DE1501710C - Lager- oder Transportbehälter für tiefsiedende verflüssigte Gase - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen Lager- oder Transportbehälter für tiefsiedende verflüssigte Gase mit einem starren äußeren Mantel, einer den Mantel auskleidenden Wärmeisolierung und einer an der Wärmeisolierung angebrachten flüssigkeitsdichten Folie, welche in Berührung mit dem verflüssigten Gas steht, wobei die Wärmeisolierung aus mehreren aufeinanderfolgenden Schichten aus einem druckfesten Schaumkunststoff, wie Polyurethanschaum, besteht.

Die bekannten Lager- oder Transportbehälter für tiefsiedende verflüssigte Gase bestehen aus einer starren Wand und sind innen mit Schaumkunststoffen ausgekleidet, wie z. B. Polyurethanschaum, welche eine sehr geringe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Diese Schaumstoffe können leicht an Ort und Stelle auf die starren Wände des Behälters aufgebracht werden.

Nachteilig an diesen Behältern ist jedoch das Auftreten von Rißbildungen in der Isolierschicht, insbesondere bei der Füllung derartiger Behälter. Infolgedessen kann der Isolierstoff keine dichte Wand bilden, oder man ist gezwungen, eine oder mehrere Dichtungshäute auf oder in dem Isolierstoff zur Bildung von Sperrschichten anzuordnen, welche das Austreten des tiefsiedenden verflüssigten Gases aus dem Behälter verhindern. Ferner besteht die Gefahr, daß die in der Isolierschicht entstehenden Rißbildungen die Festigkeit und das gute Haften der gesamten. Isolierstoffschicht an den Innenwänden des Behälters beeinträchtigen.

In der französischen Patentschrift 1 383 795 der Anmelderin ist der Aufbau eines Lagerbehälters für verflüssigte Naturgase beschrieben, der als Kombination eine mechanische feste äußere Kammer, eine Isolierschicht und eine innere Abdichtungstrennwand aufweist.

Gemäß der Lehre der französischen Patentschrift 1 383 795 besteht die Wärmeisolierschicht aus einem kompakten Isolierstoff, z. B. aus synthetischem PoIyurethanschaumstoff. Bei Wärmebeanspruchung besteht bei einem derartigen Isolierstoff aber die Gefahr von Rißbildungen. Gemäß der französischen Patentschrift 1 383 795 sollen diese Rißbildungen verhindert oder doch zumindest deren Wirkungen dadurch eingeschränkt werden, daß die Polyurethanmasse (vgl. insbesondere Fig. 4 der genannten Patentschrift) durch eine Armierung 42 (vgl. Seite 3, rechte Spalte, erster Absatz der Patentschrift) verstärkt wird, die aus einem Spezialstahlgitter oder aus Glasfasern besteht. Die auf diese Weise in der Polyurethanmasse eingelagerte Armierung hat die gleiche Aufgabe wie die bei Eisenbeton eingelagerten Stahlarmierungen oder wie die in armierten Glastafeln eingebetteten Drahtnetze. Reißt das Polyurethan, so bleiben die einzelnen Stückchen an der Armierung hängen, und das Ganze behält noch einen gewissen Zusammenhalt. Die Isolierschicht-Einheit wird also auf diese Weise zusammengehalten, und Verformungen werden verhindert. Die Erfindung geht einen anderen Weg, um eine Rißbildung in den aufeinanderfolgenden Schichten aus Schaumkunststoff zu verhindern.

Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß zwischen jede der Schichten der Wärmeisolierung eine etwa 13 mm starke Schicht aus Fasermaterial, wie Glasfaserfilz, eingebracht ist.

Bei der Erfindung werden also Rißbildungen nicht dadurch vermieden, daß die Isolierschicht verstärkt oder versteift wird, sondern es wird vielmehr eine Rißbildung von vornherein verhindert, indem sich die verschiedenen Isolierschichten unter den auftretenden Beanspruchungen frei verformen können. Daraus ergeben sich Vorteile hinsichtlich des Aufbaus des Transportbehälters, der biegsamer und leichter ausgeführt werden kann. Der Aufbau ist auch deshalb einfacher, weil auf einfache Weise aufeinanderfolgende Isolierschichten von nicht zu großer Dicke hergestellt und zwischen den verschiedenen Schichten jeweils elastische Lagen aus Glasfasern eingebracht werden können.

