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EP0209003B1 - Doppelwandiger isolierter Behälter für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase - Google Patents

Doppelwandiger isolierter Behälter für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase Download PDF

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Publication number
EP0209003B1
EP0209003B1 EP86109056A EP86109056A EP0209003B1 EP 0209003 B1 EP0209003 B1 EP 0209003B1 EP 86109056 A EP86109056 A EP 86109056A EP 86109056 A EP86109056 A EP 86109056A EP 0209003 B1 EP0209003 B1 EP 0209003B1
Authority
EP
European Patent Office
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container
neck tube
double
connection
outer container
Prior art date
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Expired
Application number
EP86109056A
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English (en)
French (fr)
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EP0209003A2 (de
EP0209003A3 (en
Inventor
Heinrich Fieseler
Friedel Theissen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Messer Griesheim GmbH
Original Assignee
Messer Griesheim GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Messer Griesheim GmbH filed Critical Messer Griesheim GmbH
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Publication of EP0209003A3 publication Critical patent/EP0209003A3/de
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    • F17C2223/01—Handled fluid before transfer, i.e. state of fluid when stored in the vessel or before transfer from the vessel characterised by the phase
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S285/00—Pipe joints or couplings
    • Y10S285/915—Mastic

Definitions

  • the invention relates to a double-walled insulated container for storing low-boiling liquefied gases with an inner container and an outer container made of aluminum or steel, each with an opening in the inner container and outer container, and a neck tube made of plastic for connecting the openings according to the preamble of claim 1.
  • Double-walled insulated containers for low-boiling liquefied gases are increasingly being made from aluminum, since such containers are considerably lighter than those made from steel.
  • Known connections are designed as screw connections or bead connections, in which an adhesive can additionally be applied in order to achieve gas tightness. Such a connection is shown, for example, in GB-A 1 125 588.
  • a connection is known from EP-A 0 098 766 in which the neck tube is connected to the containers exclusively by gluing. For this purpose, the container openings are conically shaped and form a gap with the cylindrical neck tube, which is filled with adhesive.
  • connection cannot be satisfactory in all cases, since a demanding adhesive connection is required to be smooth, thin and uniform and contains no gas or air inclusions.
  • the adhesive connection should preferably not be subjected to tension. With the known adhesive connection, however, such tensile stresses cannot be avoided, at least when the container is being transported. Screw or bead connections, which are fully satisfactory in terms of tightness and mechanical stability, are rather expensive to manufacture.
  • the invention is therefore based on the object in double-walled insulated containers of the type mentioned to provide a connection between the plastic neck tube and the aluminum containers, which, although inexpensive to manufacture, nevertheless ensures complete mechanical stability and absolute tightness.
  • connection according to the invention enables very thin, smooth adhesive layers which are absolutely free of gas and air inclusions. They therefore correspond to the ideal of an adhesive connection.
  • This connection is also only subjected to pressure and shear stress in that the connection is designed as a conical seat, in which the container opening is shrunk onto the neck tube by heat treatment.
  • a surface pressure is achieved between the aluminum and the plastic tube before assembly, which makes any contact pressure or clamping of the joining parts unnecessary in a corresponding device. If the parts to be joined are heated to 100 ° C beforehand, the surface pressure is so great that the connection cannot be released by hand at room temperature, even without the presence of adhesive.
  • the contact pressure can be increased even further by raising the temperature or by heating the aluminum container alone.
  • the parts to be joined are heated to 100 ° C before applying the adhesive and then put together with a slight twisting motion.
  • curing can take place in an oven or at room temperature.
  • the compounds prepared in this way according to the invention have been subjected to various temperature cycling and aging tests. All samples passed the tests unscathed and showed excellent tightness.
  • the double-walled insulated container shown in the drawing consists of the inner container 1, the neck tube 2, the outer container upper part 3, the outer container lower part 4 and the insulation 5.
  • the outer container lower part 4 is shown in broken lines, since it is only after the connection between the neck tube and the respective container has been established is welded according to the invention.
  • the inner container 1, like the outer container, is made of aluminum
  • the neck tube 2 is made of glass fiber reinforced epoxy resin.
  • the connections between the neck tube 2 and the respective container are designed according to the invention as conical seats.
  • the inner container 1 has a conically widening
  • the outer container upper part 3 has a conically tapering opening with an inclination angle a of 6 ° . This angle of inclination a need not necessarily be the same for the two containers, but should in any case be between 1 and 20 °.
  • the neck tube 2 is made of a smooth, thick-walled tube, which is tapered to a point at both ends, with the same angle of inclination a as the container openings. All three parts can thus be put together appropriately.
  • the neck tube is turned down to the minimum wall thickness over the free length.
  • the inner container 1 or only its conically widening opening is first used heated to about 100 ° C. Then the inside of the opening of the inner container 1 and a conically tapering end of the neck tube 2 are wetted with adhesive and assembled under slight pressure and slight rotation. Because of the thermal expansion, the conical opening of the inner container 1 has widened, so that when the inner container 1 now cools down, a surface pressure arises between its conical opening and the tapering end of the neck tube 2. This surface pressure, together with the curing adhesive, brings about a vacuum-tight connection of the neck tube 2 to the inner container 1.
  • connection according to the invention thus represents an ideal stress for an adhesive connection.
  • the insulation 5 is applied to the inner container 1. Then the free end of the neck tube 2 and the outer container upper part 3 are connected.
  • the outer container upper part 3 or only its conically tapering opening is heated to approximately 100 ° C.
  • the adhesive is applied to the hot inner surface of the tapered opening of the outer container upper part 3 and to the conically tapering end of the neck tube 2.
  • the two parts are then immediately inserted into one another under slight pressure and slight rotation.
  • the cooling of the outer container upper part 3 to room temperature creates a press fit between the conically tapering opening of the outer container upper part 3 and the conically tapering end of the neck tube 2. This press fit in turn results in a vacuum-tight connection together with the adhesive 6.
  • outer container lower part 4 is pushed over the insulation 5 and welded or glued to the outer container upper part 3.
  • the manufacturing process described does not require any clamping or centering devices. Because of the low thermal expansion coefficient of the glass fiber reinforced epoxy resin from which the neck tube 2 is made, it is also ensured that there is always a surface pressure between the neck tube 2 and the opening of the inner or outer container in the temperature range from +100 ° C down to the operating temperature . The layer of adhesive 6 is therefore in no way subjected to tension.
  • the preferred field of application of the invention lies in double-walled insulated containers which are made of aluminum and in which the neck tube consists of glass fiber reinforced plastic, in particular epoxy resin.
  • the invention can also be applied to containers made of steel, in particular made of stainless steel.
  • the neck tube can also be made of plastic without reinforcing inserts.

