DE2251688C3 - 28.03.72 Japan 31023-72 Verfahren zur hydraulischen Prüfung von Membrantanks für Tieftemperatur-Flüssiggas - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur hy itilischen Prüfung von Membrantanks für Tieftempe- ^f>o ur-Flüssiggas, die aus einem starren Außenbehälter, ier wärmeisolierenden Zwischenschicht und einem imbranartipen Innenbehälter bestehen, wobei der Innbehälter eine eckige Gestalt mit im wesentlichen enen Bereichen und gerundeten Kanten und Ecken <>■; reichen besitzt und für eine glatte Anlage an die In nfläche der wärmeisoüerenden Zwischenschicht un-Tieftemneratur-Schrumpf als auch unter Ausdehnung bei Innendruck durch Füllung des Innenbehälters mit Tiefte.-nperatur-Flüssiggasen ausgebildet ist, wobei der Innenbehälter bei Umgebungstemperatur gegenüber dem durch die innenfläche der wärmCisoiicrenden Zwischenschicht gebildeten Raum durch eine Zugabe für den Tieftemperatur-Schrumpf überdimensioniert

Bei Tanks dieser Gattung wird der membranartige Innenbehälter zur Kompensation des bei Tieftemperaturbetrieb, d. h. bei Füllung mit Tieftemperatur-Flüssiggas auftretenden Schrumpfes so bemessen, daß er bei Umgebungstemperatur überdimensioniert ist. Wenn ein derartig ausgebildeter membranartiger Innenbehälter in den durch die wärmeisolierende Zwischenschicht begrenzten Raum bei Umgebungstemperatur eingebaut wird, heben sich einige Bereiche, insbesondere die mittleren Bereiche des membranartigen innenbehälte-rs unregelmäßig von der Innenfläche der wärmeisolierenden Zwischenschicht ab. Solche abgehobenen Bereiche verschwinden selbstverständlich, wenn der Innenbehälter mit Tieftemperatur-Flüssiggas gefüllt worden ist, weil der membranartige Innenbehälter unter dem tinfluß der tiefen Temperatur schrumpft und sich unter dem durch das eingefüllte Flüssiggas ausgeübten innendruck eng an die Innenfläche der wärmeisolierenden Zwischenschicht anlegt.

Tanks dieser Gattung müssen aber bezüglich ihrer Flüssigkeitsdichtigkeit und ihrer Festigkeit vor Inbetriebnahme einer hydraulischen Prüfung unterzogen werden. Zu diesem Zweck wird der Innenbehälter bei Umgebungstemperatur mit Wasser gefüllt, wobei die infolge der Schrumpfzugabe abgehobenen Bereiche des membranartigen Innenbehälters gegen die Innenfläche der wärmeisolierenden zwischenschicht gedrückt werden. Hierbei bilden die Schrumpfzugaben unter der Einwirkung des inneren Flüssigkeitsdruckes stark gekrümmte Falten. Durch die Bildung dieser Falten wird das dünne Blech, aus dem der membranartige Innenbehälter gefertigt ist. plastisch verformt. Es besteht daher die Gefahr, daß der membranartige Innenbehälter in solchen gefalteten Bereichen bricht.

Bei einem bekannten Verfahren zur hydraulischen Prüfung von Membrantanks für Tieftemperatur-Flüssiggas (DT-PS 19 55 120) ist der Innenbehälter so ausgeführt, daß seine Seitenwände bei Umgebungstemperatur Falten bilden, wobei zunächst zwischen die Falten des Innenbehälters und die Innenwandung des Außenbehälters diese Falten elastisch abstützende und dadurch bruchgefährdete Verformungen des Innenbehälters verhindernde nachgiebige Schlaucheinlagen eingebracht werden und dann der Innenbehälter mit Prüfwasser gefüllt wird. Diese Arbeitsweise führt zwar zu zufriedenstellenden Ergebnissen, jedoch ist sie verhältnismäßig aufwendig, weil die Schlaucheini'agen zunächst eingebracht und nach der hydraulischen Prüfung in ihrer Lage verbleiben müssen. Hierbei treten sie al Ic-"dings nicht störend in Erscheinung, weil sie bei Tieftemperaturbetrieb flachgedrückt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur hydraulischen Prüfung von Membrantanks für Tieftemperalur-Flüssiggas vorzuschlagen, bei welchem die Entstehung von Fallen am Innenbehälter infolge der Schrumpfzugabe wirksam vermieden wird

