CN112513516A - 在液穹中具有连续波纹的密封且热绝缘容器 - Google Patents
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Abstract
一种整合在承重结构中的密封且热绝缘容器,所述容器的壁包括锚固到所述承重结构的绝缘块和波纹状密封膜(16),所述密封膜(16)包括平行于波浪方向的一系列波纹(18),其中所述密封膜的所述波纹(18)在天花板壁与锚固到烟囱(8)的第一壁的第一液穹壁(23)之间是连续的,并且其中与所述第一液穹壁(23)相邻的第二液穹壁(24)还包括额外厚度层(25),所述额外厚度层的尺寸设置为使得所述第一液穹壁(23)的所述密封膜(16)的所谓连续波纹(18)和由所述第一液穹壁和第二液穹壁的所述密封膜(16)之间的接合部形成的边缘(22)隔开最小距离。
Description
技术领域
本发明涉及具有膜的密封且热绝缘贮罐的领域。具体地,本发明涉及用于储存和/或运输处于低温的液化气的密封且热绝缘贮罐的领域,诸如用于运输具有例如在-50℃与0℃之间温度的液化石油气(也称为LPG)或用于运输在大气压力下处于-162℃的液化天然气(LNG)的贮罐。这些贮罐可以安装在岸上或在浮式结构上。在浮式结构的情况下,贮罐可以旨在用于运输液化气或用于接收用作燃料来推动浮式结构的液化气。
在一个实施方式中,液化气是LNG,即在大气压力下存储在约-162℃的温度下的具有高甲烷含量的混合物。也可以设想其他液化气,尤其是乙烷、丙烷、丁烷或乙烯。
背景技术
文件FR2991430描述了液化天然气运输领域中的一种密封且热绝缘的贮罐结构,其中贮罐包括支撑结构和固定到支撑结构的贮罐壁。贮罐壁包括:主密封屏障,其旨在与容纳在贮罐中的产品接触并且平行于支撑结构的支撑壁延伸;辅密封屏障,其设置在主密封屏障与支撑壁之间并且平行于支撑壁延伸;主绝缘屏障,其设置在主密封屏障与辅密封屏障之间;以及辅绝缘屏障,其设置在辅密封屏障与支撑壁之间。主密封膜包括波纹以便吸收贮罐中的应力。
支撑结构包括具有孔口的顶壁,连接所述支撑结构的内部与外部的液穹竖井超过该顶壁。例如,这样的支撑结构是甲烷运输船类型的船,其顶壁由船的甲板形成。贮罐还包括竖井中的液穹壁以便确保贮罐在液穹水平的绝缘和密封。
发明内容
本发明所依据的一个想法是允许波纹在液穹中的密封且热绝缘贮罐的天花板壁上连续地延伸。特别地,本发明所依据的一个想法是提供一种贮罐,其中波纹在贮罐的天花板壁与液穹的一个或多个壁之间连续地延伸。本发明所依据的一个想法是将液穹中的贮罐壁的尺寸设置为使得液穹壁的密封膜的波纹位于距液穹的脊部的足够距离处。本发明所依据的一个想法是将液穹的壁的尺寸设置为使得液穹壁之间的接合部具有良好的机械强度,同时允许密封膜的良好柔性。
为此,本发明提供了一种合并在支撑结构中的密封且热绝缘贮罐,所述支撑结构包括具有孔口的顶壁和从所述孔口的边缘向外延伸的竖井壁,
所述贮罐包括锚固到所述支撑结构的所述顶壁的天花板壁,所述天花板壁包括布置成与所述支撑结构的所述顶壁的所述孔口对齐的孔口,所述贮罐还包括锚固到所述竖井壁的液穹壁,
所述贮罐壁包括锚固到所述支撑结构的绝缘体和置于所述绝缘体上的波纹状密封膜,所述密封膜包括平行于所述波浪方向的一系列波纹,
其中所述密封膜的波纹在所述天花板壁与锚固到第一竖井壁的第一液穹壁之间是连续的,所述第一竖井壁与所述连续波纹对齐地阻断所述支撑结构的所述顶壁,
并且其中,与所述第一液穹壁相邻的第二液穹壁锚固到第二竖井壁,所述密封膜在所述第一液穹壁与所述第二液穹壁之间形成第一脊部,与所述第一液穹壁相邻的第三液穹壁锚固到第三竖井壁,所述密封膜在所述第一液穹壁与所述第三液穹壁之间形成第二脊部,
所述第二液穹壁和第三液穹壁中的至少一个还包括过厚度层,所述过厚度层以使得如下的方式设置尺寸:
S11+S12=D1-(d1+2E1)>e1,并且
S11<E1且S12<E1
其中,在与所述波浪方向成直角且平行于所述支撑结构的所述顶壁的方向上,S11是当所述第二液穹壁包括一个所述过厚度层时属于所述第二液穹壁的第一过厚度层的尺寸,S12是当所述第三液穹壁包括一个所述过厚度层时属于所述第三液穹壁的第二过厚度层的尺寸,D1是所述第一竖井壁的尺寸,d1是所述第一液穹壁的所述密封膜的尺寸,E1是所述贮罐壁的所述绝缘体的厚度,并且e1是以下距离中的最小距离:所述第一脊部与所述密封膜的邻近所述第一脊部的一个所述连续波纹之间的距离,以及所述第二脊部与所述密封膜的邻近所述第二脊部的一个所述连续波纹之间的距离。
借助于这些特征,特别是借助于一个或多个过厚度层,可以选择所述竖井中的所述天花板壁的所述孔口的位置,使得i)所述波纹足够远离所述脊部以允许所述液穹壁的所述密封膜与所述第二液穹壁和第三液穹壁简单且可靠地接合,并且ii)所述波纹在所述天花板壁与所述第一液穹壁之间是连续的。换句话说,所述过厚度层使得可以定位所述天花板壁的所述孔口,使得所述天花板壁的所述密封膜的所述波纹足够远离所述脊部,以便能够在所述天花板壁与所述第一液穹壁之间连续,同时允许所述液穹壁简单且可靠地接合。
借助于这些特征,因此可以提供一种贮罐,所述贮罐具有密封膜,其通过可使液穹中的天花板壁的波纹延伸而具有良好的柔性(包括在液穹水平处具有良好的柔性),通过中断所述波纹同时保持所述液穹壁之间可靠的接合而不会产生任何的应力集中点。
本发明还提供了以下情形:设置并固定在所述竖井的相对壁上的所述绝缘体的厚度彼此不同,甚至不同于设置并固定在所述支撑结构的所述壁上的所述贮罐壁的所述绝缘体的厚度。
