CN108700257B - 适合制造密封罐中的隔热壁的隔热单元 - Google Patents

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Abstract

一种平行六面体隔热单元(207)包括：矩形底板(315)、平行于所述底板并且在所述隔热单元的厚度方向上与所述底板间隔开的矩形顶板(316)，布置在所述底板与所述顶板之间的多个承载柱(317)，所述承载柱在所述厚度方向上纵向延伸，并且具有相对于所述隔热单元的长度和宽度小尺寸的横截面，以及布置在所述底板与所述顶板之间以及所述承载柱之间的绝热填充物，在所述底板的角部区域与所述顶板的对应的角部区域之间在所述厚度方向上延伸的四个角柱(240)包括第一腹板和垂直于所述第一腹板的第二腹板。第一腹板的外部边缘具有肩部表面(49)。

Description

适合制造密封罐中的隔热壁的隔热单元
技术领域
本发明涉及用于储存和/或运输诸如低温流体的流体的密封且隔热的膜式罐的领域。
密封且隔热的膜式罐尤其用于储存在大气压下在-162℃左右储存的液化天然气(LNG)。这些罐可以安装在陆地上或浮式结构上。
背景技术
在低温液化气的储存罐中，罐壁的一个基本功能是使货物隔热，以限制会引起货物蒸发的热通量，以及在轮船的罐的情况下，保护船壳免受低温温度的影响。然而，罐壁还需要承受货物的流体动力学载荷，这因此意味着抗压强度。
实现这些功能的一种可能选择是用一层均质材料来制作罐壁，该均质材料既隔热又在结构上耐压。这样的罐的示例可以在文献中获得，例如从出版物US-A-4116150和WO-A-2013124573中获得。然而，这些示例中使用的隔热材料，即增强聚氨酯泡沫，成本高。另外，难以找到在机械强度和绝热性上均优化的结构隔热材料。
另一种可能的选择是使用包括机械强度承载部和布置在承载部之间的隔热材料的异质隔热单元来制作罐壁。因为在这样的情况下隔热材料至少部分地减轻了流体动力学载荷，所以隔热材料的可能选择更广。这样的罐的示例可以在文献中获得，例如从出版物FR-A-2867831、FR-A-2989291和WO-A-2013182776中获得。
在FR-A-2867831中，隔热单元是具有平行的内部隔板的盒子，所述内部隔板界定填充有膨胀珍珠岩或气凝胶的隔室。在FR-A-2989291中，隔热单元是填充有纤维材料的类似的盒子。在一个实施方式中，使用小横截面的柱代替平行隔板。在WO-A-2013182776中，提出在承载柱之间浇注隔热泡沫。在每一种情况下，由这样的隔热单元所传递的总的热通量是由承载部所传递的通量和由中间的隔热材料所传递的通量二者的结果。
FR-A-3004512描述了一种用于形成罐壁的隔热层的平行六面体绝热沉箱，在这种沉箱中，柱的横截面可以是十字形。
发明内容
本发明的一个想法是提供一种隔热单元，该隔热单元的至少某些承载部由具有良好的机械强度的薄材料制成，以便使非结构隔热材料所占的体积最大化。
为此，本发明提供了一种平行六面体隔热单元，该平行六面体隔热单元适合在冷液体的储存罐中形成隔热壁，隔热单元包括：
矩形底板，
平行于底板并且在隔热单元的厚度方向上与底板间隔开的矩形顶板，
布置在底板与顶板之间的多个承载柱，承载柱在厚度方向上纵向延伸，并且具有相对于隔热单元的长度和宽度小尺寸的横截面，以及布置在底板与顶板之间以及承载柱之间的绝热填充物。
根据实施方式，这样的隔热单元可以具有以下特征中的一个或多个。
呈现合适的强度的各种材料可以用于顶板，例如不同类型的胶合板或复合材料。优选地，顶板由致密的胶合板制成。致密的胶合板可以用浸渍有大量热固性树脂的木质层获得，例如使用榉木、松木或桦木。优选地，致密的胶合板的密度大于或等于0.9。相比之下，普通胶合板的典型密度为约0.7。这样的致密的胶合板在成本价格、机械强度和隔热性方面提供了令人满意的性能。例如，顶板的厚度可以是约5mm。相似的考虑可以应用于底板。
为了使通过传导的热通量最小化，优选地限制承载柱的横截面。然而，考虑到承载柱旨在承受流体静力学载荷和流体动力学载荷并将其从顶板传递到承载壁，如果存在过度集中的压缩应力，则可能存在顶板和/或底板被刺穿的风险。另外，承载柱易于在顶板和/或底板中形成弯曲应力。为了减小应力和刺穿的风险，可以在承载柱与顶板和/或底板之间的连接处使用各种载荷分散元件。
根据一个实施方式，隔热单元进一步包括布置在承载柱与顶板或底板之间的喇叭形的载荷分散部件，在每种情况下，载荷分散部件包括面向承载柱的较小横截面的表面和面向顶板或底板的较大横截面的表面。
根据一个实施方式，承载柱布置成在隔热单元的长度方向上延伸的多排，隔热单元进一步包括布置在承载柱与顶板之间的载荷分散梁，载荷分散梁在隔热单元的长度方向上取向，并且在每种情况下搁置在一排承载柱上。
根据一个实施方式，在每种情况下，载荷分散梁具有面向承载柱的较小横截面的表面和面向顶板的较大横截面的表面。
梁可以类似地在底板处使用。
此外，可以在隔热单元的角部处设置各种结构。根据一个实施方式，隔热单元包括在底板与顶板之间在厚度方向上延伸的四个角柱，在每种情况下，角柱布置在底板的角部区域与顶板的对应的角部区域之间，并且包括从角部沿着底板和顶板的纵向边缘在隔热单元的长度的一部分上延伸的纵向腹板以及从角部沿着底板和顶板的横向边缘在隔热单元的宽度的一部分上延伸的横向腹板。这样的角柱在隔热单元的长度方向和宽度方向上具有相对高的惯性矩，这有利于抗拒平行于顶板和底板的隔热单元的潜在剪切应力。
