DE3121945C2 - Double-walled container for cryogenic liquids - Google Patents

Abstract

Die Erfindung offenbart eine Ausbildungsweise für einen doppelwandigen Behälter für tiefkalte Flüssigkeiten, vornehmlich für Flüssiggas, mit einem Innentank als primärem Lagerbehälter und einem Außentank aus Spannbeton als sekundärem Sicherheitsbehälter, insbesondere die Fugenkonstruktion zwischen Boden und Wand des Außenbehälters, mit einem die Fuge stetig überbrückenden, durch mehrfach winkelförmig abgekantete stählerne Einbindekonstruktionen verankerten Fugenblech und einer den Fuß der Wand außen umfassende Aufkantung auf der Behälterbodenplatte.The invention discloses a design for a double-walled container for cryogenic liquids, primarily for liquid gas, with an inner tank as the primary storage container and an outer tank made of prestressed concrete as a secondary safety container, in particular the joint construction between the bottom and the wall of the outer container, with a continuously bridging the joint through Multiple angular bevelled steel tie-in structures, anchored metal joint and an upstand on the container base plate that encompasses the foot of the wall on the outside.

Description

Die Erfindung betrifft einen doppelwandigen Behälter, wie er im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben ist. Behälter für tiefgekühlte Flüssigkeiten werden aus Sicherheitsgründen in der Regel zweischalig ausgeführt, wobei der innere Behälter, der der eigentlichen Lagerung dient, aus Stahl hergestellt ist, während ein aus Stahl oder Beton ausgeführter zweiter Tank den inneren als Sicherheitsbehälter umschließt und bei einem Leck des Innenbehälters die auslaufende Flüssigkeit auffangen muß. Zwischen beiden Behältern ist eine Kälteisolierung angeordnet. Der äußere Behälter muß, um seine Funktion erfüllen zu können, auch einen Katastrophenlastfall zerstörungsfrei aushalten. Als äußere Sicherheitsbehälter haben Betonbehälter gegenüber Stahlbehältern Vorteile. Sie geben vom Material her bereits eine größere Sicherheit gegen absichtliche oder unabsichtliche Beschädigungen von außen oder gegen Unfälle. Da die konstruktiven Probleme einer Fuge für derartige Behälter bisher nicht befriedigend gelöst werden konnten, wurden die äußeren Sicherheitsbehälter aus Beton bisher meist fugenlos ausgebildet.The invention relates to a double-walled container as described in the preamble of claim 1 is. For safety reasons, containers for deep-frozen liquids are usually designed with two shells, the inner container, which is used for the actual storage, is made of steel, while a Made of steel or concrete, the second tank encloses the inner one as a safety container and at a leak in the inner container must catch the leaking liquid. Between the two containers cold insulation is arranged. The outer container must, in order to fulfill its function, also withstand a disaster load case non-destructively. Concrete containers are used as external containment advantages over steel tanks. In terms of material, they already provide greater security against intentional or unintentional damage from the outside or against accidents. Because the constructive Problems of a joint for such containers could not be solved satisfactorily so far, the Outer security containers made of concrete have so far mostly been seamless.

Aus der FR-PS 13 83 795 ist bereits ein Behälter bekannt, der eine stählerne Fugenkonstruktion aufweist. Jedoch ist mit dieser Fugenkonstruktion eine getrennte Beherrschung der bei Bewegungen des Sicherheitsbehälters auftretenden horizontalen und vertikalen Kräfte und Verformungen nicht ohne weiteres möglich.From FR-PS 13 83 795 a container is already known which has a steel joint construction. However, with this joint construction there is a separate control of the movements of the containment occurring horizontal and vertical forces and deformations are not easily possible.

Aus der DE-OS 27 34 514 ist außerdem eine Fugenkonstruktion für Behälter bekannt, bei der ein in den Rändern eingespanntes Blech als über die gesamte Länge der Fuge umlaufendes endloses Band denFrom DE-OS 27 34 514 a joint construction for containers is also known in which a in The sheet metal clamped in at the edges as an endless band running over the entire length of the joint