根据实施方式,这种密封且热绝缘贮罐可以包括以下特征中的一个或多个。
根据一个实施方式,所述第二液穹壁和所述第三液穹壁平行于所述波浪方向延伸。
所述竖井可以以不同形式产生。根据一个实施方式,所述竖井具有矩形区段的形式。
根据一个实施方式,所述竖井包括第四竖井壁,所述第四竖井壁与所述第一竖井壁平行且相对并且支撑第四液穹壁。
根据一个实施方式,所述支撑结构的横向壁包括在所述顶壁的上方伸出的一部分,所述伸出部分形成一个所述竖井壁。换句话说,竖井壁被布置在与所述支撑结构的横向壁相同的平面中,所述竖井壁使所述支撑结构的所述横向壁在所述顶壁上方延伸。根据一个实施方式,所述支撑结构的这个伸出部分形成所述第四竖井壁。
根据一个实施方式,锚固到所述支撑结构的所述横向壁的所述伸出部分的所述液穹壁具有与锚固到所述支撑结构的所述横向壁的所述贮罐壁的结构和厚度相同的结构和厚度。
根据一个实施方式,所述波纹根据规则波距p1并置,并且其中e1<p1。
借助于这些特征,附加层的尺寸设置为使得所述天花板壁的所述孔口可以被布置成使得所述天花板壁的波纹在外部邻近所述天花板壁的所述孔口,也就是说,不通向所述天花板壁的所述孔口中并因此不在位于距所述脊部一定距离处的所述第一液穹壁上延伸。因此,所述天花板壁的所述外部相邻波纹可以在所述天花板壁上围绕所述天花板壁的所述孔口连续。
根据一个实施方式,所述密封膜包括插入在所述系列波纹的两个相邻波纹之间的平坦部分。
根据一个实施方式,在与所述波浪方向成直角的方向上,所述波距对应于所述波纹的顶部之间的距离。
根据一个实施方式,所述距离e1是217mm并且所述波距p1是340mm。
根据一个实施方式,S11+S12<p1。
根据一个实施方式,所述第一液穹壁的所述密封膜的所述尺寸d1根据等式d1=n1*p1+Δ1进行限定,其中n1是正整数并且e1+p1>Δ1>2e1。
根据一个实施方式,所述第二液穹壁包括厚度S11的第一过厚度层,并且所述第三液穹壁包括厚度S12的第二过厚度层。
根据一个实施方式,所述密封膜的所述系列波纹是第一系列波纹,并且所述天花板壁上的所述波浪方向是所述竖井的纵向方向,
所述天花板壁的所述密封膜还包括平行于所述竖井的横向方向的第二系列波纹,所述竖井的所述纵向方向与所述竖井的所述横向方向成直角,
其中所述第二系列波纹中的波纹在所述天花板壁与所述第二液穹壁之间是连续的,所述第二竖井壁与所述第二系列波纹中的所述连续波纹对齐地阻断所述支撑结构的所述顶壁,
所述贮罐还包括锚固到第四竖井壁的第四液穹壁,所述第四液穹壁与所述第二液穹壁及第三液穹壁相邻,所述密封膜在所述第四液穹壁与所述第二液穹壁之间形成第三脊部并且在所述第四液穹壁与所述第三液穹壁之间形成第四脊部,所述第一液穹壁和所述第四液穹壁中的至少一个包括过厚度层,所述过厚度层以使得如下的方式设置尺寸:
S21+S22=D2-(d2+2E2)>e2,并且
S21<E2且S22<E2
其中,在所述竖井的所述纵向方向上,S21是当所述第一液穹壁包括一个所述过厚度层时属于所述第一液穹壁的第三过厚度层的尺寸,S22是当所述第四液穹壁包括一个所述过厚度层时属于所述第四液穹壁的第四过厚度层的尺寸,D2是所述第二竖井壁的尺寸,d2是所述第二液穹壁的所述密封膜的尺寸,并且e2是以下距离中的最小距离:所述第一脊部与所述第二液穹壁的邻近所述第一脊部的一个所述连续波纹之间的距离,以及所述第四脊部与所述第二液穹壁的邻近所述第四脊部的一个所述连续波纹之间的距离。
如在先前结合第一系列波纹所述的情况,本发明还提供了以下情形:在第二系列波纹的情况下,设置并固定到竖井的相对壁上的绝缘体的厚度彼此不同。
根据一个实施方式,所述第一液穹壁和所述第四液穹壁平行于所述竖井的所述横向方向延伸。
根据一个实施方式,将所述第一系列波纹中的两个相邻波纹隔开的所述波距p1是第一波距,所述第二系列波纹中的波纹并置且间隔开第二规则波距p2,并且其中e2<p2。
根据一个实施方式,S21+S22<p2。
根据一个实施方式,所述第二液穹壁的所述密封膜的所述尺寸d2根据等式d2=n2*p2+Δ2进行限定,其中n2是正整数并且e2+p2>Δ2>2e2。
根据一个实施方式,所述第一液穹壁包括厚度S21的第三过厚度层,并且所述第四液穹壁包括厚度S22的第四过厚度层。
根据一个实施方式,p1=p2。
所述绝缘体可以以不同方式产生。根据一个实施方式,所述绝缘体包括多个并置的绝缘面板。
根据一个实施方式,所述过厚度层插入在所述绝缘体与所述绝缘体锚固到的所述竖井壁之间。根据一个实施方式,所述过厚度层由插入在所述绝缘体与对应的竖井壁之间的多个附件元件形成。根据一个实施方式,所述过厚度层的附加元件包括插入在两个刚性板之间的绝缘衬里。根据一个实施方式,这个绝缘衬里是刚性泡沫。
根据一个实施方式,所述贮罐的所述壁的所述绝缘体包括主热绝缘屏障和辅热绝缘屏障,所述密封膜是置于所述主热绝缘屏障上的主密封膜,所述绝缘体还包括插入在所述主热绝缘屏障与所述辅热绝缘屏障之间的辅密封膜。
根据一个实施方式,本发明还提供了一种用于将密封且热绝缘贮罐的液穹组装在支撑结构中的方法,所述支撑结构包括具有预定尺寸的孔口的顶壁和从所述孔口的边缘向外延伸的竖井壁,
所述贮罐包括锚固到所述支撑结构的所述顶壁的天花板壁,所述天花板壁包括布置成与所述支撑结构的所述顶壁的所述孔口对齐的孔口,
所述天花板壁包括锚固到所述支撑结构的绝缘体和置于所述绝缘体上的波纹状密封膜,所述密封膜包括平行于波浪方向的一系列波纹,所述方法包括以下步骤:
