DE2340708A1

DE2340708A1 - PROCEDURES AND DEVICE FOR REDUCING THERMAL LOADS

Info

Publication number: DE2340708A1
Application number: DE19732340708
Authority: DE
Inventors: Jack Claude Helf; Frank Edward Mak
Original assignee: Rockwell International Corp
Current assignee: Boeing North American Inc
Priority date: 1972-09-05
Filing date: 1973-08-08
Publication date: 1974-04-04
Also published as: JPS4964952A; AU5760173A; FR2198084B1; NL7311118A; FR2198084A1; IT994159B

Description

R 1364R 1364

Rockwell International Corporation, ail oegundo/California (USA)Rockwell International Corporation, ail oegundo / California (USA)

Verfahren und Einrichtung zum Vermindern thermischer BelastungenMethod and device for reducing thermal loads

Die Erfindung "betrifft Isolationsverfahren und -einrichtungen und insbesondere eine Einrichtung, bei der wärmebelastungen weitgehend geschwächt werden«The invention "relates to isolation methods and devices and in particular a device in which heat loads to be largely weakened "

Lryogenisehe Flüssigkeiten, insbesondere verflüssigte Gase werden seit vielen Jahren gespeichert und transportiert. Bei Umgebungstemperaturen müssen solche Gase und Flüssigkeiten unter einem hohen Druck eingeschlossen werden oder bei kryogenischen Temperaturen gehalten werden, wenn sie bei ungefähr atmosphärischen Drücken eingeschlossen werden. Gegenüber den mit der Verwendung von großen Hochdruckbehältern verbundenen Kosten und Gefahren weisen kryogenische Behälter wesentliche Vorzüge auf. Bei zum Speichern und zum Transport verflüssigter Gase verwendeten Behältern wurden daher Wärmeisolationseinrichtungen vorgesehen. Lryogenic liquids, especially liquefied gases have been stored and transported for many years. At ambient temperatures such gases and liquids must be confined under high pressure or in the case of cryogenic Temperatures are maintained when they are at around atmospheric Press to be included. Compared to the costs associated with the use of large high pressure vessels and Cryogenic containers have major advantages in terms of hazards. Thermal insulation devices have therefore been provided for containers used for storing and transporting liquefied gases.

Der .Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wärmeisolationseinrichtung zu schaffen, bei der thermische Beanspruchungen wesentlich abgeschwächt werden.The .Erfindung is therefore based on the object of a thermal insulation device to create, in which thermal stresses are significantly weakened.

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

Bei einer bevorzugten Ausführmigsforai der Erfindung ¥,eist die thermische Isolation ein flächiges Isoliermaterial iuit einer vorherbestimmten Dicke auf, an dem ein Wärmegefällt entsteht, wobei ein Mittel vorgesehen ist, das induzierte Beanspruchungen unter einem vorherbestimmten zulässigen Höchstwert hält. Liese Mittel bestehen aus Unterbrechungen, die in die Fläche eindringen, an der die thermisch induzierten Belastungen auftreten, welche Unterbrechungen um eine Strecke von einander entfernt angeordnet sind, die weniger als das Doppelte der Abscher dämpf ungslänge des flächigen Materials beträgt. Bei einer besonderen Ausführungsform der Jirfindung werden die Unterbrechungen von Rillen gebildet, die in das Isolationsmaterial eindringen und im Material in erweiterungen oder Hohlräumen enden. In einigen Fällen können diese Unterbrechungen das flächige Material gänzlich durchdringen und treten in beide Seiten eines inneren Hohlraumes ein. isine thermische Isolation und eine Flüssigkeitsabdichtung werden von einem Abgrenzungsmittel gefördert, das in die Hohlräume eingeführt wird.In a preferred embodiment of the invention, the thermal insulation a flat insulating material in accordance with a predetermined one Thickness at which a heat is generated, whereby a means is provided which is able to undergo induced stresses holds a predetermined maximum permissible value. These means consist of interruptions that penetrate the surface which the thermally induced loads occur, which interruptions are arranged a distance from each other that is less than twice the shear damping length of the sheet material. In a particular embodiment The interruptions are formed by grooves, which penetrate the insulation material and end in widenings or cavities in the material. In some cases this can Interruptions penetrate the flat material completely and enter both sides of an inner cavity. isine thermal Isolation and a liquid seal are promoted by a demarcation agent that is inserted into the cavities.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist dieThe invention will now be described in detail. In the accompanying drawings the

Fige1 ein Ausschnitt aus einem Querschnitt durch einen Hochseetanker, der eine Isolationseinrichtun^ nach der .Erfindung aufweist,Fig. 1 a section of a cross-section through a deep-sea tanker, which has an isolation device according to the invention,

Fig«,2 eine schaubildliche Darstellung eines Teiles der Isolationseinrichtung, für die die Erfindung verwendet wird, wobei jedoch keine die Beanspruchung vermindernden Unterbrechungen dargestellt sind,FIG. 2 shows a diagrammatic representation of part of the insulation device, for which the invention is used, but none of which are stress-relieving Interruptions are shown,

Fig.3a»b je eine graphische Darstellung der Verteilung thermisch induzierter Belastungen in einer Schicht einer thermischen Isolation mit und ohne die Beanspruchungen vermindernden Unt erbrechungen,Fig.3a »b each a graphical representation of the thermal distribution induced loads in a layer of thermal insulation with and without reducing the loads Interruptions,

Fige^· eine schaubildliche Darstellung einer Gruppe thermisch isolierender Blöcke, die durch Gasfallen nach der Erfindung mit einander verbunden sind,Fig. A diagrammatic representation of a thermal group insulating blocks connected to one another by gas traps according to the invention,

Fig«5 ein vergrößert gezeichneter Schnitt durch eine Gasfallenverbindungs stelle,5 shows an enlarged section through a gas trap connection Job,

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

-3- 23407Π8-3- 23407Π8

Jj'ig.6 eine Darstellung der Verbindungsstelle nach der Pig.5 bei thermischer Belastung,Jj'ig.6 a representation of the connection point after the Pig. 5 with thermal load,

Ji'ig.7-11 je eine Darstellung von Gasfallenverbindungen in verschiedenen Ausführungen,Ji'ig.7-11 each a representation of gas trap connections in different Versions,

Pig.12 ein Ausschnitt aus einer schaubildlichen Darstellung von 'feilen einer anderen Gasfallenverbindung,Pig.12 is an excerpt from a graphical representation of '' filing another gas trap connection,

Fig.13 ein senkrechter Schnitt durch eine Verbindungsstelle von der in der Fig.12 dargestellten Ausführung,13 shows a vertical section through a connection point of the version shown in Fig. 12,

Fig.14 eine schaubildliche Darstellung einer thermisch isolierenden Platte, die mit belastungsvermindernden lauten versehen ist,14 is a diagrammatic representation of a thermally insulating Plate, which is provided with load-reducing sounds,

Fig. 15a, b je eine Darstellung von Teilen einer mit Buten versehenen Isolation nach der Fig.14, in die thermisch isolierende Glieder eingesetzt sind,15a, b each show a representation of parts of one provided with butes Insulation according to Fig. 14, in which thermally insulating members are inserted,

Fig_o16 eine Darstellung einer anderen Ausführung eines thermisch isolierenden Gliedes für die in der Figβ14 dargestellten liuten,FIG _o 16 is an illustration of another embodiment liuten a thermally insulating member for the shown in the Figβ14,

Fife,c17 eine Darstellung einer .anzahl von thermisch isolierenden Blöcken mit Gasfallenverbindungen und üintlastungsnuten,Fife, c17 a representation of a .number of thermally insulating Blocks with gas trap connections and loading grooves,

Fi^e18 eine Darstellung einer Gasfallenverbindungsstelle für Behälterecken,Fi ^ e18 an illustration of a gas trap junction for Container corners,

Fig«19 eine schaubildliche Darstellung eines Tanks für kryogenische Flüssigkeiten mit einer an der Außenseite angebrachten Isolation,19 shows a diagrammatic representation of a tank for cryogenic Liquids with insulation attached to the outside,

Fig.2C eine schaubildliche Darstellung eines Teiles der Isolation aiii Tank nach der Fig »19»2C shows a diagrammatic representation of part of the insulation aiii tank according to the Fig »19»

Fig.21 ein Schnitt durch eine andere Anordnung zum Abdichten einer Verbindungsstelle,Fig. 21 is a section through another arrangement for sealing a liaison office,

.cig.22 eine Darstellung einer weiteren anderen Anordnung für eine Verbindungsstelle..cig.22 an illustration of a further different arrangement for a liaison.

Die Fig.1 zeigt einen senkrechten Schnitt durch die eine Seite eines Hochseetankers, in dessen Laderaum ein kryogenischer Behälter eingebaut ist. Der Behälter ist mit einer Isolation1 shows a vertical section through the one Side of a deep-sea tanker with a cryogenic container installed in its hold. The container is insulated

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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

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nacii der Erfindung ausgestattet. Der Tanker weist auf eine Außenhaut, einen flachen Kiel 11, eine Bilge 12, ein Außenschott 13, ein Deck 14 und einen überbau 15. Im Schiffsrumpf sind geeignete yersteifungsmittel vorgesehen, beispielsweise die ^uerversteifungsplatte 16 und die Längsversteifungsplatten. 17» 18 und 19> die vom Kiel 11 aus zu einem inneren Unterdeck 20 verlaufen. Eine Längsplatte 21 erstreckt sich vom Außenschott 13 zu einem Innenschott 23. Je nach Erfordernis werden T-Profilversteigungsglieder 24 vorgesehene Das Deck und das Schott bilden den Außenmantel eines kryogenischen Behälters, in dem tiefgekühlte Flüssigkeiten bei ungefähr atmosphärischen Drücken befördert werden sollen. Der Behälter wird von einem Stahldeck 25 mit den erforderlichen Versteifungen abgedeckt und ist durch eine nicht dargestellte Luke zugänglich, wie allgemein üblich.nacii of the invention equipped. The tanker points to an outer skin, a flat keel 11, a bilge 12, an outer bulkhead 13, a deck 14 and a superstructure 15. In the hull are suitable Stiffening means provided, for example the stiffening plate 16 and the longitudinal stiffening plates. 17 »18 and 19> which run from the keel 11 to an inner lower deck 20. A longitudinal plate 21 extends from the outer bulkhead 13 to an inner bulkhead 23. Depending on the requirements, T-profile reinforcing members are used 24 provided The deck and the bulkhead form the outer shell of a cryogenic container in which frozen liquids are to be transported at approximately atmospheric pressures. The container is supported by a steel deck 25 with the necessary Stiffeners covered and is accessible through a hatch, not shown, as is common practice.

Ein wesentlicher Yorzug eines Easswandsystems, d.h. bei einer Einrichtung mit einer im Behälter angeordneten Isolation, beruht auf dem Umstand, dass die Hauptbauteile des Außenmantels eines Behälters gegen die tiefen Temperaturen der im Behälter befindlichen kryogenischen -Flüssigkeiten geschützt sind. Der Behältermantel kann daher aus einem Stahl, beispielsweise aus einem kaltgewalzten Kohlenstoffstahl hergestellt werden, der normalerweise wegen seiner Sprödigkeit für kryogenische Temperaturen nicht widerstandsfähig ist.A major advantage of an Easswall system, i.e. a Device with an insulation arranged in the container, is based on the fact that the main components of the outer shell of a The container is protected against the low temperatures of the cryogenic liquids in the container. The container jacket can therefore be made from a steel, for example from a cold-rolled one Carbon steel are made that normally is not resistant to cryogenic temperatures because of its brittleness.

