DE1289071B - Behaelter zur Lagerung tiefsiedender verfluessigter Gase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Lagerung 3. Die Rißbildungen werden gemäß der Erfindung tiefsiedender verflüssigter Gase bei etwa Atmosphä- dadurch vermieden, daß die Auskleidung ohne

rendruck mit einem äußeren Mantel aus Stahl oder Vorspannung in der Behälterwandung einge-

Beton, einer auf der Innenwandung des Mantels lagert ist.

angebrachten Isolierschicht und einer gas- und 5

flüssigkeitsdichten, elastischen Auskleidung, welche Der Erfindungsgegenstand ist in der Zeichnung

die Innenwandung der Isolierschicht abdeckt. beispielsweise und schematisch dargestellt.

Solche Behälter haben Nachteile in verschiedener Es zeigt

Hinsicht. Die thermische Isolierung läßt sich nur F i g. 1 in Seitenansicht unter Wegbrechung von

teilweise verwirklichen, was zu Rißbildungen in der io Teilen einen erfindungsgemäßen Vorratsbehälter, Isolierschicht und in der gas- und flüssigkeitsdichten, F i g. 2 eine Schnittansicht der verschiedenen auf

elastischen Auskleidung führt. Um eine genügende die Innenwand des Behälters aufgebrachten Wärme-Betriebssicherheit zu gewährleisten, muß der Behälter schutzschichten,

in genügender Tiefe in das Erdreich verlegt werden. F i g. 3 im Schnitt ein Verankerungselement zur

Hierbei wirkt der Boden als zusätzliche Isolierung 15 Verankerung der dichten Schicht an der Innenwand, und als Schutz von undichten Stellen in der Behälter- F i g. 4 in einem schematischen Querschnitt einen

wandung. Es entstehen aber beträchtliche Errich- Abschnitt der erfindungsgemäßen Dichtungsschicht tungskosten. Darüber hinaus stellen sich Probleme in sehr großem Maßstab,

durch den Bodenfrost und die damit verbundenen F i g. 5 eine andere Ansicht der Schicht der F i g. 4,

Schwindungen ein. 20 welche die Überlappung der in der Schicht enthal-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen tenen Metallfolien zur Abdichtung gegen das Gas Behälter der hier vorliegenden Art so auszugestalten, zeigt,

daß er sich durch Wirtschaftlichkeit sowie hohe F i g. 6 in einer Schnittansicht eine Ausführungs-

Betriebssicherheit auszeichnet und in geringer Tiefe abwandlung der verschiedenen auf die Innenwände verlegen läßt. 25 eines Metallbehälters aufgebrachten Wärmeschutz-

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Erfindung schichten und die Verstärkungsbewehrung derselben darin gesehen, daß zwischen die aus mehreren über- und

einandergelagerten Schichten aus Kunstschaumstoff Fig. 7 in einer der Fig. 6 entsprechenden Darbestehende Isolierschicht mindestens eine Bewehrung stellung eine andere Ausführungsform, aus einem Gewebe oder einer Schicht aus Glasfasern 3° Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführung weist oder einem feinen Metallgitter und mindestens ein der erfindungsgemäße Behälter zur Einlagerung von Metallfilm parallel zu den Schichten eingelagert sind verflüssigtem Gas bei sehr niedriger Temperatur eine und daß die Auskleidung an der Isolierschicht auf- geschlossene feste Einfassung auf, welche vorzugsgehängt ist und aus einem Gewebe besteht, auf weise ganz oder teilweise aus Eisenbeton hergestellt welches eine zwischen zwei Kunststofftafeln einge- 35 ist und bei dem dargestellten Beispiel aus einer lagerte Metallfolie aufgebracht ist. Sohle 10, einem Mantel 12 und einem Dach 14 be-