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird diese A'ißabe dadurch gelöst, daß man die Zugabe bei Umgebungstemperatur bis .Mir Anlage der ebenen Bereiche an die Innenfläche der wärmeisolierenden Zwischenschicht in die gerundeten Kantcnbcreiche verla-

ir τ

•ert und darauf den Innenbehälter bei Umgebungstemperatur mit Wasser füllt. Die erfindungsgemäöe Maßnahme sorgi dafür, daß die Schrumpfzugahe keinerlei faltenbildung an den Seitenwänden des Innenbehälters lervorrufen kann, so daß die Anbringung faltenstützenjjer Schlaucheinlagen entbehrlich ist

In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß zur Verlagerung der Zugabe ein ztr Stützung der Kantenbereiche ausgebildeter Kantenblock aus seiner Normallage so weit zurückgezogen wird, daß die gerundeten Kantenbereiche unter Aufnahme der Schrumpfzugabe nach außen ausbeulen. Hierbei ist von Vorteil, wenn bei zurückgezogenem Kantenblock zur Erzielung einer stoßfrei gerundelen Auflagefläche für die Bodenkantenbereiche des In- '5 nenbehälters entsprechende Futterstücke eingelegt und nach der Prüfung entfernt werden. Zweckmäßig wird (ladurch der nach dem Verschieben des Kantenblocks In seine normale Lage nach Beendigung der Prüfung hinter dem Kantenblock verbleibende Spalt mit Füll- *° material geschlossen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann vorteilhaft Wich so durchgeführt werden, daß die Verlagerung der Zugabe durch teilweise Belastung der Innenseite der im wesentlichen ebenen Bereiche durch Druckplatten bewirkt wird. Diese Druckplatten verursachen eine ewangläufige Anlage der abgehobenen Bereiche des Innenbehälters. Dabei kann das Verfahren zweckmäSig so durchgeführt werden, daß die Druckplatten durch sich zwischen gegenüberliegenden Wänden des Innenbehälters erstreckende Streben gestützt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigt

Fig. 1 einen membranartigen Innenbehälter in einer perspektivischen Ansicht,

Fig-2 einen vertikalen Schnitt durch einen Membrantank für Tieftemperatur-Flüssiggas, für den eine hydraulische Prüfung gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Anwendung '° gelangen soll,

Fig. 3 einen der F i g. 2 entsprechenden Schnitt, in welchem der Tank jedoch für die Durchführung der hydraulischen Prüfung vorbereitet ist,

Fig.4 in einer perspektivischen Ansicht einen für eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildeten membranartigen Innenbehälter eines Tanks für Tieftemperatur-Flüssiggas,

F i g. 5 einen Schnitt durch einen Eckenbereich eines Tanks, in den der in F i g. 4 dargestellte Behälter eingebaut ist, in einem für die Durchführung einer hydraulischen Prüfung gemäß der anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens vorläufigen Bauzustand und

Fig. 6 den in F i g. 5 gezeigten Schnitt, in welchem ^ sich jedoch der Tank in einem endgültigen betriebsfähigen Bauzustand befindet.

In Fig. 2, auf die zunächst Bezug genommen wird, ist in einem Vertikalschnitt ein wesentlicher Teil eines Tanks des Membrantyps für Tieftcmperaiur-Flüssiggas dargestellt, wie er für Tankschiffe verwendet wird. In diesem Fall ist der starre Auöenbchälter des Tanks als doppelwandige Hülle 1 ausgeführt, die mit einer Wärmeisolationsschicht 2, hergestellt aus einem verdü'htungsbeständigen und wärmeisolierenden Material, wie ''"' hartem Polyuretruinschaum, ausgekleidet ist. Auf der Innenfläche der Wärmeisolationsschicht ist ein aus einem dünnen Blech aus ticftcmperaiurbcständigcm Material, wie Nickelstahl, Edelstahl, Aluminium usw., hergestellter Innenbehälter 3 vorgesehen.

