DE1751335A1

DE1751335A1 - Doppelwandiger Kuehlmittelbehaelter

Info

Publication number: DE1751335A1
Application number: DE19681751335
Authority: DE
Inventors: Nason Walter C; W Nichols Latham
Original assignee: Process Engineering Inc
Current assignee: Process Engineering Inc
Priority date: 1967-05-24
Filing date: 1968-05-14
Publication date: 1971-07-08
Also published as: GB1179369A; US3425585A; GB1179368A; US3481505A

Description

Bremen, den 9. Mai I968

• 3ch/B.

\ 67.215 Engineering/Wolf/

Cryogenic Containers

DoppeIwandiger Kühlmittelbehälter

Die Erfindung bezieht sich auf einen doppelwandigen Kühlmittelbehälter, insbesondere Transportbehälter, mit isolierendem Zwischenraum zwischen Innen- und Außenbehälter und mehreren, an getrennten Stellen von Innen- und Außenbehälter angreifenden Haltern zur Halterung des Innenbehälters im Außenbehälter.

Bei den bekannten Behältern dieser Art ist die Halterung des Innenbehälters im Außenbehälter entweder zu starr und unbeweglich, so daß bei hohem Gewicht der Halterung infolge der Temperaturdehnungen starke Materialbeanspruchungen auftreten ä oder die Halterung 1st so nachgiebig und schwach ausgebildet, daß sie, insbesondere bei voll beladenem Behälter, den im Betrieb auftretenden Beanspruchungen nicht gewachsen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühlmittelbehälter der eingangs gekennzeichneten Art zu schaffen, der bei optimalem Verhältnis zwischen Eigengewicht und Nutzlast den thermischen und mechanischen Beanspruchungen des Betriebes zuverlässig gewachsen ist, und dabei Kältemittelver-

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luste durch unerwünschte Wärmeleitung, inabesondere über die Halterungen, weitgehend vermeidet.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß einer der Halter für den Innenbehälter aus einem Gleitlager besteht. Dadurch werden Materialspannungen durch Temperaturdehnungen in der Gleitrichtung des Lagers ausgeschlossen. J) Die Temperaturdehnungen treten hauptsächlich im noch fast

leeren Zustand des Behälters auf, so daß die der Gleitbewegung entgegenwirkenden Reibungskräfte im Gleitlager verhältnismäßig klein sind. Um im vollgeladenen Zustand die insbesondere beim Transport auf den Behälter und die Halterung kommenden Kräfte zuverlässig aufzufangen, ist es vorteilhaft, wenn die Bewegungen des Innenbehälters im Außenbehälter nicht den Reibungskräften im Gleitlager ausgesagt werden. Dies kann auf einfache und wirksame Weise dadurch erreicht werden, . daß der eine Lagerkörper des Oleitlagere fest mit dem einen Behälter und der andere Lagerkörper in dem anderen Behälter in Gleitrichtung des Lagere federnd beweglich angeordnet ist. Die Bewegungen durch die Temperaturdehnungen werden dann im leeren Zustand des Behälters durch das Gleitlager aufgefangen, während im geladenen Zustand das Gleitlager als Ganzes elastisch federnden Verschiebungen unterworfen wird. Zu diesem Zweok kann der bewegliche Lagerkörper des Gleitlagers gegen die Wirkung einer RückfUhrfeder beweglioh angeordnet sein und die Rückführfeder kann aus einer den Lagerköripr tragenden

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federnden Membran bestehen.

Um eine unerwünschte Wärmeleitung über das Gleitlager zu vermeiden, ist es vorteilhaft, das Gleitlager mit einem Wärmeisolierkörper zu versehen. Zu diesem Zweck kann es ein Lagerfutter aufweisen, das aus selbstschmierendem und zugleich Wärmeisolierendem Material besteht.

Der als Gleitlager ausgebildete Halter ist zweckmäßig an einem Stirnende des zylindrischen Behälters angebracht. Die am zylindrischen Mantelteil angreifende Halterung besteht vorteilhaft aus einem Kegelstumpfmantel, der im Zwischenraum zwischen den konzentrischen zylindrischen Mantelflächen des Außenbehälters und Innenbehälters angeordnet und dessen Innenra^ind fest mit dem Innenbehälter und dessen Außenrand fest mit dem Außenbehälter verbunden ist. Ein solcher Kegelstumpfmantel wirkt ebenfalls membranartig und gewährt eine gute, sowohl radiale als auch axiale Beweglichkeit der beiden Behälter zueinander.

