DE1551586C3 - Device for preventing unstable temperature stratification in a storage tank for low-boiling liquefied gases - Google Patents

Device for preventing unstable temperature stratification in a storage tank for low-boiling liquefied gases

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DE1551586C3 DE19671551586 DE1551586A DE1551586C3 DE 1551586 C3 DE1551586 C3 DE 1551586C3 DE 19671551586 DE19671551586 DE 19671551586 DE 1551586 A DE1551586 A DE 1551586A DE 1551586 C3 DE1551586 C3 DE 1551586C3
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Description

matisch über eine mit den Thermometern verknüpfte elektrische Schaltung oder eine andere an sich bekannte Steuereinrichtung. Es kann aber auch nach einem durch die Thermometer veranlaßten optischen oder akustischen Signal durch das Betriebspersonal erfolgen. Die optische und akustische Signalgabe kann auch zusätzlich zur automatischen Inbetriebnahme vorgesehen sein. Als Steuereinrichtungen dienen je nach Art der Thermometer, es können Widerstandsthermometer, Thermoelemente, Dampfdruckthermometer oder Flüssigkeitsthermometer benutzt werden, z. B. Kombinations- oder Brückenschaltungen mit Relais, elektronische Regler oder Transmitter.automatically via an electrical circuit linked to the thermometers or another known per se Control device. But it can also according to an optical caused by the thermometer or an acoustic signal by the operating staff. The optical and acoustic signaling can also be provided in addition to automatic commissioning. As control devices each serve According to the type of thermometer, there can be resistance thermometers, thermocouples, steam pressure thermometers or liquid thermometers can be used, e.g. B. combination or bridge circuits with Relays, electronic controllers or transmitters.

Das Isoliermaterial, das das Umwälzrohr umgibt, muß die Summe aus Flüssigkeitsdruck und Gasdruckunterschieden zu tragen vermögen. Schalen aus Poiyuräthan sind hierfür besonders gut geeignet.The insulating material that surrounds the circulation pipe must be the sum of the liquid pressure and gas pressure differences able to bear. Bowls made of poiyurethane are particularly suitable for this.

Zweckmäßigerweise hat das Umwälzrohr einen Durchmesser von 10 bis 40 cm, vorzugsweise etwa 20 cm, und eine Länge, die 25 bis 60%, vorzugsweise etwa 40% der maximalen Füllhöhe entspricht. Der Abstand des unteren Endes des Umwälzrohres vom Tankboden ist in Weiterbildung der Erfindung etwa ebenso groß wie der lichte Rohrdurchmesser. Besonders günstige Verhältnisse werden erzielt, wenn mehrere Umwälzrohre vorgesehen sind, die am besten nahe der seitlichen Tankwand und im geringen Abstand voneinander angeordnet sind. Der Abstand richtet sich nach dem lichten Rohrdurchmesser. Er ist gewöhnlich 3- bis 12mal, vorzugsweise 5mal so groß wie dieser.The circulation tube expediently has a diameter of 10 to 40 cm, preferably approximately 20 cm, and a length which corresponds to 25 to 60%, preferably about 40% of the maximum filling height. the The distance of the lower end of the circulation pipe from the tank bottom is approximately in a further development of the invention just as large as the clear pipe diameter. Particularly favorable conditions are achieved when several Circulation pipes are provided, which are best near the side tank wall and at a small distance are arranged from each other. The distance depends on the clear pipe diameter. He is usually 3 to 12 times, preferably 5 times as large as this.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht schließlich darin, daß am unteren Ende des Umwälzrohres parallel zum Tankboden ein Flüssiggasleitblech angebracht ist. Da hierdurch mehr bodennahes Flüssiggas vom Auftrieb erfaßt wird, ergibt sich im Mittel eine höhere Zulauftemperatur. Mehrere Umwälzrohre sind in vorteilhafter Weise mit einem gemeinsamen Flüssiggasleitblech versehen.Finally, a particularly preferred embodiment of the invention is that at the bottom At the end of the circulation pipe, a liquid gas baffle is attached parallel to the bottom of the tank. Thereby more If liquid gas close to the ground is detected by the buoyancy, the result is a higher inlet temperature on average. Several circulation pipes are advantageously provided with a common liquid gas baffle.

