DE1501712B2

DE1501712B2 - Waermeisolierter behaelter zur aufnahme eines tiefsiedenden verfluessigten gases

Info

Publication number: DE1501712B2
Application number: DE1967G0049603
Authority: DE
Inventors: Michael Merriman Tollesbury Maiden Essex Gibson (Großbritannien)
Original assignee: Conch International Methane Ltd Nassau
Current assignee: Technigaz Sa Maurepas Fr
Priority date: 1966-03-21
Filing date: 1967-03-17
Publication date: 1976-06-16
Also published as: US3490639A; GB1110366A; JPS5140284B1; GR33481B; FI48910C; NO117984B; FI48910B; DK138963C; DK138963B; DE1501712A1; FR1513186A; GB1156370A; NL6703377A; SE320903B; NL155349B

Description

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Die Erfindung betrifft einen wärmeisolierten Behälter zur Aufnahme eines tiefsiedenden verflüssigten Gases mit einem starren äußeren Mantel, dessen Innenseite mit einer druckfesten Wärmeisolierung verkleidet ist, und mit einem das verflüssigte Gas enthaltenden, sich auf der Wärmeisolierung abstützenden prismatischen Membrantank, der längs seinen Kanten mittels in längs den Innenkanten der Wärmeisolierung verlaufenden Nuten an der Wärmeisolierung befestigter Verankerungsteile eingreifender Verankerungsorgane an der Wärmeisolierung gehaltert ist.

Solche Behälter werden insbesondere auf Flüssiggas-Tankschiffen eingesetzt.

Die Wände des Membranbehälters ziehen sich beim Einfüllen von Flüssiggas stark zusammen. Damit sie sich nicht von dem Außenmantel bzw. der Wärmeisolierung ablösen, sind sie daran befestigt. Zur Verminderung der Tendenz, sich zusammenzuziehen, werden sie aus Blechen mit niedrigem Wärmedehnungskoeffizienten, insbesondere hochlegierten kaltfesten Stahlblechen mit hohem Nickelgehalt gefertigt und, wenigstens teilweise, mit Dehnungsfalten versehen. Zur Verankerung des Membrantanks sind verschiedene Vorschläge bekannt. Dabei werden die einzelnen Tafeln, aus denen der Membrantank gefertigt ist, am äußeren Mantel bzw. der Wärmeisolation verankert, oder der Membrantank wird insgesamt längs seinen Längskanten, an denen die Wände winklig aneinanderstoßen, befestigt. Die Erfindung bezieht sich auf einen solchen Behälter. Ist der Behälter in ein Tankschiff eingebaut, wird er nicht nur durch die temperaturbedingten Spannungen, sondern auch durch die Verformung des Schiffkörpers auf hoher See beansprucht. Diese Beanspruchungen tragen zur Belastung der Membrantankverankerung bei. Diese kann nicht unmittelbar am Schiffskörper erfolgen, da hierdurch die Wärmeisolation unterbrochen werden würde. Die dadurch bedingten Wärme- und Kältebrükken wurden zu einer Versprödung des äußeren Mantels oder des Schiffskörpers, welche aus normalen Schiffsbaustahl gefertigt sind, führen mit der Folge, daß es zu Spannungsbrüchen kommt.

Zur Vermeidung der Nachteile der über die Membrantankwände verteilten Verankerung ist bei dem eingangs genannten Behälter diese lediglich längs den Kanten vorgesehen, wozu der Membrantank im Bereich der Kanten jeweils nach innen ragende schalenförmige Wandteile hat, die durch ein gewölbtes Deckblech miteinander verbunden sind, welches an seinen beiden Längskanten mit den freien Längskanten der Schalen verschweißt ist. Längs den Innenkanten des wärmeisolierten starren äußeren Mantels ist eine aufwendige Verankerungskonstruktion mit einer an der Wärmeisolation über Holzleisten befestigten U-förmigen Verankerungsschiene mit einwärts gebogenen Schenkeln befestigt, in die ein weiteres Befestigungsteil mit einem T-förmigen Träger eingreift, das sich noch über Blattfedern an der Isolierung abstützt. In der der Innenkante des äußeren Mantels abgewandten Stirnfläche des Verankerungsteils ist eine Längsnut vorgesehen, in die das Deckblech eingreift. Diese Eckenverankerung ist aufwendig aus vielen Einzelteilen aufgebaut, führt zu einer zur Oberfläche der Isolierung normal gerichteten Wärmespannungsbelastung und erfordert einen vielschrittigen Aufbau des Membrantanks innerhalb des äußeren Mantels, ohne zu einer völlig starren Verankerung des Kantenbereichs des Membranbehälters an der Innenkante des äußeren wärmeisolierten Mantels zu führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Eckenverankerung des Membrantanks dahingehend zu verbessern, daß dieser längs den Kanten fester gehalten ist und die Verankerung einen geringeren Teile- und Bauaufwand erfordert. Die Kanten des Membranbehälters sollen derart festgehalten werden, daß Änderungen der Gesamtabmessungen des Membranbehälters verhindert werden, ohne daß die Wärmeisolierung beeinträchtigt oder beschädigt werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ausgestaltungen dieses Behälters sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Verankerung kommt mit wenigen Teilen aus. Durch die Verwendung von an den Längskanten des Membrantanks befestigten Längskeilen werden die Verankerungskräfte in Richtung der Wände des Membrantanks in diesen eingeleitet. Andererseits stützen sich diese Kräfte zumindest weitgehend etwa parallel zur Oberfläche der Wärmeisolation an dieser ab und trachten nicht zu deren Lösung

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yom äußeren starren Mantel. Die Ecken des Membrantanks sind so an der Isolation starr verankert. Die außenliegenden Verankerungs-Längskeile können dadurch gebildet sein, daß eine Behälterwand über die Kante hinaus verlängert und zu einem Keil abgebogen ist. Vorzugsweise werden jedoch die Längskeile durch gesonderte Bauteile gebildet, die neben den Längskanten des Membranbehälters an den Wänden angeschweißt sind.

Nur diejenigen Wände, welche größeren Beanspruchungen ausgesetzt sind, brauchen mit Kantenverankerungen versehen zu sein. An Kanten mit besonders hoher Belastung ist es zweckmäßig, an jeder an eine Behälterkante stoßenden Wand einen Längskeil vorzusehen, so daß in beide Wände unmittelbar die abstützenden Kräfte parallel zu diesen eingeleitet werden.

Die Begrenzung der Keilnut gemäß Anspruch 2 hat den Vorteil der leichteren Montierbarkeit.

Die Erfindung ist anhand einer Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine perspektivische Teildarstellung eines Flüssiggas-Tankschiffs mit einem Behälter im Laderaum,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des Kantenbereichs der Deckenwand und einer Stirnwand des Membranbehälters,

Fig.3 eine Fig.2 entsprechende Ansicht einer Ecke, in der eine Deckenwand, eine Seitenwand und eine Längswand aneinanderstoßen,

Fig.4 einen senkrechten Längsschnitt durch die Verbindungsstelle zwischen der oberen Deckenwand und einer Stirnwand des Behälters und

F i g. 5 einen senkrechten Querschnitt durch die Verbindung zwischen der oberen Deckenwand und einer Seitenwand des Behälters.

Bei dem in F i g. 1 teilweise dargestellten Tankschiff für verflüssigtes Erdgas sind in die Laderäume wärmeisolierte Transportbehälter eingebaut, die sich an den Wänden des Laderaums abstützen. Das Tankschiff hat einen äußeren Schiffskörper 1 und einen inneren Schiffskörper, welcher den starren äußeren Mantel 2 des Behälters bildet. Ferner erkennt man in F i g. 1 Deckenwandplatten 3, während in F i g. 4 eine querliegende Schottwand 4 dargestellt ist, die eine Stirnwand des Laderaums bildet. Gemäß F i g. 1 ist der äußere starre Mantel 2 auf seiner Innenseite mit einer Wärmeisolierung 5 ausgekleidet. Im äußeren Mantel 2 ist ein Behälter 6 untergebracht, der eine erste Sperre in Form eines Membrantanks 7 aus dünnem kaltzähem Blech hat, welcher gemäß Fig.4 und 5 an der Wärmeisolierung 5 über Leisten 8 verankert ist. Die Leisten 8 werden durch eine eine größere Dicke aufweisende Schicht 9 aus Balsaholz sowie durch Abstandsholzleisten 11 abgestützt, mittels deren die Belastungskräfte auf den äußeren Mantel 2 bzw. die Deckenwandplatten 3 bzw. die Schottwände 4 übertragen werden, an denen die Leisten 11 befestigt sind. Die Schicht 9 aus Balsaholz bildet eine zweite Sperre. Sie besteht aus einzelnen Tafeln 10 mit einem Kern 12 aus Balsaholz und mit diesem verklebten Verkleidungen 13 und 14 aus Sperrholz.

Der Raum zwischen den Leisten 11 ist vorzugsweise mit Glasfasermaterial gefüllt. Die Außenkante jeder Tafel 10 ist mit der Innenfläche einer der Leisten 11 verbunden, so daß einander benachbarte Tafeln derart miteinander verbunden sind, daß eine flüssigkeitsdichte Abdichtung erzielt ist. Die Tafeln 10 sind über

Gewindebolzen 15 an den Wänden 2, 3,4 befestigt. Sie reichen durch kleine Öffnungen 13a in den Außenflächen der Tafeln 10 und größere Öffnungen 10a der Kerne 12 und sind jeweils mittels einer Mutter 17 unter Zwischenlage einer Scheibe 16 verschraubt. Die größeren Öffnungen 10a sind mit verdichtetem PVC-Schaum 18 gefüllt. Abdeckplatten 19 aus drei Schichten Glasfasermaterial decken die Öffnungen 10a ab und sind auf die Tafeln geklebt, um eine Abdichtung zu bewirken.

Die zweite Sperre ist so ausgebildet, daß sie auch dann flüssigkeitsdicht bleibt, wenn sich die Tafeln 10 zusammenziehen. Dazu belassen deren einander zugewandte Seiten einen sich in Richtung auf den Membrantank hin stetig erweiternden Spalt, der vollständig mit verdichtetem Kunststoffschaum 20 ausgefüllt ist. In gleicher Weise ist der Spalt 22 zwischen den Deckenwandisolationsplatten ausgefüllt. Den Abschluß nach innen bilden ebene Abdeckplatten 21. Längs den Innenkanten der Wärmeisolation sind gekrümmte Abdeckplatten 23 aus Sperrholz vorgesehen, welche die Isolationsplatten seitlich überlappen.

Gemäß F i g. 1 hat der Membrantank 7 eine prismatische Form und ist aus hochnickelhaltigen Blechtafeln hergestellt. F i g. 1 entnimmt man, daß mehrere querliegende Dehnungsfalten 24 in der Decke 7a, dem Boden Tb und den Seitenwänden Tc über die Länge des Schiffs verteilt vorgesehen sind, die nicht nur thermisch, sondern auch mechanisch beansprucht werden. Gemäß F i g. 4 weisen die Stirnwände Td keine Dehnungsfalten auf.

Bei der Herstellung des Membrantanks 7 werden große Tafeln aus kaltzähem Blech im Laderaum des Schiffes zusammengebaut und miteinander verschweißt, wenn eine Vorfertigung in einer Werkstatt nicht möglich ist. Große Membrantanks können auch aus mehreren ringförmigen Schüssen zusammengesetzt werden, an denen dann schmale Führungsbleche 26</ befestigt sind. Die einzelnen Bleche oder Schüsse können abgekantete Ränder haben, die bei der Verbindung Dehnungsfalten 24 bilden.

Gemäß der Erfindung werden die Kanten des Membranbehälters 7 so verankert, daß sich dessen Gesamtabmessungen nicht ändern können. Die den Membranbehälter in seiner Lage haltenden Verankerungen sind erheblichen Belastungen ausgesetzt. Es treten Spannungen auf, die in der Ebene einer Wand wirksam werden. Dies sind die thermischen Spannungen. Die mechanischen Spannungen treten in der Ebene der Behälterdeckwand, des Bodens und der Seitenwände in Schiffslängsrichtung auf. Sie werden weitgehend durch die Dehnungsfalten 24 aufgenommen, so daß die in F i g. 1 mit K und L bezeichneten Verankerungen der querliegenden Behälterkanten an beiden Enden des Membranbehälters 7 keinen großen Belastungen ausgesetzt sind. Jedoch führen die thermischen Spannungen dazu, daß Kräfte in den Ebenen der Wändelängsachsen auftreten, die rechtwinklig zur Schiffslängsachse verlaufen, so daß die betreffenden Kräfte auf die Verankerungen wirken, die in F i g. 1 mit A, B, C, D, E, F, G, H. /und /bezeichnet sind.

Die Stirnwände Td des Membrantanks 7 werden durch Verformungen des Schiffskörpers nicht wesentlich beansprucht. Es sind auch sie aus kaltzähem Stahl mit niedrigem Wärmeausdehnungskoeffizienten hergestellt. Es treten keine hohen thermischen Spannungen auf, so daß die Behälterkanten keinen großen Belastungen ausgesetzt sind.

Zur Verankerung dienen Längskeile 25, die sich längs

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den Kanten des Membrantanks 7 erstrecken und jeweils durch ein Blech gebildet sind, das so abgekantet ist, daß es einen hohlen, rohrförmigen Längskeil mit einem kreisquadrantförmigen Querschnitt bildet.

Bei der Herstellung der Stirnwände Td wird dort, wo diese Wände mit der Behälterdecke 7 a zusammentreffen, gemäß F i g. 2 eine Blechtafel 26 so abgekantet, daß sie einen Teil der Stirnwand und einen Teil der Behälterdecke bildet. Der untere Rand der Blechtafel 26 ist mit einem nicht unbedingt erforderlichen, seitlich etwas versetzten Führungsblech 26c/ zum Aufnehmen und Führen einer angrenzenden Blechtafel versehen, die mit ihm verschweißt werden kann. Der Deckenabschnitt der Blechtafel 26 ist am einen Rand nach unten abgewinkelt und bildet einen Steg 7e, welcher zusammen mit einem ähnlichen Steg einer angrenzenden Blechtafel einen Teil einer Dehnungsfalte 24 nach dem Verschweißen bildet.

An der Blechtafel 26 wird dann an dessen Kante, die eine in der Querrichtung verlaufende Kante des Membrantanks 7 bildet, ein Blech 27 befestigt, das auf der Außenseite der Behälterwand und an deren Kante einen hohlen Längskeil 25 von kreisquadrantförmigem Querschnitt bildet. Der Hohlraum ist mit einem druckfesteh Wärmeisolierstoff 28 ausgefüllt. Die Blechtafel 26 stößt an einer Blechtafel 29 an, die einen Teil der Seitenwand 7c bildet, die mit einem Rand der Blechtafel 26 sowie mit einem weiteren Längskeil 25 aus einem Blech 30 verschweißt ist.

Der Längskeil 25, der in Fig.3 mit gestrichelten Linien angedeutet ist, ist ebenfalls mit einem Wärmeisolierstoff 28 ausgefüllt. Die Blechtafel . 29 ist so abgekantet, daß sie einen nach innen abgewinkelten Steg 7e bildet. Der Steg 7e der Behälterdecke und der Seitenwand bilden zusammen einen Ecksteg. Neben der Kante zwischen der Decke 7a und der Seitenwand 7c ist mit beiden jeweils ein dünnwandiges Blech 32 bzw. 33 verschweißt, das jeweils einen Längskeil mit kreisoktantförmigem Querschnitt bildet, so daß die beiden Längskeile zusammengeschweißt einen kreisquadrantförmigen Längskeil 25 ergeben. Das Blech 32 verankert die Behälterdecke entgegen den in ihrer eigenen Ebene wirkenden Spannungen, während das Blech 33 die Seitenwand 7c gegen die in ihrer Ebene wirkenden Spannungen hält.

Da sich die Dehnungsfalten 24 in der Behälterwanddecke, dem Boden und den Seitenwänden nur in einer Richtung erstrecken, müssen Beanspruchungen, die auf thermische Spannungen und Verformungen des Schiffs zurückzuführen sind und in den Ebenen dieser Wände quer zur Schiffslängsachse zur.Wirkung kommen, durch die durch die Bleche 32 und 33 gebildeten Längskeile aufgenommen werden.

Fig.4 zeigt, das Blech 27, das zu einem im Querschnitt kreisquadrantförmigen Längskeil gebogen ist und in eine Keilnut 38 an der Innenkante der Wärmeisolation hineinreicht. Mit der Isolationsschicht 9 sind belastbare isolierende Anschlagleisten 34 und 35 verbunden, die an der Isolation der Behälterdecke bzw. der Stirnwand befestigt sind. Die Keilnut 38 zum Aufnehmen des Längskeils 25 entsteht dadurch, daß Fülleisten 36 und 37 aus Hartholz gegen die einander zugewandten Seitenflächen der Anschlagleisten 34 und 35 gelegt werden. Bei dieser Anordnung werden die Spannungen in der Stirnwand und der Behälterdecke vom Längskeil 25 und den Anschlagleisten 34 und 35 über die Fülleisten 36 und 37 aufgenommen, so daß jede Verformung oder ein Zusammenbrechen der Kante verhindert ist. An den Leisten 11 liegen an den Deckenwandplatten 3 und den angrenzenden Wandplatten der Schottwand 4 befestigte Winkeleisen 39 und 40 an. Sie bilden Widerlager, auf welche die auf den Längskeil 25 und die Anschlagleisten 34 und 35 wirkenden Kräfte übertragen werden.

Eine ähnliche Anordnung ist gemäß F i g. 5 für den aus den beiden Blechen 32 und 33 gebildeten Längskeil 25 vorgesehen. An der Isolation der Behälterdecke und derjenigen der Seitenwand sind Anschlagleisten 34' und 35', die auch durch einzelne Klötze ersetzt sein können, befestigt. An ihnen liegen Fülleisten 36' und 37' aus Hartholz an und begrenzen die sich nach außen erweiternde Keilnut 38'. Die auf in der Ebene der Seitenwand und der angrenzenden Behälterdecke wirkenden Spannungen zurückzuführenden Kräfte, die an dieser Kante zusammentreffen, werden durch die Anschlagleisten 34' und 35' aufgenommen, so daß jede Verformung oder auch ein Zusammenbrechen dieser Behälterkante verhindert ist. Zum weiteren Abfangen der Kräfte dienen die Winkeleisen 39' und 40', die an den Deckenwandplatten 3 bzw. den Wandplatten des äußeren Mantels 2 befestigt sind und an den benachbarten Leisten 11 anliegen.

Der Raum unter den Leisten 35 und 35' zwischen den Wänden des Membrantanks 7 und der Isolationsschicht 9 ist mit ebenen Balsaholzteilen ausgefüllt.

Es kann erforderlich sein, viele oder sogar die meisten der einzelnen Blechtafeln, aus denen der Membrantank aufgebaut ist, an der Wärmeisolation zu verankern. Derartige nicht dargestellte Verankerungen müßte man z. B. für diejenigen Blechtafeln vorsehen, welche nicht an einer Kante des Membrantanks angeordnet sind.

An den Kanten, an denen die Membrantankwände nicht rechtwinklig aufeinanderstoßen, z. B. F i g. 1 an den Kanten C, D, E und F, werden die Längskeile so ausgebildet, daß sie den einander entgegengesetzten Kräften standhalten, die auf Spannungen in den angrenzenden Wänden zurückzuführen sind.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

15 Ol Patentansprüche:

1. Wärmeisolierter Behälter zur Aufnahme eines tiefsiedenden verflüssigten Gases mit einem starren äußeren Mantel, dessen Innenseite mit einer druckfesten Wärmeisolierung verkleidet ist, und mit einem das verflüssigte Gas enthaltenden, sich auf der Wärmeisolierung abstützenden prismatischen Membrantank, der längs seinen Kanten mittels in längs den Innenkanten der Wärmeisolierung verlaufenden Nuten an der Wärmeisolierung befestigter Verankerungsteile eingreifender Verankerungsorgane an der Wärmeisolierung gehaltert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verankerungsorgane als an den Membrantankkanten befestigte, sich nach außen erweiternde Längskeile (25) ausgebildet und beiderseits längs den Innenkanten der Wärmeisolierung (5) an dieser druckfeste Leisten (34, 35; 36,37) angebracht sind, deren den Kanten zugewandte Stirnflächen eine sich nach außen erweiternde Keilnut (38) bilden, in welche die Längskeile (25) eingreifen.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leisten aus an der Wärmeisolierung (5) befestigten Anschlagleisten (34,35) und sich an diesen abstützenden, die Keilnut (38) begrenzenden Fülleisten (36,37) bestehen.

3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Längskeile (25) aus dünnwandigem Blech (27; 32, 33) geformt sind, das an der Außenfläche einer Wand (7d;. 7a, 7c) des Membrantanks (7) neben der Kante befestigt ist und einen hohlen Innenraum bildet, der mit einem belastbaren Wärmeisolierstoff (28) ausgefüllt ist.

4. Behälter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlräume der Längskeile (25) einen kreisquadrant- oder kreisoktantförmigen Querschnitt haben.

5. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kante zwischen Decke (7a) und Seitenwand (7c) des Membrantanks (7) ein aus zwei kreisoktantförmigen Querschnitten bestehender Längskeil (25) befestigt ist.