-通过将绝缘体的部分锚固到所述竖井的壁上来使所述液穹绝缘,所述绝缘体的部分形成与由所述天花板壁的所述绝缘体形成的天花板支撑表面邻接的支撑表面,
-通过将波纹状密封膜的部分安装在由所述绝缘体的部分形成的所述支撑表面上并将所述密封膜的部分与所述天花板壁的所述波纹状密封膜紧密地连接来密封所述液穹,
其中使所述液穹绝缘的所述步骤包括对于与第一液穹壁相邻的第二液穹壁和第三液穹壁中的至少一个,将过厚度层锚固到与所述至少一个液穹壁相对应的竖井壁上,所述过厚度层插入在所述绝缘体与所述竖井壁之间,所述过厚度层以使得如下的方式设置尺寸:
S11+S12=D1-(d1+2E1)>e1,并且
S11<E1且S12<E1
其中,在与所述波浪方向成直角且平行于所述支撑结构的所述顶壁的方向上,S11是当所述第二液穹壁包括过厚度层时属于所述第二液穹壁的第一过厚度层的尺寸,S12是当所述第三液穹壁包括过厚度层时属于所述第三液穹壁的第二过厚度层的尺寸,D1是所述第一液穹壁锚固到的所述第一竖井壁的尺寸,d1是所述第一液穹壁的所述密封膜的尺寸,E1是所述贮罐壁的所述绝缘体的厚度,并且e1是所述第一液穹壁的所述密封膜的一个所述波纹与由所述第一液穹壁以及所述第二液穹壁和第三液穹壁中的一个形成的相邻脊部之间的距离,
并且其中,密封所述液穹的所述步骤包括将所述第一液穹壁的所述密封膜的波纹对准,使得波纹在所述天花板壁与所述第一液穹壁间是连续的,所述第一竖井壁与所述连续波纹对齐地阻断所述支撑结构的所述顶壁。
这样的贮罐可以形成例如用于储存LNG的岸上储存装置的一部分,或安装在浮式海岸或深水结构(尤其是甲烷运输船)、浮式储存和再气化单元(FSRU)、浮式生产和储存离岸单元(FPSO)等中。这样的贮罐还可以充当任何类型的船中的燃料贮罐。
根据一个实施方式,本发明还提供了一种用于运输冷液体产品的船,所述船包括双层船体和设置在所述双层船体中的上述贮罐。
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种船的方法,其中通过绝缘管路将冷液体产品从浮式或岸上储存装置运送到所述船的所述贮罐或从所述贮罐运送到所述储存装置。
根据一个实施方式,本发明还提供了一种用于冷液体产品的运输系统,所述系统包括:上述船;绝缘管路,所述绝缘管路被布置成将安装在所述船的船体中的贮罐连接到浮式或岸上储存装置;以及泵,所述泵用于通过所述绝缘管路将冷液体产品流从所述浮式或岸上储存装置驱动到所述船的所述贮罐或从所述贮罐驱动到所述储存装置。
附图说明
根据参考附图仅以说明性而非限制性方式给出的本发明的多个特定实施方式的以下详细描述,将更好地理解本发明,并且本发明的其他目标、细节、特征和优点将变得更清楚地显而易见。
·图1是旨在接纳密封且热绝缘贮罐的壁的支撑结构的局部示意图;
·图2是在液穹水平合并在图1的支撑结构中的密封且热绝缘贮罐的在如图3所示的水平面II-II中的局部截面图;
·图3是在液穹水平的图2的密封且热绝缘贮罐的在如图2所示的竖直平面III-III中的局部截面图;
·图4是甲烷运输船贮罐和用于装载/卸载此贮罐的终端的示意剖视图。
具体实施方式
关于图1,可以看到支撑结构1的后部部分,所述支撑结构意图接纳密封且热绝缘贮罐的壁。例如,此支撑结构1由船的双层船体形成。支撑结构1具有通常多面体的形式。支撑结构1具有两个壁(前壁2和后壁3),在此,所述两个壁是八角形形式。在图1中,仅部分地表示出前壁2,以便能够看到支撑结构1的内部空间。前壁2和后壁3是船的防撞舱壁并且横向于船的纵向方向延伸。支撑结构1还包括顶壁4、底壁5和侧向壁6。顶壁4、底壁5和侧向壁6在船的纵向方向上延伸并且将前壁2与后壁3连接。
顶壁4包括靠近后壁3的孔口7。支撑结构1还包括向上伸出的矩形平行六面体形式的竖井8,被称为液穹。此竖井8由两个横向壁(前横向壁9和后横向壁10)以及竖直地延伸并从顶壁4向上伸出的两个侧向壁11、12界定。更具体地,竖井8的每个壁9、10、11、12从形成在支撑结构1的顶壁4中的孔口7的相应边缘延伸。液穹还包括水平覆盖件(图1中未表示),所述水平覆盖件意图紧密地覆盖形成在竖井8的壁9、10、11、12之间的孔口。
参考图3,可以看到贮罐是具有多层结构的薄膜贮罐。因此,在壁的厚度方向上,贮罐的每个壁从外到内依次地具有锚固在支撑结构1上的辅热绝缘屏障13、锚固到辅热绝缘屏障13的辅密封膜14、抵靠在辅密封膜14的主热绝缘屏障15,以及锚固到主热绝缘屏障15并且意图与容纳在贮罐中的流体接触的主密封膜16。例如,主热绝缘屏障13和辅热绝缘屏障15由并置的绝缘元件形成,以便形成用于密封膜14、16的支撑表面。贮罐的这个多层结构设置在支撑结构1的壁4、5、6中的每一个上。这个多层结构还存在于竖井8的壁9、10、11、12上。
主密封膜16由彼此并置且重叠的多个金属板组成。这些金属板优选地是矩形形式的。金属板焊接在一起以便确保主密封膜16的密封。金属板例如由不锈钢制成,不锈钢是基于铁的合金、镍或锰含量高、0.5mm至1.5mm厚。
为了允许主密封膜16响应于贮罐经受的各种应力、特别是响应于由将液化气装载到贮罐中引起的热收缩而变形,金属板包括朝向贮罐的内部定向的多个波纹17。
