DE2231574A1 - Tieftemperatur-fluessigkeitstank - Google Patents

Description

DiPU-CHEM. DR. HARALD STACH 2231574

PATENTANWALT

2 HAMBURG 1 · ADENAUERALLEE 30 -TELEFON (0411) 24 45 23

Aktenzeichen ι Neuanmeldung Anmeldorint Hitachi Shipbuilding A Engineering Co., Ltd. Tieftemperatur-Flüssigkeitstank

Die Erfindung betrifft einen Tieftemperatur-Flüssigkeitstank mit einer äusseren Tankwand» einer in eines Abstand von dieser angeordneten inneren Tankwand und einem den Zwischenraum ausfüllenden, thermisch isolierenden Material.

Da Sperrholz einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt, wird es als Vandungsmaterial für erheblichen Temperaturschwankungen ausgesetzten Tieftemperatur-Flüssigkeit »tanks verwendet. Da Sperrholz jedoch nicht flüssigkeit sdicht ist, muss es bei seiner Verwendung als Wandmaterial für die Innenwand derartiger Tanks flüssigkeitsdicht gemacht werden. Man könnte dabei an flUsslgkeitsdichte Sperrholzkonstruktionen denken, bei welchen die Oberfläche des Sperrholzes mit einem tieftemperaturbeständigen Metallblech, beispielsweise aus Aluminium oder rostfreiem Stahl, oder mit einer tieftemperaturbeständigen Kunststoff-Folie verbunden ist. Derartige Sperrholzkonstruktionen haben jedoch den Machteil, dass wegen der im Vergleich zum Sperrholz wesentlich höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten der flüssigkeitsdichten Membran an deren Grenzfläche zum Sperrholz bei plötzlichen TemperatürVeränderungen ausserordentlieh starke Seherspannungen auftreten. Durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wird in einer Kunststoff-Folie ein starker fcharmischer Schock erzeugt. Bei Aluminium ist die thermisafoe Spannung etwa 50 bis 60 mal so gross wie bei Sperrholz. Dementsprechend besteht bei einer Konstruktion mit einem unmittelbar mit dem Sperrholz verbundenen Metallblech die Gefahr, das· das Metallblech

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unter den auftretenden Scherkräften abplatzt oder reiset oder da» Sperrholz sich verzieht. Da derartige Membranen aus Metall oder Kunststoff nicht zur Aufnahme des FlUssIgkeitsdruckes, sondern lediglich zum Zwecke der Flüssigkeit sdiohtigkeit verwendet werden, haben sie nur eine geringe Dicke im Bereich von etwa o,3 bis o,1 mm. Darüber hinaus besteht aber bei »it derart dünnen Membranen aus Metall oder Kunststoff belegten Sperrholzmaterialien die Gefahr einer Verletzung der Membran durch andere Gegenstände während des Errichtens der Tankwand,

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Tieftemperatur-Flüssigkeitstank der »ingongm genannten Art zu so-haffen, welcher die bisherigen N&ehteile vermeidet, gegen plötzliche, starke Temper&tursohwankungen beständig ist und die flüssigkeitsdlchte Membran gegen mechanische Beschädigungen schützt.

Zur Lösung dieser Aufgabe Ast der Tief temperatur-Flüssig» keitstank der eingangs genannten Art erfindungsgeinäss dadurch gekennzeichnet, dass die innere Tankwand aus Sperrholzelementen mit mindestens einer darin eingebetteten oder an deren Oberfläche durch eine welche, faserartige Deckschicht abgedeckt angeordneten flüssigkeitsdichten Membran besteht.

