DE1227041B

DE1227041B - Behaelter zum Speichern tiefsiedender verfluessigter Gase bei Atmosphaerendruck

Info

Publication number: DE1227041B
Application number: DEC30380A
Authority: DE
Inventors: Michael Joseph French; John William Leward Petty
Original assignee: Conch International Methane Ltd
Current assignee: Conch International Methane Ltd
Priority date: 1962-07-27
Filing date: 1963-07-01
Publication date: 1966-10-20
Also published as: ES290325A1; FI41035C; DK123884B; US3184094A; BE635410A; GB981732A; FI41035B; NL294279A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

F25j

Deutsche Kl.: l7g-4

Nummer: 1227 041

Aktenzeichen: C 303801 a/17 g

Anmeldetag: 1. Juli 1963

Auslegetag: 20. Oktober 1966

Wenn tiefsiedende, verflüssigte Gase, wie beispielsweise verflüssigtes Erdgas, Methan, Äthan, Propan, Luft, Wasserstoff, Stickstoff oder Sauerstoff, in einem aus dünnen Metallwänden bestehenden Behälter gelagert werden, treten infolge der Zusammenziehung des Behälters im Inneren der Metallwände thermische Spannungen auf, da der Unterschied zwischen der Temperatur des verflüssigten Gases und der Umgebungstemperatur sehr hoch sein kann. Außerdem kann im Fall, in dem der Behälter nur teilweise mit dem verflüssigten Gas gefüllt ist, in dem Dampfraum oberhalb des Flüssigkeitsspiegels des gespeicherten verflüssigten Gases ein großer Temperaturgradient vorhanden sein, der zusätzliche thermische Spannungen in den Behälterwänden hervorrufen kann. Diese Spannungen können, wenn sie nicht beseitigt werden, zum Zerreißen des Behälters führen.

Es ist bekannt, bei einem Behälter zum Speichern tiefsiedender verflüssigter Gase bei Atmosphärendruck, der aus einem äußeren Gehäuse und einer an dessen Innenseite angeordneten Schicht aus wärmeisolierendem Material besteht, welche ihrerseits innen mit Blechtafeln ausgekleidet ist, zur Vermeidung der thermischen Spannungen diese Blechtafeln mit von ihren Rändern geradlinig nach innen verlaufenden V-förmigen Auswölbungen zu versehen, deren Schenkel sich beim Ausdehnen bzw. Zusammenziehen der Blechtafeln mehr oder weniger stark voneinander entfernen. Da bei diesem bekannten Behälter die Auswölbungen in den Blechtafeln so vorgesehen sind, daß sie sich gegenseitig schneiden und ein rechtwinkliges Kreuz bilden, besteht der Nachteil, daß sich zwar die Blechtafeln in den Bereichen zwischen den Schnittpunkten der einzelnen Auswölbungen quer zu deren Längserstreckung entsprechend der Bewegung ihrer Schenkel etwas ausdehnen bzw. zusammenziehen können, daß sich aber die Auswölbungen in Längsrichtung selbst nur wenig ausdehnen bzw. zusammenziehen können, was zur Folge hat, daß trotz des Vorsehens derartiger Auswölbungen beträchtliche thermische Spannungen in den Blechtafeln auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten Behälter so zu verbessern, daß die beim Ausdehnen bzw. Zusammenziehen des Behälters auftretenden thermischen Spannungen auf ein Mindestmaß herabgesetzt sind.

Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die in das Innere des Behälters zeigenden Auswölbungen einer Blechtafel aufeinanderstoßen und dadurch in der Mitte jeder Blechtafel eine Fläche einschließen, über welche die Blech-Behälter zum Speichern tiefsiedender
verflüssigter Gase bei Atmosphärendruck

Anmelder:

Conch International Methane Limited,

Nassau (Bahama-Inseln)

Vertreter:

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

Als Erfinder benannt:

Michael Joseph French,

Cambridge, Cambridgeshire;

John William Leward Petty,

Haywards, Heath, Sussex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 27. Juli 1962 (28 880),

vom 11. Dezember 1962 (28 880)

tafeln drehbar in der Isolierschicht des Behälters befestigt sind.

Die erfindungsgemäßen Merkmale erbringen den Vorteil, daß im Fall, in dem die Blechtafeln stark erwärmt oder abgekühlt werden, sich die Auswölbungen nicht nur quer zu ihrer Längserstreckung schließen oder öffnen, sondern außerdem sich auch in Richtung ihrer Längserstreckung ungehindert ausdehnen bzw. zusammenziehen können, da gleichzeitig mit dem Öffnen bzw. Schließen der Auswölbungen eine Drehung der durch sie eingeschlossenen Fläche um den Flächenmittelpunkt eintritt. Dadurch ist aber jede Blechtafel allseitig ausdehnbar, ohne daß im Inneren der Blechtafel thermische Spannungen auftreten können.