Obwohl die Erfindung bei vielen Arten von Isolationen, sowohl inneren als auch äußeren, angewendet werden kann, so wird jedoch eine primäre Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Nasswandeinrichtung beschrieben. Die in der Fig.2 dargestellte mehrschichtige Isolation nach der Erfindung weist auf eine erste oder äußere, vielzellige Schaumstoffschicht 30, die mit der Außenwand des Behälters 20 verbunden ist, eine Zwischenschicht oder Membrane 32, die mit der Innenseite der Schicht 30 verbunden ist, und eine Innenschicht 3²S <üe mit der Innenseite der Zwischenschicht 32 verbunden ist» Die verschiedenen Schichten bilden von innen nach außen eine primäre, eine sekundäre und eine tertiäre Abgrenzung und stellen eine Abdichtung gegen die Flüssigkeit dar, während die erste und die dritte Abgrenzung ferner noch thermisch isolierend wirkt. Die soweit beschriebeneAlthough the invention can be applied to many types of insulation, both internal and external, a primary embodiment of a wet wall device according to the invention is described. The multilayer insulation according to the invention shown in FIG. 2 has a first or outer, multicellular foam layer 30 which is connected to the outer wall of the container 20, an intermediate layer or membrane 32 which is connected to the inside of the layer 30, and an inner layer 3 ² S <üe is connected to the inside of the intermediate layer 32. The different layers form a primary, a secondary and a tertiary boundary from the inside out and represent a seal against the liquid, while the first and the third boundary furthermore still has a thermally insulating effect. The one described so far

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Isolation des Behälters kann im wesentlichen der Isolation gleichen, die in der noch schwebendenThe insulation of the container can essentially be the same as the insulation, those in the still floating

Patentanmeldung Mr. vomPatent application Mr. dated

offenbart istein den Figuren 1 und 2 sind keine Druck- oder Spannungsentlastungsanordnungen dargestellt mit Ausnahme an gewissen Ecken.is disclosed in Figures 1 and 2 are not printing or Stress relief arrangements shown except at certain corners.

Die Schichten 30 und 34 können aus verschiedenartigen Isolationsmaterialien bestehen, die vorzugsweise eine geringe Wärmeleitfähigkeit und gute mechanische Eigenschaften aufweisen, katerialien, wie Zellglas in einem syntaktischen Schaum, Phenolschaum, verstärkter Polyvinylchloridschaum, Kork, Faserglas, Urea-formaldehydschaum, Polystyrenschaum oder Urethanschaum können u_ea. verwendet werden· Urethanschaum ist vorzuziehen wegen der Billigkeit und der geringen Wärmeleitfähigkeit.The layers 30 and 34 may be made of various insulating materials, preferably having a low thermal conductivity and good mechanical properties, katerialien as cellophane in a syntactic foam, phenol foam, rigid polyvinylchloride foam, cork, fiber glass, urea-formaldehyde foam, polystyrene foam or urethane foam can u _e a. · Urethane foam is preferable because of its cheapness and poor thermal conductivity.

Die Zwischenschicht 32 besteht aus einer zusammenhängenden und für Flüssigkeiten undurchlässigen Membran, die eine metallische Folie und wärmeempfindliche Detektoren aufweist, wie in der obengenannten, noch schwebenden Patentanmeldung beschrieben. Diese Detektoren können aus ^eder geeigneten Ausführung, beispielsweise aus Thermoelementen oder kapazitiven Einrichtungen bestehen. Ferner können auch Thermistoren verwendet werden. Das Verbinden der verschiedenen Schichten mit einander kann mit Hilfe von Mullgeweben oder ITylongeweben durchgeführt werden, die nicht nur das Herstellen der Verbindung unterstützen sondern auch die mechanischen Eigenschaften verbessern, wie in der genannten noch schwebenden Patentanmeldung beschrieben. Urethanschaum ist ein Material mit geschlossenen Zellen, das an sich flüssigkeitsundurchlässig ist. Obwohl auch ein weitmaschiges Nylongewebe an der Innenseite der Innenschicht 34· angebracht werden kann, so kann die Isolation immer noch als eine Nasswandisolation angesehen werden, da die Isolation mit der eingeschlossenen kryogenischen Flüssigkeit-direkt in Berührung steht. Um die günstigsten Bedingungen zu schaffen, ist jedoch eine gänzlich unbedeckte Innenseite 36 der Schicht 34 vorzuziehen.The intermediate layer 32 consists of a coherent and liquid-impermeable membrane, which is a metallic Has film and heat sensitive detectors, as described in the above-mentioned, pending patent application. These detectors can be of any suitable design, for example consist of thermocouples or capacitive devices. Thermistors can also be used. That Joining the different layers with each other can be done with the help of gauze or ITylon fabrics not only support the establishment of the connection but also improve the mechanical properties, as in the above pending patent application. Urethane foam is a closed cell material that is inherently impermeable to liquids is. Although a wide-meshed nylon fabric can also be attached to the inside of the inner layer 34, so the insulation can still be viewed as a wet wall insulation because the insulation is in direct contact with the enclosed cryogenic liquid. To the cheapest To create conditions, however, a completely uncovered inside 36 of the layer 34 is preferable.

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Bei absoluten Temperaturen von -100 0 und darunter verschlechtern sich die mechanischen Eigenschaften bei organischen Schaumstoffen und vielen anderen Materialien. Ein Material, das innerhalb eines Temperaturbereiches von beispielsweise -73 G bis +93°ö ziemlich kräftig ist, kann bei Temperaturen unterhalb von -100 0 unzulässig schwach oder spröde werden. Ein normaler gasförmiger Brennstoff, wie Methan, wird bei einer Temperatur von -160⁰O beispielsweise flüssig. Wie sich gezeigt hat, ist bei solchen niedrigen Temperaturen, die Innenseite 36 einer ITasswandisolation der Gefahr einer weitgehenden Hissebildung ausgesetzt, wodurch der strukturelle Zusammenhang stark beeinträchtigt wird. Es wurde unter großem Aufwand versucht,verschiedene Arten von Verstärkungen zu entwickeln, um das Material widerstandsfest für thermische Beanspruchungen zu machen und damit eine thermisch induzierte Bildung von Rissen zu vermeiden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf eine mechanische Verstärkung gerichtet sondern auf eine Ab Schwächung thermisch induzierter Drücke oder Spannungen. At absolute temperatures of -100 0 and below, the mechanical properties of organic foams and many other materials deteriorate. A material that is quite strong within a temperature range of, for example -73 G to + 93 ° O, can become impermissibly weak or brittle at temperatures below -100 °. A normal gaseous fuel, such as methane, becomes ^{liquid at a temperature of -160 0} O, for example. As has been shown, at such low temperatures, the inside 36 of a bulkhead insulation is exposed to the risk of extensive hoisting, as a result of which the structural relationship is severely impaired. A great deal of effort has been made to develop various types of reinforcement in order to make the material resistant to thermal stresses and thus to avoid the thermally induced formation of cracks. However, the invention is not directed to mechanical reinforcement but rather to a weakening of thermally induced pressures or stresses.

Ss kann eine Strecke bestimmt werden, die als Abs eher schwächungelänge für eine Schaumstoffisolationsplatte mit "bekannten Eigenschaften, mit einer vorherbestimmten Dicke, mit einer begrenzten Fläche bekannt ist, und die der Einwirkung einer vorherbestimmten Temperaturgefälles ausgesetzt wird. Die Abscherschwächungslänge ist die Strecke von einer freien Kante der Isolationsplatte ausgehend, die einer thermalen Beanspruchung ausgesetzt ist, über welche Strecke sich die Abscherbeanspruchung sich dem Wert Null annähert. Bei einer Abscherbelastung von Null, weist die Zugbelastung einen Höchstwert auf. jäs ist gerade die übermäßig starke Zugbeanspruchung an der freien Fläche, die eine Rissebildung verursacht. Hach der Erfindung werden induzierte Spannungen und Drücke unter einem Höchstwert gehalten, zu welchem Zweck an der Fläche Unterbrechungen vorgesehen werden, deren Abstand von einander kleiner ist als das Doppelte der Abscherschwächungslänge.Ss, a distance can be determined which, as Abs, is more of a weakening length for a foam insulation panel with "known properties, with a predetermined thickness, with a limited Area is known, and which is exposed to the action of a predetermined temperature gradient. The attenuation length is the distance starting from a free edge of the insulation plate that is exposed to thermal stress is the distance over which the shear stress approaches the value zero. With a shear load of Zero, the tensile load has a maximum value. jäs is straight the excessive tensile stress on the exposed surface that causes cracking. According to the invention are induced Tensions and pressures kept below a maximum value, for which purpose interruptions are provided on the surface, whose distance from one another is less than twice the length of the shear weakening.

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Der Gedanke einer Druck- oder iSpszuaungsentlastung durch, anordnung von Unterbrechungsstellen wird anhand der Figuren 3a und 3b erläutert. Me Fig.3a zeigt eine Platte 38 aus einem vielzelligen und isolierenden Schaumstoff mit einer Länge "L" und mit einer Dicke "t". Die Platte 38 entspricht der Innenschicht 34 der mehrschichtigen Isolation nach der Fig·2. Die Schicht 38 ist zusammenhängend "befestigt an der Außen-(Unter-) seite an einer Membran.oder einer anderen Sperrschicht 40, die der Mambran 32 (und der Schicht 30) nach der Fig«,2 gleicht. Befindet sich die Innenseite 4-2 der Schicht 38 mit einer kryogenischen Flüssigkeit in Berührung, beispielsweise mit flüssigem Stickstoff, so kann deren Temperatur ungefähr -195°C "betragen« Die Temperatur der Zwischenschicht 40 "beträgt "bei einer Dicke von ungefähr 50j8 mm ungefähr -85°C, also um 110°0 hoher, unter der Annahme, dass die Schicht 38 aus Urethanschaum mit einer Dichte von ungefähr 64 kg/nr "besteht.. Die Schicht 40 hält die Außenseite der Schicht 38 fest, die an den Kanten 35» 37 frei ist. 'The thought of a pressure or pressure relief by, arrangement of interruption points is illustrated in FIGS. 3a and 3b explained. Me Fig.3a shows a plate 38 from a multicellular and insulating foam with a length "L" and a thickness "t". The plate 38 corresponds to the inner layer 34 of the multilayer insulation according to FIG. 2. the Layer 38 is coherently "attached to the outer (lower) side on a membrane. or another barrier layer 40 that the mambran 32 (and the layer 30) according to FIG. 2 is the same. The inside 4-2 of layer 38 is located with a cryogenic Liquid in contact, for example with liquid nitrogen, its temperature can be approximately -195 ° C "« The temperature of the intermediate layer 40 "is" for one thickness of about 50j8 mm about -85 ° C, i.e. 110 ° 0 higher, below assume that the urethane foam layer 38 with a Density of about 64 kg / nr ". Layer 40 holds the Outside of the layer 38 firmly, which is free at the edges 35 »37. '

Die Schicht 38 unterliegt einer thermisch induzierten Kontraktion in den von den Pfeilen 44, 45 angezeigten Eichtungen. Selbst bei Fehlen von Endfesthaltemitteln der in der Fig«3a dargestellten Isolationsschichten, wird den Kontraktionskräften, die in !Richtung der Pfeile 44, 45 wirken, ein Widerstand entgegengesetzt vom abmessungsmäßigen Zwang, der an der Außenseite der Schicht 38 von der Membran 40 ausgeübt wird. Dieser Widerstand wird von Abscherdrucken oder -spannungen übertragen, die in zu den Isolationsflächen parallelen Ebenen wirksam sind. Beginnt die Schicht 38, sich zusammenzuziehen, so bleibt deren Außenseite unter Spannung.An der Fläche 42 wird allmählich eine Spannung thermisch induziert, die in der Fig.3b als Kurve 46 mit Vollinie dargestellt ist.The layer 38 is subject to a thermally induced contraction in the directions indicated by the arrows 44, 45. Even in the absence of end retaining means, those shown in FIG. 3a Insulation layers, the contraction forces, which act in the direction of the arrows 44, 45, are opposed to a resistance the dimensional constraint exerted on the outside of layer 38 by membrane 40. This resistance is transmitted by shearing pressures or stresses that are effective in planes parallel to the insulation surfaces. Begins As the layer 38 contracts, the outside thereof remains in tension. The surface 42 gradually becomes tension thermally induced, which is shown in Figure 3b as curve 46 with a solid line.

