DE1197484B - Einrichtung zum Lagern oder Transportieren tiefsiedender verfluessigter Gase bei etwa Atmosphaerendruck - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4S07¥W PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

F25j

Deutsche Kl.: 17g-4

1197484
C 241641 a/17 g
19. Mai 1961
29. Juli 1965

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Lagern oder Transportieren tiefsiedender verflüssigter Gase bei etwa Atmosphärendruck mit einem äußeren Mantel und einer an dessen Innenfläche angebrachten Wärmeisolierung, welche aus einer ersten Schicht aus porösem, den Durchtritt von Flüssigkeit verhindernden Material und einer zweiten flüssigkeitsdurchlässigen, einem von dem Mantel umschlossenen Innenraum zugekehrten Schicht besteht, wobei in dem Innenraum mindestens ein Behälter zur Aufnahme des verflüssigten Gases untergebracht ist.

Wärmeisolierte Behälter zum Aufbewahren und Transportieren einer kalten Flüssigkeit, die aus einem Hauptbehälter mit großem Fassungsvermögen bestehen, der sich innerhalb eines Metallgehäuses befindet und bei dem zur Wänneisolation poröses Material verwendet wird, sind bekannt. Man hat auch schon an der Innenseite des äußeren Mantels eine Wärmeisolierung aus einer Balsaholzschicht befestigt, welche dem Eindringen von Flüssigkeit zu widerstehen vermag. An dieser Schicht anliegend befindet sich ein weiteres wärmeisolierendes Material, welches dem Eindringen von Flüssigkeit keinen Widerstand leistet. Diesen bekannten Behältern gemeinsam ist der Nachteil, daß sie verhältnismäßig große Mengen an teurem Isoliermaterial benötigen. Da z. B. beim Transport von verflüssigtem Methan bei Atmosphärendruck die Temperatur —161° C beträgt, muß in diesem Falle die Balsaholzschicht etwa 40 cm dick sein. Außerdem bereitet die Befestigung der Isolierung an dem Mantel bei unebener Oberfläche Schwierigkeiten.

Diese Nachteile werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die erste Schicht der Wärmeisolierung auf Sperrholzplatten befestigt ist, die mittels Leisten unter Bildung eines Hohlraumes an der Innenfläche des äußeren Mantels angebracht sind, und daß die zweite zwischen einer Wand und der ersten Schicht befindliche, aus einem faser- oder stückförmigen Material bestehende Schicht der Wärmeisolierung an der Innenseite der ersten Schicht anliegt.

Beispiele für verflüssigte Gase sind verflüssigtes Erdgas, verflüssigtes Methan oder verflüssigterStickstoff.

Im Fall von verflüssigtem Erdgas sollte die erfindungsgemäße Einrichtung so beschaffen sein, daß sie für große Mengen von verflüssigtem Gas bei Temperaturen von etwa —160° C geeignet ist. Bei anderen verflüssigten Gasen sind die Temperaturen noch niedriger.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ist insbesondere zur Verwendung in einem Schiri bestimmt.

Einrichtung zum Lagern oder Transportieren
tiefsiedender verflüssigter Gase bei etwa
Atmosphärendruck

Anmelder:

Conch International Methane Limited,

Nassau, Bahamas (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2

Als Erfinder benannt:

Charles George Filstead, Esher, Surrey

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 27. Mai 1960 (32248) ■

Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung können verhältnismäßig billige und leicht beschaffbare Wärmeisoliermaterialien verwendet werden, die bequem so eingebaut werden können, daß ein abgegrenzter isolierter Raum entsteht, wobei die Isolierung die Funktion eines zweiten Behälters als Schutz gegen das Übergehen der Kälte der Flüssigkeit auf das Stahlblech des Schiffs ausüben kann, wenn Undichtigkeiten im Hauptbehälter entstehen, in dem die flüssige Ladung enthalten ist.

Es wurde festgestellt, daß eine Dicke des Isoliermaterials von nur etwa 7,5 bis 15 cm erforderlich ist, um eine Temperaturdifferenz von etwa 100 bis 150° C aufrechtzuerhalten, wenn es die Eigenschaft aufweist, gegen das Durchdringen von Flüssigkeit widerstandsfähig zu sein. Dadurch wird es möglich, die Dicke und entsprechend die Kosten der Isolierschicht, die dazu bestimmt ist, eine zweite Schutzbegrenzung gegen das Durchdringen von Flüssigkeit zum Mantel (Metallwand des Behälters) zu schaffen, zu vermindern, wobei sich zusätzlich zu den geringeren Kosten der Isolierung und in Verbindung damit eine Verminderung des Wärmeübergangs ergibt. Diese Verbindung schafft daher die erwünschten Eigenschaften der Wärmeisolierung und stellt gleichzeitig einen Schutz gegen Schädigung des Metalls dar, wobei auch die Gesamtkosten der Isolierung und die Kosten des Einbaus vermindert werden.

