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EP 2 292 969 B1 |
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EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
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Hinweis auf die Patenterteilung: |
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09.10.2019 Patentblatt 2019/41 |
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Anmeldetag: 27.08.2010 |
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Internationale Patentklassifikation (IPC):
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Vorrichtung zum Speichern und Transportieren von kryogen verflüssigten Gasen
Device for storing and transporting cryogenic liquefied gases
Dispositif de stockage et de transport de gaz liquéfiés par voie cryogène
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Benannte Vertragsstaaten: |
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AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL
NO PL PT RO SE SI SK SM TR |
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Priorität: |
04.09.2009 AT 55409 U
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Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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09.03.2011 Patentblatt 2011/10 |
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Patentinhaber: 88KGROUP AG |
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6300 Zug (CH) |
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Erfinder: |
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- Hermeling, Werner
7100 Neusiedl am See (AT)
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Vertreter: Keschmann, Marc et al |
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Haffner und Keschmann Patentanwälte GmbH
Schottengasse 3a 1010 Wien 1010 Wien (AT) |
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Entgegenhaltungen: :
WO-A1-2007/004896 US-A- 3 001 376 US-A- 3 195 620
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US-A- 2 293 263 US-A- 3 103 791
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Speichern und Transportieren von kryogen
verflüssigten Gasen mit einem thermisch isolierten Behälter, der von Rohr- und ggf.
Messleitungen durchsetzt ist und einen isolierten Mantel bzw. eine isolierte Ummantelung
aufweist.
[0002] Konventionelle thermisch isolierte Behälter sind üblicherweise als doppelwandige
Kessel ausgebildet, wobei die doppelwandige Mantelstruktur zu evakuieren ist, so dass
ein bleibendes Vakuum in diesem Zwischenraum bzw. Mantel herrscht. Neben einer Füllleitung
und Einrichtungen für entsprechende Füllstandsanzeigen ist bei derartigen Behältern
auch eine Entnahmeleitung vorzusehen, wobei in aller Regel entweder die flüssige Phase,
die Gasphase oder beide Phasen entnommen werden und ein entsprechender Druck im Inneren
des Kessels aufgebaut wird, um das flüssige Gas oder dessen Gasphase auszupressen.
[0003] Besonders kritische Stellen an derartigen Tanks sind die Stellen, an welchen Leitungen
durch den doppelwandigen Mantel bzw. die Ummantelung hindurch geführt werden, wobei
hier insbesondere neben dem Umstand, dass hier mit beiden Wänden Schweißverbindungen
nötig sind, auch der Umstand berücksichtigt werden muss, dass in diesem Bereich hohe
Temperaturwechselbeanspruchungen vorliegen, welche hohe mechanische Beanspruchungen
im Bereich der Schweißnähte zufolge haben. Bedingt durch die Konstruktion konventioneller
Tanks sind Beeinträchtigungen, wie bspw. Haarrisse an einer Schweißnaht überaus kritisch,
da sie die Funktion des gesamten Behälters beeinträchtigen. Ein erneutes Evakuieren
zum Aufbau eines bleibenden Vakuums ist fast ausgeschlossen, so dass der Zwischenraum
ein wärmetragendes Medium (z.B. Luft) aufnehmen kann.
[0004] Bei konventionellen Tanks wurden darüber hinaus einige der Leitungen im evakuierten
Mantelraum installiert, wodurch wiederum eine Wärmezufuhr zu der in den Rohren stehenden
Flüssigkeit oder dem Gas von außen begünstigt wird.
[0005] WO 2007/004896 A1 offenbart einen Behälter zum Transport von komprimiertem Erdgas.
US 3 103 791 offenbart einen Behälter zur Lagerung von verflüssigten Gasen.
[0006] Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Speichern und Transportieren
von kryogen verflüssigten Gasen zu schaffen, bei welchen der Wärmeeintrag minimiert
werden kann und daher auf eine externe Kühlung verzichtet werden kann. Die vorgeschlagene
Konstruktion soll den gewünschten Temperaturen und dem Druck standhalten und kein
vakuumdichtes Schweißen erfordern. Dadurch wird die Produktion einfacher und kostengünstiger
und die Betriebskosten einer derartigen Vorrichtung werden gesenkt.
