DE1255684B

DE1255684B - Behaelter fuer eine unter Druck stehende Fluessigkeit

Info

Publication number: DE1255684B
Application number: DEM61115A
Authority: DE
Inventors: Oscar Jacques Van Leer; Christian Ragettli
Original assignee: Metal Containers Ltd
Current assignee: Metal Containers Ltd
Priority date: 1963-05-24
Filing date: 1964-05-23
Publication date: 1967-12-07
Also published as: FR1396747A; GB1023592A; NL6405815A; US3269132A; US3334780A; GB995684A

Description

DEUTSCHES 17» PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 17g-3

Nummer: 1 255 684

Aktenzeichen: M 61115 I a/17 g

1 255 684 Anmeldetag: 23.Mail964

Auslegetag: 7. Dezember 1967

Die Erfindung bezieht sich auf einen Behälter für eine unter Druck stehende Flüssigkeit, wie etwa verflüssigtes Petroleumgas, mit einem Gehäuse, das mindestens über einen Teil seines Bereichs porös und in seinem porösen Bereich durch ein Abdichtelement abgedichtet ist, wobei das Abdichtelement aus einem Material besteht, welches bei normalen Temperaturen gas- und flüssigkeitsundurchlässig ist und unter bestimmten Verhältnissen derart leck wird, daß das Gas aus dem Behälter quer durch den porösen Gehäusebereich entweicht.

Bei einer bekannten Druckgasflasche ist der das Kerngefäß ganz umgebende Mantel im Bereich des Gefäßrumpfes mit Löchern versehen, damit beim Undichtwerden des Kerngefäßes durch Korrosion dessen Inhalt ohne Zerknall sicher abbläst. Wenn allerdings eine derartige Gasflasche erhitzt wird, so wird — bevor der Behälter schmilzt — der Druck in der Flasche so weit ansteigen, daß diese explodiert. Derartige Explosionen können beispielsweise dann auftreten, wenn das Gebäude, in dem derartige Flaschen gelagert sind, in Brand gerät.

Bei einem bekannten Behälter für explosive Flüssigkeiten umgibt ein aus einem Textilstoff bestehender Mantel den aus Glas bestehenden Innenbehälter. Bei einem derartigen Behälter ist nachteilig, daß der Glasinnenbehälter bei Druckanstieg plötzlich zerbirst und die explosiven Gase schnell durch den Außenmantel hindurchtreten. Dies würde dazu führen, daß beispielsweise bei einem Brand sehr schnell große Mengen explosiven Gases aus den Gasflaschen entweichen und so eine enorme Explosionsgefahr hervorrufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erwähnten Nachteile bei einem Behälter für eine unter Druck stehende Flüssigkeit zu vermeiden und insbesondere eine Explosion eines derartigen Behälters bei Überhitzung zu verhindern.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einem Behälter der obengenannten Gattung gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Abdichtelement aus einem bei Erhitzung auf eine über 100° C, vorzugsweise zwischen 130 und 160° C liegende Temperatur leckwerdenden Material besteht.

Auf diese Weise wird erreicht, daß dann, wenn der Behälter eine vorherbestimmte Temperatur erreicht, Gas in zahlreichen kleinen Strahlen entweichen kann, die dann, wenn es sich um ein brennbares Gas handelt, nur kleine Flammen bilden. Dabei erfolgt aber keine Explosion.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist bei einem Behälter, bei welchem das Ge

Behälter für eine unter Druck stehende Flüssigkeit

Anmelder:

Metal Containers Limited, London
Vertreter:

Dipl.-Ing. C. Wallach, Dipl.-Ing. G. Koch
und Dr. T. Haibach, Patentanwälte,
München 2, Kaufingerstr. 8

Als Erfinder benannt:
Oscar Jacques van Leer,
Kortenhoef (Niederlande);
Christian Ragettli, Zürich (Schweiz)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 24. Mai 1963 (20 815),

vom 24. Oktober 1963 (41 992)

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häuse eine äußere Wandung, die porös ist oder einen porösen Bereich hat und eine innere Wandung aufweist und bei welchem die Wandungen gleichartige Formen haben und innig ineinanderpassen, vorgesehen, daß die innere Wandung mit einer von dem porösen Bereich der äußeren Wandung abgedeckten öffnung versehen ist, wobei das Abdichtelement als Verschlußteil der öffnung ausgebildet ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Behälterwandungen aus aus Fäden gewundenen Gefäßen bestehen. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß der poröse Bereich im oberen bzw. unteren Behälterteil angeordnet ist.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß mindestens die Umfangskante des Verschlußteiles aus einem biegsamen Material besteht und als Dehnungsfuge zwischen der die öffnung umgebenden Kante der inneren Wandung und dem benachbarten ringförmigen Teil der äußeren Wandung wirkt.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung bei einem Behälter der obengenannten Gattung, bei welchem das Gehäuse über seinen gesamten Bereich porös ist und das Abdichtelement eine innere Auskleidung des Gehäuses bildet, vor-

