DE2454780A1 - Waermeisoliereinlage fuer einen niedrigtemperatur-fluessigkeiten aufnehmenden behaelter - Google Patents

Description

Wärmeisoliereinlage für einen Niedrigtemperatur-Flüssigkeiten aufnehmenden Behälter

Die Erfindung betrifft eine Wärmelsoliereinlage für einen Behälter zur Aufnahme von Niedrigtemperatur-Flüssigkeiten, etwa von verflüssigtem Naturgas, insbesondere eine Einlage für Niedrigtemperatur-Flüssigkeitsta'nks oder für Flüssiggas-Transportbehälter .

Die für solche Zwecke bisher verwendeten Transportbehälter sind in zwei Kategorien klassifizierbar. Die eine Kategorie umfaßt eingebaute Behälter für Niedrigtemperatur-Flüssigkeiten

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mit Isolierüberzügen, während die andere Kategorie ihre eigene Hülle als Außenhaut des Tanks offeriert und membranartige innere Behälter aufnimmt, wobei zwischen Außenhaut und Innenbehälter eine druckbeständige Isoliereinlage vorgesehen ist* Die Behälter der ersten Kategorie sind äußerst konstspielig, da sie aus teurem Niedrigtemperatur-Material hergestellt werden müssen. Die Behälter der zweiten Kategorie erfordern nicht nur kostspieliges Material für die Innenbehälter, sondern sie bergen auch die Gefahr in sich, daß das Gefäß durch Flüssigkeitsstöße infolge der Vibrationen des Schiffes zerstört werden kann.

Angesichts der erwähnten Nachteile ist es Ziel und Zweck der Erfindung, eine Wärmeisoliereihlage für Niedrigtemperatur-Flüssigkeitsbehälter zu schaffen, die sich aus billigen Isolier- und flüssigkeitsdichten Materialien zusammensetzt sowie die erforderliche Festigkeit und Sicherheit gegenüber Leckschäden gewährleistet.

Die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe ergibt sich aus den beigefügten Ansprüchen. Dabei weist die erfindungsgemäße Einlage eine Primärschicht und eine Sekundärschicht auf, die sich aus Mehrfachlagen aus Schaumkunststoffisolier- und flüssigkeitsdichten Materialien zusammensetzen, wobei die innerste Lage jeder Schicht hergestellt ist aus flüssigkeitsdichten Materialien und einer als Zwischeneinlage zwischen den beiden Schichten eingebetteten Riß-Anzeigeeinlage. Die Schaumkunststoffisolierung in den Schichten weist gitterartige Strukturen aus dicht an den flüssigkeitsdichten Materialien eingebetteten Glas-oder Kohlefasern auf.

Gemäß der Erfindung ist ein Niedrigtemperatur-Flüssigkeitsbehälter kostengünstig ausgekleidet mit Schichten aus flüssigkeitsdichten Materialien, etwa aus Glasfaser und Synthetikharz, sowie aus Schaumkunststoff-Isoliermaterial. Gitter aus Glas- oder Kohlefasern sind dicht an den innersten

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Schichten der flüssigkeitsdichten Materialien in die Schichten eingebettet, um der Auskleidung große Festigkeit zu verleihen. Ein anderer Vorteil besteht darin, daß irgendwelche in der ersten Schicht an der kalten Seite verursachte Risse mit Hilfe der Riß-Anzeigeeinlage, die als Zwischenschicht zwischen der Primärschicht und der Sekundärschicht ausgebildet ist, sofort festgestellt werden können. Damit kann eine Sicherheits-Gegenmaßnahme'vorgenommen werden, während die zweite Schicht ein weiteres Eindringen der Flüssigkeit verhindert.

Die erfindungsgemäße Isolierauskleidung zeichnet sich dadurch aus, daß die gitterartigen Strukturen eine Maschengröße von höchstens 10 mm aufweisen und in den entsprechenden Schichten in einem Abstand von höchstens 10 mm von der innersten flüssigkeitsdichten Lage jeder Schicht eingebettet sind.