Bildlich gesprochen kann man sagen, daß bei dem erfindungsgemäßen Behälter übereinanderliegende schwimmende Schichten eines festen Isolierstoffs vorliegen, wie dies etwa bei der Technik der sogenannten schwimmenden Estriche der Fall ist, bei welcher eine erste Betonschicht gegossen wird, auf welcher eine Schicht aus Glaswolle ausgebreitet wird, worauf ein bituminöses Papier eingeschaltet wird, über welches eine zweite Betonschicht gegossen wird. In analoger Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Behälter das Auftreten von Rissen verhindert.

Die Dicke der Schichten aus Schaumkunststoff nimmt zum Mantel des Behälters hin zu, wobei die Dicke der innersten Schichten etwa Vio bis V:o der Gesamtdicke der Wärmeisolierung beträgt.

Die Schichten aus Schaumkunststoff können in an sich bekannter Weise gewellt sein.

In einigen Schichten aus Schaumkunststoff sind Trennfugen vorgesehen.

Es hat sich gezeigt, daß man bei Anwendung dieser verschiedenen Maßnahmen eine thermische Isolierung

erhält, welche eine erheblich geringere Rißbildungs- tretende Zusammenziehung eine mehr oder weniger

neigung zeigt, als dies bei den bekannten Behältern große Abplattung der Wellungen zur Folge, ohne daß

der Fall ist. Risse in den verschiedenen Schichten auftreten. Auch

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der in F i g. 2 werden die Schichten 8, 10 und 12 durch Zeichnungen erläutert. Es zeigt 5 einen Schaumkunststoff mit geschlossenen Zellen ge-

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße bildet, z. B. Polyurethanschaum, während die Schich-

Isolierschicht, ten 9 und 11 durch ein Fasermaterial gebildet werden,

F i g. 2 eine Abwandlung der Ausführungsform ge- welches keine Zugbeanspruchungen überträgt. Die

maß Fig. 1, dünnste Schicht 8 ist die, welche dem kalten verflüs-

F i g. 3 die Aufbringung einer Isolierschicht auf die io sigten Gas am nächsten liegt.

Innenwände eines Vorratsbehälters, In Fig. 3 ist die Anbringung eines erfmdungs-

F i g. 4 einen Schnitt durch einen mit einer Isolier- gemäßen Isolierstoffmantels an den Wänden eines

schicht ausgekleideten zylindrischen Vorratsbehälter, eingegrabenen Vorratsbehälters gezeigt. Die Außen-

wobei die Dicke der Isolierschichten zur besseren wand 14 des von Gestein umgebenen Behälters kann

Unterscheidung übertrieben dargestellt ist, i₅ aus einer Betonwand bestehen. Auf die Außenwand

Fig. 5 einen Schnitt durch eine weitere Ausfüh- 14 wurde zunächst eine verhältnismäßig dicke

rungsform eines Behälters, wobei die Dicken der Iso- Schicht 15 eines Kunststoffschaums mit geschlossenen

lierschichten zur besseren Unterscheidung übertrieben Zellen, z. B. ein Polyurethanschaum, aufgespritzt,

dargestellt sind, Auf dieser Schicht 15 wird eine Schicht 17 abgewik-

F ig. 6 einen Schnitt entlang der Linie VI-VI ge- ao kelt und befestigt, z.B. mit Hilfe von Haken 16 aus

maß Fig. 5, wobei die Stelle eines Dehnungsstoßes einem schlecht wärmeleitenden Kunststoff, wobei

in vergrößertem Maßstab dargestellt ist, und diese verhältnismäßig dünne Schicht aus einem Filz

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie VI-VI der aus Glasfasern besteht, welche eine für Zugbean-

Fig. 5 in kleinerem Maßstab als Fig. 6. spruchungen lose Verbindung zwischen der Schicht

