CN109416150B - 用于密封隔热罐的气体穹顶构造 - Google Patents

用于密封隔热罐的气体穹顶构造 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于密封隔热罐的气体穹顶构造(1)，所述罐设置于由一内壳(5)和一外壳(40)限定的双壳体内侧；气体穹顶构造(1)包括：‑一外鼓(20)，其能够穿过分别设置在外壳(4)和内壳(5)中的两个开口(18、19)；‑一内鼓(23)，其在外鼓(20)内侧延伸并固定于所述外鼓(20)，并且旨在与所述密封膜(9)密封连接；‑一中间绝缘缝隙(24)，其设置于内鼓(23)和外鼓(20)之间；‑外鼓(20)包括第一轴环(21)和第二轴环(22)，其从外鼓(20)径向地向外突出并且各自适于焊接到围绕设置在外壳(4)中的开口(18)的外壳(4)，和焊接到围绕设置在内壳(5)中的开口(19)的内壳(5)。

Description

用于密封隔热罐的气体穹顶构造
技术领域
本发明涉及密封隔隔热罐领域，用于存储和/或运输诸如低温流体等流体。
具体地，密封隔热罐用于存储液化天然气(LNG)，其在大气压下存储在约-162℃。
更具体地，本发明涉及气体穹顶构造，其用于限定一路径，用于蒸汽在罐的内部空间和布置在罐外部的蒸汽头之间流动。
背景技术
文件KR20140088975公开了一种密封隔热的罐，其容纳于船的双船体内并包括一气体穹顶构造，所述气体穹顶构造用于限定一路径，用于蒸汽在罐的内部空间和布置在罐的外部的两蒸汽头之间流动。
所述气体穹顶构造包括一外鼓、一内鼓和一中间绝缘缝隙，所述外鼓穿过双壳的外壳并且焊接到双壳的内壳，所述内鼓在外鼓的内侧延伸并且与罐的一级密封膜密封连接，所述中间绝缘缝隙设置在所述内鼓和所述外鼓之间。所述外鼓在其顶端包括组装凸缘，该组装凸缘包括向外折叠的边缘并且容纳活动盖，其间插入有密封件。所述内鼓和中间绝缘缝隙没有延伸至所述外鼓的顶端，用于收集蒸汽相的气体的两管在所述外鼓的顶部区域径向地穿过外鼓，到达内鼓和中间绝缘缝隙上方。
这种气体穹顶构造不是完全满足要求的。事实上，从其构造来看，这样的气体穹顶构造需在船上就地组装，这会使组装操作复杂化并且使操作耗时更久。
而且，插入在活动盖和组装凸缘之间的密封件是与容纳在内鼓中的蒸汽相直接接触的。然而，当储存在罐中的流体，例如是液化气体等，是低温流体时，蒸汽很可能处于如约-160℃的极低温度。因此，密封件很可能遭受相应的低湿，这可能损坏密封件并且引起气体穹顶的泄漏。因此，这种气体穹顶的可靠性是不能完全满足要求的。
发明内容
本发明的一个目的是提出一种易于组装的气体穹顶构造。
根据一个实施例，本发明提供一种用于密封隔热罐的气体穹顶构造，所述罐设置于由内壳和外壳限定的双壳体内侧；所述气体穹顶构造旨在穿过双壳体和罐的顶壁，所述罐包括至少一个抵靠内壳的隔热障和用于与容纳在罐中的流体接触的密封膜，从而提供一路径，用于蒸汽在罐的内部空间和布置于罐外部的至少一个蒸汽头之间流动；所述气体穹顶构造包括：-一外鼓，其能够分别穿过设置在外壳和内壳中的两个开口；
-一内鼓，其在所述外鼓中延伸并固定于所述外鼓，其打开以便与罐的内部空间连通，并包括用于与密封膜密封连接的外周壁；
-一中间绝缘缝隙，其设置于所述内鼓和所述外鼓之间；
-所述外鼓包括第一和第二轴环，其从所述外鼓径向地向外突出并且各自适当地焊接到外壳，围绕设置在外壳中的开口，并且焊接到内壳，围绕设置在内壳中的开口。
因此，通过上述两个轴环，气体穹顶构件可以部分地或完全地在车间中预先组装，并且所述气体穹顶构造能够容易地安装在双壳体上。
根据所述实施例，这种气体穹顶构造可以包括一个或多个以下特征。
根据一个实施例，所述气体穹顶构造是一预先组装的构造。
根据一个实施例，所述用于与所述内壳密封地焊接的第二轴环具有一小于所述第一轴环的直径。
根据一个实施例，所述外鼓和内鼓各自具有一顶端；所述顶端在一个相同水平平面上停止并且通过组装凸缘密封地连在一起；所述气体穹顶构造还包括一盖，其与所述组装凸缘通过附接构件相连，以及一环形密封件，其压缩于所述盖和所述组装凸缘之间。因此，在这样的设置中，所述中间绝缘缝隙向上延伸至所述组装凸缘，进一步帮助密封件隔热且限制泄漏的风险。
根据一个实施例，所述组装凸缘包括一外部，其径向地向所述外鼓突出；所述附接构件穿过设置于所述组装凸缘的外部中的孔。
根据一个实施例，所述盖包括一内表面，其朝向所述内鼓的内侧；所述内表面上设置有由绝缘材料制成的突起，其啮合于所述内鼓中。这也促进了密封件的隔热。
根据本发明的一个实施例，所述气体穹顶构造还包括一蒸汽采集管，其适用在所述内鼓的内侧和布置于所述罐的外部的蒸汽头之间运输蒸汽；所述蒸汽采集管径向地并且以一种密封的方式穿过所述外鼓、所述中间绝缘缝隙和所述内鼓，并且在所述内鼓的内部开口。
