DE3040565A1 - Hot or very cold fluid storage vessel - comprises rigid inner tank and elastic membrane forming outer casing - Google Patents

Hot or very cold fluid storage vessel - comprises rigid inner tank and elastic membrane forming outer casing

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Abstract

The vessel accommodates a hot or very cold fluid, comprising an outer casing, an inner tank, and insulating material between them supporting and transmitting the load. The tank (3) is rigid and pressure-resistant, while the casing is in the form of a thin elastic membrane. Where the vessel is not evacuated, the casing (2) can be prestressed. A strip of metal or plastics material can be wound in a spiral onto the insulating material (4), adjacent layers of it being sealed to each other, and winding can be carried out under tension.

Description

Behälter zur Aufnahme einer heißen oder tief- Container for holding a hot or deep

kalten Flüssigkeit und Verfahren zu seiner Herstellung Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme einer heißen oder tiefkalten Flüssigkeit mit einem Außenbehälter, einem mit Abstand dazu angeordneten Innenbehälter und einer zwischen Innenbehälter und Außenbehälter angeordneten, Last aufnehmenden und übertragenden Wärmeisolierung, sowie ein Verfahren zur Herstellung des Behälters. cold liquid and process for its preparation The invention relates to a container for holding a hot or cryogenic liquid an outer container, an inner container arranged at a distance therefrom and one arranged between the inner container and the outer container, load-absorbing and transmitting Thermal insulation and a method of making the container.

Ein derartiger Behälter zur Lagerung und zum Transport von Flüssiggas, wie z.B. flüssigem Erdgas, Stickstoff oder Sauerstoff, ist in der DE-AS 1 434 850 beschrieben.Such a container for the storage and transport of liquid gas, such as liquid natural gas, nitrogen or oxygen, is in DE-AS 1 434 850 described.

Bei diesem Behälter ist der Außenbehälter druckstabil ausgebildet, während der Innenbehälter aus einer nachgiebigen, membranartigen dünnen Schicht gefertigt ist. Wenn im Inneren des Innenbehälters ein Druck herrscht, der über dem im Zwischenraum zwischen Innen- und Außenbehälter herrschenden Druck liegt, so wird der resultierende Differenzdruck nicht von der Wand des Innenbehälters aufgenommen, sondern über die Wärmeisolierung auf den Außenbehälter übertragen.In this container, the outer container is designed to be pressure-resistant, while the inner container consists of a flexible, membrane-like thin layer is made. If the pressure inside the inner container is higher than the the pressure prevailing in the space between the inner and outer container is the resulting differential pressure is not absorbed by the wall of the inner container, but transferred to the outer container via the thermal insulation.

Der Außenbehälter muß somit nicht nur der hydrostatischen Belastung durch das gespeicherte Flüssiggas, sondern auch den oft beträchtlich stärkeren Druckbelastungen standhalten können, die durch Uberdruck im Gasraum über dem Flüssigkeitsspiegel entstehen.The outer container therefore not only has to withstand the hydrostatic load due to the stored liquid gas, but also the often considerably higher pressure loads withstand can be caused by overpressure in the gas space above the liquid level develop.

Da der Außenbehälter aus sicherheitstechnischen Gründen aus kaltzähem Material gefertigt sein muß, ist er in der Herstellung sehr teuer.Since the outer container is made of cold-tough for safety reasons Material must be made, it is very expensive to manufacture.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Behälter der eingangs genannten Art zu schaffen, der sich durch niedrige Herstellungskosten bei gleichzeitig hoher Betriebssicherheit auszeichnet.The present invention is therefore based on the object To create container of the type mentioned, which is characterized by low manufacturing costs with high operational reliability at the same time.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Innenbehälter druckstabil und der Außenbehälter als dünnwandige Membran ausgeführt ist.This object is achieved according to the invention in that the inner container pressure-stable and the outer container is designed as a thin-walled membrane.

Der erfindungsgemäße Behälter weist im Vergleich mit dem vorbekannten Behälter anstelle des druckstabilen einen membranartigen Außenbehälter und anstelle des membranartigen Innenbehälters einen druckstabilen Innenbehälter auf.The container according to the invention has in comparison with the previously known Container instead of the pressure-stable one a membrane-like outer container and instead of the membrane-like inner container on a pressure-stable inner container.

