DE1191245C2 - Schiff zum Lagern und Transportieren verfluessigter Gase bei etwa Atmosphaerendruck - Google Patents

Schiff zum Lagern und Transportieren verfluessigter Gase bei etwa Atmosphaerendruck

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DE1191245C2
DE1191245C2 DE1960C0021182 DEC0021182A DE1191245C2 DE 1191245 C2 DE1191245 C2 DE 1191245C2 DE 1960C0021182 DE1960C0021182 DE 1960C0021182 DE C0021182 A DEC0021182 A DE C0021182A DE 1191245 C2 DE1191245 C2 DE 1191245C2
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
PATENTSCHRIFT
Int. Cl:
Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
Ausgabetag:
B63b
Deutsche Kl.: 65a2-30
1191245
C21182XI/65a2
9. April 1960
15. April 1965
16. Dezember 1965
Patentschrift stimmt mit der Auslegeschrift überein
Es ist bekannt, bei einem Behälter zum Schiffstransport von Flüssigkeiten, eine feste Trägersäule starr mit der Schiffskonstruktion zu verbinden. Der innere Tank ist an der Trägersäule durch Verstrebungen befestigt. Die Trägersäule ist von Schichten eines isolierenden Materials und diese wiederum mit einem Blechmantel umgeben. Bei dieser bekannten Anordnung hat die Säule lediglich die Aufgabe, den inneren Tank festzuhalten. In ihrem Innenraum läßt sich keine Pumpe anordnen.
Man hat ferner auch schon einen Brennstofftank mit einer Pumpe konstruiert, wobei sich eine Röhre von der Tankdecke nach unten erstreckt und wenigstens einen Teil eines Pumpenaggregats umhüllt. Der Zweck der bekannten Anordnung ist die Verhinderung des Brennstoff Zutritts zum Elektromotor. Zu diesem Zweck wird das Ende der Röhre, in dem sich der Motor befindet, mit Öl oder Fett gefüllt, also mit Substanzen, die wegen ihres hydrostatischen Drucks dafür sorgen, daß der Brennstoff den Motor nicht erreicht. Gegenüber der vorliegenden Erfindung bestehen somit folgende Unterschiede:
1. Da die Röhre mit Öl oder Fett gefüllt ist, ist der Motor nur schwer zugänglich.
2. Die Röhre besitzt nur einen geringen Durchmesser, so daß niemand zur Ausführung von , Reparaturen in die Röhre einsteigen könnte.
3. Die Pumpe befindet sich praktisch außerhalb der Röhre.
4. Die Röhre ist nicht am Tankboden befestigt und kann daher nicht zu dessen Verstärkung beitragen.
5. Die Röhre ist nicht wärmeisoliert.
6. Die Röhre erstreckt sich nach unten nicht über den Tankboden hinaus, so daß eine Befestigung des Tanks im Laderaum auf diese Weise nicht möglich ist.
7. Die Röhre erstreckt sich auch nicht nach oben über die Tankdecke, so daß auch dort keine Verankerungsmöglichkeit gegeben ist.
Nach älteren Vorschlägen wird das verflüssigte Erdgas in großen Metallbehältern untergebracht, die in den Laderaum eines Schiffes eingebaut sind, das eine äußere und eine innere Hülle aus Metall enthält. Die innere Hülle ist von der äußeren Hülle durch Seitentanks getrennt. Der Laderaum ist mit Hilfe eines Wärme schlecht leitenden Materials vollständig isoliert; das Isolationsmaterial ist an den Innenflächen der inneren Hülle befestigt, um eine Wärmeleitung an die innerhalb des isolierten Lade-Schiff zum Lagern und Transportieren
verflüssigter Gase bei etwa Atmosphärendruck
Patentiert für:
Conch Internationale Methane Limited,
Nassau, Bahamas (Großbritannien)
Vertreter:
Dr.-Ing. F. Wuesthoff, Dipl.-Ing. G. Puls und
Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. E. Frhr. v. Pechmann,
Patentanwälte, München 9, Schweigerstr. 2
Als Erfinder benannt:
John A1. Murphy, Norwark, Conn. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 9. April 1959
raums angeordneten Behälter auf ein Minimum herabzusetzen.
