die durch die abstoßend orientierten Permanentmagnetpaare erzeugten Querverschiebungskräfte sind in vertikaler und horizontaler Richtung ausgeglichen. Die Rotationsrichtung kann entweder durch einen oval ausgebildeten Behälter-Querschnitt oder durch weitere (nicht dargestellte) in der Querschnittebene wirkende Querverschiebungshaltemittel aufgefangen sein.
  • Ein Fundamentsockel 150/5 stützt die Außenhülle 120/1 und überträgt die Masselast Fm auf den Boden. Die lasttragenden magnetischen Abstandhalter im unteren Bereich müssen das Gewicht Fm der Innenhülle 120/2n mit ihrem Inhalt zusätzlich zur Beabstandung gegen die Druckdifferenzkräfte FΔp tragen und sind deshalb größer dimensioniert.
  • Aus Gründen der vereinfachten Darstellung sind an diesem kesselartigen Wärme- oder Kältespeicher keine üblichen Wartungsöffnungen dargestellt. Diese, sowie weitere bekannte Merkmale, sind jedoch erfindungsgemäß als übereinander angeordnete doppelte Deckel mit oder ohne Randwärmebrücken ausführbar.
  • Die inneren Rohre 120/2a und 120/2b der Rohrleitung sind hierbei beispielhaft in einer gemeinsamen Außenhülle 120/1ab beabstandet beispielsweise ebenso durch magnetische Abstandhalter 10/i angeordnet. Ein Rohr davon kann als Befüllungsrohr und das andere als Entnahmerohr dienen, wobei auch Einrohr- und Mehrrohr-Lösungen umsetzbar sind. Ferner kann an die beiden Rohre ein Rohrsystem eines Wärmetauschers im Nutzraum 120/21 angeschlossen werden, der die Wärme bzw. Kälte entweder einbringt oder wegtransportiert.
  • Da ein derartiger in einem randlos verbundenen Verbund-System betriebener Wärme- oder Kältespeicher praktisch einen gegen Null strebenden Wärmeleitwert des Vakuums aufweisen kann, sind Speicher realisierbar, die Wärme oder Kälte über Monate und Jahre unter geringsten vernachlässigbaren Verlusten speichern können, sodass hierdurch Solar- und Windkraftenergie, aber auch die konventionellen Energieerzeuger von ihren nachteiligen Versorgungs-Schwankungen durch Energie-Verfügbarkeit und -Bedarf befreit werden und immer mit ihrem besten erreichbaren Wirkungsgrad betreibbar sind.
  • Damit die unabdingbare Überdruckschutzanordnung 270 keine Wärmebrücke bildet und diese erreichbare hohe Wärmedämmung schwächt, ist sie vorzugsweise wie in 3 zuvor beschrieben ausgeführt und weist ein Überdruckventil 271 auf. Mithilfe einer doppelwandig isolierten Rohrleitung 272/1 ist ein doppelwandig isolierter und gleichseitig randlos verbundener Auffangbehälter 272 mit dem Überdruckventil 271 verbunden. Alle Übergänge sind erfindungsgemäß gleichseitig und randlos ausgeführt, sodass keine Wärmerandbrücken bestehen.
  • Der Auffangbehälter 272 ist rein schematisch dargestellt. Seine innere und äußere beabstandete Wandungen sind ebenso mithilfe wärmedämmender Abstandhalter nach einer beliebigen Abstandhalterart beabstandet.
  • Vorzugsweise im unteren Bereich des Auffangbehälters 272 ist ein doppelwandig isoliertes Auslassrohr 272/2 zum Herauslassen des Fluidmediums aus dem Nutzraum 272/21 des Auffangbehälters 272 vorgesehen.
  • Das Auslassrohr 272/2 kann vorzugsweise an ein weitenführendes vorzugsweise doppelwandig isoliertes Rohrleitungsnetz angeschlossen sein, um dadurch beispielsweise den fluiden Ausstoß wieder verwenden zu können. In so einem Rohrleitungsnetz können weitere im inneren Rohr beabstandet von dem äußeren Rohr vorzugsweise ebenso wärmebrückenfrei montierte Ventile, Drosseln 273/3 usw. installiert sein.
  • Alternativ oder ergänzend kann das Auslassrohr 272/2 in einer erfindungsgemäßen doppelwandig isolierten als Ausstoßeinrichtung 273 ausgebildeten Überdruckvorrichtung münden, die es ermöglicht, das Fluidmedium aus dem Auffangbehälter 272 an die Umgebung herauszulassen. Die Ausstoßeinrichtung 273 ist in 5 nachfolgend näher beschrieben.