Gemäß der Erfindung ist der Außenbehälter aus einem dünnen elastischen Werkstoff hergestellt und ist daher erheblich billiger als ein konventioneller Außenbehälter. Der Innenbehälter muß zwar nunmehr druckstabil ausgeführt-sein und ist daher teurer als der bisherige Innenbehälter, da jedoch der Innenbehälter wesentlich kleiner als der Außenbehälter ist, überwiegen die Einsparungen beim Außenbehälter die Mehrkosten beim Innenbehälter bei weitem.According to the invention, the outer container is made of a thin, elastic one Material made and is therefore considerably cheaper than a conventional outer container. The inner container must now be designed to be pressure-stable and is therefore more expensive than the previous inner container, since the inner container is much smaller than the outer container, the savings on the outer container outweigh the additional costs in the case of the inner container by far.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Behälters steht der Außenbehälter bei nicht evakuiertem Zwischenraum unter Vorspannung. Die Vorspannung, die durch das elastische Isoliermaterial erzeugt wird, ist so groß gewählt, daß, wenn der die Wärmeisolierung enthaltende Zwischenraum zwecks Erhöhung der Isolierwirkung evakuiert wird, die Vorspannung ganz oder teilweise aufgehoben und der Außenbehälter damit mehr oder weniger spannungslos wird.In a preferred embodiment of the container according to the invention if the space in between is not evacuated, the outer container is under tension. the The preload created by the elastic insulating material is so great chosen that if the containing the thermal insulation Space is evacuated in order to increase the insulating effect, the bias voltage is completely or partially lifted and the outer container is thus more or less tension-free.

Ein Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Behälters ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall- oder-Kunststoffstreifen auf die auf den Innenbehälter aufgebrachte Wärmeisolierung spiralförmig gewickelt und benachbarte Wickellagen abdichtend miteinander verbunden werden.One method of making the container according to the invention is characterized in that a metal or plastic strip on the Thermal insulation applied to the inner container, wrapped in a spiral and adjacent Wrap layers are sealingly connected to one another.

Soll der Außenbehälter eine Vorspannung aufweisen, so wird der Wickelvorgang unter Zug durchgeführt. Auf diese Weise wird die Wärmeisolierung komprimiert und übt eisen entsprechenden Gegendruck auf die sie begrenzenden Behälterwände aus.If the outer container is to be pretensioned, the winding process is carried out carried out under train. In this way the thermal insulation is compressed and iron exerts appropriate counter-pressure on the container walls that delimit them.

Die Erfindung sowie weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.The invention, as well as further details of the invention, will become apparent with reference to explained by schematically illustrated embodiments.

Hierbei zeigen: Die Figuren 1 und 2 einen erfindungsgemäßen Behälter im Längs- und im Querschnitt (liegend), Figur 3 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Behälters (stehend).Here: Figures 1 and 2 show a container according to the invention in longitudinal and cross-section (lying), Figure 3 shows another embodiment of a container according to the invention (standing).

Der Behälter 1 setzt sich zusammen aus einem Außenbehälter 2, einem mit Abstand dazu angeordneten Innenbehälter 3 und einer Wärmeisolierung 4, die in dem Zwischenraum zwischen Außenbehälter 2 und Innenbehälter 3 angeordnet ist.The container 1 is composed of an outer container 2, a at a distance from the inner container 3 and a thermal insulation 4, which in the space between the outer container 2 and the inner container 3 is arranged.

Der Innenbehälter 3 dient zur Aufnahme einer heißen oder tiefkalten Flüssigkeit. Er ist als Druckbehälter ausgelegt, um den in seinem Inneren auftretenden Drücken standhalten zu können. Neben dem hydrostatischen Druck der gespeicherten Flüssigkeit kann bei Verwendung als Flüssiggasspeicher durch teilweises Verdampfen von Flüssiggas im Behälter oft ein beträchtlicher Uberdruck entstehen. Typisch sind hierbei Drücke in der Größenordnung von etwa 40 bar. Der Innenbehälter 3 weist ein zylindrisches Mittelstück von beispielsweise 1200 mm Durchmesser und einer Länge von etwa 5,3 m mit je einem Boden an seinen beiden Enden auf und ist beispielsweise aus Chromnickelstahl gefertigt. Ein Rohr zum Füllen und Entleeren des Innenbehälters 3 trägt das Bezugszeichen 5.The inner container 3 is used to hold a hot or cryogenic one Liquid. It is designed as a pressure vessel to prevent the inside Withstand pressure to be able to. In addition to the hydrostatic pressure of the stored liquid can when used as a liquid gas storage by partial Evaporation of liquefied gas in the container often creates a considerable excess pressure. Pressures in the order of about 40 bar are typical here. The inner container 3 has a cylindrical center piece of, for example, 1200 mm in diameter and a length of about 5.3 m with a floor at both ends and is for example made of chrome-nickel steel. A tube for filling and emptying of the inner container 3 has the reference number 5.

