DE4204451A1 - Insulation for cylindrical containers - has individual interconnected circular sectors of insulation material set in superposed layers covering container ends - Google Patents

Insulation for cylindrical containers - has individual interconnected circular sectors of insulation material set in superposed layers covering container ends

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Abstract

The layers (6) can be arranged in spirals and the individual sections stitched together overlapping. The overlapping areas of the individual sectors are pref. set at the same spot in each layer of material. The end face insulation can be fixed on one or more metal grids (2) whose cross-section matches that of the cylindrical container. The layers of the cylinder sleeve insulation can be stuck to the layers of the end face insulation in the overlapping area. USE/ADVANTAGE - The insulation for circular containers can be made in one work step and ensures high insulation quality.

Description

Die Erfindung betrifft eine Isolierung für einen zylindrischen Behälter.The invention relates to insulation for a cylindrical Container.

Bisher werden zylindrische Behälter, beispielsweise Tanks für tiefkalt verflüssigte Gase, mittels um den Zylindermantel gewickelte Bahnen aus Isoliermaterial thermisch isoliert. Die Bahnen von etwa 1 m Breite werden überlappend in mehreren Lagen um den Zylindermantel geführt. An den beiden Stirnseiten des Zylinders wird jeweils ein über den Zylinder überstehender Teil einer Bahn eingeklappt, so daß die Stirnseiten ebenfalls mit Isoliermaterial bedeckt werden. Bei diesem Einklappen des überstehenden Isolierwickels kann man den Nachteil größer werdender Materialmengen in Achsennähe des Zylinders nur durch Entfernen des überflüssigen Isoliermaterials umgehen. Dazu sind während des Isoliervorgangs mehrere Bearbeitungsschritte an den Stirnflächen des zylindrischen Behälters notwendig, die den Isoliervorgang erheblich verlangsamen. So far, cylindrical containers, such as tanks for cryogenic liquefied gases, by means of around the cylinder jacket wound sheets of insulating material thermally insulated. The Lanes approximately 1 m wide are overlapped in several Layers around the cylinder jacket. On the two faces of the cylinder becomes one that protrudes above the cylinder Part of a sheet folded so that the end faces also be covered with insulating material. With this collapse of the protruding insulation winding can make the disadvantage greater material quantities near the axis of the cylinder Avoid removing the unnecessary insulation material. To are several processing steps during the insulation process necessary on the end faces of the cylindrical container, the significantly slow down the insulation process.  

Außerdem versagt diese Methode fast gänzlich, wenn Zylinder­ behälter großen Durchmessers (über 1 m) isoliert werden sollen. Durch Einklappen des überstehenden Isolierwickels vom Zylindermantel auf die Stirnflächen lassen sich dann nämlich nur die äußeren Teile dieser Stirnfläche isolieren, die Rest­ fläche muß angestückelt werden. Dies vergrößert nicht nur den Arbeitsaufwand erheblich, sondern führt auch zu unbefriedig­ enden thermischen Isolationsergebnissen. Die beiden Forde­ rungen einer optimalen Isolation können dann nämlich nicht genügend eingehalten werden: Jede Lage einer Isolierschicht soll eine thermodynamisch isotherme Schicht bilden und jede Stoßstelle zwischen zwei benachbarten Isolierbahnen oder -stücken soll optisch dicht sein.In addition, this method almost completely fails when cylinders large diameter containers (over 1 m) should. By folding in the protruding insulation wrap from Cylinder jacket on the end faces can then namely only insulate the outer parts of this face, the rest area must be patched. This not only increases the Workload significantly, but also leads to unsatisfactory thermal insulation results. The two forde Then optimal insulation is not possible are sufficiently observed: every layer of an insulating layer should form a thermodynamically isothermal layer and each Butt joint between two neighboring insulating sheets or pieces should be optically tight.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbes­ serte Isolation für zylindrische Behälter zu entwickeln, die die genannten Nachteile vermeidet und insbesondere bei großen Behälterdurchmessern eine hohe thermische Isolationsqualität sicherstellt.The invention is therefore based on the object, a verbes develop insulation for cylindrical containers that avoids the disadvantages mentioned and especially with large ones Container diameters a high thermal insulation quality ensures.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß auf den Stirnflächen des Behälters einzelne miteinander verbundene Kreissektoren aus Isoliermaterial die Stirnflächen bedeckend und in mehreren Lagen übereinander angeordnet sind.This object is achieved in that the End faces of the container individually connected Circular sectors made of insulating material covering the end faces and are arranged in several layers one above the other.