可替代地，在每种情况下布置在底板的角部区域与顶板的对应的角部区域之间的角柱包括从角部沿着底板和顶板的角部的平分线延伸直至处于隔热单元内侧的内部端的平分腹板和垂直于平分腹板的反向平分腹板，反向平分腹板固定至平分腹板的内部端并且在顶板和底板的横向边缘与纵向边缘之间倾斜地延伸。凭借这些特征，角柱具有出色的抗弯曲性。
有利地，在这种情况下，每个平分腹板沿着隔热单元的厚度方向依次包括与底板接触的较宽的下部和与顶板接触的较窄的上部，使得面向底板的角部的平分腹板的外边缘具有肩部表面，该肩部表面处于较宽的下部和较窄的上部之间并且垂直于或者倾斜于隔热单元的厚度方向。
在这种情况下优选地，顶板的角部区域包括切口，该切口处于与平分腹板的肩部表面竖直对齐，以便形成允许接近肩部表面的接近窗口。由此，可以接近与肩部表面协作的保持构件，以将隔热单元固定在罐壁中。
根据一个优选实施方式，每个平分腹板包括垂直于隔热单元的厚度方向的上表面，并且顶板的角部区域包括切口，该切口处于与平分腹板的上表面竖直对齐，以便形成处于与平分腹板的上表面对齐的锪孔面，而平分腹板的上表面抵靠顶板固定。
根据另一个实施方式，每个平分腹板包括垂直于隔热单元的厚度方向的上表面，并且顶板的角部区域包括切口，该切口处于与平分腹板的上表面的外部竖直对齐，以便形成允许接近平分腹板的上表面的外部的接近窗口，而平分腹板的上表面的内部抵靠顶板固定。由此，可以在平分腹板的上表面的外部接近与其协作的保持构件，以将隔热单元固定到罐壁中。
在这种情况下，优选地，每个平分腹板具有梯形形状，该梯形形状具有在顶板的角部的平分线的方向上较宽的上端和在底板的角部的平分线的方向上较窄的下端。凭借平分腹板的这种逐渐变窄，可以减少对应的热桥。
如果梯形形状不延伸到平分腹板的端部，也可以获得热桥的这种减少。根据一个实施方式，次级隔热单元的每个平分腹板具有梯形形状，该梯形形状具有在顶板的方向上较宽的部分和在次级隔热单元的底板的方向上较窄的部分。
对于隔热单元的绝热填充物，可以使用不同的材料，尤其包括玻璃棉、岩棉、丝棉、纤维材料、珍珠岩、膨胀珍珠岩、低密度聚合物泡沫、气凝胶等。根据一个实施方式，使用粒状或粉末状隔热材料。为此，设置侧壁，以封闭隔热单元的四个侧面。这些侧壁可以由薄而轻质的材料制成，诸如织物或非常薄的胶合板。可替代地，如果它们同时也必须执行承受载荷的功能，则这些侧壁可以由较厚的材料制成。
根据一个实施方式，隔热单元的底板被分成多个矩形底部，底部沿着隔热单元的宽度方向并置，在每种情况下，在沿着隔热单元的整个长度并置的两个底部之间形成间隙，隔热单元进一步包括连接件，该连接件固定至底板的面向顶板的内表面，以便连接两个并置的底部，连接件在隔热单元的宽度方向上依次具有固定至两个并置的底部中的第一个的内表面的第一端部，跨越两个并置的底部之间的间隙的中间部，以及固定至两个并置的底部中的第二个的内表面的第二端部，连接件在两个并置的底部之间的间隙的延长线上具有容纳部，连接件的中间部在厚度方向上在间隙的相对侧封闭容纳部，两个并置的底部之间的间隙和对应的容纳部能够接纳密封膜的突出部，其包括密封膜的金属条的突出凸缘和焊接至其上的板条的卷边侧边缘。
根据一个实施方式，本发明还提供了一种密封且隔热的罐，其包括保持在支承结构上的罐壁，罐壁在厚度方向上从罐的外侧朝向内侧包括保持在支承结构上的次级隔热层、保持在次级隔热层上的次级密封膜、保持在次级密封膜上的初级隔热层和保持在初级隔热层上的初级密封膜。
上述隔热单元可以用于制造这样的罐壁中的一个和/或另一个隔热层，尤其是对于其上的弯曲应力相当适中的次级隔热层。
根据一个实施方式，次级隔热层基本上由多个按照重复图案并置的上述次级隔热单元构成，次级密封膜包括以直角弯曲并且布置在次级隔热单元的顶板的容纳部中的金属条，每个金属条包括通过顶板的间隙突出在顶板上方的凸缘，次级密封膜包括由具有低膨胀系数的钢制成的板条，其在金属条之间平放在次级隔热单元的顶板上，每个板条具有两个平行的卷边侧边缘，这些侧边缘密封地焊接到金属条的突出凸缘上。
根据一个实施方式，腻子支撑件插在次级隔热单元的底板与支承结构之间，腻子支撑件包括与次级隔热单元的承载柱竖直对齐布置的小截面的腻子垫。
根据一个实施方式，初级隔热层基本上由按照重复图案并置的多个平行六面体初级隔热单元构成，每个初级隔热单元包括：
矩形底板，
平行于底板并且在隔热单元的厚度方向上与底板间隔开的矩形顶板，
布置在底板与顶板之间的多个承载柱，承载柱在厚度方向上纵向延伸，并且具有相对于隔热单元的长度和宽度小尺寸的横截面，以及布置在底板与顶板之间以及承载柱之间的绝热填充物。
根据一个实施方式，初级隔热单元的底板被分成多个矩形底部，底部沿着初级隔热单元的横向方向并置，在每种情况下，在沿着初级隔热单元的整个长度并置的底部的两个之间形成间隙，
初级隔热单元进一步包括连接件，该连接件固定至底板的面向顶板的内表面，以便连接两个并置的底部，连接件沿着初级隔热单元的横向方向依次具有固定至两个并置的底部的第一个的内表面的第一端部、横跨两个并置的底部之间的间隙的中间部，以及固定至两个并置的底部的第二个的内表面的第二端部，
连接件在两个并置的底部之间的间隙的延长线上具有容纳部，连接件的中间部在厚度方向上在间隙的相对侧封闭容纳部，
其中，两个并置的底部之间的间隙和对应的容纳部接纳次级密封膜的金属条之一的突出凸缘和焊接在其上的板条的卷边侧边缘。