Bei Beginn einer jeden, auch der mit Absicht hervorgerufenen Umwälzung des Flüssiggases, ist mit einer erhöhten Verdampfung zu rechnen. Da die Umwälzung aber auf Grund der erfindungsgemäß vorgesehenen Überwachung der Temperaturen frühzeitig eingeleitet wird, hat sie keinen gefährlichen Druckanstieg zur Folge. Überdies kann die Dampfentwicklung noch dadurch weiter eingeschränkt werden, daß das Umwälzrohr mittels der Heizung nur sehr langsam erwärmt wird. Die Konvektionsströmung kann auf diese Weise beliebig langsam eingeleitet werden. Die wärmeren Schichten steigen dann äußerst langsam hoch und treten größtenteils im Wärmeaustausch mit kälteren Schichten, noch ehe sie in die Nähe der Oberfläche gelangen können.At the beginning of each, including the deliberately induced circulation of the liquefied gas, there is a increased evaporation to be expected. Since the circulation but due to the invention If the monitoring of the temperatures is initiated at an early stage, it has no dangerous effect Result in an increase in pressure. In addition, the development of steam can be further restricted by that the circulation pipe is heated only very slowly by means of the heater. The convection current can be initiated as slowly as required in this way. The warmer layers then rise extremely slowly rise and for the most part enter in heat exchange with colder layers before they come close can reach the surface.

Besonders gut ist die Ausführungsform mit mehreren Umwälzrohren zum langsamen Einleiten des Umwälzvorganges geeignet. Vorzugsweise geht man nämlich hierbei so vor, daß die Heizungen der einzelnen Umwälzrohre nacheinander,z.B. durch ein Zeitrelais, eingeschaltet werden, wobei darauf zu achten ist, daß das nächste Umwälzrohr erst dann beheizt wird, wenn nach Inbetriebnahme des vorhergehenden Umwälzrohres im Gasraum über dem Flüssiggas ein Druck herrscht, der den üblichen Druck um nicht mehr als einen vorgegebenen Maximalwert, z.B. 0,1 ata, überschreitet. Nur dann ist nämlich gewährleistet, daß die bei Einschalten des nächsten Umwälzrohres zu erwartende erhöhte Verdampfung den vorhandenen Gasdruck nicht in gefährlichem Maße erhöht.The embodiment with several circulation pipes for slowly initiating the circulation process is particularly good suitable. It is preferable to proceed in such a way that the heaters of the individual Circulation tubes one after the other, e.g. be switched on by a timing relay, being careful is that the next circulation pipe is only heated when the previous one has been put into operation Circulation pipe in the gas space above the liquid gas there is a pressure that is not the usual pressure exceeds a specified maximum value, e.g. 0.1 ata. Only then is it guaranteed that the increased evaporation to be expected when the next circulation pipe is switched on corresponds to the existing Gas pressure not increased to a dangerous extent.

Zur Beheizung des Umwälzrohres bieten sich mehrere Möglichkeiten an: Elektrische Heizung oder Wärmeaustausch mit warmem Gas oder warmer Flüssigkeit. There are several options for heating the circulation pipe: electrical heating or Heat exchange with warm gas or warm liquid.

Es hat sich in baulicher Hinsicht als günstig erwiesen, das Umwälzrohr aus einem inneren und einem äußeren Rohr herzustellen und das Isoliermaterial und die Heizung im dichten Zwischenraum zwischen den beiden Rohren vorzusehen. Die Dichtheit des Zwischenraumes ist erforderlich, damit kein Flüssiggas in diesen eintritt und die Isolierfähigkeit verschlechtert. From a structural point of view, it has proven to be advantageous to have the circulation pipe made up of an inner and a produce the outer pipe and the insulating material and the heater in the tight space between to provide the two pipes. The tightness of the space is necessary so that there is no liquid gas occurs in this and the insulation deteriorates.

Die Thermometer sind mit Vorteil in oder nahe der senkrechten Mittelachse des Speichertanks befestigt, wobei das unterste Thermometer vom Fundament einen Abstand von weniger als 1 m, vorzugsweise weniger als 20 cm hat und dasjenige Thermometer, dessen Temperatur zum Vergleich mit der Temperatur einer tieferliegenden Flüssiggasschicht herangezogen werden soll, in einer Höhenlage angebracht ist, die 20 bis 70%, vorzugsweise etwa 40% der maximalen Füllhöhe des Flüssiggases im Speichertank entspricht.The thermometers are advantageously attached in or near the vertical central axis of the storage tank, the lowest thermometer from the foundation a distance of less than 1 m, preferably less than 20 cm and that thermometer whose temperature for comparison with the temperature of a deeper lying liquid gas layer is to be used, is attached at an altitude that is 20 to 70%, preferably about 40% of the maximum fill level of the liquid gas in the storage tank.