Da die Behälter infolge Ausdehnung und Zusammenziehung bei Temperaturänderungen ihre Abmessungen stark ändern, sollten die Behälter im Laderaum so unterstützt sein, daß ungehinderte Bewegungen zwischen den Behältern und der Schiffskonstruktion möglich sind, während gleichzeitig Mittel vorgesehen sind, um die Behälter innerhalb des isolierten Laderaums auch bei Stampf- und Schlingerbewegungen des Schiffes in ihrer Lage zu fixieren. Nach den oben angeführten älteren Vorschlägen sind hierfür Keile und Keilbahnen oder Nuten an der Unterseite und der Oberseite des Behälters sowie an der Schiffskonstruktion vorgesehen.
Das Innere des Behälters ist zum Füllen und Entleeren, zum Abführen von Dämpfen, zur Regelung der Standhöhe der Flüssigkeit u. dgl. über einen Schacht von kleineren Abmessungen zugänglich, der sich von der Oberseite des Behälters aus nach oben durch eine Öffnung im Deck des Schiffes erstreckt. Sämtliche Einlaß- und Auslaßrohrleitungen, Druckregelungsmittel, Dampfauslässe u. dgl. erstrecken sich von diesem Schacht aus in den Behälter hinein.
Bei diesen Ausführungsformen sind zahlreiche Bauteile während des Gebrauchs Temperaturänderungen ausgesetzt, die von den beim Einbau herrschenden Umgebungstemperaturen von etwa 28 bis etwa 38° C, d. h. wenn die Behälter leer sind, bis
509 736/197
etwa —160° C variieren, wenn die Behälter mit Flüssigkeit gefüllt sind und sich abgekühlt haben. Wenn sich das Auslaßrohr durch den Schacht nach unten zum Boden des Behälters erstreckt und die Pumpe auf dem Schacht angeordnet ist, sind daher zahlreiche Teile der Pumpe extremen Temperaturänderungen ausgesetzt, so daß Ausdehnung oder Zusammenziehung des Materials zum Verklemmen beweglicher Teile oder zum Einfrieren der Pumpe führen kann. Bei derartigen Störungen muß die Flüssigkeit aus dem Behälter vollständig entfernt und der Behälter erwärmt werden können, um die betreffenden Teile reparieren zu können.
Für den Fall, daß die Hauptförderpumpe einfriert oder aus anderen Gründen betriebsunfähig wird, muß am Boden des Behälters eine Blasgehäusepumpe vorhanden sein, mit deren Hilfe die Flüssigkeit in einer zeitraubenden Manipulation entfernt wird. Hierzu wird der Druck abwechselnd geändert, um Flüssigkeit zu verdrängen, wobei der Druck jeweils wieder weggenommen wird, damit die Flüssigkeit in das Blasgehäuse einströmen kann.
Ferner liegt es auf der Hand, daß bei der Konstruktion eines Schachtes, dessen Abmessungen kleiner sind als diejenigen des Behälters, nur ein beschränkter Raum zur Verfügung steht, innerhalb dessen die verschiedenen Verbindungen und Schweißarbeiten hergestellt werden können, wodurch sich die Kosten erhöhen und die Herstellung einwandfreier Schweißverbindungen behindert wird.
Demgegenüber ist ein Schiff zum Lagern und Transportieren verflüssigter Gase bei etwa Atmosphärendruck und tiefer Temperatur, enthaltend eine starre Schale, deren innere Oberfläche mit einem wärmeisolierenden Material versehen ist, das seinerseits einen darin angeordneten Tank mit einer zentralen, hohlen, isolierten, starren Säule umgibt, die mit den Tankwänden starr verbunden ist, als Stütze für den Tank dient und sich über den Tankboden und die Tankdecke hinaus erstreckt, erfindungsgemäß dadurch charakterisiert, daß der oben über die Tankdecke sich hinauserstrebende abgeschlossene Teil der rohrförmigen Säule ein Mannloch aufweist, daß die innere Rohroberfläche mit einem wärmeisolierenden Material ausgekleidet ist -und daß in Höhe des Tankbodens oder nahe desselben innerhalb der Säule eine Pumpe angeordnet ist, die über eine Leitung in Höhe des Tankbodens oder nahe desselben, mit dem Innenraum des Tanks und über eine durch die Säule geführte Leitung mit dem freien Deck in Verbindung steht.
Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform, bei der der Tank von einer Bodenschicht des wärmeisolieren-. den Materials getragen wird, das sich auf dem Boden der starren äußeren Schale befindet, erstreckt sich der abgeschlossene Bodenteil der Säule nach unten durch den Boden des Tanks und greift dicht in eine Keilführung in der Schicht des wärmeisolierenden Materials ein, das sich auf dem Boden der starren äußeren Schale befindet.
Die Pumpe kann im Bodenabschnitt der hohlen Säule unterhalb der Ebene des Bodens des Tanks angeordnet sein.
Wenn auch die Erfindung im folgenden am Beispiel der Lagerung und des Transports von verflüssigtem Erdgas beschrieben ist, so läßt sie sich doch auch leicht den bei anderen verflüssigten Gasen auftretenden Bedingungen anpassen. Weitere derartige Gase sind Äthan, Äthylen, Propan und Propylen.
Bei Schiffen mit derartigen Behältern wird im allgemeinen ein wärmeisolierendes Material, wie Balsaholz, verwendet, das den Behälter vollständig oder im wesentlichen vollständig umgibt. Die Behälter können einzeln oder zusammen mit anderen gleichartigen oder verschiedenartigen Behältern verwendet werden, worauf weiter unten näher eingegangen wird. Insbesondere eignen sich die Schiffe für den Überseetransport von verflüssigten Gasen, wie Methan, das in flüssigem Zustand eine Temperatur von etwa -160° C besitzt.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In F i g. 1 ist teilweise im Längsschnitt die Seitenansicht eines Schiffes mit einer äußeren Hülle 12 und einer inneren Hülse 14 gezeigt, welch letztere gegenüber der äußeren Hülle etwas nach innen versetzt, jedoch mit der äußeren Hülle verbunden ist, so daß sich eine starre Konstruktion ergibt, innerhalb deren ein offener Raum 16 vohanden ist, welcher in Tanks für Ballastwasser unterteilt werden kann. Durch den Zwischenraum kann auch ein Wärmeaustauschmittel geleitet werden, um den Übergang von Kälte auf die äußere Hülle zu verhindern.
Der Laderaum innerhalb der inneren Hülle ist durch sich quer zur Schiffslängsachse erstreckende Zwischenwände 18 in Einzelräume unterteilt, deren Innenflächen mit einer relativ dicken Schicht 20 eines wärmeisolierenden Materials z. B. Balsaholz oder Quippo belegt sind. In diesen isolierten Laderäumen sind ein oder mehrere Behälter 22 mit je einer Säule 34 angeordnet. Der Flüssigkeitsbehälter besteht aus Aluminium, nichtrostendem Stahl oder einem Metall, dessen Festigkeit auch bei den Temperaturen verflüssigter Gase ausreichend ist. Die innere und die äußere Hülle 14 des Schiffes können aus gewöhnlichem Stahl gefertigt sein, doch besteht sie vorzugsweise aus einem bei tiefen Temperaturen genügend widerstandsfähigem Material, so daß sie beim Leckwerden eines Behälters 22 als sekundärer Behälter dienen kann.
Die Behälter 22 können einen zylindrischen, vorzugsweise jedoch einen prismatischen Querschnitt, also z. B. einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt, besitzen. Sie eignen sich auch für die Lagerung von verflüssigtem Gas an Land.
