ES2291508T3 - Recipiente de almacenaje para medios criogenos. - Google Patents
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Abstract
Recipiente de almacenaje (100), especialmente recipiente de almacenaje para líquidos ultrafríos (200), preferiblemente para hidrógeno líquido, que presenta un recipiente exterior (300) y un recipiente interior (400), estando el recipiente interior (400) unido con el recipiente exterior (300) a través de una suspensión, en donde - la suspensión está formada por al menos tres armaduras portantes, y caracterizado porque - al menos una de las armaduras portantes es una armadura portante tridimensional que está constituida por al menos tres barras (500, 500'', 500'''') y/o cables pretensados y éstos están montados articuladamente y unidos con el recipiente interior (400) y/o el recipiente exterior (300), - al menos otra armadura portante es una armadura portante bidimensional que está constituida por al menos dos barras (505, 505'') y/o cables pretensados y éstos están montados articuladamente y unidos con el recipiente interior (400) y/o el recipiente exterior (300), - al menos otra armadura portante es una armadura portante unidimensional que está constituida por al menos una barra (550) y/o un cable pretensado y ésta o éste están montados articuladamente y unidos con el recipiente interior (400) y/o el recipiente exterior (300), y - las barras (50, 50'', ..., 500, 500'', ..., 505, 505'', ..., 550, ...) y/o los cables pretensados de al menos una armadura de celosía están montados en forma deslizante y unidos con el recipiente interior (40, 400) y/o el recipiente exterior (30, 300).
Description
Recipiente de almacenaje para medios
criógenos.
La invención concierne a un recipiente de
almacenaje, especialmente un recipiente de almacenaje para líquidos
ultrafríos, preferiblemente para hidrógeno líquido, que presenta un
recipiente exterior y un recipiente interior, estando unido el
recipiente interior con el recipiente exterior a través de una
suspensión.
En lo que sigue se anteponen a las designaciones
de medios criógenos especiales, según su estado de agregación, las
letras "G" para "gaseoso" y "L" para "líquido" o
"licuado"; es decir, por ejemplo, GH_{2} o LH_{2} para
hidrógeno gaseoso o líquido.
En la actualidad, especialmente el hidrógeno
adquiere cada vez más importancia como portador de energía debido a
la demanda creciente de energía y al incremento de la concienciación
medioambiental. Así, se propulsan ya camiones, autobuses y
automóviles de turismo por medio de motores o pilas de combustible
que funcionan con hidrógeno. Además, están en marcha unos primeros
intentos para propulsar aviones con los medios citados.
El almacenaje del hidrógeno "a bordo" de
los medios de transporte antes citados se realiza aquí del modo más
conveniente con éste en forma líquida. En concreto, se tiene que
enfriar para ello el hidrógeno hasta aproximadamente 21 K y se le
tiene que mantener a esta temperatura - lo que sólo puede
materializarse con ayuda de correspondientes medidas de aislamiento
en los recipientes o depósitos de almacenaje -, si bien un
almacenaje en estado gaseoso es en general más desfavorable en los
medios de transporte antes citados debido a la pequeña densidad del
GH_{2}, puesto que el almacenaje tiene que efectuarse aquí a altas
presiones en recipientes de almacenaje muy voluminosos y
pesados.
pesados.
Si no se extrae medio alguno de tales
recipientes de almacenaje durante un espacio de tiempo bastante
largo, se produce entonces en el interior del recipiente interior,
debido a la incidencia del calor del ambiente sobre el recipiente
interior, la cual no puede evitarse, un aumento de la temperatura y
de la presión del medio almacenado en dicho recipiente interior.
Según el diseño de presión del recipiente interior, se tiene que
descargar entonces de vez en cuando medio gaseoso del recipiente de
almacenaje - por ejemplo a través de una válvula de sobrepresión -.
Cuando el recipiente de almacenaje está previsto en un vehículo
automóvil, esta cantidad de medio gaseoso se pierde sin que sea
utilizada.
Los recipientes conocidos de almacenaje de
hidrógeno líquido hacen posibles tiempos de permanencia de dos a
tres días antes de que se produzca una evaporación de hidrógeno
líquido. La aceptación de hidrógeno como portador de energía -
especialmente en automóviles de turismo - dependerá también, entre
otras cosas, de la posible duración del tiempo de permanencia en un
automóvil de turismo. Una descarga de hidrógeno al cabo de dos a
tres días no sería con seguridad aceptada por el cliente.
Para reducir la incidencia del calor en el medio
almacenado en el recipiente de almacenaje y, por tanto, prolongar
los tiempos de permanencia, se proponen construcciones de recipiente
de almacenaje como las que son conocidas, por ejemplo, por el
documento DE-C 198 16 651. En la construcción de
recipiente de almacenaje allí descrita se efectúa la sujeción del
recipiente interior por medio de un tubo centralmente dispuesto que,
por un lado, garantiza la estabilidad del recipiente interior y,
por otro, minimiza la incidencia del calor del ambiente sobre el
recipiente interior.
