WO2012065616A1 - Tank für transport und/oder lagerung von kryogenen flüssigkeiten - Google Patents

Tank für transport und/oder lagerung von kryogenen flüssigkeiten Download PDF

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Reinhard Schollenberg
Stefan Griesch
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Nordic Yards Wismar Gmbh
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    • F17C2270/0134—Applications for fluid transport or storage placed above the ground

Definitions

  • the invention relates to a tank for the transport and / or storage of liquefied natural gas, methane, propane, butane, ethylene or other cryogenic liquids. More particularly, the invention relates to tanks that are suitable for placement on board ships. It also refers to tanks that can be used as land tanks.
  • Cryogenic fluids are transported or stored at very low temperatures. This temperature is about minus 164 degrees Celsius for liquefied methane (LNG). For liquefied ethylene (LEG) it is minus 103 degrees Celsius.
  • Liquefied gas tankers with membrane tanks are known in which a membrane of the tank is held in the ship's hull.
  • liquefied gas tankers are known with self-supporting tanks. It is also known to produce the tanks for weight saving of aluminum.
  • EP 1 723 053 B1 describes an aluminum tank for storing LNG or similar media at very low temperatures.
  • the tank consists at least substantially of prefabricated construction elements of less different types.
  • the construction elements have planar elements of mechanically extruded aluminum profile elements, which are used as jacket panels of the tank.
  • the profile elements have a planar part and a stiffening part, wherein the stiffening part extends substantially perpendicular to the planar part.
  • the profile elements are welded together at their planar parts by means of a friction welding process to form the planar elements.
  • the planar elements are provided with longitudinal and / or transverse stiffeners, which are made of mechanically extruded aluminum profile elements, which are welded together by means of the friction-welding process.
  • the stiffeners extend over the insides of the planar elements of the tank, being in the longitudinal direction of the aluminum profile elements
  • CONFIRMATION COPY extend or extend transversely across these.
  • the stiffeners extending across the panels must be fixed either on the ends of the stiffening parts or on the insides of the planar parts of the profile elements. This limits the strength of the connection of the stiffeners with the planar elements.
  • WO 2006/00 17 11 A2 describes a tank for storing liquids, in particular at very low temperatures, which has outer plates which form at least part of the roof, the side walls and the bottom.
  • the tank has an internal cell structure with fluid connections between the cells of the cell structures. At least part of the outer panels have a layered sandwich structure.
  • the inner cell structure serves as a support and anchoring for the outer plates.
  • the cell structure may be connected directly to the inner wall of the plates or to fasteners arranged in the sandwich structure.
  • the inner cell structure may be connected to a flange which is fixed to the outer wall and projects into the tank.
  • the flange may protrude from a connecting element having two U-shaped grooves in which elements of the outer wall are inserted. This compound is stable against stresses in the tensile and compressive direction of the cell walls. However, it is not stable against forces acting on the structure across the flange.
  • WO 2008/10 30 53 AI describes a double-hull tank with inner and outer walls and inner horizontal supports.
  • the tank walls consist of horizontal profile beam sections with two parallel flanges, which are connected by a web.
  • the profile carrier sections are mounted one above the other and welded together on the adjacent longitudinal sides of their flanges. At the ends they are connected by connecting pieces.
  • the profile carrier sections bear from the inner wall projecting Ribs.
  • On the ribs are welded plate plates to which the supports are attached.
  • the knee panels bridge the weld joints between the narrow sides of horizontally arranged profile support sections. The attachment of the supports to the tank walls is stable against tensile and compressive loads in the direction of the supports, but not against forces acting transversely to the ribs or barbs.
  • the prior art tanks are not suitable for use on board a liquefied gas tanker under sea conditions due to their limited strength. They are also not particularly suitable for use as a land tank, as they are not sufficiently stable to loads caused by liquid, wind and other influences.
  • the object of the invention is to provide a more stable tank for the transport and / or storage of cryogenic liquids.
  • the tank according to the invention for the transport and / or storage of liquefied natural gas, methane, propane, butane, ethylene or other cryogenic liquids has a tank shell,
  • tank shell tank shell panels each formed of a plurality of parallel tank shell profiles made of extruded light metal, each having a tank shell profile plate which forms part of the tank shell, and a projecting from the inside of the tank shell profile plate tank shell profile web, the tank shell profiles to the longitudinal edges of the Tankhüuenprofilplatten are welded together by butt welds,
  • tank shell further comprises extruded aluminum joint profiles each having a joint profile plate forming part of the tank shell and a connecting profile land protruding from the inside of the joint profile plate, the joint profiles being disposed between adjacent tank shell panels extending perpendicular to the tank shell profiles the longitudinal sides of the connecting profile plates are welded by butt welds with the narrow sides of TankhüUenprofilplatten,
  • Support plates in the corners between the panels and the frame members, which are welded at one edge with a Tankhüllenprofilsteg and at another edge with a frame member.
  • the tank shell is composed essentially of tank shell panels and connecting profiles, which are arranged between the tank shell panels.
  • the tank shell panels are composed of parallel tank shell profiles, the TankhüUenprofilplatten and from their inner sides projecting tank shell profile webs have.
  • the tank cover profiles are welded together on the long sides of the Tankhüuenprofilplatten by butt welds.
  • the connection profiles have connection profile plates and connecting profile webs projecting from their insides.
  • the connection profiles are disposed between adjacent tank shell panels, extending perpendicular to the tank shell profiles of the tank shell panels.
  • the connection profile plates are on their long sides by Butt welds welded to the narrow sides of the Tankhüenprofilplatten the adjacent tank shell profiles.
  • the tank cover profiles and the connection profiles are made of extruded light metal. Compared to profiles made of welded components, they are therefore not warped from the outset by heat input and impaired in their strength.
  • the light metal is aluminum or an aluminum alloy.
  • the frame members are welded to projecting into the tank ends of the connecting profile webs. Further, the frame members are fixed at the edges by means of support plates which are welded at the edge to a tank shell profile web and the respective frame member.
  • the tank envelope profile is relevant to the tank shell profile plate adjacent part of the tank shell profile web.
  • Decisive for the strength of the connection profile is the part of the connection profile web adjacent to the connection profile plate.
  • the arrangement of the welds the heat input and the delay and the impairment of the base material in the relevant for the strength areas of the tank shell profiles and the connection profiles are kept low.
  • the support plates can be advantageously arranged in the plane of the tank shell profile webs, which is aligned perpendicular to the plane of the adjacent connection profile web.
  • the tank according to the invention has a high resistance to contamination by liquid filled, swell, wind influences, etc. and a high durability. It is therefore particularly suitable for use on liquefied gas tankers and as a land tank.
  • the tank can be designed with any dimensions and filling volumes. Due to its high strength, it is also suitable for tanks with very large filling volumes.
  • the Tankhüenprofilkopf increases the stability of the tank shell profiles and reduces the heat transfer into the base material of the tank shell profile web when welding the support plates.
  • the connection profile head increases the stability of the connection profiles and reduces the heat transfer into the base material of the connection profile web when welding the frame elements.
  • the Tankhüuprofilprofilkopf and / or connecting profile head is preferably a Tankhüllenprofilfiansch and / or Mattsprofilflansch which is arranged perpendicular to the tank shell profile web and / or connecting profile web.
  • the tank shell profile webs and / or the connecting profile webs at the outer ends and / or the support plates adjacent to the imaginary vertex of the edges on grooves greatly reduce voltage spikes.
  • the tank shell profiles and / or the connection profiles have a mounting rib projecting from the outside of the tank shell profile plate and / or connection profile plate.
  • outer structural elements of the tank are welded to the outer ends of mounting ribs. Due to the mounting rib, the heat input into the tank cover profiles and / or connection profiles when Welding to external structural elements is reduced and loss of strength is avoided.
  • the outer structural elements holding means for a tank storage element and / or for a tank insulation and / or an outer safety barrier of the tank may be formed by plates welded between the mounting ribs.
  • the safety barrier serves to monitor the tightness of the tank shell and absorb leaks in the event of an accident.
  • the tank cover panels comprise intermediate plates, which are arranged between adjacent tank envelope profiles and are welded at longitudinal edges via butt welds with longitudinal edges of TankhüUenprofilplatten.
