NO118328B - - Google Patents

Description

Lagringsanordning for lagring og transport av væskeformede gasser ved omtrent atmosfæretrykk.

Oppfinnelsen vedrører anordninger for

lagring og transport av væsker med lavt kokepunkt og er særlig egnet for lagring og transport av flytende metan som koker ved ca. -=- 161° C ved atmosfæretrykk, men anordningen egner seg like godt til lagring av andre væsker.

Foreliggende oppfinnelse tar sikte på

å skaffe en sådan anordning, bestående av et isolerende rom med metallvegger eller en metallmantel med en isolerende foring, samt av mangfoldige enkeltbeholdere som er ugjennomtrengelig for væske og gass og som er anbrakt inne i rommet og her holdes på plass av den isolerende vegg.

En hensikt med oppfinnelsen er å skaffe transportable lagringsanordninger

for slike væsker, hvor væsken blir isolert fra varmen av den omgivende luft og der-ved regulere den hastighet hvormed omgivelsenes varme bringer væsken til å koke og forgasse.

En annen hensikt med oppfinnelsen er å skaffe en lagringsanordning, som sam-tidig som den isolerer væsken, vil hindre overdreven skvalping eller skvetting av væsken når denne transporteres i en lekter eller i et havgående skip.

Oppfinnelsen har dessuten til hensikt å isolere den konstruksjon som understøtter eller bærer beholderen eller beholderne med den kolde væske på sådan måte at de konstruksjonselementer på hvis styrke man må stole vil beskyttes mot temperaturfall som ellers kunne resultere i at materialet i konstruksjonen ble svekket.

Andre hensikter og formål med oppfinnelsen vil fremgå etter hvert av den følgende beskrivelse.

Det er velkjent at jo større væskemengde det lagres eller transporteres som et hele, desto forholdsmessig mindre blir virkningen av omgivelsenes varme som be-virker koking og forgassing, for hvis væsken forekommer som en samlet stor masse, så vil dennes begrensningsflater bli mindre i forhold til massen etter hvert som denne øker.

Erfaring har lært at når slike væsker berører metallveggene i en tank som de lagres og transporteres i, så vil materialet i tanken snart bringes ned på væskens overmåte lave temperatur, hvilket vil ha en ødeleggende virkning på metallet. Dessuten vil temperaturen av veggen bli så lav at hvis den ikke isoleres fullstendig fra berøring med den omgivende luft, så vil fuktigheten kondenseres på veggen, hvor-fra den må fjernes eller på annen måte tas hånd om.

Det er derfor foreslått å anbringe isolasjonen på tankens innerside så den kommer i berøring med den kolde væske, slik at varmen, når den trenger gjennom isolasjonen fra den ytre tankvegg eller mantel, får anledning til å fordampe en del av væsken og frembringe et trykk som vil hindre at væsken trenger seg gjennom isolasjonen og ut mot tankens metallvegg. Men hvis det dreier seg om store tanker for lektere eller havgående skip, så må det i tankene anbringes forholdsvis innviklede, store og sterke skvalpe- eller slingreplater som kommer i berøring med isolasjonen. Men dette fordyrer og kompliserer konstruksjonen ytterligere, for når store væskemengder settes i voldsom bevegelse vil de utøve meget kraftige trykkslag som nød-vendiggjør anbringelsen av meget sterke slingreplater, hvilket i enkelte tilfeller kan overbelaste isolasjonen konstruksjonsmes-sig sett.

Oppfinnelsen vedrører altså en lagringsanordning for lagring og transport av væskeformede gasser ved omtrent atmosfæretrykk og temperaturer betraktelig under atmosfæretemperaturer, idet nevnte lagringsanordninger omfatter flere adskilte gasstette tanker, som er anordnet ved siden av hverandre inne i en stiv mantel, idet tankene ikke er i kontakt med hverandre, karakterisert ved at lag av porøst, termisk isoleringsmaterial utforer mantelen idet de adskilte tanker fastholdes og holdes i stilling bare ved nevnte lag av termisk isoleringsmateriale, idet bare gass er tilstede i mellomrommene mellom de adskilte tanker. Materiale i tankene kan være aluminium, kobber, bronse, messing eller lignende, og tankene plaseres i det isolerende rom. Dette kan være hele lasterommet i et skip eller en lekter, eller det kan anbringes ett eller flere isolerende rom i lasterommet eller på andre steder ombord. Hver enkelt av de små tanker vil inneholde en relativt liten væskemengde, men tilsammen vil de små tanker i rommet represen-tere en væskemengde som i forhold til det areal som utsettes for omgivelsenes varme og med tilstrekkelig isolasjon er istand til å gi en passende fordampningshastighet.