具有合适强度的各种材料可以用于底板的连接件，例如各种类型的胶合板或复合材料。优选地，连接件由具有与底板的热收缩系数类似的热收缩系数的材料制成，尤其是与用于底板的材料相同的材料。根据一个实施方式，连接件由致密的胶合板制成。
有许多可能的配置用于安置隔热单元的承载柱。根据一个实施方式，初级隔热单元的承载柱处于与次级隔热单元的承载柱竖直对齐。这样的配置使得可以使次级隔热单元的顶板中的弯曲应力最小化。
根据另一个实施方式，初级隔热单元的承载柱处于次级隔热单元的承载柱之间。
根据密封隔热罐的一个实施方式，次级隔热层基本上由多个次级隔热单元组成，次级隔热单元具有上述角柱并且按照重复图案并置，并且初级隔热层基本上由具有上述角柱并且按照重复图案并置的多个初级隔热单元组成，初级隔热单元在罐壁的厚度方向上与次级隔热单元对齐。
在这种情况下，优选地，罐壁还包括在次级隔热单元的角部处附接至支承结构的保持构件，在每种情况下，保持构件与四个相邻的次级隔热单元协作，以将相邻的次级隔热单元保持在支承结构上并且具有与相邻的次级隔热单元重叠的四个初级隔热单元，以便将初级隔热单元保持在次级密封膜上。
根据一个实施方式，在每种情况下，保持构件包括初级支承元件，该初级支承元件保持支承抵靠四个初级隔热单元中的每一个的平分腹板的肩表面。根据一个实施方式，在每种情况下，保持构件包括次级支承元件，该次级支承元件保持支承抵靠在四个次级隔热单元中的每一个的顶板的锪孔面上，锪孔面与平分腹板的上表面对齐，或者在四个次级隔热单元中的每一个的平分腹板的肩表面上。
这样的罐可以形成岸上储存设施的一部分，例如用于储存LNG，或者可以安装在浮式近海或深海结构中，尤其是甲烷船、浮式储存和再气化单元(FSRU)、浮式生产储存和卸载单元(FPSO)等。
根据一个实施方式，一种用于运输流体产品、尤其是冷液体的轮船包括双层船壳和布置在双层船壳中的前述罐。
根据一个实施方式，本发明还提供了一种用于装载或卸载这样的轮船的方法，在该方法中，流体产品通过隔热管线从浮式或岸上储存设施运送至轮船的罐或从轮船的罐运送至浮式或岸上储存设施。
根据一个实施方式，本发明还提供了一种用于流体产品、尤其是冷液体的传输系统，系统包括上述轮船、以使得将安装在轮船的船壳中的罐连接至浮式或岸上储存设施的方式布置的隔热管线以及泵，该泵用于使流体产品通过隔热管线从浮式或岸上储存设施流向轮船的罐或者从轮船的罐流向浮式或岸上储存设施。
附图说明
在仅通过非限制性示例并参考附图给出的对本发明的许多特定实施方式的以下描述过程中，将更好地理解本发明，并且其进一步的目的、细节、特征和优点将变得更加清晰。
图1是根据一个实施方式的密封并且隔热的罐壁的局部剖视的立体视图。
图2是图1的罐壁中可以使用的已经层叠了的初级隔热单元和次级隔热单元的横截面示意性立体图。
图3是根据一个实施方式的隔热单元的横截面视图。
图4是图3中IV区域的放大视图。
图5、6和7是类似于图4的视图，示出了顶板的其他实施方式。
图8是类似于图2的视图，示出了初级隔热单元和次级隔热单元的另一个实施方式。
图9是图8的隔热单元的纵向截面视图。
图10是根据一个实施方式的隔热单元的俯视图。
图11、12和13是示出了隔热单元的顶板的其他实施方式的横截面立体视图。
图14是示出了根据一个实施方式的次级隔热单元的底板的横截面立体视图。
图15是根据一个实施方式的初级隔热单元的底板的横截面示意图。
图16是根据一个实施方式的初级隔热单元的示意性立体视图。
图17是甲烷船罐和用于装载/卸载该罐的终端的剖视示意图。
图18是可以在图1的罐壁中使用的层叠的初级隔热单元和次级隔热单元的立体示意图。
图19是可以在图1的罐壁中使用的层叠的初级隔热单元和次级隔热单元的立体横截面示意图。
图20是根据另一个实施方式的次级隔热单元的立体视图。
图21是用图20的次级隔热单元制造的罐壁的细节的放大的立体视图。
图22是图21的细节的俯视图。
图23是图21的罐壁中使用的保持构件的立体视图。
图24是根据另一个实施方式的初级隔热单元的立体视图。
图25是用图24的初级隔热单元制造的罐壁的细节的放大立体视图。
图26是图25的罐壁中使用的保持构件的立体视图。
图27是图25的细节的俯视图。
具体实施方式
图1描绘了绝热密封罐的壁。这样的罐的整体结构是众所周知的并且具有多面体形状。考虑到罐的所有壁可以呈现相似的通用结构，因此，这里将仅描述罐的壁的一个区域。
因此，不管罐壁在地球引力场中的实际取向如何，术语“上”和“上方”将用来表示在罐壁的厚度方向上处于朝向罐的内侧的位置，术语“下”和“下方”将用来表示处于朝向罐的外侧的位置，即朝向支承结构。
从罐的外侧朝向内侧，罐壁包括支承壁1、由并置在支承结构1上并且通过次级保持构件4锚固到其上的隔热单元3形成的次级隔热层2、由隔热单元3支撑的次级密封膜5、由并置在次级密封膜5上并且由初级保持构件8锚固在次级密封膜5上的隔热单元7形成的初级隔热层6以及由隔热单元7支撑并且旨在与罐中容纳的低温流体接触的初级密封膜9。
支承结构包括多个支承壁，多个支承壁限定罐的整体形状。支承结构尤其可以由轮船的船壳或双层船壳形成。支承壁1尤其可以是自支撑金属板，或者更一般地，是具有合适的机械性能的任何类型的刚性隔板。
初级密封膜9和次级密封膜5例如由具有卷边的金属板条的连续层制成，所述板条通过它们的卷边焊接到保持在隔热单元3、7上的平行焊接支撑件。金属板条例如由
Figure BDA0001764954070000101