In F i g. 2 und 3 sind für identische Teile gleiche Bezugsziffern wie in Fig. 1 verwendet. Sie erläutern die Konstruktion und Anordnung eines Behälters, dessen Abmessungen derart sind, daß er eine große Flüssigkeitsmenge 24 aufnehmen kann. Der mit runder, quadratischer, rechteckiger, dreieckiger oder anderweitig prismatischer Querschnittsform ausgebildete Behälter besitzt eine obere Wand 28, eine untere Wand 30 und Seitenwände 32, die gasdicht miteinander verbunden sind. Durch den in der Mitte angeordneten Zugang zu dem Behälter erstreckt sich senkrecht nach unten eine Säule 34, vorzugsweise in Gestalt eines rohrförmigen Baugliedes von zylindrischem oder vieleckigem Querschnitt. Die Säule besitzt eine größere Höhe als der zum Aufnehmen der Flüssigkeit dienende Teil des Behälters, so daß sie über die obere und untere Behälterwand ein kurzes Stück hinausragt und eine untere Verlängerung 36 sowie eine obere Verlängerung 38 bildet. Der Querschnitt der Säule ist so gewählt, daß
genügend Raum vorhanden ist, um einen Zugang für Arbeitskräfte und Geräte zum unteren Ende der Säule zu schaffen. Die Wände 40 der Säule sind aus einem ähnlichen Metall hergestellt wie die Behälterwände 28, 30 und 32, und die Wände der Säule sind mit den benachbarten Behälterwänden auf geeignete Weise, z. B. durch Schweißen, dicht verbunden, um das Innere der Säule von der Flüssigkeit in dem Behälter getrennt zu halten.
Die Innenfläche der Säule ist mit einer Schicht aus einem isolierenden Material 42 verkleidet, um den Übergang von Wärme oder Kälte auf ein Mindestmaß herabzusetzen, damit also möglichst wenig Wärme in die Flüssigkeit gelangt und das Innere der Säule beheizt werden kann, wenn Personen in die Säule einsteigen und dort arbeiten müssen. Es ist ersichtlich, daß man an den Wänden der Säule im Vergleich zu den übrigen Wänden des Laderaums erheblich weniger Isoliermaterial anzubringen braucht, denn es wird nur sehr selten erforderlich sein, die Säule zu betreten, und bei dieser Gelegenheit kann man warme Luft innerhalb der Säule zirkulieren lassen. Die Pumpe 44 zum Verdrängen der Flüssigkeit aus dem Behälter ist innerhalb der Säule und vorzugsweise nahe an ihrem Boden angeordnet. Der Antrieb 46 z. B., in Form eines Elektromotors oder einer Turbine, kann in der Nähe der Pumpe vorgesehen sein. Eine Leitung 48 verbindet den Einlaß der Pumpe mit der Auslaßöffnung 50 am Boden des Flüssigkeitsraums des Behälters, damit die Flüssigkeit aus dem Behälter zu der Pumpe strömen kann. Die Leitung ist mit einem flexiblen Zwischenstück 52 versehen, damit sie sich bei Temperaturänderungen ausdehnen und zusammenziehen kann. Außerdem kann sie mit einem Ventil 54 ausgerüstet sein, das mit Hilfe einer Fernsteuerung geöffnet und geschlossen werden kann. Der Auslaß der Pumpe steht in Verbindung mit einer Rohrleitung zum Abgeben von Flüssigkeit aus dem Behälter über die Leitung 56, die sich von der Pumpe aus nach oben durch die Säule bis oberhalb des Flüssigkeitsraums erstreckt. Von dort aus kann sich die Leitung durch den oberen Teil der Säule fortsetzen, doch wird es vorgezogen, die Förderleitung durch die Seitenwand der Säule an einer Stelle hindurchzuführen, wo der Behälter durch die Isolation 58 geschützt ist. Entsprechend können jetzt viele derjenigen Leitungen, die bisher längs des Schachts nach unten verlegt wurden, durch die Säule hindurchgeführt werden, um von dieser aus in seitlicher Richtung durch die Säulenwand hindurch in den Flüssigkeitsraum des Behälters herausgeführt zu werden. Das obere Ende der Säule ist mit einem Mannloch 60 versehen. Die Teile 38 und 36 der Säule können dazu dienen, den Behälter innerhalb des isolierten Raums festzulegen.