Die flüssigkeitsdichte Membran besteht dabei zweokmässig aus einer flexiblen Metall- oder Kunststoff-Folie· Die Sperrholzelemente sind vorzugsweise in den jeweils aneinandergrenzenden Randbereichen durch auf ihrer der tiefkalten Flüssigkeit zugewendeten Seite anliegende Abdeckelemente verbunden, wobei beiderseits derselben jeweils ein Streifen der flüssigkeitβdichten Membran freigelegt ist und diese sowie der zwischen diesen liegende Bereich, elnsohliesslioh der freien Flächen des Abdeokeleeente» mit einer flüssigkeit »dichten Beschichtung versehen ist, die vorzugsweise

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-3-aus «inen Tieftemperaturkleber besteht«

Ia folgenden werden bevorzugte Au·führung·formen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Ea zeigern

Fig. 1 einenschematischen Längeschnitt durch »inen auf dem Boden installierten Tieftemperatur-Flüeeigkeitetank,

Fig. 2 «inen schematischen Längsschnitt durch einen In einem Schiff eingebauten Tieftemperatur-Flüssigkeitstank,

Flg· 3 «ine geschnittene perspektivische Ansicht einer bevorzugten Verbindungskonstruktion der Sperrholz* elemente,

Fig. h »ine geschnittene perspektivische Ansicht einer an* deren Auβführung«form der Verbindungskonstruktion»

FIg* 5 eine geschnittene perspektivische Ansicht «Ines abgewandelten, flüssigkeitsdichten Sperrholeelementes,

Fig. 6 tine geschnittene perspektivische Ansicht einer weiteren Auβführung·form eines flüssigkeitsdichten Sperrholzelementes und

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Värmeschocks absorbierenden Wirkung.

Die In den Fig» 1 und 2 schematisch dargestellten Tieftemperatur-Flüssigkeitstanks besitzen einen Tankkörper A und eine «weite, schützende Tankwandung B zur Verhinderung eines AusstriSmens der tief kai ton Flüssigkeit in Falle einer Beschädigung des Tankkörpers A. Bei den in folgenden behandelten Ausführungeformen wird jeweils nur die zweite Tankwandung B erläutert, die jedoch auch als Innenwand des T-ieftemperatur-Flüssigkeitetanks verwendet werden kann, unabhängig davon, ob der Tank in der in Flg. 1 dargestellten Weise an Land auf dem Boden angeordnet oder in der in FIg* 2 dargestellten Veise in den Laderaum eines Schiffes eingebaut 1st. Die Tankwandung ist dabei durch eine Anzahl von miteinander an ihren aneinandergrenzenden Kanten verbundenen,

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Vorzügeweise rechteckigen, flüssigkeitsdichten Sperrholzelementen zusammengefügt.

Das in Fig. 3 dargestellte, flüssigkeit»dichte Sperrholz* element 1 besteht aus einer Sperrholzschicht 3 aus einer Mehrzahl von Furnlersehichten 2, aufgeklebten» flüssigkeitsdichten Membranen 4a und kh aus tieftemperaturboständigen Metall und auf diese aufgeklebten Furniereohichten 5a und 5b, welche die Oberflächen der flüssigkeitsdichten Membranen k& bzw. kh $0gfin thermischen Schock schützen« Auf der der tiefkalten Flüssigkeit zugewendeten Seite 1st die von dieser direkt benetxte Furniersohicht 5a in einem lange der Randkante verlaufenden Streifen vorbestimmter Breite von der Randkente weggeschnitten₍ so dass in diesen Bereichen jeweils ein Streifen der eingebetteten, flüssigkeltsdichten Membran4a freillsgt. An. der Innenseite der äusseren Tankwasid 7 aus .g^^i^yliäheia Stahl sind mittels entsprechender Trägst egd V VerfoiÄdmagetj'äg¹®'? β gitterartig befestigt. Die »rMiandirgrönaen&sm üfcmdbe?.- »ich» 10 der flüssigkeitsdichten Sperrholsselemente 1 liv^sua gegen den Verbiadungsträger 8 an, während auf die Ausaenselte der aneinandergrenzenden Randbereiche 10 über die verbleibenden Streifen der Membran ein Abd&ckelement 12 durch eine Klebstoffschicht 11 aufgeklebt ist« Die Breite des Abdeckelementes 12 1st dabei so gewählt« dass auf beiden Selten gewisse Streifenbereiohe der freiliegenden Membran 4a ungedeckt bleiben. Das Abdeckelement 12 ist durch von missen eingeschlagene Nägel 13 durch beide Sperrholzelemente 1 hindurch mit dem Verbindungsträger 3 verbunden« so dass die aneinandergrenzenden Randbereiche 10 auf dem Verbindungsträger 8 festgelegt sind· Das Abdeckelement 12 und die zu beiden Seiten desselben unbedeckten Bereiche der freigelegten Streifen 6 der Membran km. sind mit einer Schicht Ik aus einem Tieftemperaturkleber beschichtet.

