WO2014026744A2 - Speicherbehälter - Google Patents

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    • F17C2260/03—Dealing with losses
    • F17C2260/031—Dealing with losses due to heat transfer
    • F17C2260/033—Dealing with losses due to heat transfer by enhancing insulation

Definitions

  • the invention relates to a storage container, comprising
  • Generic storage containers are well known from the prior art. They are used for the transport and storage of cryogenic or liquefied media, such as liquid nitrogen or liquid oxygen. To reduce the incidence of heat on the stored medium, have such
  • Storage container on an inner and an outer container, wherein the space between the two containers is isolated, preferably a so-called.
  • Vacuum insulation is used.
  • Object of the present invention is to provide a generic storage container in which the heat input is significantly reduced to the medium stored in it and so the provision of a arranged between storage tank and consumer subcooler is superfluous.
  • a generic storage container is to be specified, in which the stored medium is stored under cooling and so the consumer can be provided at any time a single-phase medium.
  • a storage container which is characterized in that between the inner and outer container at least another, the inner container completely bypassing intermediate container is arranged and the space between the inner and intermediate container is at least partially filled with a cooling medium.
  • the cooling medium is present substantially without pressure
  • the inner container is connected via at least one line to the intermediate container
  • the cooling medium is identical to the medium to be stored
  • the cooling medium if it is not identical to the medium to be stored, a lower boiling temperature than has the medium to be stored, and / or
  • the double-walled storage container now has a further "shell" in the form of an intermediate container, wherein the space between the inner container and the intermediate container is at least partially filled with a cooling medium
  • the space between this intermediate container and the outer container is formed in a known manner,
  • the cooling medium is in this case essentially without pressure, while the medium to be stored usually has a pressure between 2 and 6 bar, in exceptional cases up to 25 bar If this is not the case, it is necessary that the cooling medium has a lower boiling temperature than the medium to be stored.
  • the medium to be stored in the inner container is cooled by the cooling medium to below its boiling point, to which the cooling medium - if it is identical to the medium to be stored - must be kept at a lower pressure than the medium to be stored.
  • FIG. 1 shows a lateral, not to scale sectional view through a possible embodiment of the storage container according to the invention.
  • This has an inner container 1, which serves to receive the medium 4 to be stored.
  • an outer container 2 and, according to the invention, an intermediate container 3 which completely surrounds the inner container 1 are provided.
  • the space 5 between the outer container 2 and the intermediate container 3 is formed isolated in a known manner.
  • the space between the inner container 1 and the intermediate container 3 is at least partially filled with a cooling medium 6.
  • the storage container according to the invention has a filling and removal line 7, which is preferably arranged in the lower region of the inner container 1, since at this point the coldest temperature prevails.
  • the intermediate container 3 is preferably of filled at the bottom; this is especially true if it is kept depressurized. If the intermediate container 3 is filled with a different medium to be stored to the cooling medium and is under pressure, a filling possibility is preferably provided from above.
  • the inner container 1 is connected to the intermediate container 3 via at least one line 8. This advantageous embodiment allows an automatic
  • cooling medium and medium to be stored are not identical, if necessary, an externalmémedium- storage container, which is connected to the intermediate container 3 or connectable provided. If cooling medium and medium to be stored are identical, the refilled cooling medium is partially evaporated by the lower pressure until it has found its equilibrium and cooled.
  • means for detecting the liquid level of the cooling medium 6 and / or the medium 4 to be stored are provided, for example in the form of a differential pressure measurement.
  • the level control of the intermediate container 3 is coupled to the level detection of the inner container 1, so that the two liquid levels can be kept substantially equal.
  • Level of the cooling medium 6 does not rise significantly above the level of the medium to be cooled 4, since this would mean that the gas components of the stored medium 4 would condense on the inside of the inner container 1. This can lead to unnecessary pressure loss in the inner container 1; In addition, this condensation increases the consumption of the cooling medium due to