Ein solcher Kegelstumpfmantel kann auch zur Bildung des Gleitlagers vorgesehen sein, indem er, im Zwischenraum zwischen den konzentrischen Mantelflächen von Außen- und Innenbehälter liegend, nur mit einem seiner beiden Ränder fest mit dem einen Behälter verbunden ist, während der andere Rand lose am anderen Behälter angreift.

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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt einen Kältemittelbehälter nach der Erfindung in Seitenansicht« teilweise im Schnitt,

Flg. 2 ein Stirnende des Behälters im Querschnitt, \ Fig. 3 einen Teilschnitt zu Fig. 2 und Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 der Fig. 1.

Der dargestellte Kältemittelbehälter ist doppelwandig ausgeführt. Innenbehälter 10 und Außenbehälter 12 haben die Form von Kreiszylinder mit gewölbten Böden. Der Außenbehälter 10 ist innen mit einer Reihe von Versteifungsringen 14 versehen, die ein Einbeulen beim Evakuieren des Zwischenraumes 16 zwischen den beiden Behältern verhindern. Der Innenbe- \ hälter 12 wird etwa auf ein drittel Länge des Behälters entfernt vom rechten Ende 18 durch einen Hantelhalter 20 und am linken Ende durch einen Bodenhalter 24 im Außenbehälter abgestutzt.

Der Bodenhalter let in Fig. 2 bis 4 genauer dargestellt. Zur Bildung des Halters ist der Boden des Innenbehälters 12 doppelrandig ausgeführt. Er besteht aus einem gewölbten Außen-

j boden 26 und flachen Innenboden JO. In der Mitte sind Außenboden 26 und Innenboden 30 durch ein Rohrstück 28 miteinander verbunden, das den Außenboden 26 nach außen überragt und '· durch eine Querwand j2 abgeschlossen ist. Im Bereich des RohrStückdurchganges ist der Außenboden durch eine Versteifungsplatte J54 verstärkt. Diese verschiedenen Teile von \ Boden und Halter sind durch Schweißen miteinadner verbunden.

Eine Stahlmembran J>6 ist im Zwischenraum j5& zwischen dem Außenboden des Innenbehälters 12 und dem Boden des Außenbehälters 10 angeordnet. Die Membran J>6 trägt in der Mitte eine Lagerhülse 4-0, die das Rohr stück 28 mit Abstand umschließt. In der Lagerhülse ist ein Futter 44 aus Kunststoff, z.B. Phenolharz, Epoxyharz, Fluor-Kohlenstoff oder ähnlichem Material mit selbstschmierenden Eigenschaften angebracht. In diesem Futter sitzt der Außenteil des Rohr ) Stückes 28. Zwei Ringe 46 an beiden Seiten des Futters 44

\ halten das Lagerfutter in der Lagerhülse 44 (vgl. Fig. '}).

Am Außenbehälter befindet sich ferner eLne Fußstütze 48 mit Zapfen 50.

Wenn der Innenbehälter mit flüssigem Qas gefüllt ist« herrscht zwischen Innen- und Außenbehälter eine Temperaturdifferenz in der Größenordnung von 220° C. Der Zwischenraum zwischen Innen- und Außenbehälter wird zur Temperaturieo-

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lierung evakuiert, Nach dem Evakuieren wird der Zwischenraum üblicherweise mit einem feinen Pulver ausgefüllt. Damit dieses Pulver die ordnungsgemäße Lagerung des Innenbehälters im Außenbehälter nicht beeinträchtigtj ist ein Polster 52 aus Glaswolle durch Stifte f>4 an der Membran 36 befestigt, das sich eng an den Außenboden 26 des Innenbehälters und die Außenseite des Rohrstückes 28 zwischen Außenboden 26 und ^ Lagerfutter 44 anschmiegt. Die Pulverfüllung kann dadurch nicht zur Lagerstelle des Halters 24 gelangen und weder die Reibung der Lagerung erhöhen noch ihre ordnungsgemäße Punktion stören.