Bei einem Behälter gemäß der Erfindung erreicht steht. Auf die Innenwände des so gebildeten Behälters man die angestrebte Wirtschaftlichkeit durch ist eine Isolierschicht 16 aufgebracht, welche mit

einer gas- und flüssigkeitsdichten Auskleidung 18

1. Erstellung des Behälters mit nur einer einzigen ₄₀ überzogen ist, welche eine unmittelbare Berührung Hülle, die lediglich gegen mechanische Be- der eingelagerten Flüssigkeit 20 und des über dieser anspruchungen widerstandsfähig sein muß und befindlichen Dampfs mit der Isolierschicht 16 vernicht das eingelagerte Gas abzudichten braucht hindert.

und auch nicht gegen thermische Schwindungen Der Mantel 12 des Behälters wird aus Spannbeton

widerstandsfähig sein muß, da sie immer nur _4S hergestellt. Er wird durch gleiche vorgefertigte Tafeln der Temperatur der Umgebung ausgesetzt ist. gebildet, welche etwa die gleiche Form wie die Das läßt die Verwendung von Eisenbewehrun- Dauben eines großen Fasses haben. Diese Tafeln gen gewöhnlicher Handelsqualität zu. werden gemäß ihrer größten Abmessung, d. h. der

2. Die gas- und flüssigkeitsdichte, elastische Aus- lotrechten Abmessung, unter Vorspannung gesetzt, kleidung des Behälteraufbaus läßt sich billig 5° Die Dichtigkeit zwischen den den Mantel bildenden herstellen und in einfacher Weise wie ein Tafeln wird durch Ausfüllen von auf dem ganzen Tapetenbehang an der Innenwandung des Be- Umfang dieser Tafeln vorgesehenen Nuten oder hälters anbringen. Falzen mit einem elastischen Mörtel hergestellt.

Zweckmäßig werden lotrechte Zugstangen vorge-

Den zusätzlichen Vorteil der Betriebssicherheit 55 sehen, welche lotrecht durch die Tafeln verlaufen

erhält der Behälter gemäß der Erfindung durch und dem Mantel eine lotrechte Vorspannung geben.

-(j-r. 1.-1* a ■ 4. ■ λ r 1 ti Nach Herstellung des Mantels mittels der ver-

^{L ά}Ζ^Τ™^ u^{g W} f ",· Z™ schiedenen nebeneinandergelegten Tafeln wird dem

abdichtenden Membranen auf, die aus verachte- _{Mantd dne radiale} Vorspannung durch Stahldrähte

^dea^e*^ub<f einlagerten 5^oll£^sc^hlchi^en 60 22 gegeben, welche in einer oder mehreren Schichten

und Metallschichten bestehen. Sie bilden^ eme _{mit der gewünschten} Spannung aufgewickelt sind.

Auskleidung, die auch im Falle einer Rißbildung _Die ^ _Stahldrähte£ ₂₂ erteilte Spannung ist so

ihre Gasundurchlassigkeit nicht verliert. _{groß; daß nach der Zusammenziehimg inf(}f_{lge der}

2. Zur Vermeidung der Gefahren der Bildung und niedrigen Temperatur eine positive Spannung übrig-Ausbreitung von Rissen liegt es im Sinne der 65 bleibt, welche auf den Beton eine Kompressions-Erfindung, in die Isolierschichten Bewehrungen wirkung ausübt, so daß sich in diesem keine Risse aus einem Stoffgewebe, Glasfasern oder einem entwickeln können. Die Stahldrähte 22 werden von metallischen Gitterwerk einzulagern. einem Schutzmörtelüberzug 24 überdeckt, welcher

ζ. B. durch Aufspritzen in einer Dicke von einigen Zentimetern aufgebracht wird.

Das Dach 14 ist im allgemeinen selbsttragend, d. h., es hat die Form eines Umdrehungsellipsoids oder eines einschichtigen Hyperboloids. Die Umfangskräfte werden dann von einem verstärkten Umfangsring aus Eisenbeton aufgenommen.

Der erfindungsgemäße Behälter mit einem Fassungsvermögen von einigen zehntausend Kubikmetern hat vorzugsweise eine zylindrische Form von der Höhe etwa eines Halbmessers.