Die Spannung an der Fläche 42 der Isolationsplatte 38 wird tatsächlich von der thermisch induzierten relativen Abmessungsänderung der freien Fläche 42 in bezug auf die andere (Außen-) -seite der Schicht verursacht, deren iibmessungsänderungen vom Substrat 40 begrenzt werden. Die Fläche 42 sucht sich unter derThe stress on surface 42 of isolation plate 38 is actually determined by the thermally induced relative dimensional change of the free surface 42 with respect to the other (outer) side of the layer, the dimensions of which changes from Substrate 40 are limited. The area 42 is looking for under the

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Einwirkung des Wärmegefalles zusammenzuziehen, während die abmessungsniäßig unter Zwang stehende Außenseite sich wesentlich weniger stark zusammenzieht. Diese thermisch induzierten Kräfte erzeugen Abscherspannungen in der Schicht 38, die in zur Fläche 42 parallelen Ebenen wirksam sind. Diese Abseherspannungen verteilen sich, wie durch die Kurve 46a dargestellt. Diese Kurve 46a weist den höchsten Wert auf an der freien Kante der Schicht 38 und sinkt exponentiell etwas ab bis zu dem Punkt 47a der Kurve. Ebenso vermindert sich die Abscherspannung exponentiell mit der Entfernung von der anderen (der rechten) freien Kante der Schicht 38, wenn diese Entfernung sich vergrößert. Die Entfernung der betreffenden freien Kanten von den Punkten 47a oder 48a, bei der die Abseherspannung auf einen kleinen Bruchteil des Spitzenwertes (z.3. auf 5%) absinkt, ist als Abscherschwächungslänge bekannt.Under the action of the thermal gradient, while the dimensional The outside under pressure contracts much less strongly. These generate thermally induced forces Shear stresses in the layer 38, which are effective in planes parallel to the surface 42. Distribute these isolating voltages as shown by curve 46a. This curve 46a has the highest value at the free edge of the layer 38 and decreases somewhat exponentially up to point 47a of the curve. Likewise, the shear stress decreases exponentially with the distance from the other (the right) free edge of the layer 38 as this distance increases. The distance of the relevant free edges from the points 47a or 48a at the the breaker voltage to a small fraction of the peak value (e.g. 3. to 5%) is known as the shear weakening length.

Diese Länge ist ferner auch unter der Bezeichnung "Angleichungslänge" bekannt und kann empirisch bestimmt werden. Diese Länge kann auch berechnet werden unter Verwendung des Abscher-Verzögerungsparameters, wie im Aufsatz "Stress in Aircraft and Shell Structures" von Paul Kuhn, veröffentlicht 1956 von der Lco-raw-Hill Book Company, Seiten 104-107, beschrieben ist. Zum Berechnen thermischer Beanspruchungen wurden außerdem verschiedene Lethoden und Oomputerprogramme entwickelt von der National .aeronautics and Space Administration (BASa). Ein solches mit "ELAS" bezeichnetes Verfahren ist beschrieben in ITASA Technical Report 32-1240, ET^B, Band 1, User's Lanual (1).This length is also known as the "equalization length" and can be determined empirically. This length can also be calculated using the shear delay parameter as described in the article "Stress in Aircraft and Shell Structures" by Paul Kuhn, published 1956 by Lco-raw Hill Book Company, pp. 104-107. Various methods and computer programs have also been developed by the National Aeronautics and Space Administration (BASa) to calculate thermal loads. Such a process called "ELAS" is described in ITASA Technical Report 32-1240, ET ^ B, Volume 1, User's Lanual (1) .

Da die Zugbeanspruchungen in der Fläche 42 zu den Abscherbeanspruchungen in direkter Beziehung stehen, so stellt die Zugbeanspruchungskurve 46 im wesentlichen die Umkehrung der Kurve 46a dar, woraus zu ersehen ist, dass die Zugbeanspruchung von einem Wert Hull an den freien Kanten in Richtung zu einem Höchstwert (95% des Höchstwertes) an den Punkten 47 und 48 ansteigt, die auf derselben Abszisse gelegen sind wie die 5%-Abscherpunkte 47a und 48a der Kurve in der Fig. 3b. Zwischen den Punkten 47 und 48 oder zwischen den Punkten 47a und 48a bleiben die Zugbeanspruchung und die Abscherbeanspruchung im wesentlichen konstant, wobei die Zugbeanspruchung sich dem asymptotischen Höchstwert und die Abscherbeanspruchung sich dem asymptotischen UuIl-Since the tensile stresses in the surface 42 lead to the shear stresses are directly related, the tensile stress curve 46 is essentially the inverse of the curve 46a, from which it can be seen that the tensile stress from a value Hull at the free edges towards a maximum value (95% of the maximum value) increases at points 47 and 48, which are located on the same abscissa as the 5% shear points 47a and 48a of the curve in Fig. 3b. Between points 47 and 48 or between points 47a and 48a remain the tensile stress and the shear stress is substantially constant, the tensile stress approaching the asymptotic maximum and the shear stress corresponds to the asymptotic UuIl-

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wert annähert.value approximates.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, dass der Widerstand gegen einen Ausfall oder ein Versagen als Folge thermisch induzierter Beanspruchungen erhöht wird und zwar nicht durch mechanisches Verstärken des Materials und nicht durch Herstellen einer Verbindung mit anderen Verstärkungsschichten. Dieser Widerstand wird allein durch Begrenzung thermisch induzierter Beanspruchungen, erhöht. Nach der Erfindung ist die thermisch beanspruchte Fläche der Schicht 38 mit einer Anzahl von Unterbrechungen oder Lücken versehen, so dass eine zusammenhängende Länge der Fläche nach ^jeder Richtung kleiner ist als der doppelte Wert der obengenannten Abscherschwächungslänge. M.a.W., Die Schicht ist mit Unterbrechungen oder Lücken versehen, deren Abstand von einander weniger als der doppelte Wert der Abscherschwächungslänge beträgt.An important feature of the invention can be seen in that the resistance to failure or failure as a result of thermally induced stresses is increased, namely not by mechanically reinforcing the material and not by connecting it to other reinforcement layers. This resistance is increased solely by limiting thermally induced stresses. According to the invention, the thermal claimed area of the layer 38 with a number of Provide interruptions or gaps so that a continuous length of the surface in each direction is less than that twice the value of the abovementioned shear weakening length. M.a.W., The layer is provided with interruptions or gaps whose distance from one another is less than twice the value of the attenuation length amounts to.

Dieser Gedanke kann verwirklicht werden, wenn anfangs die Schicht 38 als ein Materialblock hergestellt wird, dessen Ausdehnung nach zwei zueinander senkrechten Richtungen kleiner ist als der doppelte Wert der Abscherschwächungslänge. Andererseits kann auch ein einzelner Materialblock vorgesehen werden, dessen Abmessungen gleich dem oder größer alsder doppelte Wert der Abscherschwächungslänge sind, wobei zum Schwächen der thermisch induzierten Beanspruchungen an der thermisch beanspruchten Fläche eine Anzahl von Unterbrechungen oder Lücken oder auch Nuten angeordnet werden, die in das Material eindringen, wobei der Abstand der Muten von einander weniger als der doppelte Wert der Abscherschwächungslänge beträgt.This idea can be realized if the Layer 38 is made as a block of material whose expansion after two mutually perpendicular directions is smaller than twice the value of the shear weakening length. on the other hand It is also possible to provide a single block of material whose dimensions are equal to or greater than twice the value of the weakening length are, in order to weaken the thermally induced stresses on the thermally stressed surface a number of interruptions or gaps or also grooves are arranged which penetrate into the material, the distance of mutually less than twice the value of the shear weakening length amounts to.

Der Abstand der Unterbrechungen von einander oder die größte Abmessung eines zusammenhängenden Blockes soll wesentlich kleiner sein als der doppelte Wert der Abscherschwächungslänge. Beträgt dieser Abstand oder die Abmessung genau das Doppelte der Abscherschwächungslänge, so gibt es einen Punkts halbwegs zwischen freien Kanten oder halbwegs zwischen benachbarten Unterbrechungen, an dem die Abscherung im wesentlichen den Wert Null erreicht, während die Zugbeanspruchung im wesentlichen den Höchstwert erreicht. Da es erwünscht ist, dass die Zugbeanspruchung wesentlichThe distance between the interruptions or the largest dimension of a coherent block should be significantly smaller than twice the value of the shear weakening length. If this distance or the dimension is exactly twice the shear weakening length, so there is a point halfway between free edges or halfway between adjacent interruptions, at which the shear reaches substantially zero while the tensile stress is substantially maximum. Since it is desirable that the tensile stress be substantial

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unter dem Höchstwert gehalten wird, so wird vorzugsweise die größte Abmessung einer einzelnen Platte oder die Entfernung zwischen benachbarter Unterbrechungen oder Lücken wesentlicn kleiner bemessen als das Doppelte der Abscherschwächungslänge. Wird die Länge dieser Entfernung gleich der Abscherschwächungslänge gewählt, so verteilen sich die Zugbeanspruchungen an der Fläche 42, wie in der Fig.3b durch die Kurven 51» 52, 53 und. 5^ dargestellt. Diese Kurven stellen die Zugbeanspruchung in der Schicht 38 dar, wobei die Unterbrechungen an den Punkten 49» 50 d.en Punkten 47a, und 48b der Eurve 3b entsprechen. Diese Unterbrechungen 49» 50 können aus Einschnitten oder Verbindungsstellen bestehen, die sich gänzlich durch die Schicht 38 nicht Jedoch durch das Substrat 40 erstrecken« Diese Unterbrechungen können auch aus läuten bestehen, die sich nur zum Teil durch die Schicht 38 hindurcherstrecken. Die Entfernung zwischen Unterbrechungen oder die größte Abmessung der Schicht 38 wird einem gewünschten Sicherheitsfaktor entsprechend gewählt, wobei eine gewünschte Schwächung der Beanspruchung bewirkt wird. Eine größere Schwächung kann erreicht werden durch einen noch kleineren Abstand der Unterbrechungen von einander» während das Umgekehrte durch einen größeren Abstand erreicht wird. Zu bevorzugen ist ein Abstand von ungefähr der halben Abscherschwächungslänge.is kept below the maximum value, the largest dimension of a single panel or the distance between adjacent interruptions or gaps are dimensioned to be significantly smaller than twice the length of the shear weakening. Will the The length of this distance is chosen to be equal to the shear weakening length, so the tensile stresses are distributed on the surface 42, as in FIG. 3b by the curves 51 »52, 53 and. 5 ^ shown. These curves represent the tensile stress in the layer 38, the interruptions at points 49 »50 d.en Points 47a and 48b of Eurve 3b correspond. These interruptions 49 »50 can consist of incisions or connection points, which is completely through the layer 38 but not through The substrate 40 extend. These interruptions can also consist of rings that only partially extend through the layer 38 stretch through. The distance between breaks or the largest dimension of the layer 38 becomes a desired one Safety factor chosen accordingly, causing a desired weakening of the stress. A major weakening can be achieved by an even smaller distance between the interruptions, while the reverse is achieved by a greater distance is achieved. A distance of approximately half the shear weakening length is preferred.