更具体地,如图2中的虚线所示,主密封膜16包括一系列的第一平行波纹18和一系列的第二平行波纹19。第一波纹18与第二波纹19成直角延伸。因此,第一波纹18和第二波纹19在主密封膜16的基本上整个表面区域上形成规则的矩形图案。第一波纹18平行于船的纵向轴线延伸。第二波纹19平行于船的横向轴线延伸。优选地,由同一个金属板形成的第一波纹18和第二波纹19的部分平行于所述金属板的相应边缘延伸。同一个系列的波纹18、19中的波纹18、19间隔开规则波距。同一个系列的波纹中的两个连续波纹18、19之间的距离是例如大约200mm至800mm,并且理想地340mm。
作为示例,贮罐的每个壁可尤其是例如在FR2691520或文件WO14057221中描述的类型。
参考图2和图3,密封且热绝缘贮罐的锚固到支撑结构的顶壁4的天花板壁20具有孔口21。天花板壁的这个孔口21布置成与竖井8的孔口7对齐。这个孔口21由锚固到竖井8的壁9、10、11、12的贮罐壁的主密封膜16界定。因此,主密封膜16具有在锚固到竖井8的壁9、10、11、12的贮罐壁的主密封膜16的部分之间的脊部22。
为了确保液穹中的主密封膜16的良好柔性,锚固到竖井8的壁9、10、11、12的贮罐壁布置成使得所述贮罐壁的主密封膜16的波纹18、19将贮罐的天花板壁20的波纹18、19延伸。
换句话说,锚固到竖井8的前壁9和后壁10的贮罐的横向液穹壁23布置成使得天花板壁20的第一波纹18与所述横向液穹壁23的对应的第一波纹18对齐。同样地,锚固到竖井8的侧向壁11、12的贮罐的纵向液穹壁24布置成使得天花板壁20的第二波纹19与所述纵向液穹壁24的对应的第二波纹19对齐。
天花板壁20的波纹18、19与横向液穹壁23和纵向液穹壁24的对应波纹18、19对齐使得可使波纹18、19在天花板壁20与所述液穹壁23、24之间连续地延伸。这种延伸例如借助于拐角护条来实现,所述拐角护条包括将天花板壁20和液穹壁23、24的波纹18、19连接的波纹18、19的一部分。因此,贮罐的主密封膜16呈现出良好柔性,包括在天花板壁20与液穹壁23、24之间的接合处,从而限制主密封膜16中的任何张紧点的存在。
然而,天花板壁20的波纹18、19的位置独立于支撑结构1的孔口7的位置。实际上,支撑结构1的顶壁4的孔口7具有预先确定(也就是说,在将天花板壁20锚固到支撑结构1的所述顶壁4之前限定)的位置和尺寸。因此,当将天花板壁20锚固到支撑结构1的顶壁4时,形成主密封膜16的金属板在主热绝缘屏障15上连续地并置安装,这决定了孔口7处的波纹18、19的位置。
因此,当将液穹壁23、24安装在竖井8上时,不控制天花板壁20的波纹18、19与脊部22之间的距离。更具体地,不控制必须延伸到第一液穹壁23、24上的波纹18、19与由所述第一液穹壁23、24和第二相邻的液穹壁24、23的接合形成的主密封膜16的脊部22之间的距离。现在,如果距离太小,则无法可靠且牢固地产生这个接合以便承受液穹中的应力。
换句话说,热绝缘屏障13、15与辅密封膜14可具有一定的厚度,使得由第二液穹壁24、23的主热绝缘屏障15形成的支撑表面位于太靠近天花板壁20的波纹18、19的平面中,使得在不有损第一液穹壁23与第二液穹壁24之间的接合的机械强度的情况下,所述波纹18、19无法延伸到第一液穹壁23、24上。
为了避免这种情况,将液穹23、24的壁的尺寸设置为以便确保天花板壁20的孔口21相对于所述天花板壁20的波纹18、19的适当定位。为此,液穹壁23、24包括旨在适应所述液穹壁23、24的厚度的附加层25。这个附加层25插入在辅热绝缘屏障13与竖井8的对应壁9、10、11、12之间。
可以以多种方式产生这个附加层25。在图2和图3所示的优选实施方式中,这个附加层具有与热绝缘屏障13、15的结构类似的结构。例如,这个附加层25由多个平行六面体块形成,所述多个平行六面体块包括插入在例如由胶合板制成的两个刚性板之间的例如由聚氨酯泡沫制成的绝缘衬里层。在此实施方式中,辅热绝缘屏障13可以例如经由插入在附加层25的两个平行六面体块之间的锚固构件而直接地或者通过锚固或胶合到附加层25而间接地锚固到竖井8。
在未示出的实施方式中,附加层25形成辅热绝缘屏障13的不连续支撑表面。例如,附加层25的平行六面体块间隔开以便形成不连续支撑表面,所述不连续支撑表面足以在竖井8的壁9、10、11、12与辅热绝缘屏障13之间产生空间,同时允许辅热绝缘屏障13锚固到竖井8的所述壁9、10、11、12。优选地,附加层25的两个平行六面体块之间的空间填充有例如由玻璃丝制成的绝缘衬里。
这样的附加层25使得可以适应液穹壁23、24的厚度。因此,这个附加层25使得可以适应竖井8中的主密封膜16的位置并且因此适应天花板壁20中的孔口21的位置,尽管事实是支撑结构1的顶壁4中的孔口7的位置和尺寸是预定的。典型地,界定天花板壁20中的孔口21的主密封膜16的位置一方面由竖井8的壁9、10、11、12的位置决定,并且另一方面由辅热绝缘屏障13的厚度、辅密封膜14的厚度、主热绝缘屏障15的厚度和附加层25的厚度决定。
因此,附加层25以及更具体地就厚度而言的其尺寸允许完美地控制孔口7的位置和适应于所述孔口的预定尺寸,尤其是以便形成天花板20的孔口21。
优选地,孔口21的宽度d1具有在船的横向方向上取得的由以下等式限定的尺寸:
d1=n1*p1+2*Δ1
其中,n1是正整数,p1是与天花板壁的两个相邻的纵向波纹18之间的差异相对应的波距,例如p1=340mm,并且Δ1是横向液穹壁23的距离,所述距离允许所述横向液穹壁23的主密封膜16与相邻的纵向液穹壁24的主密封膜16稳定且可靠地连接。因此,Δ1满足等式e1+p1>Δ1>2e1,其中e1是脊部22与相邻的波纹之间的必需间隙以允许形成所述脊部22的液穹壁的主密封膜16之间的可靠且简单连接,例如e1=217.5mm。