  • Die Hohlräume 121 aller verbundener Behälter, Rohre und Überdruckvorrichtungen sind vorzugsweise miteinander zu einem zusammenhängenden Hohlraum 121 verbunden, der von wenigstens einem Evakuierungsanschluss aus evakuierbar oder befluidbar ist.
  • Somit ist erfindungsgemäß ein doppelwandig übergangsfrei isoliertes weitverzweigtes Verbund-System aus Behältern und Rohren mit einer erfindungsgemäßen Überdruckschutzanordnung 270 realisiert, die sowohl im Normalbetrieb als auch bei Notfallbetrieb keine Wärmerandbrücke bildet und sofort wieder einsatzbereit ist, sobald der Störfall durch Druckabbau behoben ist.
  • 5 zeigt eine Teilquerschnittansicht noch einer mehrfach verwendbaren erfindungsgemäßen Überdruckschutzanordnung 273.
  • Diese Überdruckschutzanordnung ist als eine Ausstoßeinrichtung 273 zum Ausstoßen des Fluids in die Umgebung ohne Deevakuierung des gesamten Hohlraumes 121 realisiert. Das soll einen kontinuierlichen Betrieb einer Anlage gewährleisten. Die Ausstoßeinrichtung 273 kann entweder so wie in 4 beschrieben nach einem Auffangbehälter 272 oder auch direkt an einem Druckbehälter 6 aus 4 angeschlossen sein.
  • Am Ende der Ausstoßeinrichtung 273 ist eine Doppeldichtungsverbindungs-Anordnung 180 aus einem abnehmbaren doppelwandig isolierten Deckel 10/3 und dem doppelwandigen Auslassrohr gebildet. Die Ausstoßeinrichtung 273 ist bevorzugt aus drei jeweils eine Abstandhalteranordnung 10/1, 10/2 und 10/3 darstellenden Abschnitten randlos und gleichseitig jeweils innenhüllenseitig und außenhüllenseitig gebildet, sodass deren einzelne Hohlräume 121/a, 121/b und 121/c miteinander kommunizieren und im normalen Betrieb einen gemeinsamen Hohlraum 121 ausbilden, der keine direkte Wärmerandbrücken aufweist.
  • Vorzugsweise sind die Wandungen 106, 107 des Deckels jeweils durch Zugkraft-Abstandhalter mit entgegen hintergreifend vorragenden Druckaufnehmern 200i, 201i, beabstandet. Beliebige andere evakuierbare Abstandhalter sind jedoch auch hierfür einsetzbar. Damit die beiden Wandungen des Deckels auch im deevakuierten Zustand nicht voneinander abgetrennt werden, sind sie mithilfe von entgegen geneigten Rückkräfteübertragungsmitteln 130 in allen Freiheitsgraden entgegen der Vorspannung der Zugraft-Übertragungselemente 30 mit einer vorgegebenen Spannkraft vorgespannt. Dadurch wird auch gesichert, dass die Position der Gegendichtungselemente 180/4, 180/3 in Bezug aufeinander definiert und beibehalten oder nur unwesentlich verändert wird. Die Übertragung der Schließkräfte von der äußeren Wandung 106 auf die innere Wandung 107 des Deckels zum inneren Gegendichtungselement 180/4 ist auch durch die im Hohlraum 121/c angeordnete Rückkräfteübertragungsmittel 130 zumindest in X-Y-Ebene bewerkstelligt, die bevorzugt als Zugkraftelemente mit wärmedämmend optimiertem Querschnitt und mit einer maximierten Länge ausgebildet sind.
  • Die Doppeldichtungsverbindung 180 verwirklicht die Trennbarkeit der Anordnung, weshalb sie jeweils ein nutzraumseitiges und ein umgebungsraumseitiges einstückig kreisumlaufende und voneinander beabstandete Dichtungselemente 180/2, 180/1 am Rohrende und Gegendichtungselemente 180/4, 180/3 im Deckel aufweist. Elastische Dichtungen 180/11, 180/21 sind bevorzugt in jeweils einer von den korrespondierenden Dichtungselementen in je einer kreisumlaufenden Dichtungsnut angeordnet. Sie sind bevorzugt aus Silikon oder Neopren oder einem anderen Elastomer ausgebildet, je nach Anwendungstemperatur. So kann Neopren zwischen –45 und +100 Grad Celsius bevorzugt eingesetzt sein, während Silikon bis zu 300 Grad Celsius vertragen kann. Diese Dichtung kann in anderen bevorzugten Ausgestaltung als eine dünne die Kontaktfläche ganz ausfüllende Schicht ausgebildet sein. In weiteren Ausgestaltungen kann ein genau eingeschliffener Passsitz aus harten Materialien wie Metall, Glas und/oder Keramik ohne einer elastischen Dichtung zum Einsatz kommen, um höhere Temperaturanwendungen zu ermöglichen.