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Description

Beschreibung
Speicherbehälter
Die Erfindung betrifft einen Speicherbehälter, aufweisend
wenigstens eine Befüll- und Entnahmeleitung,
- wenigstens einen Innenbehälter, der der Aufnahme des zu speichernden
Mediums dient, und
einen den Innenbehälter umgebenden Außenbehälter,
wobei der Raum zwischen Innen- und Außenbehälter isoliert ist. Gattungsgemäße Speicherbehälter sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Sie dienen zum Transport sowie zur Lagerung tiefkalter bzw. verflüssigter Medien, wie beispielsweise flüssigen Stickstoff oder flüssigen Sauerstoff. Um den Wärmeeinfall auf das gespeicherte Medium zu reduzieren, weisen derartige
Speicherbehälter einen Innen- sowie einen Außenbehälter auf, wobei der Raum zwischen den beiden Behältern isoliert ist, wobei vorzugsweise eine sog.
Vakuumisolierung zur Anwendung kommt.
Nichtsdestotrotz unterliegen derartige Speicherbehälter Wärmeverlusten, woraus eine unerwünschte Verdampfung eines Teiles des gespeicherten Mediums resultiert, da sich dieses der druckabhängigen Siedetemperatur anpasst. Die bei der Verdampfung anfallenden Gaseanteile können bei der Versorgung von Verbrauchern mit dem gespeicherten Medium zu Problemen führen. Üblicherweise werden daher zwischen Speicherbehälter und Verbraucher Vakuum-Leitungen verwendet. Gegebenenfalls werden zudem sog. Sub-Cooler bzw. Unterkühler vorgesehen, die dazu dienen, das aus dem Speicherbehälter entnommene und dem Verbraucher zuzuführende Medium zu unterkühlen. Derartige Unterkühler weisen üblicherweise einen Wärmetauscher auf, der in einem Flüssigbad gelagert ist. Dieses Flüssigbad wird üblicherweise durch das gleiche Medium, wie es im Speicherbehälter gelagert ist, gebildet, wobei das Medium jedoch drucklos gelagert ist. Das aus dem Speicherbehälter entnommene, unter Druck stehende Medium wird daher im Unterkühler auf die Siedetemperatur des drucklos gelagerten Mediums ab- bzw. unterkühlt. Derartige Unterkühler haben jedoch den Nachteil, dass sie im Falle einer nicht kontinuierlichen Versorgung eines Verbrauchers mit Medium aus dem Speicherbehälter immer wieder in und außer Betrieb genommen werden müssen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Speicherbehälter anzugeben, bei dem der Wärmeeinfall auf das in ihm gelagerte Medium deutlich reduziert ist und so das Vorsehen eines zwischen Speicherbehälter und Verbraucher angeordneten Unterkühlers überflüssig wird. Insbesondere soll ein gattungsgemäßer Speicherbehälter angegeben werden, in dem das gelagerte Medium unterkühlt gelagert und so dem Verbraucher zu jedem Zeitpunkt ein einphasiges Medium zur Verfügung gestellt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Speicherbehälter vorgeschlagen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass zwischen dem Innen- und Außenbehälter wenigstens ein weiterer, den Innenbehälter vollständig umgehender Zwischenbehälter angeordnet ist und der Raum zwischen Innen- und Zwischenbehälter zumindest teilweise mit einem Kühlmedium gefüllt ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Speicherbehälters, die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche darstellt, sind dadurch
gekennzeichnet, dass das Kühlmedium im Wesentlichen drucklos vorliegt, der Innenbehälter über wenigstens eine Leitung mit dem Zwischenbehälter verbunden ist, das Kühlmedium identisch zu dem zu speichernden Medium ist, das Kühlmedium, sofern es nicht identisch zu dem zu speichernden Medium ist, eine niedrigere Siedetemperatur als das zu speichernde Medium aufweist, und/oder
Mittel zum Erfassen des Flüssigkeitspegelstandes des zu speichernden Mediums und/oder des Kühlmediums vorgesehen sind. Erfindungsgemäß weist der doppelwandige Speicherbehälter nunmehr eine weitere „Schale" in Form eines Zwischenbehälters auf, wobei der Raum zwischen dem Innen- und dem Zwischenbehälter zumindest teilweise mit einem Kühlmedium befüllt ist. Der Raum zwischen diesem Zwischenbehälter und dem Außenbehälter ist in bekannter Weise isoliert ausgebildet, wobei wiederum vorzugsweise eine Vakuumisolierung vorzusehen ist. Das Kühlmedium liegt hierbei im Wesentlichen drucklos vor, während das zu speichernde Medium üblicherweise einen Druck zwischen 2 und 6 bar, in Ausnahmefällen bis zu 25 bar aufweist. Das verwendete Kühlmedium wird im Regelfall identisch zu dem zu speichernden Medium sein. Sollte dies nicht der Fall sein, ist es erforderlich, dass das Kühlmedium eine niedrigere Siedetemperatur als das zu speichernde Medium aufweist.
Mittels der erfindungsgemäßen Speicherbehälterkonstruktion wird das zu speichernde Medium im Innenbehälter durch das Kühlmedium bis unterhalb seines Siedepunktes abgekühlt, wozu das Kühlmedium - sofern es identisch zu dem zu speichernden Medium ist - bei einem niedrigeren Druck als das zu speichernde Medium gehalten werden muss. Der erfindungsgemäße Speicherbehälter sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen desselben seien nachfolgend anhand des in der Figur 1 dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Die Figur 1 zeigt eine seitliche, nicht maßstabsgerechte Schnittdarstellung durch eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Speicherbehälters. Dieser weist einen Innenbehälter 1 auf, der der Aufnahme des zu speichernden Mediums 4 dient. Des Weiteren ist ein Außenbehälter 2 sowie erfindungsgemäß ein den Innenbehälter 1 vollständig umgebende Zwischenbehälter 3 vorgesehen. Der Raum 5 zwischen dem Außenbehälter 2 und dem Zwischenbehälter 3 ist in bekannter Weise isoliert ausgebildet. Erfindungsgemäß wird der Raum zwischen dem Innenbehälter 1 und dem Zwischenbehälter 3 zumindest teilweise mit einem Kühlmedium 6 befüllt.
Der erfindungsgemäße Speicherbehälter weist eine Befüll- und Entnahmeleitung 7 auf, die vorzugsweise im unteren Bereich des Innenbehälters 1 angeordnet ist, da an dieser Stelle die kälteste Temperatur herrscht. Der Zwischenbehälter 3 wird vorzugsweise von unten befüllt; dies gilt insbesondere dann, wenn er drucklos gehalten wird. Sofern der Zwischenbehälter 3 mit einem zu dem zu speichernden Medium unterschiedlichen Kühlmedium befüllt ist und unter Druck steht, ist vorzugsweise eine Befüllmöglichkeit von oben vorzusehen.
Den erfindungsgemäßen Speicherbehälter weiterbildend wird vorgeschlagen, dass der Innenbehälter 1 über wenigstens eine Leitung 8 mit dem Zwischenbehälter 3 verbunden ist. Diese vorteilhafte Ausgestaltung ermöglicht ein automatisches
Nachfüllen des Kühlmediums aus dem Innenbehälter 1. Sofern Kühlmedium und zu speicherndes Medium nicht identisch sind, ist ggf. ein externer Kühlmedium- Lagerbehälter, der mit dem Zwischenbehälter 3 verbunden oder verbindbar ist, vorzusehen. Sofern Kühlmedium und zu speicherndes Medium identisch sind, wird das nachgefüllte Kühlmedium durch den geringeren Druck teilweise verdampft, bis es sein Gleichgewicht gefunden hat und abgekühlt ist.
In vorteilhafter Weise sind Mittel zum Erfassen des Flüssigkeitspegelstandes des Kühlmediums 6 und/oder des zu speichernden Mediums 4 vorgesehen, beispielsweise in Form einer Differenzdruckmessung. Vorzugsweise ist die Niveauregelung des Zwischenbehälters 3 mit der Niveauerfassung des Innenbehälters 1 gekoppelt, so dass die beiden Flüssigkeitsstände im Wesentlichen gleich gehalten werden können.
Mittels einer Detektion der Pegelstände kann sichergestellt werden, dass der
Pegelstand des Kühlmediums 6 nicht wesentlich über den Pegelstand des zu kühlenden Mediums 4 ansteigt, da dies zur Folge hätte, dass die Gasanteile des gespeicherten Mediums 4 an der Innenseite des Innenbehälters 1 kondensieren würden. Dies kann zu unnötigem Druckverlust im Innenbehälter 1 führen; zudem steigt durch diese Kondensation der Verbrauch des Kühlmediums aufgrund von
Verdampfung unnötig.