此外,顶壁的孔口7具有在船的横向方向上取得的由以下等式限定的宽度D1:
D1=d1+E1+S11+E1+S12
其中,E1表示在船的横向方向上取得的纵向液穹壁24的辅热绝缘屏障13、辅密封膜14、主热绝缘屏障15和主密封膜16的厚度,例如E1=270mm,并且S11和S12表示在船的横向方向上的所述纵向液穹壁24的附加层25的厚度。S11和S12对应于由附加层25形成的过厚度,就像下文呈现的S21和22一样,并且这个附加层25由设置在辅热绝缘屏障13或在这种实施方式中的单个热绝缘屏障与竖井壁9、10、11或12(诸如绝缘材料、绝缘夹层材料(具有一个或多个表层和一个核心层)或者包括附接到胶合板/聚合物泡沫层的乳香层的多层镀膜)之间的所有元件组成。
如上文所解释,通过修改覆盖层25的厚度,可以修改孔口7中的孔口21的位置。特别地,可以修改孔口21的这个位置以便至少获得天花板壁20的波纹18与由液穹壁23、24形成的主密封膜16的脊部22之间的距离e1。因此,可以适应这个间隙,使得这些波纹18可以在横向液穹壁23上延伸同时保留密封膜的一部分,所述部分足以确保液穹壁23、24的主密封膜16之间的接合的良好机械强度。典型地,然后根据以下等式来确定覆盖层25的厚度:
S11+S12=D1-(d1+2E1)>e1,
其中,e1是由横向液穹壁23的主密封膜16形成的脊部22与邻近所述脊部22并在所述横向液穹壁23上延伸的天花板壁20的纵向波纹18之间期望的最大距离。e1小于波距p1,使得与脊部22相邻但位于孔口21外部的天花板壁20的纵向波纹18不是太靠近所述脊部22并且可以在天花板壁20上继续。
优选地,S11+S12<p1,因此允许将天花板壁20的孔口21定位在支撑结构的顶壁4的孔口7中的更大自由。
类似地,孔口21的宽度d2具有在船的纵向方向上取得的由以下等式限定的尺寸:
d2=n2*p2+Δ2
其中n2是正整数,p2是与天花板壁的两个相邻的横向波纹19之间的差异相对应的波距,例如p2=p1=340mm,并且Δ2是纵向液穹壁24的距离,所述距离使得可以将所述纵向液穹壁24的主密封膜16与相邻的横向液穹壁24的主密封膜16稳定且可靠地连接。因此,Δ2满足等式e2+p2>Δ2>2e2,其中e2是脊部22与相邻的波纹之间的必需距离以允许形成所述脊部22的液穹壁的主密封膜16之间的可靠且简单连接,例如e2=e1=217.5mm。在优选的实施方式中,Δ1等于Δ2。
在图2所示的实施方式中,竖井8的后壁10由支撑结构1的后壁3形成。因此,为便于安装,以与锚固到支撑结构的后壁3的贮罐壁相同的方式产生由竖井8的后壁10支撑的横向液穹壁23。换句话说,锚固到后壁10的横向液穹壁23没有附加层25。
因此,顶壁的孔口7还具有在船的纵向方向上取得的由以下等式限定的长度D2:
D2=d2+E2+S21+E2
其中,E2表示在船的纵向方向上取得的横向液穹壁23的辅热绝缘屏障13、辅密封膜14、主热绝缘屏障15和主密封膜16的厚度,并且S21表示在船的纵向方向上的锚固到竖井8的前壁9的横向液穹壁23的附加层25的厚度。
如上文所解释,通过修改覆盖层25的厚度S21来修改覆盖层25的厚度,孔口20可以被布置成确保波纹19与脊部22之间的距离e2。典型地,然后根据以下等式来确定覆盖层25的厚度:
S21=D2-(d2+2E2)>e2
其中,e2是由纵向液穹壁24的主密封膜16形成的脊部22与邻近所述脊部22并在所述纵向液穹壁24上延伸的天花板壁20的横向波纹19之间期望的最小距离。优选地,e2小于波距p2,使得与脊部22相邻但位于孔口21外部的天花板壁20的横向波纹19不太靠近所述脊部22并且可以在天花板壁20上继续。
在未示出的实施方式中,竖井8的后壁10与支撑结构1的后壁3不同。因此,锚固到所述后壁10的横向液穹壁23具有与锚固到前壁9的横向液穹壁23类似的结构并且包括附加层25,然而长度d2将满足等式d2=n2*p2+Δ2,其中e2+p2>Δ2>2e2。当竖井8的后壁10与支撑结构3的后壁不同时,孔口7的长度便满足等式D2=d2+E2+S21+E2+S22,S22是在船的纵向方向上取得的锚固到竖井8的所述后壁10的横向液穹壁23的附加层25的厚度。
横向液穹壁23的附加层25将满足等式S21+S22=D2-(d2+2E2)>e2。
优选地,S21+S22<p2,因此允许将天花板壁20的孔口21定位在支撑结构的顶壁4的孔口7中的更大自由。
在图2中,脊部22与液穹壁23、24的相邻波纹18、19之间的距离被示为与液穹壁23、24的任一侧上的值e1、e2相同。然而,通过修改覆盖层25的厚度S11、S12、S21、S22,脊部22与液穹壁23、24的相邻波纹之间的这些距离可以变化并且在同一个液穹壁23、24的一侧上以及在另一侧上可以相同。
数值示例:
在示例性实施方式中,相邻的波纹18之间的波距p1是340mm。
此外,e1具有与将液穹壁的主密封膜16的金属板正确地彼此焊接并且确保主密封膜16的良好机械行为的安装要求相对应的值217.5mm。
绝缘体的厚度E1=270mm+12.5mm,270mm表示主热绝缘屏障15、辅密封膜14和辅热绝缘屏障13的厚度,并且12.5mm表示插入在辅热绝缘屏障13与支撑结构3之间或者过厚度层与支撑结构3之间的乳香(未示出)的厚度。
