DE2928196A1 - Heat insulated double wall container - uses gas pressure between vessels lower than inside inner one - Google Patents
Heat insulated double wall container - uses gas pressure between vessels lower than inside inner oneInfo
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Abstract
Description
LINDE AKTIENGESELLSCHAFTLINDE AKTIENGESELLSCHAFT
(H IO92) H 79/055- (H IO92) H 79 / 055-
Fa/VoFa / Vo
IO.7.I979IO.7.I979
Behälter zur Aufnahme einer FlüssigkeitContainer for holding a liquid
Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme einer Flüssigkeit mit einem druckstabilen Außenbehälter, einem elastischen Flüssigkeitsdichten Innenbehälter und einer zwischen Innen- und Außenbehälter angeordneten, Last aufnehmenden und übertragenden Wärmeisolierung.The invention relates to a container for receiving a Liquid with a pressure-stable outer container, an elastic liquid-tight inner container and a Load-absorbing and transmitting heat insulation arranged between the inner and outer container.
Ein derartiger Flüssigkeitsbehälter ist bereits in der deutschen Auslegeschrift 14 34 850 beschrieben worden. Der flüssigkeitsdichte Innenbehälter weist eine dünne, nachgiebige, membranartige Wand auf, die aufgrund ihrer Elastizität Wärmebewegungeri beim Einfüllen von kalten oder heißen Flüssigkeiten durchführen kann. Der Innenbehälter ist nicht druckfest ausgelegt. Der statische Druck der eingefüllten Flüssigkeit und gegebenenfalls . ein Überdruck im Gasraum über dem Flüssigkeitsspiegel wird über die Isolierschicht zwischen Innen- und Außenbehälter auf den druckstabilen Außenbehälter übertragen. Such a liquid container has already been described in German Auslegeschrift 14 34 850. The liquid-tight inner container has a thin, resilient, membrane-like wall, which due to its Elasticity can perform heat movements when pouring cold or hot liquids. The inner container is not designed to be pressure-resistant. The static pressure of the filled liquid and, if applicable . an overpressure in the gas space above the liquid level is transferred to the pressure-stable outer container via the insulating layer between the inner and outer container.
Da der Innenbehälter nur eine geringe Wandstärke aufweist, ist er nicht selbsttragend und muß mittels Halteklauen in der Isolierschicht verankert sein.Since the inner container has only a small wall thickness, it is not self-supporting and must be anchored in the insulating layer by means of retaining claws.
Form.ST» 7.7tForm.ST »7.7t
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Der vorbekannte Behälter weist den Nachteil auf, daß nur tragende Konstruktionen für die Wärmeisolierschicht verwendet werden können, vor allem geschäumte Wärmeisolierungen, da daran der Innenbehälter befestigt ist. Ein weiterer, fertigungstechnischer Nachteil besteht darin, daß an der Außenseite des Innenbehälters geeignete Halteelemente angebracht sein müssen. Dies stellt einerseits einen erhöhten Arbeitsaufwand dar und andererseits besteht die Gefahr, daß die dünne Behälterwand beim Anbringen der Halteelemente Beschädigungen erleidet.The known container has the disadvantage that only load-bearing structures can be used for the thermal insulation layer, especially foamed thermal insulation, because the inner container is attached to it. Another disadvantage in terms of manufacturing technology is that that suitable holding elements must be attached to the outside of the inner container. This represents on the one hand an increased amount of work and on the other hand there is the risk that the thin container wall when attaching the holding elements suffers damage.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Behälter der eingangs genannten Art zu entwickeln, der sich durch einfache Herstellung und größere Äusgestaltungsmöglichkeiten auszeichnet.The invention is therefore based on the object of developing a container of the type mentioned, which through simple production and greater design options excels.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Raum zwischen Innenbehälter und Außenbehälter einThis object is achieved according to the invention in that in the space between the inner container and the outer container
niedrigerer Gasdruck als im Innenbehälter eingestellt ist. 20lower gas pressure than is set in the inner container. 20th
Gemäß der Erfindung ist im Zwischenraum, der die Wärmeisolierung enthält, ein Unterdruck relativ zum Behälterinnenraum hergestellt. Dies kann dadurch bewerkstelligt werden, daß im Zwischenraum ein unteratmosphärischer Druck und/oder im Innenraum ein überatmosphärischer Druck erzeugt wird. Durch die entstehende Druckdifferenz wird der Innenbehälter, der aus einem dünnwandigen Material gefertigt ist, an die im Zwischenraum befindliche Wärmeisolierung und diese wiederum an den druckstabilen Außenbehälter gedrückt. Eine zusätzliche Befestigung des Innenbehälters durch Klauen oder ähnliche Halteelemente an der Wärmeisolierung ist nicht erforderlich.According to the invention, there is a negative pressure relative to the interior of the container in the intermediate space which contains the thermal insulation manufactured. This can be achieved by applying a sub-atmospheric pressure in the space and / or a superatmospheric pressure is generated in the interior. Due to the resulting pressure difference, the Inner container, which is made of a thin-walled material, to the thermal insulation located in the space and this in turn pressed against the pressure-stable outer container. An additional attachment of the inner container by claws or similar retaining elements on the thermal insulation is not required.