根据一个实施例，所述气体穹顶构造包括一绝缘套筒，其径向地且以密封的方式穿过所述外鼓，所述中间绝缘缝隙以及内鼓，并且所述蒸汽采集管以密封的方式穿过所述绝缘套筒。
根据一个实施例，所述绝缘套筒包括两个同轴的圆柱形壁，其密封地连接在一起并且通过环形缝隙彼此分离；所述绝缘套筒包括一可密封的连接件，所述连接件在所述环形缝隙的内侧开口并且适于与真空泵相连，以便将环形缝隙置于真空中。
根据一个实施例，所述蒸汽采集管具有一弯曲部，其设置于所述内鼓内侧，所述蒸汽采集管包括一下部，其与朝向所述罐的内部空间的所述内鼓平行定向。
根据一个实施例，所述气体穹顶构造还包括一支撑设备，其支撑所述蒸汽采集管的下部并且设置以分散施加于所述下部的围绕所述内鼓的内周向的力。
根据一个实施例，所述支撑设备包括一第一环形板、一第二环形板和多个支撑臂，所述第一环形板附接到所述内鼓上并且径向地朝向所述内鼓的内侧突出，所述第二环形板附接到所述蒸汽采集管的下部并且径向地朝向所述蒸汽采集管的所述下部的外侧突出，所述多个支撑臂以规律的间距分散地围绕在所述蒸汽采集管的下部并且各自包括一第一端和第二端，所述第一端附接到所述第一环形板上，所述第二端附接到所述第二环形板上。
根据一个实施例，所述蒸汽采集管的下部安装有一过滤器。
根据一个实施例，所述蒸汽采集管与设置在所述外鼓外侧的三通连接件相连。
根据一个实施例，所述内鼓和所述外鼓各自包括波纹管区域，其有助于使内鼓和外鼓在温差的作用下收缩和膨胀。
根据一个实施例，所述中间绝缘缝隙填充有气相，其置于真空和/或绝缘衬里状态下。有利地，所述绝缘衬里包括一个或多个绝缘材料，其选自玻璃绒、岩壁、棉绒、纤维材料、珍珠岩、膨胀珍珠岩、聚合物泡沫和气凝胶。
根据一个实施例，所述中间绝缘缝隙具有一底端，其通过一环形凸缘密封地封闭。
根据一个实施例，本发明还提供一种流体储存设备，其包括一由一内壳和一外壳限定的双壳体和一设置于所述双壳体中的密封隔热罐；所述罐包括：
-一隔热障，其抵靠所述内壳；
-一密封膜，其用于与容纳于所述罐中的流体接触；和
-一如上所述的气体穹顶构造，其穿过所述外壳、所述内壳、所述隔热障和所述密封膜，通过这种方式提供一路径，用于蒸汽在所述罐的内部空间和布置于所述罐的外部的蒸汽头之间流动；所述气体穹顶构造的第一轴环焊接于设置于所述外壳中的开口周围的外壳，所述气体穹顶构造的第二轴环焊接于设置于所述内壳的开口周围的内壳，并且所述内鼓与所述密封膜密封连接。
根据所述实施例，这种流体储存设备可以包括一个或多个下列特征。
根据一个实施例，所述设置于所述内壳中的开口的直径小于设置于所述外壳中的开口的直径，并且所述第二轴环的直径小于设置于所述外壳中的开口的直径并且大于设置于所述内壳中的开口的直径。这种设置允许气体穹顶构造容易地穿过所述双壳体并且确保所述气体穹顶构造易于安装。
根据一个实施例，所述隔热障是二级隔热障，所述密封膜是一级密封膜，所述罐还包括一个二级密封膜和一个一级隔热障，所述二级密封膜抵靠在所述二级隔热障上，所述一级隔热障设置于所述二级密封膜和所述一级密封膜之间。
根据一个实施例，所述外鼓包括一第三轴环，其径向地朝所述外鼓的外侧突出，并且与所述二级密封膜密封连接。
根据一个实施例，所述气体穹顶构造还包括一额外的鼓，其径向地朝所述外鼓延伸并且具有一焊接于所述第一轴环的顶端和一焊接于所述第二轴环的底端，以及一设置于所述额外的鼓和所述外鼓之间的绝缘衬里。
根据一个实施例，设置于所述内鼓和所述外鼓之间的中间绝缘缝隙分成一个一级分区和一个二级分区，其相对于彼此密封。
根据一个实施例，所述一级分区和所述二级分区通过附接到所述外鼓和所述内鼓的一密封环形隔板分开。
根据一个实施例，所述一级分区安装有一个或多个设置于所述外鼓的端口，其用于使一级分区与一级隔热障连通。
这种流体储存设备可以是基于陆地的储存设施(例如用于储存LNG)的一部分，或安装在沿海或深水浮式结构中，尤其安装在VLEC船或LNG运输船，浮式储存及再气体装置(FSRU)，远距离浮式生产储存卸货(FPSO)装置中，或其他用途中。在浮式结构中，所述罐可以用于接收液化天然气，所述液化天然气用作燃料用于推进浮式结构。
根据一个实施例，所述流体储存设备被构造在一船中。
根据一个实施例，本发明还提供一种用于装载和卸载这种储存设备的方法，其包括通过绝缘管在一浮式或基于陆地的储存设施和所述储存设备的罐之间传输流体。
根据一个实施例，本发明还提供一种用于流体的运输系统，所述系统包括上述提及的储存设备，绝缘管，其设置为以连接所述罐至一浮式或基于陆地的储存设施，和一泵，其用于通过所述绝缘管在浮式或基于陆地的储存设施和所述罐之间驱动流体流动。
本发明的另一个目的是提出一种气体穹顶构造，尤其在帮助限制蒸汽泄漏方面其特别可靠。