ίο Fugenspalt überdeckt. Diese Fugenkonstruktion könnte zwar senkrecht zur Fugenebene wirkende Kräfte übertragen und ist planmäßig für die Aufnahme horizontaler Verschiebungen der Wand auf der Behältersohle ausgebildet, jedoch kann sie die besonderen Bedingungen, die sich im Leckagefall eines Behälters für tiefgekühlte Flüssigkeit ergeben, nämlich plötzliche große horizontale Verschiebungen der Wand ohne Zerstörung ties Betons aufzunehmen, nicht erfüllen.ίο Joint gap covered. This joint construction could transferring forces acting perpendicular to the joint plane and is planned for the inclusion horizontal displacements of the wall formed on the container base, but it can be the special Conditions that arise in the event of a leak in a container for frozen liquid, namely to absorb sudden large horizontal displacements of the wall without destroying the concrete, not fulfill.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, für einen zweischaligen Behälter für tiefgekühlte Flüssigkeit eine Fugenkonstruktion zu entwickeln, von der alle aus horizontalen und vertikalen Krafteinwirkungen entstehenden Beanspruchungen und die bei den verschiedenen Lastfällen auftretenden Verschiebungen der an der Fuge angrenzenden Bauteile schadlos aufgenommen werden können.The object of the invention is therefore to provide a double-shell container for deep-frozen liquid To develop joint construction, all of which arise from horizontal and vertical forces Stresses and the displacements of the at the occurring in the various load cases Joint adjacent components can be absorbed without damage.

Die Aufgabe wird durch einen Stahlbetonbehälter mit einer Fugenkonstruktion gelöst, wie sie im kennzeichne nenden Teil des Anspruchs 1 beschrieben ist.The task is solved by a reinforced concrete container with a joint construction, as it is characterized in nenden part of claim 1 is described.

Die erfindungsgemäße Lösung gibt für den Behälter eine Fugenkonstruktion an, mit der sowohl Zugkräfte senkrecht zur Fugenebene und Horizontalkräfte in der Fugenebene, wie sie bei äußerer Lasteinwirkungen auftreten, wie auch plötzliche große Verschiebungen der Wand auf der Behältersohle durch Kälteschock bei einer Behälter-Leckage ohne Zerstörung der Betonkonstruktion und damit ohne Zerstörung der Dichthaut des äußeren Sicherheitsbehälters aufgenommen werden. Es entstehen in ihrer statischen Wirkung überschaubare und berechenbare Teile, denen eindeutige Funktionen zugewiesen und die damit wirtschaftlich bemessen werden können.The solution according to the invention specifies a joint construction for the container with which both tensile forces perpendicular to the joint plane and horizontal forces in the joint plane, as they occur with external loads occur, as well as sudden large displacements of the wall on the container base due to cold shock a container leak without destroying the concrete structure and thus without destroying the sealing membrane of the outer containment can be included. The result is a manageable static effect and predictable parts to which clear functions are assigned and which are therefore economically measured can be.

Bei einer Leckage des Innenbehälters kann tiefkalte Flüssigkeit in den nahezu unzugänglichen Raum der Wärmeisolierung unterhalb des Innenbehälterbodens einfließen. Aus diesem Raum könnte sie nur mit großem Aufwand und womöglich unter Zerstörung der Isolierschicht entfernt werden. Es bestünde dabei immer die Gefahr, daß geringe Reste der tiefkalten Flüssigkeit in diesem Raum verbleiben und bei Erwärmung ein hochexplosives Gas-Luft-Gemisch bilden, das zu Unfällen mit hohen Verlusten führen kann.
Um einen solchen Schadensfall auszuschließen, wird in Ausgestaltung der Erfindung in den Unteransprüchen vorgeschlagen, zwischen den Innentank und den zylindrischen Blechring des Sicherheitsbehälters eine waagerechte Platte einzuziehen. Eine solche Konstruktion setzt einen Sicherheitsbehälter mit Fuge voraus, bei dem eine Verschiebung der sich im Leckagefall extrem abkühlenden und zusammenziehenden Behälterwand gegenüber der nicht abgekühlten und nicht schrumpfenden Bodenplatte möglich ist.In the event of a leak in the inner container, cryogenic liquid can flow into the almost inaccessible space of the thermal insulation below the inner container bottom. It could only be removed from this space with great effort and possibly with destruction of the insulating layer. There would always be the risk that small residues of the cryogenic liquid would remain in this space and, when heated, form a highly explosive gas-air mixture, which could lead to accidents with high losses.
In order to rule out such a case of damage, it is proposed in an embodiment of the invention in the subclaims to insert a horizontal plate between the inner tank and the cylindrical sheet metal ring of the containment. Such a construction requires a safety container with a joint, in which a displacement of the container wall, which cools down and contracts extremely in the event of a leak, is possible in relation to the non-cooled and non-shrinking base plate.

Ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Behälterausführung ist in den F i g. 1 bis 3 dargestellt. Es zeigtAn example of a container design according to the invention is shown in FIGS. 1 to 3 shown. It shows

Fig. 1 einen Schnitt durch einen doppelwandigen Behälter,Fig. 1 is a section through a double-walled container,

F i g. 2 das Detail der Fugenkonstruktion undF i g. 2 the detail of the joint construction and

F i g. 3 die Fugenkonstruktion im verformten Zustand nach einem Katastrophenfall.F i g. 3 the joint construction in the deformed state after a disaster.

Der doppelwandige Behälter 1 baut sich auf aus dem inneren Flüssigkeitsbehälter 2 und dem ihn umgebenden äußeren Sicherheitsbehälter 3. Der Raum zwischen beiden Behältern ist durch unterschiedlich aufgebautes Wärmedämmaterial 4 ausgefüllt. Am äußeren Sicherheitsbehälter 3 aus vorgespanntem Stahlbeton trennt die Fuge 5 die Wand 6 von der Bodenplatte 7. Die Fuge wird auf der Innenseite von einer stählernen Fugenkon- '<· struktion 8 überbrückt. Sie besteht aus dem zylindrischen Biechring 9 sowie den Verankerungskonstruktionen 10, 11, die in diesem Beispiel aus 2-Profilen 12 mit Ankereisen 13 hergestellt sind und den Blechring 9 in der Wand 6 bzw. der Bodenplatte 7 des Sicherheitsbe- ι ^r> hälters einspannen. Der Raum hinter dem Fugenblech 9 ist mit verformbarem Material 14 gefüllt. In diesen Raum hinein können sich die Stahlelemente 12 im Katastrophenfall dehnen. Zwischen der Bodenplatte 15 des Innenbehälters 2 und dem Blechring 9 spannt sich -¹¹ eine waagerechte Platte 16. Sie besitzt an ihrem äußeren Rand einen senkrecht angeschweißten aufkantungsartigen Ring 17, mit dem sie dicht am zylindrischen Blechring 9 befestigt ist Die Bodenplatte 7 des Außenbehälters 3 ist mit einer Aufkantucg 18 versehen, die die Außenbehälterwand 6 konzentrisch umfaßtThe double-walled container 1 is made up of the inner liquid container 2 and the outer safety container 3 surrounding it. The space between the two containers is filled by thermal insulation material 4 of different construction. On the outer safety container 3 made of prestressed reinforced concrete, the joint 5 separates the wall 6 from the base plate 7. The joint is bridged on the inside by a steel joint construction 8. It consists of the cylindrical Biechring 9 and the anchoring structures 10, 11, which are made in this example of 2-profiles 12 with armature core 13 and 9 in the wall 6 or the bottom plate 7 clamp the sheet metal ring of the safety regulations ι ^r> hälters. The space behind the joint plate 9 is filled with deformable material 14. The steel elements 12 can expand into this space in the event of a disaster. Between the base plate 15 of the inner container 2 and the sheet metal ring 9 spans ¹¹ a horizontal plate 16. On its outer edge it has a vertically welded upstand-like ring 17 with which it is tightly attached to the cylindrical sheet metal ring 9. The base plate 7 of the outer container 3 is provided with a Aufkantucg 18 which surrounds the outer container wall 6 concentrically