Erfindungsgemäß ausgebildete Blechtafeln sind nicht nur zum Aufbau von Behältern zum Speichern tiefsiedender verflüssigter Gase anwendbar, sondern können selbstverständlich überall dort Verwendung finden, wo fest eingespannte Metalltafeln sehr tiefen Temperaturen ausgesetzt sind.

Die Auswölbungen können jedes beliebige Profil haben, ohne daß die Ausdehnbarkeit bzw. Zusam-

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menziehbarkeit der Blechtafeln beeinträchtigt wird. In der Regel sind aber die Auswölbungen als V-förmige Falten ausgebildet.

Als Material für die Blechtafeln wird Stahl verwendet, es können aber auch andere Metalle, welche die geforderte Gefügefestigkeit besitzen, verwendet werden, z. B. Aluminium oder Aluminiumlegierungen. Die innen mit den Blechtafeln ausgekleidete Schicht aus wärmeisolierendem Material kann aus jedem geeigneten Material hergestellt werden, z. B. aus Asbest, aus mit Sperrholz überzogenem Balsaholz, aus aufgeschäumtem Glas, aus Glaswolle, aus gekörntem Kork oder aus Teilchen eines aufgeschäumten elastomeren Materials, etwa Polystyren oder Polyurethanschaum. Vorzugsweise wird ein thermisch isolierendes Material verwendet, das sich bei Temperaturänderungen weder wesentlich zusammenzieht noch wesentlich ausdehnt.

Zum drehbaren Befestigen der Blechtafeln in der Isolierschicht des Behälters sind zweckmäßigerweise an der Außenseite der umschlossenen Flächen in deren Mitte Zapfen befestigt, die sich im rechten Winkel zur Ebene der Blechtafeln von diesen weg erstrecken und in als Lagerung für die Zapfen dienende Aussparungen in der Isolierschicht hineinragen.

Die Verwendung der Zapfen hat den Vorteil, daß alle beim Ausdehnen bzw. Zusammenziehen im Boden, der Decke und den Seitenwänden des Behälters auftretenden Schwingungen durch die Zapfen gedämpft werden, welche außerdem den Behälter fest in der denselben umgebenden Isolierschicht abstützen. Ein weiterer Vorteil in Hinblick auf die Zapfen besteht darin, daß die Herstellung des aus den Blechtafeln gebildeten Behälters erfolgen kann, indem man zuerst die Schicht aus wärmeisolierendem Material herstellt und dann die Aussparungen in dieser Schicht als Schablone für die gegenseitige Ausrichtung der Blechtafeln verwendet, was das Verschweißen derselben wesentlich erleichtert.

Die eingeschlossenen Flächen können jede beliebige Form und jede beliebige Seitenzahl besitzen. Um jedoch die bei der Zusammenziehung bei tiefen Temperaturen in den einzelnen Blechtafeln auftretenden thermischen Spannungen so klein wie möglich zu halten, ist es vorzuziehen, den Seiten der eingeschlossenen Flächen jeweils die gleiche Länge zu geben. Bevorzugte Formen sind Dreiecke, Quadrate oder Sechsecke.

In Hinblick auf eine wirtschaftliche Fertigung erfindungsgemäß ausgebildeter Blechtafeln hat vorteilhafterweise die von den Auswölbungen eingeschlossene Fläche jeder Blechtafeln die gleiche geometrische Form wie die Blechtafel selbst.

Vorzugsweise beträgt das mittlere Verhältnis der Lange des die eingeschlossene Fläche begrenzenden Abschnittes jeder Auswölbung zur Gesamtlänge jeder Auswölbung etwa 1:4.

Die Auswölbungen können auf ihren auf jeweils eine andere Auswölbung stoßenden Endabschnitten gekrümmt sein, ohne daß die Ausdehnbarkeit bzw. Zusammenziehbarkeit der Blechtafeln beeinträchtigt wird.

