DE2244403C3

DE2244403C3 - Tieftemperaturtank

Info

Publication number: DE2244403C3
Application number: DE2244403A
Authority: DE
Inventors: Osamu Nagao; Tetsuo Noma; Ichizo Okano
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 1971-09-11
Filing date: 1972-09-09
Publication date: 1975-07-31
Also published as: US3862700A; DE2244403A1; DE2244403B2; DK134828B; FR2152514A1; GB1354046A; JPS4835416A; SE378900B; NO131100C; NO131100B; DK134828C; JPS5313041B2; FR2152514B1

Description

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Die Erfindung betrifft einen Tieftemperaturtank, insbesondere für Flüssiggas, mit einer starren äußeren Tankwand, an deren Innenseite gehalterten Verbindungsträgern, einer in einem Abstand innerhalb der äußeren Tankwand angeordneten inneren Tankwand und zwischen dieser und der äußeren Tankwand angeordnetem, thermischem Isoliermaterial, wobei die innere Tankwand aus glatten, tieftemperaturbeständigen und flüssigkeitsdichten Wandelementen besteht, die an ihren aneinandergrenzenden Bereichen zusammengefügt und dort an den Verbindungsträgern befestigt sind.

Bei den zur Lagerung von bei tiefen Temperaturen verflüssigtem Gas bestimmten Tanks großer Abmessungen ist es aus Sicherheitsgründen erforderlich, jedes Austreten des Flüssiggases aus dem Tank oder ein Zusammenbrechen der Tankwandung unter der Einwirkung der niedrigen Temperatur von beispielsweise —162° C zuverlässig zu verhindern. Weiterhin ist es aus wirtschaftlichen Gründen wichtig, die zur Errichtung derartiger Tanks erforderlichen Aufwendungen möglichst gering zu halten. Es ist daher erwünscht, die Verwendung teurer tieftemperaturbeständiger Metalle soweit wie möglich zu vermeiden und in einem aus gewöhnlichem Stahlblech bestehenden äußeren Tank eine unter Zwischenschaltung von thermischem Isoliermaterial angeordnete innere Tank wand aus flüssigkeisdichten Sperrholzelementen oder tieftemperaturbeständigen Metallblechelementen zu errichten und diese mittels einer hölzernen Tragstruktur an der Innenseite der äußeren Tankwand abzustützen.

Bei dem aus der britischen Patentschrift 1 066 039 bekannten Tieftemperaturtank dieser Art sind an der Bodenwand flache, plattenartige Holzelemente vorgesehen, die jeweils nur mit ihren Rändern auf den Verbindungsträgern aufliegen, wobei der zwischen diesen liegende Raum mit einem pulverförmigen Isoliermaterial befüllt ist. Diese Konstruktion hat jedoch den Nachteil, daß die plattenförmigen Holzelemente zwischen den Verbindungsträgern nicht abgestützt werden und daher eine dem Flüssigkeitsdruck standhaltende Dicke besitzen müssen, wodurch die Beständigkeit gegen thermische Spannungen beeinträchtigt wird, die um so größer sind, je dicker das Wandelement ist. Dies führt insbesondere an den Kanten und Ecken des Tanks zu Schwierigkeiten, da dort einseitige Belastungen auftreten.

Auch bei der aus der DT-OS 2 041 889 bekannten Wärmeisolierwand für Tieftemperaturtanks ist zur Abstützung der hölzernen Flächenelemente der Tankinnenwand ein auf Stützen angeordnetes, rechtwinkliges Rahmenwsrk vorgesehen, wobei die Wandelemente wiederum nur mit ihren Randbereichen auf dem Rahmenwerk aufliegen und in den Zwischenräumen keine Unterstützung erfahren, so daß auch bei dieser Konstruktion die bereits vorstehend benannten Nachteile auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, einen Tieftemperaturtank der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher auf einfache Weise eine sowohl gegen den Flüssigkeitsdruck, als auch gegen die auftretenden thermischen Spannungen zuverlässig abgestützte innere Tankwand aufweist und dabei aus einfachen, unaufwendig zu fertigenden Bauteilen zusammengefügt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Tieftemperaturtank der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verbindungsträgern an der äußeren Tankwand befestigte Stützteile mit für die thermischen Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen hinreichendem Abstand von den benachbarten Verbindungsträgern angeordnet sind und die Wandelemente mit nahezu ihrer gesamten noch freien Fläche gegen die ebene E>ruckaufnahmeflächen bildenden Stützteile anliegen.