  • the dimensions of the tank shell profile webs and / or connecting profile webs can be selected in the dimensioning of a tank according to the invention from a strength point of view. For given dimensions of these webs, the possible dimensions of the TankhüUenprofilplatten and the Vietnamesesprofilplatten are subject to restrictions due to the application of the extrusion process. These restrictions can be compensated by using intermediate plates.
  • the connecting profiles which connect two tank shell panels arranged in the same plane, are essentially T-shaped.
  • the connection profile plates of a connection profile extend in a common plane.
  • connection profiles on Tankecken on connection profile plates which are at an angle to each other Have plate portions, wherein the angle of the two plate portions corresponds to the angle between the Hauptausdehnungslegien of the two adjacent, interconnected by the connecting profile tank shell panels and the connecting support web between the two plate portions protrudes into the tank.
  • the angle between the plate sections is 90 degrees or 135 degrees
  • Connection profiles with an angle of the plate sections of 90 degrees are inserted between two tank shell panels oriented perpendicular to each other The plate sections close at an angle of 135 degrees a, the connection profiles between two tank shell panels are used to form a tank slope.
  • the frame elements are frame panels. With frame panels particularly solid tanks can be formed. In principle, carriers can also be used as frame elements. Mixed constructions are also possible.
  • the frame panels comprise extruded frame profiles made of light metal, which are longitudinally welded together at the edges of frame profile plates by butt welds.
  • the frame profiles preferably have stiffeners on the sides of the frame profile plates.
  • the stiffeners are formed by webs.
  • the frame profiles cross profiles.
  • the frame panels comprise frame intermediate plates, which are arranged between adjacent frame panels and welded at longitudinal edges via butt joints with longitudinal edges of frame profile plates.
  • the frame intermediate plates also serve the compensation of production-related dimensional restrictions of the frame profile plates.
  • the frame elements comprise longitudinal frames and / or transverse frames.
  • the longitudinal frames extend in the Hauptausdehnungsraum of the tank and the transverse frame 90 ° in tank transverse direction rotated to.
  • the longitudinal frame in the direction of the ship's longitudinal axis and the transverse frame are arranged perpendicular thereto.
  • the frame elements comprise support frames and / or bulkhead frames.
  • the support frames are preferably the strength of the tank and can be provided with large fluid passages.
  • the bulkhead frames are used to prevent movements of tank fillings in the tank, which can lead to damage to the tank and can affect the vessel stability when the tank is placed on a ship.
  • the bulkhead frames have smaller fluid passages than the support frames.
  • Both the support frame and the bulkhead frame may include longitudinal frames and / or transverse frames.
  • the support frames have through holes for liquid occupying a larger area than the part of the support frame arranged in the same plane, and / or the bulkhead frames have through holes for liquid occupying a smaller area than that arranged in the same plane Part of the bulkhead frame.
  • the frame panels are vertically aligned.
  • the longitudinal and transverse frames are connected to each other at their outer edges via vertical frame connection profiles.
  • the vertical frame connection profiles are cross profiles.
  • the frame elements are welded to the connection carrier webs via adapter plates welded on at the edge.
  • the adapter plates can be welded on the edge side via butt welds to the frame elements and / or the connection carrier webs.
  • the support plates are welded to the adapter plates. The welding of the support plates with the adapter plates takes place on the wide side surfaces of the adapter plates.
  • the tank cover profiles in the bottom and / or in the ceiling of the tank are aligned transversely to the longitudinal direction of the tank and / or aligned vertically or inclined in the side walls of the tank to the bottom or the ceiling of the tank or the frame profiles are aligned horizontally.
  • Figure 1 is an axially symmetrical prismatic light metal tank for kroygene liquids in a perspective view obliquely from above and from the side.
  • Figure 2 shows various other versions of axisymmetric prismatic tanks in a perspective view obliquely from above and from the side. the tank of Figure 1 in a cross section.
  • Tank of Figure 1 in an interior view from a different perspective.
  • Tank shell panels and their elements in a perspective view obliquely from above and from the side;
  • Tank shell profile of a tank of Figure 1 in a perspective partial view is shown.
  • Fig. 16 tank shell from tank shell profiles with a safety barrier in a perspective sectional view.
  • An inventive tank can be designed with an integrated safety barrier or drip tray. It is designed and constructed for the storage and transport of cryogenic liquids, primarily liquefied natural gas.
  • the tank according to the invention is a self-supporting tank of aluminum, an aluminum alloy or another light metal or a light metal alloy.
  • the possible materials, including other light metals and light metal alloys, are referred to as "aluminum".
  • tank of Fig. 1 and 2 are prismatic and axially symmetrical in the longitudinal direction.
  • Fig. 2 shows two embodiments of the tank, which have axially symmetrical tapers in the longitudinal direction, and a cuboid tank.
  • the illustrated in more detail below tank of Fig. 1 comprises construction elements 1 to 32, which are summarized at the end of the description in a list of reference numerals.
  • the construction elements 1 to 32 are preferably made of 6000-alloy aluminum. For lightly stressed components and assemblies, other aluminum alloys can also be used.
  • a feature of the tank is the use of extruded aluminum profiles for the construction of the tank shell 1 and the inner structural members 4, 5, 6.
  • a combination of extruded beams 21, 22 and plates 23 is aluminum possible.
  • a combination of extruded supports and plates made of aluminum is provided for all inner structural elements 4, 5, 6 .
  • the tank shell 1 is a single-shell construction. It consists essentially of flat panels 11, which are made of drawn aluminum beams, and special (corner) connecting profiles 2 and connecting profiles 3, which connect the individual tank shell panels 11 to a complete tank shell 1.
  • the tank shell panels 11 may be made of asymmetrical extruded aluminum profiles 21 or of symmetrical extruded aluminum profiles 22 in conjunction with intermediate plates 23.
  • Each individual tank shell panel 11 essentially consists of a number of individual profiles 21, 22 resulting from the screening of the tank and / or additional intermediate plates 23 between the individual tank shell profiles 21, 22.
  • the tank envelope profiles 21, 22 and possibly intermediate plates 23 are joined to panels by means of friction stir welding or fusion welding (eg MIG, TIG, laser, laser hybrid).
  • the number of tank shell profiles 21, 22 or intermediate plates 23 and thus the lengths of the tank shell panels 11 are determined by the tank design and the technical manufacturing capabilities.
  • the dimensions of the profiles in particular the material thickness of the tank shell profile plates 26 and thus the plating of the tank shell 1 and the dimensions of the stiffeners 24, 25 (tank shell profile webs 24 and possibly Tankhüllenprofilflansche 25) of the tank shell within a Tankhüllenpaneels 11 may vary and thus be adapted to the design requirements ,
  • the welding technology for connecting the tank shell profiles 21, 22 to a tank shell panel 11 can be adapted according to the design and material thicknesses used and the technical welding possibilities as well as the respective prior art. A combination of different welding technologies in the manufacture of a tank shell panel 11 is also possible.
  • Essential components of the structure of the tank shell 1 are the TankhüUenprofilplatten 26, which form the actual container for storage and transport of the liquid medium.
  • the Tankhüllenbeplattung is formed from the Tankhüuenprofilplatten 26 of the tank shell profiles 21, 22nd
  • substantially stiffening elements 24, 25, which are formed by tank shell profile webs 24 and optionally Tankhüllenprofilflanschen 25 of the tank shell profiles 21, 22.
  • the stiffening elements can have a symmetrical design in the optimum shape for the Tankhüllenprofilflansch 25. Depending on the requirement, however, they can also have an asymmetrical shape.
  • the head of the stiffening elements 24, 25 at the junction between the TankhüUenprofilsteg 24 and the Tankhüllenprofilflansch 25 always designed so that all, according to the design provided inner structural elements 4, 5, 6 can be welded without the TankhüUenprofilsteg 24 through the joining process is significantly influenced in its material properties. At the same time, a high degree of automated welding is possible.
  • the tank cover profiles 21, 22 are provided with a mounting rib 27 ("welding and mounting rib") which is integrated into the design of the tank shell profiles 21, 22. It serves as a connecting element between the tank shell plating from the tank cover profile plates 26 and outer structural elements 28, 29
  • the outer structural elements 28, 29 are, for example, support surfaces in the tank foundation area or parts of a holder or fastening of a tank insulation. Compared with conventional constructions, the original material properties are essentially secured in the tank according to the invention, such as tank shell profile webs 24.
