用于储存和运输液化气体的容器
本发明涉及一种用于储存和运输液化气体的容器。
本发明更具体地涉及一种用于储存和运输液化气体、特别是比如氦气等低温流体的容器，该容器包括：内部的第一储存器，该第一储存器沿纵向方向延伸并用于储存该液化气体；外部的第二储存器，该第二储存器设置在该第一储存器周围，在该第一储存器与该第二储存器之间具有真空隔热空间；该容器包括环形的第三储存器，该第三储存器设置在该第一储存器周围、在该第一储存器与该第二储存器之间，该环形的第三储存器围绕该第一储存器的至少一部分延伸并且容纳液化气体以便形成用于使该第一储存器隔热的热屏蔽；该容器包括用于将该第一储存器和该第三储存器保持在该第二储存器中的装置，该保持系统被配置成允许该第一储存器和第三储存器在经受由温度变化引起的尺寸变化时在该第二储存器中、特别是在该纵向方向上有限地行进；该保持系统包括一组拉杆。
液化气体、特别是氦气的输送通常使用真空隔热容器或“iso容器”。
特别地，只有在低温储存的热性能水平优异的情况下才能够长距离地运输液氦。例如，进入容积为41000L的低温容器的热量应约为4.5W。
辐射代表热量输入的最主要的贡献。为了达到这些性能水平，必须通过例如由液氮冷却的有效热屏蔽(例如铝或铜)来保护液氦容器免受辐射。例如参考US 5005362。
辐射通量使氮气缓慢汽化。汽化焓使屏蔽的温度保持在约-196℃。这样汽化的氮气通过管道排放到大气中，以便使氮气保护保持在低压下，通常为0.5巴。因此，液氮在运输过程中被“消耗”。根据每单位时间的消耗量和最大运输持续时间来确定氮气储存器的尺寸。
容器的自主性取决于这种氮气储器。增加这种氮气储器增加了自主性(保证隔离的持续时间)，但是减少了用于储存氦气的内部储存器的可用空间的量。对于45天的运输持续时间，氮气储存器通常为1200升。为了实现75天的运输持续时间，氮气容量必须大于3000升。
此外，外壳中的这些元件(包括管道)的结构布置必须能够承受运输过程中的力或外壳与内部贮存储存器之间的相对尺寸变化(填充有低温流体时的冷态或环境温度下的暖态)。
文献US 2863297描述了一种储存器，该储存器包括插入外壁与内壁之间的流体储器。
然而，这种解决方案不适用于解决上述所有或部分约束。
本发明的目的是补救上述现有技术的所有或部分缺点。
为此，根据本发明的容器，其另外符合在上述序言中给出的一般定义，其主要特征在于，这些拉杆中的至少一些具有第一端和第二端，该第一端以铰接方式连接到该第二储存器，该第二端刚性连接到该第一储存器或该第三储存器或与所述第一储存器或所述第三储存器刚性连接的结构部件；所述铰接拉杆可在两个给定角位置之间运动，这两个给定角位置分别限定这些拉杆的第二端的两个不同位置，并且分别对应于该第一储存器和该第三储存器相对于该第二储存器的尺寸变化的极值。
此外，本发明的实施例可以具有以下特征中的一个或多个：
-该容器包括第一组拉杆，该第一组拉杆具有连接到该第二储存器的第一端以及刚性连接到该第一储存器的第二端，该第一组拉杆包括多个拉杆、特别是四个拉杆，这些拉杆的第一端位于该第二储存器的第一纵向端，这些拉杆的第二端连接到该第一储存器的第一纵向端，
-该第一组拉杆包括两个上拉杆和两个下拉杆，这两个上拉杆的第一端连接到该第二储存器的上部、并且这两个上拉杆的第二端连接到该第一储存器的下部，这两个下拉杆的第一端连接到该第二储存器的下部、并且这两个下拉杆的第二端连接到该第一储存器的上部，
-该容器包括第二组拉杆，该第二组拉杆具有连接到该第二储存器的第一端以及刚性连接到该第一储存器的第二端，该第二组拉杆包括多个拉杆、特别是四个拉杆，这些拉杆的第一端位于该第二储存器的第二纵向端，这些拉杆的第二端连接到该第一储存器的第二纵向端，
-该第二组拉杆包括两个上拉杆和两个下拉杆，这两个上拉杆的第一端连接到该第二储存器的上部、并且这两个上拉杆的第二端连接到该第一储存器的下部，这两个下拉杆的第一端连接到第二储存器的下部、并且这两个下拉杆的第二端连接到该第一储存器的上部，