Der erfindungsgemäße Tiefteimperaturtank ermöglicht ungehinderte Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen der Stützteile, die an den flüssigkeitsdichten Wandelementen nur lose anliegen und dementsprechend ihre eigenen Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen nicht auf die Wandelemente übertragen, andererseits jedoch die eben und

vorzugsweise in standardisierten Abmessungen ausgebildeten Wandelemente aus Sperrholz, Metallblech oder Kunststoff mit geringer thermischer Spannung zuverlässig gegen den Flüssigkeitsdruck abstützen, obgk^:ch die zur Herabsetzung der thermischen Spannung dünn ausgebildeten Wandelemente nur an ihren aneinandergrenzenden Randbereichen fest mit een an der äußeren Tankwand gehalterten Vertindungsträgern befestigt sind. Bei dieser Struktur kann der Tank zudem in seiner Konstruktion einach und unaufwendig gebaut werden im Vergleich zu den herkömmlichen Konstruktionen, bei welchen die thermischen Spannungen ausgesetzten Wandelemente in ihren aneinandergrenzenden Bereichen nicht fest mit Verbindungsträgern verbunden, sondern zur Ermöglichung von Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen gefaltet ausgebildet oder in den aneinandergrenzenden Randbereichen mit dehnbaren Verbindungskonstraktionen ausgestattet sind, während die beim erfindungsgemäßen Tieftemperaturtank verwendeten Wandelemente selbst infolge der außenseitigen Unterstützung nahezu ihrer gesamten Außenfläche durch die Stützteile wesentlich dünner ausgebildet werden können, wodurch gleichzeitig die thermische Spannung vermindert wird. Die thermischen Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen der Stützteile werden nicht auf die Wandelemente übertragen und können daher deren Befestigung an den Verbindungsträgern nicht beeinträchtigen.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Tieftemperaturtanks sind in den Unteransprüchen definiert.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen schematischen Längsschnitt durch den Tieftemperaturtank ohne Darstellung der Ein- und Auslaßvorrichtungen,

F i g. 2 einen T;ilschnitt durch den Tieftemperaturtank,

F i g. 3 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der Befestigung der Wandelemente,

F i g. 4 eine zweite Ausführungsform der Befestigung der Wandelemente,

F 1 g. 5 eine dritte Ausführungsform der Befestigung de 1 Wandelemente,

1- 1 g. 6 eine vierte Ausführungsform der Befestigung der Wandelemente,

F i g. 7 eine schematische Aufsicht auf ein Wandelement standardisierter Größe,

F i g. 8 einen Längsschnitt der zentrischen Befestigung eines Wandelementes am zugehörigen Stützteil

F i g. 9 eine abgewandelte Ausführungsform der Befestigung eines Wandelementes am zugehörigen Stützteil. , _u

Der in F i g. 1 dargestellte Tieftemperaturtank besitzt eine äußere Trennwand 1 aus gewöhnlichem Stahlblech, die beispielsweise unterirdisch eingebaut oder die Innenwand eines Fahrzeuges, insbesondere eines Schiffes sein kann. Innerhalb der äußeren Tankwand 1 ist mit einem hinreichenden Abstand eine tieftemperaturbeständige und flüssigkeitsdichte innere Tankwand 2 angeordnet, wobei im Zwischenraum zwischen dieser und der äußeren Tankwand 1 thermisches Isoliermaterial 3 vorgesehen ist.