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Description

  • Die Erfindung betrifft einen doppelwandigen isolierten Behälter für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase mit aus Aluminium oder Stahl bestehendem Innenbehälter und Außenbehälter mit jeweils einer Öffnung im Innenbehälter und Außenbehälter sowie einem aus Kunststoff bestehenden Halsrohr zur Verbindung der Öffnungen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Doppelwandige isolierte Behälter für tiefsiedende verflüssigte Gase werden zunehmend aus Aluminium gefertigt, da solche Behälter beträchtlich leichter sind als aus Stahl gefertigte. Zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter befindet sich eine hochwertige Isolation, desgleichen muß die Verbindung zwischen dem Innenbehälter und dem Außenbehälter, das sogenannte Halsrohr, thermisch gut isolierend sein.
  • Hierzu haben sich Halsrohre aus Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Epoxidharz, gut bewährt. An die Verbindung zwischen dem Halsrohr und dem jeweiligen Behälter werden hohe Anforderungen gestellt. Diese Verbindung muß mechanisch stabil und vollkommen gasdicht sein. Außerdem soll diese Verbindung nicht zu kostenintensiv sein. Bekannte Verbindungen sind als Schraubverbindungen oder Sickenverbindungen gestaltet, bei denen zwecks Erreichen der Gasdichtigkeit zusätzlich ein Kleber aufgetragen sein kann. Eine solche Verbindung zeigt beispielsweise die GB-A 1 125 588. Aus der EP-A 0 098 766 ist eine Verbindung bekannt, bei welcher das Halsrohr mit den Behältern ausschließlich durch Kleben verbunden wird. Hierzu sind die Behälteröffnungen konisch geformt und bilden mit dem zylindrischen Halsrohr einen Spalt, der durch Kleber ausgefüllt wird. Diese Verbindung kann nicht in allen Fällen befriedigen, da an eine anspruchsvolle Klebeverbindung die Forderung gestellt wird, daß sie glatt, dünn und gleichmäßig ausgebildet ist und keinerlei Gas- oder Lufteinschlüsse enthält. Außerdem soll die Klebeverbindung möglichst nicht auf Zug beansprucht werden. Bei der bekannten Klebeverbindung lassen sich derartige Zugbeanspruchungen jedoch zumindest beim Transport des Behälters nicht vermeiden. Schraub- oder Sickenverbindungen, die an sich hinsichtlich Dichtigkeit und mechanischer Stabilität vollauf befriedigen, sind in der Herstellung ziemlich teuer.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei doppelwandigen isolierten Behältern der genannten Art eine Verbindung zwischen dem aus Kunststoff gefertigten Halsrohr und den Behältern aus Aluminium zu schaffen, welche, obwohl in der Fertigung billig, dennoch eine völlige mechanische Stabilität und absolute Dichtigkeit gewährleistet.
  • Ausgehend von dem im Oberbegriff des Anspruches 1 berücksichtigten Stand der Technik ist diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Verbindung ermöglicht sehr dünne, glatte Klebeschichten, die absolut frei von Gas- und Lufteinschlüssen sind. Sie entsprechen daher dem Ideal einer Klebeverbindung. Diese Verbindung wird darüber hinaus ausschließlich auf Druck und Scherung beansprucht indem die Verbindung als Kegelsitz ausgebildet ist, bei welcher die Behälteröffnung durch Wärmebehandlung auf das Halsrohr aufgeschrumpft wird. Wegen der geringeren thermischen Ausdehnung von beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoff wird bei einer Erwärmung der Fügepartner vor dem Zusammenfügen eine Flächenpressung zwischen dem Aluminium und dem Kunststoffrohr erzielt, die jeglichen Anpreßdruck oder Einspannung der Fügeteile in eine entsprechende Vorrichtung entbehrlich macht. Die Flächenpressung ist bei vorheriger Erwärmung der Fügeteile auf 100 °C so groß, daß die Verbindung, auch ohne Vorhandensein von Klebstoff, bei Raumtemperatur von Hand nicht wieder gelöst werden kann. Durch Anhebung der Temperatur oder bei Erwärmung der Aluminiumbehälter allein kann die Anpreßkraft noch weiter erhöht werden.
  • Bei der praktischen Fertigung werden die Fügeteile vor dem Klebstoffauftrag auf 100 °C erwärmt und anschließend unter leichter Drehbewegung zusammengesteckt. Die Aushärtung kann je nach Art des Klebstoffes in einem Ofen oder bei Raumtemperatur erfolgen. Die auf diese Art hergestellten Verbindungen gemäß der Erfindung wurden verschiedenen Temperaturwechseibeanspruchungs- und Alterungstests unterworfen. Sämtliche Proben überstanden die Tests unbeschadet und zeigten eine hervorragende Dichtigkeit.
  • Die Zeichnung veranschaulicht ein vereinfachtes Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt.