Bei der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform 25 15 und der nächsten Schicht 18 zu bilden vermag, wird eine Isolierschicht aus fünf aufeinanderfolgen- welche auf die Schicht 17 aufgespritzt oder auf den Schichten 1 bis 5 gebildet, deren Dicke von der beliebige Weise aufgebracht wird. Die Schicht 18 Schicht 1 zu der Schicht 5 zunehmen kann. Insbeson- wird aus einem Material gebildet, welches dem zur dere die Schicht 5 ist erheblich dicker als die Schicht 1. Bildung der Schicht 15 benutzten ähnlich ist, und ihre Bei einem derartig zusammengesetzten Isolierman- 30 Dicke ist üblicherweise geringer als die der Schicht tel 6, bei welchem die Schicht 1 in Berührung mit dem 15. Der auf diese Weise ausgebildete zusammenkalten verflüssigten Gas und die Schicht 5 z. B. auf gesetzte Isoliermantel kann eine mehr oder weniger Umgebungstemperatur gehalten wird, ist die Neigung große Zahl derartiger aufeinanderfolgender Schichten zur Rißbildung um so geringer, je dünner die ver- aufweisen.

schiedenen Schichten sind, insbesondere die dem ₃₅ Ganz allgemein hängen die Dicken der verschie-

verflüssigten Gas am nächsten liegenden Schichten. denen Isolierstoffschichten und ihre Zahl von der Art

Voraussetzung ist jedoch, daß sich die einzelnen der Schichten und dem maximalen Temperaturgefälle

Schichten frei parallel zu sich selbst verformen kön- ab, welchem der Isoliermantel ausgesetzt ist.

nen. Ferner hat sich gezeigt, daß, wenn gewisse I_n F i g. 4 ist gezeigt, wie ein Vorratsbehälter von

Schichten, z. B. die Schicht 2 und die Schicht 4, keine ₄₀ zylindrischer Form mit einem Isoliermantel über-

zur Oberfläche des Isoliermantels senkrechte Be- zogen wird.

anspruchungen, insbesondere Zugbeanspruchungen, Der zusammengesetzte Isoliermantel, welcher auf

übertragen, der zusammengesetzte Isoliermantel 6 die Wand 19 des Behälters aufgebracht wird, muß

eine erheblich geringere Rißbildungsneigung zeigt. Wellungen und/oder Dehnungsstöße in lotrechter

Der Isoliermantel 6 besteht aus Schichten 1,3 und 5 ₄₅ Richtung an den lotrechten Wänden des Behälters

aus flüssigkeitsdichtem Polyurethanschaum mit ge- und konzentrische Wellungen und/oder Dehnungs-

schlossenen Zellen und Schichten 2 und 4 aus einem stoße an seinem Boden aufweisen, damit die mecha-

Fasermaterial, z. B. Filz aus Glasfasern, welches ins- nischen Zugbeanspruchungen, welche bei Tempe-

besondere keine Zugbeanspruchungen überträgt, wo- raturschwankungen innerhalb der Isolierstoff-Schich-

durch eine ausgezeichnete Wärmeisolation und Dich- 50 ten und parallel zu ihrer Oberfläche auftreten, durch

tigkeit erzielt wird. die Verformung dieser Wellungen oder Dehnungs-

Vorzugsweise sollen die dem verflüssigten, niedrig- stoße aufgenommen werden. In diesen Richtungen

siedenden Gas am nächsten liegenden Schichten eine ist nämlich die Krümmung der Isolierstoff-Schicht

verhältnismäßig geringe Dicke aufweisen, welche praktisch null, so daß bei dem Behälter Wellungen

z. B. größenordnungsmäßig ein Zehntel oder ein 55 oder ähnliche Verformungen der Schicht vorgesehen

Zwanzigstel der gesamten Isolierschicht beträgt. In werden müssen. Unter diesen Bedingungen weist ein

Fig. 1 besitzen also die Schichten 1 und 3 normaler- eingegrabener Vorratsbehälter von zylindrischer

weise eine geringere Dicke. Form die schematisch in F i g. 4 dargestellte Ausbil-