制成，即铁和镍的合金，其膨胀系数通常在1.2×10-6与2×10-6/K之间，或者由具有高的锰含量的铁合金制成，其膨胀系数通常为约7×10-6/K。在轮船的罐的情况下，板条优选地平行于轮船的纵向方向10延伸。
次级隔热单元3和初级隔热单元7可以具有相同或不同的结构以及相同或不同的尺寸。
图2是拱有初级隔热单元7的次级隔热单元3的半视图，为简洁起见，已经省略了密封膜。
隔热单元3和7中的每个具有矩形平行六面体形状，所述平行六面体具有两个大面或主面，以及四个小面或侧面。两个隔热单元具有相同的长度和相同的宽度。次级隔热单元3比初级隔热单元7厚。
次级隔热单元3包括底板15和顶板16，它们平行并且在厚度方向上间隔开。底板15和顶板16限定次级隔热单元3的主面。
顶板16具有能够接纳次级密封膜5的外部支撑表面。此外，顶板16具有容纳部，以接纳焊接支撑件11，焊接支撑件11允许次级密封膜5的金属板条12被焊接，如后面将要解释的那样。按照惯例，次级隔热单元3的纵向方向是与焊接支撑件11平行的方向。
承载柱17在次级隔热单元3的厚度方向上延伸，并且一方面固定至底板15，另一方面固定至顶板16。承载柱17能够承受压缩载荷。承载柱17排成多排并分布成梅花形。承载柱17之间的距离以允许压缩载荷分布良好的方式确定。在一个实施方式中，承载柱17等距分布。承载柱17通过任何合适的方式固定至底板15和顶板16，例如通过螺纹连接、夹紧和/或粘接。
在图2中描绘的实施方式中，承载柱17具有形状为方形的实心横截面。在底板15和顶板16的四个角部处还设有角柱18。在每种情况下，角柱18包括在角部处相交的纵向腹板19和横向腹板20。这里，纵向腹板19和横向腹板20形状为矩形。作为替代方案，它们可以具有如图11中所描绘的梯形形状。
承载柱17和角柱18可以由很多材料制成。它们尤其可以由普通或致密的胶合板制成，或者由诸如聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚乙烯(PE)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚氨酯(PU)或聚丙烯(PP)的塑料材料制成，可选地为纤维增强的。
未描绘的绝热填充物在承载柱17之间形成的空间中延伸。绝热填充物例如是玻璃棉、丝棉，诸如聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫或聚氯乙烯泡沫的聚合物泡沫。这样的聚合物泡沫可以在制造次级隔热单元3时使用注射操作设置在承载柱17之间。可替代地，可以通过在聚合物泡沫、玻璃棉或丝棉的预切块中形成容纳承载柱17的孔而形成绝热填充物。
除了后面将解释的一些差异之外，初级隔热单元7具有类似于次级隔热单元3的整体结构。为简洁起见，组成初级隔热单元7的与次级隔热单元3类似的元件将用相同的附图标记增加100表示。
在诸如图2的配置中，其中初级柱117与次级柱17层叠，初级底板115和次级顶板16在弯曲方面和剪切方面都基本上不受应力。本质上，在流体动力学载荷下，因此初级顶板116在弯曲作用下工作，而承载柱17和117以及角柱18和118在压缩作用下工作。
相比之下，初级底板115、次级顶板16和次级底板15的载荷较轻，即本质上受到轮船的压舱物的载荷，尽管这些引起与同货物的重量相关的载荷相比要弱得多的应力。因此，可以减小这些结构元件的有效厚度，以便为隔热填充物留出更大的体积空间，由此改善壁的热性能。
因此，对于初级底板115、次级顶板16和次级底板15，特别有利的是使用结构坚固的薄材料，诸如致密的胶合板或复合材料。
合适的致密的胶合板的示例尤其是由RANCAN srl公司以商标
Figure BDA0001764954070000111
销售的材料，例如标号ML15和ML20。这些材料可以尤其用在4mm与9mm之间的厚度。
现在将参考图3至7更具体地描述次级顶板16，其中尽管形式不同，但是类似的元件由相同的附图标记表示。
图3是次级隔热单元3的横截面视图。可以看到的是，顶板16具有两个纵向容纳部21，其在隔热单元的宽度上间隔开，以接纳焊接支撑件11。为此，顶板16在隔热单元的宽度上分成三个相继的部分。这是因为次级顶板16的小厚度不允许容纳部以常规的方式加工成其厚度。因此，这里容纳部21通过顶板16的两个相继的部分之间的间隙22并通过与顶板16的内表面上的间隙22成直线固定的连接件23形成。
如在图4的放大的视图中最佳地可见的，这里连接件23具有梯形横截面的异形杆的形式，其大的基部面向顶板16并且其小的基部面向底板15。大的基部的中心部分由矩形横截面的凹槽26挖空，而大的基部的两个端部24在间隙22的每一侧固定到顶板16的内表面。由此，连接件23的中间部25横跨间隙22与其间隔一定距离。可以看出的是，凹槽26在间隙22的每一侧上在顶板16的边缘部分28下方延伸。实际上，凹槽26仅在间隙22的一侧延伸即可，以便能够接纳焊接支撑件11的水平凸缘30，如图6中所描绘的。
在图5的实施方式中，尤其适合于较厚的顶板16，容纳部21包括在顶板16的内表面中在边缘部分28处形成的锪孔面27。在此，连接件23是简单的平板。
图6的实施方式类似于图4，除了连接件23的外部形状在这里是矩形而不是梯形。
图7的实施方式类似于图6，除了凹槽26的横截面，它在这种情况下为倒T形，这增加了可用于固定到顶板16的端部24的表面积。
