DE1932255A1 - Behaelter zum Lagern oder Transportieren sehr kalter Fluessigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Behälter zum Lagern oder Transportieren großer Flüssigkeitsmengen» deren Temperatur sieh. Ton. der Umgebungstemperatur sehr stark unterscheidetο Eine Anwendbarkeit der Erfindung ist in ©rster Linie bei Behältern mit ebenen Seitenwänden für s©kr kalte Flüssigkeiten wie verflüssigte Gas_? g_oB_ö Srdgas_§ gegeben₈ ά®τ©η Druck nahezu dem Druck der Atmosphäre entspricht ₉ und die Erfindung sieht selbsttragende Ladegufrbehälter für fcansportmittel₉ z.B. Tankschiffe, vor₀

Bei der Konstruktion solcher Behälter für große Flüssigkeitsmengen ist es schwierig, für eine ausreichende Festigkeit der Konstruktion derart zu sorgen, daß die Behälter als selbsttragende Ladegutbehälter verwendet werden können, d.h. daß die Behälter mit einer Flüssigkeit gefüllt werden können, ohne daß es erforderlich ist, den Behälter an der Konstruktion des Schiffskörpers selbst abzustützen» um dazu beizutragen, ein Ausbeulen oder Ausknicken der Behälterwände zu verhindern. Diese Schwierigkeiten werden noch durch zwei weitere Faktoren vergrS-

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ßert, und zwar erstens durch die Schlinger- und Stampfbewegungen des Schiffs, die dazu führen, daß nicht ausgeglichene Druckkräfte auf eine oder mehrere Wände des Behälters wirken, und zweitens durch den über die ganze Höhe des Behälters vorhandenen Temperaturgradienten, und zwar insbesondere dann, wenn der Behälter nur teilweise mit einer Flüssigkeit gefüllt ist, deren Temperatur sich sehr stark von der Umgebungstemperatur unterscheideto

Bis jetzt ist es üblich, bei Behältern mit ebenen Wänden in Form flacher Platten die Bau- oder Gestaltfestigkeit durch die Verwendung senkrecht angeordneter Ver-" steifungsträger von relativ großem 'AiderStandsmoment zu erhöhen.. Bei dieser Anordnung ergibt sich jeeoch der Nachteil, daß die senkrecht angeordneten Träger nicht nur als solche stark beansprucht werden, sondern daß eine zusätzliche Beanspruchung durch den in dem Behälter herrschenden Temperaturgradienten herbeigeführt wird, da es die Träger dem Boden des Behälters nicht ermöglichen, sich gegenüber dem oberen Teil des Behälters ungehindert zusammenzuziehen oder auszudehnen, ohne daß Biegeiaomente in die senkrechten Träger eingeleitet werden»

Um. diese Schwierigkeiten zu beseitigen, ist in der UoS.A.-Patentschrift 2 982 441 eine Behälterkonstruktion vorgesehen worden, bei der der Behälter in einem waagerechten Querschnitt ebene Seitenwände umfaßt, die aus einem für Flüssigkeiten und Gase undurchlässigen Werkstoff von hoher Festigkeit bestehen, und bei dem sich mehrere in senkrechten Abständen übereinander angeordnete, sich waagerecht erstreckende Versteifungs- und Verstärkungsglieder im wesentlichen lückenlos über die gesamten Innenflächen der aufrecht stehenden Wände erstrecken und an diesen befestigt sind, so daß sie Bestandteile der Wände bilden, und "bei dem mindestens ein waagerecht angeordnetes langgestrecktes Zug- oder Verstrebungsgglied

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jeweils zwei benachbarte Wände des Behälters miteinander verbindet und sich unter einem Winkel zwischen den benachbarten Teilen der an den Wänden befestigten, waagerecht angeordneten und durch senkrechte Abstände getrennten Verstärkun^sglieder erstreckt.

