EP0063714B1 - Vorrichtung zur Lagerung des Innenbehälters eines vakuumisolierten zylindrischen Transportbehälters - Google Patents

Vorrichtung zur Lagerung des Innenbehälters eines vakuumisolierten zylindrischen Transportbehälters Download PDF

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EP0063714B1
EP0063714B1 EP82102814A EP82102814A EP0063714B1 EP 0063714 B1 EP0063714 B1 EP 0063714B1 EP 82102814 A EP82102814 A EP 82102814A EP 82102814 A EP82102814 A EP 82102814A EP 0063714 B1 EP0063714 B1 EP 0063714B1
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bearing
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inner chamber
bending
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Friedrich Kössl
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Messer Griesheim GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/08—Mounting arrangements for vessels
    • F17C13/083—Mounting arrangements for vessels for medium-sized mobile storage vessels, e.g. tank vehicles or railway tank vehicles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2203/00—Vessel construction, in particular walls or details thereof
    • F17C2203/01—Reinforcing or suspension means

Definitions

  • the invention relates to a device for storing the inner container of a vacuum-insulated cylindrical transport container for low-boiling liquefied gases in the outer container.
  • the bearing elements should be as light as possible and designed so that the inner container can have the largest possible diameter. This is intended to keep the share of the payload in the permissible total container weight as large as possible. After all, the bearing elements should be poor thermal bridges so that they do not impair the vacuum insulation too much. This should keep evaporation losses low. These demands contradict each other. The goal of the container designers is therefore to create inner container bearings that represent an optimal compromise between the conflicting requirements.
  • the national and international transport regulations for dangerous goods further limit the possibilities of the designer.
  • the inner container storage must be designed so that twice the total weight in the direction of travel and in the vertical direction down and the single total weight is taken up and horizontally sideways.
  • An additional limiting condition is that the shape of the bottoms and the cylindrical shape of the outer container must not be interrupted, since such interruptions reduce the payload disproportionately.
  • a further limitation is given by the manufacturing costs, which technically preclude inner container storage from the outset.
  • the invention has for its object to provide an inner container storage within the framework of the conditions mentioned, with which large payloads can be realized and the manufacturing costs can be reduced.
  • the trapezoidal transverse segments of the fixed bearing form a shear-resistant connection between the inner and outer container, which widens towards the outer container in accordance with the torque curve, so that the longitudinal forces can be absorbed in the direction of travel. Since these longitudinal forces do not have to be absorbed by the floating bearing, the transverse segments there preferably have the shape of a rectangle in order to save weight.
  • a T-shaped reinforcing ring is preferably each arranged on the inner surface of the inner container in the area of the fixed bearing and the floating bearing. Ropes which are guided in the area of the fixed bearing and floating bearing over the inner container and are fastened in abutments which are arranged on the inner surface of the outer container are preferred as elastic holders.
  • An important advantage of the invention is that the distance in the area of the inner container storage between the inner and outer container can be considerably reduced compared to previous designs, without the thermal insulation and the stability being reduced. This results in a considerable increase in the payload.
  • the design of the fixed and floating bearings is also so simple that the manufacturing costs are noticeably reduced.
  • the vacuum-insulated transport container shown in FIG. 1 consists of the inner container 1 and the outer container 2.
  • the undercarriage and the fastening of the outer container on the undercarriage are not shown.
  • a vacuum is maintained between the inner container 1 and the outer container 2 for insulation.
  • the inner container 1 is stored in the outer container 2 by means of a fixed bearing 3, a floating bearing 4 and ropes 5.
  • the ropes 5 are fastened to abutments 6 which are arranged on the outer container 2.
  • the fixed bearing 3 consists of a rigid sheet metal construction with a meandering cross section parallel to the circumference of the transport container.
  • This rigid sheet metal construction essentially consists of transverse segments 7 arranged in the longitudinal direction of the transport container and segments 8 running in the circumferential direction.
