DE1506753C - Behälter zum Speichern tiefsiedender verflüssigter Gase - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elastischen Behälter zur Auskleidung von Flüssiggasspeichertanks mit einem starren Außenmantel und einer auf einer tragfähigen Isolierschicht ruhenden gas- und flüssigkeitsdichten Seitenwandauskleidung, welche aus Metallmembranblechen gleicher Abmessungen mit zum Inneren des Behälters hin aufgebogenen und an den Ecken verschweißten Kanten zusammengesetzt ist, wobei die Metallmembranbleche mittig mittels abgedichteter Verankerungen am Außenmantel gehalten sind.

Es ist bereits ein Behälter zum Speichern tiefsiedender verflüssigter Gase bei Atmosphärendruck bekanntgeworden, der aus einem äußeren Gehäuse, einer an dessen Innenseite angeordneten Wärmeisolationsschicht und aus Blechtafeln, die an der Innenseite der Wärmeisolationsschicht angeordnet und mit in das Innere des Behälters zeigenden Auswölbungen versehen sind, besteht. Hierbei sind die Blechtafeln derart konzipiert, daß ihre in das Innere des Behälters zeigenden Auswölbungen aufeinanderstoßen und dadurch in der Mitte jeder Blechtafel eine Fläche einschließen, über die die Blechtafeln drehbar in der Isolierschicht des Behälters befestigt sind (deutsche Auslegeschrift 1 227 041).

Die Nachteile dieser bekannten elastischen Blechauskleidung liegen einmal in ihrer geometrischen Kompliziertheit und zum anderen in der relativ großen Anzahl von Schweißkanten pro Flächeneinheit, ^;7^was wiederum zu einer vergrößerten Gefahr von Rißbildungen innerhalb der Schweißkanten auf Grund

25-^thermischer Spannungen innerhalb der Blechauskleidung führt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

_ elastischen Behälter aus Metallmembranblechen zu

Ti ■* entwickeln, der einfach herzustellen und geometrisch so geformt ist, daß in den starren Schweißkanten be-■ ■ ' nachbarter Metallmembranbleche möglichst geringe,

;'"'-' auf thermische Spannungen zurückzuführende Verformungskräfte auftreten.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Metallmembranbleche in vertikalen Reihen angeordnet sind und wechselweise schräg geneigte Seitenkanten . sowie parallele Horizontalkanten aufweisen, welche miteinander unter in vertikaler Richtung reihenweiser Versetzung verschweißt sind, wobei die Breite der Metallmembranbleche an ihren Horizontalkanten am größten und in ihrer Mitte am kleinsten ist, und daß die Verankerungen der Metallrnembranbleche am Außenmantel aus schlecht wärmeleitenden, abgedichteten Bolzenverbindungen mit Kappen bestehen, die durch Verschweißen ihrer Ränder mit den Metallmembranblechen fest verbunden sind.

Die geometrische Struktur der einzelnen Metallmembranbleche sowie deren Zusammenfügung zu einer geschlossenen elastischen Auskleidung ermöglicht eine sichere Bewältigung aller innerhalb der einzelnen Metallmembranbleche auftretenden thermischen Spannungen, die z. B. aus Schrumpf- bzw. Dehnbewegungen während des Abkühlens, also des Füllens, bzw. während des Erwärmens, also des Entleerens des Behälters, auftreten, ohne daß hierdurch die benachbarte Membranbleche miteinander verbindenden Schweißkanten starken Druck- oder Zugbelastungen ausgesetzt werden. Insgesamt tritt bei thermischen Belastungen lediglich eine gewisse Verwindung der verschweißten Kanten benachbarter Metallmembranbleche auf. Hinzu kommt, daß alle Metallmembranbleche geometrisch äquivalent sind, so daß sie auf einfachste Weise maschinell gefertigt werden können. Zudem ist es von Vorteil, daß die Länge der Schweißkanten pro Flächeneinheit des elastischen Behälters relativ gering ist.