Wie F i g. 2 zeigt, besteht die innere Tankwand 2 aus einer Mehrzahl von miteinander verbundenen, tieftem-Deraturbeständigen und flüssigkeitsdichten Wandelementen 8, die sämtlich eben ausgebildet sind, standardisierte Abmessungen besitzen und nur geringe thermische Spannungen entstehen lassen. Die Wandelemente 8 können in der in Fig.3 dargestellten Weise aus Sperrholzschichten 5 mit eingelegtem, flüssigkeitsdichtem Material 4, beispielsweise mil Kunstharz imprägnierten Papier oder einer tiefteaiperaturbeständigen Metallfolie, bestehen. Sie können auch in der in F i g.4 dargestellten Weise aus beispielsweise Aluminium oder Kupfer oder einer tieftemperaturbeständigen Metallfolie 6 mit geringem thermischem Ausdehnungskoeffizienten wie einem 36%igen Nickelstahl gebildet sein. Schließlich können sie in der in Fig.b dargestellten Weise auch aus einer tieftemperaturbeständigen Kunststoffplatte 7 bestehen. Die aneinandergrenzenden Verbindungsstellen 9 der Wandelemente 8 sind in der in den F i g. 3 bis 6 dargestellten Weise an Verbindungsträgern 10 befestigt, die in Form eines Rechteckgitters angeordnet sind, jeweils aus Sperrholz bestehen und durch Winkelstücke 11 gehalterte Tragstege 12 aufweisen, über welche sie durch Winkelstücke 13 in der in F i g. 2 dargestellten Weise an der äußeren Tankwand 1 befestigt sind Zur Abstützung der Wandelemente 8 sind Stützteile 14 vorgesehen, die mit einer ebenen Druckaufnahmefläche 15 an nahezu der gesamten freien Außenfläche der Wandelemente 8 anliegen und aus Stützplalten 16 aus Sperrholz und am ganzen Umfang derselben durch Winkelstücke 17 befestigten Tragstegen 18 bestehen. Die Stützteile 14 liegen jeweils zwischen dem zugehörigen Wandelement 8 und der äußeren Tankwand 1. an welcher ihre Tragstege 18 durch Winkelstücke 19 befestigt sind. Die Druckaufnahmeflächen 15 stehen nur mit dem zugehörigen Wandelement 8 in Berührung, so daß die Stützteile 14 in ihren thermischen Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen nicht behindert sind.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform besteht das flüssigkeitsdichte Wandelement 8 aus Sperrholzschichten 5 mit einer Einlage aus flüssigkeitsdicntem Material 4, wobei im Bereich der aneinandergrenzenden Randkanten 20 die äußeren Sperrholzschichten weggeschnitten sind, so daß das flüssigkeitsdichte Material 4 in einer gewissen Breite freiliegt. Auf die beiderseits der aneinandergrenzenden Randkanten freiliegenden Bereiche 4a des flüssigkeitsdichten Materials 4 ist ein Abdeckstreifen 21 durch einen Tieftemperaturkleber 22 aufgeklebt. Beide Wandelemente 8 sind jeweils durch von oben durch den Abdeckstreifen hindurch eingetriebene Nägel oder Holzschrauben am Verbindungsträger 10 befestigt. Der Abdeckstreifen 21 und die frei liegenden Bereiche 4a des fhJssigkeitsdichten Materials 4 sind durch eine Tioftemperaturkleberschicht 24 abgedeckt, so daß ein Austreten der Flüssigkeit durch die Verbindungsstellen 9 unterbunden ist. Bei der in F i g. 4 dargestellten Ausführungsform bestehen die Wandelemente 8 aus einer tieftemperaturbeständigen Metallfolie 6, deren ancinandergrenzende Kanten durch eine Schweißnaht 25 verbunden sind Unterhalb der Verbindungsstelle 9 sind ein Unterlagestreifen 26 und ein Schutzstreifen 27 aus feuerfesterr Material, beispielsweise Asbest, angeordnet, um eir Versengen der Verbindungsträger 10 bei der Herstel· lung der Schweißnaht 25 zu verhüten. Die Metallfolie^ < sind auf dem Verbindungsträger 10 mittels durch dei Unterlagestreifen 26 hindurchgeführter Holzschraube! 28 zu beiden Seiten der Verbindungsstelle 9 befestigt Um den Spalt zwischen der Schraube und der Metallfo He 6 gegen ein Austreten der Flüssigkeit zu verschlie

Ben, sind die Schrauben 28 an ihrem Umfang durch eine als Schweißnaht oder Klebstoffschicht ausgebildete Dichtung 29 mit der Metallfolie verbunden.

Bei der in F i g. 5 dargestellten Ausfühningsform sind die tieftemperaturbeständigen Metallfolien 6 mittels eines Klebstoffes 32 auf einem auf dem Verbindungsträger 10 mittels einer Klebstoffschicht 30 aufgeklebten Unterlagestreifen 31 aufgeklebt und darüber hinaus durch Holzschrauben 33 mit dem Verbindungsträger 10 verbunden. Die Köpfe dieser Holzschrauben S3 sind durch eine Schicht 34 aus einem Tieftemperaturkleber abgedeckt, die sich in diesem Falle auch zwischen die aneinandergrenzenden Kanten der Metallfolien 6 erstreckt, so daß wiederum jedes Austreten der Flüssigkeit unterbunden ist

Bei der in F i g. 6 dargestellten Ausführungsform bestehen die Wandelemente 8 aus Kunststoffplatten 7. Auf den Verbindungsträger 10 ist mitteis einer Klebstoffschicht 36 ein Unterlagestreifen 35 aus synthetischem Kunststoff aufgeklebt Die Kunststoffplatten 7 sind im Bereich ihrer Verbindungsstelle 9 mittels einer Klebstoffschicht 37 auf den Unterlagestreifen 35 aufgeklebt, wobei an der Verbindungsstelle 9 mittels einer Klebstoffschicht 39 noch ein Abdeckstreifen 38 aus Kunststoff aufgeklebt ist