Hver enkelt tank anbringes for seg inne i det isolerende rom og er ikke større enn at den sikkert kan bæres av og holdes i stilling ved hjelp av isolasjonen. En passende isolasjon er et sammensatt lag av balsatre, som ved de herskende lave temperaturer, i komprimert tilstand er tilstrekkelig sterk til å bære samtlige tanker — der som nevnt fortrinsvis er utført av aluminium — og hver enkelt av disse er så liten at bevegelsen av skipet med det isolerende rom ikke vil frembringe farlige bølgevirkninger i de enkelte beholdere.

Det isolerende rom må være gasstett og utstyrt med de rørledninger som er nød-vendig for å lede væsken med det lave kokepunkt såvel til som fra tankene og i sistnevnte tilfelle da enten som gass eller væske. Hver tank er fortrinsvis i toppen åpen mot det isolerende rom så gass som kokes av fra væsken i beholderen kan strømme inn i det isolerende rom og suges bort etter ønske.

Ifølge oppfinnelsen kan de adskilte tanker være utstyrt med utløpsinnretninger som kommunikerer gjennom innretninger med lagene av porøst termisk isoleringsmaterial for sirkulering av kolde damper frigjort fra de adskilte tanker gjennom lagene av termisk isoleringsmaterial.

Følgen er at rommet rundt hver tank og mellom denne og isolasjonen vil være fylt med gassformet væske så kondensasjo-nen av fuktighet i luften ikke vil fremby noe problem.

Når det dreier seg om væsker, f. eks. metan, som er brennbare og eksplosive når de blir blandet med luft, så er det meget viktig at det ikke danner seg noen brenn-bar eller eksplosiv blanding i det isolerende rom, f. eks. skipets lasterom. Dette kan sikres ved at det i hver enkelt tank og i det omgivende isolerende rom er tilstede en inert gass, som er tyngre enn luft og som vil drive ut og rense beholderne og det isolerende rom for all luft.

Når tankene imidlertid en gang er blitt fylt med lavtkokende væske, så vil det i praksis under de aller fleste driftsforhold, unntatt når det er nøvdendig å reparere, inneholde litt av væsken, slik at beholderne og det isolerende rom aldri får anledning til å inneholde annet enn inert gass og væske med lavt kokepunkt eller dens gass.

Oppfinnelsen vil bli beskrevet i det etterfølgende under henvisning til tegnin-gen, som viser en utførelse av oppfinnelsen. Fig. 1 er et tverrsnitt av et skip. Fig. 2 er et snitt etter linjen 2—2 i

fig. 1.

Fig. 3 er et tverrsnitt som skjematisk

viser anordningen etter oppfinnelsen.

Like deler er overalt såvel i beskrivelse som på tegningene, betegnet med samme tall. 1 betegner platekledningen på et havgående skip og 2 spantene. Med 3 er betegnet en indre kledning som er festet til spantene 2. 4 er en på kledningen 3 anbragt isolert foring som begrenser et isolert rom, som her er konformt med skipets lasterom. Men det kan være en rekke rom eller et enkelt rom som er meget mindre enn lasterommet. Isolasjonen 4 er fortrinsvis av balsatre, men det kan også brukes andre porøse isolasjonsmaterialer.

Inne i det isolerende rom er det anbragt en mangfoldighet av forholdsvis små, vertikalt plaserte tanker 5. Hvis de er sylindriske vil det bli et betraktelig rom mellom tankene, men hvis de er firkantet blir klaringen mellom dem adskillig redu-sert. Hver tank understøttes for seg inne i det isolerende rom. På tegningene er tankene vist med konveks topp og bunn for at de skal kunne feste seg til den isolerende foring, men det kan selvsagt brukes enhver annen passende anordning, bare hver enkelt tank holdes på plass i det isolerende rom i direkte eller indirekte kontakt med isolasjonen, slik at en relativbevegelse mellom tankene ikke kan finne sted. Tankene kan være forbundet til en enhet inne i det isolerende rommet, men må være uten be-røring med dettes ytre mantel eller vegg 3.