Die Tatsache, daß die Eingliederung der gitterartigen Strukturen in die Schichten die Mantelflächenfestigkeit der Schichten bemerkbar vergrößert, ist experimentell erprobt worden, wie nachfolgend beschrieben wird. Dies trägt erheblich zur Zuverlässigkeit der erfindungsgemäßen Isolierauskleidung bei¹.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie aus beigefügter Zeichnung. Hierbei zeigen: · ■

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch die Hülle eines

Flüssiggas-Transportbehälters mit einer Isolierauskleidung gemäß der Erfindung; Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht des in Fig. 1 eingekreisten

Teils II;
Fig. 3 eine Einzelheit einer Riß-Anzeigeeinlage in der erfindungsgemäßen Isolierauskleidung}

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines in der Riß-Anzeigeeinlage verwendeten Befestigungsmittels und.

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Fig. 5 eine Darstellung der Ergebnisse der Festigkeitsversuche an festem Polyurethanschaum mit oder ohne gitterartige Einlagen aus Glasfasergarnen.

Gemäß Fig. 1 ist im Querschnitt ein Flüssiggas-Transportbehälter 1 mit einer Innenhülle 2 als ein Niedrigtemperatur-Flüssigkeitsbehälter dargestellt, der eine Wärmeisolierauskleidung 3 aufweist. Die Innenhülle enthält eine Niedrigtemperatur-Flüssigkeit 4 und ist von Ballasttanks 5 umschlossen.

Fig. 2 zeigt im Detail die Isolierauskleidung 3, die in dichtem Kontakt mit den sie umgebenden Wänden der Innenhülle 2 im wesentlichen eine innere Primärschicht A an der kalten Seite und eine äußere Sekundärschicht B aufweist, wobei zwischen diesen beiden Schichten als Zwischenlage eine Riß-Anzeigeeinlage 6 vorgesehen ist.

Die Primärschicht A weist im wesentlichen eine Schaumkunststoff- Isolierung 7, etwa in Mehrfachschichten geblasenes formstabiles Polyurethan, sowie ein Verstärkungsmaterial 8 auf, etwa in die Isolation eingemischte kurze Glas- oder Kohlefasern. Eine gegenüber niedrigen Temperaturen beständige Wandplatte 9 aus einem flüssigkeitsdichten Material, das sich vorzugsweise aus Glasgewebe und Synthetikharz zusammensetzt und mit der Primärschicht verbunden ist, bildet die innerste Schicht der der Niedrigtemperatur-Flüssigkeit 4 ausgesetzten Auskleidung.

Nahe der Wandplatte 9 sind gitterartige Einlagen 10 aus Glas- oder Kohlefasermaterial in die Isolation 7 eingebettet.

Die Sekundärschicht B besteht grundsätzlich ebenfalls aus einer aus einem expandierbaren Kunststoffmaterial gebildeten Isolierschicht 11, etwa aus in eine aus mehreren Lagen bestehende Struktur eingeblasenem, formstabilen Polyurethan. Wiederum sind dicht an der Innenwand nahe der Zwischenschicht gitterartige Einlagen 12 aus dem bereits oben beschriebenen Material

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10 eingebettet.

Wie aus Fig. 3 besonders deutlich zu ersehen ist, weist die· Riß-Anzeigeeinlage 6 eine gasundurchlässige Unterlagenschicht M auf, die eine Aluminiumfolie 13, einen damit verbundenen Polyesterharzfilm 14, eine flüssigkeitsdichte Unterlagenschicht 15, eine gasdurchlässige poröse Platte 16 und einen perforierten Film 17,in der Reihenfolge von der Tankwand aus betrachtet, umfaßt. Die flUssigkeitsdichte Unterlagenschicht 15, die poröse Platte 16 und der perforierte Film 17 sind an geeigneten Stellen mit Hilfe von in Fig. 4 dargestellten Befestigungsmitteln miteinander verbunden.