Da das Wandelement 8 gegen die Druckaufnahmefläche 15 des Stützteiles 14 nur anliegt kann bei Verwendung von Wandelementen 8 aus einer tieftemperaturbeständigen Metallfolie 6 an den Seitenwänden oder an der Oberwand des Tankes bei sehr dünner Metallfolie eine durch Auswölben oder Einsinken verursachte Verformung auftreten. Zur Behebung derartiger Erscheinungen kann das Wandelement 8 in der in den Fig.7 und 8 dargestellten Weise im Zentrum der Druckaufnahmefläche 15 des Stützteiles 14 beispielsweise durch eine Holzschraube 40 befestigt sein. Dabei kann der Spalt zwischen dem Wandelement 8 und dem Umfang des Schraubenkopfcs mitiels einer durch Verschweißen oder durch Aufbringen von Klebstoffen hergestellten Dichtung 41 verschlossen werden. Diese Anordnung kann auch bei Verwendung von Wandelementen 8 aus dünnen Kunststoffplatten 7 benutzt werden. Wie F i g. 9 zeigt, ist dabei die Kunststoffplatte 7 mittels einer Holzschraube 42 am Stützten 14 befestigt. Der Spalt zwischen der Schraube 42 und der Kunststoffplatte 7 ist durch eine mittels einer Klebstoffschicht 43 aufgeklebte Kunststoff-Folie 44 verschlossen.

ίο Wenn das Wandelement 8 in der vorstehend beschriebenen Weise in der Mitte der Druckaufnahmefläche 15 des Sttützteiles 14 befestigt ist, kann trotz der Weichheit und der geringen Stärke des Wandelementes 8 die infolge des Auswöibens oder Einsinkens auf-

«5 tretende Verformung kontrolliert werden, wobei gleichzeitig die die Druckaufnahmefläche 15 bildenden Stützplatten 16 der Stützteile 14 ihre Ausdehnungsoder Zusammenziehungsbewegungen nicht auf das Wandelement 8 übertragen können, da sie sich konzenirisch um den Befestigungspunkt des Wandelementes 8 am Stützteil 14 ausdehnen oder zusammenziehen.

Der erfindungsgemäSe Tieftemperaturtank vermeidet trotz der durch das Einfüllen und Entleeren der tiefkalten Flüssigkeit entstehenden starken Temperatures Schwankungen eine Konzentration der thermischen Spannungen auf die auf den Verbindungsträgern befestigten Stoßstellen der Wandelemente 8. da die auf das Wandelement einwirkende thermische Spannung nur gering ist und die durch die Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen der Stützteile 14 entstehenden thermischen Spannungen nicht auf das Wandelement 8 übertragen werden können. Da die Wandele mente 8 durch die Stützteile 14 getragen werden, können sie sich nicht unter dem Einfluß des Flüssigkeits druckes verformen. Infolgedessen wird eine ebene unc dünne Ausbildung und eine einfache Befestigungsweist der Wandelemente 8 auf den Verbindungsträgern ge schaffen, die von nachteiligen Einflüssen weitgehenc frei ist und eine Senkung der Kosten ermöglicht.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

t.

Claims

Patemansprüche:

1. Tieftemperaturtank, insbesondere für Flüssiggas, mit einer starren äußeren Tankwand, an deren S Innenseite gehalterten Verbindungsträgern, einer in · einem Abstand innerhalb der äußeren Tankwand angeordneten inneren Tankwand und zwischen dieser und der äußeren Tankwand angeordnetem, thermischem Isoliermaterial, wobei die innere Tankwand aus glatten, tieftemperaturbeständigen und flüssigkeitsdichten Wandelementen besteht, die an ihren aneinandergrenzenden Bereichen zusammengefügt und dort an den Verbindungsträgern befestigt sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Verbindungsträgern (10) an der äußeren Tankwand (1) befestigte Stützteile (14) mit für die thermischen Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen hinreichendem Abstand von den benachbarten Verbindungsträgern (10) angeordnet sind und die Wandelemente (8) mit nahezu ihrer gesamten noch freien Fläche gegen die ebene Druckaufnahmeflächen (15) bildenden Stützteile (14) anliegen (F i g. 2).

2. Tieftemperaturtank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsträger (10) ein Rechteckgitter bilden und die Stützteile (14) in den zwischen den Verbindungsträgern (10) liegenden Rechteckfeldern angeordnet sind (F i g. 7).

3. Tieftemperaturtank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandelemente (8) aus Sperrholzschichten (5) mit eingelegten flüssigkeitsdichtem Material (4) bestehen (F i g. 3).

4. Tieftemperaturtank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandelemente (8) aus Metallfolie (6) bestehen (F i g. 4).

5. Tieftemperaturtank nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandelemente (8) aus Kunststoffplatten (7) bestehen (F i g. 6>.

6. Tieftemperaturtank nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützteile (14) aus an der äußeren Tankwand (1) gehalterten Tragstegen (18) aus Sperrholz und an diesen befestigten Stützplatten (16) aus Sperrholz bestehen (F ig. 2).

7. Tieftemperaturtank nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die an den Seitenwänden und der Oberwand des Tanks angeordneten Wandelemente (8) in der Mitte der Druckaufnahmeflächen (15) der Stützteile (14) befestigt sind (Fig. 7).