Gewöhnlich werden solche Behälter getrennt von dem zugehörigen Tankschiff hergestellt und montiert, um nach ihrer Eontage in die Laderäume von Tankschiffen eingebaut zu werdeno In neuerer Zeit besteht jedoch eine Tendenz zur Schaffung von Tankschiffen mit größerem Fassungsvermögen, und aus Gründen der Einfachheit und Wirtschaftlichkeit benötigt man hierbei nicht etwa eine größere Zahl von kleinen Behältern, sondern Behälter von größeren Abmessungen«, Bei solchen großen Behältern ergeben sich Schwierigkeiten daraus, daß sie schwer und sperrig sind, und daß die Große eines Behälters, der vorgefertigt und dann in ein Tankschiff eingebaut werden kann, durch die Tragkraft der auf der Werft verfügbaren Krane begrenzt wird. Daher ist es erwünscht, eine Behälterkon-. struktion zu schaffen, die möglichst leicht ist, und deren Teile im Laderaum eines Tankschiffs zu einem Behälter zusammengebaut werden können. Dies wird jedoch durch die Verwendung einer großen Zahl von Versteifungsgliedern erschwert.

Außerdem sind große selbsttragende Behälter außerordentlich kostspielig, da man keinen gewöhnlichen Stahl verwenden kann, denn ein solcher Stahl würde bei den in Präge kommenden tiefen Temperaturen verspröden, so daß man teure Werkstoffe verwenden muß; daher ist es wichtig, die benötigte Metallmenge möglichst zu verkleinern und gleichzeitig die erforderliche Konstruktions- oder Gestaltfestigkeit aufrechtzuerhalten.

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Ferner wurde bereits vorgeschlagen, solche Behälter zu schaffen, bei denen jeweils zwei Wände durch im Inneren angeordnete Streben aus Metall so miteinander verbunden sind, daß eine Zellenkonstruktion vorhanden ist· Eine solche Konstruktion ist z.B. in der deutschen,.-jzV· .e.schrift 1 274 144 beschrieben. Weiterhin ist es bekannt, aus Schichten aufgebaute Tafeln zur Herstellung der Doppelwände solcher Behälter zu verwenden; solche Tafeln bestehen aus zwei Blechwänden, die durch eine dazwischen angeordnete Verstrebung aus Metall so miteinander verbunden sind, daß im Inneren der Wand eine Zellenkonstruktion vorhanden ist. Eine derartige Konstruktion ist z.B. in. der deutschen - .r_c Tßchrift 1 272 323 beschrieben. Bei diesen Konstruktionen bewirkt die innere Verstrebung aus Metall eine derartige Verstärkung, daß man die Wuidflächen im Gegensatz zu sanderen Konstruktionen aus dünneren Blechtafeln herstellen kann, und daß es möglich ist, die Zahl und/oder das Widerstandsmoment der benötigten Versteifungsglieder zu verkleinern

Bei solchen Konstruktionen ist vorgesehen, daß beide Wandflächen jeder Doppelwand flüssigkeitsdicht sind; hierbei wirkt die innere Wand als erste Hülle, während die äußere Wand für den Fall einer Leckage der ersten Hülle eine zweite Hülle bildet. Diesen Konstruktionen haften jedoch mehrere Nachteile an. Einer dieser Nachteile besteht darin, daß beide Einzelwände eine erhebliche Dicke erhalten müssen, da sie flüssigkeitsdicht sein sollen und den hydrostatischen Beanspruchungen durch das Ladegut und Trägheitskräften standhalten müssen· Ein zweiter Nachteil besteht darin, daß bei einer Beschädigung der ersten Hülle bzw. der inneren Wand, die bewirkt, daß entflammbares flüssiges Ladegut in den Raum zwischen den Wänden gelangt, eine erhebliche Gefahr besteht, wenn der Behälter entleert worden ist; diese Gefahr ist sowohl auf eine Ausdehnung und ein mögliches Aufreißen der Zellen

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als auch darauf zurückzuführen, daß ein entflammbares Gas langsam wieder an den leeren Behälter abgegeben wird, wo es sich mit Luft mischen kann, so daß eine Brand- oder Explosionsgefahr besteht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Behälterkonstruktion zu schaffen, bei der man mit einer Mindestmenge an RIefall auskommt, bei der die erforderliche Konstruktions- bzw. Gestaltfestigkeit erzielt wird, und bei der es möglich ist, die Zahl und/oder das Widerstandsmoment der Versteifungsglieder zu verkleinern, so daß man mit einer geringeren Metallmenge auskommt und die Montage des Behälters an Ort und Stelle im Laderaum eines Tankschiffs erleichtert wirdo