Weitere Erläuterungen zu der Erfindung sind der Zeichnung zu entnehmen.Further explanations of the invention can be found in the drawing.

Die Zeichnung zeigt einen auf einem Fundament 1 ruhenden, aus einem inneren und einem äußeren Mantel 2 bzw. 3 bestehenden Speicherbehälter für tiefsiedende Flüssiggase, dessen Zwischenraum zwischen beiden Wänden mit einer Wärmeisolierung 4 ausgefüllt ist. Nahe der Innenwand des Speicherbehälters ist ein Umwälzrohr dargestellt, das aus zwei beiderseits offenen Rohren, einem äußeren Rohr 7 une einem inneren Rohr 8 besteht. Im Raum zwischen beiden Rohren ist die Heizung 9 untergebracht. Das restliche Volumen ist mit Isoliermaterial 13 ausgefüllt. Innen- und Außenrohr sind dicht verschweißt, damit kein Flüssiggas in den Isolierraum eindringen kann.The drawing shows one resting on a foundation 1, consisting of an inner and an outer Shell 2 or 3 existing storage tank for low-boiling liquefied gases, the space between both walls are filled with thermal insulation 4. Near the inside wall of the storage tank a circulation pipe is shown, which consists of two pipes open on both sides, an outer pipe 7 an inner tube 8 consists. The heater 9 is housed in the space between the two pipes. The the remaining volume is filled with insulating material 13. Inner and outer pipe are tightly welded so no liquid gas can enter the isolation room.

Am unteren Ende des Rohres ist ein Flüssiggasleitblech 14, das die Form einer Ringscheibe besitzt, angebracht. Das Umwälzrohr ist mittels Ankerschrauben 15 im Fundament befestigt. An einem Rohr 5 sind mehrere Thermometer 6 in verschiedener Höhe befestigt. At the lower end of the tube, a liquid gas baffle 14, which has the shape of an annular disk, is attached. The circulation pipe is attached to the foundation by means of anchor bolts 15. On a tube 5 are several thermometers 6 attached at different heights.