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Ein Isoliersystem der beschriebenen Art hat die Fähigkeit, Flüssigkeit, die die eine Oberfläche direkt berührt, am Durchdringen durch die Dicke der Isolierung zur entgegengesetzten Fläche zu hindern, und dabei das Vorhandensein eines isolierenden Hohlraums sicherzustellen, der die Flüssigkeit von der Metallwand des Gehäuses oder der Innenhülle trennt. Eine solche Isolierschicht kann aus einem porösen Isoliermaterial mit Verbindungen zwischen den Porenstrukturen hergestellt sein, wenn die Fläche entgegengesetzt der Fläche, die die Flüssigkeit direkt berührt, abgedichtet auf einer für Flüssigkeit und Dampf undurchlässigen Wand befestigt ist, und wenn die Dampfdurchlässigkeit der Poren in der senkrechten Richtung geringer als die Dampfmenge ist, die aus der Flüssigkeit, die die Innenfläche der Isolierschicht direkt berührt, in den Poren entsteht. Unter diesen Bedingungen wird die Flüssigkeit ein kurzes Stück in die Innenfläche der Isolierschicht eindringen, bis sie über den Querschnitt der Isolierung eine Temperatur erreicht, die über dem Siedepunkt der Flüssigkeit liegt. Unter diesen Bedingungen wird die Flüssigkeit an der Zwischenfläche in einer Menge verdampfen, die größer als das Maß der senkrechten Entfernung des Dampfes aus der Isolierschicht ist, wodurch dieser Dampf zwischen dem flüssigkeitsgetränkten Teil der Isolierschicht und der für Flüssigkeit und Dampf undurchlässigen Wand an der entgegengesetzten Seite der Isolierschicht eingeschlossen wird.

Dieser eingeschlossene Dampf erzeugt einen Gegendruck, der sich so auswirkt, daß die Flüssigkeit am weiteren Eindringen gehindert wird, wodurch dazwischen ein isolierter Raum bestehenbleibt.

Isoliermaterialien, bei denen die Entstehung dieses Prinzips des Gegendrucks möglich ist, umfassen Isolierschichten, die aus Balsaholz, Schaumglas und bestimmten Schaumkunststoffen wie Polyuräthanen und Polyvinylchloriden bestehen.

Wenn anstatt eines Isoliermaterials, dessen Poren miteinander verbunden sind, das Isoliermaterial, das die erste Isolierschicht bildet, nicht verbundene Poren umfaßt, kann die Flüssigkeit gar nicht in die Isolierschicht eindringen, so daß die Bedingungen, die zur Ausnutzung des Gegendruckprinzips, das oben beschrieben wurde, wesentlich sind, nicht gegeben sind. Trotzdem ist es jedoch aus Sicherheitsgründen erwünscht, eine solche erste Isolierschicht mit einer für Flüssigkeit und Dampf undurchlässigen tragenden Fläche abgedichtet zu verbinden. Isoliermaterial der beschriebenen Art mit nicht verbundenen Poren kann aus Schaumkunststoffen, Schaumglas, schaumförmigen Kitt- oder Klebstoffen und ähnlichem hergestellt sein.

In der Zeichnung ist mit 44 der Mantel bezeichnet, der z. B. die innere Hülle eines Schiffes darstellt. Die erste Isolierschicht 66 kann aus einer Vielzahl von dünnen Platten einer im Gefüge starken und in den Abmessungen stabilen hochporösen Holzart, wie Balsaholz, Quippoholz und ähnlichem, bestehen.

Es wurde festgestellt, daß ein ausreichender Schutz des Mantels 44 gegen die Kälte der Flüssigkeit gegeben ist, wenn die Balsaholzschicht eine Dicke von etwa 7,5 cm oder mehr aufweist. Wenn die Fasern des Balsaholzes wenigstens zum Teil so ausgerichtet sind, daß sie sich in horizontaler Richtung erstrecken, kann die Flüssigkeit, die in direkte Berührung mit der Innenfläche der Isolierschicht 66 kommen kann, nur ein kurzes Stück in die Isolierung eindringen, bevor der eingeschlossene Dampf, der aus der Flüssigkeit frei wird, ein weiteres Eindringen verhindert. Dadurch wird ein isolierter Raum zwischen der Flüssigkeit und dem Mantel 44 geschaffen, der den letzteren vor der Kälte der Flüssigkeit schützt. Anstatt aus Balsaholz kann die Isolierschicht aus Schaumkunststoff hergestellt sein, der in Form von vorgefertigten Tafeln befestigt sein kann, oder der auch als Überzug aufgetragen werden kann, der die ganze Metallwand bedeckt. Statt aus Schaumkunststoff kann die Schicht auch aus Schaumglas bestehen, das abgedichtet auf der Innenfläche der Metallwand 44 befestigt wird.