  • Another part of the fixed bearing 3 is the bearing shell 9, which is fastened on the support ring 10, which is welded onto the inner container 1.
  • a corresponding support ring 11 is provided on the outer container 2.
  • the floating bearing 4 is also designed according to the invention as a rigid sheet metal construction. In principle, it corresponds to the fixed bearing 3, that is to say essentially consists of transverse segments 12 and segments 13. Furthermore, support rings 14 and 15 are provided on the inner and outer container. The connection to the inner container 1 is made via a bearing shell 16, which, in contrast to the fixed bearing 3, is not rigidly connected to the inner container 1. The inner container 1 therefore slides on the bearing shell 16 by means of the support ring 14. The floating bearing 4 is therefore not stressed by temperature-related changes in the length of the inner container 1.
  • a reinforcing ring 17 with a T-shaped cross section is provided in the area of the floating bearing 4.
  • a corresponding reinforcement ring is also located in the area of the fixed bearing 3, but is not shown in the drawing.
  • the upward forces are absorbed by ropes 5.
  • Fig. 7 shows the attachment of the ropes 5 to the outer container in detail.
  • the ropes 5 are guided over the inner container 1 and attached to abutments 6.
  • the attachment and bracing is carried out by screw connections 18.
  • the abutments 6 are welded to the inside of the outer container 2.
  • the abutments 6 are reinforced by stiffening plates 19 and 20.
  • the invention makes it possible to maintain the distance between the inner and outer containers of approximately 150 mm in the area of the inner container storage in a road transport container of customary size. This means a high proportion of the payload in the permissible total container weight. At the same time, the heat-conducting cross-section from the inner to the outer container is kept so small that the thermal insulation corresponds to the current state of the art.
  • the shrinkage of the inner container in diameter when the temperature changes from the assembled state to the operating state is taken into account by appropriate pretensioning of the ropes 5, so that the ropes are tension-free in the operating state.
  • the payload was increased by approx. 500 kg in one design. Since the rigid construction of the saddle bearings is relatively simple, it also saved around 200 hours in production.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung des Innenbehälters eines vakuumisolierten zylindrischen Transportbehälters für tiefsiedende verflüssigte Gase im Aussenbehälter.
  • Zur Lagerung des Innenbehälters eines doppelwandigen vakuumisolierten Transportbehälters werden in der Technik im wesentlichen Zug- und Druckstangen, elastische Bänder und Seile, sowie Gleitlager und Festlager verwendet. Diesen Stand der Technik zeigen beispielsweise die DE-B. 1805785, US-A. 2814410 und GB-A. 877 741. An die Lagerung des Innenbehälters im Aussenbehälter werden drei wesentliche Forderungen gestellt. Die Lagerung muss so stark dimensioniert sein, dass alle auftretenden statischen und dynamischen Kräfte sicher aufgenommen werden.
  • Die Lagerelemente sollen möglichst leicht sein und so gestaltet sein, dass der Innenbehälter einen möglichst grossen Durchmesser erhalten kann. Hierdurch soll der Anteil der Nutzlast am zulässigen Behältergesamtgewicht möglichst gross gehalten werden. Schliesslich sollen die Lagerelemente schlechte Wärmebrücken sein, damit sie die Vakuumisolation nicht zu sehr beeinträchtigen. Hierdurch sollen die Verdampfungsverluste gering gehalten werden. Diese Forderungen stehen im Widerspruch zueinander. Ziel der Behälterkonstrukteure ist es deshalb, Innenbehälterlagerungen zu schaffen, die einen optimalen Kompromiss aus den gegensätzlichen Forderungen darstellen.