  • Der in der Zeichnung dargestellte doppelwandigie isolierte Behälter besteht aus dem Innenbehälter 1, dem Halsrohr 2, dem Außenbehälteroberteil 3, dem Außenbehälterunterteil 4 und der Isolierung 5. Das Außenbehälterunterteil 4 ist gestrichelt dargestellt, da es erst nach Herstellung der Verbindung zwischen Halsrohr und dem jeweiligen Behälter gemäß der Erfindung angeschweißt wird. Der Innenbehälter 1 besteht ebenso wie der Außenbehälter aus Aluminium, das Halsrohr 2 ist aus glasfaserverstärktem Epoxidharz gefertigt. Die Verbindungen zwischen dem Halsrohr 2 und dem jeweiligen Behälter sind gemäß der Erfindung als Kegelsitze ausgebildet. Hierzu besitzt der Innenbehälter 1 eine sich konisch erweiternde, das Außenbehälteroberteil 3 eine sich konisch verjüngende Öffnung mit einem Neigungswinkel a von 6°. Dieser Neigungswinkel a braucht für die beiden Behälter nicht unbedingt gleich groß zu sein, sollte jedoch in jedem Fall zwischen 1 und 20° liegen.
  • Das Halsrohr 2 ist aus einem glatten, dickwandigen Rohr gefertigt, welches an beiden Enden konisch sich zuspitzend abgedreht wird, mit gleichem Neigungswinkel a wie die Behälteröffnungen. Alle drei Teile können somit passend zusammengefügt werden. Über der freien Länge ist das Halsrohr auf die Mindestwandstärke abgedreht.
  • Bei der Herstellung des doppelwandigen isolierten Behälters wird zunächst der Innenbehälter 1 oder nur seine sich konisch erweiternde Öffnung auf etwa 100 ° C erwärmt. Dann werden die Innenseite der Öffnung des Innenbehälters 1 und ein sich konisch zuspitzendes Ende des Halsrohres 2 mit Klebstoff benetzt und unter leichtem Druck und leichter Drehung zusammengefügt. Wegen der thermischen Ausdehnung hat sich die konische Öffnung des Innenbehälters 1 geweitet, so daß bei der nun folgenden Abkühlung des Innenbehälters 1 eine Flächenpressung zwischen dessen konischer Öffnung und dem sich zuspitzenden Ende des Halsrohres 2 entsteht. Diese Flächenpressung bewirkt zusammen mit dem aushärtenden Klebstoff eine vakuumdichte Verbindung des Halsrohres 2 mit dem Innenbehälter 1. Die Flächen des Kegelsitzes werden somit mit hohem Druck aufeinander gepreßt und die dünne Schicht Klebstoff 6 wird ausschließlich auf Druck und Scherung beansprucht. Eventuelle Zugkräfte werden von den Druckkräften des Preßsitzes aufgenommen. Die Verbindung gemäß der Erfindung stellt somit eine ideale Beanspruchung für eine Klebeverbindung dar.
  • Nachdem die Klebverbindung erkaltet und ausgehärtet ist, wird die Isolierung 5 auf den Innenbehälter 1 aufgebracht. Danach werden das freie Ende des Halsrohres 2 und das Außenbehälteroberteil 3 verbunden. Dazu wird das Außenbehälteroberteil 3 oder nur seine sich konisch verjüngende Öffnung auf etwa 100°C erwärmt. Dann wird der Klebstoff auf die heiße Innenfläche der sich konisch verjüngenden Öffnung des Außenbehälteroberteils 3 und auf das sich konisch zuspitzende Ende des Halsrohres 2 aufgetragen. Beide Teile werden sodann sofort unter leichtem Druck und leichter Drehung ineinander gesteckt. Durch die Abkühlung des Außenbehälteroberteils 3 auf Raumtemperatur entsteht nun ein Preßsitz zwischen der sich konisch verjüngenden Öffnung des Außenbehälter oberteils 3 und dem sich konisch zuspitzenden Ende des Halsrohres 2. Dieser Preßsitz ergibt wiederum zusammen mit dem Klebstoff 6 eine vakuumdichte Verbindung.
  • Zum Schluß wird das Außenbehälterunterteil 4 über die Isolierung 5 geschoben und mit dem Außenbehälteroberteil 3 verschweißt oder verklebt.
  • Das beschriebene Herstellverfahren erfordert keinerlei Einspann- oder Zentriervorrichtungen. Wegen des geringen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des glasfaserverstärkten Epoxidharzes, aus dem das Halsrohr 2 gefertigt ist, ist außerdem sichergestellt, daß im Temperaturbereich von +100°C bis hinab zur Betriebstemperatur stets eine Flächenpressung zwischen dem Halsrohr 2 und der Öffnung des Innen- bzw. Außenbehälters besteht. Die Schicht aus Klebstoff 6 wird daher auf keinen Fall auf Zug beansprucht.
  • Der bevorzugte Anwendungsbereich der Erfindung liegt bei doppelwandigen isolierten Behältern, die aus Aluminium gefertigt sind und bei denen das Halsrohr aus glasfaserverstärktem Kunststoff, insbesondere Epoxidharz, besteht. In Sonderfällen kann die Erfindung jedoch auch bei Behältern aus Stahl, insbesondere aus rostfreiem Stahl angewendet werden. Auch kann das Halsrohr in Sonderfällen aus Kunststoff ohne verstärkende Einlagen bestehen.