  • Die Oberflächen der Dichtungselemente 180/2, 180/1 und Gegendichtungselemente 180/4, 180/3 können unter einem Neigungswinkel wie dargestellt oder auch normal ausgerichtet angeordnet sein. Sie haben im späteren Betrieb vorzugsweise in dieser Ausgestaltung keine direkte Berührung miteinander, sondern nur über die jeweilige elastische Dichtung.
  • Die Dichtungselemente 180/2, 180/1 und Gegendichtungselemente 180/4, 180/3 sind voneinander im Hohlraum 121 rund um den Kantenrand der durch sie gebildeten Zugangsöffnung des Auslassrohres beabstandet angeordnet, sodass zwischen innen gar keine Wärmerandbrücke entsteht.
  • Ferner ist wenigstens eine Dichtungs-Spannvorrichtung 280 hier nur beispielsweise mit einer Spannvorrichtung aufweisend eine Feder 280/1, eine Stange 280/3 und Führungen 280/22 und 280/21 vorhanden, die dazu dient, die elastischen Dichtungen 180/11, 180/21 kraftschlüssig anzupressen und dadurch eine relativ gute Gasdichtheit zu erreichen. Bevorzugt gibt es eine Vielzahl um den Rand umlaufend angeordneter Dichtungs-Spannvorrichtungen 280 mit je einer Spannvorrichtung, um dadurch einen möglichst genauen, gleichmäßigen und kraftvollen Dichtungssitz zu erreichen. Bei runden Rohren und Deckeln kann hierzu alternativ eine Schraub- oder Bajonettverbindung verwendet werden. Die Spannvorrichtungen 280/1, 280/3 verbinden mit einer vorgegebenen Schließkraft, die höher als die durch den von dem Fluidmedium im Nutzraum 120/21 ausgeübte Druckkraft sein muss, die Doppeldichtungsverbindungs-Anordnung 280.
  • Nutzraumseitige und umgebungsraumseitige Dichtungselemente 180/2, 180/1 und Gegendichtungselemente 180/4, 180/3, sowie die Dichtungen 180/11, 180/21 weisen jeweils rundum verlaufende geschlossene bzw. einstückige gasdichte Gestalt auf, damit keine Leckstellen an Fügestellen entstehen können. Sie sind außerdem gasdicht mit der jeweiligen Wandung verbunden.
  • Die Rohre können einen beliebig geformten Querschnitt aufweisen, wobei die runde Form wegen Druckbeanspruchung im Nutzraum wohl am meisten zum Einsatz kommt.
  • Eine Schott-Vorrichtung 190 ist optional am Ende des Auslassrohres vorgesehen und stellt sicher, dass der im Normalbetrieb zusammenhängende Hohlraum 121 in zwei Teilhohlräume 121/a und 121/b mit dem Deckel-Hohlraum 121/c getrennt werden kann, bevor der Deckel 10/3 geöffnet wird.
  • Diese erfindungsgemäße Schott-Vorrichtung 190 weist vor allem zwei feststehende, ein außenraumseitiges und ein nutzraumseitiges, voneinander rundum kontaktlos beabstandete Gegendichtungselemente 190/2 und 190/3 auf. Diese sind im vorliegenden Beispiel als je ein gasdichtes vorzugsweise aus Metallblech geformtes Element ausgebildet, deren Dichtungskanten voneinander in einem ausreichenden Abstand, beispielsweise von 1 mm bis mehreren mm, in einer zur Längsachse Z vorzugsweise normalen X-Y-Ebene verlaufen. Ein bewegliches, vorzugsweise elastisches Dichtungsmittel 190/4 ist an einem beweglich angeordneten Ankerelement 190/5 angeordnet und in dargestelltem Zustand in seiner offenen Stellung im normalen Betrieb. Die Teilhohlräume 121/a und 121/b sind miteinander und somit auch mit dem angeschlossenen Teilhohlraum 121/c des Deckels verbunden.