Der Raum zwischen dem Innenraum und der ersten Isolierschicht 66 wird von einer Füllung der zweiten Isolierschicht 74 eingenommen, um die Isolierwirkung zu erhöhen und den Wärmeübergang in die Flüssigkeit zu vermindern. Da die Isolierung in diesem Teil der Konstruktion keine Sperre gegen das Eindringen von Flüssigkeit darzustellen braucht, kann die Isolierung aus billigem und leicht beschaffbarem Material gewählt werden, das mit einfachen und billigen Verfahren in den dafür bestimmten Raum eingefüllt werden kann. Daher kann die Isolierung aus teilchenförmigen Stoffen wie Kieselgur, Perlit, Korkpulver, Sägemehl, Schaumkunststoff oder Schaumglasabschnitten und ähnlichem ausgewählt und in den Hohlraum geschüttet werden. Statt dessen können die Isoliermaterialien auch aus Glaswollfasern, Steinwollfasern und ähnlichem gewählt und mit Hilfe von Preßluft oder auf andere Weise in den Raum eingefüllt werden. Wenn ein teilchenförmiger Stoff der beschriebenen Art verwendet wird, kann das Teilchenmaterial in Behältern wie Säcken enthalten sein, um die gewünschte Verteilung der Isolierung sicherzustellen. So kann ein kleiner Teil, z. B. ein Viertel des erforderlichen Isolierstoffes, aus dem teureren Isoliermaterial bestehen, damit ein zweiter Behälter zum Schutz gegen Durchdringen der Flüssigkeit zur Metallwand 44 im Falle eines Schadens an einem der Tanks beiträgt. Der Rest, der drei Viertel oder mehr der Isolierung ausmachen kann, kann aus billigen Stoffen bestehen, deren Einbaukosten niedrig sind. So kann ein Isoliersystem geschaffen werden, das die Vorteile des teureren und schwieriger zu bearbeitenden Isoliermaterials aufweist und dabei den erwünschten Schutz gegen übermäßigen Wärmeübergang bietet.

Im vorhergehenden wurde die Form der Isolierung, die die Seitenwände bildet, beschrieben. Am Boden, auf dem der Tank ruht, wird eine Isolierschicht verwendet, die die Eigenschaften der Stärke des Gefüges und der Stabilität gegen Längenänderungen vereinigt und den gefüllten oder ungefüllten Flüssiggastank trägt, während sie einen möglichst geringen Wärmeübergang in die Flüssigkeit gewährleistet. Daher wird der Boden ebenfalls die Eigenschaften umfassen, die auf die erste Schicht 66 beschränkt sind, um zu verhindern, daß Flüssigkeit durchdringt und mit der Innenfläche der tragenden Metallwand in Berührung kommt. Der Boden ist mit einer oberen Schicht aus Hartholz, z. B. Sperrholz, versehen, die die auftretenden Kräfte aufnimmt, um die Lage der Tanks zu sichern.

Für den Fall, daß es schwierig ist, eine tragende Wand von entsprechender Größe zu schaffen, deren Oberfläche glatt und eben genug ist, um die Befesti-

gung von vorgefertigten ebenen Tafeln aus Isoliermaterial mit Klebemitteln in der Art zu ermöglichen, daß die erforderliche abgedichtete Verbindung zwischen ihnen besteht, sind Leisten 60 vorgesehen, die in Abständen voneinander auf der Innenfläche 62 des Mantels 44 befestigt sind. Auf den Innenflächen der Leisten 60 sind mit Hilfe von Nägeln, Schrauben oder anderen Holzbefestigungsmitteln Sperrholzplatten 64 befestigt, die an den Enden und Seiten bündig aneinanderstoßen, um eine im wesentlichen fortlaufende ebene Fläche zu schaffen, auf der die erste Isolierschicht 66 der oben beschriebenen Art mit Klebemitteln abdichtend befestigt sein kann. Es ist zweckmäßig, die Sperrholzplatten 64 aus flüssigkeitsundurchlässigen Hartholztafeln herzustellen, wodurch die Platten 64 als Sperre gegen den Durchgang von Dämpfen wirken können, so daß sich der Gasdruck in der ersten Isolierschicht 66 ausbilden kann. Die Hohlräume 68, 69 zwischen den Außenflächen der Sperrholzplatten 64 und der Metallwand 44 können mit billigem wärmeisolierenden Material wie Steinwolle, Glaswolle, Asbest und ähnlichem gebundenen oder nicht gebundenen Fasermaterial gefüllt werden, oder mit einer teilchenförmigen Isolierung wie Kieselgur, Perlit, Korkpulver oder Teilchen aus Schaumglas, Schaumkunststoff, schaumförmigen Elastomeren oder ähnlichen Stoffen.