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gesehen, daß die Auskleidung aus einem Kopolymer von Epoxyharz, Polyesterharz oder synthetischem Gummi besteht.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine teilweise senkrechte Schnittansicht und eine teilweise Seitenansicht einer Ausführungsform eines Behälters, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist,

F i g. 2 eine ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 3 eine ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 1 der Zeichnungen zeigt einen Behälter 10 mit einem Gehäuse aus einer Außenwandung 11 und einer Innenwandung 12. Die beiden Wandungen haben gleiche Formen und passen innig zueinander. Beide Wandungen sind im wesentlichen über ihren ao gesamten Bereich porös, und bei der bevorzugten Ausführungsform nach F i g. 1 der Zeichnung bestehen die äußeren und inneren Wandungen des Behältergehäuses aus aus Fäden gewundenen Gefäßen, wobei die Gesamt-Wandstärke des Gehäuses gering genug ist, um die gewünschte Porosität zu schaffen. Wenn die mit Kunstharz getränkten oder befeuchteten Fäden oder Fasern gewunden werden, wird eine gewisse Menge an Zwischenräumen gebildet. Diese könnten durch eine große Anzahl von Schichten, die aufeinandergewunden werden, geschlossen werden. Es hat sich gezeigt, daß der Behälter nach der Erfindung stark genug für den Zweck sein kann, den er zu erfüllen hat, wenn die Wandungsstärke noch verhältnismäßig gering ist, so daß die Anzahl der übereinander angeordneten Schichten nicht groß genug ist, um die Zwischenräume zu schließen, und die in der Behälterwandung nach der Erfindung gewünschte Porosität wird so durch das Herstellungsverfahren selbst erzielt.

Die Wandung 11,12 ist mit einem Abdichtelement in Form einer inneren Auskleidung 13 versehen, die gas- und fiüssigkeitsundurchlässig bei normalen Temperaturen ist, aber kriecht, plastisch fließt, schmilzt, springt oder sich in anderer Weise verletzt und durchlässig wird, wenn ein Erhitzen auf eine vorher bestimmte höhere Temperatur erfolgt, wodurch das Gas aus dem Behälter quer durch die poröse Gehäusewandung 11,12 entweichen kann. Das Gas entweicht so in zahlreichen kleinen Strahlen anstatt in großen kompakten Mengen, und der innere Druck im Behälter kann nicht auf eine Höhe steigen, bei der die Gefahr einer Explosion des Behälters gegeben wäre. Selbst wenn diese Strahlen Feuer fangen, falls das Gas brennbar ist und die Temperatur genügend hoch, um das Gas zu entzünden, erfolgt keine Explosion, oder mindestens würde die Gefahr einer Explosion beträchtlich verringert. Der Behälter »brennt« wie ein Elmsfeuer.

Der Behälter ist mit einer Bodenarmatur 14 versehen, die zusammen mit einem Haltering 15 die Kante umschließt, die eine Mittelöffnung in der äußeren Wandungll des Behältergehäuses umgibt. In gleicher Art und Weise ist eine obere Armatur 16 vorgesehen, die beispielsweise ein mit Gewinde versehenes Auslaßventil (in der Zeichnung nicht gezeigt) aufnehmen kann, das mit Hilfe eines Halteringes 17 an seinem Platz gehalten wird.

Die vorher bestimmte höhere Temperatur, bei der die innere Auskleidung 13 durchlässig wird, liegt vorzugsweise über 100° C Wenn der Behälter dazu verwendet werden soll, Propan aufzunehmen, dann liegt diese Temperatur vorzugsweise in der Größenordnung von 130° C. Wenn der Behälter Butan aufnehmen soll, dann ist die Temperatur, bei der die innere Auskleidung 13 durchlässig wird, vorzugsweise in der Größenordnung von 160° C

Es hat sich gezeigt, daß vorteilhafte Ergebnisse erzielt werden, indem die innere Auskleidung 13 aus einem Kopolymer von Epoxyharz und Thiokol hergestellt wird, was ein Handelsnamen für ein synthetisches Gummi auf der Basis von Alkenpolysulfid ist. Zufriedenstellende Ergebnisse sind auch erzielt worden durch Verwendung von Polyester, insbesondere einem elastisch gemachten Polyester als Auskleidungsmaterial. Andere Materialien, die in Betracht kommen und die sich für die genannten Zwecke als geeignet gezeigt haben, sind Epoxy-Polyester-Kopolymere, ein Thiokol-Monopolymer und synthetische Harze einschließlich eines Polyesters, das mindestens teilweise auf Isophthalsäure und/oder Adipinsäure basiert.