  • the thermal load of the aluminum material is substantially reduced.
  • the tank skip profiles 21, 22, in conjunction with the structural design and definition of welding areas, ensure the basic material properties in essential strength areas of the tank construction and allow optimum utilization of the available material resources.
  • the structurally new design of the TankhüUenprofile 21, 22, the tank shell profile plates 26 and the inner stiffening elements 24 and optionally 25 and the outer welding and mounting rib 27 allow the welding of structural and equipment elements 28 in the tank shell 1 with minimal risk of cracking and securing the maximum Material properties in important areas of tank design.
  • the longitudinal frame 5 and transverse frame 4 are interconnected by vertical frame connection profiles 10.
  • the vertical frame connection profiles 10 are cross profiles as in FIGS. 11, 14 and 15.
  • the mounting rib 27 of the tank shell profiles 21, 22 allows the attachment of an additional safety barrier for the inerting and / or as a drip pan.
  • a safety barrier of safety barrier plates 32 is fixed on the mounting ribs 27 by means of a conventional welding process. The safety barrier allows for early leak detection.
  • the tank system is suitable for the storage and transport of very cold cryogenic liquids up to a temperature of about -164 ° C, such as liquefied natural gas, propane, butane or ethylene.
  • the basic shape of the tank has a prismatic cross-section and is axisymmetric in the tank longitudinal direction.
  • the tank system is a self-contained single-shell system constructed of aluminum, which in the tank shell area consists exclusively of flat straight panel structures and special corner profiles.
  • the tank shell forms a system, arranged in a grid, extruded aluminum profiles (21 or 22), and to realize higher profile distances and intermediate plates (23) can be used between the aluminum profiles.
  • the stiffeners / profile webs (24) In the floor and in the tank roof area, the stiffeners / profile webs (24) generally run transversely to the tank longitudinal direction.
  • the inner structural elements form a system of longitudinal (5) and transverse frame (4), baffle plates (6), support plates (8) and possibly stringers (7).
  • the internal structural elements are designed to be planar panel-like structures consisting of extruded aluminum profiles and or aluminum panels or in combination of extruded aluminum profiles and aluminum panel material. All frame support, bulkhead and stringer structures are basically connected to the profile flanges (25) of the stiffening elements of the tank shell and not directly connected to the Tankbeplattung (1).
  • All welding methods for joining the extruded aluminum profiles and / or the aluminum plates for the area of the tank shell as well as the inner structural elements all welding methods approved for joining aluminum are used.
  • the tank is characterized by the fact that it gives almost no size limitation in the range of Im 3 to approximately 200,000 m 3 , which makes it an independent, self-supporting tank, the cross-section may vary within a tank eg from the octagon to a hexagon , Basically, the tank is axially symmetrical in the tank longitudinal direction according to number 1.
  • the tank is characterized in that, according to item 1, in principle, special extruded corner profiles (2), with a different design, are used as a connecting link between the individual Tanldiüllenpaneel Modellen. Furthermore, the tank is characterized by the fact that due to the special design of the tank cover profiles (21 and 22) with the integrated welding and mounting rib (27) in the area of the tank shell, basically only butt joints are used in the area of the tank shell.
  • the tank is characterized in that according to item 1 as a link between two flat tank cover panels, a special connection profile (3) is used, which connects the Tankhüllenpaneele (11) and at the same time extending transversely to the profile direction inner structural elements such as longitudinal frame (5).
  • the tank is characterized in that according to item 1 in the vertical connection between the longitudinal frame (5) and transverse frame (4) is basically a vertical connection profile (10) is used, which usually includes a cross-like design.
  • the tank is characterized by the fact that by machining the aluminum profiles with non-thermal processing methods such as water steel cutting, milling, sawing, etc. the basic material properties for important strength areas such as all profile webs (24), compared to the thermal joining method in the tank shell plates (26) or the frame support plate (30) are obtained.
  • the tank is characterized in that the liquid pressure acting on the tank shell can be removed by the structural elements arranged in the tank, such as longitudinal frame (5), transverse frame (4), bulkhead frame (6), support plates (8) and stringers (7) said structural elements are welded directly to the Tankhüllenbeplattung (26).
  • the tank is characterized in that the transverse (4) and longitudinal frame support structures (5) consist of planar panel structures made of symmetrical cross profiles (31). In special areas such as small corners or special strength areas, the panel structure is supplemented by aluminum plate material.
  • the tank is characterized by the possibility of integrating an additional one by the special design of the tank cover profiles (21 and 22) with the integrated welding and mounting rib (27) Safety barrier through the installation of the intermediate plate safety barrier (32), so that a barrier-free inerting and rinsing between the tank shell and the tank insulation is created.

Abstract

Tank für Transport und/oder Lagerung von verflüssigtem Erdgas, Methan, Propan, Butan, Ethylen oder anderen kryogenen Flüssigkeiten mit - einer Tankhülle, - wobei die Tankhülle Tankhüllenpaneele umfasst, die jeweils aus mehreren parallelen Tankhüllenprofilen aus stranggepresstem Leichtmetall gebildet sind, die jeweils eine Tankhüllenprofilplatte aufweisen, die einen Teil der Tankhülle bildet, und einen von der Innenseite der Tankhüllenprofilplatte vorstehenden Tankhüllenprofilsteg, wobei die Tankhüllenprofile an den längsseitigen Rändern der Tankhüllenprofilplatten durch Stumpfhähte miteinander verschweißt sind, - wobei die Tankhülle ferner Verbindungsprofile aus stranggepresstem Leichtmetall umfasst, die jeweils eine Verbindungsprofilplatte, die einen Teil der Tankhülle bildet, und einen von der Innenseite der Verbindungsprofilplatte vorstehenden Verbindungsprofilsteg aufweisen, wobei die Verbindungsprofile zwischen benachbarten Tankhüllenpaneelen angeordnet sind, sich senkrecht zu den Tankhüllenprofilen erstrecken und an den Längsseiten der Verbindungsprofilplatten durch Stumpfhähte mit den Schmalseiten der Tankhüllenprofilplatten verschweißt sind, - im Inneren des Tankes angeordneten Rahmenelementen, die an seitlichen Rändern mit den in den Tank hineinstehenden Enden der Verbindungsprofilstege verschweißt sind und - Stützblechen in den Ecken zwischen den Paneelen und den Rahmenelementen, die jeweils an einem Rand mit einem Tankhüllenprofilsteg und an einem anderen Rand mit einem Rahmenelement verschweißt sind.

Description

Tank für Transport und/oder Lagerung von kryogenen Flüssigkeiten
Die Erfindung bezieht sich auf einen Tank für Transport und/oder Lagerung von verflüssigtem Erdgas, Methan, Propan, Butan, Ethylen oder anderen kryogenen Flüssigkeiten. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Tanks, die für Anordnung an Bord von Schiffen geeignet sind. Sie bezieht sich aber auch auf Tanks, die als Landtanks nutzbar sind.
Kryogene Flüssigkeiten werden bei sehr tiefen Temperaturen transportiert bzw. gelagert. Diese Temperatur beträgt bei verflüssigtem Methan (LNG) etwa minus 164 Grad Celsius. Bei verflüssigtem Ethylen (LEG) liegt sie bei minus 103 Grad Celsius. Bekannt sind Flüssiggastankschiffe mit Membrantanks, bei denen eine Membran des Tanks im Schiffsrumpf gehalten ist. Ferner sind Flüssiggastankschiffe mit selbsttragenden Tanks bekannt. Auch ist bekannt, die Tanks zur Gewichtseinsparung aus Aluminium herzustellen.