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Oer Zwischenraum zwischen der äusseren Tankwand 7» den flüs«· Bigkeitedichten Sperrholzelementen 1 und den gitterartig angeordnet en Verbindung^trägem 8 und Tragstegen 9 ist mit einem thermisch isolierenden Material 15 ausgefüllt» da» au» einem durch öffnungen eingebrachten und darin ver· schäumten Material oder au« vor dar Anbringung der Sperr· heizelemente 1 eingefügten» vorgeformten! thermisch isolie· renden Elementen bestehen kann·

Bei der dargestellten Anordnung wird jede direkt· Benetxung der flüssigkeitsdiehten Membran km durch die tiefkalt· Flüssigkeit durch die Furnierschicht 5a to sw. die Schicht 1*l· VVf* hindert» wobei gleichzeitig die flüssigkeit»dichten Membranen km der benachbarten Sperrholseiemente 1 untereinander durch die Schicht 14 flüssigkeitsdicht verbunden sind* so dass die dureh die Furnierschichten 5a hindurchtretende Flüssigkeit nicht durch die Stosafuge avischen den Sperr» heizelementen 1 austreten kann·

Bei Verwendung der vorstehend beschriebenen, flüssigkeit»·» dichten Sperrholselemente 1 wird das durch direkt· BenetKung der flüssigkeitsdichten Membran km aus tieftemperaturb«stin· digem Metall bewirkte AbltSsen oder Reis sen der Membran verhindert und infolge der besogen auf die Mittelfläche dar Sperrholselemente 1 symmetrischen Anordnung der Membranen km. und ^b eine nahemu glelchmässige Expansion und Kontrak» tion erreicht, so dass kein Verziehen des Sperrholaes «in· tritt und die gesamten flüssigkeitsdichten Sperrholxelemen» te 1 sich optimal ausdehnen und susammensiehen kennen·

Bei der in Fig· 3 dargestellten Ausführungsform sind auf die .^US senf lachen der flüssigkeltsdikhten Membranen km bzw. kh jeweils einseine Furnierschichten 5a bsw. 5b aufgeklebt» 8«att dessen ktfnnen je naeh den Anforderungen auch Bperrhel»elemente mit einer Mehraahl von auf die AussenflKohe der Membran aufgeklebten Furnierschichten verwendet um thermisch· Schocks au absorbieren.

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Zu» Einbringen einer Membran aus tieftemperaturbeständigem Metall in Sperrholz kann auf jeder Seite zwischen die Membran und die angrenzende Purnierschicht ein «it Kunstharz imprägniertes Papier eingelegt werden, vorauf die Anordnung durch Erhitzen und Vorpressen verbunden wird.

Bei der in Fig.k dargestellten, abgewandelten Ausftthrungsform bestehen die flüssigkeit»dichten Sperrholmelemente 20 aus zwei Sperrholzschichten 21a und 21b etwa gleicher Dicke mit einer dazwischen eingebrachten flüssigkeitsdichten Membran 22 aus tieftemperaturfestem Metall* Venn derartige Sperrholzelemente 20 bad der Ausfllhrungsform gemäss Fig* 3 verwendet werden» wür<*· die Dicke der die flüssigkeitsdiohte Membran 22 gegen thermische Schocks schützenden Sperrholzschicht 21a etwa der Hälfte der Oesamtdicke des Sperrholzelementes 20 entsprechen, so dass ein Freileg-sneam eines bis zur Randkasit« reichenden Streifens .der Membran 22 durch entsprechend««! Abuchälen der Sperrholzschioht 21a die Stärke der Sperrholzelemente zu sehr schwächen würde» so dass sich Festigkeitsprobleme ergeben· Bei der in Fig· k dargestellten Aueführungeform ist das Abdeckelement 23 daher mittels eines Klebstoffes direkt auf die·Oberflächen der anelnandergrenzenden flüsslgkeitsdiohten Sperrholzelemente 20 aufgeklebt und die gegeneinander anliegenden Enden