Fig.3 zeigt die Verankerungskontruktion 10 des Blechrings 9 in der Wand 6 des Sicherheitsbehälters 3 und gestrichelt die Position des oberen Teils des Blechrings 9 nach einem Katastrophenfall durch Kälteschock, der ein plötzliches starkes Schrumpfen des oberen von der tiefkalten Flüssigkeit berührten Teiles des Blechrings 9 zur Folge hat Dabei wird deutlich, wie sich die Stahlelemente 12, indem ihre Stege 19 als Hebelarme wirken, durch Ausbildung von Fließgelenken 20 verformen und die Schrumpfbewegung mitmachen können, ohne daß der Beton der Wand zu Bruch geht Gleichzeitig wird auch die Wirkungsweise der waagerechten Platte 16 mit dem an ihr etwa senkrecht ar !geschweißten aufkantungsartigen Ring 17 erkennbar. Der Liner 21 aus dünnem kaltzähem Stahl ist durch Schweißdübel 22 im Beton verankert und mit seinem unteren Rand mit dem Biechring 9 verschweißt, so daß er dessen Bewegungen folgen kann. An seinem oberen Rand ist er dicht mit der Dichthaut 23 verbunden. Der Liner 21 verhindert ein Abreißen der Dichthaut im Fugenbereich.3 shows the anchoring construction 10 of the sheet metal ring 9 in the wall 6 of the containment 3 and dashed the position of the upper part of the sheet metal ring 9 after a disaster Cold shock, which is a sudden strong shrinkage of the upper part touched by the cryogenic liquid of the sheet metal ring 9 has the result. It becomes clear how the steel elements 12, by their webs 19 as Lever arms act, deform through the formation of plastic hinges 20 and take part in the shrinkage movement can without breaking the concrete of the wall. At the same time, the effect of the horizontal plate 16 with the upstand-like ring 17 welded to it approximately perpendicularly. The liner 21 made of thin cold tough steel is anchored by welding dowels 22 in the concrete and with his the lower edge is welded to the Biechring 9 so that it can follow its movements. At its upper At the edge it is tightly connected to the sealing skin 23. The liner 21 prevents the sealing skin from tearing off Joint area.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (3)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Doppelwandiger Behälter für tiefkalte Flüssigkeiten, vornehmlich für Flüssiggas, mit einem Innentank als primärem Lagerbehälter und einem Außentank aus Spannbeton als sekundärem Sicherheitsbehälter, bei dem Wand und Bodenplatte durch eine waagrechte Fuge voneinander getrennt sind, mit einer zwischen beiden Behältern angeordneten Wärmedämmschicht sowie mit einer auf der Innenseite des Sicherheitsbehälters angeordneten Fugenkonstruktion zwischen Wand und Bodenplatte des Sicherheitsbehäiters, wobei die Fugenkonstruktion durch einen an seinen Enden in Wand und Bodenplatte des Sicherheitsbehälters, wobei die Fugenkonstruktion durch einen an seinen Enden in Wand und Bodenplatte des Sicherheitsbehklters eingespannten im wesentlichen zylindrischen Blechring mit senkrechter Zylinderachse gebildet ist, der den inneren Spalt der Fuge mit geringem Abstand überdeckt, sowie mit einer auf der Bodenplatte angeordneten, den Mantel des Sicherheitsbehälters allseitig umschließenden Aufkantung, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechring (9) durch paarweise an seinen Randbereichen angeordnete, mehrfach winkelförmig abgekantete Stahlelemente (12), z. B. Z-Profile, verankert ist, wobei sich mindestens zwei Abkantungen eines jeden Stahlelementes in dem Raum (14) zwischen Blechring (9) und Sicherheitsbehälter (3 bzw. 6,7) befinden.1. Double-walled container for cryogenic liquids, primarily for liquid gas, with an inner tank as the primary storage container and an outer tank made of prestressed concrete as a secondary safety container, in which the wall and base plate are separated from one another by a horizontal joint, with a thermal insulation layer arranged between the two containers and with a On the inside of the security container arranged joint construction between the wall and the base plate of the security container, the joint construction by a at its ends in the wall and base plate of the security container, the joint construction by an essentially cylindrical sheet metal ring clamped at its ends in the wall and base plate of the security container with a vertical Cylinder axis is formed, which covers the inner gap of the joint with a small distance, as well as with an upstand which is arranged on the base plate and surrounds the jacket of the containment on all sides, thereby characterized in that the sheet metal ring (9) arranged in pairs at its edge areas, multiple angularly beveled steel elements (12), z. B. Z-profile, is anchored, with at least two bevels of each steel element in the space (14) between the sheet metal ring (9) and the containment (3 or 6,7). 2. Doppelwandiger Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich innerhalb des zylindrischen Blechringes (9) eine waagrechte Platte (16) erstreckt, die sowohl mit dem Blechring (9) als auch mit der Sohle (15) des Lagerbehälters (2) flüssigkeitsdicht verbunden ist.2. Double-walled container according to claim 1, characterized in that within the cylindrical sheet metal ring (9) extends a horizontal plate (16), which both with the sheet metal ring (9) as is also connected in a liquid-tight manner to the sole (15) of the storage container (2). 3. Doppelwandiger Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Blechring (9) mit der waagerechten Platte (16) durch einen im wesentlichen senkrechten Ring (17) verbunden ist.3. Double-walled container according to claim 2, characterized in that the cylindrical Sheet metal ring (9) with the horizontal plate (16) through an essentially vertical ring (17) connected is.