Die Erfindung geht aus von einem selbsttragenden starren Metallbehälter zum Transportieren oder Lagern kalter Flüssigkeiten,, z.B» von verflüssigtem Erdgas, der Seitenwände, einen Boden und eine Decke umfaßt_s wobei mindestens einige der Wände aus Schichten aufgebaut sind imd ,jeweils zvi&± Blechtafeln und eine Verstrebung aus Metall umfassen_B die zwischen den Blechtafein angeordnet ist₅ si© verbindet und sie in einem Abstand von·= einander hälto Die der Erfindung zugrunde liegend® Aufgabe ist für einen solchen Behälter dadurch gelöst₉ daß gesiäB des Erfindung eine des- Bleciitafela mit Öffmmgea. versehest ist_s wahrend die andere Bleehtafel flüssigkeitsdicht ist κ 3a.i©rfoei bildet die flüssigkeitsdichte Blechtafel inner-= lisuEb l&©stiMst©r S©a©a ©der Flächen der Behälte2?t7äsd® di© inner© Bl©@hi7aad mad innarlialb anderer Zonen ocL©r Fläehea di© ä^ßss?© Bleciiwandg und di© beidea Blechband® siad aa Übe^gangsstellea ¥©n einer Pläehe der einea Art su fläche der anderen Art flüssigkeitsdicht Miteinander

Hierbei ist die Anordnung vorzugsweise derart, daß die innere Seitenwand längs des Benälterbodens imd

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Behälterboden aus nach oben bis zu einer bestimmten Höhe flüssigkeitsdicht ist und dann nahezu bis zum oberen Hand des Behälters mit Öffnungen versehen ist, und daß die äußere Viand innerhalb der Bodenfläche des Behälters und die entsprechenden unteren Teile der äußeren Seitenwände mit Öffnungen versehen sind, so daß das flüssige Ladegut innerhalb derjenigen Teile der äußeren Seitenwände, die flüssigkeitsdicht sind, in den Baum zwischen den die Doppelwände bildenden Blechwänden eintreten kann_o

Diese Konstruktion bietet den Vorteil, daß bei der Verwendung einer bestimmten LIetallmenge eine maximale Festigkeit und Starrheit des Behälters erzielt wird, und daß gleichzeitig verhindert wird, daß die innenliegende Zellenkonstruktion Taschen bildet, in denen im oberen Teil des Behälters Gas und im unteren Teil des Behälters flüssiges Ladegut eingeschlossen bzw. festgehalten werden kann»

Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Behälterkonstruktion benötigt man weniger Metall als bei einem einwendigen Behälter, bekannter Art," da die inneren Verstrebungen aus tie fall zwischen den W&ndf lachen eine solche Verstärkung bewirken, daß die Gesamtdicke der "beiden Wasdfiäolies. !deiner sein kann als die Dicke der Wand eines auf bekannte Weise ausgebildeten, einhändigen Behälters j usa daß es möglich ist, die Zahl und/oder das 7/iderstandEse-aent der benötigten zusätzlichen Versteifungsglieder su verringern·. Zur Herstellung einer erfindungsgemäßea. Benälterkonstruktion benötigt man etwas weniger Metall als bei einem doppelwandigen Behälter bekannter Axt₉ da im letzteren Fall, wo jede Wand flüssigkeitsdicht sein soll und den durch, das Ladegut hervorgerufenen hydrostatischen Beanspruchungen und Trägheitskräften standhalten muß, die !Einzelwände eine erhebliche Dicke erhalten Müssen, während bei der erfindungsgemäßen Kon-

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struktion nur eine der beiden Wandflächen innerhalb eines beliebigen Teils des Behälters flüssigkeitsdicht zu sein braucht, so daß man die benachbarten Teile der anderen Wandfläche mit einer geringeren Dicke ausbilden kann,.

Bei der erfindungsgemäßen Behälterkonstruktion sind Löcher oder öffnungen absichtlich in der Weise vorgesehen, daß alle Zellen entweder auf der Innenseite oder auf der Außenseite mit der Atmosphäre in Verbindung stehen, und daß die Öffnungen jederzeit von der Innenseite bzw. der Außenseite des Behälters aus sichtbar sind, wenn der Behälter leer ist, so daß festgestellt werden kann, ob diese Öffnungen oder Locher verstopft sind. Daher ist es nicht erforderlich, Vorrichtungen zum Zuführen und Kegeln des Drucks eines chemisch neutralen Gases vorzusehen, wie es bei dem Raum zwischen den Wänden eines Doppelwandbehälters bzw« eines Behälters mit zwei Hüllen bekannter Art erforderlich. ist_o

