DE2408620A1 - Isolierter kuehlbehaelter und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Isolierter kuehlbehaelter und verfahren zu seiner herstellung

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DE2408620A1
DE2408620A1 DE19742408620 DE2408620A DE2408620A1 DE 2408620 A1 DE2408620 A1 DE 2408620A1 DE 19742408620 DE19742408620 DE 19742408620 DE 2408620 A DE2408620 A DE 2408620A DE 2408620 A1 DE2408620 A1 DE 2408620A1
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Germany
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foam
container
strips
insulation
insulated
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DE19742408620
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English (en)
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Masao Nakamura
Hubert Stacy Smith
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Dow Chemical Co
Original Assignee
Dow Chemical Co
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Publication date
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Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. F. Teicxmann,
D1PL.-ING. H. Weickmann, DIPL.-PHYS. Dr. K-Fincke D1PL.-ING. R A-Weickmann, D1PL.-CHEM. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN
POSTFACH 860820
MOHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22
SOI1O
THE DOW CHEMICAL COMPANY
2O3O Abbott Road Midland, Michigan, V.St.A.
Isolierter Kühlbehälter und Verfahren zu seiner Herstellung
(Zusatz zu DBP ..... Deutsche Patentanmeldung P 22 32 233.4)
Die Erfindung bezieht sich auf einen isolierten Kühlbehälter, welcher mindestens einen Kunlgutaufnahmebehälter mit einer äußeren Fläche umfaßt, benachbart der eine Lage einer Isolierung angeordnet ist, die mindestens einen wesentlichen Teil derselben bedeckt, wobei die Isolierung einen zelligen Kunststoffschäum umfaßt und in Form einer Vielzahl von Streifen ausgebildet ist, dLe jeweils an benachbarte Streifen angefügt sind (nach DBP .... Deutsche Patentanmeldung P 22 32 233.4). Sie betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung dieses Kühlbehälters.
Bei der Isolierung von, insbesondere großen, Tiefsttemperatur-Kühlbehältern werden zellige KunstschaJBtoffe wie Polyurethan-Schaumstoff und Poiysfcyren-Schaumstoff wegen ihrer relativ niedrigen Kosten sowie des großen Angebots an diesen in großem
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Umfang verwendet. Bei der Verwendung dieser Schaumstoffe zur Isolierung von Kühlbehältern, welche Materialien wie verflüssigtes Erdgas enthalten, findet eine merkliche Schrumpfung und Beanspruchung in dem Schaum statt, da die Temperatur an der einen Oberfläche dieser auf etwa -157 C. abgesenkt wird. Eine derartige thermische Beanspruchung ergibt oft ein Aufreißen oder Brechen des Isolierschaumstoffes, sodaß in diesem relativ große freie Zwischenräume entstehen, welche den Isolierwert der Isolierung herabsetzen und ein Undichtwerden der Isolierung selbst bewirken. Bei großen Kühlbehältern kann die Unversehrtheit der Schaumstoffisolierung von großer Wichtigkeit sein, um bei Anbringung der Isolierung an der Außenseite des Behälters den Schaum an der Behälterwand zu halten oder bei Verwendung der Isolierung innerhalb des Tanks eine brauchbare Unterlage für eine flexible Einlage zu bilden. Bei vielen Anwendungsbereichen in der Tiefsttemperatur technik ist es erwünscht, lasttragende Schaumstoffe wie starre Polyurethan- oder Polystyren-Schaumstoffe zu verwenden, die durch Extrusion hergestellt wurde. Unter "starrem Schaumstoff" wird ein Schaumstoff verstanden, welcher dazu neigt zu reißen oder zu brechen, wenn eine Platte von einem derartigen Material um einen Radius gebogen wird, der annähernd 1 ο mal der Dicke der Platte entspricht oder noch kleiner ist, und das dennoch ein gewisses elastisches Fließen des polymeren Materials unter Spannung erlaubt. Derartige starre Schäume werden bei Behältern verschiedener Gestalt oft in der Form von länglichen Streifen oder Platten verwendet, die gebogen werden können, um im wesentlichen einer gebogenen Oberfläche beispielsweise eines kugelförmigen Tanks angepaßt zu v/erden. Eine bevorzugte Methode zur Anbringung eines derartigen Schaumstoffs an der Oberfläche eines Tanks ist das sogenannte spiralförmige Aufbringen, wobei im wesentlichen ein Streifen von Isoliermaterial in einer im wesentlichen räumlich spiralförmigen Art um den Tank gewickelt wird und wobei jede Schleife oder Windung der Isolierung mittels Heißschmelzklebstoffen an die jeweils benachbarte Schleife angefügt wird.