Um eine wesentliche Schwächung der Beanspruchung zu erreichen, d.h·, eine Schwächung der Zugbeanspruchung in der Fläche 42, müssen in jedem Falle die Abstände zwischen den Unterbrechungen wesentlich kleiner bemessen werden als das Doppelte der Abscherschwächungslänge. Da weiterhin die Schicht 38 und die Fläche 42 eine Ausdehnung von 30 cm und mehr in zwei zu einander senkrechten Richtungen aufweisen können, so wird eine Anordnung von Unterbrechungen vorgesehen, bei der mindestens einige Unterbrechungen in zu einander senkrechten Richtungen verlaufen. Auf diese Weise wird für die Fläche 42 eine allseitig gerichtete Beanspruchungsschwächung erreicht. Die Unterbrechungen können in rechteckigen, achteckigen, sechseckigen, quadratischen oder anderen kustern angeordnet werden, je nachdem, wie es für erforderlich oder erwünscht gehalten wird.In order to achieve a substantial weakening of the stress, ie a weakening of the tensile stress in the surface 42, the distances between the interruptions must in any case be made much smaller than twice the length of the weakening shear. Furthermore, since the layer 38 and the surface 42 can have an extension of 30 cm and more in two mutually perpendicular directions, an arrangement of interruptions is provided in which at least some interruptions run in mutually perpendicular directions. In this way, an all-round weakening of the stress is achieved for the surface 42. The interruptions can octagonal in rectangular, hexagonal, square or other kustern be arranged, depending on how it is considered necessary or desirable.

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ule sich gezeigt hat, weisen u.a« Urethansehaumstoffe mit einer Dichte von 12 - 96 kg/m , bei einer Dicke von 2,54- - 10,16 Zentimeter bei einer Temperaturdifferenz von 215° C (Haumtemperator an der einen Seite und -195°G an der anderen Seite) in allen Fällen eine Abseherschwächungslänge (Angleicimng) von 50,8 cm und 63,5 cm auf. Bei einer solchen Gruppe von Materialien wird bei einem Abstand der Unterbrechungen von einander von weniger als 100 - 127 cm vermieden, dass bei der thermisch, induzierten Zugbeanspruchung der Höchstwert erreicht wird, wobei ein Abstand von ungefähr 25»4 cm oder weniger einen geeigneten Sisherheitsfaktor darstellt, der Schwankungen bei dar Heproduzierbarkeit des Materials und andere Beanspruchungen als thermische zulässt₀ Nachstehend werden einige Beispiele für die obengenannten Materialien angeführt: ule has shown that urethane foams with a density of 12 - 96 kg / m, a thickness of 2.54 - 10.16 centimeters and a temperature difference of 215 ° C (skin temperature on one side and -195 ° G on the other side) in all cases has a reticle weakening length (Angleicimng) of 50.8 cm and 63.5 cm. With such a group of materials, a distance of the interruptions from one another of less than 100-127 cm prevents the maximum value from being reached for the thermally induced tensile stress, a distance of approximately 25 »4 cm or less being a suitable safety factor , which allows fluctuations in the producibility of the material and stresses other than thermal ₀ Below are some examples of the above materials:

Materialmaterial Dichtedensity Dickethickness Angl e a. chungs -
längenAngl e a. chungs -
lengths kg/or-kg / or- cmcm API 400
American-Polymers Inc.API 400
American-Polymers Inc. 64
9664
96 10,16
5,0810.16
5.08 65,5
50,865.5
50.8 GP 3704
General Plastics Corp.GP 3704
General Plastics Corp. 64
6464
64 5,08
10,165.08
10.16 50,8
63,550.8
63.5 HOPOO BX 25OA
Diamond Shamrock
Chem.Oorp·HOPOO BX 25OA
Diamond shamrock
Chem.Oorp 52
5252
52 5,08
10,165.08
10.16 50,8
63,550.8
63.5 GPR UTH-200
GPE Division of
Upjohn Corp.GPR UTH-200
GPE Division of
Upjohn Corp. 52
5252
52 2,54
7,622.54
7.62 5C',8
55,885C ', 8th
55.88

Die Fig.4 zeigt eine Innenschicht 34b, die einen Teil einer mehrschichtigen Isolation der in UeT Fig»2 dargestellten Ausführung bildet. Die Schicht 54b setzt sich aus einer Anzahl von Isoliermaterialblöcken, wie 55» 56, 57 5δ usw·, zusammen. Jeder Block ist an der Außenseite (der Unterseite nach der Fig.4) mit der Zwischenschicht 32b der Isolation fest verbunden. Die Schicht 32b ist zusammenhängend und vollständig flüssigkeitsundurchlässig_v wie bereits beschrieben. Jeder der Blöcke 55-58 ist so ausgestaltet, dass die größte Abmessung parallel zur Innenseite wesentlich weniger beträgt als das Doppelte der bereits beschriebenen undFIG. 4 shows an inner layer 34b which forms part of a multilayer insulation of the embodiment shown in FIG. 2. The layer 54b is composed of a number of blocks of insulating material such as 55 »56, 57 5δ , and so on. Each block is firmly connected on the outside (the underside according to FIG. 4) to the intermediate layer 32b of the insulation. The layer 32b is coherent and completely impermeable to liquid _v as already described. Each of the blocks 55-58 is designed so that the largest dimension parallel to the inside is significantly less than twice that already described and

zulässigen Eeanspruehungsschwäeimngslänge. Eine thermisch induzierte permissible stress relaxation length. A thermally induced

409814/0809409814/0809

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

- 12 - 23407GB- 12 - 23407GB

Bildung von Hissen an der Fläche wird auf diese Weise gering gehalten. Weiterhin wird zwischen zusammenstoßenden Kanten "benachbarter Blöcke der Schicht 34b eine neuartige G-asfalle vorgesehen, wie bei 61 dargestellte Alle Blöcke sind mit der Zwischenschicht 32b fest verbunden, wobei jede Kante eines jeden Blockes mit einer entsprechenden Kante eines angrenzenden Blockes zusammenstößt, ohne jedoch mit dieser verbunden zu sein« Wie in der Fig.5 ausführlicher Dargestellt, sind die Blöcke 56 und 57 ^it; der Zwischenschicht 32b fest und zusammenhängend verbunden und stoßen an einer Verbindungsstelle 61 mit den Kanten zusammen. Jede Kantenfläche des Blockes ist mit einer Nut 59, bezw. 60 versehen, welche Nuten zusammen einen Hohlraum bilden, der ein Sperrmittel 62 enthält, das mit dem Hohlraum oder mit einer der Blöcke 56, 57 nicht verbunden ist«, Das Sperrmittel 62 kann sich daher unter der Einwirkung einer thermischen Beanspruchung in bezug auf die Blöcke 56, 57 frei verformen. Bei der in den Figuren. 5 und 6 dargestellten Anordnung kann das Sperrmittel 62 aus einem Schaumstoffstreifen mit einer Dicke von ungefähr 12,7 nun bestehen·This minimizes the build-up of hoisting on the surface. Furthermore, between abutting edges becomes "adjacent." Blocks of layer 34b a novel gas trap is provided, as shown at 61. All blocks are firmly connected to the intermediate layer 32b, with each edge of each block with collides with a corresponding edge of an adjacent block without, however, being connected to it «As in Fig. 5 Shown in more detail, are blocks 56 and 57 ^ it; the Intermediate layer 32b firmly and coherently connected and butted at a junction 61 with the edges together. Each edge surface of the block is provided with a groove 59, respectively. 60 provided, which grooves together form a cavity which contains a locking means 62 which communicates with the cavity or with one of the blocks 56, 57 is not connected «, the locking means 62 can therefore under the action of a thermal load with respect to the Freely deform blocks 56, 57. In the case of the figures. 5 and 6 shown Arrangement, the locking means 62 can now consist of a foam strip with a thickness of approximately 12.7

Die Verformung der Sperrschicht bei einer thermischen Beanspruchung ist in der Fig.6 dargestellt, wobei die Temperatur einer in der Isolation enthaltenen kryogenischen Flüssigkeit eine Kontraktion an der Innenseite der Blöcke 56, 57 verursacht. Da eine Ausdehnung der Blöcke an der Außenseite von der Schicht 32b verhindert wird, so suchen sich die Blöcke zu krümmen oder eine konkave Innenseite zu bilden, wie in der Fig.6 etwas übersteigert dargestellt ist. Wenn die oberen Teil der zusammenstoßenden Kanten der Blocke sich nach oben krümmen, so wird ein Spalt 64 gebildet, durch den die kryogenische Flüssigkeit 63 bis zur Sperrschicht 62 vordringen kann. Wegen des Wärmegefälles an den Blöcken 56, 57 weist die Sperrschicht 62 eine höhere Temperatur auf als die Innenseite der Blöcke 56, 57· -Die Temperatur der Sperrschicht 62 ist genügend hoch, um die kryogenische Flüssig-The deformation of the barrier layer when exposed to thermal stress is shown in Fig.6, the temperature of a cryogenic liquid contained in the insulation causes a contraction on the inside of the blocks 56,57. Because an expansion of the blocks on the outside of the layer 32b is prevented, the blocks try to curve or to form a concave inside, as somewhat exaggerated in FIG is shown. When the top of the abutting edges of the blocks curve upward, a gap is created 64 is formed, through which the cryogenic liquid 63 can penetrate to the barrier layer 62. Because of the heat gradient at the Blocks 56, 57, the barrier layer 62 has a higher temperature than the inside of the blocks 56, 57 · The temperature of the Barrier layer 62 is sufficiently high to prevent the cryogenic liquid

CLcLSCLcLS

keit 63 auf deren Siedepunkt zu erhitzen, wobei entstehende Gas den Raum zwischen der Sperrschicht und den Blöcken 56, 57 innerhalb der Verbindungsstelle ausfüllt und jede weitere Flüssigkeit aus der Verbindungsstelle hinaustreibt. Da die Wärmeleitfähigkeit des eingeschlossenen Laterials im gasförmigen Zustand wesentlichability to heat 63 to its boiling point, the resulting gas forming the space between the barrier layer and the blocks 56, 57 within fills the junction and drives any further liquid out of the junction. Because the thermal conductivity of the enclosed material in the gaseous state is essential

4 Q9 8U/08094 Q9 8U / 0809

geringer ist als in flüssigem Zustand, so wirkt das in der von der Sperrschicht 62 gebildeten Verbindungsstelle eingeschlossene Gas zwischen den Kantenflächen der Blöcke 56, 57 als bessere Wärmeschranke. Da die Sperrschicht 62 selbst der Einwirkung eines Wärmegefälles ausgesetzt ist jedoch keine feste Verbindung aufweist, sondern lediglich in dem Hohlraum zwischen den Blöcken 56, 57 eingeschlossen ist, so nimmt die Sperrschicht ungefähr die in der Fig_e6 dargestellte gekrümmte Form an. In diesem Zustand pressen sich die Innenkanten, wie bei 65 dargestellt, fest gegen die zurücktretenden Teile der Blöcke und bilden eine Teilflüssigkeitsabdichtung, die ein Vordringen der Flüssigkeit durch die Verbindungsstelle direkt nach außen (nach der Fig.6 nach unten) aus der Sperrschicht verhinderteis less than in the liquid state, the gas enclosed in the connection point formed by the barrier layer 62 between the edge surfaces of the blocks 56, 57 acts as a better thermal barrier. However, since the barrier layer 62 itself exposure is exposed to a thermal gradient does not have a fixed connection, but only in the cavity between the blocks 56, 57 is included, so the barrier layer takes approximately at the position shown in FIG _e 6 curved shape. In this state, the inner edges, as shown at 65, press firmly against the receding parts of the blocks and form a partial liquid seal that prevented the liquid from penetrating through the connection point directly to the outside (according to FIG. 6 downwards) from the barrier layer