在此数值示例中,天花板壁20的孔口21的宽度d1=n1×340+2×217.5mm,n1的值是例如n1=13或n1=14或甚至n1=15。例如,在n1=13的情况下,天花板壁的孔口21的宽度d1=13×340+2×217.5=4420+435=4855mm。
支撑结构1的顶壁4的孔口7具有例如宽度D1=d1+2*E1+260mm。
因此,可以修改过厚度S11和S12的层的值,以便在不要求对绝缘本地进行设计修改的情况下并且通过简单地修改过厚度S11、S12的尺寸来调整支撑结构的顶壁4的孔口7中的天花板壁20的孔口21的位置。
典型地,在此示例中,S11+S12=260mm,使得可以改变尺寸S11和S12,以便修改顶壁4的孔口7中的孔口21的位置。例如,通过从孔口7中的孔口21的中心位置开始,其中S11和S12的初始值使得S11=S12=130mm,可以修改S11和S12的相应值以使孔口21从所述中心位置朝向竖井8的侧向壁11、12中的一个或竖井的所述侧向竖井壁12、11中的另一个移位0至130mm。理想地,S11+S12=340mm,因此涵盖贮罐的所有构造要求。这个数值示例是在贮罐的横向尺寸的背景下描述的,但在贮罐的纵向尺寸的背景下同样可以应用。
在一个实施方式中,本发明还提供了以下情形:设置并固定到所述竖井的相对壁上的所述绝缘体的厚度彼此不同,甚至不同于设置并固定到所述支撑结构的所述壁上的所述贮罐壁的所述绝缘体的厚度。
因此,首先考虑竖井的两个相对壁,更具体地,在附图1和2中表示的壁11和12。锚固到壁11的绝缘体的厚度可以不同于锚固到壁12的绝缘体的厚度,使得任意地,(锚固到竖井壁11的液穹壁的绝缘体的)第一厚度将被相应地指定为E1’并且(锚固到竖井壁12的液穹壁的绝缘体的)第二厚度将被指定为E1。
在这种情况下,本发明还提供了一种合并在支撑结构中的密封且热绝缘贮罐,所述支撑结构包括具有孔口的顶壁和从所述孔口的边缘向外延伸的竖井壁,
所述贮罐包括锚固到所述支撑结构的所述顶壁的天花板壁,所述天花板壁包括布置成与所述支撑结构的所述顶壁的所述孔口对齐的孔口,所述贮罐还包括锚固到所述竖井壁的液穹壁,
所述贮罐壁包括锚固到所述支撑结构的绝缘体和置于所述绝缘体上的波纹状密封膜,所述密封膜包括平行于所述波浪方向的一系列波纹,
其中所述密封膜的波纹在所述天花板壁与锚固到第一竖井壁的第一液穹壁之间是连续的,所述第一竖井壁与所述连续波纹对齐地阻断所述支撑结构的所述顶壁,
并且其中,与所述第一液穹壁相邻的第二液穹壁锚固到第二竖井壁,所述密封膜在所述第一液穹壁与所述第二液穹壁之间形成第一脊部,与所述第一液穹壁相邻的第三液穹壁锚固到第三竖井壁,所述密封膜在所述第一液穹壁与所述第三液穹壁之间形成第二脊部,
所述第二液穹壁和第三液穹壁中的至少一个还包括过厚度层,所述过厚度层以使得如下的方式设置尺寸:
Ι(E1’+S11)-(E1+S12)Ι<p1
其中在与所述波浪方向成直角且平行于所述支撑结构的所述顶壁的方向上,E1’是所述第二液穹壁的所述绝缘体的厚度而E1是所述第三液穹壁的所述绝缘体的厚度,S11是当所述第二液穹壁包括一个所述过厚度层时属于所述第二液穹壁的第一过厚度层的尺寸,S12是当所述第三液穹壁包括一个所述过厚度层时属于所述第三液穹壁的第二过厚度层的尺寸,p1是与所述天花板壁的两个相邻纵向波纹之间的距离相对应的波距。
在这个不等式中,符号“Ι…Ι”指示存在于这些符号之间的所考虑的差值的绝对值。
如在先前结合第一系列波纹所述的情况,本发明还提供了以下情形:在第二系列波纹的情况下,设置并固定到竖井的相对壁的绝缘体的厚度彼此不同。
因此,在这种情形下,本发明涉及一种密封且热绝缘贮罐,其中所述密封膜的系列波纹是第一系列波纹,并且所述天花板壁上的所述波浪方向是所述竖井的纵向方向,
所述天花板壁的所述密封膜还包括平行于所述竖井的横向方向的第二系列波纹,所述竖井的所述纵向方向与所述竖井的所述横向方向成直角,
其中所述第二系列波纹中的波纹在所述天花板壁与所述第二液穹壁之间是连续的,所述第二竖井壁与所述第二系列波纹中的所述连续波纹对齐地阻断所述支撑结构的所述顶壁,
所述贮罐还包括锚固到第四竖井壁的第四液穹壁,所述第四液穹壁与所述第二液穹壁及第三液穹壁相邻,所述密封膜在所述第四液穹壁与所述第二液穹壁之间形成第三脊部并且在所述第四液穹壁与所述第三液穹壁之间形成第四脊部,所述第一液穹壁和所述第四液穹壁中的至少一个包括过厚度层,所述过厚度层以使得如下的方式设置尺寸:
Ι(E2’+S21)-(E2+S22)Ι<p2
其中在与所述波浪方向成直角且平行于所述支撑结构的所述顶壁的方向上,E2’是靠近所述第四液穹壁(10)定位的所述绝缘体的厚度而E2是靠近所述第一液穹壁(9)定位的所述绝缘体的厚度,S21是当所述第四液穹壁包括一个所述过厚度层时属于所述第四液穹壁的第一过厚度层的尺寸,S22是当所述第一液穹壁包括一个所述过厚度层时属于所述第一液穹壁的第二过厚度层的尺寸,p2是与所述天花板壁的两个相邻纵向波纹之间的距离相对应的波距。
在这个不等式中,符号“Ι…Ι”指示存在于这些符号之间的所考虑的差值的绝对值。
上文描述的用于产生密封且热绝缘贮罐的技术可以用于不同类型的贮罐,例如,以在岸上装置中或者在诸如甲烷运输船等的浮式结构中构建LNG贮罐。特别地,图2和图3示出了具有双层膜的密封且热绝缘贮罐。然而,该技术也可以在仅具有单个密封膜和单个热绝缘屏障的密封且热绝缘贮罐的情况下实施。
