DE2720572A1

DE2720572A1 - Speicher- oder transportbehaelter fuer tiefsiedende verfluessigte gase

Info

Publication number: DE2720572A1
Application number: DE19772720572
Authority: DE
Inventors: Max Ing Grad Braeutigam; Klemens Dr Ing Finsterwalder; Albert Dr Ing Hofmann
Original assignee: Dyckerhoff and Widmann AG; Linde GmbH
Current assignee: Walter Bau AG
Priority date: 1977-05-07
Filing date: 1977-05-07
Publication date: 1978-11-09

Description

LINDE AKTIENGESELLSCHAFT

Die Erfindung betrifft einen Speicher- oder Transportbehälter für tiefsiedende verflüssigte Gase mit einer aus einer Betonwand und einer Dampfsperre bestehenden Behälterwand und einer auf der Innenseite der Behälterwand angeordneten mehrschichtigen Wärmeisolierung aus Schaumstoff.

Es sind bereits verschiedene Speicher- oder Transportbehälter für tiefsiedende verflüssigte Gase vorgeschlagen worden, die eine innenliegende mehrschichtige Wärmeisolierung aus Schaumstoff aufweisen (Patentanmeldung P 25 53 712). Bei derartigen Wärmeisolierungen ist es besonders wichtig, die Behälterwand als tragende Konstruktion vor der tiefen Temperatur der gespeicherten Flüssigkeit zu schützen. Da beim Abkühlen auf Betriebstemperatur in der Wärmeisolierung Schwindspannungen auftreten, die zu Rißbildungen oder Schichtenablösung führen können, sind aus Sicherheitsgründen besondere Maßnahmen beim Aufbringen der Schaumstoffschichten notwendig. Darüber hinaus ist in vielen Fällen eine laufende Qualitätskontrolle der Wärmeisolierung durch ein Überwachungssystem erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mehrschichtige Wärmeisolierung zu entwickeln, die eine größere Sicherheit gegen Schäden, die durch thermisch bedingte Spannungen entstehen, bietet, als bekannte Wärmeisolierungen dieser Art.

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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Wärmeisolierung aus Schaumstoff unterschiedlicher Modifikationen besteht, die in einer Reihenfolge auf die innere Oberfläche der Behälterwand aufgeschäumt sind, die durch zunehmende Elastizität des Schaumstoffs bestimmt ist.

Eine erfindungsgemäße Wärmeisolierung beruht auf der Erkenntnis, daß Rißbildungen oder Schichtenablösungen innerhalb der Wärmeisolierung bei einer geringen Elastizität des Schaumstoffes in viel stärkerem Maß erfolgen als bei einem Schaumstoff mit großer Elastizität. Neben der möglichst großen Elastizität ist jedoch noch eine ausreichend hohe Druckfestigkeit des Schaumstoffs erforderlich, um eine Verformung der Wärmeisolierung unter dem Einfluß des Gewichts der gespeicherten Flüssigkeit zu verhindern. Die Druckfestigkeit des Schaumstoffs auf der warmen, der Behälterwand zugekehrten Seite muß ausreichend groß sein, um den einwirkenden Kräften standzuhalten. Bei Verwendung nur einer Modifikation des Schaumstoffs werden im Betriebsfall die kälteren Bereiche der Wärmeisolation infolge der Abkühlung eine wesentlich höhere Druckfestigkeit annehmen als erforderlich. Damit verbunden ist eine gleichzeitige Abnahme der Elastizität. Die erfindungsgemäße Anwendung unterschiedlicher Modifikationen des Schaumstoffs ermöglicht dagegen, für die inneren Lagen der Wärmeisolierung Modifikationen zu verwenden, die bei Umgebungstemperatur nur geringe Druckfestigkeit, dafür aber hohe Elastizität auf-

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weisen. Im Betriebsfall ändern sich aufgrund der über dem Isolierquerschnitt abnehmenden Temperatur diese Eigenschaften derart, daß bei geeigneter Wahl der Schichtdicken und der Modifikationen ein optimales Verhältnis zwischen Druckfestigkeit und Elastizität innerhalb der gesamten Isolierung erreicht wird.

Als günstig erweist es sich, mehr als zwei verschiedene Modifikationen des Schaumstoffs zu verwenden, da Druckfestigkeit und Elastizität innerhalb des Isolierquerschnitts mit zunehmender Zahl der Modifikationen immer besser aufeinander abgestimmt werden können.

Vorteilhaft ist es, die Änderung der Elastizität in jeweils etwa gleich großen Schritten vorzunehmen und die Ab-. stände zwischen den übergängen der Modifikationen so zu wählen, daß im Betriebsfall über jeder Modifikation ein etwa gleich großer Temperaturabfall erfolgt.

Weitere Einzelheiten sind anhand eines Ausführungsbeispiels und zweier Diagramme erläutert, die in den Figuren schematisch dargestellt sind.

Es zeigen:

Figur 1 einen Querschnitt durch eine Wand eines erfindungsgemäßen Behälters; ,

Figur 2 ein Temperaturprofil durch eine mehrschichtige Wärmeisolierung und

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Figur 3 den Verlauf des Elastizitätsmoduls und der

Druckfestigkeit innerhalb der Wärmeisolierung bei einem erfindungsgemäßen Behälter.

In der Figur 1 ist im Querschnitt ein Ausschnitt Saus einer Behälterwand mit einer innenliegenden vielschichtigen Isolierung dargestellt. Die Behälterwand besteht aus einer Betonwand 1 und einer auf der Oberfläche der Betonwand 1 angeordneten Dampfsperre 2. Die Wärmeisolierung 3 besteht in diesem Fall aus einem sechsschichtigen Belag aus gespritztem Kunststoffschaum, beispielsweise aus geschlossenzelligem Polyurethanschaum.