Claims

Patentansprüche
Speicherbehälter, aufweisend
- wenigstens eine Befüll- und Entnahmeleitung,
- wenigstens einen Innenbehälter, der der Aufnahme des zu speichernden
Mediums dient, und
- einen den Innenbehälter umgebenden Außenbehälter,
- wobei der Raum zwischen Innen- und Außenbehälter isoliert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
- zwischen dem Innen- und Außenbehälter wenigstens ein weiterer, den
Innenbehälter (1) vollständig umgebender Zwischenbehälter (3) angeordnet ist, und
- der Raum zwischen Innen- und Zwischenbehälter zumindest teilweise mit einem Kühlmedium (6) befüllt ist.
Speicherbehälter nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das
Kühlmedium (6) im Wesentlichen drucklos vorliegt.
Speicherbehälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbehälter (1) über wenigstens eine Leitung (8) mit dem Zwischenbehälter (3) verbunden ist.
Speicherbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium (6) identisch zu dem zu speichernden Medium (4) ist.
Speicherbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlmedium (6), sofern es nicht identisch zu dem zu speichernden Medium (4) ist, eine niedrigere Siedetemperatur als das zu speichernde Medium (4) aufweist.
Speicherbehälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Erfassen des Flüssigkeitspegelstandes des zu speichernden Mediums (4) und/oder des Kühlmediums (6) vorgesehen sind.
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