Die Regelung erfolgt mit bekannten Mitteln. Die hierzu nötigen Leitungen sind der Übersicht halber nicht dargestellt.The regulation takes place with known means. The lines required for this are for the sake of clarity not shown.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Vorrichtung zum Verhindern einer instabilen Temperaturschichtung in einem Speichertank für tiefsiedende Flüssiggase mit einer Einrichtung zum Senken der Temperatur in Bodennähe durch Hervorrufen einer Konvektionsströmung in dem Speichertank, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung aus mindestens einem im Inneren des Tanks mit Abstand von dessen Boden senkrecht angeordneten, beiderseits offenen Umwälzrohr (7, 8) besteht, das von Isoliermaterial (13) umgeben und zumindest im unteren Abschnitt mittels einer in Abhängigkeit der von mindestens zwei in verschiedenen Höhenlagen eingebauten Thermometern (6) registrierten Temperaturdifferenz im Flüssiggas einschaltbaren Heizung (9) beheizbar ist.1. Device for preventing unstable temperature stratification in a storage tank for low-boiling liquefied gases with a device for lowering the temperature near the ground Causing a convection flow in the storage tank, characterized in that that the device consists of at least one inside the tank at a distance from its bottom vertically arranged, on both sides open circulation pipe (7, 8) consists of insulating material (13) and at least in the lower section by means of a depending on at least two thermometers (6) installed at different altitudes recorded the temperature difference The heater (9), which can be switched on in the liquid gas, can be heated. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umwälzrohr (7, 8) einen Durchmesser von 10 bis 40 cm, vorzugsweise etwa 20 cm, aufweist und eine Länge hat, die 25 bis 60%, vorzugsweise etwa 40% der maximalen Füllhöhe entspricht.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the circulation pipe (7, 8) has a Diameter of 10 to 40 cm, preferably about 20 cm, and has a length that 25 to 60%, preferably about 40% of the maximum filling level. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des unteren Endes des Umwälzrohres (7, 8) vom Tankboden etwa ebenso groß ist wie der lichte Rohrdurchmesser.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the distance of the lower The end of the circulation pipe (7, 8) from the tank bottom is about the same size as the inside diameter of the pipe. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis4. Device according to one of claims 1 to 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Umwälzrohre (7, 8) vorgesehen sind, die nahe der seitlichen Wand des Tank-Innenbehälters (2) angeordnet sind und deren Abstand voneinander 3-bis 12mal, vorzugsweise 5mal so groß ist wie der lichte Rohrdurchmesser.3, characterized in that a plurality of circulation pipes (7, 8) are provided which are close to the side wall of the tank inner container (2) are arranged and their distance from one another 3-bis 12 times, preferably 5 times as large as the clear pipe diameter. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis5. Device according to one of claims 1 to 4, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende des Umwälzrohres (7,8) parallel zum Fundament (1) des Tanks ein Flüssiggasleitblech (14) angebracht ist.4, characterized in that at the lower end of the circulation pipe (7,8) parallel to the foundation (1) of the tank a liquid gas baffle (14) is attached. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis6. Device according to one of claims 1 to 5, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Umwälzrohre (7, 8) ein gemeinsames Flüssiggäsleitblech (14) besitzen.5, characterized in that several circulation pipes (7, 8) share a common liquid gas guide plate (14) own. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis7. Device according to one of claims 1 to 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Umwälzrohr (7, 8) aus einem inneren Rohr (8) und einem äußeren Rohr (7) besteht und daß das Isoliermaterial (13) und die Heizung (9) im dichten Zwischenraum zwischen den beiden Rohren vorgesehen sind.6, characterized in that the circulation pipe (7, 8) consists of an inner pipe (8) and an outer Tube (7) and that the insulating material (13) and the heater (9) in the tight space are provided between the two tubes. 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Thermometer (6) in oder nahe der senkrechten Mittelachse des Speichertanks befestigt sind, wobei das unterste Thermometer vom Fundament (1) einen Abstand von weniger als 1 m, vorzugsweise weniger als 20 cm hat und dasjenige Thermometer, dessen Temperatur zum Vergleich mit der Temperatur einer tieferliegenden Flüssiggasschicht herangezogen wird, in einer Höhenlage angebracht ist, die 20 bis 70%, vorzugsweise etwa 40% der maximalen Füllhöhe entspricht.8. Apparatus according to claim 1, characterized in that the thermometer (6) in or are attached near the vertical center axis of the storage tank, with the lowest thermometer from the foundation (1) has a distance of less than 1 m, preferably less than 20 cm and that thermometer whose temperature can be compared with the temperature of a lower one Liquid gas layer is used, is installed at an altitude that is 20 to 70%, preferably corresponds to about 40% of the maximum filling level. Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vt hindern einer instabilen Temperaturschichtung in <. nem Speichertank für tiefsiedende Flüssiggase mit t ner Einrichtung zum Senken der Temperatur Bodennähe durch Hervorrufen einer Konvektion strömung in dem Speichertank.The invention relates to a device for preventing an unstable temperature stratification in <. nem storage tank for low-boiling liquefied gases with t ner device for lowering the temperature near the ground by causing a convection flow in the storage tank. Es ist bereits ein Verfahren zum Verhindern ein instabilen Temperaturschichtung in einem Speiche tank für tiefsiedende Flüssiggase bekanntgewordeThere is already a method of preventing an unstable temperature stratification in a spoke tank for low-boiling liquefied gases ίο bei dem im unteren Bereich des Speichertanks ein Tl des Flüssiggases gekühlt wird. Durch die Kühlung wi innerhalb des Speichertanks eine Konvektionsstr mung des Flüssiggases erzeugt, die zu einer Durchn schung der wärmeren unteren und der kälteren obenίο with a Tl in the lower area of the storage tank of the liquefied gas is cooled. The cooling creates a convection line within the storage tank tion of the liquefied gas, which leads to a mixture of the warmer lower and the colder upper »5 Flüssiggasschichten und somit zu einem Temperatu ausgleich innerhalb des Speichertanks führt (britisci Patentschrift 843 333). Die Kühlung des Flüssiggas· erfolgt im indirekten Wärmeaustausch mit einem ve dampfenden, in einem geschlossenen Kältekreis g»5 liquid gas layers and thus at one temperature compensation within the storage tank leads (British patent 843 333). The cooling of the liquid gas takes place in indirect heat exchange with a ve steaming, in a closed refrigeration circuit g so führten Kältemittel.so performed refrigerants. Der Nachteil des bekannten Verfahren liegt in se ner Aufwendigkeit. Der benötigte Kältekreis erfc dert hohe Investitionskosten und sein Energiebeda ist erheblich.The disadvantage of the known method is its complexity. The required refrigeration circuit erfc It has a high investment cost and its energy consumption is considerable. as Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eir einfache und energiesparende Vorrichtung zum Ve hindern einer instabilen Temperaturschichtung in c nem Flüssiggastank zu entwickeln.The invention is based on the object of providing a simple and energy-saving device for Ve prevent an unstable temperature stratification from developing in a liquid gas tank. Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Einric.The object is achieved in that the Einric. tung aus mindestens einem im Inneren des Tanks rr Abstand von dessen Boden senkrecht angeordnete beiderseits offenen Umwälzrohr besteht, das von Ist liermaterial umgeben und zumindest im unteren A; schnitt mittels einer in Abhängigkeit der von mind stens zwei in verschiedenen Höhenlagen eingebautt Thermometern registrierten Temperaturdifferenz r Flüssiggas einschaltbaren Heizung beheizbar ist.device consists of at least one in the interior of the tank rr distance from its bottom arranged vertically on both sides open circulation pipe, which is surrounded by liermaterial and at least in the lower A; cut by means of a heater that can be switched on depending on the temperature difference r liquid gas registered by at least two thermometers installed at different altitudes. Der durch die Erfindung erzielte Vorteil bestej darin, daß gefahrbringende Flüssiggasschichtunge frühzeitig erkannt und zum richtigen Zeitpunkt aeinfache Weise beseitigt werden können, so daß eir gefährliche Dampfentwicklung infolge plötzlich* Umlagerung des Flüssiggases mit Sicherheit vermk den wird. Sobald die von den in verschiedenen Hi heniagen innerhalb des Speichertanks angeordnete Thermometern registrierte Temperaturdifferenz e nen bestimmten vorgegebenen Wert, z.B. 2" übe; steigt, d. h. sobald mittels der Thermometer festgo stellt worden ist, daß sich eine tieferliegend Flüssiggasschicht gegenüber einer höherliegenden u: eine bestimmte Temperatur erwärmt hat, wird mitte der Heizung das beiderseits offene Umwälzrohr ii nerhalb des Flüssiggases beheizt. Hierdurch wird d Flüssigkeit im Inneren des Umwälzrohres erwärm wobei auch teilweise ein Siedevorgang eingeleit; werden kann. Die Verringerung der Dichte des Flü siggases im Umwälzrohr bewirkt einen Auftrieb, wc durch bodennahes, wärmeres Flüssiggas in das Urr wälzrohr nachströmt. Ist diese Aufwärtsbewegung i Gang gekommen, so kann die Heizung, z. B. über ei Zeitrelais, wieder ausgeschaltet werden, denn solant sich am unteren Rohrende wärmeres Flüssiggas befir det als am oberen, bleibt die Konvektionsströmun; die zu einer Durchmischung von Flüssiggasschichte verschiedener Temperaturen und somit zu eine; Temperaturausgleich innerhalb des Flüssiggases führ bestehen.The advantage achieved by the invention is that dangerous liquid gas layers can be recognized early and removed at the right time in a simple manner, so that dangerous vapor development as a result of sudden rearrangement of the liquid gas is definitely prevented. As soon as the temperature difference registered by the thermometers arranged in different heights within the storage tank rises above a certain predetermined value, e.g. 2 ", i.e. as soon as it has been determined by means of the thermometer that a lower-lying liquid gas layer is compared to a higher-lying liquid gas layer Temperature, the circulating tube, which is open on both sides, is heated within the liquid gas by means of the heater. This heats the liquid inside the circulating tube, which can also partially initiate a boiling process. When this upward movement comes in gear, the heating can be switched off again, e.g. via a time relay, because as long as there is warmer liquid gas at the lower end of the pipe than at the upper end, what remains is the convection flow, which leads to a mixing ung of liquid gas layer of different temperatures and thus to one; Temperature equalization within the liquid gas lead exist. Das Einschalten der Heizvorrichtung erfolgt auttThe heating device is switched on automatically
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