Durch den Erfindungsgegenstand ist es möglich, auch nicht tragende Konstruktionen für die Wärmeisolierung zu ver-With the subject matter of the invention, it is also not possible load-bearing structures for thermal insulation
Form. 5729 7.78Shape. 5729 7.78
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" wenden. Auf diese Weise können Isolierungen mit niedrigeren WärmeIeitwerten verwendet werden, als sie beispielsweise geschäumte Isolierungen aufweisen.". This way you can use insulations with lower Thermal conductivity values are used as they are, for example have foamed insulation.
So wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes die Wärmeisolierung aus vorgeformten "Elementen zusammengesetzt. Derartige Elemente, deren Größe und Form individuell der Behälterform angepaßt ist, sind bausteinartig zur fertigen Isolierung zusammengefügt. Sie können aus jedem Material mit genügender Festigkeit gegen Flächendruckbelastung und ausreichend niedriger Wärmeleitfähigkeit hergestellt sein.Thus, according to a preferred embodiment of the subject matter of the invention the thermal insulation composed of preformed "elements. Such elements, their Size and shape is individually adapted to the shape of the container, are assembled like building blocks for the finished insulation. They can be made of any material with sufficient strength against surface pressure and sufficiently low Thermal conductivity be established.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Behälters weisen die vorgeformten Elemente Hohlräume auf und sind evakuiert. Beispielsweise können derartige Elemente aus einer wabenartigen Stützkonstruktion mit einer dichten Umhüllung gefertigt sein.In an advantageous development of the invention Container, the preformed elements have cavities and are evacuated. For example, such Elements made of a honeycomb support structure with a tight envelope.
Als zweckmäßige Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird vorgeschlagen, als Innenbehälter die Innenwand der vorgefertigten Elemente zu verwenden, wobei die Stöße benachbarter Elemente elastisch und dicht miteinander verbunden sein. Die Innenwände der vorgeformten Elemente und die elastischen Verbindungen zwischen den Elementen bilden eine zusammenhängende dichte Wand. Bei dieser Ausführungsform ist kein separater Innenbehälter mehr erforderlich. As an expedient embodiment of the subject matter of the invention it is proposed to use the inner wall of the prefabricated elements as the inner container, the joints being adjacent Elements must be elastically and tightly connected to one another. The inner walls of the preformed elements and the elastic connections between the elements form a continuous, tight wall. In this embodiment a separate inner container is no longer required.
Mit Vorteil wird bei einer anderen Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes als Wärmeisolierung eine lose eingefüllte Schüttung verwendet. Als Schüttgut kommen lose einfüllbare, auf kurzem Weg sich tragfähig verdichtende Substanzen, wie z.B. Perlit-Pulver, in Betracht. Die Schüttung, die aus einem Material von pulveriger oder körniger Be-It is advantageous in another embodiment of the subject matter of the invention a loose fill is used as thermal insulation. Bulky substances that can be filled in loosely and become solidly compact over a short distance are used, such as perlite powder. The bed, which consists of a material of powdery or granular loading
Form. 5729 7.78Shape. 5729 7.78
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schaffenheit besteht, verdichtet sich beim Herstellen der Druckdifferenz zwischen dem Innenbehälter und Behälterzwischenraum und hat dann dieselben druckübertragenden Eigenschaften wie eine feste Wärmeisolierung. Die isolierende Wirkung einer Pulverisolierung in Verbindung mit einer Evakuierung des Isolierraumes übertrifft aber die einer Feststoffisolierung bei weitem.Creativity exists, condenses in the production of the Pressure difference between the inner container and container space and then has the same pressure-transmitting Properties like solid thermal insulation. The insulating effect of powder insulation in conjunction with however, evacuation of the isolation room far exceeds that of solid isolation.
Ein erfindungsgemäßer Behälter wird bevorzugt zur Aufnahme von Flüssiggas, wie etwa flüssigem Erdgas oder Stickstoff,
verwendet. Der Behälter gemäß der Erfindung kann dabei sowohl als Lagertank mit festem Standort als auch als Transporttank,
beispielsweise auf Transportschiffen für flüssiges Erdgas eingesetzt werden.