Die EP 1 723 053 Bl beschreibt einen Aluminiumtank zur Lagerung von LNG oder dergleichen Medien bei sehr niedrigen Temperaturen. Der Tank besteht zumindest im Wesentlichen aus vorgefertigten Konstruktionselementen weniger unterschiedlicher Typen. Die Konstruktionselemente weisen plane Elemente aus mechanisch extrudierten Aluminium-Profilelementen auf, die als Mantelpaneele des Tanks verwendet werden. Die Profilelemente weisen ein planes Teil und ein Versteifungsteil auf, wobei sich das Versteifungsteil im Wesentlichen rechtwinklig zu dem planen Teil erstreckt. Die Profilelemente sind an ihren planen Teilen aneinander mittels eines Reib-Schweißverfahrens verschweißt, um die planen Elemente zu bilden. Ferner sind die planen Elemente mit längsliegenden und/oder querliegenden Versteifungen versehen, die aus mechanisch extrudierten Aluminium- Profilelementen gefertigt sind, die mittels des Reib-Schweißverfahrens aneinander geschweißt sind. Die Versteifungen erstrecken sich über die Innenseiten der planen Elemente des Tanks, wobei sie in Längsrichtung der Aluminium-Profilelemente
BESTÄTIGUNGSKOPIE verlaufen oder quer über diese hinweg erstreckt sind. Die quer über die Paneele erstreckten Versteifungen müssen entweder auf den Enden der Versteifungsteile oder auf den Innenseiten der planen Teile der Profilelemente fixiert sein. Hierdurch wird die Festigkeit der Verbindung der Versteifungen mit den planen Elementen eingeschränkt.
Die WO 2006/00 17 11 A2 beschreibt einen Tank zum Lagern von Flüssigkeiten insbesondere bei sehr niedrigen Temperaturen, der äußere Platten aufweist, die zumindest einen Teil des Dachs, der Seitenwände und des Bodens bilden. Der Tank weist eine innere Zellstruktur auf, wobei Flüssigkeitsverbindungen zwischen den Zellen der Zellstrukturen bestehen. Zumindest ein Teil der äußeren Platten weist eine geschichtete Sandwich-Struktur auf. Die innere Zellstruktur dient als Träger und Verankerung für die äußeren Platten. Die Zellstruktur kann direkt mit der Innenwand der Platten oder mit Befestigungselementen verbunden sein, die in der Sandwich-Struktur angeordnet sind. Ferner kann die innere Zellstruktur mit einem Flansch verbunden sein, der an der äußeren Wand befestigt ist und in den Tank hineinragt. Der Flansch kann von einem Verbindungselement vorstehen, das zwei U-förmige Nuten hat, in die Elemente der äußeren Wand eingefügt sind. Diese Verbindung ist gegenüber Belastungen in Zug- und Druckrichtung der Zellwände stabil. Sie ist jedoch nicht stabil gegenüber Kräften, die quer zum Flansch auf die Konstruktion einwirken.
Die WO 2008/10 30 53 AI beschreibt einen Doppelhüllentank mit inneren und äußeren Wänden und inneren horizontalen Stützen. Die Tankwände bestehen aus horizontalen Profilträgerabschnitten mit zwei parallelen Flanschen, die durch einen Steg miteinander verbunden sind. Die Profilträgerabschnitte sind übereinander gelagert und an den benachbarten Längsseiten ihrer Flansche miteinander verschweißt. An den Enden sind sie durch Verbindungsstücke miteinander verbunden. Die Profilträgerabschnitte tragen von der Innenwand vorstehende Rippen. Auf die Rippen sind Kniebleche geschweißt, an denen die Stützen befestigt sind. Die Kniebleche überbrücken die Schweißfugen zwischen den Schmalseiten horizontal hintereinander angeordneter Profilträgerabschnitte. Die Befestigung der Stützen an den Tankwänden ist gegenüber Zug- und Druckbelastungen in Richtung der Stützen stabil, nicht jedoch gegenüber Kräften, die quer zu den Rippen bzw. Knieblechen wirken.
Die vorbekannten Tanks sind wegen ihrer eingeschränkten Festigkeit nicht für den Einsatz an Bord eines Flüssiggastankers unter Seegangsbedingungen geeignet. Sie eignen sich auch nicht besonders für den Einsatz als Landtanks, da sie auch gegenüber Belastungen durch eingefüllte Flüssigkeit, Wind und andere Einflüsse nicht hinreichend stabil sind.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen stabileren Tank für den Transport und/oder Lagerung von kryogenen Flüssigkeiten zu schaffen.
Die Aufgabe wird durch einen Tank mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Tanks sind in Unteransprüchen angegeben.
Der erfindungsgemäße Tank für Transport und/oder Lagerung von verflüssigtem Erdgas, Methan, Propan, Butan, Ethylen oder anderen kryogenen Flüssigkeiten hat eine Tankhülle,
- wobei die Tankhülle Tankhüllenpaneele aufweist, die jeweils aus mehreren parallelen Tankhüllenprofilen aus stranggepresstem Leichtmetall gebildet sind, die jeweils eine Tankhüllenprofilplatte aufweisen, die einen Teil der Tankhülle bildet, und einen von der Innenseite der Tankhüllenprofilplatte vorstehenden Tankhüllenprofilsteg, wobei die Tankhüllenprofile an den längsseitigen Rändern der TankhüUenprofilplatten durch Stumpfnähte miteinander verschweißt sind,
wobei die Tankhülle ferner Verbindungsprofile aus stranggepresstem Leichtmetall umfasst, die jeweils eine Verbindungsprofilplatte, die einen Teil der Tankhülle bildet, und einen von der Innenseite der Verbindungsprofilplatte vorstehenden Verbindungsprofilsteg aufweisen, wobei die Verbindungsprofile zwischen benachbarten Tankhüllenpaneelen angeordnet sind, sich senkrecht zu den Tankhüllenprofilen erstrecken und an den Längsseiten der Verbindungsprofilplatten durch Stumpfhähte mit den Schmalseiten der TankhüUenprofilplatten verschweißt sind,
im Inneren des Tanks angeordnete Rahmenelemente, die an seitlichen Rändern mit den in den Tank hineinstehenden Enden der Verbindungsprofilstege verschweißt sind und
Stützbleche in den Ecken zwischen den Paneelen und den Rahmenelementen, die jeweils an einem Rand mit einem Tankhüllenprofilsteg und an einem anderen Rand mit einem Rahmenelement verschweißt sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Tank setzt sich die Tankhülle im Wesentlichen aus Tankhüllenpaneelen und Verbindungsprofilen zusammen, die zwischen den Tankhüllenpaneelen angeordnet sind. Die Tankhüllenpaneele sind aus parallelen Tankhüllenprofilen zusammengesetzt, die TankhüUenprofilplatten und von deren Innenseiten vorstehende Tankhüllenprofilstege aufweisen. Die Tankhüllenprofile sind an den Längsseiten der TankhüUenprofilplatten durch Stumpfnähte zusammengeschweißt. Die Verbindungsprofile weisen Verbindungsprofilplatten und von deren Innenseiten vorstehende Verbindungsprofilstege auf. Die Verbindungsprofile sind zwischen benachbarten Tankhüllenpaneelen angeordnet, wobei sie sich senkrecht zu den Tankhüllenprofilen der Tankhüllenpaneele erstrecken. Die Verbindungsprofilplatten sind an ihren Längsseiten durch Stumpfnähte mit den Schmalseiten der TankhüUenprofilplatten der angrenzenden Tankhüllenprofile verschweißt.
Die Tankhüllenprofile und die Verbindungsprofile bestehen aus stranggepresstem Leichtmetall. Im Vergleich zu Profilen aus zusammengeschweißten Bauelementen sind sie deshalb von vorneherein nicht durch Wärmeeintrag verzogen und in ihrer Festigkeit beeinträchtigt. Bevorzugt ist das Leichtmetall Aluminium oder eine Aluminiumlegierung.
Die Rahmenelemente sind mit in den Tank hineinstehenden Enden der Verbindungsprofilstege verschweißt. Ferner sind die Rahmenelemente an den Rändern mittels Stützblechen fixiert, die randseitig mit einem Tankhüllenprofilsteg und dem jeweiligen Rahmenelement verschweißt sind.
Für die Festigkeit des Tankhüllenprofiles maßgeblich ist der an die Tankhüllenprofilplatte angrenzende Teil des Tankhüllenprofilsteges. Für die Festigkeit des Verbindungsprofils maßgeblich ist der an die Verbindungsprofilplatte angrenzende Teil des Verbindungsprofilsteges. Durch die Anordnung der Schweißnähte werden der Wärmeeintrag sowie der Verzug und die Beeinträchtigung des Grundmaterials in den für die Festigkeit maßgeblichen Bereichen der Tankhüllenprofile und der Verbindungsprofile gering gehalten. Die Stützbleche können vorteilhaft in der Ebene der Tankhüllenprofilstege angeordnet werden, die senkrecht zur Ebene des benachbarten Verbindungsprofilsteges ausgerichtet ist. Somit weist die Verbindung der Rahmenelemente mit den Tankhüllenpaneelen auch gegenüber Belastungen in Richtung senkrecht zu den Verbindungsprofilstegen eine hohe Festigkeit auf.