  • Damit die Dichtungskanten der Gegendichtungselemente 190/2 und 190/3 in Längsrichtung Z nicht gegeneinander infolge von mechanischen oder thermisch bedingten Verschiebungen der inneren und äußeren Rohre verschoben werden und dadurch nicht mehr abdichtbar wären, werden sie in axialer Längsrichtung Z durch einen speziellen Halter 130/10 mit Rückkräfteübertragungsmitteln 130/1 und 130/2 in Position gehalten. Diese sind bevorzugt als Zugkraftelemente mit einem wärmedämmend optimierten Querschnitt ausgebildet. Die erforderliche thermische Ausdehnungskompensation des Rohrsystems muss daher vor und nach der Schott-Vorrichtung 190 ausgeführt werden, da sie selbst eine feste Positionierung der Dichtungskanten benötigt. Der Halter 130/10 mit Rückkräfteübertragungsmitteln 130/1 und 130/2 ist beispielsweise mittels zwei ineinander positionierten beabstandeten Hülsen ausgebildet, deren Durchmesser jeweils durch den jeweiligen Durchmesser der korrespondierenden inneren und äußeren Rohre 120/2b, 120/1b vorgegeben ist, sodass sie in den Hohlraum einführbar sind. Abschließend müssen beide Hülsen an beiden der jeweiligen Rohrwandungen kraftschlüssig befestigt werden, z. B. durch Presssitz, Verklebung, Verschweißung, Verlötung oder Quetschung oder ähnlich.
  • In radialen Richtungen X, Y ist das innere Rohr 120/2b in dem äußeren Rohr 120/1b bevorzugt durch zwei Abstandhalter 10/i und 10/i+1 mit einem vorgegebenen Rohrabstand ΔD beabstandet und möglichst genau zentriert. Die beiden Abstandhalter 10/i und 10/i+1 können von einem beliebigen, jedoch erfindungsgemäß evakuierbaren Typ sein, werden bevorzugt jedoch als Zugkraft-Übertragungselemente ausgebildet. Beispielsweise eignet sich hierzu ein Abstandhalter in Formgestalt eines Speichenrades, das das innere Rohr 120/2b umfasst nach einer weiteren Anmeldung des vorliegenden Anmelders hervorragend.
  • Ferner können die Funktionen der Rückkräfteübertragungsmittel 130/1 und 130/2 auch in wenigstens einen der Abstandhalter 10/i und 10/i+1 verlagert sein, indem seine Speichenelemente entsprechend geneigt angeordnet werden.
  • Das bewegliche Ankerelement 190/5 ist durch ein schematisch dargestelltes Federelement 190/6 in seiner geöffneten Stellung gehalten. Die auf das Ankerelement 190/5 bevorzugt durch die Wandung 120/1b hindurch wirkende elektromagnetische Spule 190/1 ist derzeit unbestromt. Es liegt ein Dauerbetriebszustand vor, in dem keine Wärmebrücken zwischen äußerem und innerem Rohren bestehen. Ein Evakuierungsanschluss bzw. Ventil 180/10 ist gasdicht verschlossen. Es kann ein Fluid in dem Nutzraum 120/21 einen Druck ausüben.
  • Nachdem ein Fluidaufnahmevorgang eingeleitet oder abgeschlossen ist, wenn beispielsweise ein Überdruckventil 271 in 4 überschüssiges Fluidmedium in den Auffangbehälter 272 abgeleitet hat, kann ein Fluidauslassvorgang eingeleitet werden.
  • Hierzu wird zunächst die Schott-Vorrichtung 190 geschlossen, indem die Spule 190/1 bestromt wird. Das Ankerelement 190/5 wird elektromagnetisch bzw. alternativ permanentmagnetisch durch die äußere Wandung hindurch angezogen und presst mit einer vorgegebenen Schließkraft das elastische zentrale bewegliche Dichtungsmittel 190/4 gleichzeitig gegen die beiden voneinander rundum beabstandeten Dichtungskanten der feststehenden Gegendichtungselemente 190/2 und 190/3. Diese können aufgrund ihrer Blechausgestaltung einwenig elastisch nachgeben, um kleine Positionsungenauigkeiten auszugleichen. Dadurch ist eine Trennung zwischen den Teilhohlräumen 121/a und 121/b realisiert und zugleich jedoch auch eine temporäre Wärmeübertragungsbrücke über das zentrale Dichtungsmittel 190/4 geschaffen, das dadurch selbst der Betriebstemperatur des Nutzraums 120/21 ausgesetzt wird.
  • Dies ist jedoch eine temporäre Situation, die lediglich während des Trennvorgangs aufrecht erhalten wird. Im nächsten Schritt kann die Befluidung der abgetrennten Teilhohlräume 121/b und 121/c über den Evakuierungsanschluss 180/10 erfolgen oder die Spannvorrichtung 180/5 direkt aufgelöst werden und der Teilhohlraum 121/b und 121/c mit Außenluft oder bevorzugt mit einem feuchtefreien Gas befluidet werden.
  • Eine aktive Betätigungsvorrichtung (nicht dargestellt) wirkt über einen Hebel oder Zugseil 280/5 gegen die Spannvorrichtungen 280 und öffnet den Deckel 10/3. Die nicht dargestellte Betätigungsvorrichtung kann pneumatisch, hydraulisch, elektromechanisch oder anders realisiert und manuell oder von einer nicht dargestellten Steuerung betrieben sein.