  • Die nationalen und internationalen Transportvorschriften für gefährliche Güter schränken die Möglichkeiten des Konstrukteurs weiter ein. Nach diesen Vorschriften muss die Innenbehälterlagerung so ausgeführt sein, dass das zweifache Gesamtgewicht in Fahrtrichtung und in vertikaler Richtung nach unten und das einfache Gesamtgewicht nach oben und in horizontal seitlicher Richtung aufgenommen wird. Als zusätzliche einschränkende Bedingung sei genannt, dass die Form der Böden und die zylindrische Form des Aussenbehälters nicht unterbrochen werden darf, da derartige Unterbrechungen die Nutzlast überproportional verringern. Eine weitere Beschränkung ist durch die Herstellkosten gegeben, welche technisch zu aufwendige Innenbehälterlagerungen von vornherein ausschliessen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innenbehälterlagerung im Rahmen der genannten Bedingungen zu schaffen, mit der sich grosse Nutzlasten realisieren und die Herstellkosten reduzieren lassen.
  • Bei einer Vorrichtung zur Lagerung des Innenbehälters eines vakuumisolierten zylindrischen Transportbehälters für tiefsiedende verflüssigte Gase im Aussenbehälter.
    • a) Die Vorrichtung besteht aus einer Zweipunktauflagerung mit einem Festlager und einem Loslager, sowie elastischen Halterungen zur Aufnahme der nach oben und eines Teils der zur Seite gerichteten Kräfte;
    • b) Das Loslager und das Festlager sind als biegesteife Blechkonstruktionen ausgebildet, die in Längsrichtung des Transportbehälters verlaufende Quersegmente aufweisen und die sich im unteren Teil des zwischen dem Innenbehälter und dem Aussenbehälter befindlichen Zwischenraumes in Umfangsrichtung erstrecken;
    • c) Im Schnitt parallel zum Umfang des Transportbehälters besitzen die biegesteifen Blechkonstruktionen einen mäanderförmigen Querschnitt;
    • d) Die in Längsrichtung des Transportbehälters verlaufenden Quersegmente der biegesteifen Blechkonstruktionen haben zumindest beim Festlager die Form eines Trapezes, dessen grosse Seite mit dem Aussenbehälter und dessen kleine Seite mit dem Innenbehälter verbunden ist.
  • Die trapezförmigen Quersegmente des Festlagers bilden eine schubfeste Verbindung zwischen Innen- und Aussenbehälter, welche sich entsprechend dem Momentenverlauf zum Aussenbehälter hin erweitert, so dass die Längskräfte in Fahrtrichtung aufgenommen werden können. Da diese Längskräfte vom Loslager nicht aufgenommen werden müssen, haben dort die Quersegmente vorzugsweise die Form eines Rechtecks, um Gewicht einzusparen. Vorzugsweise werden ausserdem je ein T-förmiger Verstärkungsring auf der Innenfläche des Innenbehälters im Bereich des Festlagers und des Loslagers angeordnet. Als elastische Halterungen werden Seile bevorzugt, die im Bereich von Festlager und Loslager über den Innenbehälter geführt sind und in Widerlagern befestigt sind, die auf der Innenfläche des Aussenbehälters angeordnet sind.
  • Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass der Abstand im Bereich der Innenbehälterlagerung zwischen Innen- und Aussenbehälter gegenüber bisherigen Konstruktionen beträchtlich verringert werden kann, ohne dass die Wärmeisolierung und die Stabilität verringert werden. Hierdurch ergibt sich eine beträchtliche Vergrösserung der Nutzlast. Die konstruktive Ausbildung des Fest- und des Loslagers ist zudem so einfach, dass die Herstellkosten spürbar verringert werden.
  • Die Zeichnungen veranschaulichen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht des Transportbehälters,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch das Festlager,
    • Fig. 3 einen Schnitt durch das Loslager,
    • Fig. 4 eine Draufsicht auf das Festlager,
    • Fig. 5 eine Draufsicht auf das Loslager,
    • Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig.1,
    • Fig. 7 einen Ausschnitt aus Fig. 6.