参考图4,甲烷运输船70的剖视图示出了安装在船的双层船体72中的一般棱柱形式的密封且绝缘贮罐71。贮罐71的壁包括意图与容纳在贮罐中的LNG接触的主密封屏障、布置在主密封屏障与船的双层船体72之间的辅密封屏障,以及分别布置在主密封屏障与辅密封屏障之间和在辅密封屏障与双层船体72之间的两个绝缘屏障。
如本身已知,设置在船的上甲板上的装载/卸载管路73借助于适当的连接器连接到海事或港口码头,以往返贮罐71运输货物LNG。
图4表示出海事码头的示例,所述海事码头包括装载和卸载站75、水下管线76和岸上装置77。装载和卸载站75是包括移动臂74和支撑移动臂74的立管78的固定岸上装置。移动臂74支撑可以连接到装载/卸载管路73的一束绝缘柔性管79。可转向移动臂74适应于所有的甲烷运输船模板。未表示出的连接管线在立管78内部延伸。装载和卸载站75允许甲烷运输船70从岸上装置77装载或卸载到所述岸上装置。所述岸上装置包括液化气储存贮罐80和连接管线81,所述连接管线通过水下管线76连接到装载或卸载站75。水下管线76允许在较大距离上(例如5km)在装载或卸载站75与岸上装置77之间运输液化气,这使得可以在转载和卸载操作期间使甲烷运输船70保持在距海岸的较大距离处。
为了产生运输液化气所必需的压力,实施安装在船70中的泵和/或岸上装置77配备的泵和/或装载和卸载站75配备的泵。
尽管已经结合多个特定实施方式描述了本发明,但是相当清楚,本发明绝不限于此,并且只要落在本发明的背景内,本发明包括所描述的构件所有技术等效物及它们的组合。
使用动词“包括”或“包含”及其词形变化形式并不排除权利要求中陈述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。除非另外规定,否则对元件或步骤使用不定冠词“一种”或“一个”并不排除多个此类元件或步骤的存在。
在权利要求中,括号之间的任何参考符号不应被解释为限制权利要求。
Claims (13)
1.一种合并在支撑结构(1)中的密封且热绝缘贮罐,所述支撑结构(1)包括具有孔口(7)的顶壁(4)和从所述孔口(7)的边缘向外延伸的竖井(8)的壁(9、10、11、12),
所述贮罐包括锚固到所述支撑结构的所述顶壁(4)的天花板壁(20),所述天花板壁(20)包括布置成与所述支撑结构(1)的所述顶壁(4)的所述孔口(7)对齐的孔口(21),所述贮罐还包括锚固到所述竖井(8)的所述壁(9、10、11、12)的液穹壁(23、24),
所述贮罐壁包括锚固到所述支撑结构(1)的绝缘体和置于所述绝缘体上的波纹状密封膜(16),所述密封膜(16)包括平行于波浪方向的一系列波纹(18),
其中,所述密封膜(16)的波纹(18)在所述天花板壁(20)与锚固到所述竖井(8)的第一壁(9)的第一液穹壁(23)之间是连续的,所述竖井(8)的所述第一壁(9)与所述连续波纹(18)对齐地阻断所述支撑结构(1)的所述顶壁(4),
并且其中,与第一液穹壁(23)相邻的第二液穹壁(24)锚固到第二竖井壁(11),所述密封膜(16)在所述第一液穹壁(23)与所述第二液穹壁(24)之间形成第一脊部(22),与所述第一液穹壁(23)相邻的第三液穹壁(24)锚固到第三竖井壁(12),所述密封膜(16)在所述第一液穹壁(23)与所述第三液穹壁(24)之间形成第二脊部(22),
所述第二液穹壁和第三液穹壁中的至少一个还包括过厚度层(25),所述过厚度层(25)以使得如下的方式设置尺寸:
S11+S12=D1-(d1+2E1)>e1,并且
S11<E1且S12<E1
其中,在与所述波浪方向成直角且平行于所述支撑结构(1)的所述顶壁(4)的方向上,S11是当所述第二液穹壁(24)包括一个所述过厚度层时属于所述第二液穹壁(24)的第一过厚度层(25)的尺寸,S12是当所述第三液穹壁(24)包括一个所述过厚度层时属于所述第三液穹壁(24)的第二过厚度层(25)的尺寸,D1是所述竖井(8)的所述第一壁(9)的尺寸,d1是所述第一液穹壁(23)的所述密封膜(16)的尺寸,E1是所述贮罐壁的所述绝缘体的厚度,并且e1是以下距离中的最小距离:所述第一脊部(22)与所述密封膜(16)的邻近所述第一脊部(22)的一个所述连续波纹(18)之间的距离,以及所述第二脊部(22)与所述密封膜(16)的邻近所述第二脊部(22)的一个所述连续波纹(18)之间的距离。
2.根据权利要求1所述的密封且热绝缘贮罐,其中,所述第二液穹壁和所述第三液穹壁平行于所述波浪方向延伸。
3.根据权利要求1或2所述的密封且热绝缘贮罐,其中,所述波纹(18)根据规则波距p1并置,并且其中e1<p1。
4.根据权利要求3所述的密封且热绝缘贮罐,其中,S11+S12<p1。
5.根据权利要求1至4中一项所述的密封且热绝缘贮罐,其中,所述密封膜的所述系列波纹是第一系列波纹,并且所述天花板壁上的所述波浪方向是所述竖井的纵向方向,
所述天花板壁(20)的所述密封膜还包括平行于所述竖井(8)的横向方向的第二系列波纹(19),所述竖井(8)的所述纵向方向与所述竖井(8)的所述横向方向成直角,
其中,所述第二系列波纹(19)中的波纹(19)在所述天花板壁(20)与所述第二液穹壁(24)之间是连续的,所述竖井(8)的所述第二壁(11)与所述第二系列波纹(19)中的所述连续波纹(19)对齐地阻断所述支撑结构(1)的所述顶壁(4),