  • Nachdem die Doppeldichtungsverbindungs-Anordnung 180 aufgelöst ist, tritt das Fluidmedium aus dem Nutzraum 120/21 in die Umgebung heraus, wodurch der Auffangbehälter 272 in 4 entleert oder ein Behälter 6 direkt druckentlastet wird.
  • Nach erfolgter Entleerung des Auffangbehälters 272 kann ein Schließvorgang eingeleitet werden, um ihn wieder bereit für den nächsten Notfall zu machen und die durch die Schott-Vorrichtung geschaffene Wärmerandbrücke aufzuheben. Hierzu wird zunächst die Betätigungsvorrichtung über den Hebel oder Zugseil 280/5 den Deckel durch die Spannvorrichtungen 280 schließen lassen.
  • Wenn dieses abgeschlossen ist, kann im nächsten Schritt der Teilhohlraum 121/b und 121/c des Deckels über den Evakuierungsanschluss/Ventil 180/10 mithilfe einer zuschaltbaren Vakuumpumpe evakuiert werden. Es wird hierbei ein relativ kleiner Teilhohlraum evakuiert, sodass Zeit- und Energieaufwand gering gehalten werden, wodurch eine Art energiesparende Schleußenvorrichtung realisiert ist.
  • Nachdem im Teilhohlraum 121/b der gewünschte Evakuierungsgrad erreicht ist, kann anschließend das Ventil 180/10 dicht verschlossen und die Schott-Vorrichtung 190 wieder geöffnet und die Teilhohlräume 121/b und 121/c des Deckels und 121/1a des Auslassrohres miteinander durchgehend verbunden werden. Die Wärmebrücke ist dadurch aufgehoben und war somit nur kurze Zeit zugeschaltet. Die Spule 190/1 ist in diesem Dauerbetriebszustand unbestromt und das zentrale Dichtungselement 190/4 hat keine Berührung mit dem nutzraumseitigen Temperaturpotenzial, sondern über das Ankerelement 190/5 mit dem außenraumseitigen Temperaturpotenzial, wodurch es wieder die Umgebungstemperatur erlangen kann. Der angeschlossene Deckel gewährleistet eine durchgehende randlose Beabstandung ohne Wärmebrücken, sodass die volle Effektivität der randlosen wärmebrückenfreien vakuumisolierten Wärmedämmung der gesamten Anlage zum Tragen kommen kann.
  • Die Spule 190/1 kann in anderen erfindungsgemäßen Ausgestaltungen auch im Hohlraum 121/b angeordnet werden, was jedoch einen zusätzlichen Aufwand zu ihrer Stromversorgung durch die äußere Wandung hindurch erforderlich macht.
  • Anwendungen sind sehr vielfältig und können im Bereich sehr heißer Wärmeenergiespeicher oder Behälter sehr kalter kryogener Temperaturen für flüssige Gase wie Stickstoff, Helium oder Wasserstoff sowohl feststehend als auch für Transport vorgesehen sein. Rohrleitungen oder Suprastromleitungen bieten weitere Einsatzfelder.
  • Außerdem ist die beschriebene Schott-Vorrichtung 190 auch in einem ausgedehnten Rohrleitungssystem zum Unterteilen in trennbare Sektionen verwendbar, die ferngesteuert von einem Steuerungssystem ein- und ausschaltbar sind. Auf diese Weise kann ein erkannter Leckvorfall lokal eingeschränkt werden, oder Bau- und Servicearbeiten lokal ausgeführt werden, ohne dass dafür aufwendig beispielsweise ein kilometerlanges Rohrsystem vollständig deevakuiert werden muss.
  • Die Schott-Vorrichtung 190 ist bevorzugt als eine Baueinheit ausgeführt, die ein Rohr-Anschlüssmittel aufweist, um dadurch in einem Rohrsystem an gewünschter Stelle einfügbar zu sein.
  • Im vorliegenden Beispiel ist dies bevorzugt durch eine mittels je einer geneigten radialen Verbindungskante 120/34 entlang der Berührungskante 120/15 geschaffenen außenraumseitigen Verbindung und einer nutzraumseitigen Verbindung durch eine Verbindungsnaht 120/20 realisiert. Damit die innere Verbindung in zugänglicher Weise ausgeführt werden kann, ist das innere Rohr 120/2b um eine Vorstrecklänge l120 gegenüber dem äußeren Rohr 120/1b vorragend angeordnet. Diese Vorstrecklänge kann in anderen bevorzugten Ausgestaltung genau anders herum angeordnet werden, denn es hängt nur davon ab, in welcher Reihenfolge die Rohre und die Schott-Vorrichtung miteinander verbunden werden sollen.