[0007] Zur Lösung dieser Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung derart ausgebildet,
dass die Rohr- und ggf. Messleitungen innerhalb des Behälters von einem Druckwiderstand
umgeben sind. Dadurch, dass die Rohr- und ggf. Messleitungen innerhalb des Behälters
von einem Druckwiderstand umgeben sind, wird sichergestellt, dass über die Rohrleitungen
immer der wärmste Teil der kryogen verflüssigten Gase abgezogen wird und somit das
kälteste kryogen verflüssigte Gas im Behälter zurückbleibt. Dies geschieht, da trotz
Isolation ein geringer Wärmeeintrag durch die seitlichen Behälterwände zu erwarten
ist. Aufgrund dieses Wärmeeintrages wird das kryogen verflüssigte Gas, welches an
den Wänden anliegt, erwärmt und beginnt nach oben zu steigen. Da keine sonstigen Strömungen
in dem Behälter auftreten, bildet sich so eine Konvektionszelle, wobei das erwärmte
kryogen verflüssigte Gas um die zentral angeordneten Mess- bzw. Rohrleitungen wieder
absinkt. Durch Anordnung eines Druckwiderstandes um die Rohrleitungen, welcher in
bevorzugter Weise von einem zylinderförmigen Siebblech, einem sehr feinen Lochblech
oder Gitter gebildet ist, wird sichergestellt, dass das aufgewärmte kryogen verflüssigte
Gas im Bereich um die Rohrleitungen verweilt und sich nicht mit dem kälteren kryogen
verflüssigten Gas außerhalb des Druckwiderstandes vermischt. Durch Abschöpfen des
jeweils wärmsten Teils des kryogen verflüssigten Gases, kann ein eventueller Wärmeeintrag
über den Mantel bei Ausbringen des erwärmten kryogen verflüssigten Gases wieder aus
dem Behälter geführt werden.
[0008] In bevorzugter Weise erstreckt sich hierbei der Druckwiderstand bis zur maximalen
Füllhöhe des Behälters. Da die Füllhöhe so gewählt ist, dass oberhalb des kryogen
verflüssigten Gases auch noch Platz für eine eventuell auftretende Gasphase ist, wird
durch diese Ausbildung eine Wärmebrücke bis zur oberen Innenwand des Behälters vermieden.
[0009] Um den Wärmeeintrag auf das kryogen verflüssigte Gas weiter zu reduzieren, ist die
Vorrichtung derart weitergebildet, dass in dem Behälter ein Becher angeordnet ist,
wobei der Innendurchmesser des Bechers größer als der Außendurchmesser des Druckwiderstandes
gewählt ist, der Außendurchmesser des Becher kleiner als der Innendurchmesser des
Behälters gewählt ist und der Becherboden vom Behälterboden beabstandet ist. Dabei
wird das kryogen verflüssigte Gas in dem Becher gelagert. Die Gasphase füllt den restlichen
Raum im Behälter, wodurch der Zwischenraum zwischen Behälter und Becher mit der kalten
Gasphase gefüllt ist und der Wärmeeintrag in den Becher und damit in das kryogen verflüssigte
Gas reduziert wird.
[0010] In bevorzugter Weise ist der Becher dabei zusätzlich isoliert, zu welchem Zweck vakuumisolierte
Paneele oder ähnliche Isoliermaterialien an der Außenwand des Bechers angebracht werden.
[0011] Um die Wärmeübertragung außerhalb des Bechers weiter zu reduzieren, ist vorgesehen,
dass der Raum zwischen Behälter und Becher mit reflektierenden Folien gefüllt ist,
insbesondere der Raum zwischen Becherseite bzw. Becherboden und Behälter. Durch diese
Maßnahme wird die freie Konvektion und die Wärmestrahlung in diesem Bereich unterbunden
und der Wärmeeintrag kann nicht direkt an den Becher weitergeleitet werden.
[0012] Wenn, wie es einer bevorzugten Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung entspricht,
die reflektierenden Folien miteinander verbunden sind, kann zwischen den Folien auch
nötigenfalls ein Vakuum aufgebaut werden, um den Wärmeverlust weiter zu reduzieren.
[0013] Vor Befüllung einer derartigen Vorrichtung mit kryogen verflüssigtem Gas muss die
Vorrichtung kalt gefahren werden, wozu in bevorzugter Weise die Vorrichtung derart
weitergebildet ist, dass die Innenseite des Behälters über ein Kühlmittel, das von
außen eingebracht wird, gekühlt ist. Als Kühlmittel kann ein möglichst tiefsiedendes
Gas gewählt werden, wobei dieses Gas vorzugsweise flüssig aus dem System geführt wird.
[0014] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten
Ausführungsbeispieles näher erläutert.
[0015] In der Zeichnung ist mit 1 ein Behälter bzw. Tank für verflüssigte Gase bezeichnet,
welcher mit vakuumisolierten Paneelen 2 verkleidet ist, welche in zwei Lagen aufgebracht
sind, wobei die zweite Lage die Stoßfugen der ersten Lage verdeckt. Der Tank 1 weist
eine in axialer Richtung verlaufende Durchbrechung 3 auf, durch welche die Rohrleitungen
4 in den Tank eintauchen. Die Durchbrechung ist in weiterer Folge mit einem Isolierschaum
abgedichtet und bildet somit mit den Rohrleitungen 4 einen Stopfen 5. An den Rohrleitungen
4 sind außerhalb des Tanks 1 ein Messgeräte- und Armaturenmodul 6 angebracht. Die
Rohrleitungen 4 sind an der der Durchbrechung 3 gegenüberliegenden Seite an einer
Rohrhalterung 7 festgelegt, welche in weiterer Folge über einen mechanisch nachgiebigen
Bauteil 8, der als Dehnungsausgleich dient, wie bspw. eine Feder, an der Innenseite
des Tanks 1 befestigt sind.
