KR20200128683A - 액화 가스 저장 및 수송용 컨테이너 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 액화 가스 저장 및 수송용 컨테이너로서, 액화 가스를 저장하도록 의도된 제1 리저버(2)와, 제1 리저버(2)의 둘레에 배치되는 제2 외부 리저버(3)와, 제1 리저버(2) 및 제2 리저버(3) 사이에 배치되고 열 차폐부를 형성하기 위해 액화 가스를 수용하는 제3 환형 리저버(4)를 포함하고, 컨테이너(1)는 제2 리저버(3) 내에 제1 리저버(2) 및 제3 리저버(4)를 유지하며, 리저버가 온도의 변동으로 인한 치수 변동을 겪을 때 제2 리저버(3) 내에서의 제1 리저버(2) 및 제3 리저버(4)의 변위를 허용하도록 구성되는 장치를 포함하고, 유지 시스템은 한 세트의 타이 바(5, 6)를 포함하고, 타이 바(5, 6) 중 적어도 일부는 제2 리저버(3)에 관절 방식으로 연결되는 제1 단부(7)와, 제1 리저버(2)에 또는 제3 리저버(4)에 또는 제3 리저버에 견고하게 접합되는 구조적 부품에 견고하게 연결되는 제2 단부(8, 9)를 갖고, 관절식 타이 바(5, 6)는 각각 타이 바의 제2 단부(8, 9)의 2개의 상이한 위치를 정의하며 제2 리저버(3)에 대한 제1 리저버(2) 및 제3 리저버(4)의 치수 변동의 최극단에 각각 대응하는 2개의 주어진 각도 위치 사이에서 이동 가능한 컨테이너에 관한 것이다.

Description

액화 가스 저장 및 수송용 컨테이너
본 발명은 액화 가스 저장 및 수송용 컨테이너에 관한 것이다.
보다 상세하게는, 본 발명은 액화 가스, 특히, 헬륨과 같은 극저온 유체 저장 및 수송용 컨테이너에 관한 것으로서, 컨테이너는 종방향으로 연장되고 액화 가스를 저장하도록 의도된 제1 내부 리저버와, 제1 리저버의 둘레에 배치되고 제1 리저버와의 사이에 진공 절연 공간을 구비하는 제2 외부 리저버를 포함하고, 컨테이너는 제1 및 제2 리저버 사이에서 제1 리저버 둘레에 배치되는 제3 환형 리저버를 포함하고, 제3 환형 리저버는 제1 리저버의 적어도 일부의 둘레에 연장되고 제1 리저버를 단열하는 열 차폐부를 형성하기 위해 액화 가스를 수용하고, 컨테이너는 제2 리저버 내에 제1 및 제3 리저버를 유지하는 장치를 포함하고, 유지 시스템은, 리저버가 온도 변동으로 인한 치수 변동을 겪을 때, 제2 리저버 내에서의 제1 및 제3 리저버의, 특히, 종방향으로의, 제한된 이동을 허용하도록 구성되고, 유지 시스템은 한 세트의 타이 로드를 포함한다.
액화 가스, 특히 헬륨의 수송에는 일반적으로 진공 절연 컨테이너 또는 "iso-컨테이너"가 사용된다.
구체적으로, 극저온 저장소의 열적 성능 수준이 우수한 경우에만 액체 헬륨을 장거리로 수송할 수 있다. 41,000 l의 용량을 갖는 극저온 컨테이너 내로의 열의 유입은, 예를 들면, 약 4.5 W이어야 한다.
복사는 열 유입의 가장 큰 원인이다. 이러한 성능 수준을 달성하기 위해, 예를 들면, 액체 질소에 의해 냉각되는 능동적인 열 차폐(예를 들면, 알루미늄 또는 구리)에 의해 액체 헬륨 리저버를 복사로부터 보호할 필요가 있다. 예를 들면, US5005362 참조.
복사 흐름(flux of radiation)은 질소를 서서히 기화시킨다. 기화 엔탈피는 차폐의 온도를 약 -196℃로 유지한다. 통상적으로, 0.5 바의 저압에서 질소 가드(guard)를 유지하기 위해, 이렇게 기화된 질소가 파이프를 통하여 대기로 배출된다. 따라서, 액체 질소는 수송 중에 "소비"된다. 질소 리저버는 단위 시간당 소비량 및 최대 수송 기간에 따른 치수를 갖는다.
컨테이너의 자율성은 이러한 질소 저장량에 따라 결정된다. 이러한 질소 저장량을 증가시키면, 자율성(절연이 보장되는 기간)이 증가되지만, 헬륨을 저장하는 내부 리저버의 여유 공간의 양이 감소된다. 45일의 수송 기간 동안, 질소 리저버의 용량은 통상적으로 1,200 리터이다. 75일의 수송 기간을 달성하기 위해, 질소 용량이 3,000 리터를 초과해야 한다.
또한, 외부 케이싱 내에서의 이러한 요소(파이프 포함)의 구조적 배치는 수송 중 힘을 견딜 수 있어야 하거나 외부 케이싱 및 내부 저장소 리저버(극저온 유체로 충전된 차가운 상태 또는 주위 온도에서의 따뜻한 상태) 사이의 상대적인 치수 변동을 견딜 수 있어야 한다.
문헌 US2863297에는 외벽과 내벽 사이에 개재된 유체 저장량을 포함하는 리저버가 기술되어 있다.
그러나, 이러한 해결 수단은 상술한 제약의 전부 또는 일부를 해결하는 데에 적합하지 않다.
본 발명의 목적은 상술한 종래 기술의 단점의 전부 또는 일부를 개선하는 것이다.