  • Es können alle bekannten Verbindungsarten außen als auch innen angewendet werden, wie Verschweißung, Verlötung, Verschraubung mit einer Gegengewindemuffe oder Flanschverschraubung usw..
  • Damit die Spule 190/1 in ihrer Position montierbar und austauschbar ist, wird sie bevorzugt aus wenigstens zwei Teilsegmenten, d. h. eigentlich aus zwei getrennten Spulen zusammengesetzt, die das äußere Rohr 120/1b umschließen. Da das Ankerelement 190/5 in vorliegender Ausgestaltung einen größeren Durchmesser aufweisen muss als das äußere Rohr, ist es in einer nach außen vorragend ausgeformten Ankernut angeordnet. Nach seiner Anordnung darin werden die zwei Hälften des hierfür geteilt ausgebildeten äußeren Rohres 120/1b entlang der Berührungskante 120/16 gasdicht verbunden.
  • Anzumerken ist, dass erfindungemäße Schott-Vorrichtungen ferner alternativ manuell betätigbar und/oder durch einen Elektromotor/Getriebe oder andere Antriebe betätigbar ausgebildet sein können.
  • Es sei schließlich angemerkt, dass die dargestellten Ausgestaltungen nicht den gesamten Umfang der vorliegenden Erfindung beschreiben können, sondern es einem durchschnittlichen Fachmann möglich ist, weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen zu kreieren, die von dem in den Ansprüchen definierten Schutzumfang erfasst sind, ohne dass er hierzu erfinderisch tätig werden muss.
  • Bezugszeichenliste
  • 6
    Behälter
    10, 10/1, 10/2, 10/3
    Abstandhalteranordnung
    10/i
    i-ter Abstandhalter
    106, 107
    Wandung
    120/1
    Außenhülle, Wandung
    120/2
    Innenhülle, Wandung
    120/2A, 120/1A
    Halter-Rohrstück
    120/1B
    Kappe
    120/2B
    inneres Rohr
    120/1a, 120/1b, 120/1c
    äußere Wandung, Rohr
    120/2a, 120/2b, 120/2c
    innere Wandung, Rohr
    120/1ab
    Außenhülle
    120/15
    Flansch, Verbindungsmittel, Anschlussrand, Verbindungskante
    120/20
    Verbindungsnaht
    120/21, 272/21
    Nutzraum
    120/34
    Verbindungskante
    121, 121/a, 121/b, 121/c
    Hohlraum
    130, 130/1, 130/2
    Rückkräfteübertragungsmittel
    130/10
    Halter
    150/5
    Fundamentsockel
    180
    Doppeldichtungsverbindungs-Anordnung
    180/2, 180/1
    Dichtungselemente
    180/3, 180/4
    Gegendichtungselemente
    180/10
    Evakuierungsanschluss, Ventil
    180/11, 180/21
    Dichtung
    190
    Schott-Vorrichtung
    190/1
    Spule
    190/2, 190/3
    Gegendichtungselemente
    190/4
    Dichtungsmittel
    190/5
    Ankerelement
    200/i, 201/i
    Druckaufnehmer
    270
    Überdruckschutzanordnung
    270/1, 270/2
    Überdruckvorrichtung, Berstscheibe
    271
    Überdruckvorrichtung, Überdruckventil
    271/1, 271/2
    Flansch, Verbindungsmittel, Anschlussrand
    272
    Auffangbehälter
    272/1
    Rohrleitung
    272/2
    Auslassrohr
    272/3
    Ventil
    273
    Ausstoßeinrichtung, Überdruckschutzanordnung
    280
    Dichtungs-Spannvorrichtung
    280/1
    Feder
    280/22, 280/21
    Führungen
    280/3
    Stange
    280/5
    Hebel oder Zugseil
    30
    Zugkraft-Übertragungselemente, -Matte
    801/1i, 801/2i
    Permanentmagnet-Abstandhalter
    ΔD
    Rohrabstand
    Fm
    Gewicht
    FΔp
    Druckdifferenzkräfte
    l120
    Vorstrecklänge
    X, Y, Z
    Richtungen

Claims (10)

  1. Überdruckschutzanordnung (270) zum Begrenzen des Innendrucks eines fluiden Mediums in einem Behälter (6) und/oder Rohr, aufweisend eine Überdruckvorrichtung (271), dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (6) und/oder Rohr doppelwandig wärmeisoliert ist, wobei eine durch eine innere Wandung (107, 120/2) gebildete Innenhülle (120/2, 107) von einer durch eine äußere Wandung (106, 120/1) gebildeten Außenhülle (120/1, 106) des doppelwandigen Behälters und/oder Rohres durch einen Hohlraum (121) beabstandet angeordnet ist, und eine innenhüllenseitige Überdruckvorrichtung (271) in die oder an der Innenhülle (107, 120/2) des doppelwandigen Behälters und/oder Rohres eingebaut ist.