Der Außenbehälter 2 ist in seinem zylindrischen Mittelstück aus einem spiralgeschweißten Blechstreifen gefertigt, wobei aneinander angrenzende Wickellagen der Blechstreifen einander um ca. 10 bis 20 mm überlappen und vakuumdicht verschweißt sind. Die Blechstärke beträgt ca. 1 mm, der Außenbehälterdurchmesser etwa 1550 mm. Es ist auch möglich, daß der Außenbehälter 2 aus Kunststoff gefertigt ist. An seinen beiden Enden weist der Außenbehälter 2 als Tiefziehböden gefertigte Böden auf. Das Wickeln der Blechstreifen wird unter Zug durchgeführt, so daß der fertige Außenbehälter 2 aufgrund der dabei entstehenden elatischen Deformierung der Wärmeisolierung 4 unter Vorspannung steht.The outer container 2 is in its cylindrical center piece from a Spirally welded sheet metal strips manufactured, with adjacent winding layers the metal strips overlap each other by approx. 10 to 20 mm and welded vacuum-tight are. The sheet metal thickness is approx. 1 mm, the outer container diameter approx. 1550 mm. It is also possible that the outer container 2 is made of plastic. On his At both ends, the outer container 2 has bottoms made as deep-drawn bottoms. That Winding the sheet metal strips is carried out under tension, so that the finished outer container 2 due to the resulting elastic deformation of the thermal insulation 4 is under tension.

Die Wärmeisolierung 4 besteht im zylindrischen Mantelbereich aus gewickelten Mineralwollematten, deren Fadendurchmesser etwa 3ßm beträgt. Bei einer Wickeldichte von ca. 150 kp/m3 und einer Verdichtung während des Wickelvorgangs um ca. 30 % entsteht dabei eine Druckfestigkeit von ca. 10 N/cm2. Zur Erhöhung der Isolierwirkung wird der Zwischenraum zwischen Innenbehälter 3 und Außenbehälter 2 auf einen Druck von etwa 10 2 mbar evakuiert. Der >-Wert der Isolierung liegt dann bei ca. 0,0010 Watt/mK. Durch das Evakuieren wird die Vorspannung des Außenbehälters 2 ganz oder teilweise aufgehoben, Grundsätzlich ist auch die Verwendung eines anderen Isoliermaterials, beispielsweise Perlite, möglich.The thermal insulation 4 consists of wound in the cylindrical jacket area Mineral wool mats with a thread diameter of about 3 µm. With a winding density of approx. 150 kp / m3 and a compression of approx. 30% during the winding process a compressive strength of approx. 10 N / cm2. To increase the insulating effect the space between inner container 3 and outer container 2 to a pressure of about 10 2 mbar evacuated. The> value of the insulation is then approx. 0.0010 Watt / mK. By evacuating the bias of the outer container 2 is completely or partially repealed, In principle, the use of another is also possible Insulating material, for example perlite, possible.

Im Bodenbereich werden die Isoliermatten in die Außenbehälterböden formgepreßt. Selbstverständlich können statt der gewickelten Mineralwollematten auch im Mantelbereich gepreßte Formteile verwendet werden.In the bottom area, the insulating mats are placed in the outer container bottoms compression molded. Of course, instead of the wrapped mineral wool mats molded parts can also be used in the jacket area.

Außenbehälter 2, Wärmeisolierung 4 und Innenbehälter 3 bilden eine statische Einheit, wobei der Innenbehälter 3 nur auf den jeweiligen Betriebsüberdruck und der übrigen beim Betrieb auftretenden Kräfte (z.B. Lagerkräfte, Windkräfte) dimensioniert werden mußDa durch den mit der Vorspannung des Außenbehälters 2 erzeugten Festkörperdruck des Isoliermaterials eine von außen wirkende Kraft von etwa 10 N/cm2 auf den Innenbehälter 3 erzeugt wird, kann die Kraftkomponente R hervorgerufen durch das Isoliervakuum auf die InnenbehälterwandZvernachlässigt werden. Die Kräfte sind in Figur 1 durch Vektorpfeile 6 (Atmosphärendruck), 7 (Festkörperdruck) und 8 (Betriebsdruck) symbolisiert.Outer container 2, thermal insulation 4 and inner container 3 form one static unit, the inner container 3 only to the respective operating pressure and the other forces occurring during operation (e.g. bearing forces, wind forces) Must be dimensioned as generated by the pretensioning of the outer container 2 Solid-state pressure of the insulating material an externally acting force of about 10 N / cm2 is generated on the inner container 3, the force component R can be caused by the insulating vacuum on the inner container wall Z can be neglected. The forces are in Figure 1 by vector arrows 6 (atmospheric pressure), 7 (solid state pressure) and 8 (operating pressure) symbolizes.