Der Teil 36 der Säule, welcher sich nach unten über die untere Wand 30 des Behälters hinaus erstreckt, kann als Keil wirken, der von einer Keilführung 62 aufgenommen wird, welche in dem den Behälter tragenden isolierenden Boden 26 vorgesehen ist, Der Führungskeil und die Aufnahmeöffnung bestimmen die stabile Lage des Behälters, doch erlauben sie es den äußeren Teilen des Behälters, sich auf die Führung zu und von ihr weg zu verlagern, wenn Temperaturänderungen Ausdehnungs- und Zusammenziehungsbewegungen hervorrufen.
Der nach oben über die obere Behälterwand hinausragende Teil 38 der Säule kann in ähnlicher Weise als Führungsteil wirken, der von einer Führungsöffnung 64 in der oberen isolierenden Wand oder in einer anderen Halterung aufgenommen wird, um so die Lage des oberen Endes des Behälters zu stabilisieren. Der von der Führungsöffnung 64 aufzunehmende Teil der Verlängerung 38 ist so bemessen, daß seine Länge größer ist als der theoretische Wert für die Zusammenziehung, die erfolgt, wenn die Temperatur des Behälters von etwa 38° C auf etwa —160° C herabgesetzt wird. Infolgedessen kann sich der Behälter gegenüber der Schiffskonstruktion ungehindert in senkrechter Richtung ausdehnen oder zusammenziehen, ohne daß der Führungsabschnitt außer Eingriff mit der Führung kommt, wodurch unabhängige Bewegungen des Behälters in sämtlichen Richtungen ermöglicht werden, wenn eine Ausdehnung oder Zusammenziehung.
erfolgt.
Das Innere der isolierten Säule wird sich normalerweise auf einer erheblich höheren Temperatur befinden als die Flüssigkeit in dem Behälter. Sollten sich Betriebsschwierigkeiten einstellen, kann man die Pumpe von dem Aggregat abnehmen, ohne daß es erforderlich ist, zunächst die gesamte Flüssigkeit aus dem Behälter zu entfernen. Ferner ist es bei Betriebsstörungen möglich, die Säule auf einer Temperatur zu halten, bei der Arbeitskräfte Reparaturen innerhalb der Säule durchführen können; auf diese Weise werden erhebliche Verzögerungen vermieden, die sich ergeben würden, wenn man die Flüssigkeit erst aus dem Behälter entfernen müßte.
Durch die Verlängerung der Säule nach unten über den Boden 30 des Behälters hinaus wird es ermöglicht, den Einlaß der Pumpe auf einem unterhalb der Flüssigkeit in dem Behälter liegenden Niveau anzuordnen, so daß die Flüssigkeit aus dem Behälter praktisch vollständig abgezogen werden kann. Hierdurch wird die Benutzung des Behälters für andere Zwecke während der Rückfahrt möglich, d. h. es geht keine Ladung verloren und braucht keine Zeit für die vollständige Beseitigung des verflüssigten Gases aufgewendet zu werden. Darüber hinaus ermöglicht es die erfindungsgemäße Anordnung, die Flüssigkeit aus dem Behälter so weitgehend zu entfernen, wie es bisher selbst unter Verwendung der Blasgehäusepumpe nicht möglich war. Da die meisten Anschlüsse des Flüssigkeitsaufnahmeraums des Behälters durch die Säule hindurch zur Oberseite des Behälters verlegt werden können, kann man die Zahl der hier nicht gezeigten Rohrleitungen, die sich bis jetzt durch den Schacht des Behälters nach oben erstrecken, sowie die Zahl der Schweißstellen erheblich verringern, wodurch sich die Konstruktion des Behälters vereinfacht und die Herstellung eines festeren und besseren Behälters bei niedrigen Kosten ermöglicht wird. Diese hier nicht gezeigten zusätzlichen Rohrleitungen können die Einlaßröhre zum Füllen der Behälter, Rohrleitungen zum Abführen von Dämpfen aus den Behältern u. dgl. umfassen.