-在垂直于该纵向方向的平面中，这些上拉杆以70度到130度之间、并且优选地以90度到120度之间的角度相交，并且这些下拉杆以70度到130度之间、并且优选地以90度到120度之间的角度相交，
-在平行于该纵向方向的平面中，这些上拉杆与这些下拉杆相交，
-该第二储存器具有在该纵向方向上延伸、具有给定半径的圆柱形整体形状，并且该第一组拉杆和该第二组拉杆的这些拉杆的长度分别在所述半径的长度的80％到150％之间、并且优选地在90％到120％之间，
-该容器包括第三组拉杆、特别是四个拉杆，该第三组拉杆具有连接到该第二储存器的第一端、以及连接到该第三储存器或连接到与该第三储存器刚性连接的支撑件的第二端，该第三组拉杆的这些拉杆的第一端位于该第二储存器的第一纵向端，所述拉杆的第二端位于该第二储存器的第一纵向端，
-该第三组拉杆包括两个上拉杆和两个下拉杆，这两个上拉杆的第一端位于该第二储存器的上部、并且这两个上拉杆的第二端位于该第一储存器的上部，这两个下拉杆的第一端连接到该第二储存器的下部、并且这两个下拉杆的第二端位于该第一储存器的下部，
-该容器包括第四组拉杆、特别是四个拉杆，该第四组拉杆具有连接到该第二储存器的第一端、以及连接到该第三储存器或连接到与该第三储存器刚性连接的支撑件的第二端，该第三组拉杆的第一端位于该第二储存器的第二纵向端，所述容器的第二端位于该容器的第二纵向端，
-在垂直于该纵向方向的平面中，这两个上拉杆相对于彼此以60度到110度之间、并且优选地以70度到90度之间的角度定向，并且这两个下拉杆相对于彼此以60度到110度之间、并且优选地以70度到90度之间的角度定向，
-该第三组拉杆和该第四组拉杆的这些拉杆的长度分别在该第二储存器的一部分的半径的长度的30％到80％之间、并且优选地在40％到60％之间，
-这些铰接拉杆被配置成围绕其连接到该第二储存器的端部枢转10度到20度之间的角度，对应于这些铰接拉杆的第二端在纵向方向上行进1mm到50mm之间、特别是30mm到40mm之间，
-该容器具有固定刚性连杆，该固定刚性连杆在作为一个部分的该第二储存器的纵向端与作为另一个部分的该第一储存器的相邻的纵向端以及该第三储存器或紧固于该第三储存器的支撑元件的一端之间，这意味着该固定刚性连杆至少防止该第一储存器和该第三储存器的一个纵向端相对于该第二储存器纵向运动，同时允许该第一储存器和第三储存器的相反端相对于该第二储存器纵向行进，
-该固定刚性连杆包括在该纵向方向上来回延伸的壁，从而在作为一个部分的该第二储存器与作为另一个部分的该第一储存器和该第三储存器之间形成隔热路径，
-这些拉杆的与该第二储存器的下部连接的端部中的至少一些安装在弹性支撑件上，该弹性支撑件允许并抑制相对于该第二储存器，有限垂直行进，
-该容器包括一个或多个屏蔽壁，该一个或多个屏蔽壁热连接到第三储存器，并且设置在该储存器的端部、在第一储存器与第二储存器之间，
-屏蔽壁在第三储存器的每个纵向端处形成盖，以便将第一储存器封闭在由第三储存器和屏蔽壁形成的屏蔽中，
-这些拉杆中的至少一根经由孔口穿过(多个)屏蔽壁，
-第三储存器由两个同心圆柱形壁界定，这两个同心圆柱形壁由间隔件间隔开并且在两个纵向端封闭，
-间隔件具有在纵向方向上延伸的壁，
-两个同心圆柱形壁和间隔件(16)通过挤压生产。
本发明还可以涉及包括权利要求范围内的上述或下述特征的任何组合的任何替代性的装置或方法。
通过阅读以下参考附图给出的描述，其他具体特征和优点将变得显而易见，在附图中：
-图1示出了示意性局部纵向截面视图，展示了根据本发明的容器的结构的示例，
-图2至图4示出了容器的一个纵向端的不同的示意性局部剖视图，
-图5示出了示意性局部纵向截面视图，展示了图1的放大细节的可能的示例性实施例，
-图6示出了示意性局部纵向截面视图，展示了图5的放大细节的可能的示例性实施例，