[0016] Für den Transport des Tanks 1, ist ein oberes Transportlager 9 vorgesehen, welches
bei der Lagerung durch eine feuchte- und wärmeisolierende, abnehmbare Kappe 10 verdeckt
wird. Auf dem gegenüberliegenden Ende kann der Tank 1 für den Transport an Stellfüßen
11 gelagert werden, welche über einen an der Isolationsschicht anliegenden Tragegurt
bzw. eine Trageschale 12 befestigt sind. Mit 13 ist eine außen anliegende Wetterschutzschicht
bezeichnet.
[0017] Der Druckwiderstand ist mit 14 bezeichnet und wird von einem zylinderförmigen Siebblech
gebildet. Der in dem Behälter angeordnete Becher 15 ist an seiner Außenseite ebenfalls
mit vakuumisolierten Paneelen 2 verkleidet. Der Zwischenraum zwischen Becher und Behälter
ist mit reflektierenden Folien 16 gefüllt, um die freie Konvektion zu verhindern.
Mit 17 sind Kühleinrichtungen bezeichnet, welche über Leitungen 18 mit einem Kühlmittel
gefüllt werden können. Über die Leitungen 19 kann das Kühlmittel bspw. nach Verdunstung
als Gasphase wieder abgeführt werden.
1. Vorrichtung zum Speichern und Transportieren von kryogen verflüssigten Gasen mit einem
thermisch isolierten Behälter, der von Rohr- und ggf. Messleitungen durchsetzt ist
und einen isolierten Mantel bzw. eine isolierte Ummantelung aufweist, wobei die Rohr-
und ggf. Messleitungen (4) innerhalb des Behälters (1) von einem Druckwiderstand (14)
umgeben sind, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Behälter (1) ein Becher (15) angeordnet ist, wobei der Innendurchmesser des
Bechers (15) größer als der Außendurchmesser des Druckwiderstandes (14) gewählt ist,
der Außendurchmesser des Bechers (15) kleiner als der Innendurchmesser des Behälters
(1) gewählt ist und der Becherboden vom Behälterboden beabstandet ist und dass der
Raum zwischen Behälter (1) und Becher (15) mit reflektierenden Folien (16) gefüllt
ist, insbesondere der Raum zwischen Becherseite bzw. Becherboden und Behälter.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwiderstand (14) von einem zylinderförmigen Siebblech, einem sehr feinen
Lochblech oder Gitter gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwiderstand (14) sich bis zur maximalen Füllhöhe des Behälters (1) erstreckt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Becher (15) isoliert ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Folien (16) miteinander verbunden sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite des Behälters (1) über ein Kühlmittel, das von außen eingebracht wird,
gekühlt ist.
1. An apparatus for storing and transporting cryogenically liquefied gases with a thermally
insulated container, which is interspersed by pipes and optionally by measuring lines
and having an insulated jacket or an insulated sheath, wherein the pipes and the measuring
lines (4), if any, are surrounded within of the container (1) by a pressure resistor
(14), characterized in that in the container (1) a cup (15) is arranged, wherein the inner diameter of the cup
(15) is selected to be greater than the outer diameter of the pressure resistor (14),
wherein the outer diameter of the cup (15) is selected to be smaller than the inner
diameter of the container (1) and wherein the cup bottom is spaced from the container
bottom and that the space between the container (1) and the cup (15) is filled with
reflective foils (16), in particular the space between the cup side and cup bottom
and the container.
2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the pressure resistor (14) is formed by a cylindrical screen plate, by a very fine
perforated plate or by a grid.
3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure resistance (14) extends to the maximum filling level of the container
(1).
4. Apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the cup (15) is insulated.
5. Apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the reflective foils (16) are interconnected.
6. Apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the inside of the container (1) is cooled via a coolant which is introduced from
the outside.
1. Dispositif de stockage et de transport de gaz liquéfiés par voie cryogène avec un
récipient isolé thermiquement, qui est traversé par des conduites de tube et éventuellement
de mesure et présente une enveloppe isolée ou une gaine isolée, dans lequel les conduites
de tube et éventuellement de mesure (4) sont entourées à l'intérieur du récipient
(1) par une résistance à la pression (14), caractérisé en ce qu'une coupelle (15) est agencée dans le récipient (1), dans lequel le diamètre intérieur
de la coupelle (15) est choisi plus grand que le diamètre extérieur de la résistance
à la pression (14), le diamètre extérieur de la coupelle (15) est choisi plus petit
que le diamètre intérieur du récipient (1) et le fond de coupelle est espacé du fond
de récipient et que l'espace entre le récipient (1) et la coupelle (15) est rempli
de films réfléchissants (16), en particulier l'espace entre le côté de coupelle ou
le fond de coupelle et le récipient.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résistance à la pression (14) est formée par une tôle de tamisage cylindrique,
une tôle percée très fine ou grille.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé ce que la résistance à la pression
(14) s'étend jusqu'à la hauteur de remplissage maximale du récipient (1).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la coupelle (15) est isolée.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les films réfléchissants (16) sont raccordés les uns aux autres.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le côté intérieur du récipient (1) est refroidi par un moyen de refroidissement qui
est introduit par l'extérieur.
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