Die Stirnflächenisolierung kann demnach erfindungsgemäß in einem eigenen Arbeitsschritt angefertigt werden. Damit entfällt das aufwendige Arbeiten am zu isolierenden Behälter, um gleichzeitig die Stirnfläche zu isolieren, während der Zylindermantel isoliert wird.According to the invention, the end face insulation can be in be made in a separate step. In order to there is no need to work on the container to be insulated, to isolate the face at the same time during the Cylinder jacket is insulated.

Erfindungsgemäß ist das Isoliermaterial in Kreissektoren geschnitten, die die Stirnfläche bedeckend untereinander verbunden sind. Dabei können je nach Art der Zylindermantel­ isolierung die einzelnen Lagen der Stirnflächenisolierung "scheibenweise" übereinander oder aber wendelförmig mit­ einander verbunden angeordnet sein.According to the invention, the insulating material is in circular sectors cut that covering the end face with each other  are connected. Depending on the type of cylinder jacket insulation the individual layers of the face insulation "in slices" one above the other or helically with be connected to each other.

Vorteilhaft ist dabei die wendelförmige Verbindung der einzelnen Lagen der Stirnflächenisolierung, wenn die Bahnen des Isoliermaterials mehrlagig und fortlaufend um den Zylindermantel geführt sind.The helical connection is advantageous individual layers of end face insulation when the sheets of the insulating material in several layers and continuously around the Cylinder jacket are guided.

Weiterhin ist es günstig, wenn die einzelnen Kreissektoren des Isoliermaterials überlappend vernäht sind. Das Vernähen erfolgt mit einem Kunststoffaden, der fast keine Wärmeleitung aufweist.Furthermore, it is advantageous if the individual circular sectors of the Insulating material is sewn overlapping. The sewing is done with a plastic cord that has almost no heat conduction having.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Überlappungen der einzelnen Kreissektoren sich in jeder Lage der Stirnflächen­ isolierung an der gleichen Stelle befinden. Durch die über­ einanderliegenden Überlappungen entsteht jeweils von Lage zu Lage ein Zwischenraum. Dieser Zwischenraum beeinträchtigt die Wärmeleitung zwischen den Lagen, insbesondere durch Abnahme der Berührungspunkte der Lagen gegeneinander.It turns out to be advantageous if the overlaps of the individual circular sectors are in every position of the end faces insulation in the same place. Through the over mutually overlapping arises from layer to layer Location a space. This gap affects the Heat conduction between the layers, in particular through decrease the points of contact between the layers.

Um diese Zwischenräume zu vergrößern, und um die Wärmeleitung an den Überlappungsstellen weiter zu mindern, kann entlang der Verbindungslinie der einzelnen Kreissektoren jeweils ein Streifen eines Isoliermaterial angebracht sein.To enlarge these gaps and to conduct heat Reducing further at the overlap points can along the Connection line of the individual circle sectors Strips of an insulating material may be attached.

In einer fertigungstechnischen Variante ist die Stirnflächen­ isolierung auf einem oder mehreren Metallgittern, deren Querschnitt dem des zylindrischen Behälters entspricht, fixiert. Die Stirnflächenisolierung kann getragen von dem Metallgerüst an den zylindrischen Behalter herangefahren werden und anschließend kann die Stirnflächenisolierung mit der Zylindermantelisolierung verwoben werden. Zwischen den einzelnen Metallgittern, z. B. auf Vorder- und Rückseite einer Stirnflächenisolierung darf selbstverständlich keine thermisch leitende Verbindung hergestellt werden.The end faces are in a manufacturing variant insulation on one or more metal grids, their Cross-section corresponds to that of the cylindrical container, fixed. The end face insulation can be worn by the Metal frame moved up to the cylindrical container and then the face insulation with  the cylinder jacket insulation are woven. Between individual metal grids, e.g. B. on the front and back of one Face insulation must of course not be thermal conductive connection.