Der innere aus den Blechtafeln bestehende Behälter kann hergestellt werden, indem man die einzelnen Blechtafeln auf irgendeine Weise aneinanderschweißt. Bei großen Behältern ist es jedoch vorzuziehen, wenn die Blechtafeln so aneinander angeordnet sind, daß jede Auswölbung einer Tafel mit dei entsprechenden Auswölbung einer anschließenden Tafel in einer Linie zusammentrifft. Alternativ dazu können die Behälterwandungen aber auch jeweils aus einer einzigen großen Metalltafel bestehen, die eine Anzahl von eingeschlossenen Flächen aufweist und bei der die Auswölbungen in der entsprechenden Weise zusammentreffen. Bei derartigen Behältern, deren Seitenwände eine Vielzahl von durch die Aus-Wölbungen eingeschlossenen Flächen aufweisen, ist es wichtig, daß die Eckkanten des Behälters nicht durch eine eingeschlossene Fläche hindurchlaufen. Dies beduetet in der Praxis, daß bei quadratisch eingeschlossenen Flächen große Behälter nur Sechsflächner sein können, deren Wandungen quadratisch oder rechteckig sind. Falls die eingeschlossenen Flächen dreieckig sind, müssen die Behälter dementsprechend Pyramidenform besitzen.

Es ist nicht notwendig, daß auch die Decke des Behälters aus einer Wandung besteht, die aus erfindungsgemäß ausgebildeten Blechtafeln zusammengesetzt ist. Die Deckenwandung des Behälters kann in üblicher Weise ausgeführt sein, ohne daß die thermischen Spannungen merklich erhöht werden.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand scheschematischer Zeichnungen an mehreren Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße zum Bau eines Behälters dienende Blechtafel, bei der die eingeschlossene Fläche quadratisch ist,

F i g. 2 die Innenseite einer Ecke eines Behälters, der aus Blechtafeln gemäß Fig. 1 zusammengesetzt ist,

F i g. 3 eine anders ausgebildete erfindungsgemäße Blechtafel, bei der die eingeschlossene Fläche gleichfalls quadratisch ist,

F i g. 4 eine der F i g. 2 entsprechende Darstellung eines Behälters, der aus Blechtafeln gemäß F i g. 3 hergestellt ist,

F i g. 5 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Blechtafel, bei der die eingeschlossene Fläche auch quadratisch ist,

Fi g. 6 einen Querschnitt durch ein Schiff, welches zur Lagerung von verflüssigtem Gas einen inneren, gemäß der Erfindung ausgebildeten Behälter aufweist, welcher von einem äußeren Behälter aus thermisch isolierendem Material getragen wird,
F i g. 7 eine Einzelheit aus F i g. 6,
F i g. 8 die Außenansicht des inneren Behälters von F i g. 6,

F i g. 9 eine weitere erfindungsgemäß ausgebildete Blechtafel, bei der die eingeschlossene Fläche ein Dreieck ist,

F i g. 10 eine erfindungsgemäße Blechtafel, bei der die eingeschlossene Fläche ein Sechseck ist, und

Fig. 11 eine abgewandelte Ausführungsform der in F i g. 1 gezeigten Blechtafel.

Die in F i g. 1 gezeigte Blechtafel 1 aus nichtrostendem Stahl weist ferner vier von den Tafelrändem sich geradlinig nach innen erstreckende Auswölbungen 2, 3; 4 und 5 auf, die jeweils paarweise in Längsrichtung gegeneinander versetzt parallel verlaufen und im rechten Winkel aufeinanderstoßen. Die Auswölbungen haben ein symmetrisches Profil und schließen eine quadratische Fläche 6 als Teil der Blechtafel ein.

Die gezeigte Blechtafel 1 wurde dabei durch Biegen und Zusammenschweißen geeigneter Ab-

Claims

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schnitte aus nichtrostendem Stahl hergestellt; sie nichtrostendem Stahl hergestellt, ohne es nach dem

wurde nach dem Schweißen keiner Wärmebehand- Schweißen wärmezubehandeln.

lung unterzogen. Das Wirkungsprinzip der in F i g. 5 gezeigten

Wenn sich die Blechtafel 1 zusammenzieht oder Blechtafel ist das gleiche wie bei den Blechtafeln ausdehnt, schließen oder öffnen sich die Auswölbun- 5 gemäß Fig. 1 und 3. Beim Ausdehnen oder Zügen 2, 3, 4 und 5, wobei außerdem durch die Zusam- sammenziehen der Blechtafel tritt auch hier eine menziehung bzw. Ausdehnung der Auswölbungen in Drehung der quadratischen Fläche 46 um ihren Richtung ihrer Längserstreckung Biegemomente ent- Flächenmittelpunkt 47 ein.

stehen, die eine Drehung der quadratischen Fläche 6 Das in Fig. 6 dargestellte Schiff 51 besitzt einen

um ihren Flächenmittelpunkt 7 hervorrufen. Durch io äußeren Rumpf 52 und einen inneren Rumpf 53.

diese Drehung können sich die Auswölbungen in Beide Rümpfe sind aus Stahlplatten hergestellt. Im