15A container according to the invention is preferably used to hold liquid gas, such as liquid natural gas or nitrogen. The container according to the invention can be used both as a storage tank with a fixed location and as a transport tank, for example on transport ships for liquid natural gas.
15th
Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.Further details of the present invention are based on a schematically illustrated embodiment described.
Hierbei zeigt die Figur einen erfindungsgemäßen Behälter.The figure shows a container according to the invention.
Der Behälter 1 zur Aufnahme einer Flüssigkeit mit einer Temperatur, die erheblich über oder unter der Umgebungstemperatur liegt, besteht aus einem Außenbehälter 2 und einem konzentrisch dazu angeordneten Innenbehälter 3, wobei der äußere Behälter 2 aus einem relativ preisgünstigen Material wie Baustahl oder Beton gefertigt und druckstabil ausgelegt ist. Der Behälter 1 ruht auf einer Stützkonstruktion 6. Der Innenbehälter 3 besteht aus dicht miteinander verschweißten, dünnwandigen, temperaturbeständigen, hochlegierten Blechen mit geringer Wandstärke, z.B. in der Größenordnung von 0,5 mm. Der Innenbehälter 3 ist vollkommen flüssigkeitsdicht ausgebildet. Das Wandmaterial ist für die bei der Füllung des Behälters auftretenden Temperatüren beständig, zu wählen. Zwischen dem Innenbehälter J> undThe container 1 for holding a liquid with a temperature which is significantly above or below the ambient temperature lies, consists of an outer container 2 and an inner container 3 arranged concentrically therewith, wherein the outer container 2 is made of a relatively inexpensive material such as structural steel or concrete and is pressure-resistant is designed. The container 1 rests on a support structure 6. The inner container 3 consists of tightly to each other welded, thin-walled, temperature-resistant, high-alloy sheets with low wall thickness, e.g. in the Of the order of 0.5 mm. The inner container 3 is perfect liquid-tight. The wall material is for the temperatures that occur when the container is filled constant to choose. Between the inner container J> and
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dem Außenbehälter 2 ist eine Wärmeisolierung vorgesehen. Für die Wärmeisolierung sind in der Figur zwei verschiedene Möglichkeiten dargestellt. In der linken Hälfte des Behälters 1 ist eine Schüttisolierung aus einem Pulver, beispielsweise Perlit, angedeutet. Die Korngröße/ des Pulvers beträgt vorzugsweise 0,1 bis 1 mm. In der rechten Hälfte des Behälters 1 ist eine Wärmeisolierung aus vorgeformten Elementen 5 gezeichnet. Die Elemente 5 sind von einer temperaturbeständigen Folie umgeben. Für die Elemente werden Platten z.B. aus gepreßtem Perlit verwendet, für_ die Umhüllung eine Folie aus Chrom-Nickel-the outer container 2 is provided with thermal insulation. For thermal insulation there are two different ones in the figure Possibilities shown. In the left half of the container 1 there is a loose-fill insulation made of one Powder, for example perlite, indicated. The grain size / of the powder is preferably 0.1 to 1 mm. In the On the right half of the container 1, a thermal insulation made of preformed elements 5 is drawn. The elements 5 are surrounded by a temperature-resistant film. For the elements, plates made of e.g. pressed perlite are used, for_ the cover a foil made of chrome-nickel
-2 Stahl. Die Elemente 5 sind auf einem Druck von etwa 10
mbar evakuiert. Sowohl die Schüttisolierung 4 als auch die
vorgeformten Elemente 5 sind an ihrer Innenseite durch den Innenbehälter 3 dicht abgeschlossen. Bei einer anderen
Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, die in der
Figur nicht dargestellt ist, und bei der vorgeformte Elemente als Wärmeisolierung verwendet werden, ist kein separater
Innenbehälter ^ vorgesehen. Die vorgeformten Elemente
sind an ihren Berührungskanten auf der Innenseite dicht mit einer elastischen Verbindung versehen. Bei dieser Ausführungsform ersetzen die Innenflächen der vorgeformten Elemente zusammen mit den elastischen Verbindungen den Innenbehälter
3·
.25-2 steel. The elements 5 are evacuated to a pressure of about 10 mbar. Both the bulk insulation 4 and the preformed elements 5 are sealed on their inside by the inner container 3. In another embodiment of the subject matter of the invention, which is not shown in the figure, and in which preformed elements are used as thermal insulation, no separate inner container is provided. The preformed elements are tightly provided with an elastic connection at their contact edges on the inside. In this embodiment, the inner surfaces of the preformed elements, together with the elastic connections, replace the inner container 3