Die Dampfsperre 2 verhindert das Eindringen von Wasserdampf durch die Betonwand 1 in die Wärmeisolierung 3- Sie ist erforderlich, da z.B. Polyurethanschaum nur eine unzureichen-

de Gasdichtigkeit gegen Wasserdampf aufweist, während es gegen

tiefsiedende Gase in hohem Maße gasdicht ist. Die Dampfsperre 2

kann sowohl auf der Innen- als auch auf der Außenseite der Beton-Wand 1 angeordnet sein. Um sie vor Schäden durch mechanische oder chemische Einwirkungen zu schützen, empfiehlt es sich jedoch, sie auf der Innenseite der Betonwand 1 anzubringen. Sie kann beispielsweise aus einer dünnen Metall- oder Kunststoff-Folie bestehen.

Die sechsschichtige Wärmeisolierung 3 besteht in diesem Fall aus drei unterschiedlichen Modifikationen ¹I, 5, 6,die

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sich jeweils über zwei Schichten erstrecken. Die der warmen Seite der Wärmeisolierung 3 zugeordnete Modifikation 4 besitzt eine hohe Druckfestigkeit und eine entsprechend geringe Elastizität bei Umgebungstemperatur. Dagegen ist in der Modifikation 5 die Druckfestigkeit bei Umgebungstemperatur geringer bzw. die Elastizität größer. In der im Betriebsfall auf der kalten Seite liegenden Modifikation 6 nimmt die Druckfestigkeit bei Umgebungstemperatur gegenüber der Modifikation 5 noch einmal um einen Betrag ab, der etwa die gleiche Größe aufweist wie die Änderung zwischen den Modifikationen 4 und 5· Die Schichtstärke der Modifikation 6 ist etwas geringer als die der anderen Modifikationen, da in der Nähe der kalten Oberfläche die stärkste Temperaturänderung innerhalb der Wärmeisolierung auftritt und sich daher in diesem Bereich die mechanischen Eigenschaften des Schaumstoffes stärker ändern als in weiter außen liegenden Schichten.

Die in den Figuren 2 und 3 dargestellten Diagramme zeigen die Änderung der Temperatur und der mechanischen Eigenschaften des Schaumstoffs über dem Isolierquerschnitt. Links neben den Diagrammen ist jeweils der Isolierquerschnitt gemäß Figur 1 angedeutet. In Figur 2 ist der Temperaturverlauf innerhalb der Wärmeisolierung dargestellt. Die Temperatur T steigt dabei vom Wert T_Q, der der Temperatur der gespeicherten Flüssigkeit entspricht, auf den Wert T₁, der die Temperatur der Behälterwand angibt.

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In der Figur 3 ist der Elastizitätsmodul E des Schaumstoffs im Betriebsfall dargestellt. Innerhalb jeder Modifikation 4, 5> 6, erfolgt wegen der Temperaturänderung eine stetige Zunahme in Richtung zur kalten Oberfläche. Beim übergang zur nächsten Modifikation liegt dann eine sprunghafte Abnahme des Elastizitätsmoduls vor. Ein Wert E.,, bei dessen Überschreitung mit einer erhöhten Gefahr von Rißbildungen innerhalb des Schaumstoffs zu rechnen ist, wird durch die Verwendung mehrerer Modifikationen an keiner Stelle der Wärmeisolierung überschritten.

Die Figur 3 gibt ebenfalls den qualitativen Verlauf der Druckfestigkeit 0_D der Wärmeisolierung wieder. Sie zeigt die gleiche Temperaturabhängigkeit wie der Elastizitätsmodul E. Es ist erforderlich, eine ausreichende Druckfestigkeit einzuhalten, also einen Wert Q₁ nicht zu unterschreiten. Durch die Verwendung mehrerer Modifikationen des Schaumstoffes ist es möglich, bei abnehmenden Temperaturen durch sprunghafte Annäherung an diesen Wert wesentlich höhere Druckfestigkeiten, die zu einem unerwünscht hohen Elastizitätsmodul führen, zu vermeiden.

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Claims

UNGE AKTIENGESEL (H 952) H 77/029 Bü7bd 5. Mai 1977 Speicher- oder Transportbehälter für tiefsiedende verflüssigte Gase Patentansprüche

1. Speicher- oder Transportbehälter für tiefsiedende verflüssigte Gase mit einer aus einer Betonwand und einer Dampfsperre bestehenden Behälterwand und einer auf der Innenseite der Behälterwand angeordneten mehrschichtigen Wärmeisolierung aus Schaumstoff, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Schichten der Wärmeisolierung aus unterschiedlichen Modifikationen des Schaumstoffs bestehen und in einer Reihenfolge auf die innere Oberfläche der Behälterwand aufgeschäumt sind, die durch zunehmende Elastizität des Schaumstoffs bestimmt ist.

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ORIGINAL INSPECTED

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2. Speicher- oder Transportbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der übergang der Modifikationen des Schaumstoffs von der äußersten Schicht mit der niedrigsten Elastizität zur innersten Schicht mit der höchsten Elastizität in
mehreren Schritten erfolgt.

3. Speicher- oder Transportbehälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Schichtdicke der verschiedenen
Modifikationen des Schaumstoffs im Betriebsfall jeweils über Bereiche gleicher Temperäturdifferenz erstreckt und daß sich die Elastizität zwischen zwei benachbarten Schichten unterschiedlicher Modifikation jeweils um einen etwa gleich großen Betrag ändert.

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