在图3至7中，在每种情况下，连接件可以是在次级隔热单元3的整个长度上延伸的异形部件。根据承载柱17的位置，其他配置可以是合适的。由此，图8示出了次级隔热单元3的另一个实施方式，其中与图2中的元件类似或相同的元件用相同的附图标记表示。在这种情况下，承载柱17非常靠近旨在用于焊接支撑件通过的间隙22，并且连接件23在这些承载柱17处中断。换句话说，这里容纳部21由多个连接件23组成，多个连接件23沿着间隙22并置并且在隔热单元的长度方向上彼此间隔开，以便允许承载柱17在它们之间穿过。这种情况在图9中最佳地可见，图9是图8的次级隔热单元3的纵向截面图，其中在隔热单元的长度方向上并置三个连接件23。
图10中总结了上面讨论的两种情况，图10是次级隔热单元3的俯视图，其顶板16包括由两个纵向间隙22隔开的三个矩形部分。举例来说，该次级隔热单元3包括分布成五纵排的十四个承载柱17。与中心的一排相比，处于图中右边的排与对应的间隙22相对地间隔开，并且连接件23在隔热单元的整个长度上连续地形成。相比之下，处于图中左边的排更靠近对应的间隙22，并且四个连接件23沿着左手边的间隙22布置，在承载柱17处具有共同的间距。
连接件23通过任何合适的方式固定到顶板16，例如夹、钉、拧、插入止回销、粘接或同时用这些方案中的几个。间隙22和容纳部21的加工可以在连接件23组装到顶板16之前或之后完成。
在图3和9中，承载柱17直接支承在底板15和顶板16上。为了改善承载柱的载荷分布，可以在承载柱17与底板15和/或顶板16之间的连接处设置不同的结构。图11至13中图示了在顶板16的情况下载荷分散结构的示例。在每种情况下，载荷分散结构可以以单独的部件的形式制造，或者与顶板16制造为一体，或者与承载柱17制造为一体。
在图11中，棱锥形接点31以建筑柱头的方式放置在每个承载柱17的顶部。在未描绘的变型中，接点是扁平的平行六面体而不是棱锥形。在图12和13中，纵梁32位于每排承载柱17的顶部。在图12中，梁32具有梯形横截面。在图13中，梁32具有方形横截面。
诸如轮船的船壳的大尺寸支承壁1的制造不允许获得完全平坦的表面。因此，通常需要在次级隔热单元3的底板15下方设置可聚合的腻子支撑件，以便能够弥补支承壁1的平坦度的缺陷并且因此将次级隔热单元3以小的公差对齐，以便为次级膜5获得高度均匀的支撑表面。
这些可聚合的腻子支撑件可以采用各种配置。图14图示了示例性实施方式，其中可聚合的腻子支撑件包括处于与承载柱17竖直对齐的方形垫33和处于与角柱18竖直对齐的L形角条34。由此可以使底板15中的弯曲应力最小化，同时提供相当小的腻子支撑件的总横截面，这限制通过腻子支撑件的热传导。在未描绘的版本中，腻子垫的横截面是圆形的。
关于次级隔热单元3的所有前述描述也可以应用于初级隔热单元7。然而，与次级隔热单元3相比，初级隔热单元7可以具有某些差异，尤其是在底板115方面。例如，底板115不需要包括腻子支撑件。相比之下，需要使底板115适合于次级膜5的突出部，即板条12的卷边和焊接支撑件11的竖直凸缘。
为此，如图15所图示的，可以以与顶板16类似的方式将底板115划分，以便允许次级膜5的突出部穿过间隙36。为了使底板115维持一定的弯曲强度，连接件35可以以与连接件23类似的方式使用。底板的连接件35例如是横跨底板115的两个相继的部分与间隙36成直线的固定的异形杆,并且该异形杆在间隙36的延长线中具有纵向凹槽37。
对于初级隔热单元7的顶板116，这可以以与次级隔热单元3的顶板16类似的方式制造。然而，因为在初级顶板116处的弯曲应力通常较高，所以优选地，其由比次级顶板16更强和/或更厚的材料制成。必要时，如果初级顶板116足够厚，则用于初级密封膜9的焊接支撑件的容纳部可以以已知的方式加工成其厚度。
图16描绘了根据另一个实施方式的具有角柱40的初级隔热单元7，顶板和隔热填充物从图中省略。底板115被两个纵向间隙36划分成三个部分。它支承布置成5纵排的十四个承载柱117。
角柱40具有由两个垂直腹板形成的T形横截面：
-在底板115的纵向侧部43与横向侧部44之间以45°取向并且从底板115的角部延伸到该部分的间隙36的距离的大约一半的平分腹板41，
-垂直于平分腹板41取向并且从底板115的纵向侧部43到横向侧部44切向地延伸到平分腹板41的内端45的反向平分腹板。
角柱40也可以用在次级隔热单元3中，如图3和9中可见。
在一个实施方式中，平分腹板41由9至10mm厚、长度为100mm并且高度适适合于隔热层的厚度的胶合板制成。反向平分腹板42由12mm厚、长度为200mm的胶合板制成。这样的胶合板厚度是标准的，因此容易获得。可替代地，也可以使用致密的胶合板。
图18图示了罐壁的初级隔热层和次级隔热层的另一个实施方式，其中省略了密封膜。与前面描述的元件类似或相同的元件用相同的附图标记增加200表示。使用的图示将罐壁虚拟地定位在透明或不可见的支承结构上，使得次级隔热单元203的底板215和次级保持构件204从下方略微可见，这在实际构造中通常是不可能的。
图18示出了三个次级隔热单元203，它们中的两个仅是非常局部的，每个次级隔热单元203具有与次级保持构件204相邻的角部。未描绘的第四次级隔热单元可以以相同的方式插入，使得处于四个次级隔热单元的相邻角部处的次级保持构件204与它们中的每一个同时协作，以便将它们保持在支承结构上。初级保持构件208也是如此。次级保持构件204和初级保持构件208可以以不同的方式制造，例如根据出版物FR-A-2798902和FR-A-2973097的教导。