为了达到该目的，根据一个实施例，本发明提供一种用于密封隔热罐的气体穹顶构造，所述罐设置于由内壳和外壳限定的双壳体内侧；所述气体穹顶构造旨在穿过双壳体和罐的顶壁，所述罐包括至少一个抵靠内壳的隔热障和用于与容纳在罐中的流体接触的密封膜，从而提供一路径，用于蒸汽在罐的内部空间和布置于罐外部的至少一个蒸汽头之间流动；所述气体穹顶构造包括：
-一外鼓，其能够分别穿过设置在所述外壳和所述内壳中的两个开口；
-一内鼓，其在所述外鼓内侧延伸并固定于所述外鼓，并且用于与所述密封膜密封连接；
-一中间绝缘缝隙，其设置于所述内鼓和所述外鼓之间；
所述外鼓和所述内鼓各自具有一顶端；
一蒸汽采集管径向地且以密封的方式穿过所述外鼓、所述中间绝缘缝隙和所述内鼓，并且在所述内鼓的内侧开口；
所述顶端在相同水平平面中停止，并且通过一组装凸缘密封地连接在一起；所述中间绝缘缝隙向所述内鼓和外鼓的顶端延伸；所述气体穹顶构造还包括一盖和一环形密封件，所述盖通过附接构件与所述组装凸缘附接，所述环形密封件压缩在所述盖和所述组装凸缘之间。
因此，在这样的设置中，所述中间绝缘缝隙向上延伸至所述组装凸缘，从而进一步帮助密封件隔热且限制泄漏的风险。
附图说明
通过参考附图，阅读下列本发明的一些具体实施例的描述，将更清楚的理解本发明并且本发明的其他目的、细节、特征和优选也将更清楚，所提供的本发明的一些实施例仅作为说明性而不是限制性的示例。
图1是气体穹顶构造的透视图，所述气体穹顶构造穿过一船的双壳体和一密封隔热罐的顶壁，所述罐抵靠在所述双壳体的内壳上。
图2是图1所示的气体穹顶构造的横截面。
图3详细示出了用于收集气相中的气体的管穿过所述外鼓、内鼓和中间绝缘缝隙的区域的横截面。
图4是图1所示的气体穹顶构造的透视图，其中所述气体穹顶构造穿过设置于所述内壳中和外壳中的开口。
图5详细地示出了在所述气体穹顶构造的内鼓上的安装有用于收集气相中的气体的管的过滤器和支撑所述收集气相中的气体的管的支撑设备的透视图。
图6示出了LNG运输船的罐，以及用于装载/卸载该罐的终端的剖视图。
图7示出了密封隔热罐的壁的局部剖视透视图。
图8示出了根据第二实施例的气体穹顶构造的局部横截面图。
图9示出了根据第三实施例的气体穹顶构造的局部横截面图。
具体实施方式
参考图1，该图示出了用于储存，例如液化天然气(LNG)或液化石油气(LPG)，的液化气体的密封隔热罐的气体穹顶构造1。所述气体穹顶构造1限定了一路径，用于蒸汽在所述罐的内部空间2和位于所述罐的外侧的一个或多个蒸汽头3、48之间的流动。
所述罐设置于具有一外壳4和一内壳5的船的双壳体内侧。所述内壳5形成所述罐的承载结构。所述罐大致为多面体形。
参考图7，描述了根据一个实施例的密封隔热罐的壁的多层结构。罐的每个壁在所述罐的厚度方向上从外侧到内侧包括一个二级隔热障6，其抵靠在所述内壳5上，一个二级密封膜7，一个一级隔热障8和一个一级密封膜9，所述一级密封膜9用于与所储存在罐中的流体接触。
所述一级隔热障8和所述二级隔热障6各自由隔热元素制成，更具体地，由平行六面体的隔热盒10制成，所述隔热盒10有规律地设置成彼此相邻的样式。每个隔热盒10包括一基板11和一盖板12。侧板13和内部腹板14在所述基板11和所述盖板12之间在所述罐壁的厚度方向上延伸。所述基板11和盖板12以及内部腹板14限定了安装例如膨胀珍珠岩等隔热衬里的空间。每个隔热盒10通过锚接构件的方式容纳抵靠在所述内壳5上。所述一级隔热障8的隔热盒10和所述二级隔热障6的隔热盒10分别承载所述一级膜9和二级膜7。
所述二级膜7和一级膜9各自由一系列由
Figure BDA0001905098290000061
制成的平行铁板15制成，并具有折叠边缘，其与同样由
Figure BDA0001905098290000062
制成的细长焊接支撑件16交替设置。所述铁板15在宽度方向上包括一平面中央条带和折叠的侧向边缘，平面中央条带抵靠在所述隔热盒10的盖板12上，所述折叠的边缘大致沿垂直规范所述平面中央条带的方向延伸。所述铁板15的折叠的边缘与焊接支撑件16密封焊接。每个焊接支撑件16例如通过容纳在设置在所述隔热盒10的盖板12中的倒T形槽中，保持在隔热障6、8的下方。
在两壁之间的角落，所述两壁的二级膜7和一级膜9通过一连接环17以具有方形横截面的管的形式连接。所述连接环17形成一结构，其帮助吸收由二级膜7和一级膜9的热收缩、壳体的变形以及货物的移动引起的拉力。
参考图2和4，现在将描述分别穿过设置于外壳4的开口18和内壳5的开口19的气体穹顶构造1。所述气体穹顶构造1包括一圆柱形外鼓20，其穿过外壳4中的开口18和内壳5中的开口19。外鼓20的两端都是敞开的。所述外鼓20安装有两个轴环21、22，其分别能够将所述气体穹顶构造1附接到所述外壳4和所述内壳5。所述轴环21、22焊接到外鼓20并且径向地相对于所述外鼓20的轴线向外突出。如图4所示，用于附接到所述内壳5的述轴环22的外直径小于设置于所述外壳4中的开口18的外径，以便当安装所述气体穹顶构造1时允许其穿过所述外壳4中的开口18。然而，所述轴环22的外径大于设置于所述内壳5中的开口19的外径。因此，所述轴环22可以密封地焊接于围绕在所述开口19的内壳5上。所述另一轴环21用于与所述围绕在设置于所述外壳4中的开口18的外壳4密封地焊接，并且由于这个原因，所述另一轴环21的外径大于所述开口18的外径。