Die Figuren 7-11 zeigen andere Anordnungen von Gasfallene Der in der Fig.7 dargestellte Block 56a ist mit einem zurücktretenden Teil ausgestaltet, während die eingeschlossene Sperrschicht ale Zunge ausgebildet ist, die vom Block 57a aus in den zurücktretenden Teil des Blockes 56a hineinragt. Die in der Fig.8 dargestellte Anordnung gleicht im wesentlichen der Anordnung nach der Fig.7 mit der Ausnahme, dass sowohl der zurückttretende Teil des Blockes 56a als auch die vorstehende Zunge des Blockes 57t> einen dreieckigen Querschnitt aufweisen. Bei der in der Fig.9 dargestellten Anordnung sind beide Blöcke mit einem zurücktretenden Teil und mit einer vorstehenden Sperrschicht ausgestaltet, die mit 67 bezw· mit 68 für die Blöcke 56c, 57c bezeichnet sind. Nach der Darstellung in der Fig·10 weisen die zurücktretenden Teile einen halbelliptischen Querschnitt auf, wobei in den von diesen Teilen gebildeten Hohlraum ein elliptisches Sperrglied eingesetzt ist. Bei der Anordnung nach der Fig.11 sind die beiden zusammenstoßenden zurücktretenden Teile dreieckig ausgestaltet und nehmen ein Sperrglied mit einem rhombusförmigen Querschnitt auf.Die soweit beschrieben verschiedenartig ausgestalteten Gasfallen stellen natürlich nur Ausführungsbeispiele dar, wobei andere Ausgestaltungen für Sachkundige naheliegend sind.Figures 7-11 show other arrangements of gas traps The block 56a shown in Figure 7 is with a receding Part formed while the enclosed barrier layer is formed ale tongue, which from the block 57a from in the receding Part of the block 56a protrudes. The arrangement shown in Figure 8 is essentially the same as the arrangement according to the 7 with the exception that both the receding part of the block 56a and the protruding tongue of the block 57t> have a triangular cross-section. In the case of the one shown in FIG Arrangement, both blocks are designed with a receding part and a protruding barrier layer, which is marked with 67 and 68 for blocks 56c, 57c, respectively. After As shown in Fig. 10, the receding parts have a semi-elliptical cross-section, in which of these parts formed cavity an elliptical locking member is used. In the arrangement according to FIG. 11, the two are colliding receding parts designed triangular and take a locking member with a rhombus-shaped cross-section Gas traps of various designs as described, of course, only represent exemplary embodiments, with other designs are obvious to experts.

Die in den Figuren 5-11 dargestellten Gasfallen sind verhältnismäßig einfach herzustellen und begrenzen wesentlich eineThe gas traps shown in Figures 5-11 are proportionate easy to manufacture and substantially limit one

409814/0809409814/0809

Leckage und einen Wärme verlust durch die Unterbrechungen an zusammenstoßenden Isolationsblöcken. Trotzdem muss das eingesetzte Sperrmaterial bei einem Tank (mit einer Abmessung -von mindestens 30 m) eine begrenzte Länge aufweisen und daher aus Abschnitten bestehen, die zusammenstoßen· Die Stoßstellen, eingesetzter Sperrmaterialabschnitte (Fig,5) öffnen sich, wenn die Isolation der Einwirkung einer kryogenischen Temperatur ausgesetzt wird, wodurch Wärmeleckpfade geschaffen werden, die längs der Sperrschichten und durch deren Kantenstöße verlaufen. In vielen Fällen beeinträchtigen solche Leckpfade den Mutzen der Isolation nicht wesentlich. Um eine höchstwertige Isolation zu schaffen, kann eine Ausgestaltung vorgesehen werden, bei der der Wärmeleckpfad gering gehalten wird, der an solchen Stoßstellen des eingesetzten Sperrmaterials auftreten,kann.Leakage and heat loss due to the interruptions colliding insulation blocks. Nevertheless, the barrier material used in a tank (with a dimension of at least 30 m) have a limited length and therefore off Sections that collide · The joints, more inset Barrier material sections (Fig, 5) open when the Isolation exposed to cryogenic temperature thereby creating heat leakage paths that run along the barriers and through their edge joints. In many In such cases, such leakage paths do not significantly affect the end of the insulation. To create the highest quality insulation, A configuration can be provided in which the heat leakage path that occurs at such joints of the used barrier material may occur.

Die Figuren 12 und 13 zeigen eine derartige Anordnung, bei der die Schaumstoffblöcke 56d und 57<i an den Außen- (Unter-) -selten mit dem Substrat oder der Membran 32d fest verbunden sind und an einer Kante an einander fest anliegen, wobei eine Übergangsstelle 70 gebildet wird. Obwohl die Blöcke 56d und 57d an deren Außenseite mit dem Substrat 32d fest verbunden sind, so besteht geetoch bei dieser Aus f ü h rungs form keine feste Verbindung zwischen diesen Blöcken an der Stoßstelle 70· Bei dieser Ausführungsform ist der Hohlraum und das eingesetzte Sperrmaterlal wesentlich dünner bemessen. Wie aus der Fig,12 zu ersehen ist, ist der Hohlraum beispielsweise am Block 56d als eine sekr schmale Nut 72 ausgestaltet, die an der freien Kantenflache 74-des Blockes 56d in den Block über ungefähr 50,8 mm tief eindringt. Im vorliegenden Falle besteht das Sperrmaterial 62d aus einen dünnen Materialfolie j die keine wesentlichen Wärmeisolationseigenschaften aufzuweisen braucht. Als Beispiel sei angeführt, dass das Sperrmaterial aus einem Streifen aus Aluminium oder nichtrostendem Stahl mit einer Dicke von ungefähr 127 bis 508 Mikron bestehen kann, wobei eine Dicke von 228,6 Mikron zu befriedigenden Ergebnissen bei der Abdichtung geführt hat.Figures 12 and 13 show such an arrangement in which the foam blocks 56d and 57 <i on the outer (lower) -seldom are firmly connected to the substrate or the membrane 32d and rest firmly against one another at one edge, with one Transition point 70 is formed. Although blocks 56d and 57d on the outside of which are firmly connected to the substrate 32d, there is no fixed connection in this embodiment between these blocks at the joint 70 · In this embodiment the cavity and the used Sperrmaterlal are dimensioned much thinner. As can be seen from Fig. 12, for example, the cavity is at block 56d as a sec designed narrow groove 72, which on the free edge surface 74-des Block 56d penetrates the block to a depth of approximately 50.8 mm. In the present case, the barrier material 62d consists of a thin material film j which does not have any significant thermal insulation properties needs to have. As an example it should be mentioned that the barrier material consists of a strip of aluminum or stainless steel with a thickness of approximately 127 to 508 Microns, with a thickness of 228.6 microns having given satisfactory sealing results.

Der dünne Sperrstreifen 62d wird einfach in die Hut 72 am Block 56d eingepresst, wobei die Hälfte des Streifens an der Kantenfläche 74· vorsteht, wie in der Fig.12 dargestellt·The thin barrier strip 62d is simply inserted into the hat 72 on the Block 56d pressed in with half of the strip on the Edge surface 74 protrudes, as shown in Figure 12

4098 U/08094098 U / 0809

Danach, "iird ein angrenzender Block, "beispielsweise der Block 57d nach der Fig.13j der gleichfalls mit einer entsprechenden Hut versehen ist,"gegen den Block. 5&& gepresst, wobei dessen Unterseite mit dem Substrat 52d fest verbunden wird und wobei die vorstehende Hälfte des Sperrmaterials 62d in die !Tut an der Kante des zweiten Blockes eindringt.Thereafter, "becomes an adjacent block," for example block 57d according to Fig.13j also with a corresponding hat is provided, "pressed against the block. 5 &&, the underside of which is firmly bonded to the substrate 52d and with the protruding half of the barrier material 62d into the groove at the edge of the second block penetrates.

Bei der Sperr schicht anordnung nach den Figuren 12 und 13 bewirkt die kryogenische Umgebung, dass die oberen Teile der zusammenstoßenden Kanten der Blöcke 56d und 57<i sich genügend weit von einander entfernen, dass die kryogenische Flüssigkeit nach unten in die Verbindungsstelle 7C. einströmen kann. Je tiefer (nach der Fig.13) die Flüssigkeit vordringt, umso stärker erfolgt eine Verdampfung, da die Temperatur in Richtung zum Substrat 32d ansteigt. Bin Teil des Dampfes kann über dem Sperrstreifen 62d um dessen seitlichen Kanten herum in die Stoßstelle 70 zwischen dem Streifen 62d und dem Substrat 32d eindringen. In diesem Falle wird ein weiteres Tordringen des Dampfes von dem flüssigkeitsundurchlässigen Substrat 32d verhindert, das zusammenhängend mit der Unterseite der Blöcke 56d und 57<1 fest verbunden ist» Wie bereits ausgeführt, ist das eingeschlossene Material in Form eines Gases erheblich weniger wärmeleitend als das Material in Form einer Flüssigkeit, so dass die Isolation von dem eingeschlossenen Gas an der Stoßstelle verbessert wird.In the case of the barrier layer arrangement according to FIGS. 12 and 13 The cryogenic environment causes the upper parts to collide Edges of blocks 56d and 57 <i extend sufficiently far remove from each other that the cryogenic liquid after down into junction 7C. can flow in. The deeper (according to Fig. 13) the liquid penetrates, the more it occurs evaporation as the temperature rises toward substrate 32d. Part of the steam can be placed over the barrier strip 62d its side edges around in the joint 70 between the Strips 62d and substrate 32d penetrate. In this case, the vapor becomes further torn from the liquid-impermeable Substrate 32d prevents that it is firmly connected to the underside of blocks 56d and 57 <1 in a continuous manner already stated, the enclosed material in the form of a gas is considerably less thermally conductive than the material in Form of a liquid, so that the insulation from the enclosed gas at the joint is improved.

wesentlicher Vorzug einer dünnen Sperrschicht, wie bei 62d dargestellt, beruht auf dem Umstand, dass bei den in der Läng s er st reckung verlaufenden und' angrenzenden Sperrstreifen eine "Überlappung von 25»4· bis 40,8 mm vorgesehen werden kann, so dass für die Weiterleitung der Wärme eine wesentlich schmalere öffnung vorhanden ist. Auf diese Weise wird der Wärmeverlust an der Stoßstelle weiterhin vermindert.significant advantage of a thin barrier layer, as in 62d is based on the fact that in the longitudinally extending and 'adjacent barrier strips an "overlap of 25» 4 · to 40.8 mm can be provided, so that there is a much narrower opening for the transfer of heat. This way, the heat loss will decrease the joint continues to decrease.