在图18的次级隔热单元203中，可以看到的是，角柱240的平分腹板241形状为梯形，具有较宽的上端和较窄的下端，使得平分腹板的外边缘46是倾斜的。在顶板216的每个角部中在顶板216的一部分厚度中形成矩形切口，以便在顶板中形成锪孔面50。平分腹板的水平的上端由顶板覆盖。平分腹板241的水平的上端处于锪孔面50之下。该锪孔面50允许接纳次级保持构件204的金属板51的抵靠。
在未描绘的变型中，顶板216的角部可以完全地切去，以部分地露出平分腹板241的水平的上端，使得平分腹板241的上端处露出的水平表面可以直接接纳次级保持构件204的金属板的抵靠。
在图18的初级隔热单元207中，可以看到的是，角柱240的平分腹板241具有不同的形状，具有较宽的下部47和较窄的上部48，使得平分腹板的外边缘在部分47与48之间具有水平的肩部表面49。在顶板316的每个角部中形成矩形切口53，以便露出平分腹板241的水平的肩部表面49。这个露出的水平肩部表面能够接纳初级保持构件208的金属板52的抵靠。如果表面49是倾斜的，则它可以执行相同的功能。
形成在顶板316的角部中的矩形切口53允许接近保持构件，以便于其就位。在这种就位之后，这些窗口可以被堵塞，例如使用出版物FR-A-2973097的教导。
与柱317和217一样，初级隔热单元207的角柱240也与次级隔热单元203的角柱240层叠。
图19是类似于图2的视图，示出了罐壁的又一个实施方式。与图18相同的附图标记用于表示类似或相同的元件。在图19的次级隔热单元203中，顶板416是连续的并且足够厚，使得可以在其中切割L形截面凹槽55，以接纳焊接支撑件11。对于其余部分，该构造类似于图18。
现在参考图20至23描述次级隔热单元203和次级保持构件204的另一个实施方式。与图19相同的附图标记用于表示类似或相同的元件。
这里次级隔热单元203是值得注意的，这在于在四个角柱340在厚度方向上在底板215的角部区域和顶板416的对应的角部区域之间延伸的情况下，平分腹板341包括在其外边缘上的肩部表面349。肩部表面349执行与初级隔热单元207的肩部表面49相同的功能，即，其接纳次级保持构件204的金属板51的抵靠，从而将次级隔热单元203锚固到支承壁，如图21中最佳地所见的。
更具体地，这里平分腹板341具有与底板215接触的梯形下部346和与顶板416接触的矩形上部348。肩部表面349位于梯形下部346与上部348之间的边界处并且由于梯形下部346沿顶板416的方向变宽，因此肩部表面349对应于梯形下部346的最长宽度，因此比上部348宽。
附带地，在底板215处，梯形下部346的最小宽度可以比上部348或多或少宽一点。平分腹板341在其基部处的小宽度提供了释放空间的优点，以便于保持构件204的基部83的定位(图21)。出于同样的原因，底板215在其四个角部处具有矩形切口94。
顶板416还具有形成在四个角部中的矩形切口353，以允许次级保持构件204通过并允许操作者进入以安装罐壁。
更具体地，在图21和图22中描绘了支承壁上的次级隔热单元203的布置，其中，图21是围绕次级保持构件204布置的三个次级隔热单元203的相邻的角部处的局部立体视图，图22是同一区域的俯视图。省略了第四次级隔热单元以提高可识别性。可以看到的是，次级隔热单元203沿其最长侧几乎彼此接触，最长侧在此是平行于凹槽55的侧部，并且在它们的最短侧之间由小间隙95彼此间隔开，最短侧在此是垂直于凹槽55的侧部。还可以看出的是，底板215在最短侧处稍微突伸超出顶板416，而它们的边缘在最长侧处对齐。
从图23中还可以看出的是，在这种情况下，次级保持构件204包括中空基部83，该中空基部83固定(例如焊接)到支承壁,锚杆84，其下部保持在基部83中，优选地具有小的角度自由度，以便于补偿安装公差，并且其上部支承金属板51，在这种情况下金属板51是方形的。
更具体地，以下在锚杆84的上部依次接合：金属板51、一叠锥形弹簧垫圈85、螺母86和例如通过焊接固定到螺母86的止动板87。螺母86的拧紧允许金属板51牢固地压靠次级保持构件204周围的四个次级隔热单元203的四个肩表面349。锥形弹簧垫圈85使次级保持构件204具有弹性，特别是根据罐的充满状况和在轮船的情况下根据轮船的航行条件吸收由应力变化引起的支承壁的小变形。
在安装这些元件之后，次级保持构件204由放置在金属板51上方的金属顶板88完成，插入隔热材料块90，例如由木材或合成材料制成并且其将与顶板416的上表面对齐(图25)，以便提供基本上平坦的支撑表面，以接纳次级密封膜(其已从图中省略)。
金属顶板88和隔热材料块90通过两个螺钉89固定到金属板51(图23)。两个螺钉89和/或隔热材料块90还防止止动板87旋转，由此防止螺母86的不希望的松动。
以上已经描述了次级隔热层的实施方式，现在参考图24至27给出可以与次级隔热层层叠的初级隔热层的描述。
图24的初级隔热单元207与图18的初级隔热单元非常相似，除了支承柱317的数量和精确定位，其可以根据应用的特定要求进行修改，以及间隙236和用于容纳次级膜的突出部分(未描绘)的连接件235的取向。在图24中，提供了七个支承柱317，每个支承柱都拱有通过五个螺钉97固定在顶板316下方的方形的载荷分散板132。
图26描绘了初级保持构件208的一个实施方式，包括带凸缘的螺柱91，其基部拧入金属顶板88的螺纹孔96中，并且其带螺纹的上部依次支承抵靠肩部表面49的金属板52、垫圈93和螺母92。