所述气体穹顶构造1还包括一附接到所述外鼓20的内鼓23。所述内鼓23由圆柱形周向壁形成，并在所述内鼓23的两端开口。所述内鼓23与外鼓20同轴并且在所述外鼓20的内侧延伸。因此，在所述外鼓20和所述内鼓23之间设置有中间绝缘缝隙24。所述内鼓23向所述外鼓20的顶端延伸并且所述外鼓23和内鼓20的顶端通过一大致水平的组装凸缘25密封地连接在一起。所述组装凸缘25包括一内部和一外部，所述内部连接所述外鼓20和所述内鼓23的端部，所述外部从所述外鼓20径向地向外突出。
具体如图2和4所示，所述外鼓20和所述内鼓23各自安装有至少一个波纹区域31、32，所述波纹区域允许其根据液化气体蒸汽是否容纳于所述气体穹顶构造1中而膨胀或收缩。
在一个实施例中，为了实际目的：将轴环21和22相对于壳4和5定位，和/或补偿壳体4、5的相对定位中的公差，可以将轴环21和22中的一个和/或另一个，尤其是轴环21焊接到半月形垫片上，所述垫片预先焊接在各个围绕开口18、19的壳4、5上。所述垫片的厚度可以制成以确保所述轴环21、22和各个垫片之间以及垫片和壳体4、5之间的接触。
可替代地，所述波纹区域31、32各自具有一额外的长度，其允许所述穹顶构造，尤其允许所述内鼓23和外鼓20在安装时被压缩，这种压缩效果在通过冷却所述罐2产生热收缩期间减小或实际消失。为此目的，可以使用一种压缩工具以在将所述轴环21焊接到所述壳体4时，将所述轴环21压靠在所述壳体4上且压缩所述波纹区域31、32。
所述气体穹顶构造1还安装有一活动盖26，以允许通过所述气体穹顶构造1进入所述罐，尤其是用于罐维护及检查操作。所述盖26在其顶面具有一挂钩构件27，其允许借助于操作工具进行操控。所述盖26抵靠在所述组装凸缘25上，并且借助于多个附接构件28附接到其上，具体如图1和4所示，每个所述附接构件28穿过设置在所述盖的周向上的孔以及设置在所述组装凸缘25的外部中的孔。所述附接构件28例如由螺栓构成，所述螺栓包括一螺纹杆和与所述螺纹杆合作的螺母。
此处未示出的密封件压缩在所述盖26和所述组装凸缘25之间，从而有助于在所述内鼓23的外侧和内铡之间提供密封。所述密封件例如定位在比附接构件安装的直径小的直径上，即在组装凸缘25的内部和所述盖26之间。根据本文未示出的变更例，所述一个或多个密封件位于设置于所述盖26的凹槽中或设置于所述组装凸缘25的凹槽中。所述密封件可以是平坦的或复曲面的。
所述密封件是例如由用玻璃和/或芳族聚酰胺和/或碳纤维强化的聚四氟乙烯(PTFE)、丁二烯丙烯腈(NBR)等聚合物制成，例如品牌
Figure BDA0001905098290000081
制造的。作为如上所描述的设置的结果，尤其地，中间绝缘缝隙24向上延伸至所述组装凸缘25，所述密封件以满足的方式隔热的事实，帮助限制了损坏所述密封件以及泄漏的风险。
而且，如图2和4所示，所述盖26在其朝向所述内鼓23的内侧的内表面上包括一由绝缘材料制成的突起33，其啮合于内鼓23中。所述由绝缘材料制成的突起33的直径略小于内鼓23的直径。这种设置也促进了密封件的隔热。所述由绝缘材料制成的突起33尤其是由刚性或柔性绝缘泡沫，例如聚氨酯泡沫或三聚氰胺制成。
在底部，所述内鼓23和所述外鼓20也彼此密封连接，以使设置于所述内鼓23和所述外鼓20之间所述中间绝缘缝隙24密封。为此目的，一环形凸缘29密封地焊接于所述外鼓20的底部边缘和所述内鼓23的底部边缘之间。
所述外鼓20和所述内鼓23穿过所述罐的顶壁，即所述二级隔热障6和一级隔热障8，以及二级膜7和一级膜9，并开口在所述罐的内侧。如图2示意性所示，所述内鼓23和所述外鼓20向上延伸至所述罐的顶壁的一级膜9。所述一级膜9密封地与所述环形凸缘29连接，以为所述一级膜9的密封性提供连接性。而且，所述二级膜7密封地与所述外鼓20连接，以便为所述二级膜7的密封性提供连续性，其中所述二级膜7位于所述二级隔热障8和二级隔热障6之间。为此目的，根据一个实施例，如图2示意性所示，所述外鼓20安装有一第三环形轴环30，其从所述外鼓20径向地朝外突出，从而形成一适合允许所述二级膜7焊接到所述外鼓20的支撑件。在一个本文中未示出实施例中，所述内鼓23和所述外鼓20沿着所述罐的顶壁的一级膜9延伸，所述一级膜9与一额外的环形轴环焊接(本文中未示出)并朝向所述外鼓23的外侧径向突出。