Claims (3)

1. Doppelwandiger isolierter Behälter für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase mit aus Aluminium oder Stahl bestehenden Innenbehälter (1) und Außenbehälter (3,4), einer Isolierung (5) zwischen Innenbehälter und Außenbehälter mit jeweils einer als Kegelsitz ausgebildeten Öffnung im Innenbehälter und im Außenbehälter, mit einem Halsrohr (2) aus Kunststoff zur Verbindung der Öffnungen sowie mit Klebverbindungen zwischen dem Halsrohr und der jeweiligen Öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden des Halsrohrs mit dem gleichen Neigungswinkel wie der Kegelsitz der zugehörigen Öffnung konisch ausgebildet sind und daß die jeweilige Öffnung durch Wärmebehandlung auf das Halsrohr aufgeschrumpft ist.
2. Doppelwandiger Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel des Kegelsitzes zwischen 1 und 20° liegt.
3. Doppelwandiger Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel des Kegelsitzes 6° beträgt.
EP86109056A 1985-07-17 1986-07-03 Doppelwandiger isolierter Behälter für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase Expired EP0209003B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19853525464 DE3525464A1 (de) 1985-07-17 1985-07-17 Doppelwandiger isolierter behaelter fuer die speicherung tiefsiedender verfluessigter gase
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ID=6275961

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Application Number Title Priority Date Filing Date
EP86109056A Expired EP0209003B1 (de) 1985-07-17 1986-07-03 Doppelwandiger isolierter Behälter für die Speicherung tiefsiedender verflüssigter Gase

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