Bei einer Isolierung für einen zylindrischen Behälter, bei dem der Zylindermantel mit einem bahnförmigen Isoliermaterial mehrlagig umwickelt ist, erweist es sich erfindungsgemäß als vorteilhaft, wenn der Querschnitt der angefertigten Stirn­ flächenisolierung größer dem des Zylinders ist, wobei die über den Zylinderquerschnitt ragenden Teile der Lagen der Stirn­ flächenisolierung nacheinander zwischen jeweils zwei Lagen des um den Zylindermantel gewickelten Isoliermaterials geklappt sind. Diese lagengleiche Anordnung der Isolierschichten erfüllt gut die thermodynamische Forderung der Isothermie der Einzelschichten.In the case of insulation for a cylindrical container in which the cylinder jacket with a sheet-like insulating material is wrapped in multiple layers, it turns out according to the invention as advantageous if the cross section of the manufactured forehead surface insulation is greater than that of the cylinder, with the over parts of the layers of the forehead protruding from the cylinder cross section surface insulation one after the other between two layers of the folded around the cylinder jacket wrapped insulating material are. This arrangement of the insulating layers in the same position well meets the thermodynamic requirement of isothermal energy Single layers.

Eine derartige Isolierung ist in einem Arbeitsgang herstell­ bar: Nachdem die beschriebenen Stirnflächenisolierungen angefertigt sind, werden diese an die beiden Stirnflächen des Zylinders geführt. Während der einer Stirnfläche nächste Teil des Zylindermantels isoliert wird, wird der überstehende Teil der ersten Lage der Stirnflächenisolierung auf den Zylinder­ mantel geklappt und die Bahn mit Isoliermaterial darüber abgerollt. Dieser Vorgang wird solange fortgesetzt, bis alle Lagen der Stirnflächenisolierung mit denen der Zylindermantel­ isolierung verwoben sind.Such insulation can be produced in one operation bar: After the end face insulation described are made, these are on the two end faces of the Cylinder led. During the part closest to an end face of the cylinder jacket is isolated, the protruding part the first layer of face insulation on the cylinder coat folded and the sheet with insulating material over it unrolled. This process continues until everyone Layers of the end face insulation with those of the cylinder jacket insulation are woven.

Werden die Bahnen kontinuierlich um den Zylindermantel gewickelt, ist eine wendelförmige Anordnung der einzelnen Lagen der Stirnflächenisolierung erforderlich. Die Isolier­ bahnen des Zylindermantels können dann spiralenförmig zwischen die Lagen der Stirnflächenisolierung eingefügt werden. The tracks are continuously around the cylinder jacket wrapped is a helical arrangement of each Layers of the end face insulation required. The isolation tracks of the cylinder jacket can then spiral between the layers of the face insulation are inserted.  

Um eine dauerhafte Verbindung von Stirnflächen- und Zylindermantelisolierung zu besitzen, sind die Lagen der Zylindermantelisolierung mit den Lagen der Stirnflächen­ isolierung im Überlappungsbereich verklebt.To create a permanent connection between the face and To have cylinder jacket insulation are the layers of Cylinder jacket insulation with the layers of the end faces insulation glued in the overlap area.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel das Herstellungs­ verfahren und die Vorteile der erfindungsgemäßen Isolierung näher erläutern.The following is an embodiment of the manufacturing process and the advantages of the insulation according to the invention explain in more detail.

In Fig. 1 ist schematisch ein Metallgitter 2 mit zugehörigem Rahmen 1 gezeigt, auf das einige Kreissektoren 3 aus Isolier­ material aufgebracht sind. Die Überlappungsstellen 4 der einzelnen Kreissektoren 3 sind vernäht. Das Metallgitter 2 weist eine Durchtrittsöffnung 5 für ein Zuleitungsrohr zum zylindrischen Behälter auf.In Fig. 1, a metal grid 2 with an associated frame 1 is shown schematically, on which some circular sectors 3 are made of insulating material. The overlap points 4 of the individual circular sectors 3 are sewn. The metal grid 2 has a passage opening 5 for a feed pipe to the cylindrical container.

Fig. 2 stellt wiederum schematisch die Lagen 6 der Stirn­ flächenisolierung dar, wobei jede Lage 6 aus mehreren Kreis­ sektoren 3 besteht, die untereinander vernäht sind. Ein Metallgitter 2 mit Durchtrittsöffnung 5 trägt die Lagen 6 aus Isoliermaterial. Fig. 2 again schematically shows the layers 6 of the end face insulation, each layer 6 consists of several circular sectors 3 , which are sewn together. A metal grid 2 with a passage opening 5 supports the layers 6 made of insulating material.

Um einen 270 m3-Tank für tiefkalt verflüssigten Wasser­ stoff mit den Abmessungen 25 m Länge und 3,8 m Durchmesser qualitativ hochwertig zu isolieren, wird zunächst in einem unabhängigen Arbeitsgang eine erfindungsgemäße Stirnflächen­ isolierung angefertigt.To isolate a 270 m 3 tank for cryogenic liquefied hydrogen with the dimensions 25 m length and 3.8 m diameter high quality, an end face insulation according to the invention is first made in an independent operation.