Es Fei besonders bemerkt, daß die erfindungsgemäße. Behälterkonstruktion lediglich zur Verwendung als eine erste Hülle bestimmt ist. Wenn eine zweite Hülle benötigt wird, kann man eine solche z.B. in Form der wärmeisolierenden Auskleidung der Laderäume bzw. als Bestandteil derselben innerhalb der Auskleidung auf bekannte Weise vorsehen. Diese Wärmeisolierung kann von beliebiger geeigneter, ihrem Zweck entsprechender bekannter Konstruktion sein. Hierbei ergibt sich der Vorteil, daß die zweite Hülle von der ersten Hülle völlig unabhängig ist, so daß jedes Leckwerden der ersten Hülle nicht zu einer Gefährdung der zweiten Hülle führt. Wenn dagegen die Wände eines doppelwandigen Behälters die erste und die zweite Hülle bilden, erweist sich diese Konstruktion als unzuverlässig, da sich ein Riß, der sich in der die erste Hülle bildenden inneren Wand aus Blech bildet, über einen Verbindungssteg, der zwischen den Hüllen angeordneten

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Verstrebung aus Xetall bis in die die zweite Hülle bildende äußere Wand fortpflanzen kanru

Durch die Ausnutzung des Raums zwischen den Wänden der erfindungsgemäßen Behälterkonstruktion zum Aufnehmen von flüssigem Ladegut vergrößert sich das Fassungsvermögen des Behälters im Vergleich zu einem auf bekannte Weise ausgebildeten Doppelwamdbehälter mit zwei Hüllen, der die gleichen Außenabmessungen aufweist_o

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Er findung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläuterte

Λ ist ein schematischer Querschnitt durch ein einen erfindungsgemäßen Behälter enthaltendes Tankschiff·

Fig. 2 zeigt in einem größeren Maßstab eine obere Ecke eines Behälters nach der Erfindung teilweise im Schnitt, um Einzelheiten der Konstruktion im Inneren erkennbar zu machen. '

Fig. 3 zeigt die gleiche Ecke wie Figo 2, wobei ein Teil der äußeren Umhüllung der Wand fortgelassen ist, so daß man die Zellenkonstruktion und die öffnungen erkennt,

Gemäß Fig. 1 ist der Behälter im Körper 2 eines Tankschiffs angeordnet, in dem der Behälter auf beliebige geeignete Weise, z.B. durch AbStandsstücke 3 aus Holz abgestützt ist, wobei die Bäume zwischen den Abstands— stücken mit einem beliebigen geeigneten Isoliermaterial gefüllt sind. In der Praxis kann man verschiedene bekannte Verfahren anwenden, um den Behälter zu isolieren4 da die Jeweils verwendete Isolierung jedoch nicht einen Gegenstand der Erfindung bildet, die sich ausschließlich mit der Behälterkonstruktion aus Metall befaßt, sei bemerkt, daß die in Fig. 1 gezeigte Isolierung 4 jede beliebige

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bekannte Isolierung für solche Behälter repräsentiert, lind daß eine solche Isolierung in den meisten Fällen auf bekannte Weise eine zweite Behälterhülle bildete

Der eigentliche Behälter ist auf Tafeln aufgebaut, die Metallschichten umfassen und vorzugsweise große Abmessungen haben und von beliebiger geeigneter Art sein können$ genauer gesagt umfaßt der Behälter innere Seitenwände 6, eine innere obere Wand oder Decke 7 und eine untere innere Wand 8. Die inneren Wände 6 sind mit äußeren Wänden 9 durch innenliegende Verstrebungen 11 aus Metall verbunden, die gemäß Fig. 5 sich kreuzende Sätze von waagerecht und senkrecht angeordneten Baugliedern umfassen, welche zwischen den Wänden 6 und 9 zahlreiche innere Zellen abgrenzen. Zwar zeigen die Zeichnungen der Einfachheit halber rechteckige Zellen, doch ist es auch möglich, sechseckige Zellen vorzusehen_o Gemäß der Erfindung sind die Zellen der Wände 6 in der aus Fig. 1 und 3 ersichtlichen Weise mit Öffnungen 12 versehen,, Beim Boden das Behälters weist die innere Wand 8 keine öffnungen aufj doh.0 sie ist flüssigkeit saielit_a doch ist· cli© 2X.I? gsgealTöer- lisgsiicle üaad ij ©Dssise ni© die üSnste 6 ESt öffir^mgen wsseiisr^ Die flüssig^eil's&iehtc üaad S selbst sieia lan^s siass iibsclaüitös Ί4 c-i*. des? lliiiissrsc. V.e:"; ;^: ■ ■