Ein Schaumverhütungsmittel, wie etwa Glycidyläther von Versatinsäure, kann hinzugefügt werden. Weitere Zuschläge, die vorteilhafte Ergebnisse gebracht haben, bestehen aus kolloidaler Kieselerde.

Es hat sich weiter herausgestellt, daß ein Behälter nach der vorliegenden Erfindung zusätzliche Vorteile hat, abgesehen vom Ausschalten oder mindestens beträchtlichen Verringern der Explosionsgefahr. Wenn ein vollständig oder teilweise gefüllter Behälter fallen gelassen wird, dann hat die innere Auskleidung 13 und/oder die innere Wandung 12, falls der Behälter doppelwandig ist, die Tendenz, sich von der Außenwandung 11 zu lösen. In diesem Falle läßt die Außenwandung, da sie durchlässig oder porös ist, langsam atmosphärische Luft zwischen die beiden Wandungen oder zwischen die Wandung und die Auskleidung treten, so daß eine stoßdämpfende Wirkung erzeugt wird.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 der Zeichnungen hat der Behälter 10 ein Gehäuse, das ebenfalls aus einer äußeren Wandung 11 und einer inneren Wandung 12 besteht, wobei beide Wandungen gleichartige Formen haben und eng ineinander hineinpassen. Der Bodenteil der inneren Wandung 12 ist mit einer öffnung ausgebildet, die durch einen Teil der äußeren Wandung 11 gebildet ist. Mindestens dieser Teil der äußeren Wandung ist porös. Wahlweise kann die äußere Wandung 11 über im wesentlichen ihren gesamten Bereich porös sein, und in diesem Falle sollte die innere Wandung 12 undurchlässig für Gas und Flüssigkeit mindestens bei normalen Temperaturen sein, beispielsweise durch Imprägnieren mit einer geeigneten Substanz oder dadurch, daß eine (nicht gezeigte) undurchlässige Auskleidung vorhanden ist, wie unter Hinweis auf die in F i g. 1 gezeigte Ausführungsform beschrieben.

Die öffnung in der inneren Wandung 12 und der entsprechende poröse Teil der äußeren Wandung 11 werden mit Hilfe eines Abdichtelementes in Form eines Verschlußteils 18 abgedichtet, wobei dieser Verschlußteil oder »Bodendichtung« vollständig aus einem Material hergestellt ist, das sich zersetzt oder in anderer Art und Weise dem Gas aus der Innenwandung auszutreten gestattet, wenn eine Erhitzung

auf die vorher bestimmte höhere Temperatur erfolgt. Wiederum strömt das Gas in einem solchen Falle nicht in großen kompakten Mengen aus, sondern im Gegenteil in einer Vielzahl kleiner Strahlen, die durch die Poren des porösen äußeren Wandungsteiles, der die öffnung in der inneren Wandung deckt, austreten. Daher wird auch in diesem Falle das Gas daran gehindert, einen zu hohen Druckanstieg zu erzeugen, und wenn das austretende Gas brennbar ist und Feuer fängt, wird nur eine Vielzahl kleiner Flammen erzeugt.

Wie bereits vorher unter Hinweis auf Fig. 1 beschrieben, ist der Behälter mit einer Unterarmatur 14 versehen und einem damit zusammenarbeitenden Haltering 15 und einer Oberarmatur 16, die ein mit Schraubgewinde versehenes (nicht gezeigtes) Abgabeventil aufnehmen kann und mit einem Haltering 17 zusammengebaut ist.

Der Behälter nach der Erfindung, wie er in F i g. 3 gezeigt und allgemein mit 10 bezeichnet ist, weist auch ein Gehäuse auf, das aus einer äußeren Wandung 11 und einer inneren Wandung 12 besteht, wobei die Wandungen gleichartige Formen haben und eng ineinanderpassen. Bei dieser Ausführungsform ist der Oberteil der Innenwandung 12 mit einer Öffnung ausgebildet, die von einem Teil der äußeren Wandung abgedeckt ist. Mindestens dieser Teil der äußeren Wandung ist porös, aber auch hier kann die äußere Wandung über im wesentlich ihren gesamten Bereich porös sein, jedoch immer unter der Voraussetzung, daß die innere Wandung gasundurchlässig und flüssigkeitsdicht gemacht ist, mindestens bei normalen Temperaturen, beispielsweise durch Imprägnierung oder dadurch, daß sie mit einer undurchlässigen inneren Auskleidung oder einem äußeren Überzug versehen ist.