Um eine Rißbildung durch Verformungen, insbe- dung auf. Man stellt fest, daß die Schichten 20, 21, sondere Zusammenziehungen des Isoliermantels in 60 22, 23 und 24 den in Fig.2 dargestellten Schicheiner zu dessen Oberfläche parallelen Richtung zu ten 8, 9,10, 11 und 12 entsprechen,
vermeiden, sind Wellungen und/oder Dehnungsstöße In einem derartigen Behälter werden die in den in dieser Richtung vorgesehen, wie dies in Fig. 2 Isolierstoff-Schichten im Augenblick des Abkühlens dargestellt ist. auftretenden Zusammenziehungen durch die Verfor-

In Fig. 2 ist ein zusammengesetzter Isolierman- 65 mung der Wellungen an der lotrechten Wand 25 des

tel 7 dargestellt, welcher aus fünf gewellten Schich- Behälters in der lotrechten Richtung, an dem Boden

ten 8 bis 12 besteht. Bei dieser Ausführungsform hat 26 des Behälters in einer etwa waagerechten Ebene

die durch beim Abkühlen des Isoliermantels 7 auf- und in den waagerechten Ebenen an den lotrechten

Wänden des Behälters durch eine leichte Änderung des Durchmessers der verschiedenen Schichten aufgenommen.

Die Zugbeanspruchungen, welche sich in den verschiedenen aufeinanderfolgenden Schichten 20 bis 24 infolge des Wärmegefälles innerhalb des Isoliermantels und der Durchmesseränderungen der Schichten entwickeln, werden wegen des Vorhandenseins der Schichten 21 und 23, welche für Zugbeanspruchungen lose Verbindungen zwischen den benachbarten Schichten bilden, nicht von einer Schicht auf die andere übertragen.

Ferner wird insbesondere in der Nähe der Wand des Isoliermantels, welche mit dem verflüssigten Gas in Berührung steht, eine Dichtung in Form einer dünnen Folie eines biegsamen Materials vorgesehen; diese kann z. B. aus einem zusammengesetzten Gebilde aus künstlichem Gummi, Baumwolle und Aluminium bestehen.

Vorzugsweise wird jedoch an der Berührungsstelle mit dem eingelagerten verflüssigten Gas, wie bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 bis 7 beschrieben, eine dünne Folie eines Polyesters benutzt, ein Material, welches sich als sehr widerstandsfähig gegen die auftretenden sehr tiefen Temperaturen erwiesen hat.

Zur Herstellung des Behälters gemäß der in F i g. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsform wird zunächst eine große, etwa zylindrische Kammer mit Kreisquerschnitt und waagerechter Achse hergestellt. Diese Kammer kann aus einem Metallblech, einem beliebigen Außenmantel oder einem in das Gelände oder Felsen getriebenen Stollen bestehen. Bei dem dargestellten Beispiel ist angenommen, daß die zylindrische Kammer 38 mit der Wand 30 durch einen in den Felsen getriebenen Stollen gebildet wird. Gewöhnlich wird die Wand 30 des Stollens mit einer Schalung aus Beton oder Zement gemäß im Grubenbau bekannter Weise ausgekleidet.

Die Wand 30 des Stollens wird dann mit einer Schicht 31 aus einem festen wärmeisolierenden Werkstoff überzogen, z. B. Polyurethanschaum, welcher vorzugsweise an Ort und Stelle durch Aufspritzen mit der Spritzpistole gebildet wird. Je nach ihrer Dicke kann die Schicht 31 in mehreren aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen hergestellt werden, wobei bei jedem Arbeitsgangs eine Dicke von etwa zwei Zentimeter leicht erzielt werden kann.