Jede in der beschriebenen Weise aufgebaute Zwischenlagentafel wird eingerahmt. Die aneinanderliegenden Tafeln werden Rahmen an Rahmen mit Hilfe von Verbxndungselementen 20 miteinander verbunden. Jeder. Rahmen 19 ist zur Schaffung eines Gasdurchlasses 21 mit einer einwärts -gerichteten Nut versehen. Diese Durchlässe 21 von benachbarten Rahmen stehen durch rohrförmige VerbindungsÖffnungen 22 miteinander in Verbindung. ' ·

Der perforierte Film 17 und die poröse Platte 16 der Rißanzeigeeinlage 6 gehören zur Primärschicht A und die flüssigkeitsdichte Unterlagenschicht 15 und die gasundurchlässige Unterlagenschicht M gehören zur Sekundärschicht B, , so daß die Riß-Anzeigeeinlage 6 als eine Grenzschicht zwischen den beiden erstgenannten Schichten dient.

Die flüssigkeitsdichte Unterlagenschicht 15 der Sekundärschicht B ist aus dem gleichen Material hergestellt, wie die Wandplatte 9 der Primärschicht A. Was das Material der porösen Platte 16 angeht, kann eine Vielzahl von Materialien mit oder ohne Rippen oder Wellungen verwendet werden, beispielsweise Polyäthylen, flexibles Polyurethan oder gesintertes Metallplattenmaterial. Der perforierte Film 17 weist ein mit Polyurethan oder Epoxiharz beschichtetes Glasgewebe auf und ist dann mit zahlreichen Löchern versehen.

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Fig. 5 zeigt eine Darstellung der zusammengefaßten Ergebnisse der mit Proben aus formstabilem Polyurethan-Schaum (Dichtes 80 kg/nr) durchgeführten Versuche. Die Proben enthalten Glasfasergitter mit verschiedenen Maschengrößen. Auf der Ordinate der graphischen Darstellung ist die Zugspannung (Proportionalgrenze) aufgetragen, während auf der Abszisse der· Darstellung die Maschengrößen der Gitter aufgeführt sind. Die voll durchgezogene Linie £ repräsentiert die Veränderung der Zugspannung.

Wie aus Linie p_ in der Darstellung zu ersehen ist, ist die Zugspannung merklich erhöht und sogar mehr als doppelt so hoch, wenn die Maschengröße des Glasfasergitters auf weniger als 10 mm reduziert wird.

In der graphischen Darstellung zeigt die strichpunktierte Linie £ die Festigkeit des formstabilen Polyurethan-Schaums von der gleichen Dichtigkeit wie oben an, wobei das Material jedoch keine Gitter enthält. Was die Festigkeit anbetrifft, ist nur ein kleiner unbedeutender Unterschied zwischen dem Schaum allein und dem glasfaserverstärkten Schaum mit einer Maschengröße von über 10 mm feststellbar.

Angesichts dieser Testversuche hat es sich gezeigt, daß eine erwünschte Maschengröße der Gitter 10 oder 12 in den Schichten A bzw. B bei höchstens 10 mm, vorzugsweise bei höchstens 7 mm liegt.

Die Festigkeitsversuche haben auch gezeigt, daß die Abstände zwischen den flüssigkeitsdichten Wandlagen 9, 15 und den Gittern 10 bzw. 12 der Schichten A und B den Betrag von 10 mm nicht übersteigen sollten. Die Maschen- und Abstandsbegrenzungen innerhalb dieser Bereiche stellen daher ein wesentliches Merkmal der Erfindung dar. Mit der beschriebenen Konstruktion verhindert die erfindungsgemäße Isolierauskleidung für einen Niedrigtemperatur-Flüssigkeitsbehälter ein Eindringen der Flüssigkeit 4 mit Hilfe der flüssigkeitsdichten

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Wandplatte 9, die die innerste Schicht der mit der Flüssigkeit in Berührung ßtehenden Primärschicht A "bildet. Die erfindungsgemäße Einlage wird durch nahe an der innersten Schicht angeordnete Gitter gegen durch thermische Beanspruchung oder Flüssigkeitsstöße hervorgerufene Risse erfolgreich geschützt.