Insgesamt weist der erfindungsgemäße Tank eine hohe Festigkeit gegenüber Belastungen durch eingefüllte Flüssigkeit, Seegang, Windeinflüsse etc. und eine hohe Lebensdauer auf. Er eignet sich deshalb insbesondere für den Einsatz auf Flüssiggastankschiffen und als Landtank. Der Tank kann mit beliebigen Abmessungen und Füllvolumina ausgebildet werden. Aufgrund seiner hohen Festigkeit eignet er sich auch für Tanks mit sehr großen Füllvolumina.
Gemäß einer Ausgestaltung weisen die Tankhüllenprofilstege und/oder Verbindungsprofilstege am Ende einen verbreiterten TankhüUenprofilkopf und/oder Verbindungsprofilkopf auf, mit dem die Stützbleche verschweißt sind. Der TankhüUenprofilkopf erhöht die Stabilität der Tankhüllenprofile und reduziert die Wärmeübertragung in das Grundmaterial des Tankhüllenprofilsteges beim Anschweißen der Stützbleche. Dementsprechend erhöht der Verbindungsprofilkopf die Stabilität der Verbindungsprofile und reduziert die Wärmeübertragung in das Grundmaterial des Verbindungsprofilsteges beim Anschweißen der Rahmenelemente. Der TankhüUenprofilkopf und/oder Verbindungsprofilkopf ist bevorzugt ein Tankhüllenprofilfiansch und/oder Verbindungsprofilflansch, der senkrecht zum Tankhüllenprofilsteg und/oder Verbindungsprofilsteg angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen die Tankhüllenprofilstege und/oder die Verbindungsprofilstege an den äußeren Enden und/oder die Stützbleche angrenzend an den gedachten Scheitelpunkt der Ränder Auskehlungen auf. Durch diese Auskehlungen werden Spannungsspitzen sehr stark reduziert.
Gemäß einer Ausgestaltung haben die Tankhüllenprofile und/oder die Verbindungsprofile eine von der Außenseite der Tankhüllenprofilplatte und/oder Verbindungsprofilplatte vorstehende Montagerippe. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind an die äußeren Enden von Montagerippen äußere Strukturelemente des Tanks angeschweißt. Durch die Montagerippe wird der Wärmeeintrag in die Tankhüllenprofile und/oder Verbindungsprofile beim Anschweißen an äußere Strukturelemente reduziert und werden Festigkeitseinbußen vermieden.
Gemäß einer Ausgestaltung sind die äußeren Strukturelemente Haltemittel für ein Tanklagerelement und/oder für eine Tankisolierung und/oder eine äußere Sicherheitsbarriere des Tanks. Die äußere Sicherheitsbarriere kann durch Platten gebildet werden, die zwischen die Montagerippen geschweißt sind. Die Sicherheitsbarriere dient der Dichtigkeitsüberwachung der Tankhülle und fangt im Havariefall Leckagen auf.
Gemäß einer Ausgestaltung umfassen die Tankhüllenpaneele Zwischenplatten, die zwischen benachbarten Tankhüllenprofilen angeordnet sind und an längsseitigen Rändern über Stumpfhähte mit längsseitigen Rändern von TankhüUenprofilplatten verschweißt sind. Die Abmessungen der Tankhüllenprofilstege und/oder Verbindungsprofilstege können bei der Dimensionierung eines erfindungsgemäßen Tanks unter Festigkeitsgesichtspunkten gewählt werden. Bei vorgegebenen Abmessungen dieser Stege unterliegen die möglichen Abmessungen der TankhüUenprofilplatten und der Verbindungsprofilplatten aufgrund der Anwendung des Strangpressverfahrens Einschränkungen. Diese Einschränkungen können durch Einsatz von Zwischenplatten kompensiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Verbindungsprofile, die zwei in derselben Ebene angeordnete Tankhüllenpaneele miteinander verbinden, im Wesentlichen T-fÖrmig. Bei diesen Verbindungsprofilen sind die Verbindungsprofilplatten eines Verbindungsfprofils in einer gemeinsamen Ebene erstreckt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weisen die Verbindungsprofile an Tankecken Verbindungsprofilplatten auf, die einem Winkel zueinander ausgerichtete Plattenabschnitte aufweisen, wobei der Winkel der beiden Plattenabschnitte dem Winkel zwischen den Hauptausdehnungsrichtungen der beiden benachbarten, durch das Verbindungsprofil miteinander verbundenen Tankhüllenpaneele entspricht und der Verbindungsträgersteg zwischen den beiden Plattenabschnitten in den Tank vorsteht. Diese Verbindungsprofile werden nachstehend auch als „Eckprofile" bezeichnet. Der Winkel zwischen den Plattenabschnitten beträgt gemäß Ausgestaltungen 90 oder 135 Grad. Verbindungsprofile mit einem Winkel der Plattenabschnitte von 90 Grad werden zwischen zwei senkrecht zueinander ausgerichteten Tankhüllenpaneelen eingesetzt. Schließen die Plattenabschnitte einen Winkel von 135 Grad ein, werden die Verbindungsprofile zwischen zwei Tankhüllenpaneelen eingesetzt, um eine Tankschräge zu bilden.
Gemäß einer Ausgestaltung sind die Rahmenelemente Rahmenpaneele. Mit Rahmenpaneelen können besonders feste Tanks gebildet werden. Grundsätzlich können als Rahmenelemente auch Träger verwendet werden. Auch gemischte Konstruktionen sind möglich.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfassen die Rahmenpaneele stranggepresste Rahmenprofile aus Leichtmetall, die längsseitig an den Rändern von Rahmenprofilplatten durch Stumpfnähte miteinander verschweißt sind. Die Rahmenprofile weisen bevorzugt an den Seiten der Rahmenprofilplatten Versteifungen auf. Bevorzugt sind die Versteifungen durch Stege gebildet. Weiterhin bevorzugt sind die Rahmenprofile Kreuzprofile.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfassen die Rahmenpaneele Rahmenzwischenplatten, die zwischen benachbarten Rahmenpaneelen angeordnet sind und an längsseitigen Rändern über Stumpfnähte mit längsseitigen Rändern von Rahmenprofilplatten verschweißt sind. Die Rahmenzwischenplatten dienen ebenfalls der Kompensation fertigungsbedingter Dimensionseinschränkungen der Rahmenprofilplatten.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfassen die Rahmenelemente Längsrahmen und/oder Querrahmen. Die Längsrahmen erstrecken sich in der Hauptausdehnungsrichtung des Tanks und die Querrahmen 90° in Tankquerrichtung gedreht dazu. Bei Anordnung des Tanks auf einem Schiff sind die Längsrahmen in Richtung der Schifflängsachse und die Querrahmen senkrecht dazu angeordnet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung umfassen die Rahmenelemente Stützrahmen und/oder Schottrahmen. Die Stützrahmen dienen bevorzugt der Festigkeit des Tanks und können mit großen Flüssigkeitsdurchgängen versehen sein. Die Schottrahmen dienen der Behinderung von Bewegungen der Tankfüllungen im Tank, die zu Beschädigungen des Tanks führen können und bei Anordnung des Tanks auf einem Schiff die Schiffsstabilität beeinträchtigen können. Die Schottrahmen weisen kleinere Flüssigkeitsdurchgänge als die Stützrahmen auf. Sowohl die Stützrahmen als auch die Schottrahmen können Längsrahmen und/oder Querrahmen umfassen.
Gemäß einer Ausgestaltung weisen die Stützrahmen Durchgangslöcher für Flüssigkeit auf, die eine größere Fläche einnehmen, als der in derselben Ebene angeordnete Teil des Stützrahmens, und/oder weisen die Schottrahmen Durchgangslöcher für Flüssigkeit auf, die eine kleinere Fläche einnehmen, als der in derselben Ebene angeordnete Teil des Schottrahmens.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Rahmenpaneele vertikal ausgerichtet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Längs- und Querrahmen an ihren äußeren Rändern über vertikale Rahmenverbindungsprofile miteinander verbunden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die vertikalen Rahmenverbindungsprofile Kreuzprofile.