Eine Abänderung kann darin bestehen, die Innenfläche der ersten Isolierschicht 66 durch eine Deckplatte 70 zu schützen, auf der eine dünne Schicht 72 eines für Flüssigkeit und Dampf undurchlässigen Materials angeordnet sein kann, um eine weitere feste Sperre gegen das Vordringen von Flüssigkeit oder Dampf bis zur Berührung mit der Isolierschicht oder durch die Isolierschicht zur Metallwand zu schaffen.

Die Platten 70 können aus geschichtetem Papier, Metall oder ähnlichem hergestellt sein, aber es ist zweckmäßig, wie in der Konstruktion der Wand 64, Sperrholzplatten zu verwenden, die eine geringere Dicke haben können, aber nicht müssen.

Die zusätzliche Schicht 72 bildet einen Überzug aus einem Kunstharz wie Epoxydharz, Polyvinylchlorid, Mischpolymere aus Vinylchlorid und Vinylazetat, Polyvinylidenchlorid, Polyäthylen oder Polypropylen. Es ist einzusehen, daß die zusätzlichen Elemente 70 und 72 eine weitere Sicherheit zum Schutz der Metallwand 44 vor der Kälte der Flüssigkeit schaffen, die mit diesen Flächen in Berührung kommen kann, und außerdem tragen diese Schichten dazu bei, daß die Isolierschicht 66 die Kälte der Flüssigkeit innerhalb eines zwischen ihnen liegenden zweiten Behälters festhält, falls Flüssigkeit aus dem Hauptbehälter austreten und mit ihnen in Berührung kommen sollte.

Die zweite Wärmeisolierung, die notwendig ist, um den Wärmeübergang auf ein Mindestmaß herabzusetzen, wird längs den geschlossenen Schichten 66, 70 und 72 und benachbart zu diesen mit ihnen vereinigt.

Die zweite Isolierung liegt in dem Zwischenraum zwischen einer Wand 76 und den Wänden 70, 72.

Wenn bei einer praktischen Ausführung eine erste Schicht 66 mit einer Dicke von 7,5 bis 15 cm und kombinierte Schichten 70 und 72 mit einer Dicke von 12,5 bis 25 mm verwendet werden, kann die Dicke der zusätzlichen Isolierung in der zweiten Schicht 74 so berechnet werden, daß sie im Gesamtquerschnitt die Differenz zwischen diesen Schichten und 17,5 bis 35 cm einnimmt.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Lagern oder Transportieren tiefsiedender verflüssigter Gase bei etwa Atmosphärendruck mit einem äußeren Mantel und einer an dessen Innenfläche angebrachten Wärmeisolierung, welche aus einer ersten Schicht aus porösem, den Durchtritt von Flüssigkeit verhindernden Material und einer zweiten flüssigkeitsdurchlässigen, einem von dem Mantel umschlossenen Innenraum zugekehrten Schicht besteht, wobei in dem Innenraum mindestens ein Behälter zur Aufnahme des verflüssigten Gases untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (66) der Wärmeisolierung auf Sperrholzplatten (64) befestigt ist, die mittels Leisten (60) unter Bildung eines Hohlraumes (68, 69) an der Innenfläche (62) des äußeren Mantels (44) angebracht sind, und daß die zweite zwischen einer Wand (76) und der ersten Schicht (66) befindliche, aus einem faser- oder stückförmigen Material bestehende Schicht (74) der Wärmeisolierung an der Innenseite der ersten Schicht (66) anliegt.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen dem äußeren Mantel (44) und den Sperrholzplatten (64) zusätzlich mit einem Wärmeisoliermaterial angefüllt ist, das dem Eindringen von Flüssigkeit keinen Widerstand leistet.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Deckplatten (70) aus einem flüssigkeits- und dampfundurchlässigen Material nebeneinander als Schutzwand auf der Innenfläche der ersten Isolierschicht (66) angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckplatten (70) aus Sperrholzplatten bestehen, die auf die Innenfläche der ersten Isolierschicht (66) geklebt sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine kontinuierliche dünne Schicht (72) eines flüssigkeits- und dampfundurchlässigen Materials als Auskleidung auf der Innenfläche der Deckplatten (70) befindet.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dünne Schicht (72) aus einem Kunstharz besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2 897 657, 2 905 352.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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