Die Unterlagenschicht der aus der porösen Platte 16 und dem perforierten Film 17 bestehenden Riß-Anzeigeeinlage 6 wird von einem konstanten Strom aus trockenem Stickstoffgas mit einer Temperatur von etwa -80⁰C durchströmt. Die Lage 6 ist in eine bestimmte Anzahl von Blöcken unterteilt, wobei jeder Block mit einem Stickstoffgaseinlaß und einem mit einem Gasanalysegerät verbundenen Stickstoffgasauslaß versehen ist. Gewöhnlich wird die Gasanalyse für alle derartigen Blöcke ausgeführt. Die Ergebnisse werden in Intervallen von 30 Min. ermittelt.

Sollte in der Primärschicht A irgendein Riß vorhanden sein, wird das durch Verdampfung der durch den Riß austretenden Flüssigkeit erzeugte Gas durch den besonderen Block der Riß-Anzeigeeinlage 6 zu dem damit verbundenen Gasanalysiergerät hindurchgeführt. Der Riß wird somit schnell entdeckt.

Die austretende Flüssigkeit, die sich der Rißanzeigeeinlage 6 genähert hat, wird von der flüssigkeitsdichten Unterlagenschicht 15 der Sekundärschicht B unter Kontrolle gehalten. Die Auslaufdichtigkeit der Unterlagenschicht verbindet sich mit der Wärmedichtigkeit der Isolation 11, um irgendwelche Schäden infolge Kältesprödigkeit der Innenhülle 2 als Niedrigtemperatur-Flüssigkeitsbehälter zu verhindern. Darüber hinaus gewährleistet das in die Sekundärschicht B in der Nähe ihrer innersten flüssigkeitsdichten Unterlagenschicht eingebettete Gitter 12 eine adäquate Niedrigtemperatur-Festigkeit der Auskleidung als Ganzes.

Abschließend sei hier besonders hervorgehoben, daß der Erfindungsgegenstand eine Warmeisolierauskleidung für einen Niedrigtemperatur-Flüssigkeitsbehälter schafft, die für den Gebrauch bei einem Transportbehälter für verflüssigtes Gas wegen der ausreichenden Festigkeit und Sicherheit gegen Auslaufen geeignet ist, wobei die hierzu verwendeten Materialien nur geringe Kosten verursachen.

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Claims (2)

j 5. wv. nn Patentansprüche

1. Wärmeisoliereinlage für einen Behälter zur Aufnahme von Niedrigtemperatur-Flüssigkeiten, gekennzeichnet durch eine eine Primärschicht (A) und Sekundärschicht (B), die sich jeweils aus Mehrfachlagen einer Schaurakunststoffisolation

. (7) und flüssigkeitsdichten Materialien (9, 15) zusammensetzen, sowie durch eine als Zwischenschicht zwischen Primärschicht (A) und Sekundärschicht (B) eingebettete Riß-Anzeigeeinlage (6), wobei die in den Schichten angeordnete Isolierung (3) dicht an den flüssigkeitsdichten Materialien (9_f 15) eingebettete und die innersten Lagen der Schichten bildende, gitterartige Strukturen aus Glasoder Kohlefasern aufweist.

2. Wärme-Isoliereinlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gitterartigen Strukturen eine Maschengröße von höchstens 10 mm aufweisen und in die betreffenden Schichten in einem Abstand von höchstens 10 mm von der die innerste Schicht jeder Einlage bildenden flüssigkeitsdichten Schicht (9, 15) eingebettet sind.

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