Die vorliegende Erfindung schafft einen isolierten Kühlbehälter, welcher mindestens einen Kühlgutaufnahmebehälter mit einer äußeren
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Fläche umfaßt, benachbart der eine Lage einer Isolierung angeordnet ist, die mindestens einen wesentlichen Teil derselben bedeckt, wobei die Isolierung einen zelligen Kunststoffschaum umfaßt und in Form einer Vielzahl von Streifen ausgebildet ist, die jeweils an benachbarte Streifen angefügt sind, und bei welchen* erfindungsgemäß in dem Bereich der Isolierung, der dem Bereich der tiefsten Betriebstemperaturen benachbart ist, flexibilisierter, d.h. flexibel gemachter, Kunstschaumstoff angeordnet ist.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Kühlbehälters, bei welchem auf die Oberfläche des zu isolierenden Kühlgutaufnahmebehälters eine Isolierung angebracht wird, deren Gestalt im wesentlichen der Gestalt der Behälteroberfläche angepaßt ist, wobei die Isolierung eine Vielzahl von Streifen von zelligem Kunstschaumstoff umfaßt, die jeweils an benachbarte Streifen angefügt sind, und wobei erfindungsgemäß flexibilisierter Schaumstoff im Bereich der tiefsten Betriebstemperaturen verwendet wird.
Flexibilisierter Schaumstoff ist ein starrer Kunstschaum, welcher einer mechanischen Deformierung oder teilweisen Pressung oder einem Walzvorgang unterworfen wurde, welche ausreichend sind, um die Zellwände des Schaums zusammenschrumpfen zu lassen. Wenn beispielsweise eine Schaumplatte von 20 χ 25 cm χ 2,75 m zusammengepreßt wird durch Aufbringen einer Kraft an ihren Enden, die ausreicht um die Länge der Platte um ungefähr 55 era zu verringern, läßt sich die so behandelte Schaumstoffplatte nach Entlastung von der Preßkraft viel leichter biegen als vor dem Preßvorgang. JJie Druckfestigkeit des Schaumstoffs in Richtung senkrecht zur Plattenebene wird bei einer derartigen Behandlung nicht merklich verändert. Wenn die Platte noch weiter dadurch gepreßt wird, daß die Seiten um etwa 4 cm zusammengedrückt werden, erreicht man eine weitere Flexibilisierung und die Platte kann außer einer zylindrischen-Oberfläche (was das Ergebnis des vorhergehenden Kompressionsschritts ist) auch einer kugelförmigen Oberfläche angepaßt werden.
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Im Rahmen der Erfindung kann eine große Vielfalt von Schaum-.stoffen verwendet werden, beispielsweise Polyurethan-Schäume, Polyvinylchlorid-Schaumstoffe, Polyvinylidenchlorid-Schaumstoffe und Nylon-Schaumstoffe. Das wesentliche Erfordernis ist dabei, daß die Schaumstoffe dem oben beschriebenen Test für einen starren Schaumstoff unterworfen wurden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figur 1 im Aufriß einen erfindungsgemäßen Kühlbehälter während der Montage der Isolierung,
Figur 2 die Stirnansicht eines während der Montage gemäß Figur 1 verwendeten Isolierelements und
Figuren 3 und 4 in perspektivischer Darstellung bzw. im Aufriß teilweise geschnittene erfindungsgemäße Kühlbehälter.