Bei den in den Figuren 5-13 dargestellten Anordnungen wird die Zugbeanspruchung an der Innenseite dadurch vermindert, dass die größten Abmessungen der Isolationsblöcke weniger als das Doppelte der Abscherschwächungslänge betragen. V.ie bereits ausgeführt, können weitere kittel zum Begrenzen der thermisch induzierten Beanspruchungen in Form von Unterbrechungen vorgesehen werden,In the arrangements shown in Figures 5-13, the tensile stress on the inside is reduced in that the largest dimensions of the insulation blocks are less than twice the shear weakening length. V.ie already carried out, further gowns can be provided to limit the thermally induced stresses in the form of interruptions,

409814/080 9409814/080 9

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

die in die Isolation eindringen, diese jedoch, nicht durchdringen. Eine solche Anordnung ist in der Fig. 14 dargestellt, bei der ein Isolationskörper 80 aus einem der "bereits genannten Materialien an der Außenseite mit einem Substrat 82 fest verbunden ist, und dessen Abmessungen in beiden Sichtungen gleich der oder grö_ ßer als das Doppelte der Abschersehwächungslänge sind. Um die Beanspruchung an der Innenseite 84 der Isolation 8o zu begrenzen, sind Unterbrechungen oder Spalte vorgesehen, die in die Fläche eindringen, und deren Abstand von einander wesentlich kleiner ist als das Doppelte der Abscherschwächungslänge. Wie aus der Fig.14 zu ersehen ist, bestehen diese Unterbrechungen aus Hüten, beispielsweise 85, 86, 87, 88, die durch die Fläche 84 hindurch in den Körper 80 eindringen, jedoch kurz vor der Seite enden, an der der Körper mit dem Substrat 82 verbunden ist· Zwischen dem am weitesten innen gelegenen Ende der Nuten 85 - 88 und der Innenseite der Isolation bleibt daher eine Isolationsm&sse bestehene ΐ/ie in der Figo 14 dargestellt, verlaufen die Nuten durch den Körper 80 nach verschiedenen Eichtungen, so dass eine biaxiale Abschwächung der Beanspruchung erfolgt·which penetrate the insulation, but do not penetrate it. Such an arrangement is shown in FIG. 14, in which a Insulation body 80 made of one of the "already mentioned materials is firmly connected on the outside to a substrate 82, and its dimensions in both views are equal to or greater than twice the length of the shear weakening. To the To limit stress on the inside 84 of the insulation 8o, interruptions or gaps are provided in the surface penetrate, and their distance from each other is much smaller than twice the length of the shear weakening. As shown in Fig. 14 can be seen, these interruptions consist of hats, for example 85, 86, 87, 88, which penetrate through the surface 84 into the body 80, but end just before the side, at which the body is connected to the substrate 82 · Between the innermost end of the grooves 85-88 and the An insulation gasket therefore remains on the inside of the insulation ΐ / ie shown in Figo 14, the grooves run through the body 80 in different directions, so that a biaxial The stress is weakened

Wie sich gezeigt hat, dass bei einfach eingefrästen Nuten oder Einkerbungen Stellen mit einer stark erhöhten Beanspruciiungskonzentration erzeugt werden, die an den untersten ünden gelegen sind, nämlich am Grund der Nuten. Um solche erhöhten Konzentrationen zu vermeiden, Sind die Nuten mit einer größeren Krümmungsradius versehen, die als Erweiterungen 85a> 86a in der Fig.14 dargestellt sind. Die Form der Nuten im Material des Blockes 80 ist ledigleich eine Angelegenheit der Wahl. Geeigneterweise werden für diesen Zweck Fräser mit einem verbreiterten Kopf zum Fräsen von Schlüssellochförmigen Nuten 85, 85a, 86a usw. verwendet. It has been shown that with simply milled grooves or notches, points with a greatly increased stress concentration are generated, which are located at the lowest points, namely at the bottom of the grooves. To such elevated concentrations To avoid, the grooves are provided with a larger radius of curvature, which are called extensions 85a> 86a are shown in FIG. The shape of the grooves in the material of the block 80 is simply a matter of choice. Cutters with a widened head are suitably used for this purpose Milling of keyhole-shaped grooves 85, 85a, 86a, etc. used.

Obwohl das Material 80 flüssigkeitsundurchlässig ist, so dass es eine primäre Flüssigkeitsabdichtung bildet, da die Nuten den Körper 80 nicht vollständig durchdringen, so wird trotzdem die Wärmeleitfähigkeit erhöht wegen des Wegfalls des Isolationsmaterials in den Nuten 85, 85a usw. Es ist daher erwünscht, Although the material 80 is impermeable to liquids so that it forms a primary liquid seal as the grooves do not completely penetrate the body 80, the thermal conductivity is nevertheless increased because the insulation material is omitted in the grooves 85, 85a, etc. It is therefore desirable

sämtliche oder ein Teil der Nuten mit einem thermischen Sperrmaterial all or part of the grooves with a thermal barrier material

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geringer Wärmeleitfähigkeit auszufüllen· Wie in der Fig· 15a. dargestellt, kann daher ein Sperrmaterial 87 in Form einer stangenförmigen Schaumstoffisolation in die Erweiterung der Schlüssel— lochnute eingeführt werden. Das Sperrmaterial 87 kann, aus jedeft geeigneten Material bestehen, wobei es jedoch wesentlich, ist, dass das Sperrmaterial mit dem Isolationskörper 80 nicht verbunden wird. Bei einer solchen fehlenden Verbindung können über die Unterbrechungsstelle hinweg keine Zugbeanspruchungen übertragen werden.low thermal conductivity to be filled in · As in Fig · 15a. shown, therefore, a barrier material 87 in the form of a rod-shaped Foam insulation in the extension of the key— hole grooves are introduced. The barrier material 87 can consist of any suitable material, but it is essential that that the barrier material is not connected to the insulating body 80. If there is such a lack of connection, you can use no tensile stresses are transmitted beyond the point of interruption.

Wenn es für notwendig oder erwünscht gehalten wird, so kann anstelle der Sperrschicht 87 ein dünner Metallstreifen 88 nach der Figo15b in die einander gehenüberstehenden Buten 85 eingesetzt werden, der in der gleichen Weise wirkt wie die Sperreinlage 62d nach der Fig,13·If it is deemed necessary or desirable, so can instead of the barrier layer 87 a thin metal strip 88 after of Figo15b inserted into the butts 85 protruding from one another which acts in the same way as the locking insert 62d according to FIG. 13

Die Fig.16 zeigt eine andere Möglichkeit zum Eintragen eines Sparrmaterials in die schlüssellochförmige Haterbrechungsstelle, wobei ein geeignetes Isolationsiraterial 90 in die schlüssellochförmige Nute 92 eingegossen wird, das die liute gänzlich oder zum Teil ausfüllt. Auch in diesem Falle ist es wesentlich, dass über die Wut 92 hinweg keine Zugbeanspruchungen übertragen werden. Die Nut 92 kann daher mit einem chemischen oder mechani= sehen Mittel ausgekleitet werden, beispielsweise rn.lt einer Mylerfolie, die ein Haftenbleiben des eingeführten Sperrmaterials 90 am Isolationskörper 94- verhindert. Andererseits kann das Sperrmaterial 90 auch mit der Innenwandung der Nut 92 mechanisch verbunden werden; jedoch muss in jedem Falle das Sperrmaterial eine Zugfestigkeit aufweisen, die wesentlich geringer ist als die Zugfestigkeit des Materials, aus dem der -Isolierkörper besteht. Als Sperreinlage 90 könnte beispielsweise auch ein Schaumstoff mit einer .geringeren Dichte verwendet werden. Wird der Isolationskörper 94 aus einem Schaumstoff mit einer Dichte von 64- kg/nr hergestellt, so kann die Sperreinlage aus einem mechanisch schwächeren Schaumstoff mit einer Dichte von beispielsweise 32 kg/ar bestehen und in die Hut eingegossen werden. Treten übermäßig starke Zugbeanspruchungen auf, so fällt nur das Sperrmaterial 90 aus, wobei dieser Ausfall sick auf den16 shows another possibility for inserting a saving material into the keyhole-shaped hatch breakage point, a suitable insulating material 90 being poured into the keyhole-shaped groove 92, which completely or partially fills the line. In this case, too, it is essential that no tensile stresses are transmitted through the anger 92. The groove 92 can therefore be filled with a chemical or mechanical means, for example using a Myler film, which prevents the introduced barrier material 90 from sticking to the insulation body 94. On the other hand, the barrier material 90 can also be mechanically connected to the inner wall of the groove 92; however, in any case, the barrier material must have a tensile strength that is significantly less than the tensile strength of the material from which the insulating body is made. For example, a foam with a lower density could also be used as the barrier insert 90. If the insulation body 94 is made of a foam with a density of 64 kg / nr, the barrier insert can consist of a mechanically weaker foam with a density of, for example, 32 kg / ar and be poured into the hat. If excessively strong tensile stresses occur, only the barrier material 90 fails, this failure being sustained by the

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Innenr'aum der Schlüssellochnut 92 "beschränkt»Inner space of the keyhole groove 92 "limited»

In der Praxis wird die Isolation in Form von Blöcken hergestellt, deren Abmessungen größer sind als das Doppelte der Abscherschwächungslänge, und Jeder Block wird mit einer Anzahl von Unterbrechungen oder Lücken versehen, deren Abstand von einander wesentlich kleiner ist als das Doppelte der Abscherschwächungslänge. Die einzelnen Blöcke v/erden vorzugsweise in einer Fabrik hergestellt und danach zusammengesetzt, z.3. durch Verbinden mit der Unterlage, während die (Jasfallenkantenverbindungen vorzugsweise am Ox^t des Behälters hergestellt werden, .ώχηβ solche Gruppe von Blöcken 93» 1OC, "iO2 usw« ist in der Fig.17 dargestellt« Sie au ersehen ist, ist die Länge und Breite eines jeden Blockes gleich der odex grcfier als die Abscherschwächungslänge des besonderem L.ateria"'.??, and jeder Block kann beispielsweise quadratisch, mit einej; i^nteru-änge voii ungefär 1,5i hergestellt werden, Jade der freit." Irrten 97» 98 usw. des Blockes 95 ist mit einem Ausschnitt ver..e^-;r:,a,j der die fine Hälfte eines Sperrstreifens 62d der· eben beschriebenen Gasf&llenkantenverbindung aufnimmt. Der Block wird ferner mit einander¹ schneidenden Nuten versehen^ die : ώ dc-.s Mater- «il einorlrvsen und im Block gänzlich in einer Erweiterung oder einem Hohlraum enden, wie in Verbindung mit den Figuren 14-, iy und Ί6 bereits bei schrieben. Der Abstand der Nuten von einender ißt wesentlich kleiner als das Doppelte der AbscherschwMchungslänge aus den bp^eits genannten Gründen.In practice, the insulation is made in the form of blocks, the dimensions of which are greater than twice the length of the shear weakening, and each block is provided with a number of interruptions or gaps, the spacing of which is substantially less than twice the length of the weakening shear. The individual blocks are preferably manufactured in a factory and then assembled, e.g. by connecting it to the base, while the (trapezoidal edge connections are preferably made at the ox ^ t of the container, such a group of blocks 93 "10C," IO2, etc. "is shown in FIG. 17). It can also be seen is the length and width of each block equal to the odex greater than the shear weakening length of the particular L.ateria ". ??, and each block can be made, for example, square, with a length of about 1.5", jade of free. "Errten 97» 98 etc. of the block 95 is ver..e ^ -; r:, a, j which receives the fine half of a barrier strip 62d of the gas fill edge connection just described. The block is furthermore ¹ intersecting grooves provided ^ which: dc-.s Mater- «il einorlrvsen and end in the block entirely in an enlargement or a cavity, as already written in connection with Figures 14-, iy and 6. The distance between the grooves from one end eats substantially less than twice the par weakened length for the reasons already mentioned.