Längsrichtung ungehindert bewegen. Raum 54 zwischen den Rümpfen kann Ballastwasser

Der in F i g. 2 teilweise gezeigte und zur Lagerung untergebracht werden.

eines verflüssigten Gases geeignete Behälter 14 ist Im Abstand innerhalb des inneren Rumpfes 53 be-

aus Blechtafeln 11, 12 und 13 gemäß F i g. 1 zusam- 15 findet sich ein durch Abstandsstücke 55 und Glas-

mengesetzt. Die Blechtafeln sind an den Kanten 15, wolle 56 von dem Rumpf 53 getrenntes Sperrholz-

16 und 17 des Behälters miteinander Ende an Ende gehäuse 57; die Abstandsstücke sind fest mit dem

verschweißt. Die Blechtafeln können aber auch an inneren Rumpf und dem Gehäuse verbunden. An der

ihren Endkanten abgeknickt sein, um Schweißnähte Innenwandung des Gehäuses 57 liegen Blöcke 58 aus

zu vermeiden. An jeder Kante des Behälters sind die ao Balsaholz, welche mit Sperrholz 59 überzogen sind

Auswölbungen 18 in Richtung in das Behälterinnere und jeweils eine Aussparung 60 aufweisen. Wie

verbreitert und mit der entsprechenden Auswölbung F i g. 7 zeigt, ist jede Aussparung 60 mit einer Nylon-

19 der anderen Behälterwandung zu einem Stück zu- buchse 61 versehen, welche einen Federring 62 ent-

sammengefügt, so daß auch die Kanten des Behälters hält. In jede Aussparung 60 ragt ein Zapfen 63 aus

in Längsrichtung dehnbar werden. 35 nichtrostendem Stahl hinein, der mit einer zur Auf-

Die in Fig. 3 gezeigte Blechtafel 21 aus nicht- nähme des Federringes geeigneten, sich in Umfangs-

rostendem Stahl weist vier aufeinanderstoßende Aus- richtung erstreckenden Nut 64 versehen ist. Das Zu-

wölbungen 22, 23, 24 und 25 auf, welche ebenfalls sammenwirken zwischen Nut und Ring ermöglicht

zwei im rechten Winkel zueinander verlaufende dabei eine Drehung des Zapfens, ohne daß er in

Gruppen von gegeneinander in Längsrichtung ver- 30 Längsrichtung verschoben werden kann. Jeder Zap-

setzten Auswölbungen bilden. Auch in diesem Fall fen 63 ist auf eine runde Grundplatte 65 aus nicht-

haben die Auswölbungen symmetrische Profile und rostendem Stahl aufgeschweißt (F i g. 7 und 8),

schließen eine Fläche 26 in Form eines Quadrats ein, welche auf der Außenseite eines zur Lagerung eines

welches aber gegenüber dem Quadrat der F i g. 1 um verflüssigten Gases geeigneten Behälters 66 aus nicht-

45° verdreht ist und außerhalb der Ebene der Blech- 35 rostendem Stahl geschweißt ist, der innerhalb des

tafeln liegt. von den Balsaholzblöcken umschlossenen Raumes

Die Blechtafel 21 wurde in einem geeigneten vorgesehen ist. Nach F i g. 8 sind die Wände dieses Prägeverfahren aus einem ebenen Blech aus nicht- Behälters aus Blechtafeln gemäß Fig. 1 und 2 zurostendem Stahl hergestellt. sammengesetzt, wobei die Zapfen 63 und ihre Grund-Wenn das dehnbare Blech 21 zusammengezogen 40 platten 65 jeweils in der Mitte der von den auf- oder ausgedehnt wird, öffnen oder schließen sich einanderstoßenden Auswölbungen eingeschlossenen auch hier die Auswölbungen 22, 23, 24 und 25 und Flächen angebracht sind. Durch die Zapfen sind die rufen außerdem eine Drehung der Fläche 26 um Blechtafeln drehbar in den Balsaholzblöcken beihren Flächenmittelpunkt 27 hervor. festigt. Der optimale Flüssigkeitsspiegel des verflüs-

Der in F i g. 4 teilweise gezeigte Behälter 34 ist 45 sigten Gases im Behälter 66 ist bei 67 angedeutet,

aus Blechtafeln 31, 32 und 33 gemäß F i g. 3 zusam- Die in F i g. 9 gezeigte Blechtafel 70 aus nicht-

mengesetzt, die rechtwinklig miteinander verschweißt rostendem Stahl weist drei Auswölbungen 71, 72 und

sind, wodurch die Kanten 35, 36 und 37 des Behäl- 73 auf, die sich nicht schneidend aufeinanderstoßen

ters gebildet werden. An den Kanten des Behälters und symmetrische Profile haben. Die Auswölbungen

ist jede Auswölbung 38 einer Blechtafel durch eine 50 sind dabei so im Winkel gegeneinander versetzt, daß