Dazu wird auf ein Metallgerüst, bestehend aus einem Metall­ gitter 2 auf einem Rahmen 1, eine Vielzahl von Kreissektoren 3 eines Isoliermaterials aufgebracht, welche untereinander überlappend mit einem Kunststoffaden vernäht werden (Fig. 1). Das gesamte Metallgerüst, dessen Querschnitt dem des zylindrischen Wasserstofftanks entspricht, wird auf diese Weise mit Kreissektoren 3 belegt, welche ihrerseits mit dem Metallgitter 2 thermisch nicht leitend verbunden sind. Anschließend wird eine zweite Lage 6 von Kreissektoren 3 an die erste Lage 6 angeknüpft, wobei die Überlappungsstellen 4 jeweils übereinander zu liegen kommen und eine wendelförmige Struktur entsteht. Die Lagen 6 überragen, wie aus den Figuren ersichtlich, den Querschnitt des Metallgerüstes. Je nach gewünschter Güte der Isolierung werden etwa 50 bis 150 solcher Lagen 6 übereinander, wendelförmig fortlaufend gebildet.For this purpose, a plurality of circular sectors 3 of an insulating material is applied to a metal frame consisting of a metal grid 2 on a frame 1 , which are sewn overlapping one another with a plastic thread ( Fig. 1). The entire metal frame, the cross section of which corresponds to that of the cylindrical hydrogen tank, is thus covered with circular sectors 3 , which in turn are not thermally connected to the metal grid 2 . Subsequently, a second layer 6 of circular sectors 3 is attached to the first layer 6 , the overlap points 4 coming to lie one above the other and a helical structure is formed. The layers 6 protrude, as can be seen from the figures, the cross section of the metal frame. Depending on the desired quality of the insulation, about 50 to 150 such layers 6 are continuously and helically formed one above the other.

Fig. 2 zeigt schematisch die fertiggestellte Stirnflächen­ isolierung mit etwa 50 Lagen 6 für die Isolierung des Wasserstofftanks. Die Überlappungsstellen 4 der einzelnen Kreissektoren 3 sind zusätzlich durch etwa 50 mm breite Streifen des Isoliermaterials verstärkt. Dadurch wird der später evakuierte Zwischenraum zwischen den einzelnen Lagen 6 vergrößert, wodurch die Güte der thermischen Isolierung weiter zunimmt. Als Isoliermaterial wird beispielsweise eine Folie aus Aluminium mit einem Glas-Vlies verwendet. Fig. 2 shows schematically the finished end face insulation with about 50 layers 6 for the insulation of the hydrogen tank. The overlap points 4 of the individual circular sectors 3 are additionally reinforced by approximately 50 mm wide strips of the insulating material. As a result, the later evacuated space between the individual layers 6 is enlarged, whereby the quality of the thermal insulation increases further. For example, an aluminum foil with a glass fleece is used as the insulating material.

Es werden pro Behälter zwei derartiger Stirnflächen­ isolierungen angefertigt, wobei die Lagen 6 der einen eine linksgängige, die der anderen eine rechtsgängige Wendel bilden.Two such end faces are made of insulation per container, the layers 6 of which form a left-handed spiral and the other a right-handed spiral.

Die erfindungsgemäßen Stirnflächenisolierungen werden nun an die Stirnflächen des zylindrischen Behälters geführt, der seinerseits mit etwa 1 m breiten Bahnen des Isolationsmaterials isoliert wird. An den beiden den Stirnflächen am nächsten gelegenen Teilen des Zylindermantels werden jeweils die Bahnen des Isoliermaterials auf die auf den Zylindermantel geklappten überstehenden Teile der Lagen 6 der Stirnflächenisolierung aufgebracht. Der Überlappungsbereich wird verklebt. The end face insulations according to the invention are now guided to the end faces of the cylindrical container, which in turn is insulated with approximately 1 m wide strips of the insulation material. At the two parts of the cylinder jacket closest to the end faces, the webs of the insulating material are applied to the protruding parts of the layers 6 of the end face insulation folded onto the cylinder jacket. The overlap area is glued.

Die beiden Überlappungsbereiche der Stirnflächen- und der Zylindermantelisolierung bilden somit eine links- bzw. rechtgängige Spirale.The two overlap areas of the face and the Cylinder jacket insulation thus form a left or right-handed spiral.