-图7和图8示出了示意性局部透视图，展示了图1的储存器的横截面放大细节的可能的示例性实施例。
图中所展示的用于储存和运输液化气体(特别是比如氦气等低温流体)的容器1优选地具有沿纵向方向A延伸的圆柱形整体形状，该纵向方向A在使用位置是水平的。
容器1包括内部的第一储存器2，优选地具有沿纵向方向A延伸的圆柱形整体形状。
第一储存器2或内部储存器用于储存液化气体(氦气或其他低温气体/液体混合物)。
第一储存器2的壁例如由金属材料制成，例如奥氏体不锈钢或任何其他合适的材料。
容器1包括设置在第一储存器1周围的第二储存器3或“外部”壳体，在第一储存器2与第二储存器3之间具有真空隔热空间(以及一层或多层隔离材料)。
第二储存器3具有例如圆柱形的整体形状，并且可以与第一储存器1同心。
第二储存器3的壁例如由金属材料制成，例如钢或奥氏体不锈钢或任何其他合适的材料。
容器1包括第三储存器4，该第三储存器设置在第一储存器2周围、在第一储存器2与第二储存器3之间。
第三储存器4(例如在垂直于纵向方向A的截面中呈环形)在纵向方向A上围绕第一储存器2的至少一部分延伸。优选地，此第三储存器4具有圆柱形的形状，并且可以同心地设置在第一储存器2周围。此第三储存器4或中间储存器用于容纳液化气体，例如氮气，以形成确保第一储存器2隔热的热屏蔽。
例如，第三储存器4可以包括两个圆柱形壳体或由两个圆柱形壳体构成，这两个圆柱形壳体同心地间隔开(直径不同)并且在其端部通过隔板连接和封闭。这两个圆柱形壁因此形成环形体积，该环形体积具有储存液氮和用作第一储存器2的热屏蔽的双重功能。
对于较小的环形高度(例如40mm)，40英尺(大约12米)的ISO容器所产生的体积可以是3100升。
优选地，容器1还包括一个或多个屏蔽壁11、12，该一个或多个屏蔽壁热连接到第三储存器4并且设置在第一储存器2与第二储存器3之间的储存器的端部。
这些壁11、12(例如铝或铜板)在容器的端部或底部形成盖，以封闭第一储存器2周围的屏蔽。这些板通过第三储存器4“热化”(即冷却)。
容器1包括用于将第一储存器2和第三储存器4保持在第二储存器3中的装置。
保持系统支撑/悬挂第二储存器3中的第一储存器2和第三储存器4。
该保持系统被配置成允许第一储存器2和第三储存器4在其经历尺寸变化(在热态或冷态下膨胀/收缩)时在第二储存器3中特别是沿纵向方向A有限地行进。
如图所示，保持系统包括一组拉杆5、6，其中至少一些拉杆具有以铰接方式连接到第二储存器3的第一端7以及刚性连接到第一储存器2或第三储存器4(或刚性连接到与所述第一储存器2或所述第三储存器4刚性连接的结构部件)的第二端8、9。
如图1中示意性地绘出的，铰接的拉杆5、6可在分别限定拉杆的第二端8、9的两个不同位置的两个给定的角位置之间运动。这两个位置分别对应于第一储存器2和第三储存器4相对于第二储存器3的尺寸变化、特别是纵向变化的极值。
如图1所示，容器1可以具有固定刚性连杆15，该连杆在作为一个部分的第二储存器3的一个纵向端与作为另一个部分的第一储存器2的相邻纵向端以及第三储存器4或紧固于该第三储存器的支撑元件的一端之间。这意味着固定刚性拉杆15防止第一储存器2和第三储存器4的一个纵向端相对于第二储存器3纵向运动，同时允许第一储存器2和第三储存器4的相反端相对于第二容器3纵向行进。
因此，在这种情况下，铰接7的拉杆5、6优选地位于另一端(与固定拉杆15相反)，其至少具有该纵向自由度。
保持系统可以具有第一组拉杆5，其具有连接到第二储存器3的第一端7以及刚性连接到第一储存器2的第二端8。第一组拉杆5包括多个拉杆5、特别是四个拉杆5，其第一端7位于第二储存器3的第一纵向端(例如图1中的左手端)，拉杆5的第二端8连接到第一储存器2的第一纵向端(图1中的左手端)。
如图4所展示的，例如，第一组拉杆5可以包括两个上拉杆5，其第一端7连接到第二储存器3的上部，并且其第二端8连接到第一储存器2的下部。另外，另一个下拉杆5可以具有连接到第二储存器3的下部的第一端7以及连接到第一储存器2的上部的第二端8。