所述贮罐包括锚固到第四竖井壁(10)的第四液穹壁(23),所述第四液穹壁与所述第二液穹壁及第三液穹壁相邻,所述密封膜(16)在所述第四液穹壁(23)与所述第二液穹壁(24)之间形成第三脊部(22)并且在所述第四液穹壁(23)与所述第三液穹壁(24)之间形成第四脊部(22),所述第一液穹壁和所述第四液穹壁中的至少一个包括过厚度层(25),所述过厚度层以使得如下的方式设置尺寸:
S21+S22=D2-(d2+2E2)>e2,并且
S21<E2且S22<E2
其中,在所述竖井(8)的所述纵向方向上,S21是当所述第一液穹壁包括一个所述过厚度层(25)时属于所述第一液穹壁(23)的第三过厚度层(25)的尺寸,S22是当所述第四液穹壁(23)包括一个所述过厚度层(25)时属于所述第四液穹壁(23)的第四过厚度层(25)的尺寸,D2是所述竖井(8)的所述第二壁(11)的尺寸,d2是所述第二液穹壁(24)的所述密封膜(16)的尺寸,并且e2是以下距离中的最小距离:所述第一脊部与所述第二液穹壁(24)的邻近所述第一脊部(22)的一个所述连续波纹(19)之间的距离,以及所述第四脊部(22)与所述第二液穹壁(24)的邻近所述第四脊部(22)的一个所述连续波纹(19)之间的距离。
6.根据权利要求5所述的密封且热绝缘贮罐,其中,所述第一液穹壁和所述第四液穹壁平行于所述竖井的所述横向方向延伸。
7.根据结合权利要求5或6的权利要求3或4所述的密封且热绝缘贮罐,其中,所述第一系列波纹中的两个相邻波纹隔开的所述波距p1是第一波距,所述第二系列波纹(19)中的波纹并置且间隔开第二规则波距p2,并且其中e2<p2。
8.根据权利要求7所述的密封且热绝缘贮罐,其中,S21+S22<p2。
9.根据权利要求1至8中一项所述的密封且热绝缘贮罐,其中,所述贮罐的所述壁的所述绝缘体包括主热绝缘屏障(15)和辅热绝缘屏障(13),所述密封膜是置于所述主热绝缘屏障(15)上的主密封膜(16),所述绝缘体还包括插入在所述主热绝缘屏障(13)与所述辅热绝缘屏障(15)之间的辅密封膜(14)。
10.一种用于将密封且热绝缘贮罐的液穹组装在支撑结构(1)中的方法,所述支撑结构(1)包括具有预定尺寸的孔口(7)的顶壁(4)和从所述孔口(7)的边缘向外延伸的竖井(8)的壁(9、10、11、12),
所述贮罐包括锚固到所述支撑结构(1)的所述顶壁(4)的天花板壁(20),所述天花板壁(20)包括布置成与所述支撑结构(4)的所述顶壁(4)的所述孔口(7)对齐的孔口(21),
所述天花板壁(20)包括锚固到所述支撑结构(1)的绝缘体和置于所述绝缘体上的波纹状密封膜(16),所述密封膜(16)包括平行于波浪方向的一系列波纹(18),所述方法包括以下步骤:
-通过将绝缘体的部分锚固到所述竖井(8)的壁(9、10、11、12)上来使所述液穹绝缘,所述绝缘体的部分形成与由所述天花板壁(20)的所述绝缘体形成的天花板支撑表面邻接的支撑表面,
-通过将波纹状密封膜(16)的部分安装在由所述绝缘体的所述部分形成的所述支撑表面上并将所述密封膜(16)的所述部分与所述天花板壁(20)的所述波纹状密封膜(16)紧密地连接来密封所述液穹,
其中,使所述液穹绝缘的所述步骤包括:对于与第一液穹壁(23)相邻的第二液穹壁(24)和第三液穹壁(24)中的至少一个,将过厚度层(25)锚固到与所述至少一个液穹壁相对应的竖井壁上,所述过厚度层插入在所述绝缘体与所述竖井(8)的所述壁之间,所述过厚度层以使得如下的方式设置尺寸:
S11+S12=D1-(d1+2E1)>e1,并且
S11<E1且S12<E1
其中,在与所述波浪方向成直角且平行于所述支撑结构(1)的所述顶壁(4)的方向上,S11是当所述第二液穹壁(24)包括过厚度层时属于所述第二液穹壁(24)的第一过厚度层(25)的尺寸,S12是当所述第三液穹壁(24)包括过厚度层时属于所述第三液穹壁(24)的第二过厚度层(25)的尺寸,D1是所述第一液穹壁锚固到的所述竖井(8)的所述第一壁(9)的尺寸,d1是所述第一液穹壁(23)的所述密封膜(16)的尺寸,E1是所述贮罐壁的所述绝缘体的厚度,并且e1是所述第一液穹壁(23)的所述密封膜(16)的一个所述波纹(18)与由所述第一液穹壁以及所述第二液穹壁和第三液穹壁中的一个形成的相邻脊部(22)之间的距离,
并且其中,密封所述液穹的所述步骤包括:将所述第一液穹壁(23)的所述密封膜(16)的波纹(18)对准,使得波纹(18)在所述天花板壁(20)与所述第一液穹壁(23)之间是连续的,所述第一竖井壁(9)与所述连续波纹(18)对齐地阻断所述支撑结构(1)的所述顶壁(4)。
11.一种用于运输冷液体产品的船(70),所述船包括双层船体(72)和根据权利要求1至9中一项所述的贮罐(71),所述贮罐设置在所述双层船体中。
12.一种用于装载或卸载根据权利要求11所述的船(70)的方法,其中,通过绝缘管路(73、79、76、81)将冷液体产品从浮式或岸上储存装置(77)运送到所述船(71)的所述贮罐或从所述贮罐运送到所述储存装置。
13.一种用于冷液体产品的运输系统,所述系统包括:根据权利要求11所述的船(70);绝缘管路(73、79、76、81),所述绝缘管路布置成将安装在所述船的船体中的贮罐(71)连接到浮式或岸上储存装置(77);以及泵,所述泵用于通过所述绝缘管路将冷液体产品流从所述浮式或岸上储存装置驱动到所述船的所述贮罐或从所述贮罐驱动到所述储存装置。
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