Zum Befestigen und Abdichten aes Sperrstreifens an den Kantenverbindungsstellen (Streifen 5„1 nach Fig.13) werden die Enden der Schlüssellochnuten Mt 2,5 cäs 5 cm langen Stopfen 99» 101 gefüllt, die mit dem übriger. Seil des Körpers der Isolationsblöcke nicht verbunden werden sollen. Der übrige Teil der Hüten werden entweder vollständig oder nur teilweise mit den bereits beschriebenen Mitteln ausgefüllt.For attaching and sealing a barrier strip at the edge connection points (Strip 5 "1 according to Fig.13) are the ends of the keyhole grooves Mt 2.5 to 5 cm long plugs 99 »101 filled that with the rest. The rope of the body of the insulation blocks should not be connected. The rest of the hats are either completely or only partially filled in using the means already described.

Beim Anbringen der Isolation an der Innenwandung eines großen Behälters wird die Außenlage der Isolation (,Schiebt; 50 nach J?ig.2) zuerst an der Gebrauchsstelle angebracht beispielsweise durch Verbinden der Blöcke mit einander, durch Gießen, Schäumen usw·, wonach die Membran oder Unterlage 32 mit der Außenkage verbundenWhen applying the insulation to the inner wall of a large The outer layer of the insulation (, pushes; 50 according to J? Ig. 2) first attached to the point of use, for example by connecting the blocks to one another, by pouring, foaming, etc., after which the membrane or pad 32 is connected to the outer cage

wird.will.

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Auf die Innenseite der Unterlage 32 wird nunmehr eine Anzahl von Blöcken gleich den Blöcken 95 nach Fig. 17 aufgelegt, die nach der Jig.17 an der Unterlage dauerhaft befestigt werden. Biese Fig.17 zeigt nur die Zwischenlage 96, nicht jedoch die Außenschicht der Isolation und nicht den Außenaufbau des Behälters. Die verschiedenen Blöcke, z.Bo 95» 100, 102 usw· werden dann auf die Zwischenschicht 96 aufgelegt und mit dieser dauerhaft verbunden, wobei die Blöcke mit den Kanten an einander fest anliegen. Eine Verbindung einer Kante eines, jeden Blockes mit der Kante eines angrenzenden Blockes wird vorzugsweise vermieden· Auf diese Weise können keine Zugbeanspruchungen übertragen werden. Nach dem Befestigen eines jeden Blockes an der Sebrauehsstelle wird der Sperrstreifen gleich dem Sperrstreifen 62d nach der Fig· 13 in die Nut an der Kante eingeführt, wie bereits beschrieben. Vor dem Auflegen und Zusammensetzen der verschiedenen Blöcke werden die Innennuten hergestellt und mit der gewünschten Ausgestaltung versehen, und das Sperrmaterial wird entweder in Form zylindrischer Abschnitte vorgesehen, wie in der Fig. 15a bei 87 dargestellt, oder das Sperrmaterial kann als unterbundener und schwächerer Schaumstoff eingegossen werden, wie in der Fig. bei 90 dargestellt·A number of blocks like the blocks 95 according to FIG. 17, which according to FIG the Jig.17 can be permanently attached to the base. tuck 17 shows only the intermediate layer 96, but not the outer layer the insulation and not the external structure of the container. The different blocks, e.g. 95 »100, 102 etc. are then placed on the intermediate layer 96 and permanently with it connected, with the edges of the blocks resting firmly against one another. A connection of an edge of each block with the edge of an adjacent block is preferably avoided. In this way, no tensile stresses can be transferred. After attaching each block to the sebrauehsstelle the barrier strip is inserted into the groove on the edge like the barrier strip 62d of FIG. 13, as already described. Before placing and assembling the different blocks, the internal grooves are made and with the desired one Design provided, and the barrier material is provided either in the form of cylindrical sections, as in Fig. 15a at 87, or the barrier material can be poured in as a suppressed and weaker foam, as shown in Fig. shown at 90

Bei der gesamten Anordnung wird daher eine Kombination verschiedener Arten von Unterbrechungen oder Lücken verwendet, um die Herstellung und das Zusammensetzen weitgehend zu fördern. Die Blöcke 100, 102 und 95 etc. werden in Größen hergestellt, die mehr als die Abscherschwächungslänge beträgt, und mit Hustern von Nuten versehen, deren Abstand von einander wesentlich kleiner ist als die Abscherschwächungslänge. üs wird darauf hingewiesen, dass die am weitesten außen gelegene Hut eines jeden Blockes von der Kante' des Blockes, die gleichfalls eine Unterbrechung darstellt, einen Abstand aufweist, der wesentlich kleiner ist als die Abscherschwächungslänge.In the entire arrangement, therefore, a combination of different Types of breaks or gaps used to aid manufacture and assembly to a large extent. Blocks 100, 102 and 95 etc. are made in sizes greater than the shear weakening length and with coughs provided with grooves whose distance from one another is much smaller than the length of the shear weakening. It is pointed out that that the outermost hat of each block is from the edge of the block, which is also an interruption, has a distance which is substantially smaller than the length of the weakening shear.

Die Figuren 18a und 18b zeigen Einzelheiten der Eckenanordnung des in der Fig«1 dargestellten Behälters eines Tankers, wobei die eine Seite 106 des Außenmantels mit einer zweiten Seite 108 des Außenmantels einen Winkel bildet. An den bei 109 zusammengeschweißten Außenmantel se it en 106, 108 sind dieFIGS. 18a and 18b show details of the corner arrangement of the container of a tanker shown in FIG. 1, one side 106 of the outer jacket forming an angle with a second side 108 of the outer jacket. At the at 109 welded together outer sheaths 106, 108 are the

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-20- 23A0708-20- 23A0708

äußeren Isolationslagen 110, 112 befestigt, die kux-z vor der Ecke enden und mit Hartholzbalken 114, 117 zusammenstoßen, die an den Außenmantelseiten 106, 108 auf geeignete Weise befestigt sind. Lit der Innenseite der Außenlage 110, 112, 114, 116 wird dann die Zwischenlage oder kembran 118, die flüssigkeitsundurchlässig ist, zusammenhängend verbunden, wonach auf die Innenseite der Unterlage 118 die Innenlagen 120, 122 aufgelegt werden, die aus Blöcken einer spannungsentlasteten Isolation von der in der Pig»17 dargestellten Ausführung bestehen. An der Ecke ist bei den Kanten der Blöcke 120» 122 ein gegenseitiger Abstand vorgesehen, in den ein Winkelstück innerer Isolation 124 eingelegt wird,das an den Kantenflachen der Lagen 120, 122 fest anliegt, wobei die Verbindungsstellen 126, 128 gebildet werden, die vorzugsweise aus einer der in den Figuren 5-13 dargestellten Ausführungen bestehen und mit einem dünnen Sperrmaterialstreifen 130, 132 versehen sind, gleich dem Streifen 62d in der Fig.13. "ftird ein anderer Winkel verwendet als der dargestellte 45°-Winkel an einer Ecke, so wird das Winkelstück der Innenlage 124 entsprechend ausgestaltet, wie es für erforderlich oder erwünscht gehalten wird, wie in der Fig.18b dargestellt, in der die einander gleichen oder entsprechenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen unter Zusatz eines "a" versehen sind. outer insulation layers 110, 112 attached, the kux-z before the End corner and meet with hardwood beams 114, 117 which are attached to the outer shell sides 106, 108 in a suitable manner are. On the inside of the outer layer 110, 112, 114, 116, the intermediate layer or membrane 118, which is impermeable to liquids, then becomes is connected, after which the inner layers 120, 122 are placed on the inside of the base 118, the from blocks of stress-relieved insulation from that in the Pig »17 consist of the execution shown. On the corner is at the edges of the blocks 120 »122 are spaced apart, into which an angle piece of inner insulation 124 is inserted, which rests firmly against the edge surfaces of the layers 120, 122, wherein the connection points 126, 128 are formed, which are preferably from one of the embodiments shown in FIGS. 5-13 and are provided with a thin strip of barrier material 130, 132, like the strip 62d in FIG. A different angle is used than the 45 ° angle shown at a corner, the angle piece of the inner layer 124 becomes corresponding configured as it is considered necessary or desirable, as shown in Fig.18b, in which the each other identical or corresponding components are provided with the same reference numerals with the addition of an "a".

Obwohl bei den beschriebenen verschiedenen Anordnungen die Erfindung bei einer Kasswandisolation angewendet wurde, die im Innern eines Tanks vorgesehen ist, so kann der Gedanke einer Entlastung einer Beanspruchung auch bei einem Tank verwirklicht werden, der an der Außenseite mit einer Isolation versehen ist, wie beispielsweise in der Fig.19 dargestellt, die einen Speichertank 133 zeigt, der mit einer Außenisolation 134 versehen ist. Diese Isolation 134 kann aus mehreren Lagen oder Schichten bestehen, wie in der Fig.2 dargestellt, wobei die Lage 36 die Außenlage und die Lage 30 die Innenlage darstellt. Die Isolation kann auch einfach aus einer einzelnen Lage des Isoliermaterials bestehen, die in der Fig.2 als Lage 34 dargestellt ist. Auch eine Außenisolation ist der Einwirkung thermisch induzierter Beanspruchungen ausgesetzt, wie bereits beschrieben. Bei diese.r äußeren Anordnung sucht die Außenseite der Isolation in bezug auf dieAlthough in the various arrangements described, the invention was applied to a Kasswandisolierung, which in Is provided inside a tank, the idea of relieving stress can also be implemented in a tank which is provided with insulation on the outside, as shown for example in Fig. 19, which has a storage tank 133 shows which is provided with an outer insulation 134. This insulation 134 can consist of several layers or layers, as shown in FIG. 2, the layer 36 being the outer layer and the layer 30 being the inner layer. The isolation can also simply consist of a single layer of the insulating material, which is shown as layer 34 in FIG. Also one External insulation is exposed to the effects of thermally induced loads, as already described. At these.r outer Arrangement seeks the outside of the insulation with respect to the

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Innenseite sich auszudehnen, oder anders ausgedrückt, die Innenseite, die ungefähr die kryogenische Temperatur aufweist, sucht sich zusammenzuziehen. Bei der Isolation wird daher eine Biegebeanspruchung induziert, die zu Zugbeanspruchungen an der Außenseite der Isolation führt. Nach der Erfindung wird diese Zugbeanspruchung abgeschwächt durch die Verwendung von Unterbrechungen, die in die Außenseite der Isolation eindringen, und deren Abstand von einander wesentlich kleiner ist als die doppelte Abscherschwächungslänge. Wie aus der Fig,20 zu ersehen ist, ist die Außenisolation mit einem Muster einander schneidenden Schlüssellochnuten 136, 158 versehen, die in den Hohlräumen 136a, 138a enden, welche Hohlräume ganz oder zum Teil mit einem in der Figo 20 nicht dargestellten Sperrmaterial einer bereits beschriebenen Art ausgefüllt sind.To expand inside, or in other words, the inside, which is about cryogenic temperature tries to contract. There is therefore a bending stress in the insulation induces tensile stresses on the outside the isolation leads. According to the invention, this tensile stress weakened by the use of breaks that penetrate the outside of the insulation and their Distance from each other is much smaller than twice the length of the shear weakening. As can be seen from FIG the outer insulation is provided with a pattern of intersecting keyhole grooves 136, 158 which are formed in the cavities 136a, 138a which cavities end in whole or in part with a barrier material not shown in FIG Kind are filled out.