Auf die so gebildete Schicht 31 wird eine Schicht 32 aufgebracht, welche durch einen Filz aus Glasfasern gebildet wird, welcher an der darunterliegenden Schicht 31 mit Hilfe von Haken 33 aus einem wenig wärmeleitenden Kunststoff aufgehängt wird. Auf die Schicht 32 aus Glasfaserfilz wird eine andere Schicht 34 aus Polyurethanschaum aufgebracht, welche in der gleichen Weise wie die Schicht 31 gebildet wird und eine geringere Dicke als die Schicht 31 besitzt. Da die spezifische Masse des Polyurethanschaums gering ist, kann der an der Schicht 31 durch die Haken 33 befestigte Glasfaserfilz durchaus die darüberliegende Schicht 34 insbesondere in der Zone des Scheitels der Kammer halten.

An der Schicht 34 wird eine neue Schicht 35 aus Glasfaserfilz mit Hilfe von Haken 36 befestigt, welche mit den Haken 33 identisch sind. Die Haken 36 stützen sich auf der Schicht 34 ab. Hierauf wird auf der letzten Schicht 35 die innere aus einer Polyesterfolie bestehende Dichtungsfolie 37 gebildet. Diese Bildung erfolgt vorzugsweise an Ort und Stelle durch Aufspritzen gemäß den bekannten Veresterungstechniken. Die Schicht kann auch mit Hilfe von aneinandergefügten Bahnen aus Polyesterfolien gebildet werden, welche in an sich bekannter Weise mit Überlappungsstößen verschweißt sind.

Gemäß einer Ausführungsabwandlung können die Haken 33 und/oder 36 fortgelassen werden, wenn die Schichten 32 und 35 aus Glasfaserfilz auf die darunterliegenden Schichten 31 bzw. 34 aufgelegt

ίο werden, bevor diese vollständig polymerisiert sind, wobei dann der Glasfaserfilz von selbst an den Polyurethanschichten haftet.

Beispielsweise kann der Durchmesser der Kammer 38 etwa 10 Meter betragen, die erste Schicht 31 aus Polyurethan kann eine Dicke von etwa 70 mm aufweisen, die zweite Schicht 34 eine Dicke von etwa 50 mm, die beiden Schichten 32 und 35 aus Glasfaserfilz eine Dicke von etwa 13 mm (diese Dicke weist der allgemein im Handel erhältliche Glasfaserfilz auf), während die Dichtungsfolie 37 aus Polyester eine Dicke von etwa 3 bis 4 mm aufweisen kann. Es ist zu bemerken, daß im Gegensatz zu dem zusammengesetzten künstlichen Gummi, Baumwolle und Aluminium die Polyesterfolie eine verhältnismäßig große Festigkeit besitzt, so daß sie keine Neigung hat, unter der Wirkung ihres Eigengewichts zusammenzusinken. Ferner wird sie an Ort und Stelle durch Aufspritzen gebildet und haftet an der darunterliegenden Isolierschicht. Gegebenenfalls kann der Polyester mit Glasfasern oder Fasern mit einem bei niedriger Temperatur elastischen Material bewehrt werden.

Beim Abkühlen des Behälterinneren zieht sich die Dichtungsfolie 37 etwas zusammen (größenordnungsmäßig um 2% bei einer Temperaturänderung von + 30° C bis -160° C), so daß sie längs der in F i g. 5 strichpunktierten Linie 39 abwärts geht und sich um etwa 20 cm in ihrem höchsten Abschnitt senkt. Da die Kammer 38 eine sehr große Länge aufweisen kann, z. B. mehrere zehn Meter, müssen Wellungen und/oder Dehnungsstöße in zu den Richtungen mit geringer Krümmung oder der Krümmung Null senkrechten Ebenen vorgesehen werden.

In dem betrachteten Fall sind daher Verformungsstoße 40 in lotrechten, zu der Achse der Kammer 38 senkrechten Ebene vorgesehen, welche die Dehnungsund Zusammenziehungsbewegungen der Dichtungsfolie 37 in der axialen Richtung der Kammer 38 aufnehmen. Zwei benachbarte Verformungsstöße 40 können z. B. einen Abstand von etwa einem Meter haben, wobei jeder Stoß eine Höhe h in der Größenordnung von 10 cm besitzt und durch einen Bogen gebildet wird, welcher an jeden benachbarten geraden Abschnitt der Schicht 37 durch Bögen mit entgegengesetzter Krümmung angeschlossen ist, wie in F i g. 8 dargestellt. Die Verformungsstöße 40 werden durch Aufspritzen auf eine hohle Form 43, z. B. aus Wellpappe, hergestellt. Bei dem obigen Beispiel wurden keine Wellungen in den darunterliegenden Isolier^ stoff-Schichten benutzt, so daß die Dichtungsfolie 37 zwischen zwei Verformungsstößen 40 auf einer breiten wellenlosen Fläche aufliegt. Es ist jedoch klar, daß die Dichtungsfolie 37 auch auf einer gewellten darunterliegenden Isolierschicht gebildet werden kann und daß die verschiedenen aufeinanderfolgenden Isolierschichten Wellungen haben können, deren Amplitude von einer Schicht zur nächsten veränderlich ist, wobei z. B. die der eingelagerten Flüssigkeit

benachbarte Schicht gewellt ist, während die mit der Außenwand des Behälters in Berührung stehende Schicht nicht gewellt ist.

Gemäß einer Ausführungsabwandlung kann man zur Ermöglichung der Verformung der festen Isolierschicht und insbesondere der der Dichtungsfolie 37 des Behälters am nächsten liegenden Schicht 34 sowie zur Vermeidung der mehr oder weniger heiklen Bildung von Wellungen in diesen Schichten diese Isolierschichten durch Tafeln unterteilen, die längs Linien aneinandergelegt sind, welche in zu den Richtungen geringer Krümmung oder der Krümmung Null des Behälters senkrechten Ebenen liegen.

So ist in F i g. 5 die Schicht 34 durch Trennfugen 41 unterbrochen. Die Unterbrechung zwischen zwei nebeneinanderliegenden Abschnitten der Schicht 34 kann z. B. dadurch erzielt werden, daß unmittelbar vor der Bildung der Schicht 34 durch Aufspritzen

Blätter 42, z. B. aus Papier, angeordnet werden, wie in Fig.7 dargestellt, welche die Schicht34 unterbrechen. Die verschiedenen so gebildeten kontinuierlichen ringförmigen Bahnen können sich dann längs ihrer Trennfugen 41 auseinanderspreizen oder einander nähern, wodurch Längsdehnungen und -zusammenziehungen der Schicht 34 möglich werden.

In gewissen Fällen kann es zweckmäßig sein, für die am weitesten außen liegende Isolierschicht, welche an der Außenwand des Behälters befestigt ist und sich daher nicht frei verformen kann, eine verhältnismäßig geringe Dicke anzuwenden, welche insbesondere kleiner als die der nächsten freien Isolierschicht ist.

Auch können mehrere Dichtungsfolien aus Polyester vorgesehen werden, z. B. eine zweite Folie, welche eine zwischen den Schichten 34 und 32 angeordnete sekundäre Dichtung bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 209 521/266

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lager- oder Transportbehälter für tiefsiedende verflüssigte Gase mit einem starren äußeren Mantel, einer den Mantel auskleidenden Wärmeisolierung und einer an der Wärmeisolierung angebrachten fliissigkeitsdichten Folie, welche in Berührung mit dem verflüssigten Gas steht, wobei die Wärmeisolierung aus mehreren aufeinanderfolgenden Schichten aus einem druckfesten Schaumkunststoff, wie Polyurethanschaum, besteht, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jede der Schichten (1, 3, 5; 8, 10, 12; 15, 18; 20, 22, 24; 31, 34) der Wärmeisolierung eine etwa 13 mm starke Schicht (2, 4; 9, 11; 17; 21, 23; 32, 35) aus Fasermaterial, wie Glasfaserfilz, eingebracht ist.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Schichten aus Schaumkunststoff zum Mantel des Behälters hin zunimmt, wobei die Dicke der innersten Schichten etwa 'Vio bis V20 der Gesamtdicke der Wärmeisolierung beträgt.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Schichten aus Schaumkunststoff gewellt sind.

4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einigen Schichten (34) aus Schaumkunststoff Trennfugen (41) vorgesehen sind.