图25和27是在安装两个初级隔热单元207之后的类似于图21和22的视图。螺母92的拧紧允许金属板52牢固地压靠在初级保持构件208周围的四个初级隔热单元207的四个肩部表面49。
图27特别地示出了初级隔热单元207中的切口53可以比次级隔热单元203的切口353宽，并且可以由形成在顶板316的厚度中的唇缘82加边，以接纳封闭板，如出版物FR-A-2973097中所描述的。
上文描述的用于形成密封隔热壁的技术可以用于各种类型的蓄存器中，例如用于构成岸上设施中或诸如甲烷船等的浮式结构中的LNG蓄存器的壁。
上文描述的用于形成初级隔热层和次级隔热层的结构可以彼此独立地使用。换句话说，上文描述的实施方式的初级隔热层也可以与以不同方式制造的次级隔热层组合。交互地，上文描述的实施方式的次级隔热层也可以与以不同方式制造的初级隔热层组合。最后，也可以省略上文描述的实施方式的初级隔热层，以便形成具有单个隔热层的罐壁，尤其是用于存储不像LNG那样冷的产品，例如LPG或乙烯。
参考图17，甲烷船70的剖视图示出了安装在轮船的双层船壳72中的棱柱形整体形状的密封且隔热的罐71。罐71的壁包括将与容纳在罐中的LNG接触的初级密封层，布置在初级密封层与轮船的双层船壳72之间的次级密封层，以及分别布置在初级密封层与次级密封层之间以及次级密封层与双层船壳72之间的两个隔热层。
以本身已知的方式，布置在轮船的上甲板上的装载/卸载管线73可以通过合适的联接器联接到海运或港口终端，以将LNG货物从罐71转移或转移到罐71。
图17描绘了包括装载和卸载站75、水下管线76和岸上设施77的海事终端的实施方式。装载和卸载站75是固定的离岸设施，包括移动臂74和支撑移动壁74的塔78。移动臂74承载一束隔热的柔性软管79，它们可以连接到装载/卸载管线73。可取向的移动臂74适于所有的甲烷船型号。未描绘的连接管线在塔78内延伸。装载和卸载站75允许甲烷船70从岸上设施77装载或卸载到岸上设施77。后者包括液化气储存罐80和通过水下管线76连接到装载或卸载站75的连接管线81。水下管线76允许液化气在装载或卸载站75与岸上设施77之间长距离传输，例如5公里，这允许甲烷船70在装载和卸载操作期间保持远离岸边。
为了产生输送液化气所需的压力，使用轮船70上的装载的泵和/或岸上设施77所配备的泵和/或装载和卸载站75所配备的泵。
尽管已经结合多个特定实施方式描述了本发明，但是很明显的是，它决不限制于此，并且它包括所描述的装置的所有技术等同物及其组合，其中这些落入本发明的范围内。
动词“包括”、“包含”或“具有”及其变型的使用不排除权利要求中列出的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。除非另有说明，否则对元件或步骤使用不定冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件或步骤。
在权利要求中，括号内的任何附图标记不应被解释为对权利要求施加限制。

Claims (12)

1.一种平行六面体隔热单元(203、207)，适合在冷液体的储存罐中形成隔热壁，所述隔热单元包括：
矩形底板(215、315)，
平行于所述底板并且在所述隔热单元的厚度方向上与所述底板间隔开的矩形顶板(316、416)，
布置在所述底板与所述顶板之间的多个承载柱(217、317)，所述承载柱在所述厚度方向上纵向延伸，并且具有比所述隔热单元的长度和宽度的尺寸小的横截面，以及
布置在所述底板与所述顶板之间以及所述承载柱之间的绝热填充物，
所述隔热单元进一步包括在所述底板(215、315)与所述顶板(316、416)之间在所述厚度方向上延伸的四个角柱(240)，在每种情况下，角柱布置在所述底板的角部区域与所述顶板的对应的角部区域之间并且包括第一腹板和垂直于所述第一腹板的第二腹板，其特征在于，每个第一腹板沿着所述隔热单元(203、207)的厚度方向依次包括：较宽的下部(47、346)和较窄的上部(48、348)，使得所述第一腹板的外边缘具有肩部表面(49、349)，所述肩部表面(49、349)处于所述较宽的下部与所述较窄的上部之间并且垂直于或者倾斜于所述隔热单元的厚度方向，
其中所述第一腹板是平分腹板(241、341)，所述平分腹板(241、341)从角部沿着所述底板和所述顶板的角部的平分线延伸直至处于所述隔热单元内侧的内部端，所述平分腹板的具有所述肩部表面的外边缘面向所述底板的角部，
所述第二腹板是垂直于所述平分腹板的反向平分腹板(42、242)，所述反向平分腹板固定至所述平分腹板的内部端(45)并且在所述顶板和所述底板的横向边缘和纵向边缘之间倾斜地延伸，
并且其中所述顶板(316、416)的角部区域包括切口(53、353)，所述切口(53、353)处于与所述平分腹板的所述肩部表面(49、349)竖直对齐，以便形成允许从所述顶板沿所述厚度方向接近所述肩部表面的接近窗口。
2.一种密封并且隔热的罐，包括保持在支承结构(1)上的罐壁，所述罐壁在厚度方向上从所述罐的外侧朝向内侧包括保持在所述支承结构上的次级隔热层(2)、保持在所述次级隔热层上的次级密封膜(5)、保持在所述次级密封膜上的初级隔热层(6)以及保持在所述初级隔热层上的初级密封膜(9)，其特征在于，所述次级隔热层由多个如权利要求1所述制造的并且按照重复图案并置的次级隔热单元(203)组成，并且所述初级隔热层由按照重复图案并置的多个初级隔热单元组成，所述初级隔热单元在所述罐壁的厚度方向上与所述次级隔热单元对齐，