Sin embargo, aparte de una reducción de la
incidencia del calor hay que tener en cuenta también en recipientes
de almacenaje del género expuesto que la sujeción del recipiente
interior aguante las cargas en diferentes direcciones que se
presenten (puedan presentarse) debido a las aceleraciones durante el
transporte. No obstante, para reducir la incidencia del calor sobre
el recipiente interior se aspira a minimizar lo más posible las
secciones transversales de los sujetadores, de lo que resulta un
alto aprovechamiento de las tensiones del material del sujetador.
Mecánicamente, el sujetador del recipiente interior está sometido a
un estado de tensión tridimensional debido a tracción, flexión y
fuerza transversal, aplicando la tensión de flexión para el diseño
del sujetador la componente principal del estado de tensión. Al
producirse un aumento de la longitud del aislamiento se incrementa
con ello la tensión de flexión.
Se conocen por el documento
US-A-3 155 265 recipientes de
almacenamiento del género expuesto en los que la suspensión se
forma por medio de dos armaduras portantes tridimensionales o varias
armaduras portantes bidimensionales. Sin embargo, por medio de
tales construcciones no se pueden todavía absorber o compensar de
forma óptima las fuerzas que se presenten.
El documento FR 1190831 describe un recipiente
de almacenaje con una suspensión.
El cometido de la presente invención consiste en
indicar un recipiente de almacenaje del género expuesto que reduzca
la incidencia del calor sobre el medio almacenado en el mismo y,
además, haga posible una mayor carga del recipiente interior
respecto de las fuerzas de aceleración que se presenten.
Para resolver este problema se propone un
recipiente de almacenaje que se caracteriza porque
\newpage
- al menos una de las armaduras portantes es una
armadura portante tridimensional que está constituida por al menos
tres barras y/o cables pretensados y éstos están montados
articuladamente y unidos con el recipiente interior y/o el
recipiente exterior,
- al menos otra armadura portante es una
armadura portante bidimensional que está constituida por al menos
dos barras y/o cables pretensados y éstos están montados
articuladamente y unidos con el recipiente interior y/o el
recipiente exterior, y
- al menos otra armadura portante es una
armadura unidimensional que está constituida por al menos una barra
y/o un cable pretensados ésta o éste están montados articuladamente
y unidos con el recipiente interior y/o el recipiente exterior,
- las barras y/o los cables pretensados de al
menos una armadura de celosía están montados en forma deslizante y
unidos con el recipiente interior y/o el recipiente exterior.
En el recipiente de almacenaje según la
invención se puede materializar ahora una distribución óptima de las
tensiones por toda la sección transversal del sujetador. No se
presentan ya fuerzas de flexión ni fuerzas transversales, sino
únicamente fuerzas de tracción y de compresión. Las armaduras
portantes que han de preverse descomponen las fuerzas de
aceleración del recipiente interior en fuerzas de tracción y de
compresión que se transmiten después al recipiente exterior del
recipiente de almacenaje según la invención. Para no transmitir
flexiones a través de las barras, los puntos nodales de las
armaduras portantes han de realizarse en forma de una articulación,
es decir que las barras y/o los cables han de montarse en forma
articulada.
El pretensado de los cables se efectúa aquí
preferiblemente por medio de muelles de platillo.
Dado que tales recipientes de almacenaje
presentan en general un aislamiento entre el recipiente interior y
el recipiente exterior - en este caso, se utiliza en general un
llamado superaislamiento - y dado que este aislamiento deberá ser
perturbado o interrumpido lo menos posible por el sujetador, la
invención tiene la ventaja adicional de que, debido a las pequeñas
secciones transversales materializables de las barras, cables y/o
muelles, resulta necesaria solamente una perturbación pequeña del
aislamiento.
Perfeccionando de manera ventajosa el recipiente
de almacenaje según la invención se propone que las barras y/o
cables pretensados de al menos una armadura portante estén montados
en forma deslizante y unidos con el recipiente interior y/o el
recipiente exterior.
Si se emplean barras para las armaduras
portantes, éstas están constituidas por un material de plástico, de
fibra de carbono y/o de Kevlar, preferiblemente reforzado con fibras
de vidrio.
Además, es imaginable que al menos una de las
barras penetre en entrantes del recipiente interior del recipiente
de almacenaje según la invención. Por medio de esta ejecución se
consigue que se puedan prolongar las barras, con lo que se aumenta
la longitud de conducción del calor y, por tanto, se transmite menos
calor al recipiente interior. A pesar de la prolongación de las
barras, la sección transversal de éstas puede mantenerse constante,
ya que, debido a las fuerzas que actúan en dirección axial, no
actúan cargas adicionales sobre la barra o las barras. Sin embargo,
en el caso de una prolongación de barras solicitadas a flexión se
tiene que reforzar la sección transversal, puesto que con la
prolongación de la barra aumentan también el momento flector y, por
tanto, la tensión en la barra.
Para lograr una reducción adicional de la
incidencia del calor se pueden hacer también huecas las barras de
conformidad con otra ejecución ventajosa del recipiente de
almacenaje según la invención.