Lage für Lage 6 der Stirnflächenisolierung ist somit erfin­ dungsgemäß mit den Lagen der Zylindermantelisolierung ver­ woben. Jede Isolierlage bildet über den gesamten Behälter eine isotherme Schicht und die Stoß- oder Verbindungsstellen der einzelnen Isolierbahnen sind optisch dicht. Dies bewirkt eine gegenüber herkömmlichen Isolationen deutlich erhöhte Qualität. Der erfindungsgemäß isolierte Behälter wird in einen zweiten Behälter eingefahren und der Raum zwischen den beiden Behältern wird evakuiert.Layer by layer 6 of the end face insulation is thus woven according to the invention with the layers of the cylinder jacket insulation. Each insulation layer forms an isothermal layer over the entire container and the joints or connection points of the individual insulation sheets are optically sealed. This results in a significantly higher quality than conventional insulation. The container insulated according to the invention is moved into a second container and the space between the two containers is evacuated.

Der erfindungsgemäß isolierte Wasserstofftank besitzt neben dem Vorteil einer erhöhten Isolierqualität einen wesentlich vereinfachten Herstellungsprozeß mit verkürzten Montagezeiten.The hydrogen tank insulated according to the invention also has the advantage of increased insulation quality simplified manufacturing process with shorter assembly times.

Claims (8)

1. Isolierung für einen zylindrischen Behälter, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Stirnflächen des Behälters einzelne miteinander verbundene Kreissektoren (3) aus Isoliermaterial die Stirnflächen bedeckend und in mehreren Lagen übereinander angeordnet sind.1. Insulation for a cylindrical container, characterized in that individual interconnected circular sectors ( 3 ) of insulating material covering the end faces and are arranged in several layers one above the other on the end faces of the container. 2. Isolierung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen (6) der Stirnflächenisolierung wendelförmig angeordnet sind.2. Insulation according to claim 1, characterized in that the layers ( 6 ) of the end face insulation are arranged helically. 3. Isolierung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kreissektoren (3) des Isoliermaterials überlappend vernäht sind.3. Insulation according to claim 1 or 2, characterized in that the individual circular sectors ( 3 ) of the insulating material are sewn overlapping. 4. Isolierung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Überlappungsstellen (4) der einzelnen Kreissektoren (3) sich in jeder Lage (6) der Stirnflächenisolierung an der gleichen Stelle befinden.4. Insulation according to claim 3, characterized in that the overlap points ( 4 ) of the individual circular sectors ( 3 ) are in each layer ( 6 ) of the end face insulation at the same point. 5. Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Verbindungslinie der einzelnen Kreissektoren (3) jeweils ein Streifen eines Isoliermaterials angebracht ist. 5. Insulation according to one of claims 1 to 4, characterized in that a strip of insulating material is attached along the connecting line of the individual circular sectors ( 3 ). 6. Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächenisolierung auf einem oder mehreren Metallgittern (2), deren Querschnitt dem des zylindrischen Behälters entspricht, fixiert ist.6. Insulation according to one of claims 1 to 5, characterized in that the end face insulation on one or more metal grids ( 2 ), the cross section of which corresponds to that of the cylindrical container, is fixed. 7. Isolierung für einen zylindrischen Behälter, bei dem der Zylindermantel mit einem bahnförmigen Isoliermaterial mehrlagig umwickelt ist, unter Verwendung einer Isolierung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Querschnitt der Stirnflächenisolierung größer dem des Zylinders ist, dadurch gekennzeichnet, daß die über den Zylinderquerschnitt ragenden Teile der Lagen (6) der Stirnflächenisolierung nacheinander zwischen jeweils zwei Lagen des um den Zylindermantel gewickelten Isoliermaterials geklappt sind.7. Insulation for a cylindrical container, in which the cylinder jacket is wrapped in multiple layers with a sheet-like insulating material, using an insulation according to one of claims 1 to 6, wherein the cross section of the end face insulation is larger than that of the cylinder, characterized in that the over Parts of the layers ( 6 ) of the end face insulation projecting from the cylinder cross section are folded one after the other between two layers of the insulating material wound around the cylinder jacket. 8. Isolierung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagen der Zylindermantelisolierung mit den Lagen (6) der Stirnflächenisolierung im Überlappungsbereich verklebt sind.8. Insulation according to claim 7, characterized in that the layers of the cylinder jacket insulation with the layers ( 6 ) of the end face insulation are glued in the overlap area.
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