所述罐壁进一步包括在所述次级隔热单元的角部处附接至所述支承结构的保持构件(4、8、204、208)，在每种情况下，保持构件(4、8；204、208)与四个相邻的次级隔热单元(203)协作以将相邻的次级隔热单元保持在支承结构上，并且与同所述相邻的次级隔热单元层叠的四个初级隔热单元协作以将所述初级隔热单元保持在所述次级密封膜上。
3.根据权利要求2所述的罐，其中，在每种情况下，所述保持构件(204)包括次级支承元件(51)，所述次级支承元件(51)保持支承抵靠四个次级隔热单元(203)中的每一个的平分腹板的肩部表面(349)。
4.根据权利要求2或3所述的罐，其中，所述初级隔热单元(207)如权利要求1所述地制造，并且其中在每种情况下，所述保持构件(208)包括初级支承元件(52)，所述初级支承元件(52)保持支承抵靠四个初级隔热单元(207)中的每一个的平分腹板的肩部表面(49)。
5.一种密封并且隔热的罐，包括保持在支承结构(1)上的罐壁，所述罐壁在厚度方向上从所述罐的外侧朝向内侧包括保持在所述支承结构上的次级隔热层(2)、保持在所述次级隔热层上的次级密封膜(5)、保持在所述次级密封膜上的初级隔热层(6)以及保持在所述初级隔热层上的初级密封膜(9)，其特征在于，所述次级隔热层由按照重复图案并置的多个次级隔热单元(3、203)组成，并且所述初级隔热层由如权利要求1所述地制造的并且按照重复图案并置的多个初级隔热单元(207)组成，所述初级隔热单元(207)在所述罐壁的厚度方向上与所述次级隔热单元(3、203)对齐，
所述罐壁进一步包括在所述次级隔热单元的角部处附接至所述支承结构的保持构件(204、208)，在每种情况下，保持构件(4、8；204、208)与四个相邻的次级隔热单元(3、203)协作以将所述相邻的次级隔热单元保持在支承结构上，并且与同所述相邻的次级隔热单元层叠的四个初级隔热单元(207)协作以将所述初级隔热单元保持在所述次级密封膜上。
6.根据权利要求5所述的罐，其中，在每种情况下，所述保持构件(208)包括初级支承元件(52)，所述初级支承元件(52)保持抵靠所述四个初级隔热单元(207)中的每一个的平分腹板的肩部表面(49)。
7.根据权利要求5和6中任一项所述的罐，其中，所述次级隔热单元(203)中的每一个是平行六面体隔热单元，包括：
矩形底板(215)，
平行于所述底板并且在所述隔热单元的厚度方向上与所述底板间隔开的矩形顶板(216、416)，
布置在所述底板与所述顶板之间的多个承载柱(217)，所述承载柱在所述厚度方向上纵向延伸，并且具有比所述隔热单元的长度和宽度的尺寸小的横截面，以及
布置在所述底板与所述顶板之间以及所述承载柱之间的绝热填充物，
其中，所述隔热单元进一步包括在所述底板(215)与所述顶板(216、416)之间在所述厚度方向上延伸的四个角柱(240)，在每种情况下，角柱布置在所述底板的角部区域与所述顶板的对应的角部区域之间，并且所述角柱包括从角部沿着所述底板和所述顶板的角部的平分线延伸直至处于所述隔热单元内侧的内部端的平分腹板(241)和垂直于所述平分腹板的反向平分腹板(242)，所述反向平分腹板固定至所述平分腹板的内部端(45)并且在所述顶板和所述底板的横向边缘和纵向边缘之间倾斜地延伸，
其中，次级隔热单元(203)的每个平分腹板(241)包括垂直于所述次级隔热单元(203)的厚度方向的上表面，
并且其中，所述次级隔热单元的顶板(216、416)的角部区域包括处于与所述平分腹板的上表面竖直对齐的切口，以便形成与所述平分腹板的上表面对齐的锪孔面(50)，而所述平分腹板的上表面抵靠所述次级隔热单元的顶板(216、416)固定，在每种情况下，所述保持构件(204)包括次级支承元件(51)，所述次级支承元件(51)保持支承抵靠所述四个次级隔热单元中的每一个的平分腹板的上表面(50)的外部。
8.根据权利要求7所述的罐，其中，次级隔热单元(203)的每个平分腹板(241)具有梯形形状，所述梯形形状具有在所述顶板(216、416)的角部的平分线方向上较宽的上端和在所述次级隔热单元(203)的底板(215)的角部的平分线方向上较窄的下端。
9.根据权利要求2至7中任一项所述的罐，其中，所述次级隔热单元(203)的每个平分腹板(241)具有梯形形状，所述梯形形状具有在所述顶板(216、416)的方向上较宽的部分和在所述次级隔热单元(203)的底板(215)的方向上较窄的部分。
10.一种用于运输流体的轮船(70)，所述轮船包括双层船壳(72)和布置在所述双层船壳中的如权利要求2至9中任一项所述的罐(71)。
11.一种用于装载或卸载根据权利要求10所述的轮船(70)的方法，在所述方法中，将流体通过隔热管线(73、79、76、81)从浮式或岸上储存设施运送到所述轮船(71)的罐或者从所述轮船(71)的罐运送到浮式或岸上储存设施。
12.一种用于流体的传输系统，所述系统包括如权利要求10所述的轮船(70)、以使得将安装在所述轮船的船壳中的罐(71)连接至浮式或岸上储存设施(77)的方式布置的隔热管线(73、79、76、81)、以及泵，所述泵用于使流体通过所述隔热管线从所述浮式或岸上储存设施流向所述轮船的罐或者从所述轮船的罐流向所述浮式或岸上储存设施。
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