Wenn der Behälter als überirdischer Behälter benutzt wird, weist er die Sohle 10 auf, welche so belüftet ist, daß ein Gefrieren des Bodens vermieden wird. Wenn dagegen der Behälter ganz oder teilweise unterirdisch angelegt ist, wird der zwischen dem Schacht und den Außenwänden vorgesehene Raum mit trockenem Sand unter geeigneter Drainierung des umgebenden Geländes ausgefüllt. Es ist zu bemerken, daß bei einem unterirdischen Behälter die Dicke der Isolierschicht 16 verringert werden kann, wenn man ein gewisses Gefrieren des umgebenden Geländes zuläßt, da die umgebende Sandschicht ein Mittel mit isotroper Durchlässigkeit ist, welches die Bildung von Eislinsen verhindert, welche ungeordnete gefährliche Schübe erzeugen würden.

Die innen auf die Sohle 10, den Mantel 12 und das Dach 14 aufgebrachte Isolierschicht 16 wird vorzugsweise mit Hilfe von Schaumkunststoffen hergestellt, z. B. Schaumstoffen mit geschlossenen Zellen aus Polyurethanen oder Epoxyharzen. Der Wärmeschutz des Mantels 12 und der Sohle 10 wird entweder durch Formung oder vorzugsweise durch Aufspritzen in Einheitsschichten von 2 bis 3 cm Dicke hergestellt, wobei die die Schaumbildung erzeugende chemische Reaktion sofort nach der Aufbringung erfolgt. Hierfür werden die benutzten Produkte im Augenblick der Aufbringung mit einem geeigneten Reagens gemischt, und die durch die komplexen chemischen Reaktionen gebildeten Blasen können nicht entweichen, da das Produkt gleichzeitig erhärtet. Diese Blasen sind geschlossen und erstrecken sich über etwa 85 bis 90% der Gesamtmasse.

In Fig. 2 ist schematisch die Isolierschicht 16 dargestellt, welche durch aufeinanderfolgende Aufbringung von sieben Schaumstoffschichten auf den Beton des Mantels 12 hergestellt wurde. Die sichtbare Oberfläche 40 einer jeden Schicht besitzt eine glatte Haut, welche dicht ist und eine natürliche Dichtungsschranke bildet.

Eine Verbesserung des Verfahrens zur Anbringung der den tiefsten Temperaturen ausgesetzten inneren Schichten besteht darin, diese dadurch zu bewehren, daß in sie ein sehr dünnes Streckmetall, z. B. aus rostfreiem Stahl oder einer Aluminiumlegierung, oder ein Gitter eingebettet wird, dessen Drähte einen Vieleckquerschnitt haben, um das Haften des Harzes an dem Metall zu erleichtern. Ferner kann ein Glasfasergewebe mit äußerst losen Maschen vorgesehen werden. Schematisch ist eine Bewehrung 42 in der Schaumstoffschicht 44 dargestellt. Die Bewehrung verhindert die Rißbildung des Schaumkunststoffs infolge seiner Zusammenziehung bei den sehr niedrigen Temperaturen.

Es ist zu bemerken, daß die benutzten Produkte so gewählt werden, daß das Haften der Schichten aneinander und das Haften der Grundschicht an dem Beton erheblich kräftiger ist als der innere Widerstand des Erzeugnisses. Die Anordnung bildet daher ein anisotropes, aber einstückiges Gebilde. Das Aufbringen mit der Spritzpistole kann für das Überziehen des Dachs 14 schwierig sein. Da dieses Dach nur mit dem über der eingelagerten Flüssigkeit 20 befindlichen Dampf in Berührung steht, können hierfür bekannte Einrichtungen benutzt werden, z. B. die vorgefertigten Tafeln aus Polyurethan- oder Polyvinylchloridschaumstoff, welche auf beliebige

ίο bekannte Weise angeklebt oder angehängt werden.