Wie t- i g. 1 veranschaulicht, ist der Innenbehälter 3 so ausgebildet, daß er bei Umgebungstemperatur und uneingebaut im wesentlichen ebenen Flächen 3a, Kantenbereiche 3Z) kreisförmigen Querschnitts und kugelförmige Eckbereiche 3c besitzt Wenn jedoch der Innenbehälter 3 in den durch die Wärmeisolationsschicht 2 gebildeten Raum eingebaut ist, ist es wegen der vorgesehenen Zugaben für die Schrumpfung bei den Tieftemperatur-Betriebsbedingungen bei Umgebungstemperatur in wesentlichen Gebieten der ebenen Flächen 3a mit einwärts gebeulten Bereichen 3d, 3e und 3/ (F i g. 2) und in den Eckbereichen der ebenen Flächen 3a mit einwärts gebeulten Bereichen 3g versehen.

In einem mittleren Dachbereich des Innenbehälters 3 ist ein starrer durch Winkelbleche 4 verstärkter Anschluß 5 vorgesehen, dessen unterer Flansch gasdicht an das den Innenbehälter bildende dünne Blech angeschlossen ist. Weiterhin sind der obere und der untere Flansch des Anschlusses 5 über Zwischenstücke 6 und 7 aus wärmeisoüerendem Material fest mit der doppelwandigen Hülle 1 verbunden. Der zwischen der doppeiwandigen !-fülle 1 und dem Anschluß 5 verbleibende Raum ist mit einem geeigneten Wärmeisolationsmaterial 8 gefüllt, um die Hülle gegen Beeinträchtigungen durch die im Innenbehälter herrschende Kälte zu schützen.

Da der mittlere Dachbereich des Innenbehälter 3 fest mit dem Anschluß 5 verbunden ist, der wiederum an der Hülle befestigt ist, bilden sich die einwärts gebeulten Bereiche 3e im Dach des Innenbehälters mindestens an zwei Stellen, während in den Seitenwänden und im Boden des Innenbehälters die einwärts gebeulten Bereiche 3d und 3fnur jeweils an einer Stelle gebildet werden können.

Wenn der bei Umgebungstemperatur und im ungefüllten Zustand die einwärts gebeulten Bereiche 3d, 3e, 3/ und 3^ aufweisende Innenbehälter 3 mit Tieftemperatur-Flüssiggas gefüllt wird, zieht er sich gegen den Anschluß 5 zu zusammen. Dagegen dehnt sich der Innenbehälter durch den Flüssigkeitsdruck des Flüssiggases aus, wodurch die einwärts gebeulten Bereiche 3d, 3e, 3f und 3g verschwinden, so daß alle Bereiche des Innenbehälters in einen engen Kontakt mit der Innenfläche der Wärmeisolationsschicht gelangen. Dadurch wird der Innendruck des Innenbehälters über die Wärmeisolationsschicht von der Hülle aufgenommen, während der Innenbehälter im wesentlichen belastungsfrei gehalten wird.

Wenn jedoch die hydraulische Prüfung mit Wasser bei Umgebungstemperatur durchgeführt wird, tritt keine Schrumpfung des Innenbehälters 3 ein, und daher verschw inden die einwärts gebeulten Bereiche 3d, 3e, 3f und 3g nicht. Wenn daher d>e einwärts gebeulten von der Innenfläche der Wärmeisolationsschicht abstehenden Bereiche mit hydraulischem Druck beaufschlagt werden, werden diese Bi.;.. ichc zu stark gekrümmten FJten deformiert. Fs besteht die Gefahr, daß das dünne Blech des inemhranartigeii Innenbehälters an solchen fälligen Stellen gebrochen wird.

fiei dem in F i g. 2 dargestellt .n Membrantank für Ticftemjicratur·Flüssiggas wird die vorstehend erwähnte serun'lic hc Faltenbildung des innenbehälter durch die ti,.! tiMchc!:·.; erläuterten cfmdungsgemäßen Müßnahmen \ ei mieden Hierbei wird der membranartige Innenbehälter 'icht unmittelbar von der Wärmeisolationsschicht an den Kanten und/oder Eckenberei-

IO

chen, gebildet durch benachbarte Seitenwände oder eine Seitenwand und das Dach, gestützt, sondern wird an solchen Kanten- und/oder Eckenbereichen nach Art der Aufhängung durch Ringspannung gestützt.