Med 6 er det betegnet en isolert mate-ledning med grenledninger 7, som strekker seg ned henimot bunnen i hver enkelt tank 5. Strømningen av den kolde væske gjennom disse ledninger kan reguleres for hver enkelt tank ved hjelp av kjente passende strømregulerende innretninger, som imidlertid ikke er vist da de ikke utgjør noen del av oppfinnelsen. Med 8 er betegnet et med hver enkelt tank 5 forbundet utløps-rør som videre er forbundet med et gass-samlerør 9, slik at gass som kokes av fra væsken kan strømme ut fra tankene og fra det kolde lagerrom. Gassamlerøret står gjennom grenrørene 10 i forbindelse med det indre av det isolerende rom. Hvilke som helst passende reguleringsinnnretninger kan anordnes for disse grenrør, men under vanlige forhold vil disse innretninger holde gasstrykket i isolasjonen og det isolerende rom omtrent konstant, slik at gasstrykket i hver enkelt tank hindrer at det utvikler seg forskjellig trykk mellom tankene og det isolerende rom.

Da de enkelte tanker har forholdsvis liten kapasitet og da de er lagret i det isolerende rom og understøttes av rommets vegger, og da de dessuten er utført av et materiale som ikke i noen vesentlig grad svekkes av kulden, så vil væsken med det lave kokepunkt ikke komme i berøring med rommets isolerende vegg. Hvis det imidlertid skulle inntreffe lekasje eller breka-sje i en av disse tankvegger, så er det ver-ste som kunne hende at væsken spredte seg over hele den isolerte flate. Væsken i alle tankene ville ha samme temperatur så ingen forandringer i tilstanden ville få over-hånd og da isolasjonen er kontinuerlig rundt hele innerveggen på det isolerende rom, så vil væsken holdes borte fra dettes metallvegg. Hvis væsken på grunn av det hydrostatiske trykk og kapillarvirkning trenger inn i isolasjonens porer, så vil denne inntrengning skje i form av kapil-lære væskestrenger og disse vil møte om-givelsesvarmen som trenger inn i isolasjonen fra rommets metalliske yttervegg og som vil fordampe væsken, hvorved det utvikles et gasstrykk i isolasjonen som, hvis det ikke er tilstrekkelig til å drive væsken ut av isolasjonen, i det minste greier å hindre at væsken trenger seg frem til rommets metalliske vegg.

Da gassen i alminnelighet vil ha høyere temperatur enn væsken og da dens spe-sifikke varme er meget mindre enn væskens, så vil temperaturen i rommets metalliske vegg holde seg over det sikre eller kritiske punkt.

Fordi den enkelte tank står i forbindelse med det indre av det utenforliggende

solerende rom, så vil dette alltid være fylt med gass som er kokt av fra væsken.

Det er foran nevnt at det ikke må brukes materiale av jern inne i det isolerende rom, som inneholder væsken med det lave kokepunkt. Det er derfor klart at det kan brukes et hvilket som helst materiale som ved de meget lave temperaturer det her dreier seg om, vil beholde en konstruktiv styrke som er tilstrekkelig til å tåle det hydrostatiske og andre trykk av væsken i tankene. De foran nevnte eksempler vil kanskje være de beste, men det kan også brukes et hvilket som helst annet passende materiale.

Den ytre mantel eller vegg i skipet eller tanken som omslutter isolasjonen bør helst være av stål som isolasjonen ligger an mot. Fortrinsvis lages isolasjonen av balsatre eller av et lignende lett, porøst, selvbærende og tilstrekkelig sterkt materiale, som ikke påvirkes skadelig av de lave temperaturer det her er tale om. Fortrinsvis bør de enkelte tanker i det isolerende rom være av aluminium, som ikke skadelig påvirkes ved berøring av den kolde væske. Istedet for det eller de foran nevnte mest hensikts-messige materialer kan det imidlertid også brukes andre materialer bare disse besitter de fornødne egenskaper. Det som er av viktighet er at veggen i tanken — hva den enn er gjort av — må være ugjennomtrengelig for væsken og ikke skadelig påvirkes av de lave temperaturer det her er tale om. Det er også viktig at isolasjonen er lett og beholder sin konstruktive styrke når den kommer i berøring med gassen og væsken, samt at mantelen eller veggen som omgir isolasjonen er tilstrekkelig sterk til å bære og understøtte denne selv om den vil vri eller slå seg på grunn av det hydrostatiske trykk i tankene eller det isolerende rom eller kammer.