25 der benachbarten flüssigkeitsdichten Sperrholzelemente 20 durch Befestigungsmittel Zh mit einem Verbindungsträger

26 verbunden. Zu beiden Seiten längs des Abdeckelementes sind in der Sperrholzschioht 21a bis zur flüssigkeitsdiohten Membran 22 reichende Nuten 27 eingetieft» die jeweils mit einem mit der flüssigkeitsdichten Membran 22 in Berührung stehenden Tieftemperaturkleber 28 ausgefüllt sind. Das Abdeckelement 23 ist mit einer ebenfalls aus dem Tieftemperaturkleber bestehenden Schicht 29 überzogen, die mit dem die Wut 27 ausfüllenden Tieftemperaturkleber 28 verbunden ist, so dass insgesamt die flüsslgkeitsdiohten Sperrholzelemente 20 ohne Beeinträchtigung der Festigkeit flUssigkeitsdicht v.rbu»«.» .l„d. _209884/ü872

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Durch dl· zentrale Anordnung der flüssigkeltedichten Membran 22 1» Sperrhol«element 20 wird ebenfalle ein· thermische Schockwirkung durch direkten Eontakt mit der tiefkalten Flüs· slgkeit vermieden und darüber hinaus trotz der Verwendung nur einer einseinen fiüssigkeitsdichten Membran die Gefahr eines Verziehens des Sperrftizea durch Expansions- und Kon· traktlonsbewegungen der Membran ausgeschaltet»

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsforra des flüssigkeit sdloht en Sperrholzelementes 30 e±nä die flüssigkeiten dichten Membranen 33a und 33b aus tiefteinper&turbeetändigeia Metall oder Kunststoff auf beiden Seiten einer Sperrholzschiebt 32 mit mehreren Furnierschichten 31 angebracht» wobei auf der Aussenseite der einen Membran 33a zur Absorb» tion von thermischen Schocke «ift® hinreichend dicke« weiche Schicht Jh aus faserartlgem M«ä,f#^ial tatfgeklebt ist« Bas faserartige Material kann eine HoA?j&>fa&p£sfctte, «in dickes Gewebe« ein laminiert«» dünn«» d@webe₉ mim \:;@pplcliarti^i>e Material oder dergleichen sein· C>bgi*leli hei di<eses* Anord« nung die tiefkalte Flüssigkeit dux°e& äaa fas«rartlge Mate» rial hindurchdringen kann» deckt dieses die ©eispialsweiso tue tieftemperaturbeständigem Metall bestehend® Membran 33a ab, die ihrerseits das weitere Vordringen der Flüssigkeit verhindert. Da durch das faserartige Material Jh die bei direktem Kontakt der flüsslgkeitsdichten Membran 33a mit der tiefkalten Flüssigkeit auftretenden thermischen Schocks vermieden werden, ist auch ein Ablösen oder Reisβen der Membran 33a ausgeschaltet« Da weiterhin die flüssigkeiten dichten Membranen 33a und 33b auf beiden Seiten der Sperrholzsohlcht 32 angeordnet sind und sich in annähernd der gleichen Weise ausdehnen und zusammenziehen, wird bei den Expansions- und Kontraktionsbewegungen der Membranen 33a und 33b ein Vorziehen des Sperrholzes vermieden·

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Bei der in Fig, 6 dargestellten Aueführungsform eind zwei oder nehrere Schichten kj au» »it tief tempera turbeständigem Kunststoff imprägniertem Papier zwischen die Furnier· schichten 41 des Sperrholzes 42 eingelegt und die erhaltene Schichtanordnung durch Erhitzen und Vorpressen vereinigt. Bei derartig aufgebauten» flüssigkeit»dichten Sperrholz« teilen Bind die thermischen Belastungen der flüssigkeitsdichten Membranen in Vergleich zu denjenigen bei Verven» dung einer tieftemperaturbeständigen Metallfolie sehr klein, so dass eich das Sperrholz nicht verzieht Darüber hinaus können die mit tieftemperaturbeständigem Kunstharz Imprägnierten Papierschichten 43 leicht mit den Furnierschichten 4i in Xontakt gebracht werden, vas die Herstellung der flüsslgkeitsdlchten Sperrholzelemente er* leichtert.