上部和下部可以根据其是否位于储存器2或容器1的中心纵向轴线A的上方或下方来限定。
在图2的变型中，下拉杆5的第二端8连接到第一储存器2的下部或中部，上拉杆5的第二端8连接到第一储存器2的上部或中部。
第二储存器3优选地具有在纵向方向A上延伸的圆柱形整体形状，具有例如在90cm到121.9cm之间的给定半径。第一组拉杆和第二组拉杆的拉杆5的长度分别优选地在所述半径的长度的80％到150％之间、并且优选地在90％到130％之间。
如图1所示，在侧视图中，上拉杆5优选地与下拉杆5相交(在平行于纵向方向的平面中)。
如图1或图2中示意性地绘出，拉杆5的第二端8可以容纳在金属护套或管18中以确保与第一储存器2的连接，从而使热路径延伸。这意味着每个管18被固定(例如焊接)到第一储存器2，但是拉杆5的第二端8与其管18的固定相对于管与储存器2之间的固定偏移，以便使热路径延伸。
例如，每个拉杆5的第二端8用螺栓固定(或以任何其他合适的方式固定)到护套或管上，该护套或管本身焊接(或以类似方式)到第一储存器2上。另外，如图1中可见，拉杆5的这些第二端8可以固定到紧固于第一储存器1的端部的环或圈上。
如图2所展示的(为了简化起见，图中仅示出了第一组拉杆5)，在垂直于纵向方向A的平面中，上拉杆5可以呈70度到130度之间、并且优选地90度到120度之间的角度B相交。类似地，下拉杆5可以呈70度到130度之间、并且优选地90度到120度之间的角度相交。同样参考图4。
优选地，此第一组拉杆5不铰接或弱铰接，以确保第一储存器2的第一端相对于第二储存器3的固定保持(或较低的运动公差)(特别是在有固定拉杆15的情况下)。
容器1包括在容器1的另一纵向端处(在图1的右侧)的与第一组类型相同的第二组拉杆5。第二组的这些拉杆5具有连接到第二储存器3的第一端7以及刚性连接到第一储存器2的第二端8。第二组拉杆包括多个拉杆5、特别是四个拉杆5，其第一端7位于第二储存器3的第二纵向端。拉杆5的第二端8连接到第一储存器2的第二纵向端(如上所述，优选地经由紧固于第一储存器2的端部的环或管)。
第二组拉杆5的拉杆可以像第一组的拉杆那样布置(参见图2或图4以及以上描述)。
在容器1的每个纵向端处，拉杆5的第二端8可以连接到第一储存器2或连接到固定于该第一储存器的颈部。
另外，优选地，第二组的拉杆5的端部7是铰接的，以便特别地允许第一储存器2的第二端在纵向方向上行进(参见图1，由虚线表示的缩回位置)。
如图1、图3和图4所示，容器1包括第三组拉杆6、特别是四个拉杆6，其具有连接到第二储存器3的第一端10以及经由刚性连接到第三储存器4的支架11、12、13而连接到该第三储存器的第二端9。如图3和图4中可见，第三组拉杆6的第一端10位于第二储存器3的第一纵向端。所述拉杆6的第二端9位于容器1的第一纵向端。
第三组拉杆6优选地包括两个上拉杆6，其第一端10位于第二储存器3的上部，其第二端9位于第一储存器2的上部(参见图3和图4)。两个下拉杆6优选地具有连接到第二储存器3的下部的第一端10以及位于第一储存器2的下部的第二端9。
优选地，在垂直于纵向方向A的平面中(参见图3或图4)，两个上拉杆6相对于彼此以60度到110度之间、并且优选地以70度到90度之间的角度定向，并且两个下拉杆6相对于彼此以60度到110度之间、并且优选地以60度到90度之间的角度定向。
容器1包括位于容器1的另一端的第四组拉杆6，其可以被布置成与第三组构造相同(参见上文以及图3和图4)。
第三组拉杆和第四组拉杆的拉杆6的长度分别在第二容器2的部分的半径的长度的30％到80％之间、并且优选地在40％到60％之间。
因此，两个内部储存器2、4通过位于容器1两端的拉杆5、6被承载并悬挂在第一外部储存器1中。
如图1所展示的，支撑第三储存器4的拉杆6的第二端可以通过屏蔽壁11、12连接到紧固于第三储存器4的环13或板上。