Gemäß einer Ausgestaltung sind die Rahmenelemente über randseitig angeschweißte Adapterplatten mit den Verbindungsträgerstegen verschweißt. Die Adapterplatten können randseitig über Stumpfhähte mit den Rahmenelementen und/oder den Verbindungsträgerstegen verschweißt sein. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Stützbleche mit den Adapterplatten verschweißt. Die Verschweißung der Stützbleche mit den Adapterplatten findet an den breiten Seitenflächen der Adapterplatten statt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Tankhüllenprofile im Boden und/oder in der Decke des Tanks quer zur Längsrichtung des Tanks ausgerichtet und/oder in den Seitenwänden des Tanks vertikal oder geneigt zum Boden oder der Decke des Tanks ausgerichtet oder sind die Rahmenprofile horizontal ausgerichtet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der anliegenden Zeichnungen von Ausfuhrungsbeispielen näher erläutert:
In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einen achsensymmetrischen prismatischen Tank aus Leichtmetall für kroygene Flüssigkeiten in einer Perspektivansicht schräg von oben und von der Seite;
Fig. 2 verschiedene weitere Ausführungen achsensymmetrischer prismatischer Tanks in einer Perspektivansicht schräg von oben und von der Seite; der Tank von Fig. 1 in einem Querschnitt;
Tank von Fig.1 in einer perspektivischen Innenansicht;
Tank von Fig. 1 in einer Innenansicht aus einer anderen Perspektive;
Tankhüllenpaneele und ihre Elemente in einer Perspektivansicht schräg von oben und von der Seite;
Tank gemäß Fig. 1 in einem vertikalen Teilschnitt durch eine Ecke;
Tank gemäß Fig. 1 in einem vertikalen Teilschnitt durch die Decke;
Boden und Rahmen des Tanks gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Innenansicht;
Tankhüllenprofil eines Tanks gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Teilansicht;
Rahmenverbindungsprofil eines Tanks gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Teilansicht;
Verbindungsprofil für eine Ecke eines Tanks gemäß Fig. 1 in einer perspektivischen Teilansicht;
Ecke eines Tanks gemäß Fig. 1 mit Tankhüllenpaneelen, Verbindungsprofilen und Rahmenpaneelen in einem teilweisen vertikalen Querschnitt; Verbindung von längs- und quergerichteten Rahmenpaneelen mit horizontalen Rahmenprofilen durch ein vertikales Rahmenverbindungsprofil in einer perspektivischen Teilansicht schräg von oben und von der Seite;
Verbindung von längsgerichteten und quergerichteten Rahmenpaneelen mit vertikalen Rahmenprofilen über ein vertikales Rahmenverbindungsprofil in einer Perspektivansicht schräg von oben und von der Seite;
Fig. 16 Tankhülle aus Tankhüllenprofilen mit einer Sicherheitsbarriere in einer perspektivischen Schnittansicht.
Ein erfindungsgemäßer Tank kann mit einer integrierten Sicherheitsbarriere bzw. Tropfwanne ausgeführt sein. Es ist ausgelegt und konstruiert zur Lagerung und zum Transport von kryogenen Flüssigkeiten, vornehmlich von verflüssigtem Erdgas.
Der erfindungsgemäße Tank ist ein selbsttragender Tank aus Aluminium, einer Aluminiumlegierung oder einem anderen Leichtmetall oder einer Leichtmetalllegierung. Nachfolgend werden zusammenfassend die möglichen Werkstoffe einschließlich weiterer Leichtmetalle und Leichtmetalllegierungen als „Aluminium" bezeichnet.
Die Ausführungen des Tanks von Fig. 1 und 2 sind prismatisch und in Längsrichtung achsensymmetrisch. Fig. 2 zeigt zwei Ausführungen des Tanks, die in Längsrichtung achsensymmetrische Verjüngungen aufweisen, und einen quaderförmigen Tank. Der nachfolgend näher erläuterte Tank von Fig. 1 umfasst Konstruktionselemente 1 bis 32, die am Ende der Beschreibung in einer Bezugszeichenliste zusammengefasst sind. Die Konstruktionselemente 1 bis 32 werden bevorzugt aus Aluminium der 6000er Legierung gefertigt. Für gering beanspruchte Bauteile und Baugruppen können auch andere Aluminiumlegierungen zur Anwendung genutzt werden.
Ein Merkmal des Tanks ist Verwendung von stranggepressten Profilen aus Aluminium für die Konstruktion der Tankhülle 1 und die inneren Strukturelemente bzw. Rahmenelemente 4, 5, 6. Für die Konstruktion der Tankhülle 1 ist eine Kombination aus stranggepressten Trägern 21, 22 und Platten 23 aus Aluminium möglich. Für alle inneren Strukturelemente 4, 5, 6 ist eine Kombination aus stranggepressten Trägern und Platten aus Aluminium vorgesehen.
Die Längs- und Querverbindungen der Ralimenträgerstrukturen 4, 5, 6 erfolgt über spezielle vertikal ausgerichtete, stranggepresste Kreuzprofile aus Aluminium. Diese werden auch als vertikale Verbindungsprofile 10 bezeichnet.
Die Tankhülle 1 ist eine Einzelhüllenkonstruktion. Sie besteht im Wesentlichen aus ebenen Paneelen 11, die aus gezogenen Aluminiumträgern gefertigt werden, und aus speziellen (Eck-) Verbindungsprofilen 2 und Verbindungsprofilen 3, die die einzelnen Tankhüllenpaneele 11 zu einer kompletten Tankhülle 1 verbinden.
Die Tankhüllenpaneele 11 können aus unsymmetrischen, extrudierten Aluminiumprofilen 21 oder aus symmetrischen, extrudierten Aluminiumprofilen 22 in Verbindung mit Zwischenplatten 23 gefertigt werden.
Jedes einzelne Tankhüllenpaneel 11 besteht im Wesentlichen aus einer aus der Rasterung des Tanks resultierenden Anzahl von Einzelprofilen 21, 22 und/oder zusätzlichen Zwischenplatten 23 zwischen den einzelnen Tankhüllenprofilen 21, 22. Die Tankhüllprofile 21, 22 und gegebenenfalls Zwischenplatten 23 sind mittels Rührreibschweißen oder Schmelzschweißen (z. B. MIG, WIG, Laser, Laser-Hybrid) zu Paneelen verbunden.
Die Anzahl der Tankhüllenprofile 21, 22 bzw. Zwischenplatten 23 und damit die Längen der Tankhüllenpaneele 11 werden durch die Tankkonstruktion bzw. die technischen Fertigungsmöglichkeiten vorgegeben.
Bei der konstruktiven Gestaltung der Struktur der Tankhülle 1 und aller Verbindungen zwischen den inneren und äußeren Strukturelementen wie Stützbleche 8, Längsrahmen 5, Querrahmen 4 und Schottrahmen 6 kommen Stumpfstoßverbindungen als Schweißnahtverbindungen („Stumpfnähte") zur Anwendung. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer des Tanks.
Die Dimensionen der Profile, insbesondere die Materialdicke der Tankhüllenprofileplatten 26 und damit der Beplattung der Tankhülle 1 als auch die Dimensionen der Versteifungen 24, 25 (Tankhüllenprofilstege 24 und gegebenenfalls Tankhüllenprofilflansche 25) der Tankhülle innerhalb eines Tankhüllenpaneels 11 können variieren und somit den konstruktiven Erfordernissen angepasst werden.
Die Schweißtechnologie zum Verbinden der Tankhüllenprofile 21, 22 zu einem Tankhüllenpaneel 11 kann entsprechend den konstruktiv vorgesehen und eingesetzten Materialdicken und den technischen Schweißmöglichkeiten sowie dem jeweils vorliegenden Stand der Technik angepasst werden. Eine Kombination von unterschiedlichen Schweißtechnologien bei der Herstellung eines Tankhüllenpaneels 11 ist ebenfalls möglich. Wesentliche Bestandteile der Struktur der Tankhülle 1 sind die TankhüUenprofilplatten 26, die den eigentlichen Behälter zur Lagerung und zum Transport des flüssigen Mediums bilden. Die Tankhüllenbeplattung ist gebildet aus den TankhüUenprofilplatten 26 der Tankhüllenprofile 21, 22.