Durch den Bodenhalter 24 wird der Innenbehälter 12 im Außenbehälter 10 zentrisch gelagert. Die Relativverschiebung zwischen Innen- und Außenbehälter kann Infolge der Temperaturdehnungen 2 bis j5 cm betragen und die Lagerung muß daher eine solche Verschiebung ermöglichen» ohne daß unzulässig ™ große Kräfte auf die Behälterwandungen übertragen werden* Das selbstschmierende Lagerfutter 44, in welchem der Innenbehälter 12 durch das RohrstUek 23 gelagert ist, läßt eine solche Verschiebung ohne weiteres zu. Während der Abkühlung 1st der Innebehälter verhältnismäßig Ieloht und die Reibung zwischen der Lagerhülse 44 und dem Rohrstück 23 ist demgemäß verhältnismäßig klein· Infolgedessen kann das Rohrstück 28 in dem Lagtrfutter 44 gleiten und es wird nur eine minimale Spannung duroh die Membran j$6 auf de» Bodenteil des

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Außenbehälters 12 übertragen. Des gleichen werden auch nur minimale Kräfte auf den Doppelboden 26,30 übertragen. Ferner ist die- Abnutzung des Lagerfutters 44 gering. Wenn der Innenbehälter geladen ist, würde ein Gleiten des Rohrstükes 28 im Lagerfutter 44 eine erhebliche Abnutzung der Teile zur Folge haben. Die Membran s>6 läßt eine Axialverschiebung des Innenbehälters 12 in geladenem Zustand zu, die sich durch Dehnungen infolge der Gewichtsbelastung, Bewegungen beim Transport und durch dergleichen Ursachen ergeben mag. Eine solche Auslenkung der Membran ^6 kann ohne gleitende Bewegung in der Lagerung vor sich gehen, so daß sie keine Abnutzung zur Folge hat.

Die Bodenhalterung 24 ist mit einer denkbar geringen Wärmeleitung zwischen Innenbehälter und Außenbehälter verbunden und trägt auch zum Gesamtgewicht der Anordnung nur geringfügig bei. Das aus Kunststoff bestehende Lagerfutter 44 wirkt wie ein Wärmeisolator zwischen Innenbehälter und Außenbehälter und hemmt damit die Wärmeübertragung.

Der Mantelhalter 20 nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem Kegelstumpf 56, dessen inneres Ende 58 mit der Außenseite des Innenbehälters 12 verschweißt ist, während das äußere Ende 60 mit der Innenseite des Außenbehälters 10 verschweißt ist. Der Kegelstumpf 56 kann ebenso wie die Membran 56 aus rostfreiem Stahl bestehen, kann aber auch aus anderem Material hergestellt sein, das geeignet ist, dem

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Innenbehälter Im Außenbehälter eine radiale, axiale Lage In Verbindung mit dem Bodenhalter 24 zu sichern.

Die KegeIstumpfverbindung ist besonders vorteilhaft zur Aufnahme von Kräften und zur Vermeidung von Verformungen der beiden Behälterteile, wie sie bei den bisherigen Konstruktionen meist störend in Erscheinung treten. Die Kegelstumpf- ^ verbindung gewährt sowohl eine axiale als auch radiale Abstützung, die sonst durch eine Mehrzahl von getrennten Stützelementen herbeigeführt werden muß.

Ein weiterer bedeutender Vorteil der Kegelstumpfverbindung besteht darin, daß, soweit der Kegelstumpf und der Innenbehälter aus gleichem Material bestehen und dadurch den gleichen Ausdehnungskoeffizenten haben, keine Temperaturspannungen im Kegelstumpf beim Schrumpfen des Innenbehälters während der Inbetriebnahme auftreten. Die Abkühlung bei der Inbetriebnahme führt nur zu einer leicht gebogenen Form der Mantellinien des Kegelstumpfes. Die KegeIstumpfverbindung hat ferner den Vorteil hoher mechanischer Festigkeit bei minimaler Wärmeleitung zwischen den beiden Behälterteilen. Die Verbindung hat auch ein besonders geringes Qewicht und trägt damit, ebenso wie der Bodenhalter 24, nur unbedeutend zum Gesamtgewicht dee Behälters bei.