Die einwärts gebeulten Bereiche 3d, 3e und 3/" werden durch Druckplatten 9 zusammengedrückt, die von Holz- oder Stahlstreben 10 gehalten werden. Diese dienen als Druckstreben zwischen gegenüberliegenden Seitenwänden oder zwischen Dach und Boden, so daß die Schrumpfzugaben des membranartigen Innenbehälters in den einwärts gebeulten Bereichen in die Kanten- und/oder Eckenbereiche 3Λ verlagert werden, wo der Innenbehälter die Wärmeisolationsschicht nicht unmittelbar berührt. Aus dem Vergleich der F i g. 2 und 3 geht hervor, daß der Innenbehälter unter Bildung von Kanten- und Eckenbereichen mit geringem Krümmungsradius an solchen berührungsfreien Kanten- und Eckenbereichen deformiert ist, wenn die vorerwähnte Verlagerung der Zugaben stattgefunden hat. In diesem Fall muß die Wärmeisolationsschicht in den entsprechenden Bereichen so stark gekrümmte Kanten und Ecken haben, daß diese die Verlagerung der Zugaben ausreichend aufnehmen können.

Wenn der Innenbehälter mit Tief tempera tür-Flüssiggas gefüllt wird, schrumpft er in Richtung des den Anschluß umgebenden festen Bereiches, während er sich durch den Innendruck ausdehnt und eine der Innenfläche der Wärmeisolationsschicht eng anliegende Gestalt annimmt, mit Ausnahme der Kanten- und Eckbereiche, wo der membranartige Innenbehälter durch Aufhängung durch Ringspannung gehalten wird und eine Form wie durch die gestrichelte Linie 3/ in F i g. 3 gezeigt annimmt.

Nach Beendigung der hydraulischen Prüfung werden die Druckplatten 9 und die Streben 10 entfernt, damit der Innenbehälter in seine in F i g. 2 gezeigte freie Form zurückkehren kann.

F i g. 4 zeigt einen membranartigen Innenbehälter, welcher für eine direkte Stützung durch die Innenfläche der Wärmeisolationsschicht 2 an den schraffierten Bereichen angepaßt ist, d. h. an den flachen Seitenwänden 3/ am Dach 3Ar und am Boden 3/, wie auch an den Kantenbereichen 3m des Bodens, während er an anderen Kanten- und Eckenbereichen sn und 3o (unschraffiert) für ein Halten durch Aufhängung mittels Ringspannung unter der Einwirkung des Innendruckes eingerichtet ist.

Wenn dieser Innenbehälter, der ebenfalls im Vergleich zu den Abmessungen des durch die Innenfläche der Wärmeisolationsschicht gebildeten Raumes mit Rücksicht auf seine Schrumpfung bei Tieftemperatur-

35

40 Betriebsbedingungen überdimensioniert ist, in den besagten Raum eingebaut und der hydraulischen Prüfung bei Umgebungstemperatur ausgesetzt wird, so wird die vorerwähnte schädliche Faltenbildung am membranartigen Innenbehälter gemäß dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wie folgt vermieden. Beim Einbau des Innenbehälters in den Tank wird der Innenbehälter an den ebenen Bereichen der Seitenwände, des Daches und des Bodens flächig gestützt, während seinen Kanten- und Eckenbereichen gestattet wird, sich auswärts auszubeulen, um die Schrumpfzugabe aufzunehmen.