Die schematisch in F i g. 1 dargestellte innere gas-

und flüssigkeitsdichte Auskleidung 18 besteht aus einer zusammengesetzten Tafel. Wie dies deutlicher aus F i g. 4 hervorgeht, enthält diese Tafel ein Gewebe 50, auf welches einer erste Kunststofftafel 52, eine sehr dünne Metallfolie 54 und hierauf eine zweite Kunststofftafel 56 aufgebracht ist. Bei der sehr niedrigen Temperatur (in der Größenordnung von —160° C), auf welcher sich die Auskleidung 18 befindet, wenn der Behälter mit verflüssigtem Gas gefüllt ist, muß diese nachgiebig bleiben und die Biegung aushalten. Zweckmäßig werden als Gewebe 50 hochwertige Baumwollgewebe oder besser Kunststoffgewebe benutzt, z. B. aus Polypropylenfasern oder Glasfasern. Die Metallfolie 54 wird aus einem leicht zu walzenden Metall hergestellt, welches eine gute Gasdichtigkeit gewährleistet, wie z. B. Aluminium, Kupfer oder ein anderes seine Eigenschaften bei niedrigen Temperaturen beibehaltendes Metall. Die Kunststofftafeln 52 und 56 bestehen z. B. aus Polyäthylen oder Polypropylen. Ihr Werkstoff muß gegen die Wirkung der Komponenten des eingelagerten verflüssigten Gases unempfindlich sein.

In F i g. 5 ist schaubildlich im Querschnitt dargestellt, wie die Verbindung von zwei benachbarten Abschnitten der Auskleidung 18 mit teilweiser Überlappung der in diesen Abschnitten enthaltenen Metallfolien 54 α und 54 & hergestellt wird. In der Zeichnung bezeichnen 52 a und 56 a bzw. 52 b und 56 b die gegen die Metallfolien 54 a bzw. 54 b ge legten Kunststofftafeln. Die Bezugszeichen 50 a und 50 b betreffen das Gewebe der beiden Auskleidungsabschnitte. Zur Herstellung der Überlappung auf einige Zentimeter längs der Linie 55 werden die Metallfolien 54 a und 54 b auf einer Seite blank gemacht, nämlich bei der Metallfolie 54 a auf der von der Kunststofftafel 52 a überzogenen Seite und bei der Metallfolie 54 & auf der von der Kunststofftafel 56 & überzogenen Seite. Die blankgemachten Abschnitte werden gegeneinandergelegt und mittels eines bei den betreffenden niedrigen Temperaturen verwendbaren Klebstoffs verklebt.

Die Verbindung der Auskleidungsabschnitte kann dann z. B. durch Siegelung hergestellt werden, wenn die Kunststofftafeln aus einem heißsiegelfähigen Werkstoff bestehen.

Bei der in F i g. 5 dargestellten Ausführungsform ist eine Stoßstellenabdeckung 58 auf die Tafeln 56 a und 56 b und eine Stoßstellenabdeckung 59 auf die Gewebe 50 a und 50 & geklebt. Die Stoßstellenabdeckung 58 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die Tafeln 56 a und 56 b, während die Stoßstellenabdeckung 59 vorzugsweise mit den Geweben 50a und 50 & gleichartig ist.

Es ist auch möglich, die aufeinanderfolgenden Lagen der Auskleidung 18 durch Überlappungssiegelung der Kunststofftafeln zu vereinigen, ohne die Metallfolien besonders zu verkleben.