Tankene kan ha sirkulært eller annet passende horisontalt tverrsnitt, og alle sammen er de plasert i det isolerende rom. Tankene er uten berøring med hverandre, og de vil ved forandring i temperaturen da stå fritt så de kan utvide og trekke seg sammen og vri eller kaste seg.

Anordningen ifølge oppfinnelsen deler væsken opp i en mangfoldighet av forholdsvis små adskilte i alminnelighet vertikalt plaserte masser, som ikke er isolert innbyrdes, men hele dette masseaggregat er isolert ved hjelp av den isolerende vegg i rommet, tanken eller skipets lasterom.

Den foran beskrevne anordning sørger for en regulering eller styring av fordampningshastigheten som er en følge av omgivelsenes varme, og denne styring ligger først og fremst i konstruksjonen av isolasjonen. Alt som er påkrevet er å sørge for en isolasjon som er så tykk i forhold til væskens volum og temperatur og til den høyeste omgivelsestemperatur det kan bli tale om at den vil hindre overdreven koking av væsken, idet gassen ved en sådan koking kunne eksplodere eller gå tapt på annen måte. Men hvis fordampningen under særlige forhold ikke er så rask som det måtte være ønskelig, så er det en lettvint sak å skaffe ekstra innretninger som øker fordampningshastigheten. Tykkelsen av isolasjonen ved en slik anordning avhenger derfor av bruksforholdene.

Av hensyn til sikkerheten må anordningen være konstruert på sådan måte at ingen skade kan skje hvis væsken med det lave kokepunkt unnviker fra de enkelte beholdere. Isoleringen må derfor utformes således at under de koldeste omgivende temperaturbetingelser må tykkelsen av isoleringen, graden hvorved varme trenger gjennom den, og graden hvorved væsken kan bli trengt gjennom den ved hydrostatiske trykk og kapillarvirkning være således at under ingen omstendigheter, i fra-vær av lekasje som det kan tas hånd om på annen måte, vil væsken trenge gjennom foringen i en grad som er høy nok til å nå den ytre vegg av isoleringskammeret uten eksplosjon. Med andre ord utformingen må være således at under alle omstendigheter må enhver væske i foringens porer bli fordampet før væsken som sådan er istand til å berøre det isolerende roms ytre mantel.

Noe av væsken vil fordampe på grunn av omgivelsenes varme, som, gjennom de isolerte vegger i tanken eller rommet, trenger inn i væskemassen og denne gass kan brukes til brensel for å frembringe kraft

! til transport av væsken. Men hovedmeng-den av" den væskeformede gass vil nå sitt bestemmelsessted i form av væske som kan tømmes over i et lagerrom, eller brukes som en gass kokt av fra væsken i transporttanken, eller den kan som væske tømmes over fra transporttanken på en lager- eller

prepareringstank, eller den kan tømmes ut både som væske og gass.

Fra tankene kan gassen tømmes ut gjennom hvilke som helst ledninger eller tanaler og hvis det bare er omgivelsenes varme som brukes til å forgasse væsken og frembringe et tilstrekkelig trykk i tanken til å få gassen til å strømme ut ved omtrent atmosfæretrykk, så er det ikke nødvendig å foreta seg noe annet enn å sørge for at gassen som sådan kan strømme ut og til sitt bestemmelsessted for lagring eller bruk. Da det imidlertid er forutsetningen at den væskeformede gass skal kunne føres lange veier under varierende forhold av omgivelsenes temperatur, så er det høyst påkrevet å isolere væskemassen slik at det bare finner sted en begrenset forgassing, så når gassen kommer til sitt bestemmelsessted vil det kreves ekstra lossemidler til å tømme gassen ved lagrings-eller ved skipstankene og over på lager eller til bruk på land, under forutsetningen av at tankene befinner seg ombord på et fartøy.

Ved tømning av større væskemengder fra transport til lagring brukes da den gass

som er kokt av fra væsken i tanken eller tankene, idet det herved frembringes et trykk i tanken tilstrekkelig til å drive væsken ut av tanken med en tilstrekkelig hastighet.