  • Der in Fig. 1 dargestellte vakuumisolierte Transportbehälter besteht aus dem Innenbehälter 1 und dem Aussenbehälter 2. Das Fahrwerk und die Befestigung des Aussenbehälters auf dem Fahrwerk sind nicht dargestellt. Zwischen dem Innenbehälter 1 und dem Aussenbehälter 2 wird zur Isolation ein Vakuum aufrechterhalten. Die Lagerung des Innenbehälters 1 im Aussenbehälter 2 erfolgt durch ein Festlager 3, ein Loslager 4 und Seile 5. Die Seile 5 sind an Widerlagern 6 befestigt, die am Aussenbehälter 2 angeordnet sind.
  • Die Fig. 2 und 4 zeigen das Festlager 3 im Querschnitt und in Draufsicht. Erfindungsgemäss besteht das Festlager 3 aus einer biegesteifen Blechkonstruktion mit einem mäanderförmigen Querschnitt parallel zum Umfang des Transportbehälters. Diese biegesteife Blechkonstruktion besteht im wesentlichen aus in Längsrichtung des Transportbehälters angeordneten Quersegmenten 7 und in Umfangsrichtung verlaufenden Segmenten 8. Erfindungsgemäss haben die Quersegmente 7 die Form eines Trapezes, dessen grosse Seite mit dem Aussenbehälter 2 und dessen kleine Seite mit dem Innenbehälter 1 verbunden ist. Ein weiteres Teil des Festlagers 3 ist die Lagerschale 9, die auf dem Stützring 10 befestigt ist, der auf den Innenbehälter 1 geschweisst ist. Am Aussenbehälter 2 ist ein entsprechender Stützring 11 vorgesehen.
  • Die Fig. 3 und 5 zeigen das Loslager 4 im Schnitt und in Draufsicht. Fig. 6 zeigt eine Seitenansicht des Loslagers 4. Das Loslager 4 ist ebenfalls erfindungsgemäss als biegesteife Blechkonstruktion ausgebildet. Im Prinzip entspricht es dem Festlager 3, besteht also im wesentlichen aus Quersegmenten 12 und Segmenten 13. Ferner sind Stützringe 14 und 15 am Innen- bzw. Aussenbehälter vorhanden. Die Verbindung zum Innenbehälter 1 erfolgt über eine Lagerschale 16, die aber im Gegensatz zum Festlager 3 nicht starr mit dem Innenbehälter 1 verbunden ist. Der Innenbehälter 1 gleitet daher mittels des Stützringes 14 auf der Lagerschale 16. Das Loslager 4 wird daher durch temperaturbedingte Längenänderungen des Innenbehälters 1 nicht beansprucht. Da Beanspruchungen des Loslagers 4 in Längsrichtung nicht auftreten, ist es nicht erforderlich, den Quersegmenten 12 eine Trapezform zu geben wie sie das Festlager 3 aufweist. Beim Loslager 4 haben daher die Quersegmente 12 die Form eines Rechtecks. Im Innenbehälter 1 ist ein Verstärkungsring 17 mit T-förmigem Querschnitt im Bereich des Loslagers 4 vorgesehen. Ein entsprechender Verstärkungsring befindet sich auch im Bereich des Festlagers 3, ist aber auf der Zeichnung nicht dargestellt. Die Kräfte nach oben werden durch Seile 5 aufgenommen. Fig. 7 zeigt die Befestigung der Seile 5 am Aussenbehälter im Detail. Die Seile 5 sind über dem Innenbehälter 1 geführt und an Widerlagern 6 befestigt. Die Befestigung und Verspannung erfolgt durch Verschraubungen 18. Die Widerlager 6 sind an die Innenseite des Aussenbehälters 2 geschweisst. Die Widerlager 6 sind durch Versteifungsbleche 19 und 20 verstärkt.
