DE1959665A1

DE1959665A1 - Cold liquefied gas tank with separate - insulated housing

Info

Publication number: DE1959665A1
Application number: DE19691959665
Authority: DE
Inventors: Kurt Kutzke
Original assignee: SALZGITTER STAHLBAU GmbH
Current assignee: SALZGITTER STAHLBAU GmbH
Priority date: 1969-11-28
Filing date: 1969-11-28
Publication date: 1971-06-03

Abstract

Low temp. liquefied gas is stored at atmospheric pressure in open-top tank surrounded by closed internally insulated housing. Pipe connections enter the tank from the top, being freely suspended from the housing roof. Tank is pref. just smaller than internal dimension of housing and is free to expand on load bearing insulated floor. System simplifies compensation for thermal movements.

Description

Einrichtung zur Lagerung kalter Flüssigkeiten. Device for storing cold liquids.

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Lagerung kalter Flüssigkeiten, insbesondere Gase, die bei etwa atmosphärischem Druck durch Unterkühlung verflüssigt sind, bestehend aus einem Gefäß eines gegen tiefe Temperaturen resistenten Materials zur Aufnahme der Flüssigkeiten, einem das Gefäß umgebenden Gehäuse, einer auf der Innenseite des Gehäuses angeordneten Isolierung und aus Rohrleitungen, deren Enden von oben in das Gefäß geführt sind. Vorwiegend befaßt sich die Erfindung mit einer besonderen Ausbildung des Gefäßes zur unmittelbaren Aufnahme der meistens extrem kalten Flüssigkeit.The invention relates to a device for storing cold liquids, especially gases that liquefy by subcooling at around atmospheric pressure consist of a vessel made of a material that is resistant to low temperatures for receiving the liquids, a housing surrounding the vessel, one on the Inside of the housing arranged insulation and made of pipes, the ends of which are guided into the vessel from above. Primarily, the invention is concerned with one special training of the vessel for the immediate uptake of the mostly extreme cold liquid.

Bekannt ist die Ausbildung des Gefäßes als Behälter mit allseitig geschlossenen Wandungen, so daß der Innenraum hermetisch abgeschlossen wird. Die bei bekannten Ausführungen aus praktischen Erwägungen zylindrische oder rechteckige Behälterform macht dabei zur Kompensation von Wärmespannungen, die durch die großen Temperaturunterschiede zwischen dem Lagergut und der wechselnden Atmosphäre sowie durch Materialeigenschaften entstehen, besondere Einrichtungen erforderlich. Solche Einrichtungen zur Kompensation von Wärmespannungen sind jedoch kostspielig und in der Wirkung bis heute unbefriedigend.The formation of the vessel as a container with all sides is known closed walls, so that the interior is hermetically sealed. the in known designs, for practical reasons, cylindrical or rectangular The shape of the container makes it possible to compensate for thermal stresses caused by the large Temperature differences between the stored goods and the changing atmosphere as well caused by material properties, special facilities required. Such However, devices to compensate for thermal stresses are expensive and in the effect to this day unsatisfactory.

Kritische Stellen entstehen besonders dort, wo Wärmespannungen in unterschiedlichen Richtungen zu kompensieren sind und möglicherweise zusätzlich Kräfte aus der Veränkerung des Behälters aufgenommen werden müssen. Außerdem sind die Durchführungen der Rohrleitungen zum Füllen und/oder Entleeren durch die Behälterwände nur mit erheblichem Aufwand brauchbar zu gestalten, weil sie auf die Wärmespannungen Rücksicht -nehmen müssen und das über hinaus in Leitungsteile, Armaturen oder dgl. übergehen, die solchen Wärme spannungen nicht unterliegen. Dies alles führt zu hohen Baukosten und zu vielen störanfälligen Stellen in der Gesamtanordnung.Critical points arise particularly where there is thermal stress in different directions are to be compensated and possibly additionally Forces from the anchoring of the container must be absorbed. Also are the ducts of the pipelines for filling and / or emptying through the container walls to make usable only with considerable effort, because they affect the thermal stresses Have to take into account and that in addition to pipe parts, fittings or the like. pass over, which are not subject to such thermal stresses. All of this leads to high Construction costs and too many fault-prone places in the overall arrangement.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den baulichen Aufwand unter größtmöglicher Vermeidung der zuvor aufgezeigten Schwierigkeiten zu verringern und die Störanfälligkeit der Gesamtanordnung herabzusetzen. .It is the object of the invention to minimize the structural effort Avoidance of the difficulties identified above and reduce the susceptibility to failure reduce the overall arrangement. .