Auch bei dieser Ausführungsform sind die Öffnung in der inneren Wandung 12 und die entsprechenden porösen Teile der äußeren Wandung 11 mit Hilfe eines Abdichtelements in Form eines Verschlußteiles abgedichtet. Dieser Verschlußteil umfaßt die Oberarmatur 16, die beispielsweise ein mit Gewinde versehenes Abgabeventil (das in der Zeichnung nicht gezeigt ist) aufnehmen kann und mit einer »Obermasse« 19 mit Hilfe eines Halteringes 20 verbunden ist. Die Obermasse besteht aus einem Material, das sich zersetzt oder in anderer Art und Weise dem Gas gestattet, aus der inneren Wandung auszutreten, wenn eine Erhitzung auf eine vorher bestimmte höhere Temperatur erfolgt. In diesem Falle fließt das Gas um den Flansch der Oberarmatur 16, dringt in den Raum zwischen der äußeren und inneren Wandung 11, 12 und tritt schließlich durch die Poren in der gesamten äußeren Wandung oder des porösen Teiles davon aus, so daß die gleichen Wirkungen erzeugt werden, wie unter Hinweis auf die Ausführungsformen nach F i g. 1 und 2 beschrieben.

In den Fällen, die unter Hinweis auf F i g. 2 und 3 beschrieben und in diesen Figuren dargestellt sind, besteht vorzugsweise mindestens der ringförmige periphere Randteil des Verschlußteiles aus einem Material, das biegsam genug ist, um als eine Ausdehnungsverbindung zwischen der Kante der inneren Wandung 12, die die Öffnung darin umgibt, und dem benachbarten ringförmigen Teil der äußeren Wandung 11 zu wirken. Dadurch wird die Bildung von Leckstellen verhütet, wenn beispielsweise dadurch, daß der Behälter fallen gelassen wird, die Kante

um die öffnung in der Innenwandung und dem benachbarten Teil der Außenwandung im Verhältnis zueinander eine Bewegung ausführen oder sich sogar trennen und eine Lücke zwischen sich bilden.
Der poröse Teil des Behältergehäuses oder seine äußere Wandung kann in jeder beliebigen Stelle angeordnet sein, beispielsweise im unteren Teil des Behälters, wie in F i g. 2 gezeigt, oder im oberen Teil, wie in F i g. 3 der Zeichnungen gezeigt. Diese letztere ίο Stelle ist vorzuziehen. Dadurch wird das Risiko vermieden oder mindestens stark verringert, daß das Abdichtelement entweder in Form einer Verkleidung oder in Form eines Verschlußteiles durch die Flüssigkeit im Behälter so gekühlt wird, daß das »Sicherheitsventil«, das durch das versetzbare Abdichtelement dargestellt wird, unzulässig langsam reagiert.

Bei den Ausführungsformen nach F i g. 2 und 3 wird die vorher bestimmte höhere Temperatur, bei der der Verschlußteil oder ein Teil davon sich zersetzt ao oder in anderer Weise dem Gas gestattet zu entweichen, vorzugsweise über 100° C gewählt, und im Falle der Verpackung von Propan hat sich eine Temperatur von ungefähr 130° C als durchaus geeignet gezeigt, während eine Temperatur von ungefähr 160° C für einen Butanbehälter bevorzugt wird.

Das Material, aus dem der Verschlußteil oder ein Teil davon hergestellt wird, kann ein sich bei Wärme verfestigendes Harz sein, einschließlich eines reaktiven Elastifizierungsmaterials. Beispielsweise kann das Material Epoxyharz umfassen oder auf einem Epoxyharz basieren. Das Härtungsmittel, das gewöhnlich hinzugegeben wird, kann ein Aminhärter oder ein Anhydridhärter sein, wie etwa ein polymerischer Anhydridhärter.
Polysulfid kann als ein Elastifizierungsmittel verwendet werden.

Sehr zufriedenstellende Ergebnisse wurden erzielt durch Verwendung einer Mischung aus 100 Teilen biegsamem Epoxyharz, 100 Teilen Polysulfid-Elastifi- *o zierungsmittel und 10 Teilen Aminhärter. Vorzugsweise wird ein biegsames Epoxyharz verwendet, das ein Epoxyäquivalent von 215 bis 800 hat. Der Aminhärter, der vorzugsweise verwendet wird, hat ein Aminäquivalent in der Größenordnung von 50.
*5 Das sich bei Wärme verfestigende Material kann auch ein Polyester sein oder einschließen, das auf Isophthalsäure oder Adipinsäure oder eine Mischung von solchen Polyestern basiert unter Verwendung von Methyläthyl-Keton-Superoxyd als Katalysator und einem Polysulfid als einem Elastifizierungsmittel. Das Polyester auf Adipinsäurebasis ergibt ein elastischeres Material als Polyester auf Isophthalsäurebasis, das in manchen Fällen vorteilhaft sein kann.