Die Verankerung der Metallrnembranbleche des elastischen Behälters am starren Außenmantel wird

über schlecht wärmeleitende Bolzenverbindungen hergestellt, die einerseits mit dem Außenmantel und andererseits mit den zugeordneten Metallmembranblechen fest verbunden sind, wobei die Abdichtungen an den Metallmembranblechen mittels Kappen hergestellt werden, die auf der Innenseite des Behälters angeordnet und entlang ihrer Ränder mit den entsprechenden Metallmembranblechen verschweißt sind, so daß also an die unmittelbare Verbindung Bolzen-Metallmembranblech hinsichtlich der Dichtheit keine großen Anforderungen gestellt zu werden brauchen.

Zur Erzielung möglichst günstiger Spannungsverhältnisse ist es vorteilhaft, die aufgebogenen Kanten der Metallmembranbleche in Richtung zu den benachbarten Metallmembranblechen umzubiegen und diese entlang der umgebogenen Oberkanten stumpf miteinander zu verschweißen. Diese Maßnahme ermöglicht es, alle innerhalb der aufgebogenen Kanten auftretenden' Spannungen durch elastische ■ Verformungen der gebogenen Kanten außerhalb des Bereichs der Schweißnähte zu bewältigen.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung um- ^c faßt die Bolzenverbindung einen am Außenmantel mittels einer aufgeschweißten Gewindemuffe und sy eines hierin eingeschraubten Isolierklotzes befestigten Bolzen mit einer Rille unterhalb einer konischen Abfasung, über den jedes Metallmembranblech mit __ einem in seiner Mitte vorgesehenen Loch, über das >; die Kappe abdichtend aufgeschweißt ist, aufgesetzt ist, wobei ein in einer Rille der Bohrung der Kappe ' ■ vorgesehener Federring in die Rille des Bolzens ein- ■, " rastet.

Diese Art der Befestigung ist besonders einfach: '"" Während des Aufsetzens des entsprechenden Metallmembranbleches wird durch die konische Fasung des Bolzen endes der innerhalb der Rille der Bohrung der ■ Kappe angeordnete Federring so lange kontinuierlich in diese zurückgedrückt, bis beide Rillen, also die Rille in der Kappe und die Rille im Bolzen, zur Dekkung gebracht worden sind. Nach Erreichung der Deckungsgleichheit beider Rillen rastet der Federring in die Rille des Bolzens ein und stellt somit eine feste Verbindung zwischen Metallmembranblech und Bolzen her.

Zur Verbindung des Bolzens mit dem Isolierklotz ist es vorteilhaft, den Isolierklotz mit einer abgesetzten Bohrung zu versehen, die unten einen größeren Durchmesser zur Aufnahme des Bolzenkopfes und einer schlagfesten Isolierklotzunterstützung für den Bolzen und oben einen kleineren Durchmesser zur Aufnahme des mit der konischen Abfasung und der Rille versehenen Bolzenschaftes aufweist. Hierdurch wird einmal erreicht, daß der Bolzen nicht in unmittelbarem Wärmekontakt mit dem Außenmantel steht, und zum anderen wird durch die Isolierklotzunterstützung des Bolzens vermieden, daß sich dieser während des Aufsetzens des entsprechenden Membranbleches in Richtung zum Außenmantel verschiebt.

An Stelle des fest mit dem Bolzenschaft verbundenen Bolzenkopfes kann aber auch eine Beilagescheibe herangezogen werden, die von einem in einer weiteren Rille, die unterhalb der Beilagscheibe vorgesehen ist, angeordneten offenen Federring gehalten wird.

