DE1501699A1

DE1501699A1 - Behaelter zur Aufnahme tiefgekuehlter Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1501699A1
Application number: DE19661501699
Authority: DE
Inventors: Martensen Dipl-Ing Peter
Original assignee: Weser AG
Current assignee: Weser AG
Priority date: 1966-11-26
Filing date: 1966-11-26
Publication date: 1969-12-18
Also published as: NO122256B; GB1200062A; SE328799B; NL6714546A

Description

Behälter zur Aufnahme tiefgekühlter Flüssigkeiten. Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme tiefgekühlter Flüssigkeiten bei etwa atmosphärischem Druck in isolierten Räumen, insbesondere Schiffsladeräuraen.

Behälter in der von der Erfindung berührten Art dienen vor allem bei Einrichtungen zum Transport und/oder zur Lagerung von Flüssigkeiten, die längere Zeit auf einer Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes gehalten werden müssen, als Aufnahmebehälter für die Flüssigkeit. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Einrichtungen mit einem von einer Isolierung umgebenen Behälter zum Transport von solchen Flüssigkeiten, die bei etwa atmosphärischem Druck auf einer extrem tiefen Temperatur unterhalb des Gefrierpunktes gehalten werden müssen. Dies sind vor allem verfLüssigte Gase, deren flüssiger Zustand bei atmosphärischem Druck durch extreme Unterkühlung erreicht wird. Die Siedetemperatur unter dein Druck der freien Atmosphäre wird zum Beispiel bei natürlichen Gasen oder im wesentlichen reinem Methan erst unterhalb minus 161⁰G erreicht.

Es Bind Spezialschiffe und geeignete SpeLoher tanks bekannt, die einen Transport und/oder eine Lagerung von unter diesen Bedingungen verflüssigten Gasen geatatten. Die technische Lb'nung der mit den tiefen Temperaturen verbundenen Probleme warf jedoch erhebliche Schwierigkeiten auf, für deren Überwindung es teilweise heute noch keine befriedigenden Konotruktionen gibt. Selbst kleinste Fehler in der Konstruktion

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oder im Material können zur Ursache einer Katastrophe werden, wofür es schon ein Beispiel gibt. Da es sich hierbei um eine Landanlage mit ortsfestem Standpunkt handelte, wird deutlich, daß die Planung eines Schiffes zum Transport dieser Gase unter den genannten Bedingungen noch größere Probleme aufwirft. Die für bisherige Maßstäbe außergewöhnliche Isolierung, vor allem die absolute Abschirmung der die Isolierung umgebenden Bauteile gegen die große Kälte erfordern die besondere Aufmerksamkeit des Konstrukteurs. Außerdem sind viele Hilfseinrichtungen erforderlich, z. B. zur Verhinderung ungewollten oder zumindest doch kontrollierten Verdampfens der tiefkalten Flüssigkeit, und schließlich ist die Erfahrung im Umgang mit diesen Einrichtungen sowohl bei den Erbauern als auch bei den Benutzern und den Aufsichtsbehörden gering, so daß der Planung viele Hindernisse im Wege stehen. Bei Transportschiffen muß dennoch die geforderte Seetüchtigkeit erhalten bleiben und ein erhöhtes Maß an Sicherheit für die Besatzung verlangt werden.

Der prinzipielle Aufbau von Einrichtungen für die Speicherung von Flüssigkeiten, die unter den genannten Bedingungen z. B. für den Transport oder die Lagerung lange Zeit auf einer extrem tiefen Temperatur gehalten werden müauen, ist daher bei den bisher bekannt gewordenen Einrichtungen im wesentlichen gleich, so daß die Unterschiede sich auf !)»taIlkonatruküionen beschränken, mit denen die Überwindung der einen oder anderen