Da erflndungsgemites die flüssigkeitsdichte Membran im Sperrholz eingebettet »der durch eine Faserschicht abgedeckt ist, werden die bei einer direkten Berührung mit der tiefkalten Flüssigkeit erzeugten thermischen Schockwirkungen weitgehend gedämpft» So wurden beispielsweise an einem mit einer eingebetteten fltissigkeitsdlohten Membran versehenen Sperrhol «element bei einer Temperaturdifferenz von 60°C zwischen der Membran und der Sperrholzoberfläche die in Fig« 7 graphisch dargestellten Temperaturveränderungen im Inneren des Sperrholzes ermittelt. Dies zeigt, dass bei einer Temperaturdifferenz von etwa 60°C eine mehr als 3 mn starke Sperrholζschicht zu einer starken Dämpfung des thermischen Schocks führt, so dass kein Ablösen oder Reissen der Membran auftritt, di© ihrerseits erheblich dazu beiträgt, ein Verziehen des Sperrholzes zu verhüten· Da die flüssigkeitsdichte Membran im Inneren des Sperrholzes angeordnet oder durch eine Faserschicht abgedeckt iet, kann sie bei der Errichtung der Tankwandung nicht beschädigt werden. Dies erleichtert die Handhabung der Sperrholzelemente und gestattet eine einfachere und schnellere Errichtung der Tankwandung.

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Der erfindungsgem&ss zur Beschichtung der freien Flächen des Abdeckelementee und der beiderseits desselben freiliegenden Streifen der Membran verwendete Tief temperatur·« kleber kann vorteilhaft ein Kleber dee Silikonkautschuk·· type sein» der auch bei tief kai ten Temperaturen seine Haftfähigkeit bebalt und eich auch in Berührung mit tiefkaltem Flüssiggas nicht auflast· Die hierin verwendete Bezeichnung "Tiefteraperaturkleber" soll darüber hinaus zum Ausdruck bringen» dass te sich um einen gegen tiefe Temperaturen bestandigen Kleber handelt.

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Claims (3)

1. DiPL.-CHEM. dr. HARALD STACH O*? on

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2. 2 HAMBURG 1 · ADENAUERALLEE 3O - TELEFON (O411) 244523

   Aktenzeichen ι Neuanmeldung

   Anmelderint Hitachi Shipbuilding & Engine er ingCo., Ltd.

   PATENTANSPRÜCHE

   1·) Tieftemperatur-Flüsslgkeitstank mit einer äusseren Tank* wand, einer in einem Abstand von dieser angeordneten inneren Tankvand und einem den Zwischenraum ausfüllenden, thermisch isolierenden Material, dadurch gekennzeichnet. dass die innere Tankwand aus Sperrholzelementen (i_f 20) mit mindestens einer darin eingebetteten oder an deren Oberfläche durch eine weiche, faserartige Deckschicht abgedeckt angeordneten, flüssigkeitsdichten Membran (h»_t kb, 22) besteht.

   2,) Tieftemperatur-Flüssigkeitstank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass die flüssigkeitsdichte Membran aus einer flexiblen Metall- oder Kunststoff-Folie besteht«
3. 3.) Tieftemperatur-Flüesigkeitetank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch jgekennge Rennet, dass die Sperrhol »elemente (1,2O) in den jeweils aneinandergrenzenden Sandbereichen durch auf ihrer der tiefkalten Flüssigkeit zugewendeten Seite anliegende Abdeekelemente (12, 23) verbunden «lad, bei« derseits derselben Jeweils ein Streifen der flussigkelts* dichten Membran (*ta_t 22) freigelegt ist und diese sowie der zwischen diesen liegende Bereich, einschliesslich der freien Flächen des Abdeckelementes (12, 23) mit einer flüssigkeitsundurchlässigen Schicht (i*t, 29) vorzugsweise aus einem Tieftemperaturkleber beschichtet sind.

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