In Fig.3 ist beispielsweise das Anhängen der Auskleidung 18 mittels eines festen Gewebestreifens 60 dargestellt, welcher an das Gewebe 50 angeklebt oder angenäht ist. Dieses Anhängen erfolgt mittels eines Ringes, eines Karabinerhakens oder einer Schleife 62, welche durch einen Haken 64 geht, der in einen in der Isolierschicht 16 verankerten Holzblock 66 eingeschraubt ist. Eine Inoxplatte 65 ist zwischen dem Haken 64 und der Auskleidung 18 angeordnet. Der zwischen der Auskleidung 18, dem Block 66 und der Isolierschicht 16 befindliche Hohlraum 67 wird vorzugsweise mit einer Isolierpackung ausgefüllt, z. B. geklebter Glaswolle. In der Isolierschicht 16 sind zahlreiche auf diese Weise verankerte Haken 64 vorgesehen. Sie werden in solchen gegenseitigen Abständen angeordnet, daß zwischen zwei aufeinanderfolgenden Anhängestellen das Gewebe eine Falte bildet, welche seine Spannung bei der durch die Kälte verursachten Zusammenziehung verhindert. Die Auskleidung ist ja nur eine einfache Abdichtungsschicht und soll keine mechanische Zugkraft aushalten, sondern nur den Schub der Flüssigkeit auf die Isolierschicht übertragen, welche ihn ihrerseits auf die feste Wand aus Spannbeton überträgt.

Die Auskleidung besitzt dank ihres zusammengesetzten Aufbaus interessante Eigenschaften. Die Kunststofftafeln, welche für die Flüssigkeit undurchlässig sind, sind für das Gas nur teilweise undurchlässig, aber die zwischen zwei Kunststofftafeln angeordnete dünne Metallfolie ist für das über der Flüssigkeit befindliche Gas undurchlässig. Es ist übrigens möglich, mehrere Tafeln einer derartigen Kunststoffschicht einander zu überlagern.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 6 und 7 ist die Anwendung der Erfindung auf einen Metallbehälter dargestellt, welcher z. B. durch den doppelwandigen Rumpf eines Schiffs gebildet wird, doch ist diese Ausführungsform auch auf Vorratsbehälter aus Beton anwendbar.

In der Zeichnung bezeichnet 100 den doppelwandigen Schiffsrumpf und 102, 104, 106, 108, 110, 112,114 und 116 verschiedene Schichten des Isoliermittels, welches z. B. durch einen Polyurethanschaum mit geschlossenen Zellen gebildet wird. Diese Schichten können in an sich bekannter Weise durch Zerstäubung und Polymerisation aufgebracht werden.

Zwischen den beiden letzten Schichten 114 und 116 ist eine Bewehrung 117 vorgesehen, welche vorzugsweise durch ein in die Schicht 116 eingebettetes weitmaschiges Gewebe oder eine weitmaschige Schicht gebildet wird.

Auf die letzte Schicht 116 aus Polyurethanschaum ist eine fest an der Schicht 116 haftende Auskleidung 118 aufgebracht. Diese Auskleidung wird hier durch Aufspritzen eines bei niedrigen Temperaturen bildsamen-und elastischen Materials aufgebracht, wie z. B. Aluminium oder Kupfer oder Legierungen dieser Metalle, und zwar mittels eines Oxyazetylenbrenners oder eines Plasmabrenners. Die Auskleidung 118 kann auch durch Benutzung eines geeigneten Anstrichs auf der Basis eines dieser Metalle hergestellt werden, welcher ein Lösungsmittel enthält, welches später verdampft oder auf andere Weise ausgeschieden werden kann.

In der Masse der Isolierschicht, z. B. zwischen den beiden Schichten 108 und 110, ist eine zweite Bewehrung 120 vorgesehen, welche ebenfalls durch ein weitmaschiges Gewebe oder eine weitmaschige Schicht gebildet wird.

Die Bewehrungen 117, 120 können durch ein Gewebe oder eine Schicht aus Glasfasern oder durch ein feines Metallgitter (aus einem bei niedriger Temperatur elastischen Metall) gebildet werden, es können jedoch auch andere Fäden oder Fasern benutzt werden, welche ihre Eigenschaften bei niedriger Temperatur beibehalten, z. B. Baumwollfäden, Flachsfäden,

ίο Kunststoffäden oder -fasern.

Ferner ist es zweckmäßig, die Fäden oder Fasern vor ihrer Anbringung einer Abbeizbehandlung zu unterwerfen, um ihr Haften in dem Isoliermaterial zu erleichtern.

Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung ist ein zweiter der Auskleidung 118 gleichender Metallfihn 121 in die Masse der Isolierschicht eingebettet, und zwar vorzugsweise in der Nähe der Bewehrung 120 zwischen den Schichten UO und 112.

Der Metallfilm 121 wird auf die gleiche Weise wie die Auskleidung 118 hergestellt, d. h. durch Aufspritzen eines bei niedriger Temperatur bildsamen und elastischen Metalls (z.B. Kupfer oder Aluminium) auf die Schicht 110 mittels eines Oxyazetylenbrenners oder eines Plasmabrenners.

Der Metallfilm 121 bildet mit der Bewehrung 120 eine sekundäre Schranke, welche verhindert, daß sich in der Isolierschicht über die ganze Dicke derselben erstreckende Risse bilden.

Es ist zu bemerken, daß in einem Behälter mit einer äußeren Einfassung aus Spannbeton diese sekundäre Schranke nicht unbedingt erforderlich ist, da der Beton ohne weiteres die Beanspruchungen aushält, welche durch einen hohen thermischen Gradienten erzeugt werden, der von einem zufälligen Durchtritt des verflüssigten Gases durch die Isolierschicht herrührt. Sie ist jedoch bei einer Metalleinfassung unverläßlich.
In F i g. 7 ist eine Ausführungsabwandlung des in Fig. 6 dargestellten Behälters dargestellt, bei welcher die Bewehrungen 117 und 120 mit je einer weiteren Bewehrung 124 bzw. 122 kombiniert sind, deren Maschen die Maschen der erstgenannten Bewehrungen unter etwa 45° kreuzen, so daß eine gute Verteilung der Beanspruchungen in dem Gewebe erzielt wird.

Ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, können die Bewehrungen 117, 120, 122 und 124 an anderen Stellen in der Masse der Isolierschicht angeordnet werden. Es genügt, daß sie so weit voneinander entfernt sind, daß sie eine Rißbildung in der Masse der Isolierschicht verhindern. Ferner ist es möglich, eine größere Zahl von eingebetteten Bewehrungen und/oder Metallfilmen zu benutzen.

Ferner können die die Bewehrungen 122 und 124 bildenden Gewebeschichten mit rechteckigen Masehen durch eine Gewebeschicht mit dreieckigen Maschen oder auch durch mehrere Faden- oder Faserschichten, welche miteinander einen gewissen Winkel bilden, ersetzt werden.

Ferner ist zu bemerken, daß es in gewissen Fällen zweckmäßig sein kann, wenigstens gewisse Teile der Isolierschicht mit Hilfe von Platten herzustellen, welche auf den Schiffsrumpf 100 geklebt oder in beliebiger Weise an diesem befestigt sind. In diesem Falle werden zur Verhinderung einer Diskontinuität an der Innenfläche der Platten diese mit einer oder mehreren durchgehenden Isolierschichten überzogen,

welche vor der Metallisierung der Innenfläche aufgespritzt werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Behälter zur Lagerung tiefsiedender verflüssigter Gase bei etwa Atmosphärendruck mit einem äußeren Mantel aus Stahl oder Beton, einer auf der Innenwandung des Mantels angebrachten Isolierschicht und einer gas- und flüssigkeitsdichten, elastischen Auskleidung, welche die Innenwandung der Isolierschicht abdeckt, dadurch

   gekennzeichnet, daß zwischen die aus mehreren übereinandergelagerten Schichten aus Kunstschaumstoff bestehende Isolierschicht mindestens eine Bewehrung (42; 117; 120; 122; 124) aus einem Gewebe oder einer Schicht aus Glasfasern oder einem feinen Metallgitter und mindestens ein Metallfilm (121) parallel zu den Schichten eingelagert sind und daß die Auskleidung (18; 118) an der Isolierung aufgehängt ist und aus einem Gewebe (50) besteht, auf welches eine zwischen zwei Kunststofftafeln (52, 56) eingelagerte Metallfolie (54) aufgebracht ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 909 507/1185