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Schwierigkeit versucht wurde. Die äußere Hülle besteht aus einem doppelwandigen Stahlmantel aus zwei sich mit Abstand umgebenden und durch kräftige Anker miteinander verbundenen Behältern. Bei Transportschiffen bildet dieser doppelwandige Stahlmantel den eigentlichen Schiffskörper, bestehend aus der von.Seewasser berührten Außenhaut und der Innenhaut. Die Innenseite des inneren Mantels bzw. der Innenhaut ist der Isolierung zugekehrt, deren Aufbau bei den bekannten Einrichtungen unterschiedlich ist, aber im Zusammenhang mit der Erfindung nicht interessiert. Die Isolierung umgibt einen Behälter, der die kalte Flüssigkeit aufnimmt. Hier unterscheidet man im wesentlichen zwei Systeme, und zwar Konstruktionen mit selbsttragenden Behältern und Konstruktionen, bei denen der Behälter und die ihn umgebende Isolierung eine integrierte Einheit bilden. Selbsttragende Behälter erfordern eine stabile Bauweise, die den Belastungen durch die Ladung und durch äußere Einwirkungen standhält, und besondere Fühnmgs- und Halteglieder zur Sicherung des Behälters in dem isolierten Raum, der den Behälter mit Abstand umgibt. Nachteilig sind das />;roße Gewicht und die Raumverluste. Integrierte Behälter können dagegen aus einem wesentlich dünneren Material hergestellt werden, jedoch ist ihre Herstellung unfTeich schwerer, und es fehlen ausreichende Kontrollmöglichkeiten nach der Herstellung, vor allem später im praktischen Betrieb. Desgleichen sind Reparaturen fast unmöglich, während selbsttragende Innenbehälter sich auswechseln lassen. Hier

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setzt die Erfindung ein, deren Aufgabe darin besteht, eine Innenbehälteraueführung zu schaffen, die die Vorteile beider bisher bekannten Ausführungen weiteetgehend vereinigt und dabei Nachteile soweit wie möglich vermeidet.

Nach dem grundsätzlichen Lösungsgedanken besteht die Erfindung darin, daß der Behälter aus einem in eich selbsttragenden Rahmengerüst und aus mit diesem dicht verbundenen, dünnen Platten aufgebaut ist, die die Wände des Behälters bilden und sich unter Belastung durch die Ladung an der Isolierung abstützen. Das selbsttragende Rahmengerüst wird in seiner Lage gehalten durch an sich bekannte Pührungs- und Halteglieder, die z. B* aus Nuten im Rahmengerüst bestehen, in die Vorsprünge eingreifen, welche am Innenmantel bzw. an der Innenhaut befestigt sind. Andere bereite bekannt gewordene Pührungs- und Halteglieder können den jeweiligen Umständen entsprechend ebenfalls geeignet sein. Das Rahmengerüst kann mit einem festen Mittellängsschott versehen sein, wenn die Größe des Behälters eine Unterteilung erforderlich macht und/oder wenn die Decke des Behälters selbsttragend sein muß, well hier eine Abstützung an der umgebenden Isolierung nur schwer möglich ist. Das erfindungsgemäß verwendete Rahmengerüst ermöglicht die Ausnutzung aller von den selbsttragenden Innenbehältern her bekannten Vorteile, insbesondere hinsichtlich der leichteren Herstellung gegenüber integrierten Behältern, hinsichtlich besserer Inspektionsmög-

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•lichkeiten, well der Innenbehälter ale selbständiges Element in einer Werkstatt angefertigt werden kann und vor allem auch hinsichtlich besserer Durchführung etwaiger Wie-'derholung von Konservierungsarbeiten und etwaiger Reparaturen. Für solche Arbeiten ist der Behälter jederzeit aus dem ihn umgebenden Doppelmantel bzw. aus dem ihn umgebenden Schiffskörper herausnehmbar.

Selbstverständlich können die dünnen Platten nicht die durch die ladung auftretenden Belastungen und die durch äußere Einwirkungen, z. B. durch Schiffsbewegungen hervorgerufenen Kräfte aufnehmen. Diese Aufgabe fällt bei der erfindungsgemäßen Ausbildung ebenso wie bei der bekannten Ausbildung mit den integrierten Behältern der Isolierung zu, die durchaus zur Aufnahme solcher Belastungen geeignet ist. Die dünnen Wandungen wölben sich bei gefülltem Behälter nach außen und legen sich gegen die den Behälter umgebende Isolierung. Das hat den zusätzlichen Vorteil, daß dadurch eine Entlastung der Führungs- und Halteglieder eintritt, denn nunmehr wird ein erheblicher Anteil der auf den Behälter einwirkenden Kräfte über groBe Plächenbereicheunmittelbar auf die Isolierung übertragen und eine erhebliche Steigeiung dos Sicherheitsfaktors in Bezug auf die Halterung los die Flüsaigkeit aufnehmenden Behälters erreicht.

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Der sich im gefüllten Zustand In den durch die Isolierung umschlossenen Hohlraum einschmiegende Behälter ist praktisch gegen Bewegungen aller Art gesichert.