Der beschriebene Behälter mit seiner KegeIstumpfverbindung ist besonders vorteilhaft für Transportbehälter, kann aber

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auch für jedweden anderen Kältemittelbehälter verwendet werden. Er ist zweckmäßig in Verbindung mit einem Bodenhalter 24 nach der beschriebenen Art zu gebrauchen, kann aber auch ohne diesen Bodenhalter 24 allein oder in Verbindung mit einem zweiten Kegelstumpfhalter, dessen eines Ende gleitend am anderen Behälterteil gehalten ist, Verwendung finden.

Im Rahmen der Erfindung sind noch mancherlei Abänderungen % und andere Ausführungen möglich. Insbesondere kann auch ein Kegelstumpfmantel zur Bildung eines Gleitlagers herangezogen werden, indem nur der eine, beispielsweise der äußere Rand mit dem Zylindermantel des Außenbehälters fest verbunden ist, während der innere Rand des Kegelstumpfmantels lose an der Außenseite des Zylindermantels des Innenbehälter angreift. Ferner wäre e3 auch möglich, zwei Gleitlager der beschriebenen verschiedenen Bauweisen vorzusehen und mit einem an beiden Rändern fest mit dem Innen- und Außenbehäl- | ter verbundenen, z.B. kegelstumpfmantelförraigen Halter zu kombinieren.

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Claims

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Schutzansprüche:

1/ Doppelwandiger Kühlmlttelbehälter, insbesondere Transportbehälter, mit isolierendem Zwischenraum zwischen Innen- und Außenbehälter und mehreren, an getrennten Stellen von Innen- und Außenbehälter angreifenden Haltern zur Halterung des Innenbehälters im Außenbehälter, dadurch gekennzeichnet, dad einer (24) der Halter (20,24) für den Innenbehälter aus einem Gleitlager (28,40,44) besteht.
2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Lagerkörper (128) des Gleitlagers (28,4a,44Jhllt dem einen Behälter (12) und der andere Lagerkörper.(40,44) in dem anderen Behälter (10) in Gleitrichtung des Lagers federnd beweglich angeordnet ist.
3· Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Lagerkörper (40,44) gegen die Wirkung einer Rückführfeder (36) beweglich angeordnet ist.
4. Behälter nach Anspruch >, dadurch gekennzeichnet, dafl die Rückführfeder (j56) aus einer den Lagerkörper (40,44) tragenden federnden Membran besteht.
5. Behälter nach Anepruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch ringförmige Lager körper (28 und 40,44>.

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6. Behälter nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Innen- und Außenbehälter (10,12) und Gleitlager (28,40,44) koaxial zueinander angeordnet sind.
7. Behälter nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager (28,40,44) mit einem Wärmeisolierkörper versehen ist.
8. Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitlager (28,40,44) mit einem Lagerfutter (44) versehen ist, das aus selbstschmierendem Material besteht .
9. Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerfutter (44) als Wärmeisolierkörper ausgebildet ist.
10. Behälter nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,

daß das Gleitlager (28,40,44) durch einen Trennkörper (52) gegen den angrenzenden Zwischenraum (58) zwischen dem Innenbehälter (12) und Außenbehälter (10) abgeschirmt ist.
11. Behälter nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß einer (20) der Halter (20,24) aus einem Kegelstumpfmantel (56) besteht, der im Zwischenraum (16) zwischen den konzentrischen zylindrischen Mantelflächen des Außen-

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behälters (10) und Innenbehälters (12) angeordnet und dessen Innenwand fest mit dem Innenbehälter (12) und dessen Außenrand fest mit dem Außenbehälter (10) verbunden 1st.
12. Behälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet« daß der Kegelstumpfmantel (56) aus rostfreiem Stahl besteht ^ und mit dem Außen- und Innenbehälter durch Schweißen

verbunden 1st.

13· Behälter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Gleitlagers (20) ein Kegelstumpfmantel (36) vorgesehen 1st« der Im Zwischenraum (16) zwischen den konzentrischen zylindrischen Mantelflächen von Außen- und Innenbehälter (10,12) angeordnet und dessen einer Rand fest mit dem einen Behälter verbunden ist, während der andere Rand lose am anderen Behälter " angreift.

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