在示出的实施例中，所述中间绝缘缝隙24填充有绝缘衬里24，其均匀分布于所述外鼓20和所述内鼓23之间的所述外鼓20的内表面上。所述绝缘衬里34包括一个或多个绝缘材料，其选自玻璃绒、岩壁、棉绒、纤维材料、珍珠岩、膨胀珍珠岩、聚合物泡沫和气凝胶。在所示出的实施例中，所述绝缘衬里34在与所述内鼓23的波纹区域32相对应的区域中具有一凹槽46，其允许容纳所述波纹区域32。
在另一个实施例中，所述中间绝缘缝隙24置于所述真空中。在这种实施例中，所述气体穹顶构造1安装有一可密封的连接件，其穿过所述内鼓23或所述外鼓20，且开口在所述中间绝缘缝隙24的内侧，并且其适于与一真空泵相连以允许存在于所述中间绝缘缝隙24中的气体被吸走，从而将其置于真空中。在另一个实施例中，合并上述描述的两个实施例以使所述中间绝缝隙24既填充有一绝缘衬里24又置于真空中。
所述气体穹顶构造1还包括至少一个蒸汽采集管35，其以密封的方式径向穿过所述外鼓20、所述内鼓23和所述中间绝缘缝隙24，从而在所述内鼓23的内侧和置于所述罐的外侧的蒸汽头3、48之间传输蒸汽。因此所述蒸汽采集管35不穿过所述盖26，这在操作员需要进入所述罐的内侧时有助于简化去除和安装所述盖26的操作。
更具体地，所述蒸汽采集管35以密封的方式穿过所述绝缘套筒37(如图3中详细示出的)，所述绝缘套筒37径向地穿过所述外鼓20、所述内鼓23和所述中间绝缘缝隙24。所述绝缘套筒37包括两个同轴的圆柱形壁，其密封地连接在一起并且通过一置于真空中的环形缝隙彼此分隔。为此目的，所述绝缘套筒37包括一可密封的连接件38，其开口于所述环形缝隙的内侧上，并且用于与真空泵相连，从而将所述环形缝隙置于真空中。
尽管在本文所示的优选的实施例中，一单个蒸汽采集管35以密封的方式且径向地穿过所述外鼓20和内鼓23，所述气体穹顶构造还可以包括几个蒸汽采集管35，其以密封的方式且径向地穿过所述外鼓20和所述内鼓23。
图2和4示出了蒸汽采集管35具有一弯曲部，从而使所述蒸汽采集管35具有一下部36，其朝向所述罐的内部空间并与所述内鼓23和所述外鼓20的轴线平行定向。所述弯曲部和所述下部36可卸除地附接到所述蒸汽采集管35的剩余部，例如通过螺栓连接的组装凸缘的方式。因此，所述弯曲部和所述下部36可以被拆开以允许人或设备穿过该气体穹顶构造1。
所述气体穹顶构造1还安装有一支撑设备39，具体如图2、4、5所示，其支撑所述蒸汽采集管35的下部36并且设置成以分散施加于所述下部36围绕所述内鼓23的内周向的力。为此目的，所述支撑设备39包括一第一环形板40、一第二环形板41和多个臂42，所述第一环形板40附接到所述内鼓23上并且径向地朝向所述内鼓23的内侧突出，所述第二环形板41附接到所述蒸汽采集管35的下部36并且径向地朝向所述蒸汽采集管35的外侧突出，所述多个臂42以规律的间距分布于围绕在所述蒸汽采集管35的下部36并且各自附接在所述第一环形40和所述第二环形板41之间，例如通过螺栓连接。而且，如图2和5所示，所述第一环形板40有利地通过由薄金属片制成的支撑支架43支撑，所述薄金属片焊接在所述内鼓23和所述第一环形板40的下表面上。
在如图2所示的实施例中，所述气体穹顶构造1包括锚固突片49，其设置于所述中间绝缘缝隙24中间并且焊接在所述支撑支架43的附接区域中的所述内鼓23和所述外鼓20之间。这种锚固突片49的目的在于吸收外鼓20上支撑蒸汽采集管35的一些力，尤其是当所述内鼓20的厚度意味着它没有足够的机械强度时。
而且，所述蒸汽采集管35的下部36安装有一产生水头损失的过滤器44，从而有助于防止液相中的气体上升回蒸汽头3中并离开罐。
所述气体穹顶构造1还包括至少一个管45，其用于供应液相气体，尤其如图2和4所示，其在所述外壳4的上方穿过所述外鼓20、所述中间绝缘缝隙24和所述内鼓23，并沿着所述内鼓23下降，以便通向罐的内部空间。在所述罐的内部空间，所述管45具有多个注射喷嘴，液化气可以通过所述喷嘴喷射，以冷却储存于所述罐中的气相气体，从而限制罐内部空间内的蒸汽压的抬升。
如图1所示，所述蒸汽采集管35在所述气体穹顶构造1的外侧与导向两个独立的蒸汽头3、48的三通连接件47相连。所述蒸汽头中的一个48安装有安全阀，此处其未示出。校准所述安全阀，从而当所述罐中的蒸汽压高于0和2bar之间，例如0.2和0.4bar之间的阙值时，确保气相中的气体能够离开所述罐。鉴于尤其是弯曲区域和过滤器44引起的水头损失，校准所述安全阀以使压力略低于罐中的蒸汽压力不得超过的阙值压力。该蒸汽头48可以用于当超压时从罐中吸取蒸汽，以控制罐内侧的压力，从而避免超压而可能引起的罐的损坏。
例如，该蒸汽头48将蒸汽传输至船舶的通风桅杆、燃烧器、推进装置或液化装置，其中在液化装置中所述气相中的气体再液化然后在液相状态下再次引入罐中。所述其他蒸汽头3的目的在于允许蒸汽在装载和卸载所述罐期间流动。具体地，在装载操作期间，当液相气体从供应终端转移至罐中时，气相中的气体同时通过气体穹顶构造1和蒸汽头3从所述罐中转移至所述终端，以保持罐的气体层中的压力基本恒定。相反地，在卸载操作期间，当液化气体从所述罐转移至终端时，所述气相中的气体同时从所述终端转移至所述罐中以防止罐中的压力减少。