Die Fig«21 zeigt eine, andere Ausführung einer Stoßstelle zwischen benachbarten Blöcken, die mit Mustern eine Beanspruchung entlastenden Unterbrechungen versehen sind. Durch diese Anordnung wird an der Stoßstelle zwischen den Blöchen eine zwangsläufig wirkende flüssigkeitsundurchlässige Abdichtung geschaffen. Bei der in der Fig.21 dargestellten Anordnung sind je zwei benachbarte Isolationsblöcke 140, 142 mit dem oben beschrieben kuster von Nuten 141, 143 versehen, und ferner ist eine dünne Folie aus Mylar oder einem Metall 145, 146 vorgesehen, die kontinuierlich mit der Außenseite des Körpers 140, 142 (zwischen dem Körper und dem Substrat 150) verbunden ist, wie bei 147, 148 dargestellt. iiie Folie 145 weist eine zusammenhängende Verbindung mit der Außenseite des Blockes 140 auf und verläuft vollständig über den Block und um diesen herum, wodurch für den Block ein vollständiger flüssigkeitsundurchlässiger Beutel geschaffen wird. Ebenso stellt die Folie 146 eine Abdichtung für den Block 142 dar. Die verschiedenen Blöcke werden dann Kante an Kante zusammengelegt und an den Außenseiten mit dem Substrat 150 kontinuierlich verbunden, wie bereits beschrieben. Die Umhüllung der Außenseite der Blöcke 140, 142 mit den flüssigkeitsundurchlässigen Folien 145, 146 beeinträchtigt nicht deren Beanspruchungsmerkmale an der Außenseite der Isolation 140, 142, und die mechanischen Eigenschaften werden durch die Verbindung mit dem Substrat 150 verbessert.FIG. 21 shows another embodiment of a joint between adjacent blocks that are patterned with stress relieving interruptions. Through this arrangement an inevitably acting liquid-impermeable seal is created at the joint between the blocks. at the arrangement shown in Fig.21 are two adjacent Insulation blocks 140, 142 are provided with the above-described pattern of grooves 141, 143, and a thin film is also made Mylar or a metal 145, 146 is provided that is continuous with the outside of the body 140, 142 (between the body and substrate 150), as shown at 147, 148. The film 145 has a continuous connection with the Outside of the block 140 and runs completely over and around the block, creating a complete for the block liquid-impermeable bag is created. Likewise, the film 146 provides a seal for the block 142. The various Blocks are then put together edge to edge and continuously connected on the outside to the substrate 150, as already described. The wrapping of the outside of the blocks 140, 142 with the liquid-impermeable films 145, 146 does not affect their stress characteristics on the outside of the insulation 140, 142, and the mechanical properties are enhanced by connection to substrate 150.

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Das bloße Anbringen- eines Abdichtungsstreifens oder einer anderen Art von Material an der Innenseite der Isolationslagen 140, würde die Beanspruchungsschwierigkeiten wesentlich erhöhen, Anbringen einer Art von Material an den freien Flächen der Isolationsblöcke 140, 142 soll vermieden werden, da die meisten Verbindungsmaterialien keine kompatiblen temperaturinduzierten Expansions- und Kontraktionsmerkmale aufweisen. Jedoch kann ein überbrückender Abdichtungsstreifen aus einer metallfolie oder Mylar 152 mit den einhüllenden Folien 145, 146 verbunden werden, so dass die Stoßstelle zwischen den Blöcken 14G, 142 vollständig abgedichtet wird.The mere application of a sealing strip or another Type of material on the inside of the insulation layers 140, would significantly increase the stress difficulties, Attaching any type of material to the free surfaces of the insulation blocks 140, 142 should be avoided, as most connecting materials no compatible temperature-induced expansion and have contraction features. However, a bridging sealing strip can be made from a metal foil or mylar 152 are connected to the enveloping foils 145, 146, so that the joint between the blocks 14G, 142 is completely sealed.

Sine andere Ausführung einer Kantenverbindungsstelle ist in der Fig.22 dargestellt, wobei die einander gegenüberstehenden Kantenflachen benachbarter Schaumstoff blöcke 154-, 156 mit zusammenpassenden Hälften 157» 158 einer Schlüssellochnut 160 ausgestaltet sind, die einen erweiterten Teil 162 aufweisen. Wie aus der Fig.22 zu ersehen ist, liegen unterhalb des Jiutengrundes die Kantenflächen fest an einander an und sind im vorliegenden Falle bei 163 mit einander zu einer Abdichtung verbunden· Beide Blöcke sind in der bereits beschriebenen V/eise zusammenhängend mit einem Substrat 164 verbunden. Die Uut wird vollständig oder zum Teil mit einem thermischen Sperrmaterial 161 gefüllt, das entweder schwächer ist als das Material der Blöcke 154, 156 oder mit diesen nicht verbunden ist, wobei auch beide Möglichkeiten vorgesehen werden können. Die am Außenteil der Blöcke 154-» 156 gelegene Verbindungsstelle 163 weist eine wesentlich höhere Temperatur auf als die Innenseite (nach der Fig.22 die Oberseite) der Isolation, so dass geringere von der Temperatur induzierte Schwierigkeiten bestehen. Zum Verstärken einer solchen Verbindungsstelle bei 163 kann in das Bindematerial ein nicht dargestellter Holzspan eingelegt werden.Another embodiment of an edge joint is shown in Fig.22, the opposing Edge surfaces of adjacent foam blocks 154-, 156 with mating Halves 157 »158 of a keyhole groove 160 designed which have an enlarged portion 162. As can be seen from Fig. 22, are below the Jiutengrundes Edge surfaces tightly to one another and in the present case are connected to one another at 163 to form a seal · Both blocks are connected continuously to a substrate 164 in the manner already described. The uut becomes complete or in part filled with a thermal barrier material 161 which is either weaker than the material of the blocks 154, 156 or with these is not connected, whereby both possibilities can be provided. The junction on the outside of blocks 154-156 163 has a significantly higher temperature than the inside (according to FIG. 22, the top) of the insulation, see above that there are fewer temperature induced difficulties. To reinforce such a connection point at 163, a wood chip (not shown) can be inserted into the binding material will.

In der vorliegenden Anmeldung wurden verschiedene Verfahren und Anordnungen beschrieben, mit denen durch thermische Beanspruchungen verursachte Schäden an einer Isolation gegen Lryogenische Temperaturen dadurch vermieden werden, dass Fugen oder Stoßstellen vorgesehen werden, die die Oberfläche durchdringen, deren Abstand von einander kleiner ist als die doppelte Abscherschwächungslänge.Various methods have been used in the present application and arrangements described with which by thermal stresses Damage caused to an insulation against cryogenic temperatures can be avoided by making joints or joints which penetrate the surface whose distance from one another is less than twice the length of the shear weakening.

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Die Unterbrechungen können entweder aus Fugen zwischen zusammenstoßenden Blöcken oder aus Hüten bestehen, die die Oberfläche durchdringen und gänslich, in den Blöcken enden, Ferner wurden verschiedene Verfahren und Mittel beschrieben, mit denen durch spannungsentlastende Unterbrechungen ein Wärmeverlust und eine Leckage auf einem Mindest wert gehalten werden.The interruptions can either consist of joints between butting Blocks or hats that cover the surface penetrate and haemorrhagic, ending in the blocks, further were made various methods and means described with which a heat loss and a Leakage must be kept to a minimum.

An den vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsformen der Scfindung können von Sachkundigen im Rahmen des Srfindungsgedankens natürlich änderungen, Abwandlungen und Ersetzungen vorgenommen werden. Die Erfindung selbst wird daher nur durch die beiliegenden Pat ent ansprüche abge grenzt.In the embodiments of the invention described above Experts can of course make changes, modifications and replacements within the framework of the concept of invention will. The invention itself is therefore only supported by the enclosed Patent claims delimited.

PatentansprücheClaims

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Claims

Process for reducing temperature stresses in a layer consisting of insulating material, characterized in that that a number of interruptions are provided on at least one side of the position, which make the position penetrate relatively far, and that the distance of the interruptions from one another in the direction of the to be weakened Stresses runs.

2β method according to claim 1, characterized in that the distance of the interruptions from one another is smaller than the shear weakening length with twice the value.

3β method according to claim 1 or 2, characterized in that that parts of the interruptions located below the said surface are provided with a radius of curvature, whose size is sufficient to relieve the stresses caused by the design of the interruptions.

4. The method according to claim 3 »characterized in that the radius of curvature of at least one of the interruptions in said position forms a cavity, and that im A thermally blocking material is provided in the cavity.

5 · Thermal insulation equipment, characterized by a Layer of foam insulation, by means for obstructing a first surface of said layer, the Outside of the layer exposed to the action of thermally induced surface tensions as a result of a thermal gradient is, by stress mitigation means that the Keep thermally induced surface tensions below a maximum allowable value, which attenuates consist of interruptions on the outside, their spacing

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from each other is less than twice the shear weakening length the situation.

6. Device according to claim 5, characterized in that that the stress-relieving means consist of a number of grooves that come from the other side to penetrate the situation.

7ο device according to claim 6, characterized by a Thermal space in the grooves between the mentioned surfaces the situation.

8β device according to claim 7 »characterized in that that the thermal barrier is essentially free of said position.

9. Device according to claim 6 or 7 »characterized in that that the thermal barrier is weaker than the mentioned position »

10. Device according to claim 5, characterized in that that said layer consists of a number of blocks which meet edge to edge, and that at least one the abutting edge surfaces of the blocks is provided with a recess so that locking means are provided, which penetrate into the recess from the other edge surface, said surfaces moving under the action a temperature vessel all on these and thus the Deform blocks and open a gap that the locking means Form gas traps that reduce heat loss.

11 «, device according to claim 10, characterized in that that both abutting edge surfaces with recesses which run from the joint between the blocks to opposite views and a cavity form, which receives the barrier material that runs from one recess across the joint to the other recess.

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12. Device according to claim 10 or 11, characterized in that that the barrier material consists of a foam ·

13 · Device according to claim 5 »characterized in that the interruptions extend into the position mentioned, so that each interruption is connected to it has standing cavity and extends into the position below said other surface.

14. Device according to claim 1J, characterized in that that the interruption consists of an elongated Butth that penetrates the said surface, and that the called cavity is elongated and. part of the kut forms.

15o device according to claim 14 ·, characterized by a Thermal barrier means in at least a portion of the break.

16β device according to claim 15 »characterized in that that said locking means can transmit a maximum value of a tensile force over the interruption that is less than the tensile force that can be transmitted by the layer.

17 · Device according to claim 14, 15 or 16, characterized in that that the interruptions consist of a number of spaced butes, each of which with itself extends from said other side into said layer and ends in a cavity in the layer runs in a direction substantially parallel to said first side.

18 · Device according to one of claims 14-17 »thereby characterized in that the dimension of the cavity is in a direction that is substantially perpendicular to one of the hats containing plane is much larger than

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its dimension in a direction perpendicular to said other side of the situation.

19 · Device according to one of the preceding claims 5-18 » characterized by means for restricting the deformation

said first side, which consists of a second layer of a material having a low thermal conductivity and consist of a liquid impervious intermediate layer disposed between the first and second layers and is firmly connected to them.

20. Thermal insulation device according to one of the preceding Claims 5-19 in an insulated container for a liquefied one Gas, characterized by an outer jacket of the container and a first layer of a multicellular foam, which is attached to the inside of the outer casing and characterized in that the restrictive means of thermal insulation consist of a liquid-impermeable membrane attached to the inside of the first layer.

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