Dehnungen und Schrumpfungen des Rahmengerüstβ, welche z. B. infolge von Temperaturschwankungen auftreten, werden durch seine gegenüber den Innenmaßen der ihn umgebenden Isolierung kleineren Abmessungen und durch besondere Gestaltungen der Führungs- und Halteglieder ermöglicht, wie es an sich bekannt ist. Um solche Dehnungen und Schrumpfungen auch den dünnen, die Wandungen des Behälters bildenden Platten zu erlauben, ist vorgesehen, daß diese dünnen Platten mit Dehnungsfalten ausgestattet sind. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindimg sollen Dehnungsfalten an i.zn Plattenrändern ringsvarü.suf,jni angeordnet werden, und - vorteilhaft in der Form, daß die Dehnungsfalten balgartige F;;,ittaschen an den Rändern der dünnen Platten bilden, so daß eine Bewegung des ganzen Plattenföldes senkrecht zur Wandebene erfolgen kann und acisit fin Anliegen der 'fände an der tragenden Isolierung erreicht wird* j)Ie Ränder aer dünnen Platten werden im übrigen z. 3, duroh Schweifung mit den Streben des Rahmengerüsts verbunden, so daß ein in sich geschlossener, dichter Behälter entsteht·

bei güJnstöÄ Gewicht des Behälters sine steife, selbetii Konstruktion zu eraielte/i, 1st nach einer besonder*. küßZuhrnngatorm der Erfindung vorgesehen, daß im Rahmenga-

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rüst zusätzlich Stützzargen angeordnet sind, die nach den Grundsätzen der allgemeinen Statik möglichst nur durch Zugkräfte und Druckkräfte beansprucht werden sollten. Dadurch lassen sich bei geringen Materialstärken höchste Belastbarkeiten erreichen. Der gleiche Gedanke läßt eich auch zur ergänzenden Abstützung der die Innenbehälterwandungen bildenden dünnen Platten anwenden. Zur Vermeidung von üchwingungserscheinungen in den dünnen Wänden können auf der Innenseite an den dünnen Platten Stützanker oder Federn befestigt werden, die andererseits an die Zargen oder an Stützzargen des Rahmengerüstes angreifen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einigen im Rahmen der Erfindung möglichen Varianten ist auf der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen
Pig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Ausführungs

form des Erfindungsgegenstandes, Pig, 2 eine schematische Perspektivdarstellung des Rahmengertistes vom Innenbehälter und

Fig. 3 einen schematischen teilweisen Querschnitt einer gegen über Pig. 1 abgeänderten Ausführungsform.

Die Zeichnung zeigt als AusfUhrungsbeispiel die Anwendung der Erfindung bei einem Transportschiff für flüssige Gase, deren flüssiger Zustand bei etwa atmosphärischem Druck durch Unterkühlung auf eine Temperatur unterhalb des Siedepunktes aufrechterhalten wird. -9-

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In den Figuren 1 und 3 der Zeichnung ist die Außenhaut des Schiffes mit 1 bezeichnet und als Schiffskörper in der üblichen Form ausgebildet. Mit einigem Abstand davon befindet sich innerhalb des Schiffskörpers eine Innenhaut 2, die durch Rahmen oder andere Konstruktionselemente mit der Aussenhaut 1 starr verbunden ist und deren Unterseite durch den normalerweise bei allen Frachtschiffen vorhandenen Innenteil 3 des Doppelbodens gebildet wird. Häufig wird, wie auch im Falle des Beispiels, die Isolierung in der erforderlichen Ausbildung an der Innenseite der Innenhaut befestigt. Auf der Zeichnung ist eine solche Isolierung 4 ale angelegte Querschnittsfläche dargestellt. Die Isolierung umschließt allseitig einen Speicherraum, in welchem ein Behälter 5 aufgestellt ist, der zur Aufnahme der tiefgekühlten Flüssigkeit dient. Erfindungsgemäß ist dieser Behälter aus einem Rahmengerüst 6, wie er in Figur 2 perspektivisch dargestellt ist, und aus dünnen, die Seitenwände bildenden Platten aufgebaut. Wie die Figur 2 erkennen läßt, hat das Rahmengerüst die Form eines aus Zargen zusammengefügten Gestells, wobei die äußeren Abmessungen des Rahmensgerüsts gegenüber den Innenmaßen des von der Isolierung umschlossenen Speicherraumes etwas kleiner gewählt wurden, so daß das in diesen Raum eingefügte Rahmengerüst leicht eingesetzt und wieder herausgenommen werden kann und sich außerdem in dem Speicherraum in Grenzen frei ausdehnen und schrumpfen kann, damit Wärmebewegungen auf Grund von Temperaturschwankungen möglich sind. Zur