Die in Figur 1 schematisch dargestellte Kühlbehälter-Anordnung weist eine Tragfläche oder Abstützeinrichtung 12 auf, auf welcher ein im wesentlichen kugelförmiger Behälter 13 abgestützt ist, der eine äußere Oberfläche 14 und eine nicht dargestellte innere Oberfläche sowie einen Innenraum aufweist. Der Behälter 13 trägt auf seiner Außenfläche 14 eine Isolierschicht 15, die in Form einer Vielzahl von Schleifen oder Windungen 17 eines Streifens von flexibel gemachten Isoliermaterial 18 ausgebildet ist. Auf der Tragfläche 12 befindet sich eine kreisförmige Führungseinrichtung oder Fahrschiene 19. Nahe der Außenfläche 14 des Behälters 13 befindet sich ein gewölbtes Gestänge 2o. Das Gestänge 2c weist einen ersten oder unteren Endabschnitt 21 und einen zweiten oder oberen Endabschnitt 22 auf. Am ersten Endabschnitt 21 des Gestänges 2o ist eine Rolle oder Vortriebseinrichtung 24 befestigt.. Am zweiten Endabschnitt 22 des Gestänges 2o ist eine Nabe 26 befestigt. Die Nabe 26 wirkt mit einem Zapfen 27 zusammen, der . mit dem Behälter 13 verbunden ist. Das Gestänge oder der Arm 2o
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ist um den Zapfen 27 frei drehbar. Am Arm 2o ist ein Schaumstoff montagekopf 29 angeordnet.
In Figur 2 ist eine Endansicht eines Streifens 18 aus Figur 1 dargestellt. Der Streifen 18 weist einen Schaumstoffkörper 31 mit einem ersten Abschnitt 31a und einem zweiten Abschnitt 31b auf. Der Abschnitt 31a ist ein starrer zelliger Schaum wie Polystyren-Schaum, während der Abschnitt 31b ein flexibel gemachter Schaum wie flexibilisierter Polystyren-Schaum ist. Zwischen den Abschnitten 31a und 31b befindet sich eine durchlässige Verstärkung 33, beispielsweise ein offenes Glasfaser-Mullgewebe. Die Abschnitte 31a und 31b sind durch Heißlamellierung aneinandergefügt und der Verstärkungsmull wird durch an diesen angrenzenden angeschmolzenen Schaum in seiner Lage gehalten. Der Streifen 31 hat eine äußere Oberfläche 34. Die Außenfläche 34 soll nach fertig montierter Isolierung vom Bereich der tiefen Temperaturen entfernt sein. Die Außenfläche 34 trägt eine Außenhaut 35 aus flexiblem Material wie Aluminium, die etwa 0,254 mm stark ist. Die Außenhaut 35 weist einen Lappen oder Flansch auf, der bei der Montage über einen Teil der metallischen Haut eines benachbarten Streifens gelegt wird. Der Streifen 18 hat eine innere Oberfläche. 38, die dem Bereich tiefer Temperaturen benachbart angeordnet wird.
Auf diese Weise ist der flexibel gemachte Schaumstoff dem Bereich tiefer Temperaturen benachbart. Während des Betriebs der Vorrichtung gemäß Figur 1 wird der Schaumstoff dem Montagekopf als kontinuierlicher Streifen zugeführt und auf einen bereits angebrachten Streifen auf bekannte Weise aufgeschweißt, um eine wärmeisolierende Packung für den Behälter 13 zu bilden. Da bei der spiralartigen Montage nicht der gesamte Behälter bedeckt werden kann, bleibt ein dem Zapfen 27 benachbarter Bereich von der Vorrichtung unisoliert, wenn die Abmessung der immer kleiner werdenden Spirale gerade noch so groß ist, daß ein Biegen des Streifens 18 ohne Bruch möglich ist. Der verbleibende Bereich wird schließlich dadurch gefüllt, daß man an Ort und Stelle eine Abschlußkappe gießt oder eine Mehrzahl von Streifen von Hand
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anlegt, die miteinander und mit der spiralförmig montierten Isolierung verbunden werden. Je nach Wunsch kann die Vorrichtung ger maß Figur 1 einen Streifen wie den Schaumkörper 31 aus vollständig flexibel gemachtem Schaumstoff montieren oder aber einen Streifen gemäß Figur 2, welcher insbesondere für größere Behälter mit Durchmessern über 9,14 m geeignet ist.