所述外鼓20、内鼓23、轴环21、22，所述支撑设备39和所述蒸汽采集管35由金属材料制成，例如不锈钢，或例如含有镍或锰的铁合金。
参考图8，该图示出了根据第二实施例的气体穹顶构造1。该气体穹顶构造1不同于之前描述的气体穹顶构造，其还包括一位于两个轴环21、22之间的额外的绝缘障50。为此目的，所述气体穹顶构造1包括一额外的鼓51，其在所述外鼓20的外侧径向延伸，并围绕整个外鼓延伸。所述额外的鼓51包括一底端，其焊接于轴环22，和一顶端，其焊接于轴环21。所述额外的鼓51的直径小于轴环21、22的直径。更具体地，所述额外的鼓51的直径制成使所述轴环21、22的每个在其外周向具有一用于焊接一个壳的环形表面，所述环形表面的尺寸足够大，以用于获取满意的焊接。
在所示出的实施中，所述额外的鼓51安装有一波纹区域52，其允许所述额外的鼓51膨胀或压缩。而且，设置于所述外鼓20和所述额外的鼓51之间的缝隙填充有绝缘衬里53，所述绝缘衬里53包括一个或多个绝缘材料，所述绝缘材料选自玻璃绒、岩壁、棉花绒、纤维材料、珍珠岩、膨胀珍珠岩、聚合物泡沫和气凝胶。所述额外的鼓51和所述绝缘衬里53在组装于所述船舶的双壳体之前在车间中预组装在所述气体穹顶构造1上。这种设置有助于增加气体穹顶构造1的隔热容量，尤其在位于所述两个壳4、5之间的空间中。而且，所述额外的鼓51密封地焊接于所述轴环21、22，从而使所述额外的鼓51形成一额外的密封障，以适用于防止天然气进入所述两个壳4、5之间的区域中。
参考图9，该图示出了根据第三实施例的气体穹顶构造1。该实施例与图8中描述的实施例的不同之处在于，所述中间绝缘缝隙24设置于所述内鼓23和所述外鼓20之间，并且分成两个分区，一级分区24a和二级分区24b，其彼此密封。这种设置为气体穹顶构造提供了额外的密封水平。为此目的，所述气体穹顶构造1包括一例如由金属制成的环形分区54，其具有一内周向和外周向，所述内周向密封地与所述内鼓23焊接，所述外周向密封地与所述外鼓20的部分焊接，所述外鼓的部分位于所述壳体5的高度和所述二级密封膜7之间。在所示的实施例中，所述环形分区54在二级密封膜7处延伸。所述二级分区24b填充有绝缘衬里，其包括一个或多个绝缘材料，所述绝缘材料选自玻璃绒、岩壁、棉花绒、纤维材料、珍珠岩、膨胀珠珍岩、聚合物泡沫和气凝胶和/或适于与真空泵相连的材料，以置于真空中。所述一级分区24a也填充有绝缘衬里，其包括一个或多个所述的绝缘材料。
而且，在所示的实施例中，所述外鼓20包括一个或多个端口55，其允许一级分区24a与所述一级隔热障8连通。因此，所述一级分区24a能够与所述一级隔热障8同时用惰性气体冲洗并且所述一级分区24a能够连接到检测装置，该检测装置通过分析存在于一级隔热障中的气体来检测一级和/或二级膜中是否存在泄漏。
上述描述的技术用于制造气体穹顶构造，其可以用于不同类型的基于陆地的设施或例如LNG运输船等浮式结构中，或其他应用中的膜罐。
参考图6，LNG运输船70的剖视图示出了一密封绝缘的罐71，其大致为棱形并安装于所述船的双壳体72中。所述罐71的壁包括一级膜、二级膜、两个隔热障，所述一级膜用于与储存于罐中的LNG接触，所述二级膜设置在所述一级膜和所所述船的双壳体72之间，所述两个隔热障分别设于所述一级膜和所述二级膜之间以及所述二级膜和所述双壳体72之间。
以本身已知的方式，可以通过合适的连接件，将设置于船的上甲板上的装载/卸载管73与航海站或港口码头相连，从而将LNG货物转移至罐71中或从罐71中转移LNG货物。
图6示出了航海站的示例，其包括一装载和卸载站75，一海底管道76和一基于陆地的设施77。所述装载和卸载站75是固定的离岸装置，其包括可移动臂74和支撑所述可移动臂74的塔架78。所述可移动臂74承载一束可以连接到所述装载/卸载管73的绝缘柔性管79。所述可定向的可移动臂74适于所有尺寸的LNG运载船。此处未示出的连接管延伸至塔架78内。所述装载和卸载站75允许所述LNG运载船70从所述基于陆地的设施77中装载或卸载至所述基于陆地的设施77中。所述装载和卸载站75包括液化气体存储罐80和连接管81，所述连接管81通过海底管道76连接到所述装载和卸载站75。所述海底管道76允许将液化气体在装载或卸载站75和基于陆地的设施77之间长距离转移，距离例如为5km，这允许LNG运输船70在装载和卸载操作期间能够与海岸保持长距离。
为了产生转移所述液化气体所需的压力，在所述船70中安装泵和/或在基于陆地的设施77中安装泵和/或在装载和卸载站75中安装泵。
尽管已经结合若干具体实施例描述了本发明，显而易见的是所述实施例不以任何方式限制本发明，本发明包括所述已描述的装置的技术等同物以及已描述的装置的组合，只要其被本发明的背景所覆盖。