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Führung und Halterung des Behälters In dem von der Isolierung umschlossenen Speicherraum ist an der Decke und am Boden des RahmengerUstea eine mittig verlaufende Nut 7 angeordnet, in die Vorsprünge 8 eingreifen, welche an entsprechenden Stellen der Innenhaut befestigt sind, die ihrerseits einen Teil des Schiffskörpers bildet. Auf halber Länge sind die Nuten 7 so ausgeführt, daß ebenfalls eine Bewegung des Behälters in Längsrichtung verhindert wird. Solche Führung s- und Halteglieder sind ebenso bekannt wie dazugehörige Lösungen, die trotz der allseitig geschlossenen Isolierung unter Vermeidung von Wärmebrücken eine sichere Verankerung des Behälters gewährleisten.

Die von den Zargen des Rahmengerüstet umrahmten freien Flächen sind durch dünne Plattenfelder 9 dicht verschlossen, die mit ihren Rändern z. B. durch Schweißung an den entsprechenden Kanten der Zargen des Rahmengerüstes befestigt sind. Um auch diesen dünnen Platten Wärmebewegungen vor allem in unterschiedlichem Verhältnis zum Rahmengerüst zu ermöglichen, sind Dehnungsfalten 10 vorgesehen. Besonders zweckmäßig sind Dehnungsfalten in der Form eines Balges, die an den Kanten der dünnen Platten ringsumlaufend angeordnet sind. Als technische Ausbildung sind scharfkantige oder schlaufenförmige Faltungen empfehlenswert.

Wie zuvor bereite erläutert, sieht eine besondere Ausführungen torn der Brfindung vor, daß das Rahmengerüst 6 innen durch

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StUtzzargen 11 ausgesteift ist, um mit geringeren Materialstärken für die Zargen des Rahmengerüstes auskommen zu können. Sie Zargen 11 dienen einmal zur Aussteifung eines eventuell vorgesehenen Trennschottes 13 -in Figur 3 ist dieses Schott als Faltschott ausgeführt- zum anderen, ebenso wie weitere Stützzargen 12, zur Unterstützung der Deckenjconstruktion des Behälters. Diese Stützzargen sollten so angeordnet werden, daß sie nach den allgemeinen Kenntnissen der Statik nur eine Zugbelastung bzw. Druckbelastung aufzunehmen haben. Ein beispielsweises Anordnungsschema ist der Pig. 1 der Zeichnung zu entnehmen.

Dieser Gedanke kann auch für zusätzliche Stützglieder der dünnen Platten 9 eine praktische Verwirklichung finden. Pig. 1 zeigt eine solche Anordnung der Stutzstreben, bei der ein Teil der Stützzargen gleichzeitig als Stützanker 12 für die dünnen Flatten dient. Bleibt zu erwähnen, daß die bisher verwendeten Materialien zum Aufbau der von der Erfindung berührten Einrichtungen weiterhin angewendet werden können, insbesondere eignet sich der Erfindungsgegenstand für die Herstellung des Innenbehälters aus Stahl hoher Festigkeit und hoher Elastizität oder aus in einzelnen Fällen schon verwendetem Aluminium.

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Claims

Patentansprüche

1. Behälter zur Aufnahme tiefgekühlter Flüssigkeiten bei etwa atmosphärischem Druck in isolierten Räumen, insbesondere Schiffsladeräumen,

dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter aus einem in sich selbsttragenden Rahmengerüst (6) und aus mit diesem dicht verbundenen, dünnen Platten (9) aufgebaut ist, die die Wände des Behälters bilden und sich unter Belastung durch die Ladung an der den Behälter umgebenden Isolierung (4) abstützen.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an sich bekannte Dehnungsfalten (10) nur in den dünnen Platten angeordnet sind.

3. Behälter nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß Dehnungsfalten (1G) an den .Plattenrändern ringsumlaufend angeordnet sind.

4. Behälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Rahmengerüst (6) zusätzlich Stützzargen (11, 12) angeordnet sind.

5. Behälter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenseite

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der dünnen Platten (9) Stützanker befestigt sind, die andererseits an Zargen oder Stützzargen des Rahmengerüstes (6) angreifen.

6. Behälter nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hahmengerüst mit an sich bekannten
Nuten (7) oder dgl. ausgerüstet ist, in die zu seiner Verankerung starre VorSprünge (8) der den Behälter um gebenden Raumkonstruktion eingreifen oder umgekehrt.

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