Zur Lösung dieser Aufgabe besteht ein wesentlicher Vorschlag nach der Erfindung darin, daß das innere Gefäß im Querschnitt topfförmig mit offener Oberseite ausgebildet ist und daß die Enden der Rohrleitungen von der Decke des Gehäuses getragen, freihängend in das Gefäß hineinragen. Ein solches oben offenes Gefäß kann ohne besondere Verankerung auf einer geeigneten Unterlage angeordnet werden und bei Temperaturschwankungen allen Spannungen durch Dehnungen und Schrumpfungen ohne Behinderung folgen. Es ist prinzipiell nicht nötig, Dehnungsfalten für die Kompensation von Wärmespannungen vorzusehen, womit auch die früher unvermeidbaren Kreuzungsstellen der Dehnungsfalten entfallen. Damit soll jedoch nicht ausgeschlossen werden, daß die Anordnung von Dehnungsfalten unter Umständen auch bei der erfindungsgemäßen Lösung bestimmte Varianten verbessern kann bzw.There is an essential proposal to solve this problem the invention is that the inner vessel in cross section is cup-shaped with an open Upper side is formed and that the ends of the pipes from the ceiling of the Housing carried, protrude freely hanging into the vessel. Such an open top The vessel can be placed on a suitable surface without special anchoring and, in the event of temperature fluctuations, all stresses due to expansion and contraction follow without hindrance. In principle, it is not necessary to have stretch folds for the Provide compensation for thermal stresses, thus also the previously unavoidable There are no crossing points of the expansion folds. However, this is not meant to rule out this that the arrangement of expansion folds may also be used in the inventive Solution can improve certain variants or

besondere Konstruktionen möglich macht. Neben der einfachen Anordnung eines freistehenden Gefäßes mit einem Außendurchmesser, der wesentlich kleiner ist als der Innendurchmesser der Isolierung an der Innenseite des Gehäuses, welches z. B. ein Stahlmantel ist, gibt es eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei der der Außendurchmesser des Gefäßes etwa gleich oder wenig kleiner ist als der Innendurchmesser der Isolierung. Diese Ausbildung läßt dünne Gefäßwandungen zu, denn die Seitenwände des Gefäßes stützen sich insbesondere unter der Belastung durch die eingefüllte Flüssigkeit gegen die Isolierung ab, welche eine ausreichende Tragfähigkeit aufweisen muß. Bei geeigneter Bemessung kann man davon ausgehen, daß Wärmespannungen in d dem auftretenden Umfang durch die Materialelastizität hinreichend kompensiert werden. Jedoch sieht ein ergänzender Erfindungsgedanke vor, in dem Mantel des topfförmigen Gefäßes Dehnungsfalten, vorteilhaft einfache nach innen gedrückte Sicken anzuordnen, die sich aber in Abweichung von bekannten Anordnungen lediglich parallel - zueinander von oben nach-unten erstrecken, daher ohne nennenswerten Aufwand zu gestalten sind und keine kritischen Kreuzungsstellen erfordern. Diese Dehnungsfalten können sich in eventuellen K-immschrägen des Bodens und im Boden des Gefäßes selbst fortsetzen, ohne den beschriebenen Vorteil zu schmälern.makes special constructions possible. Besides the simple arrangement a free-standing vessel with an outer diameter that is much smaller than the inside diameter of the insulation on the inside of the housing, which z. B. is a steel jacket, there is a further preferred embodiment at which is the outer diameter of the vessel about the same or a little smaller than that Inside diameter of the insulation. This training allows thin vessel walls, because the side walls of the vessel are supported in particular under the load the filled liquid against the insulation, which has sufficient load-bearing capacity must have. With suitable dimensioning one can assume that thermal stresses sufficiently compensated for by the elasticity of the material to the extent that occurs will. However, a complementary idea of the invention provides in the jacket of the cup-shaped Vessel expansion folds, advantageous to arrange simple inwardly pressed beads, However, in deviation from known arrangements, they are only parallel - to one another extend from top to bottom, so must be designed without significant effort and do not require critical intersections. These stretch wrinkles can become continue in any K-inclines of the bottom and in the bottom of the vessel itself, without diminishing the advantage described.

Im Boden des Gefäßes ergibt sich dabei ein strahlenförmig zur Gefäßmitte ausgerichtetes Bild der Dehnungsfalten.In the bottom of the vessel, there is a radial shape towards the center of the vessel aligned image of the expansion folds.