Figur 3 zeigt einen anderen erfindungsgemäßen isolierten Behälter 4o, welcher einen im wesentlichen rechteckigen Behälter 41 aufweist, der eine Mehrzahl von ebenen Oberflächen 43 und 44 hat. Der isolierte Behälter 41 besitzt ein Abzugs- oder Füllrohr 45. Auf jede Oberfläche des Behälters 41 ist Isoliermaterial 47 aufgebracht. Das Isoliermaterial besteht aus einer Vielzahl von flexibel gemachten starren Schaumstoffstrexfen 48, die jeweils an einen benachbarten Streifen angeklebt werden, um einen einheitlichen wärmeisolierenden Körper zu bilden, der den Behälter 41 umgibt.
Behälter gemäß Figur 3 werden auf die Weise isoliert, daß man eine Vielzahl von flexibilisierten starren Schaumstoffplatten am Behälter anbringt und die Kanten dieser Schaumstoffstreifen mit 4ea-5€wei-l-s~G -rei—Häfe denen der jewej-ls benachbarten Streifen zusammenklebt. Dabei ist eine Vielzahl von Klebstoffen verwendbar. Besonders vorteilhaft sind die sogenannten Epoxydharz-Klebstoffe, die bei entsprechender Zusammensetzung in fast jeder gewünschten Zeitdauer aushärten können. Derartige Klebstoffe sind unter verschiedenen Warenbezeichnungen im Handel erhältlich. Mit Vorteil können die Platten wie beispielsweise die Streifen 48 zunächst als ganze Wände zusammengeklebt werden und anschließend am Behälter angebracht und an benachbarte Wände angeklebt werden. Andererseits können die Streifen aber auch einzeln am Container angebracht und an diesen angeklebt werden.
Figur 4 zeigt schematisch einen geschnittenen Aufriß eines erfindungsgemäßen isolierten Behälters 5o. Der Behälter 5o ist im wesentlichen zylindrisch und weist ein inneres die Flüssigkeit enthaltendes Gefäß 51 auf, an welchem eine Schicht von Isoliermaterial 52 über der zylindrischen Oberfläche aufgebracht ist. Die Isolierschicht 52 besteht aus einer Vielzahl von Ringen oder
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Streifen 53 aus flexibilisiertenj. starrem Kunstharz schaum. Der Behälter hat ein Abzugs- oder Füllrohr 55, das mit dem nicht gezeigten Innenraum in Verbindung steht. Die Ringe 53 werden einzeln in der Weise angebracht, daß der flexibel gemachte Schaumstoff um den inneren Behälter 51 gewickelt wird und der aufgewickelte Ring mit einem vorher aufgewickelten benachbarten Ring verklebt wird. Bei Verwendung von starr werdenden Klebstoffen wie Epoxydharz-Klebstoffen können die Streifen auf einfache Weise mittels eines Seils, Kabels oder Metallbandes in ihrer Lage gehalten werden bis der Klebstoff erstarrt ist. Jeder der Ringe kann durch einen einzelnen Streifen oder eine Vielzahl von kürzeren Streifen gebildet sein, wobei die Enden der Streifen miteinander verklebt sind oder in den Zwischenraum zwischen den Enden der Streifen geschäumtes Polyurethan eingefüllt wird, der vorzugsweise an Ort und Stelle geschäumt wird.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein zylindrischer Tiefsttemperatur tank von 36,58 m 0 und 30,48 m Höhe mittels eines flexibilisierten geschäumten Polystyrenstreifens mit einem Querschnitt von 25,4 χ 25,4 cm isoliert. Der Streifen weist einen 10 χ 25,4 cir. starken Streifen auf, welcher an einen 15,2 χ 25,4 cm starken Streifen hitzelaiaelliert ist, wobei ein offenes Glasfosermullgeweb'e zwischen den beiden Einzelstreifen angeordnet ist. Aufeinander folgende Isolierungsringe werden in Art der Ringe 53 aus Figur 4 montiert. Benachbarte Ringe werden mittels Epoxydharz-Klebstoffen aneinander geklebt. Die Ringe v/erden in der Art montiert, daß der Verstärkungsmull durch den 15,2 χ 25,4 cm starken Abschnitt des Streifens vom Behälter getrennt ist, und die 15,2 cm starken Abschnitte des Streifens werden mittels Epoxydharz miteinander verbunden, während die 25,4 cm starken Abschnitte in der Regel nicht aneinander geklebt werden. In den Behälter wird verflüssigtes Naturgas gepumpt und der Behälter erreicht thermisches Gleichgewicht. Anschließend wird das verflüssigte Naturgas aus dem Behälter entfernt. Ein Teil der Isolierung wird vom Behälter entfernt und auf Brüche oder andere Tiefsttemperaturzerstörungen untersucht. Derartige Zerstörungen sind nicht festzustellen.