  2. Überdruckschutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innenhüllenseitige Überdruckvorrichtung (271, 270/2) von der Außenhülle (106, 120/1) beabstandet ist, sodass zwischen innen kein direkter konduktiver Kontakt besteht, und/oder in der Außenhülle (106, 120/1) eine außenhüllenseitige Überdruckentlastungsvorrichtung (270/1) derart vorgesehen ist, dass das durch die innenhüllenseitige Überdruckvorrichtung (270/2, 271) nach Überschreiten des vorgegebenen maximalen Druckes austretende Medium die außenhüllenseitige Überdruckentlastungsvorrichtung (270/1) durch seinen Druck und/oder massebedingten Strömungsaufprall öffnet und das Medium austreten lässt, wobei der Hohlraum (121) evakuiert und/oder evakuierbar oder wärmedämmend befluidet und/oder befluidbar ist.
  3. Überdruckschutzanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Überdruckvorrichtung als eine Berstscheibe (270/2) ausgebildet ist, oder die Überdruckvorrichtung (271) als ein mechanischer oder elektromechanischer Überdruckventil (271) ausgebildet ist, wobei an die Überdruckvorrichtung (271) mithilfe einer Rohrleitung (272/1) ein Auffangbehälter (272) zum Auffangen des durch die Überdruckvorrichtung freigelassenen Fluidmediums angeschlossen sein kann, wobei der Auffangbehälter (272) und die Rohrleitung (272/1) doppelwandig ausgebildet und deren innenhüllenseitige und außenhüllenseitige Wandungen miteinander und mit den Wandungen des Behälters (6) und/oder Rohres jeweils seitengleich randlos gasdicht verbunden sein können, sodass die Verbindungsstellen keine Wärmerandbrücken bilden und deren Hohlräume miteinander einen gemeinsamen Hohlraum (121) bilden, wobei an den Auffangbehälter (272) eine Ausstoßeinrichtung (273) zum Freilassen des durch Überdruck überschüssigen Fluidmediums angeschlossen sein kann.
  4. Überdruckschutzanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausstoßeinrichtung (273) einen öffnenbaren Deckel (10/3) und/oder eine Schott-Vorrichtung (190) zum Trennen des Hohlraumes (121) aufweist, wobei in dem durch die Schott-Vorrichtung (190) abtrennbaren Teilhohlraum (121/b) ein Evakuierungsanschluss (180/10) zum Evakuieren und/oder Befluiden vorgesehen ist, wobei der Deckel (10/3) mithilfe einer Dichtungs-Spannvorrichtung (280) mit einer vorgegebenen Kraft verschließbar ist, und wobei der Deckel (10/3) optional mithilfe einer Betätigungsvorrichtung (280/5) öffnenbar ausgebildet ist, wobei die Betätigungsvorrichtung manuell und/oder elektromechanisch, pneumatisch oder hydraulisch angetrieben sein kann.
  5. Überdruckschutzanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (10/3) mithilfe einer Doppeldichtungverbindungs-Anordnung (180) mit dem Auslassrohr verbunden ist, wobei die Doppeldichtungverbindungs-Anordnung (180) jeweils eine nutzraumseitige und eine außenraumseitige jeweils kreisumlaufend geschlossen verlaufende Dichtungseinheiten (180/1, 180/2) und Gegendichtungseinheiten (180/3, 180/4) aufweisen, die voneinander durchgehend beabstandet sind.
  6. Überdruckschutzanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die Dichtungseinheiten (180/1, 180/2) oder Gegendichtungseinheiten (180/3, 180/4) jeweils einstückig ausgebildete elastische Dichtungen (180/11, 180/21) aufweisen, die in einer Dichtungsnut verankert und gegen eine Dichtfläche oder -kante der komplementären Dichtungseinheit/en (180/1, 180/2) oder Gegendichtungseinheit/en (180/3, 180/4) gleichseitig und dicht in Angriff bringbar sind.
  7. Überdruckschutzanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungs-Spannvorrichtung (280) in der Lage ist, die Dichtungseinheiten (180/1, 180/2) und Gegendichtungseinheiten (180/3, 180/4) mit den jeweiligen elastischen Dichtungen (180/11, 180/21) kraftschlüssig und gleichmäßig gegeneinander in Angriff zu bringen und unter elastischer Spannwirkung der Dichtungen (180/11, 180/21) im Wesentlichen gasdicht zu halten.