Transportlekteren kan f. eks. fortøyes langs en kai eller lagerlekter. Det er da ikke lengre bruk for kraft til å drive lekteren hvorfor gassens utløpsledning sten-ges. Væskens tømmeledning fra bunnen av tanken til lagerrommet på lekteren eller i land koples sammen og omgivelsenes varme vil forårsake en uavbrutt koking av væsken. Herved økes gassvolumet sterkt i forhold til væskevolumet og det vil hurtig oppstå et trykk på toppen av tanken så væsken trykkes ut gjennom ledningen fra behol-derens bunn og til sitt bestemmelsessted. Hvis kokingen på grunn av omgivelsenes varme er for rask, så kan det oppstå farlig høye trykk i tankene. Dette unngår man ved å åpne gassventilen så en del av gassen

kan strømme ut gjennom gassens utløps-ledning. Hvis derimot kokingen foregår

for langsomt så kan gassen pumpes tilbake inn i gassen igjen for å øke trykket så tøm-

mingen kan foregå med tilstrekkelig hastighet. Det kan også tilføres varme for å øke væskens fordampningshastighet. Det kan således f. eks. pumpes varmt vann inn mel-lem mantelen 3 og skroget 1. Det kan også presses varm gass tilbake inn i fartøyet for at den skal sirkulere rundt tankene 5 og der-ved øke fordampningshastigheten av væsken. Forøvrig kan enhver passende innret-ning brukes til å skaffe varme til den på tegningene viste konstruksjon for å øke fordampningshastigheten når kokingen går for langsomt. Rommet mellom skroget 1 og mantelen 3 kan ventileres når dette er påkrevet og herved vil omgivelsenes varme øke fordampningen av væsken, men dette trekk skulle det være unødvendig å vise på tegningene.

10a betegner et isolert rom eller en la-gertank vist i form av en lekter, men rommet eller tanken kan selvsagt også være anbrakt på land. Rørledningen 6 er ved 11 koplet sammen med et isolert utløps-rør 12 som er ført ned mot bunnen av tanken 10a. Når omgivelsenes varme trenger inn gjennom isolasjonen 4 og fordamper væsken med lavt kokepunkt i tankene 5, så vil det i det isolerende rom og i hver enkelt tank oppstå et trykk, hvis størrelse avhenger av motstanden mot gassens ut-strømning gjennom ledningen 9 og regule-ringsventilen 13. Denne kan virke auto-matisk, men den kan like godt betjenes manuelt, idet trykket i systemet kan avleses på manometret 14. Dette trykk, som vir-ker på overflaten av væsken i hver enkelt beholder, vil bevirke at væsken gjennom grenrørene 7 strømmer ut i ledningen 6 og derfra videre gjennom røret 12 og ut ved bunnen av lagertanken 10a. Væsken kan således føres over fra fartøyet til lagertanken 10a bare ved hjelp av trykket der som en følge av omgivelsenes varme utvikles ved forgassing av en del av væsken uten annen fordampning av denne enn den som følger med når væsken gjennom ledningene

strømmer fra den ene beholder eller tank og over i den annen. Væsken tømmes derfor ut som væske ved hjelp av en minimal fordampning. Hvis hastigheten av den koking eller fordampning som følger av amgivelsenes varme ikke er tilstrekkelig til å frembringe et trykk som vil tømme væsken ut med fornøden hastighet, så kan man ved hjelp av en passende pumpe bare re-versere strømmen av gass fra systemet for å øke det trykk som i tankene 5 hersker på væskens overflate så meget at det vil svare til trykket ved normal koking eller fordampning.

Claims (2)

1. Lagringsanordning for lagring og transport av væskeformede gasser ved omtrent atmosfæretrykk og temperaturer betraktelig under atmosfæretemperaturer, idet nevnte lagringsanordninger omfatter flere atskilte gasstette tanker som er anordnet ved siden av hverandre inne i en stiv mantel, idet tankene ikke er i kontakt med hverandre, karakterisert ved at lag av porøst termisk isoleringsmaterial (4) utforer mantelen (3) idet de atskilte tanker (5) fastholdes og holdes i stilling bare ved nevnte lag av termisk isoleringsmateriale

(4) idet bare gass er tilstede i mellomrommene mellom de atskilte tanker (5).

2. Lagringsanordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at de atskilte tanker (5) er utstyrt med utløpsinnretninger (8) som kommunikerer gjennom innretninger (10) med lagene av porøst termisk isoleringsmaterial (4) for sirkulering av kolde damper, frigjort fra de atskilte tanker (5) gjennom lagene av termisk isoleringsmaterial (4).