Se explican con más detalle el recipiente de
almacenaje según la invención y una ejecución adicional del mismo
con ayuda de los ejemplos de realización representados en las
figuras 1 y 2.
Muestran en éstas:
La figura 1, una representación en perspectiva y
en sección a través de una primera construcción de depósito
plano
La figura 2, una representación en perspectiva y
en sección a través de una segunda construcción de depósito
plano.
La forma de realización del recipiente de
almacenaje 10 según la invención, representada en la figura 1,
muestra un recipiente exterior 30 y un recipiente interior 40 en el
que está almacenado el medio 20. En las figuras 1 y 2 no se
representan las tuberías de llenado y extracción necesarias para el
medio 20 ó 200 que se ha de almacenar en el recipiente de
almacenaje 10 ó 100. Entre el recipiente exterior 30 (designado con
el número de referencia 300 en la figura 2) y el recipiente
interior 40 (designado con el número de referencia 400 en la figura
2) está previsto un aislamiento 60 (designado con el número de
referencia 600 en la figura 2) - preferiblemente un
superaislamiento -.
Según la invención, la suspensión del recipiente
interior 40 está formada ahora por tres armaduras portantes
tridimensionales. Cada armadura portante está constituida aquí por
tres o más barras 50, 50', ...
En dos de las tres armaduras portantes las
barras 50 a 50'' está unidas con el recipiente interior 40 a través
de un llamado cojinete suelto 80 y quedan así montadas en forma
deslizante, mientras que las barras de la tercera armadura portante
están montadas en forma articulada y unidas con el recipiente
interior 40 a través de un cojinete fijo 70.
Otra forma de realización del recipiente de
almacenaje según la invención está representada en la figura 2.
Esta construcción presenta una suspensión que está formada por tres
armaduras portantes. En este caso, una de las armaduras portantes
es una armadura portante tridimensional que consta de tres barras
500, 500' y 500'' que están montadas articuladamente y unidas con
el recipiente interior 400 por medio del cojinete fijo 700.
Otra armadura portante está configurada como una
armadura portante bidimensional que consta de dos barras 505 y 505'
que están montadas articuladamente y unidas con el recipiente
interior 400 por medio del cojinete fijo 700'. Esta armadura
portante posee un grado de libertad en el eje longitudinal del
recipiente de almacenaje.
La tercera armadura portante está formada por
solamente una barra 550 que está también montada articuladamente y
unida con el recipiente interior 400 por medio del cojinete fijo
700''. Esta armadura posee dos grados de libertad, a saber, en la
dirección longitudinal y en la dirección transversal del recipiente
de almacenaje.
En lugar de las barras 50, 50', ..., 500, 500',
..., 505, 505', ..., 550, ... representadas en las figuras 1 y 2 se
pueden emplear también cables pretensados para formar las armaduras
portantes.
Claims (5)
1. Recipiente de almacenaje (100), especialmente
recipiente de almacenaje para líquidos ultrafríos (200),
preferiblemente para hidrógeno líquido, que presenta un recipiente
exterior (300) y un recipiente interior (400), estando el
recipiente interior (400) unido con el recipiente exterior (300) a
través de una suspensión, en donde
- la suspensión está formada por al menos tres
armaduras portantes, y caracterizado porque
- al menos una de las armaduras portantes es una
armadura portante tridimensional que está constituida por al menos
tres barras (500, 500', 500'') y/o cables pretensados y éstos están
montados articuladamente y unidos con el recipiente interior (400)
y/o el recipiente exterior (300),
- al menos otra armadura portante es una
armadura portante bidimensional que está constituida por al menos
dos barras (505, 505') y/o cables pretensados y éstos están montados
articuladamente y unidos con el recipiente interior (400) y/o el
recipiente exterior (300),
- al menos otra armadura portante es una
armadura portante unidimensional que está constituida por al menos
una barra (550) y/o un cable pretensado y ésta o éste están montados
articuladamente y unidos con el recipiente interior (400) y/o el
recipiente exterior (300), y
- las barras (50, 50', ..., 500, 500', ..., 505,
505', ..., 550, ...) y/o los cables pretensados de al menos una
armadura de celosía están montados en forma deslizante y unidos con
el recipiente interior (40, 400) y/o el recipiente exterior (30,
300).
2. Recipiente de almacenaje según la
reivindicación 1, caracterizado porque las barras (50, 50',
..., 500, 500', ..., 505, 505', ..., 550, ...) están constituidas
por un material de plástico, de fibra de carbono y/o de Kevlar,
preferiblemente reforzado con fibras de vidrio.
3. Recipiente de almacenaje según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque al menos una de
las barras (50, 50', ..., 500, 500', ..., 505, 505', ..., 550, ...)
penetra en entrantes del recipiente interior (40, 400).
4. Recipiente de almacenaje según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las barras (50,
50', ..., 500, 500', ..., 505, 505', ..., 550, ...) son de
construcción hueca.
5. Uso de un recipiente de almacenaje (10, 100)
según una de las reivindicaciones 1 a 4 como recipiente de
almacenaje para vehículos automóviles.
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