Eckenauswölbung 40 mit der entsprechenden Aus- die eingeschlossene Fläche ein Dreieck bildet,

wölbung 39 in der angrenzenden Blechtafel verbun- Die Blechtafel 80 in F i g. 10 ist dem Blech 70 in

den, so daß die Kanten des Behälters in Längsrich- F i g. 9 ähnlich, jedoch weist sie sechs aufeinander-

tung dehnbar werden. stoßende Auswölbungen 81, 82, 83, 84, 85 und 86

Das in F i g. 5 gezeigte dehnbare Blech 41 aus 55 auf, welche sich so treffen, daß sie ein Sechseck einnichtrostendem Stahl weist wie die Blechtafeln der schließen.

Fig. 1 und 3 vier aneinandergrenzende Auswölbun- Bei der in Fig. 11 gezeigten Blechtafel ist jede der

gen 42, 43, 44 und 45 auf, welche zwei im rechten Auswölbungen 91, 92, 93 und 94 vom eingeschlos-

Winkel zueinander verlaufende Gruppen von Aus- senen Quadrat weg nach außen gekrümmt, bevor sie

Wölbungen bilden, von denen die beiden jeweils eine 60 auf eine andere Auswölbung auftritt.

Gruppe bildenden Auswölbungen längs ein und der- Das Wirkungsprinzip der in Fig. 9, 10 und 11

selben Geraden verlaufen. Die Auswölbungen haben dargestellten Tafeln ist dabei das gleiche, wie es bei

unsymmetrisch gegeneinander versetzte Profile und den Tafeln der F i g. 1, 3 und 5 beschrieben ist.

schließen mit ihren spitzen Endkanten eine quadra- _p .. ,

tische Fläche 46 ein, deren Ebene außerhalb der 6₅ ratentansprucne:

Ebene des dehnbaren Bleches liegt. 1. Behälter zum Speichern tiefsiedender ver-

Das dehnbare Blech 41 wird durch Biegen und flüssigter Gase bei Atmosphärendruck, bestehend

Zusammenschweißen geeigneter Abschnitte aus aus einem äußeren Gehäuse und einer an dessen

Innenseite angeordneten Schicht aus -wärmeisolierendem Material, welche ihrerseits innen mit Blechtafeln ausgekleidet ist, die mit von ihren !Rändern geradlinig nach innen verlauf enden Auswölbungen: versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Innere des Behälters zeigenden Auswölbungen (2 bis 5; 22 bis 25; 42 bis 45; 71 bis 73; 81 bis 86; 91 bis 94) aufeinanderstoßen und dadurch in der Mitte (7; 27; 47) jeder Blechtafel eine Fläche (6; 26; 46) einschließen, über welche die Blechtafeln drehbar in der .Isolierschicht (58) des Behälters befestigt sind.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite der umschlössenen Flächen (6; 26; 46), in deren Mitte (7; 27; 47) Zapfen (63) befestigt sind, die sich im rechten Winkel zur Ebene der Blechtafeln von diesen weg erstrecken und in als Lagerung für die Zapfen dienende Aussparungen (60) in der Isolierschicht ao (58) hineinragen (Fig. 6 bis 8).

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Auswölbungen (2 bis 5; 22 bis 25; 42 bis 45) eingeschlossene Fläche (6; 26; 46) die gleiche geometrische Form wie die Blechtafel selbst hat.

4. Behälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eingeschlossene Fläche (6; 26; 46) rechteckig, vorzugsweise quadratisch ist.

5. Behälter nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Verhältnis der Länge des die eingeschlossene Fläche (6; 26; 46) begrenzenden Abschnittes jeder Auswölbung zur Gesamtlänge jeder Auswölbung etwa 1:4 beträgt.

6. Behälter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswölbungen (91 bis 94) an ihren auf jeweils eine andere Auswölbung stoßenden Endabschnitten gekrümmt sind (Fig. 11).

7. Behälter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die die Behälterinnenwandung bildenden, miteinander verbundenen Blechtafeln (11, 12, 13; 31, 32, 33) so aneinander angeordnet sind, daß jede Auswölbung (18; 38) einer Tafel mit der entsprechenden Auswölbung (19; 39) einer anschließenden Tafel zusammentrifft (F i g. 2 und 4).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1200 239.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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