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Hingegen wird bei Verwendung von nichtflexibilisiertem Schaum eine starke Zerstörung dieses beobachtet, die gewöhnlich innerhalb des 15,2 χ 25,4 cm starken Abschnitts vorliegt und beim Glasfasermull endet. Ähnlich vorteilhafte Ergebnisse sind bei kugelförmigen, rechtwinkligen oder anders geformten Tiefsttemperaturtanks zu beobachten, wenn flexibilisierte starre Schaumstoffe gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die flexibilisierten Schaumstoffe werden mit Vorteil zur Isolierung innerhalb eines Behälters oder an dessen Außenseite verwendet.
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Claims (10)

  1. Ansprüche
    ; Isolierter Kühlbehälter, welcher mindestens einen Kühlgutaufnahme behälter mit einer äußeren Fläche umfaßt, benachbart der eine Lage einer Isolierung angeordnet ist, die mindestens einen wesentlichen Teil derselben bedeckt, wobei die Isolierung einen zelligen Kunststoffschaum umfaßt und in Form einer Vielzahl von Streifen ausgebildet ist, die jeweils an benachbarte Streifen angefügt sind (nach DBP - Deutsche Patentanmeldung P 22 32 233.4), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich (31b) der Isolierung (15, 47, 52), der dem Bereich der tiefsten Betriebstemperaturen benachbart ist, flexibilisierter Kunstschaumstoff angeordnet ist.
  2. 2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der flexibilisierte Schaumstoff Polystyren-Schaum ist.
  3. 3. Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Streifen (18, 48, 53) des Schaumstoffmaterials ein Verstärkungselement (33) angeordnet ist.
  4. 4. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaumstoffstreifen (18) im wesentlichen spiralförmig um den zu isolierenden Behälter (13) angeordnet sind.
  5. 5. Behälter nach einem der /msprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gesamte Schaumstoff der Isolierung flexibilisierter Schaumstoff ist.
  6. 6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen (48, 53) auf dem zu isolierenden Dshälter (44, 51) parallel angeordnet sind.
  7. 7. Verfahren zur Herstellung eines* Kühlbehälters nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem auf die Oberfläche des zu isolierenden Behälters eine Isolierung aufgebracht wird, deren Gastalt im wesentlichen der Gestalt der Behälteroberfläche ange-
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    paßt ist, wobei die Isolierung eine Vielzahl von Streifen und zelligem Kunstschaumstoff umfaßt, die jweils an benachbarte Streifen angefügt sind, gekennzeichnet durch die Verwendung von flexibilisiertem Schaumstoff im Bereich der tiefsten Betriebstemperaturen.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch die Verv/endung von Polystyren-Schaum als flexibilisierter Schaumstoff.
  9. 9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen spiralförmig um den zu isolierenden Behälter angeordnet werden.
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifen über wenigstens einen Teil der Oberfläche des isolierenden Behälters parallel zueinander angeordnet werden.
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