Ein weiteres, besonders vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die parallelen Horizontalkanten der einzelnen Metallmembranbleche durch Falten einer mehrere Metallmembranbleche umfassenden Blechbahn gebildet sind. Gemäß dieser Ausführungsform kann der größte Teil der Schweißnähte entlang den parallelen Horizontalkanten gespart werden, so daß sich neben einem verkleinerten Sicherheitsrisiko auch eine erhebliche Kostenverminderung ergibt.

Die erfindungsgemäße Geometrie der Metallmembranbleche und deren Anordnung zu einer geschlossenen elastischen Auskleidung ist nicht auf feststehende Speicherbehälter beschränkt, sondern sie kann mit Vorteil auch zur Auskleidung des Laderaums eines Fahrzeuges, z. B. eines Tankschiffes, zum Transport tiefsiedender Flüssigkeiten herangezogen werden.

An Hand der Fig. 1 bis 5 soll nunmehr ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben werden.

Fig. 1 stellt eine Draufsicht auf die Blechauskleidung einer im wesentlichen ebenen Behälterwand dar;

Fig.2 ist ein Schnitt nach der Linie Il-II in j?ig. 1 und stellt einen Querschnitt der Blechauskleidung dar;

-> F i g. 3 ist die vergrößerte Darstellung eines Blechabschnittes, in der die Lage der Blechfalten bei der Montage (ausgezogen) und nach Eintreten der Schrumpfbewegung durch Einfüllen des kalten 'Speichermediums (gestrichelt) gezeigt ist;

Fig.4 ist ein Schnitt nach der Linie IV-IV in ^:Fig. 3, in der ebenfalls die Faltenlage bei Montage ' und nach Eintritt der Abkühlung (gestrichelt) dargestellt ist;

F i g. 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V in F i g. 3 in analoger Weise.

Die einzelnen Metallmembranbleche 1 besitzen wechselweise schräg geneigte Seitenkanten 2 und 3 sowie jeweils parallele Horizontalkanten 4. Die Kanten 2,3 und 4 sind dabei durch Aufbiegen der Ränder entstanden. Die aufgebogenen Ränder 2,3 bzw. 2,4 und 3,4 sind an ihren Ecken, bei 5 bzw. 5' verschweißt. Die einzelnen Metallmembranbleche bilden also jeweils eine Wanne.

Die Oberkanten 6 der aufgebogenen Ränder der Wanne werden nun unter reihenweiser Versetzung der Metallmembranbleche miteinander verschweißt, so daß jeweils immer Seitenkanten 2 und 3 miteinander verschweißt sind und außerdem naturgemäß die Horizontalkanten 4.

Jedes einzelne Metallmembranblech ist in seiner Mitte durch eine schlecht wärmeleitende Bolzenverbindung 7' mit der starren Außenwand verbunden.

Die Kappe 7 ist in ihrer Bohrung mit einer Rille 8 versehen und mit einem leichten Schlag über einen Bolzen 9 aufgesetzt, der ebenfalls eine Rille 10 besitzt. In die Rille ist ein offener Federring 11 eingesetzt, der nach dem Aufschlagen der Kappe in die Rille 10 des Bolzens einrastet. Der untere als Schweißkante ausgebildete Rand der Kappe 7 ist dabei mit dem Metallmembranblech 1 verschweißt, wodurch die Blechauskleidung dicht wird.

Der Bolzen 9 ist in einen tragfähigen Isolierklotz

12 eingesetzt, der seinerseits in eine Gewindemuffe

13 eingeschraubt ist. Die Gewindemuffe 13 ist an der tragfähigen Außenwand 14 des Behälters angeschweißt. Unter dem Kopf des Bolzens 9 ist eine schlagfeste Isolierklotz-Unterstützung 15 vorgesehen, die als Widerlager beim Aufsetzen der Kappe 7 dient.