这意味着拉杆6的第二端9可以连接到相应的环13，该环也形成用于屏蔽壁11、12的支撑。
另外，如图4中可见，所有或部分拉杆5、6可以经由相应的孔17穿过这些屏蔽壁11、12。
另外的拉杆或保持/支撑构件可以潜在地且可选地提供在容器1的这两端之间。
铰接拉杆5、6(在第一储存器和第三储存器的自由端处)被配置成围绕与其连接的第二储存器3的端部7、10枢转例如10度到20度之间的角度，并且对应于在其第二端8、9的纵向方向上行进例如1mm到50mm之间、特别是30mm到40mm之间(对于长度为约12米的容器)。
这样在固定刚性拉杆15位于一个纵向端的情况下防止第一储存器2和第三储存器4的一个纵向端相对于第二储存器3纵向运动，同时允许第一储存器2和第三储存器4的相对纵向端相对于第二储存器3纵向行进。通过铰接的拉杆5、6可以实现这种行进。
另外，优选地，连接到第二储存器3的下部的拉杆5、6的端部10和7中的至少一些安装在相应的弹性支撑件14上，这些弹性支撑件允许并抑制相对于第二储存器3的有限垂直行进。这些弹性支撑件14可以包括例如贝氏垫圈叠片、减震器、弹簧或任何其他合适的构件。
按照惯例，固定刚性拉杆15可以包括在纵向方向A上前后延伸的管状壁，以便用于在作为一个部分的第二储存器3与作为另一个部分的第一储存器2和第三储存器4之间形成隔热路径(例如参见DE 102014206370A1)。此热路径可以包括热路径上的由环氧树脂/玻璃复合材料等制成的管。
如图6示意性地绘出的，第二储存器3与第一储存器2之间的轴向固定拉杆15(在纵向方向A上)可以包括壁25(由环氧树脂/玻璃复合材料或比如钛等金属制成)，其一端125通过紧固于第一储存器2的纵向止动件225被纵向阻挡。纵向止动件225是例如防止两个部件相对旋转的固定凸缘。
如图7和图8所展示的，限定第三储存器4的两个圆柱形壁可以包括将其彼此分开的间隔件或加强件。这样使得能够通过使压力作用平衡、并且通过特别是轴向地(在纵向方向A上)加强该组件来使壁或壳体的厚度最小化。在处理期间，当完全充满氮气、并且在4g加速度下，圆柱形部分的偏转为几毫米。蒸发的氮气可以通过管道排放到大气中，为了简化起见未示出管道。其中的压力通常可以通过溢流阀而维持在0.5巴。此环形的第三储存器4还可以装备有填充管以及与阀连接的安全管线。
如在图7和图8中可见、并且在没有这种限制的情况下，间隔件16或加强件可以在纵向方向A上延伸。这种构造特别地能够通过挤压制造两个壁及其间隔件。
因此，尽管具有简单且廉价的结构，但是容器1能够在环形高度(第三储存器4的两个同心壁之间的距离)为40mm时使氮气的体积例如从1200升增加到3000升。这种构造使第一储存器2的体积减小最小化。
超静定支撑结构允许第三储存器4的质量均匀分布，从而避免在道路运输或搬运过程中不平衡的情况下在后轴上过度填充。
这种结构使得能够确保非常好的热化(不需要冷却回路)。这种设计即使在行进结束时氮气非常少的情况下也起作用。热量输入通过壳体4传导到液氮。没有使第三储存器4的上部中的蒸发速率低和温度升高的冷却回路发生故障的风险。
第三储存器4的两个圆柱形壁(壳体)用作串联的两个热屏蔽。外壁接收来自第二储存器3的热通量。内壁接收来自外壁的热通量，外壁具有接近例如90K的温度。这样减少了朝向第一储存器2的热通量(例如到4K)。
超静定支撑和保持结构允许良好的质量分布、保持允许膨胀和收缩、以及运输期间的完整性。
第三储存器4(以及屏蔽壁11、12)是刚性组件，其可以从第二储存器3的壁通过拉杆6自支撑。这样能够避免壁间隔离部的压缩。因此，这样避免了热缺陷并且改善了隔离部的脱气，避免了隔热材料的局部压紧。
形成屏蔽的第三储存器4可以直接支承在设置在第一储存器2周围的隔离部上。此隔离部(未示出)可以包括常规使用的隔热材料层。
容器可以容纳在(固定到)平行六面体框架中，使得能够对其进行运输。