F i g. 5 veranschaulicht einen Schnitt durch eine Bodenkantenanordnung eines Tanks für Tieftemperatur-Flüssiggas der in F i g. 2 gezeigten Art. Der dargestellte Tank befindet sich in einem vorläufigen Bauzustand für die auf die vorstehend geschilderte Weise durchzuführende hydraulische Prüfung. Wie aus F i g. 5 ersichtlich ist, wird der membranartige Innenbehälter 3 normalerweise an den ebenen Wandbereichen 3yund am ebenen Bodenbereich 3/ durch die Innenfläche der Wärmeisolationsschicht 2 gestützt, während dem Innenbehälter im Kantenbereich 3m durch einen Kantenblock 11, der in einer zurückgezogenen Lage gehalten wird, gestattet wird, sich nach außen zu beulen. In diesem vorläufigen Bauzustand ist die Schrumpfzugabe des überdimensionierten Innenbehälters im Kantenbereich 3m konzentriert, wohingegen die ebenen Bereiche 3j und 3/ des Innenbehälters frei von der Schrumpfzugabe gehalten werden. Daher entsteht keine Faltenbildung, wenn bei der hydraulischen Prüfung Wasser von Umgebungstemperatur in den Innenbehälter eingefüllt wird. In diesem Fall können die Kanten- und Eckenbereiche, außer den Bodenkantenbereichen, durch Aufhängung mittels Ringspannung gehalten werden, die Bodenkantenbereiche werden jedoch durch den zurückgezogenen Kantenblock 11 zweckmäßig gestützt. In diesem Fall ist auch die Verwendung von Futterstücken 12 und 13 aus Holz oder Hartgummi vorzuziehen, um eine stoßfrei gekrümmte, die Fläche des Kantenblocks 11 einschließende Auflagefläche für den Kantenbereich 3m des Innenbehälters vorzusehen.

Nach Beendigung der hydraulischen Prüfung im vorläufigen Bauzustand, wie er in F i g. 5 dargestellt ist wird der Kantenblock 11 durch Entfernen der Futterstücke 12 und 13 in seine normale in Fig.6 gezeigte Lage vorgeschoben, und der hinter dem Kantenblocl* verbleibende Spalt wird mit einem geeigneten Füllma terial 14 geschlossen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur hydraulischen Prüfung von Membrantanks für Tieftemperatur-Flüssiggas, die aus einem starren Außenbehälter, einer wärmeisoüerenden Zwischenschicht und einem membranartigen Innenbehälter bestehen, wobei der Innenbehälter eine eckige Gestalt mit im wesentlichen ebenen Bereichen und gerundeten Kanten- und Eckenbereichen besitzt und für eine glatte Anlage an die Innenfläche der wärmeisoüerenden Zwischenschicht unter Tieftemperatur-Schrumpf als auch unter Ausdehnung bei Innendruck durch Füllung des Innenbehälters mit Tieftemperatur-Flüssiggas ausgebildet ist, wobei der Innenbehälter bei Umgebungstemperatur gegenüber dem durch die Innenfläche der wärmeisoüerenden Zwischenschicht gebildeten Raum durch eine Zugabe für den Tieftemperatur-Schrumpf überdimensioniert ist, dadurch gekennzeichnet, daß man die Zugabe bei Umgebungstemperatur bis zur Anlage der ebenen Bereiche an die Innenfläche der wärmeisoüerenden Zwischenschicht in die gerundeten Kantenbereiche verlagert und darauf den Innenbehälter bei Umgebungstemperatur mit Wasser füllt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verlagerung der Zugabe ein zur Stützung der Kantenbereiche ausgebildeter Kantenblock aus seiner Normallage so weit zurückgezogen wird, daß die gerundeten Kantenbereiche unter Aufnahme der Schrumpfzugabe nach außen ausbeulen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlagerung der Zugabe durch teilweise Belastung der Innenseite der im wesentlichen ebenen Bereiche durch Druckplatten bewirkt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatten durch sich zwischen gegenüberliegenden Wänden des Innenbehälters erstreckende Streben gestützt werden.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei zurückgezogenem Kantenblock zur Erzielung einer stoßfrei gerundeten Auflagefläehe für die Bodenkantenbereiche des Innenbehälters entsprechende Futterstücke eingelegt und nach der Prüfung entfernt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 jnd 5, dadurch gekennzeichnet, daß der nach dem Verschieben des Kantenblocks in seine normale Lage nach Beendigung der Prüfung hinter dem Kantenblock verbleibende Spalt mit Füllmaterial geschlossen wird.

5 s