.25
Da beim Einfüllen einer heißen oder kalten Flüssigkeit in den Behälter 1 thermische Spannungen auftreten, ist zum Ausgleich der Spannungen der Innenbehälter j5 aus einem elastischen Material gefertigt. Zusätzlich sind Dehnungsfalten 7 vorgesehen, so daß Wärmekontraktionen des Wandmaterials und der Wärmeisolierung elastisch aufgenommen werden. . . ■ " ■Since when pouring a hot or cold liquid into the container 1 thermal stresses occur, is to compensate for the stresses of the inner container j5 from a made of elastic material. In addition, expansion folds 7 are provided so that thermal contractions of the wall material and the thermal insulation are elastically absorbed. . . ■ "■
Vor .der Inbetriebnahme des Behälters 1 wird der Innenraum über eine Rohrleitung 8 mit Hilfe einer Vakuumpumpe aufBefore the commissioning of the container 1, the interior via a pipe 8 with the aid of a vacuum pump
Form. 5729 7.78Shape. 5729 7.78
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einen Druck von etwa 10" mbar evakuiert. Durch die Druckdifferenz, die daraufhin zwischen dem Behälterinnenraum und dem Zwischenraum zwischen Innenbehälter 3 und Außenbehälter 2 entsteht, wird der dünnwandige Innenbehälter an die Wärmeisolierung 4, 5 gepreßt. Derselbe Effekt ließe sich erreichen, wenn im Innenbehälter 3 ein überatmosphärischer Druck erzeugt werden würde. Die erste Variante ist in der Regel vorzuziehen, weil hierbei die wärmeisolierende Wirkung des Vakuums ausgenützt wird. 10evacuated a pressure of about 10 "mbar. Due to the pressure difference, then between the interior of the container and the space between the inner container 3 and the outer container 2 arises, the thin-walled inner container is pressed against the thermal insulation 4, 5. It would have the same effect can be achieved if a superatmospheric pressure would be generated in the inner container 3. The first variant is usually preferable because the heat-insulating effect of the vacuum is used here. 10
Wird nun die heiße oder kalte Flüssigkeit über eine in der Figur nicht dargestellte Einfüllöffnung in den erfindungsgemäßen Behälter 1 eingefüllt, wird der statische Druck der Flüssigkeit sowie der gegebenenfalls über dem Flüssigkeitsspiegel herrschende Gasdruck auf den Innenbehälter 3j der sich wiederum an der Wärmeisolierung 4, 5 abstützt, auf den druckstabilen Außenbehälter 2 übertragen. Selbstverständlich muß sich bei Verwendung einer Schuttisolierung 4 diese unter Druck auf kurzem Weg tragfähig verdichten. Ein typischer Betriebsdruckwert, wie er beispielsweise bei der Lagerung von Flüssiggas im Behälter auftritt, ist 18 bar.If the hot or cold liquid is now fed into the inventive Container 1 is filled, the static pressure of the liquid and, if necessary, above the The gas pressure prevailing at the liquid level on the inner container 3j, which in turn is located on the thermal insulation 4, 5 supported, transferred to the pressure-stable outer container 2. Of course, when using a Debris insulation 4 this can be carried over a short distance under pressure condense. A typical operating pressure value, such as when storing liquid gas in the container occurs is 18 bar.
Während mit einer üblichen Feststoffwärmeisolierung, beispielsweise Polyurethanschaum, Wärmeleitzahlen von ca.While with a conventional solid heat insulation, for example Polyurethane foam, coefficient of thermal conductivity of approx.
0.,03 W/raK erreicht werden, werden mit evakuierten vorgeformten Elementen 5 etwa 0,003 W/mK und mit einer Pulver-Vakuum-Isolierung gar 0,002 W/mK und weniger erreicht. Der Erfindungsgegenstand gestattet somit die Verwendung von Wärmeisolierungen, die dasselbe Druckaufnahmevermögen wie die bisher üblichen aufweisen, so daß auch weiterhin die sehr teuren Innenbehälter materialsparend dünnwandig gebaut werden können, die aber darüber hinaus eine um rund das 10-fache niedrigere Wärmeleitzahl aufweisen. 0., 03 W / raK are achieved with evacuated preformed Elements 5 about 0.003 W / mK and with a powder vacuum insulation even reached 0.002 W / mK and less. The subject matter of the invention thus permits its use of thermal insulation that has the same pressure absorption capacity as the usual ones, so that it will continue to do so the very expensive inner containers can be made thin-walled to save material, but beyond that have a coefficient of thermal conductivity that is around 10 times lower.
Form. 5729 7.78Shape. 5729 7.78
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- 1979-07-12 DE DE19792928196 patent/DE2928196A1/en not_active Ceased
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Also Published As
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