In Fig. 3 bis 5 sind nun die Schrumpfbewegungen dargestellt, die das Metallmembranblech bei seiner Abkühlung ausführt. Die ausgezogenen Linien bedeuten dabei die Lage der Mctallmembranbleche 1 nach Beendigung der Montage, während die gestridielten Linien die Lage der Melallmembranbleche nach Einfüllen der tiefkalten Flüssiggasladung angeben. Aus der Schrumpfung der Metallmembranbleche 1 ergibt· sich ein Aufziehen der Falten. Die Schrumpfung der Oberkanten 6 ergibt nun, wie aus der Zeichnung ersichtlich, eine gewisse Vergrößerung des Winkels λ zwischen einer Seitenkante 3 bzw. 2 und einer Horizontalkante 4, so daß nach der Schrumpfung diese Kanten den Winkel «' einschließen. Auf diese Weise ergibt sich automatisch eine Verkürzung der schrägen Wberkanten 6, die die Seitenkanten 3 bzw. 2 benachbarter Metallmembranbleche verbinden. Diese Verkürzung entspricht aber durch entsprechende geometrische Anordnung genau der eintretenden Schrumpfung.

Auf diese Weise werden also zusätzliche Spannungen in den Metallmembranblechen vermieden. Es tritt lediglich eine gewisse Verwindung der verschweißten Kanten der Metallmembranbleche ein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elastischer Behälter zur Auskleidung von Flüssiggasspeichertanks mit einem starren Außenmantel und einer auf einer tragfähigen Isolierschicht ruhenden gas- und flüssigkeitsdichten Seitenwandauskleidung, welche aus Metallmembranblechen gleicher Abmessungen mit zum Inneren des Behälters hin aufgebogen und an den Ecken verschweißten Kanten zusammengestzt ist, wobei die Metallmembranbleche mittig mittels abgedichteter Verankerungen am Außenmantel gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembranbleche (!) in vertikalen Reihen angeordnet sind und wechselweise schräg geneigte Seitenkanten (2,3) sowie parallele Horizontalkanten (4) aufweisen, welche miteinander unter in vertikaler Richtung reihenweiser Versetzung verschweißt sind, wobei die Breite der Metallmembranbleche (1) an ihren Horizontalkanten (4) am größten und in ihrer Mitte am kleinsten ist, und daß die Verankerungen der Metallmembranbleche (1) am Außenmantel (14) aus schlecht wärmeleitenden, abgedichteten Bolzenverbindungen (7') mit Kappen (7) bestehen, die durch Verschweißen ihrer Ränder mit den Metallmembranblechen (1) fest verbunden sind.

2. Elastischer Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufgebogenen Kanten (2, 3, 4) der Metallmembranbleche (1) in Richtung zu den benachbarten Metallmembranblechen umgebogen und an ihren umgebogenen Oberkanten (6) stumpf verschweißt sind.

3. Elastischer Behälter nach Anspruch ] oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bolzenverbindung (7') einen am Außenmantel (14) mittels einer aufgeschweißten Gewindemuffe (13) und eines hierin eingeschraubten Tsolierklotzes (12) befestigten Bolzen (9) mit einer Rille (10) unterhalb einer konischen Abfasung umfaßt, über den jedes Metallmembranblech (1) mit einem in seiner Mitte vorgesehenen Loch, über das die Kappe (7) abdichtend aufgeschweißt ist, aufgesetzt wird, wobei ein in einer Rille (8) der Bohrung der Kappe (7) vorgesehener Federring (11) in die Rille (10) des Bolzens (9) einrastet.

4. Elastischer Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierklotz (12) eine abgesetzte Bohrung aufweist, die unten einen größeren Durchmesser zur Aufnahme des Bolzenkopfes und einer schlagfesten Isolierklotz-Unterstützung (15) für den Bolzen (9) und oben einen kleineren Durchmesser zur Aufnahme des Bolzenschaftes hat.

5. Elastischer Behälter nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelen Horizontalkanten (4) der einzelnen Metallmembranbleche (1) durch Falten einer mehrere Metallmembranbleche (1) umfassenden Blechbahn gebildet sind.