Die auf diese Weise am Innenbehälter 2. erzielten Einsparungen belaufen sich bei einem zulässigen Betriebsüberdruck von z.B. 6 bar auf ca. 15 %, Wie aus Figur 2 hervorgeht, ist der Innenbehälter über eine Abstützungskonstruktion 9 auf einem Fundament 10 gelagert. Der Außenbehälter 2 ist zweckmäßigerweise im Bereich der Abstützkonstruktion 9 verstärkt.The savings achieved on the inner container in this way amount to 2. at a permissible operating pressure of e.g. 6 bar to approx. 15%, How from As can be seen from FIG. 2, the inner container has a support structure 9 a foundation 10 supported. The outer container 2 is expediently in the area the support structure 9 reinforced.

Bei einem stehend angeordneten Behälter, wie er in Figur 3 dargestellt ist, ist der untere Boden 11 verstärkt ausgebildet, beispielsweise aus 4 mm starkem Blech, und ist auf einem Fundament 12 abgestützt. Bei diesem Behälter ist die im unteren Boden 11 angeordnete Wärmeisolierung auf eine Tragfähigkeit von etwa 20 bis 30 N/cm2 verdichtet. Die Isolierwirkung verändert sich dabei nur unwesentlich; sie ist bei schlechtem Vakuum im Zwischenraum zwischen Innenbehälter 3 und Außenbehälter 2 sogar besser.In the case of a standing container, as shown in FIG is, the lower floor 11 is reinforced, for example from 4 mm thick Sheet metal, and is supported on a foundation 12. The im Lower floor 11 arranged thermal insulation to a load capacity of about 20 compressed to 30 N / cm2. the The insulating effect changes only insignificant; if the vacuum is poor, it is in the space between the inner container 3 and outer container 2 even better.

Claims (4)

Patentansprüche 1. Behälter zur Aufnahme einer heißen oder tiefkalten Flüssigkeit mit einem Außenbehälter, einem mit Abstand dazu angeordneten Innenbehälter und einer zwischen Innenbehälter und Außenbehälter angeordneten, Last aufnehmenden und übertragenden Wärmeisolierung, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbehälter (3) druckstabil und der Außenbehälter (2) als dünnwandige elastische Membran ausgeführt ist.Claims 1. Container for holding a hot or cryogenic Liquid with an outer container, one at a distance from it arranged inner container and one arranged between the inner container and the outer container, load-absorbing and transferring thermal insulation, characterized in that the inner container (3) pressure-stable and the outer container (2) designed as a thin-walled elastic membrane is. 2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenbehälter (2) bei nicht evakuiertem Behälter (1) unter Vorspannung steht.2. Container according to claim 1, characterized in that the outer container (2) is under tension when the container (1) is not evacuated. 3. Verfahren zur Herstellung eines Behälters nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall- oder Kunststoffstreifen auf die auf den Innenbehälter (3) aufgebrachten-Wärmeisolierung (4) spiralförmig gewickelt und benachbarte Wickellagen abdichtend miteinander verbunden werden.3. A method of manufacturing a container according to claim 1 or 2, characterized in that a metal or plastic strip on the Inner container (3) applied-thermal insulation (4) wound spirally and adjacent Wrap layers are sealingly connected to one another. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wickeln unter Zug durchgeführt wird.4. The method according to claim 3, characterized in that the swaddling is carried out under tension.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0641728A1 (en) * 1993-08-28 1995-03-08 U. Ammann Maschinenfabrik AG Tank arrangement
CN107166775A (en) * 2016-04-19 2017-09-15 淄博环能海臣环保技术服务有限公司 The nonmetallic inner bag of prestressing force expanding cement composite anti-corrosive built in a kind of tension shell

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