  8. Überdruckschutzanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandung der Innen- und Außenhüllen (106, 107, 106/1, 107/1, 120/1, 120/2, 120/1a, 120/1b, 120/1c) durch Abstandhalter eines beliebigen, hier nicht abschließend aufgelisteten Abstandhaltertypen oder deren beliebigen Kombinationen ausgeführt ist: a). Druckkraft-, b). Druckkraft-Wabenkern-, c). Druckkraft-Füllstoffabstandhalter oder Gaskissen-Abstandhalter, d). Zugkraft-Abstandhalter (30), und/oder e). Radspeichen-Abstandhalter (10/i), f). magnetische oder elektromagnetische Abstandhalteranordnung (801/1i, 801/2i) oder eine beliebige Zusammensetzung davon, wobei a) die Druckkraft-Abstandhalteranordnung wenigstens einen massiv oder hohlräumig ausgebildeten Druckabstandhalter aufweist, der einen derart wärmedämmungsoptimierten Querschnitt aufweist, dass der Querschnitt der Kraft übertragenden Teile des Abstandhalters und einer maximierten Länge bis zum mit vorgegebenen Sicherheitsreserven beaufschlagten Druck-Festigkeitsgrenzwert des verwendeten Abstandhalter-Materials reduziert ist, wobei das Abstandhalter-Material einen möglichst geringen Wärmeleitwert aufweist, und/oder b) die Druckkraft-Wabenkern-Abstandhalteranordnung (103) einen derart wärmedämmungsoptimierten Querschnitt aufweist, dass ihre zulässige Flächenbelastbarkeit um einen vorgegebenen Sicherheitsfaktor höher oberhalb von dem durch die beaufschlagende Kraft/e ausgeübten Druck vorgegeben ist, und/oder c). der Druckkraft-Füllstoffabstandhalter oder Gaskissen-Abstandhalter einen in einer dünnwandigen gasdichten Hülle eingeschlossenen evakuierten feststofflichen Pulver- oder Hartschaum-Füllstoff oder eine unter einem vorgegebenen Druck stehende Gasfüllung aufweist, wobei die Hülle bevorzugt wenigstens eine oder gar keine metallische Schicht aufweist, und wobei wenigstens ein Kissen-Abstandhalter zur Aufnahme eines anteiligen Flächendrucks ausgelegt und angeordnet ist, und der Querschnitt der feststofflich gefüllten Hülle bis zum mit vorgegebenen Sicherheitsreserven beaufschlagten Druck-Festigkeitsgrenzwert des verwendeten Füllstoff-Materials reduziert ist, oder der Innendruck des gasgefüllten Hüllenkörpers dem anteiligen Flächendruck angepasst ist, und die Wanddicke der Hülle für die wirkenden Oberflächen-Zugspanungskräfte wärmedämmend minimiert ausgelegt ist, und/oder d) die Zugkraft-Abstandhalteranordnung wenigstens einen Zugkraft-Abstandhalter mit wenigstens einem Zugkraft-Übertragungselement (30) aufweist, das einen derart wärmedämmungsoptimierten Querschnitt aufweist, der bis zum mit vorgegebenen Sicherheitsreserven beaufschlagten Zugkraft-Festigkeitsgrenzwert des verwendeten Materials reduziert ist, und/oder e). der Radspeichen-Abstandhalter (10/i) mit Speichen aus Zugkraft-Übertragungselementen (30) ausgebildet ist, die einen derart wärmedämmungsoptimierten Querschnitt aufweisen, der bis zum mit vorgegebenen Sicherheitsreserven beaufschlagten Zugkraft-Festigkeitsgrenzwert des verwendeten Materials reduziert ist, und/oder f) die magnetische oder elektromagnetische Abstandhalteranordnung (801/1i, 801/2i) auf die beaufschlagende zu übertragende Kräfte/Drehmoment bemessene Dimensionen aufweist.
  9. Verfahren zum Begrenzen des Innendrucks in einem Behälter (6) und/oder Rohr (120/2), aufweisend eine Überdruckschutzanordnung (270) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt ist.
  10. Verwendung der Überdruckschutzanordnung (270) nach einem der vorhergehenden Ansprüche für Übedruck-, Deflagration- und/oder Detonationssicherungen in Flüssiggas-Behältern und Rohrleitungen, Dampfkessel- und -behältern, Wärmespeichern und Wärmerohrleitungen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015204618A1 (de) * 2015-03-13 2016-09-15 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kryogener Druckbehälter

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