Es wird durchaus erkannt, daß es eventuell Verdampfungen aus der gespeicherten Flüssigkeit geben kann, aber dafür lassen sich Absauge- bzw. auch Verwertung-seinri-ch-tungen installieren,-- ohne'-daß neue Schwierigkeiten entstehen. Solche Einrichtungen müssen bei der neuen Anordnung nämlich nicht mit Teilen verbunden werden oder in Berührung kommen, die der extremen Temperatur unmittelbar ausgesetzt sind. Zum Beispiel können Saugdüsen derartiger Einrichtungen u.a. in der Isolierung an der Gehäusedecke oder auch an geeigneten Stellen-in der Bodenisolierung bzw. der, Gefäßunterlage eingebettet sein.It is well recognized that there may be evaporation from the stored Can give liquid, but suction or recycling facilities can be used for this install, - without '- that new difficulties arise. Such facilities must in the new arrangement namely not connected to parts or in contact that are directly exposed to the extreme temperature. For example can Suction nozzles of such devices, among other things, in the insulation on the housing ceiling or also embedded in suitable places in the floor insulation or the vessel support be.

Für die Isolierung empfiehlt sich eine Oberfläche, in'der Gase möglichst nicht oder nur begrenzt eindringen können. Als 159-:'-liermaterial eignet sich Polyurethanschaum oder dgl.. Zweckentsprechende Isolierungen lassen sich aus dem Stande der Technik auswählen und sind daher nicht Gegenstand der Erfindung. Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung dargestellt. Es zeigen in schematischer Darstellung: Pig. 1 einen senkrechten Schnitt durch eine Lagereinrichtung, Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch eine gegenüber Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform, Fig. 3 einen Teil eines vergrößerten Horizontalschnittes durch Gehäuse, Isolierung und Gefäßmantel des Beispiels nach Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt durch die untere Ecke des Ausführungsbei spieles nach Fig. 2 im vergrößerten Maßstab.A surface in'der gases is recommended for the insulation cannot penetrate or can only penetrate to a limited extent. Polyurethane foam is suitable as a liner material or the like. Appropriate insulation can be found in the prior art select and are therefore not the subject of the invention. On the The drawing shows exemplary embodiments of the arrangement according to the invention. They show in a schematic representation: Pig. 1 is a vertical section through a Storage device, FIG. 2 shows a vertical section through a modified one compared to FIG Embodiment, FIG. 3, a part of an enlarged horizontal section through Housing, insulation and vessel jacket of the example according to FIG. 2 and FIG. 4 show a section through the lower corner of the Ausführungsbei game of FIG. 2 on an enlarged scale.

Allen Ausführungsbeispielen gemeinsam ist ein stabiles Fundament 1, vorteilhaft aus einem Material, z. B. ein Betonfundament, auf dem ein Gehäuse 2 in der Form eines Mantels aus Stahl oder einem anderen ausreichend stabilen Werkstoff mit einer gewölbten Decke 3 ruht. Auf der Innenseite des Gehäuses, also seines Mantels und seiner Decke sowie seines Bodens ist eine Isolierung 4 angebracht, deren Aufbau verschieden sein kann und zum Stand der Technik gehört. Rohrleitungen 5 zum Füllen und Entleeren sind an der Decke 3 verankert und ragen freihängend mit ihrer Mündung ausreichend weit nach unten. Zur Vermeidung unerwünschter Wärmeleitungen können geeignete Brücken oberhalb des Flüssigkeitsspiegels vorgesehen sein. Gegebenenfalls kann auch eine Gleitabstützung für die Rohrleitungen vorgesehen sein, welche Wärme spannungen kompensieren kann. Zur Aufnahme des flüssigen Lagergutes dient ein topfförmiges Gefäß 6 aus einem gegen extrem tiefe Temperaturen resistenten Material, z. B. Chrom-Nickel-Stahl, Aluminium etc.Common to all the exemplary embodiments is a stable foundation 1, advantageously made of a material, e.g. B. a concrete foundation on which a housing 2 in the form of a jacket made of steel or another sufficiently stable material with a vaulted ceiling 3 rests. On the inside of the housing, i.e. its jacket and its ceiling as well as its floor an insulation 4 is attached, the structure can be different and belongs to the state of the art. Pipelines 5 for filling and emptying are anchored to the ceiling 3 and protrude freely hanging with their mouth far enough down. To avoid unwanted heat conduction you can suitable bridges can be provided above the liquid level. Possibly a sliding support for the pipelines can also be provided, which heat can compensate for tension. To record of the liquid stored goods A pot-shaped vessel 6 is used from a container that is resistant to extremely low temperatures Material, e.g. B. Chrome-nickel steel, aluminum etc.