Weiterhin sind wesentlich Versteifungselemente 24, 25, die von Tankhüllenprofilstegen 24 und gegebenenfalls Tankhüllenprofilflanschen 25 der Tankhüllenprofile 21, 22 gebildet werden. Die Versteifungselemente können in der optimalen Form für den Tankhüllenprofilflansch 25 eine symmetrische Gestaltung haben. Je nach Erfordernis können sie aber auch eine unsymmetrische Form aufweisen.
Ferner ist der Kopf der Versteifungselemente 24, 25 an der Verbindungsstelle zwischen dem TankhüUenprofilsteg 24 und dem Tankhüllenprofilflansch 25 immer so gestaltet, dass auf ihm alle, entsprechend der Konstruktion vorgesehenen inneren Strukturelemente 4, 5, 6 aufgeschweißt werden können, ohne dass der TankhüUenprofilsteg 24 durch das Fügeverfahren wesentlich in seinen Materialeigenschaften beeinflusst wird. Gleichzeitig wird ein hohes Maß an automatisiertem Schweißen ermöglicht.
Auen sind die Tankhüllenprofile 21,22 mit einer Montagerippe 27 („Schweiß- und Montagerippe") versehen. Diese ist in die Gestaltung der Tankhüllenprofile 21,22 integriert. Sie dient als Verbindungselement zwischen der Tankhüllenbeplattung aus den TankhüUenprofilplatten 26 und äußeren Strukturelementen 28, 29. Die äußeren Strukturelemente 28, 29 sind beispielsweise Stützfläche im Tankfundamentbereich oder Teile einer Halterung bzw. Befestigung einer Tankisolierung. Gegenüber herkömmlichen Konstruktionen werden beim dem erfindungsgemäßen Tank die ursprünglichen Materialeigenschaften im Wesentlichen Festigkeitsbereichen wie dem Tankhüllenprofilsteg 24 gesichert.
Durch die nicht-thermische Bearbeitung - wie z. B. mechanische Bearbeitung oder Wasserstrahlschneiden - die Aluminiumprofile besonders im Bereich des Tankhüllenprofilsteges 24 und der Montagerippe 27 vor dem Verbinden der TankhüUenprofile 21, 22 zum Tankhüllenpaneel 11 wird die thermische Belastung des Aluminiummaterials wesentlich reduziert. Die TankhüUenprofile 21, 22, in Verbindung mit der konstruktiven Gestaltung und Festlegung von Schweißbereichen sichern die Grundmaterialeigenschaften in wesentlichen Festigkeitsbereichen der Tankkonstruktion und ermöglichen eine optimale Ausnutzung der verfugbaren Materialressourcen.
Durch die Verwendung der speziellen (Eck-)Verbindungsprofile 2 und Verbindungsprofile 3 werden einzelne Tankhüllenpaneele, die Boden-, Hopper-, Seiten-, Dach- und Tankendbereiche bilden, zur einheitlichen Tankhülle 1 miteinander verbunden. Das neue Tankdesign kommt ohne die bisher üblichen abgerundeten Tankkanten und deren komplizierte Übergänge besonders in den Tankecken aus.
Die konstruktiv neue Gestaltung der TankhüUenprofile 21, 22, der Tankhüllenprofilplatten 26 und der inneren Versteifungselemente 24 und gegebenenfalls 25 sowie die äußere Schweiß- und Montagerippe 27 erlauben das Anschweißen von Struktur- und Ausrüstungselementen 28 im Bereich der Tankhülle 1 mit minimierter Rissgefahr und Sicherung der maximalen Materialeigenschaften in wichtigen Festigkeitsbereichen der Tankkonstruktion. Insbesondere werden die Rahmenelemente 4, 5, 6 mit den Versteifungselemente 24, 25 der TankhüUenprofile 21, 22 und der (Eck-) Verbindungsprofile 2 sowie der Verbindungsprofile 3 verbunden.
Die Längsrahmen 5 und Querrahmen 4 sind durch vertikale Rahmenverbindungsprofile 10 miteinander verbunden. Die vertikalen Rahmenverbindungsprofile 10 sind Kreuzprofile wie in den Fig. 11, 14 und 15.
Die Montagerippe 27 der Tankhüllenprofile 21, 22 ermöglicht die Anbringung einer zusätzlichen Sicherheitsbarriere für den Inertisierungsbereich und/oder als Tropfwanne. Zu diesem Zweck wird mittels eines üblichen Schweißverfahrens eine Sicherheitsbarriere aus Sicherheitsbarrierenplatten 32 auf den Montagerippen 27 fixiert. Die Sicherheitsbarriere lässt eine frühzeitige Leckerkennung zu.
Es folgen weitere konstruktive Besonderheiten, Vorteile und Wirkungen des erfindungsgemäßen Tanks:
1. Das Tanksystem ist geeignet zur Lagerung und zum Transport von sehr kalten kryogenen Flüssigkeiten bis zu einer Temperatur von ca. -164 °C, wie zum Beispiel verflüssigtem Erdgas, Propan, Butan oder Ethylen. Die Grundform des Tanks hat einen prismatischen Querschnitt und ist in Tanklängsrichtung achsensymmetrisch. Das Tanksystem ist ein selbständiges und aus Aluminium konstruiertes Einhüllensystem, das im Bereich der Tankhülle ausschließlich aus ebenen geraden Paneelstrukturen und speziellen Eckprofilen besteht. Die Tankhülle bildet ein System aus, im Raster angeordneten, stranggepressten Aluminiumprofilen (21 oder 22), wobei zur Realisierung höherer Profilabstände auch Zwischenplatten (23) zwischen den Aluminiumprofilen eingesetzt werden können. Im Boden und im Tankdachbereich verlaufen die Versteifungen / Profilstege (24) grundsätzlich quer zur Tanklängsrichtung. Im Tankwandbereich kann die Profilrichtung vertikal oder horizontal oder in der Kombination zwischen beiden Richtungen verlaufen. Die inneren Strukturelemente bilden ein System aus Längs-(5) und Querrahmen (4), Schlagschotten (6), Stützblechen (8) und gegebenenfalls Stringern (7). Die inneren Strukturelemente sind besteifte ebene paneelartige Strukturen, die aus stranggepressten Aluminiumprofilen und oder Aluminiumplatten oder in Kombination aus stranggepressten Aluminiumprofilen und Aluminiumplattenmaterial bestehen. Alle Rahmenträger-, Schott- und Stringerstrukturen sind grundsätzlich auf den Profilflanschen (25) der Versteifungselemente der Tankhülle angeschlossen und nicht direkt mit der Tankbeplattung (1) verbunden. Als Fügeverfahren zum Verbinden der stranggepressten Aluminiumprofile und / oder der Aluminiumplatten für den Bereich der Tankhülle als auch der inneren Strukturelemente kommen alle zum Fügen von Aluminium zugelassen Schweißverfahren zur Anwendung.
Der Tank ist dadurch gekennzeichnet, dass er nahezu keine Größenlimitierung im Bereich von Im3 bis ca. 200000 m3 gibt, das er ein eigenständiger, sich selbst tragender Tank ist, wobei der Querschnitt sich innerhalb eines Tanks variieren kann z.B. vom Achteck auf ein Sechseck. Grundsätzlich ist der Tank in Tanklängsrichtung nach Ziffer 1 achsensymmetrisch.
Der Tank ist dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend Ziffer 1 grundsätzlich spezielle extrudierte Eckprofile (2), mit unterschiedlichem Design, als Verbindungsglied zwischen den einzelnen Tanldiüllenpaneelstrukturen verwendet werden. Ferner ist der Tank dadurch gekennzeichnet, dass durch das spezielle Design der Tankhüllenprofile (21 und 22) mit der integrierten Schweiß- und Montagerippe (27) im Bereich der Tankhülle grundsätzlich nur Stumpfstoßverbindungen im Bereich der Tankhülle zur Anwendung kommen. Der Tank ist dadurch gekennzeichnet dass entsprechend Ziffer 1 als Verbindungsglied zwischen zwei ebenen Tankhüllenpaneelen ein spezielles Verbindungsprofil (3) eingesetzt wird, welches die Tankhüllenpaneele (11) verbindet und gleichzeitig die quer zur Profilrichtung verlaufende innere Strukturelemente wie zum Beispiel Längsrahmen (5) aufnimmt.