所使用的动词“包含”或“包括”及其同义词不排除权要求中公开以外的元件或步骤的存在。
在权利要求中，括号内的参考符号的使用不应被解释为对权利要求的限制。

Claims (25)

1.一种用于密封隔热罐的气体穹顶构造(1)，所述罐设置于由一内壳(5)和一外壳(4)限定的双壳体内侧；所述气体穹顶构造(1)旨在穿过所述双壳体和所述罐的顶壁，所述罐包括至少一个抵靠所内壳(5)的隔热障(6)和一用于与容纳在所述罐中的流体接触的密封膜(9)，从而提供一路径，路径用于蒸汽在所述罐的内部空间和布置于所述罐外侧的至少一个蒸汽头(3)之间流动；所述气体穹顶构造(1)包括：
-一外鼓(20)，其能够穿过分别设置在所述外壳(4)和所述内壳(5)中的一个第一开口(18)和一个第二开口(19)；
-一内鼓(23)，其在所述外鼓(20)内侧延伸并固定于所述外鼓(20)上，其敞开以便与所述罐的内部空间连通，并包括用于与所述密封膜(9)密封连接的一外周壁；
-一中间绝缘缝隙(24)，其设置于所述内鼓(23)和所述外鼓(20)之间；
-所述外鼓(20)包括第一轴环(21)和第二轴环(22)，其从所述外鼓(20)径向地向外突出并且分别适合地焊接到围绕设置在所述外壳(4)中的第一开口(18)的所述外壳(4)上，和焊接到围绕设置在所述内壳(5)中的第二开口(19)的所述内壳(5)上。
2.根据权利要求1所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，用于与所述内壳(5)密封地焊接的所述第二轴环(22)具有一小于所述第一轴环(21)的直径。
3.根据权利要求1或2所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，所述外鼓(20)和所述内鼓(23)各自具有一顶端；所述顶端在一个相同水平平面上停止并且通过一组装凸缘(25)密封地连在一起；所述气体穹顶构造(1)还包括一盖(26)，其通过附接构件(28)与所述组装凸缘(25)相连，以及一环形密封件，其压缩于所述盖(26)和所述组装凸缘(25)之间。
4.根据权利要求3所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，所述组装凸缘(25)包括一外部，其径向地突出于所述外鼓(20)之外；所述附接构件(28)穿过设置于组装凸缘(25)的所述外部中的孔。
5.根据权利要求3所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，所述盖(26)包括一内表面，其朝向所述内鼓(23)的内侧；所述内表面上设置有由绝缘材料制成的突起(33)，其啮合于所述内鼓(23)中。
6.根据权利要求1所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，还包括一蒸汽采集管(35)，其适用于在所述内鼓(23)的内侧和蒸汽头(3)之间传输蒸汽；所述蒸汽采集管(35)径向并且以密封的方式穿过所述外鼓(20)、所述中间绝缘缝隙(24)和所述内鼓(23)，并且在所述内鼓(23)的内侧开口。
7.根据权利要求6所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，气体穹顶构造(1)包括一绝缘套筒(37)，其径向地且以密封的方式穿过所述外鼓(20)，所述中间绝缘缝隙(24)以及所述内鼓(23)，其中所述蒸汽采集管(35)以密封的方式穿过所述绝缘套筒(37)。
8.根据权利要求7所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，所述绝缘套筒(37)包括两个同轴的圆柱形壁，其密封地连接在一起并且通过一环形缝隙彼此分离；所述绝缘套筒(37)包括一可密封的连接件(38)，所述连接件(38)在所述环形缝隙的内侧开口并且适于与一真空泵相连，以便将所述环形缝隙置于真空中。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，所述蒸汽采集管(35)具有一弯曲部，其设置于所述内鼓(23)内侧，并且包括一下部(36)，其与朝向所述罐的内部空间的所述内鼓(23)平行定向。
10.根据权利要求9所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，还包括一支撑设备(39)，其支撑所述蒸汽采集管(35)的下部(36)并且设置为分布施加于所述下部(36)的围绕所述内鼓(23)的内周向的力。