Bei dem Beispiel nach Fig. 1 ist der Außendurchmesser des Gefäßes 6 kleiner als der Innendurchmesser der Isolierung 4, so daß eine genügende Steifigkeit des Gefäßes zur Aufnahme der mechanischen Belastungen erforderlich ist, die durch entsprechende Materialstärken und gegebenenfalls mit Unterstützung durch Versteifungsprofile innere Verspannungen usw. erreicht werden kann. Ein oberer innerer Kragenrand 7 des Gefäßes dient der Versteifung. Das Gefäß 6 ruht auf einer Unterlage 8, die hohen Flächendrücken widersteht und eine entsprechende Wärmedämmung hat.In the example of Fig. 1, the outer diameter of the vessel is 6 smaller than the inner diameter of the insulation 4, so that sufficient rigidity of the vessel is required to absorb the mechanical loads caused by corresponding material thicknesses and, if necessary, with the support of stiffening profiles internal tension, etc. can be achieved. An upper inner collar edge 7 of the vessel is used for stiffening. The vessel 6 rests on a base 8, the tall ones Resists surface pressure and has appropriate thermal insulation.

Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 bis 4 unterscheidet sich gegenüber Fig. 1 neben einem veränderten Durchmesser/liöhenverhältnis vor allem dadurch, daß der Gefäßaußendurchmesser etwa dem Innendurchmesser der Isolierung entspricht oder nur um ein geringes für die erleichterte Montage des Gefäßes ausreichendes Maß kleiner ist, so daß wesentlich dünnere Gefäßwände ohne jede Versteifung möglich sind, die sich an der Isolierung abstützen.The exemplary embodiment according to FIGS. 2 to 4 differs compared to Fig. 1 in addition to a changed diameter / line ratio above all in that the outer diameter of the vessel is approximately the same as the inner diameter of the insulation corresponds to or only a small amount sufficient to facilitate assembly of the vessel Dimension is smaller, so that much thinner vessel walls without any stiffening possible that are supported on the insulation.

Die schon erwähnten Sicken 9 als Dehnungsfalten verlaufen nur senkrecht und parallel zueinander und können sich eventuell in Kimmschrägen und im Gefäßboden (gestrichelte Linie in Fig. 4) bis zur Gefäßmitte fortsetzen. Auch eine geneigte, parallel zueinander verlaufende Anordnung der nach innen gedrückten Sicken 9 im Gefäßmantel ergibt die angestrebte Wirkung.The already mentioned beads 9 as expansion folds run only vertically and parallel to each other and can possibly be located in the bevels and in the bottom of the vessel Continue (dashed line in Fig. 4) to the middle of the vessel. Also an inclined, parallel arrangement of the inwardly pressed beads 9 in Vessel jacket gives the desired effect.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Device for storing cold liquids, especially gases, which are liquefied by subcooling at around atmospheric pressure, consisting of from a vessel made of a material that is resistant to low temperatures of the liquids, one housing surrounding the vessel, one on the inside of the housing arranged insulation and pipelines, the ends of which from above are guided into the vessel, so that it is not indicated that the vessel (6) is cup-shaped in cross section with an open top that is round Ends of the pipelines (5), supported by the ceiling of the housing, freely hanging in the vessel protrude into it.

2. Device according to claim 1, characterized in that the pot-shaped, Open top vessel (6) with its bottom freely movable on a stable layer (8) rests from a heat insulating material.

3. Device according to claims 1 and 2, with a circular plan, characterized in that the outer diameter of the vessel (6) is approximately the inner diameter the insulation (4) in the housing (2) corresponds to or is slightly smaller.

4. Device according to claims 1 to 3, characterized in that that the jacket of the pot-shaped vessel (6) in constant Intervals is provided with known expansion folds (9), which, however, only extend parallel to each other and from top to bottom.

5. Device according to claim 4, characterized in that the expansion folds (9) have an inwardly directed fold edge.

6. Device according to claim 5, characterized in that in the bottom of the vessel Expansion folds are arranged, which are attached to the bottom end of the folds in the Connect the jacket and extend to the center of the vessel.

7. Device according to claims 4 to 6, characterized in that that the expansion folds are formed by beads.