Während die Erfindung im Zusammenhang mit einigen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es klar und es muß darauf hingewiesen werden, daß sie in keiner Art und Weise auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt sein soll. Im Gegenteil besteht die Absicht, alle Alternativen, Abwandlungen und Äquivalente einzuschließen, die in den Geist und Rahmen der Erfindung fallen, so wie sie durch die Ansprüche umrissen ist. Während beispielsweise ein Abdichtelement in Form

>5 einer inneren Auskleidung oder in der Form eines innen angebrachten Verschlußteiles gezeigt und beschrieben worden ist, kann es sehr wohl die Form eines äußeren Überzuges oder eines außen angebrach-

Claims

ten Verschlußteiles annehmen, der vollständig oder teilweise aus einem Material hergestellt ist, das sich zersetzt oder in anderer Weise das Austreten von Gas bei Erhitzen auf eine vorher bestimmte höhere Temperatur gestattet. Patentansprüche:

1. Behälter für eine unter Druck stehende Flüssigkeit, wie etwa verflüssigtes Petroleumgas, mit einem Gehäuse, das mindestens über einen Teil seines Bereiches porös und in seinem porösen Bereich durch ein Abdichtelement abgedichtet ist, wobei das Abdichtelement aus einem Material besteht, welches bei normalen Temperaturen gas- und flüssigkeitsundurchlässig ist und unter bestimmten Verhältnissen derart leck wird, daß das Gas aus dem Behälter quer durch den porösen Gehäusebereich entweicht, dadurchgekennzeichnet, daß das Abdichtelement (13,18,19) aus einem bei Erhitzung auf eine über 100° C, vorzugsweise zwischen 130 und 160° C liegende Temperatur leckwerdenden Material besteht.

2. Behälter nach Anspruch 1, bei welchem das Gehäuse eine äußere Wandung, die porös ist oder einen porösen Bereich hat, und eine innere Wandung aufweist und bei welchem die Wandungen gleichartige Formen haben und innig ineinander passen, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Wandung (12) mit einer von dem porösen Bereich der äußeren Wandung (11) abgedeckten Öffnung versehen ist, wobei das Abdichtelement als Verschlußteil (18,19) der Öffnung ausgebildet ist.

3. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandungen (11, 12) aus aus Fäden gewundenen Gefäßen bestehen.

4. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Bereich in dessen oberem Teil angeordnet ist (F i g. 3).

5. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der poröse Bereich in dessen unterem Teil angeordnet ist (F i g. 2).

6. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Umfangskante des

Verschlußteiles (18, 19) aus einem biegsamen Material besteht und als Dehnungsfuge zwischen der die Öffnung umgebenden Kante der inneren Wandung (12) und dem benachbarten ringförmigen Teil der äußeren Wandung (11) wirkt.

7. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittelteil des Verschlußteiles (19) aus mindestens einem Teil einer Armatur, wie etwa einem Abgabeventil, besteht.

8. Behälter nach Anspruch 1, bei welchem das Gehäuse über seinen gesamten Bereich porös ist und das Abdichtelement eine innere Auskleidung des Gehäuses bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Auskleidung (13) aus einem Kopolymer von Epoxyharz, Polyesterharz oder synthetischem Gummi besteht.

9. Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyesterharz auf Isophthalsäure und/oder Adipinsäure basiert.

10. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußteil (18, 19) aus einem Kopolymer von Epoxyharz, Polyesterharz oder synthetischem Gummi besteht.

11. Behälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der synthetische Gummi ein PolysuIfid ist.

12. Behälter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyesterharz auf Isophthalsäure oder Adipinsäure oder einer Mischung derselben basiert und für die Vernetzung Methyläthylketonperoxyd als Katalysator und Polysulfid als Elastifizierungsmittel dient.

13. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschlußteil (18, 19) aus einem sich verfestigenden Harz, das ein reaktives Elastifizierungsmaterial enthält, besteht.

14. Behälter nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das reaktive Elastifizierungsmaterial ein Epoxyharz ist und ein Epoxyäquiva-Ient von 215 bis 800 hat.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 761 221;
USA.-Patentschrift Nr. 1 062565.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen