DE1900423A1

DE1900423A1 - Doppelwandbehaelter fuer tiefsiedende Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1900423A1
Application number: DE19691900423
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Hildebrand Zimmer
Original assignee: GEWERKSCHAFT SIEGTAL
Current assignee: GEWERKSCHAFT SIEGTAL
Priority date: 1969-01-04
Filing date: 1969-01-04
Publication date: 1970-07-16
Also published as: FR2027767A1

Description

Pa:tsntaawalt J^ 443

75 Karttruhe, EMthZ

Anmelderin: Gewerkschaft Siegtal, Euteneuen

Doppelwandbehälter für tiefsiedende Flüssigkeiten

Die Erfindung betrifft einen Doppelwandbehälter für tiefsiedende Flüssigkelten, insbesondere für kondensierte Gase, wobei der Mantelraum zwischen einem Innenbehälter und einem Außenbehälter unter Vakuum steht und bei dem der Innenbehälter mit dem Außenbehälter über das Halsrohr elastisch verbunden ist.

Zur Speicherung von kondensierten Gasen sind bereits nach dem Dewar-Prinzip aufgebaute Doppelwandbehälter bekannt, bei denen im Mantelraum zwischen dem metallischen Innen- und Außenbehälter zur Verbesserung der Wärmeisolation des Innenbehälters ein Vakuum aufrechterhalten wird. Die Befüllung des Innenbehälters erfolgt über das Halsrohr, welches eine Wärmebrücke nach dem Außenbehälter bildet und daher möglichst dünnwandig und mit geringer Wärmeleitfähigkeit.ausgebildet werden muß. Dieses Halsrohr besteht bei bekannten Doppelwandbehältern aus einem dünnwandigen Edelstahlrohr, welches in Schweißnähten

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mit den Behältern verbunden ist. Beim Transport derartiger Doppelwandbehälter stellt der gefüllte Innenbehälter eine relativ schwere Masse dar, die an dem dünnwandigen Halsrohr elastisch aufgehängt ist. Die einwirkenden Beschleunigungskräfte verursachen daher Schwingungsbewegungen in vertikaler und horizontaler Richtung. Dabei ändert sich die Lage des Innenbehälters zum Außenbehälter und es ergibt sich eine sehr ungünstige Zugwechselspannung des Halsrohres, welche schließlich zum Einknicken bzw. zum Reißen der Schweißnaht führen kann.

Die Erfindung geht von der Aufgabenstellung aus, einen Doppelwandbehälter für tiefsiedende Flüssigkeiten, insbesondere für kondensierte Gase, wie flüssige luft, flüssigen Sauerstoff, flüssigen Wasserstoff und flüssiges Helium, so auszubilden, daß die beim Transport auftretenden Beschleunigungskräfte keine unerwünschte Beanspruchung des Halsrohres herbeiführen können, und daß die Lage des Innenbehälters gegenüber dem Außenbehälter jederzeit wenigstens annähernd eingehalten wird. Das Kennzeichnende der Erfindung ist darin zu sehen, daß der Innenbehälter auf einem im Mantelraum angeordneten Stützelement aus wärmeisolierendem Werkstoff abgestützt ist, welches derart gestaltet ist, daß es eine elastische Vorspannung entgegen der Schwerkraftrichtung der Flüssigkeitsfüllung des Innenbehälters erzeugt. Eine solche Vorspannung muß demnach groß genug sein, um die nach der Erfahrung beim Transport zu erwartenden Beschleunigungskräfte so weit kompensieren zu können, daß keine Richtungsumkehr der das Halsrohr beanspruchenden Kräfte auftritt. Dadurch ergibt sich eine wesentliche

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Verbesserung hinsichtlich der Transportsicherheit von Doppelwandbehältern, und es lassen sich außerdem Konstruktionen mit besonders dünnwandigen Halsrohren ausführen, die eine gute Wärmedrossel zwischen Innen- und Außenbehälter darstellen.

Die mit Hilfe des Stützelementes erzeugte Vorspannung entgegen der Schwerkraftrichtung kann entweder dadurch hervorgerufen werden, daß die Einspannung des Innenbehälters diesen mit entsprechender Kraft gegen das im Bereich der Bödenteile im Mantelraum liegende Stützelement anpreßt, oder es kann ferner das Stützelement derartig elastisch ausgebildet sein, daß es die erforderliche Vorspannung entgegen der Schwerkraftrichtung erzeugt. Bei der Bemessung der Vorspannung ist die zulässige Füllhöhe des Doppelwandbehälters zu beachten.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform kann das Halsrohr des Innenbehälters an einem als Membran ausgebildeten Deckelteil des Außenbehälters angeschlossen sein, wobei dieser Deckelteil durch den äußeren Luftdruck gegenüber dem Vakuum des Mantelraumes derart verformbar ist, daß der Innenbehälter unter Vorspannung gegen das im Mantelraum zwischen Innen- und Außenbehälter vorgesehene Stützelement angepreßt wird.

Anstelle eines einzelnen Stützelementes im Bereich der Bodenflächen können gegebenenfalls mehrere Stützelemente vorgesehen sein. In empfehlenswerter Ausführung läßt sich ein solches Stützelement als Kunststoffrohr ausbilden.

Während die im vorangegangenen beschriebenen Maßnahmen bereits· eine weitgehende Sicherung des dünnwandigen Halsrohres gegen

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Zugwechselbelastung herbeiführen, erscheint es in weiterer Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, im Bereich der äußeren und inneren Mantelfläche des Innen- und Außenbehälters mindestens einen seitlichen Stützteil zusätzlich vorzusehen, welcher das Auftreten von Knickschwingungen am Halsrohr verhindert. Dabei kann es vorteilhaft sein, den seitlichen Stützteil aus einem konischen Innenring an der inneren Oberfläche des Außenbehälters sowie aus einem angepaßten, entgegengesetzt konischen Außenring an der äußeren Oberfläche des Innenbehälters zu bilden.

Bei der angegebenen Ausführung ist berücksichtigt, daß sich bei der Befüllung des Innenbehälters mit einem kondensierten Gas eine Schrumpfung gegenüber dem Außenbehälter auf Umgebungstemperatur einstellt, die in der Größenordnung von einigen Millimetern liegt. Die Anordnung der Einzelteile ist nun derart gewählt, daß sich die Abstützungen dabei nicht lösen. Bei der Ausbildung eines Deckelteils am Außenbehälter als Membran wird diese Membran nach dem Einfüllen des kondensierten Gases in den Innenbehälter zusätzlich verformt, so daß die vorbemessene Vorspannungskraft am Stützelement erhalten bleibt. Ebenso sind die seitlichen Stützteile derart ausgebildet, daß sich die Schrumpfung des Innenbehälters lediglich in einer Verschiebung des konischen Innenrings gegenüber dem konischen Außenring ausdrückt, ohne daß dadurch ein Spiel in der seitlichen Abstützung eintritt. Die Bewegungsgröße des Innenbehälters gegenüber dem Außenbehälter ist bei dessen Füllung von dem Verhältnis seiner Länge zum Durchmesser bestimmt. Die Abstützung ist daher so zu wählen, daß eine Gleitfläche mit einer Bewegungskomponente in Verformungsrichtung geschaffen

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wird. Der als Puffer dienende Außenring am Innenbehälter kann zweckmäßig aus elastischem Material, beispielsweise aus dem unter dem geschützten Handelsnamen teflon" bekannten Kunststoff hergestellt sein. Ebenso läßt sich auch das Stützelement zweckmäßig aus diesem Kunststoff anfertigen. Der Innenbehälter besteht dabei aus kaltzähem Edelstahl.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt.

In einem zylinderförmigen Außenbehälter 1 ist ein Innenbehälter 2 vorgesehen, der in ein Halsrohr 3 mündet» Über dieses Halsrohr 3 ist der Innenbehälter 2 mit dem Außenbehälter 1 an zwei Schweißnähten 4a und 4b verbunden. Ein Deckelteil 5 des Außenbehälters 1 ist als elastische Membran derart ausgebildet, daß sie durch den äußeren Luftdruck gegenüber dem zwischen Innen- und Außenbehälter verbleibenden evakuierten Mantelraum verformt werden kann.

Symmetrisch im Bereich der Bodenteile ist zwischen mit dem Innen- bzw. Außenbehälter 2,1 fest verbundenen Führungshülsen 8,9 ein Kunststoffrohr 10 als Stützelement eingesetzt. Der Außenbehälter 1 mit dem Innenbehälter 2 ist zur Aufstellung und zum Transport in einer Stützkonsole, bestehend aus einer Bodenplatte 7 und an dieser befestigten Stützwinkeln 6, gehaltert.

Die seitliche Abstützung des Innenbehälter 2 erfolgt durch einen konischen Innenring 12 an der inneren Oberfläche des Außenbehülters 1 aowie durch einen angepaßten, entgegengesetzt

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konischen Außenring 11 an der äußeren Oberfläche des Innenbehälters 2, Der Außenring 11 besteht ebenso wie das Stützelement 10 aus einem Kunststoffmaterial mit entsprechenden Eigenschaften β Zwischen dem Innenring und dem Außenring wird eine kegelmantelförmige Gleitfläche bestimmt, welche Schrumpfungsverschiebungen des Innenbehälters ohne seitliches Lösen der Abstützung ausgleichen kann. Anstelle eines konischen Innenrings mit angepaßtem konischem Außenring können auch beide Teile bzw. eines dieser Teile durch stückweise angepaßte, stegförmige Stützteile ersetzt werden. Es erscheint ferner möglich, bei Bedarf in anderer Höhenlage zusätzliche Stützteile Torzusehen·

Bei Anwendung der Merkmale der Erfindung ergibt sich ein Doppelwandbehälter, welcher die beim Transport auftretenden Beschleunigungskräfte ohne Gefährdung aufnehmen kann, und der sich außerdem mit besonders guter Wärmeisolation zwischen Innenbehälter und Außenbehälter aufbauen läßt. '

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Claims

Ansprüche

1. Doppelwandbehälter für tiefsiedende Flüssigkeiten, insbesondere für kondensierte Gase, wobei der Mantelraum zwischen einem Innenbehälter und einem Außenbehälter unter Vakuum steht und bei dem der Innenbehälter mit dem Außenbehälter über das Halsrohr elastisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (2) auf einem im Mantelraum angeordneten Stützelement (10) aus wärmeisolierendem Werkstoff abgestützt ist, welohes derart gestaltet ist, daß es eine elastische Vorspannung entgegen der Schwerkraftrichtung der Flüssigkeitsfüllung des Innenbehälters (2) erzeugt.

2. Doppelwandbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halsrohr (3) des Innenbehälters (2) an einem als Membran ausgebildeten Deckelteil (5) des Außenbehälters (1) angeschlossen ist, und daß der Innenbehälter (2) unter Vorspannung gegen das im Mantelraum zwischen Innen- und Außenbehälter (2,1) vorgesehene Stützelement (10) aus wärmeisolierendem Werkstoff angepreßt ist.

3. Doppelwandbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (10) im Bereich der Bodenflächen zwischen Innen- und Außenbehälter (2,1) angeordnet ist.

4. Doppelwandbehälter nach Anspruch 3_t dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (10) ein Kunststoffrohr ist,

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5. Doppelwandbehälter nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der äußeren und inneren Mantelfläche des Innen- und Außenbehälters (2,1) mindestens ein seitlicher Stützteil (11,12) vorgesehen ist.

6. Doppelwandbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der seitliche Stützteil aus einem konischen Innenring (12) an der inneren Oberfläche des Außenbehälters (1) und aus einem angepaßten, entgegengesetzt konischen Außenring (11) an der äußeren Oberfläche des Innenbehälters (2) gebildet ist.

7. Doppelwandbehälter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützteile Hadialstege sind, welche entsprechend angepaßte, konische Gleitflächen (13) bilden.

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