Der Tank ist dadurch gekennzeichnet, dass entsprechend Ziffer 1 in der vertikalen Verbindung zwischen Längsrahmen (5) und Querrahmen (4) grundsätzlich ein vertikales Verbindungsprofil (10) verwendet wird, welches in der Regel ein kreuzartiges Design beinhaltet.
Der Tank ist dadurch gekennzeichnet, dass durch die Bearbeitung der Aluminiumprofile mit nichtthermischen Bearbeitungsverfahren wie zum Beispiel Wasserstahlschneiden, Fräsen, Sägen usw. die Grundmaterialeigenschaften für wichtige Festigkeitsbereiche wie zum Beispiel alle Profilstege (24), gegenüber den thermischen Fügeverfahren im Bereich der Tankhüllenplatten (26) oder auch der Rahmenträgerplatte (30) erhalten werden.
Der Tank ist dadurch gekennzeichnet, dass der auf die Tankhülle wirkende Flüssigkeitsdruck durch die im Tank angeordneten Strukturelemente wie Längsrahmen (5), Querrahmen (4), Schottrahmen (6), Stützbleche (8) und Stringer (7) abgetragen werden kann, ohne das die genannten Strukturelemente direkt mit der Tankhüllenbeplattung (26) verschweißt sind. Der Tank ist dadurch gekennzeichnet, dass die Quer- (4)und Längsrahmenträgerstrukturen (5) aus ebenen Paneelstrukturen bestehen, die aus symmetrischen Kreuzprofilen (31) gefertigt werden. In speziellen Bereichen wie kleinen Ecken oder speziellen Festigkeitsbereichen wird die Paneelstruktur durch Aluminiumplattenmaterial ergänzt.
Der Tank ist dadurch gekennzeichnet, dass er durch das spezielle Design der Tankhüllenprofile (21 und 22) mit der integrierten Schweiß- und Montagerippe (27) die Möglichkeit zur Integration einer zusätzlichen Sicherheitsbarriere durch den Einbau der Zwischenplatte-Sicherheitsbarriere (32) bietet, so dass ein barrierefreier Inertisierungs- und Spülbereich zwischen der Tankhülle und der Tankisolierung entsteht.

Claims

A n s p r ü c h e
1. Tank für Transport und/oder Lagerung von verflüssigtem Erdgas, Methan, Propan, Butan, Ethylen oder anderen kryogenen Flüssigkeiten mit
- einer Tankhülle,
- wobei die Tankhülle Tankhüllenpaneele umfasst, die jeweils aus mehreren parallelen Tankhüllenprofilen aus stranggepresstem Leichtmetall gebildet sind, die jeweils eine Tankhüllenprofilplatte aufweisen, die einen Teil der Tankhülle bildet, und einen von der Innenseite der Tankhüllenprofilplatte vorstehenden Tankhüllenprofilsteg, wobei die Tankhüllenprofile an den längsseitigen Rändern der Tankhüllenprofilplatten durch Stumpfnähte miteinander verschweißt sind,
- wobei die Tankhülle ferner Verbindungsprofile aus stranggepresstem Leichtmetall umfasst, die jeweils eine Verbindungsprofilplatte, die einen Teil der Tankhülle bildet, und einen von der Innenseite der Verbindungsprofilplatte vorstehenden Verbindungsprofilsteg aufweisen, wobei die Verbindungsprofile zwischen benachbarten Tankhüllenpaneelen angeordnet sind, sich senkrecht zu den Tankhüllenprofilen erstrecken und an den Längsseiten der Verbindungsprofilplatten durch Stumpfhähte mit den Schmalseiten der Tankhüllenprofilplatten verschweißt sind,
- im Inneren des Tankes angeordneten Rahmenelementen, die an seitlichen Rändern mit den in den Tank hineinstehenden Enden der Verbindungsprofilstege verschweißt sind und
- Stützblechen in den Ecken zwischen den Paneelen und den Rahmenelementen, die jeweils an einem Rand mit einem Tankhüllenprofilsteg und an einem anderen Rand mit einem Rahmenelement verschweißt sind.
2. Tank nach Anspruch 1, bei dem die Tankhüllenprofilstege und/oder die Verbindungsprofilstege am Ende einen verbreiterten Tankhüllenprofilkopf und/oder Verbindungsprofilkopf aufweisen, mit dem die Stützbleche und oder die Rahmenelemente verschweißt sind.
3. Tank nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Tankhüllenprofilstege und/oder die Verbindungsprofilstege an den äußeren Enden und/oder die Stützbleche angrenzend an dem gedachten Scheitelpunkt der Ränder Auskehlungen aufweisen.
4. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Tankhüllenprofile und/oder die Verbindungsprofile eine von der Außenseite der Tankhüllenprofilplatte und/oder Verbindungsprofilplatte vorstehende Montagerippe haben.
5. Tank nach Anspruch 4, bei dem an die äußeren Enden von Montagerippen äußere Strukturelemente des Tanks angeschweißt sind.
6. Tank nach Anspruch 5, bei dem die äußeren Strukturelemente Haltemittel für ein Tanklagerelement und/oder für eine Tankisolierung und/oder eine äußere Sicherheitsbarriere des Tanks umfassen.
7. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Tankhüllenpaneele Zwischenplatten umfassen, die zwischen benachbarten Tankhüllenprofilen angeordnet sind und an längsseitigen Rändern über Stumpfnähte mit längsseitigen Rändern von Tankhüllenprofilplatten verschweißt sind.
8. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Verbindungsprofile, die zwei in derselben Ebene angeordnete Tankhüllenpaneele miteinander verbinden, im Wesentlichen T-förmig sind.
9. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Verbindungsprofile an Tankecken Verbindungsprofilplatten haben, die in einem Winkel zueinander ausgerichtete Plattenabschnitte aufweisen, wobei der Winkel der beiden Plattenabschnitte dem Winkel zwischen den Hauptdehnungsausrichtungen der beiden benachbarten, durch das Verbindungsprofil miteinander verbundenen Tankhüllenpaneele entspricht und der Verbindungsprofilsteg zwischen den beiden Plattenabschnitten in den Tank vorsteht.
10. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Rahmenelemente Rahmenpaneele sind.
11. Tank nach Anspruch 10, bei dem die Rahmenpaneele stranggepresste Rahmenprofile aus Leichtmetall umfassen, die längsseitig an den Rändern von Rahmenprofilplatten durch Stumpfnähte miteinander verschweißt sind.
12. Tank nach Anspruch 11, bei dem die Rahmenprofile Kreuzprofile sind.
13. Tank nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Rahmenpaneele Rahmenzwischenplatten umfassen, die zwischen benachbarten Rahmenpaneelen angeordnet sind und an längsseitigen Rändern über Stumpfnähte mit längsseitigen Rändern von Rahmenprofilplatten verschweißt sind.
14. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem die Rahmenelemente Längsrahmen und/oder Querrahmen umfassen.
15. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 14, bei dem die Rahmenelemente Stützrahmen und/oder Schottrahmen umfassen.
16. Tank nach Anspruch 15, bei dem die Stützrahmen Durchgangslöcher für Flüssigkeit aufweisen, die eine größere Fläche einnehmen als der in derselben Ebene angeordnete Teil des Stützrahmens, und/oder bei dem die Schottrahmen Durchgangslöcher für Flüssigkeit aufweisen, die eine kleinere Fläche einnehmen, als der in derselben Ebene angeordnete Teil des Schottrahmens..
17. Tank nach einem der Ansprüche 10 bis 16, bei dem die Rahmenpaneele vertikal ausgerichtet sind.
18. Tank nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem die Längs- und Querrahmen an Ihren äußeren Rändern über vertikale Rahmenverbindungsprofile miteinander verbunden sind.
19. Tank nach Anspruch 18, bei dem die vertikalen Rahmenverbindungsprofile Kreuzprofile sind.
20. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei dem die Rahmenelemente über randseitig angeschweißte Adapterplatten mit den Verbindungsträgerstegen verschweißt sind.
21. Tank nach Anspruch 20, bei dem die Stützbleche mit den Adapterplatten verschweißt sind.
22. Tank nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei dem die Tankhüllenprofile im Boden und/oder in der Decke des Tanks quer zur Längsrichtung des Tanks ausgerichtet sind und/oder in den Seitenwänden des Tanks vertikal oder geneigt zum Boden oder der Decke des Tanks ausgerichtet sind und/oder bei dem die Rahmenprofile horizontal ausgerichtet sind.
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