Es ist nicht erforderlich, eine Säule 40 nach F i g. 3 in jedem einzelnen Behälter vorzusehen. Es genügt, wenn nur ein oder zwei der innerhalb eines isolierten Laderaums angeordneten Behälter mit einer Säulenkonstruktion der beschriebenen Art versehen sind. In solchen Fällen können die ein-
ander benachbarten Behälter gemäß F i g. 2 durch Rohrleitungen oder Kanäle 70 miteinander verbunden sein, die mit ferngesteuerten Ventilen 72 ausgerüstet sind, so daß das Strömen von Flüssigkeit in einen Behälter oder aus einem Behälter heraus eine Regelung der Flüssigkeitsstandhöhe in benachbarten Behältern, bewirkt; somit können von einem oder mehreren mit einer Säule 40 ausgerüsteten erfindungsgemäßen Behältern aus sämtliche Behälter entleert oder gefüllt werden.
Die zentral angeordnete Säule trägt in einem erheblichen Ausmaß zur Steigerung der Festigkeit des Behälters bei, so daß man Behälter von noch größerem Fassungsvermögen konstruieren kann. Die Säule kann auch als Unterstützung für Versteifungsglieder benutzt werden, wie sie in F i g. 3 als waagerecht verlaufende Träger oder Platten 74 dargestellt sind. Sie sind mit den Wänden des Behälters und der Säule vorzugsweise in senkrechten Abständen verbunden.
Um dem durch Stampf- und Schlingerbewegungen hervorgerufenen Schaukeln des Behälters entgegenzuwirken, kann man an sich bekannte Puffer oder Stabilisierungsmittel, z. B. am oberen Teil des Behälters, anordnen. Bei der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform sind für diesen Zweck Schraubenfedem 80 vorgesehen, deren äußere Enden an einer Halterung 82 befestigt sind.
Die Säule kann auch gegenüber der Mittelachse des Behälters versetzt sein. Die Säule bestimmt jedoch, wenn sie als Führung für den Behälter dient, auch dessen stabile Lage, gegenüber der sich die äußeren Teile des Behälters ausdehnen oder zusammenziehen.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Schiff zum Lagern und Transportieren verflüssigter Gase bei etwa Atmosphärendruck und tiefer Temperatur, enthaltend eine starre Schale,
35 deren innere Oberfläche mit einem wärmeisolierenden Material versehen ist, das seinerseits einen darin angeordneten Tank mit einer zentralen, hohlen, isolierten, starren Säule umgibt, die mit den Tankwänden starr verbunden ist, als Stütze für den Tank dient und sich über den Tankboden und die Tankdecke hinaus erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der oben über die Tankdecke (28) sich hinauserstrebende abgeschlossene Teil (36) der rohrförmigen Säule (40) ein Mannloch (60) aufweist, daß die innere Rohroberfläche mit einem wärmeisolierenden Material (42) ausgekleidet ist, und daß in Höhe des Tankbodens (30) oder nahe desselben innerhalb der Säule (40) eine Pumpe (44) angeordnet ist, die über eine Leitung (48) in Höhe des Tankbodens (30) oder nahe desselben, mit dem Innenraum des Tanks (22) und über eine durch die Säule (40) geführte Leitung (56) mit dem freien Deck in Verbindung steht.
2. Schiff nach Anspruch 1, dadurch gekenn-. zeichnet, daß der unten mit dem Tankboden (30) verbundene und sich darüber hinaus erstreckende abgeschlossene Bodenteil (36) der Säule (40) dicht in eine Keilführung (62) in der Schicht des wärmeisolierenden Materials (26) eingreift, mit dem der Boden der starren äußeren Schale (14) versehen ist.,
3. Schiff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (44) im Bodenteil (36) der Säule (40), unterhalb der Höhe des Tankbodens (30), angeordnet ist.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 966 655;
französische Patentschrift Nr. 847 844;
belgische Patentschrift Nr. 557 263;
britische Patentschrift Nr. 801 507;
USA.-Patentschrift Nr. 2 061013.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
509 539/41 4.65 Q Bundesdruckerei Berlin
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