  • Die Erfindung ermöglicht es, bei einem Strassentransportbehälter üblicher Grösse den Abstand zwischen Innen- und Aussenbehälter von ca. 150 mm auch im Bereich der Innenbehälterlagerung beizubehalten. Dies bedeutet einen hohen Anteil der Nutzlast am zulässigen Behältergesamtgewicht. Gleichzeitig wird der wärmeleitende Querschnitt vom Innen- zum Aussenbehälter so klein gehalten, dass die Wärmeisolierung dem derzeitigen Stand der Technik entspricht. Die Schrumpfungen des Innenbehälters im Durchmesser bei der Temperaturänderung vom Montagezustand zum Betriebszustand werden durch entsprechende Vorspannung der Seile 5 berücksichtigt, so dass die Seile im Betriebszustand spannungsfrei sind. Bei einer ausgeführten Konstruktion wurde die Nutzlast um ca. 500 kg erhöht. Da die biegesteife Konstruktion der Sattellager verhältnismässig einfach ist, wurden darüber hinaus ca. 200 Stunden bei der Fertigung eingespart.
  • Bei sehr grossen Transportbehältern, d.h. solchen, die das zulässige Gesamtgewicht voll ausnutzen, kann es aus Stabilitätsgründen erforderlich werden, die biegesteifen Blechkonstruktionen durch zusätzliche Segmente 8, 13 zu ergänzen, so dass sich im Schnitt parallel zum Umfang des Transportbehälters durch die Lager aneinandergereihte rechteckförmige Querschnitte ergeben. Derartige biegesteife Blechkonstruktionen sind zwar schwerer und leiten mehr Wärme als solche mit mäanderförmigem Querschnitt, wegen der relativ höheren Nutzlast bei grossen Transportbehältern kann dies aber in Kauf genommen werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Lagerung des Innenbehälters (1) eines vakuumisolierten zylindrischen Transportbehälters für tiefsiedende verflüssigte Gase im Aussenbehälter (2), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
a) die Vorrichtung besteht aus einer Zweipunktauflagerung mit einem Festlager (3) und einem Loslager (4), sowie elastischen Halterungen zur Aufnahme der nach oben und eines Teils der zur Seite gerichteten Kräfte;
b) das Loslager und das Festlager sind als biegesteife Blechkonstruktionen ausgebildet, die in Längsrichtung des Transportbehälters verlaufende Quersegmente (7,12) aufweisen und die sich im unteren Teil des zwischen dem Innenbehälter (1) und dem Aussenbehälter (2) befindlichen Zwischenraumes in Umfangsrichtung erstrecken;
c) Im Schnitt parallel zum Umfang des Transportbehälters besitzen die biegesteifen Blechkonstruktionen einen mäanderförmigen Querschnitt;
d) die in Längsrichtung des Transportbehälters verlaufenden Quersegmente (7, 12) der biegesteifen Blechkonstruktionen haben zumindest beim Festlager die Form eines Trapezes, dessen grosse Seite mit dem Aussenbehälter und dessen kleine Seite mit dem Innenbehälter verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung des Transportbehälters verlaufenden Quersegmente (12) der biegesteifen Blechkonstruktion des Loslagers die Form eines Rechtecks haben.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch je einen T-förmigen Verstärkungsring (17) auf der Innenfläche des !nnenbehälters im Bereich von Festlager und Loslager.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastischen Halterungen als Seile (5) ausgebildet sind, die im Bereich von Festlager und Loslager über den Innenbehälter geführt sind und in Widerlagern (6) befestigt sind, die auf der Innenfläche des Aussenbehälters angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, insbesondere für sehr grosse Transportbehälter, dadurch gekennzeichnet, dass die biegesteifen Blechkonstruktionen durch zusätzliche Segmente (8, 13) ergänzt sind, so dass sich im Schnitt parallel zum Umfang des Transportbehälters durch die Lager rechteckförmige Querschnitte ergeben.
EP82102814A 1981-04-27 1982-04-02 Vorrichtung zur Lagerung des Innenbehälters eines vakuumisolierten zylindrischen Transportbehälters Expired EP0063714B1 (de)

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DE3116667A1 (de) 1982-11-04
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