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der erfihdungsgemäßeBehälter die gleiche Starrheit wie Behälter bekannter Art, deren Wände mehrere Schichten umfassen, und im Vergleich zu einer einwandigen Behälterkonstruktion "bekannter Art ermöglicht die erfindungsgemäße Konstruktion eines Aluminiumbehälters eine Metallersparnis von etwa 14%. Die innere Fläche der Behälterdecke ist flüssigkeitsdicht ausgebildet, um zu verhindern, daß Gas in Taschen der Zellenkonstruktion eingeschlossen werden kann. Die engere Wand des Behälterbodens ist ebenfalls flüssigkeitsdieht, um das Ablaufen der Flüssigkeit zu der im unteren Teil der.inneren Behälterwand angeordneten Ladegutpumpe zu erleichtern. Due oberen und unteren Doppelwände haben eine geringere Tiefe als die seitlichen Doppelwände, so daß sich nur ein kleiner Verlust an Fassungsvermögen ergibt. Die eine größere Dicke aufweisenden senkrechten Wände ermöglichen eine Vergrößerung des Fassungsvermögens dadurch, daß nicht die inneren " Wände, sondern die äußeren Wände flüssigkeitsdieht ausgebildet sind. Wenn sämtliche inneren'Wandflächen, als erste Hülle verwendet würden, würde der Verlust an Fasstmgsver-

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Claims (1)

1. Selbsttragender starrer Metallbehälter zum Transportieren oder Lagern kalter Flüssigkeiten.mit Seitenwänden, einem Boden und einer Behälterdecke, wobei mindestens einiger dieser Wände durch aus Schichten aufgebaute Tafeln gebildet sind, die zwei Flachmaterialsehichten aus Metall und aus Metall bestehende Verstrebungen umfassen, welch letztere zwischen den Flachmaterialsehichten angeordnet sind, sie miteinander verbinden~und sie in einem Abstand voneinander" halten, dadurch g e ken η ζ e ic h net, daß eines der Flachmate rial stücke (Ί3» .6, 16) mit Öffnungen versehen ist und das z-ugehörige andere Flachmaterialstück (8, 9, 7) flüssigkeitsdieht ist, daß das flüssigkeitsdichte Flachmaterialstück innerhalb be stimmter Flächen der Behälterv/ände das innereFlachmäterialstüek und innerhalb anderer Flächen das"äußere Flachmaterialstück bildet, und daß die genannten Teile aus dem nicht mit Öffnungen versehenen Flachmaterial an der Übergangsstelle zwischen den Flächen der einen Art und den Flächen der anderen Art durch eine flüssigkeitsdichte Verbindung (14) miteinander verbunden sind_o

2· Behälter nach_ Anspruch 1, dadurch g e k en.η zeichne t , daß am Boden· des Behäl-ters. das flüssigkeitsdichte Flachmaterialstück das -innere Fiachmaterialstück (8) ist, während mindestens über den größten Teil der Seitenwände des Behälters das äußere Flachmaterialstück-(9) das flüssigkeitsdichte Flachmaterial stück ist.

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5· . Behälter nach Anspruch 2, dadurch ge ken η ζ e i c h η e t , daß die Seitenwände νοώ Behälterboden. aus nach oben über eine kurze Strecke durch das flüssigkeitsdichte innere Flachmaterialstück (8) gebildet sind·

4-V; Behälter nach Anspruch 2 oder 3» dadurch ge k en η zeichne t , daß bei der oberen Wand bzw. der Decke des Behälters das flüssigkeitsdichte Flachmaterialstück das innere Flachmaterialstück (7) ist·

5· Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e nnzeichnet, daß das flüssigkeitsdichte Plachmaterial eine größere Dicke hat als das mit Öffnungen versehene Flachmaterial·

6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge kenn ζ ei c h η e t , daß die zwischen den Flachmaterialschichten angeordnete Verstrebung (11) aus Metall ebenfalls aus einem Flachmaterial bzw. Blech hergestellt ist, das eine geringere Dicke hat als das flüsßigkeitsdichte Flachmaterial·

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