11.根据权利要求10所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，所述支撑设备(39)包括一第一环形板(40)、一第二环形板(41)和多个支撑臂(42)，所述第一环形板(40)附接到所述内鼓(23)上并且径向地朝向所述内鼓(23)的内侧突出，所述第二环形板(41)附接到所述蒸汽采集管(35)的下部并且径向地朝向所述蒸汽采集管(35)的所述下部(36)的外侧突出，所述多个支撑臂(42)以规律的间距分散地围绕在所述蒸汽采集管(35)的下部(36)并且各自包括一第一端和第二端，所述第一端附接到所述第一环形板(40)上，所述第二端附接到所述第二环形板(41)上。
12.根据权利要求9所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，所述蒸汽采集管(35)的下部(36)安装有一过滤器(44)。
13.根据权利要求6所述的气体穹顶构造，其特征在于，所述蒸汽采集管(35)与设置于所述外鼓(20)外侧的三通连接件(47)相连。
14.根据权利要求1或2所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，所述内鼓(23)和所述外鼓(20)各自包括波纹区域(31、32)。
15.根据权利要求1或2所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，所述中间绝缘缝隙(24)填充有置于真空和/或第一绝缘衬里(34)中的气相。
16.根据权利要求1或2所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，所述中间绝缘缝隙(24)具有一底端，其通过一环形凸缘(29)密封地封闭。
17.根据权利要求1或2所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，还包括一额外的鼓(51)，其径向地朝所述外鼓(20)延伸并且具有一焊接于所述第一轴环(21)的顶端和一焊接于所述第二轴环(22)的底端，以及一设置于所述额外的鼓(51)和所述外鼓(20)之间的第二绝缘衬里(53)。
18.根据权利要求1或2所述的气体穹顶构造(1)，其特征在于，所述设置于所述内鼓(23)和所述外鼓(20)之间的中间绝缘缝隙(24)被分成一个一级分区(24a)和一个二级分区(24b)，并彼此相互密封。
19.根据权利要求18所述的气体穹顶构造，其特征在于，所述一级分区安装有一个或多个设置于所述外鼓的端口，其用于使一级分区与一级隔热障连通。
20.一种流体储存设备，其包括一由一内壳(5)和一外壳(4)限定的双壳体和一设置于所述双壳体中的一密封隔热罐；所述罐包括：
-一隔热障(6)，其抵靠所述内壳(5)；
-一密封膜(9)，其用于与容纳于所述罐中的流体接触；和
-一如权利要求1至19中任一项所述的气体穹顶构造(1)，其穿过所述外壳(4)、所述内壳(5)、所述隔热障(6)和所述密封膜(9)，通过这种方式以提供一路径，路径用于蒸汽在所述罐的内部空间和布置于所述罐的外侧的蒸汽头(3)之间流动；所述气体穹顶构造(1)的第一轴环(21)焊接于设置于所述外壳(4)中的第一开口(18)周围的外壳(4)，所述气体穹顶构造(1)的第二轴环(22)焊接于设置于所述内壳(5)的第二开口(19)周围的内壳(5)，并且所述内鼓(23)与所述密封膜(9)密封连接。
21.根据权利要求20所述的流体储存设备，其特征在于，设置于所述内壳(5)中的第一开口(18)的直径小于设置于所述外壳(4)中的第二开口(19)的直径，并且所述第二轴环(22)的直径小于设置于所述外壳(4)中的第二开口(19)的直径并且大于设置于所述内壳(5)中的第一开口(18)的直径。
22.根据权利要求20或21所述的流体储存设备，其特征在于，所述隔热障(6)是二级隔热障，所述密封膜(9)是一级密封膜，所述罐还包括一个二级密封膜(7)和一个一级隔热障(8)，所述二级密封膜(7)抵靠在所述二级隔热障上，所述一级隔热障(8)设置于所述二级密封膜(7)和所述一级密封膜之间；所述外鼓包括一第三轴环(30)，其朝向所述外鼓(20)的外侧径向地突出并且与所述二级密封膜(7)密封连接。
23.根据权利要求20或21所述的流体储存设备，其特征在于，流体储存设备构造成船形。
24.一种用于装载或卸载根据权利要求20至23中任一项所述的流体储存设备的方法，所述方法包括通过绝缘管(73、79、76、81)在浮式或基于陆地的储存设施(77)和所述储存设备的罐之间传输流体。
25.一种流体运输系统，所述系统包括如权利要求20至23中任一项所述的流体储存设备、绝缘管(73、79、76、81)，其设置为连接所述罐(71)和浮式或基于陆地的储存设施(77)，和一泵，其用于通过所述绝缘管在所述浮式或基于陆地的储存设施和所述罐之间抽吸流体。
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