이를 위해, 본 발명에 따른 컨테이너는, 상술한 내용에 제시된 일반적인 정의에 부합하며, 본질적으로, 타이 로드 중 적어도 일부는 제2 리저버에 관절 방식으로 연결되는 제1 단부와, 제1 리저버에 또는 제3 리저버에 또는 제1 또는 제3 리저버에 견고하게 연결되는 구조적 부품에 견고하게 연결되는 제2 단부를 갖고, 관절식 타이 로드는 각각 타이 로드의 제2 단부의 2개의 별개 위치를 정의하며 제2 리저버에 대한 제1 및 제3 리저버의 치수 변동의 최극단에 각각 대응하는 2개의 주어진 각도 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 실시예는 후술하는 특징 중 하나 이상을 가질 수 있다.
- 컨테이너는 제2 리저버에 연결되는 제1 단부 및 제1 리저버에 견고하게 연결되는 제2 단부를 갖는 제1 세트의 타이 로드를 포함하고, 제1 세트의 타이 로드는 복수의 타이 로드, 특히, 4개의 타이 로드를 포함하고, 타이 로드의 제1 단부는 제2 리저버의 제1 종방향 단부에 위치되고, 타이 로드의 제2 단부는 제1 리저버의 제1 종방향 단부에 연결되고,
- 제1 세트의 타이 로드는 제2 리저버의 상부에 연결되는 제1 단부 및 제1 리저버의 하부에 연결되는 제2 단부를 갖는 2개의 상부 타이 로드와, 제2 리저버의 하부에 연결되는 제1 단부 및 제1 리저버의 상부에 연결되는 제2 단부를 갖는 2개의 하부 타이 로드를 포함하고,
- 컨테이너는 제2 리저버에 연결되는 제1 단부 및 제1 리저버에 견고하게 연결되는 제2 단부를 갖는 제2 세트의 타이 로드를 포함하고, 제2 세트의 타이 로드는 복수의 타이 로드, 특히, 4개의 타이 로드를 포함하고, 타이 로드의 제1 단부는 제2 리저버의 제2 종방향 단부에 위치되고, 타이 로드의 제2 단부는 제1 리저버의 제2 종방향 단부에 연결되고,
- 제2 세트의 타이 로드는 제1 단부가 제2 리저버의 상부에 연결되고 제2 단부가 제1 리저버의 하부에 연결되는 2개의 상부 타이 로드와, 제2 리저버의 하부에 연결되는 제1 단부 및 제1 리저버의 상부에 연결되는 제2 단부를 갖는 2개의 하부 타이 로드를 포함하고,
- 종방향에 수직인 평면에서, 상부 타이 로드는 70도 내지 130도, 바람직하게는, 90도 내지 120도의 각도로 교차하고, 하부 타이 로드는 70도 내지 130도, 바람직하게는 90도 내지 120도의 각도로 교차하는 것이고,
- 종방향에 평행한 평면에서, 상부 타이 로드는 하부 타이 로드와 교차하고,
- 제2 리저버는 주어진 반경으로 종방향으로 연장되는 전체적으로 원통형 형상을 갖음, 제1 세트의 타이 로드 및 제2 세트의 타이 로드의 타이 로드는 각각 반경의 길이의 80% 내지 150%, 바람직하게는 90% 내지 120%의 길이를 갖고,
- 컨테이너는 제2 리저버에 연결되는 제1 단부 및 제3 리저버에 연결되거나 제3 리저버에 견고하게 연결된 지지부에 연결되는 제2 단부를 갖는 제3 세트의 타이 로드, 특히, 4개의 타이 로드를 포함하고, 제3 세트의 타이 로드의 제1 단부는 제2 리저버의 제1 종방향 단부에 위치되고, 타이 로드의 제2 단부는 컨테이너의 제1 종방향 단부에 위치되고,
- 제3 세트의 타이 로드는 제1 단부가 제2 리저버의 상부에 위치되고 제2 단부가 제1 리저버의 상부에 위치되는 2개의 상부 타이 로드와, 제1 단부가 제2 리저버의 하부에 연결되고 제2 단부가 제1 리저버의 하부에 위치되는 2개의 하부 타이 로드를 포함하고,
- 컨테이너는 제2 리저버에 연결되는 제1 단부 및 제3 리저버에 연결되거나 제3 리저버에 견고하게 연결된 지지부에 연결되는 제2 단부를 갖는 제4 세트의 타이 로드, 특히, 4개의 타이 로드를 포함하고, 제3 세트의 타이 로드의 제1 단부는 제2 리저버의 제2 종방향 단부에 위치되고, 타이 로드의 제2 단부는 컨테이너의 제2 종방향 단부에 위치되고,
- 종방향에 수직인 평면에서, 2개의 상부 타이 로드는 60도 내지 110도, 바람직하게는 70도 내지 90도의 각도로 서로에 대하여 배향되고, 2개의 하부 타이 로드는 60도 내지 110도, 바람직하게는 70도 내지 90도의 각도로 서로에 대하여 배향되고,
- 제3 세트의 타이 로드 및 제4 세트의 타이 로드의 타이 로드는 각각 제2 리저버의 단면의 반경의 길이의 30% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 60%의 길이를 갖고,
- 관절식 타이 로드는, 1 mm 내지 50 mm, 특히, 30 mm 내지 40 mm의 종방향으로의 제2 단부의 이동에 대응하여, 10도 내지 20도의 각도로 제2 리저버에 연결되는 단부를 중심으로 회동(pivot)하도록 구성되고,
- 컨테이너는, 일 부분에 대한, 제2 리저버의 종방향 단부와, 다른 부분에 대한, 제1 리저버의 인접한 종방향 단부 및 제3 리저버의 일단 또는 제3 리저버에 고정되는 지지 요소의 일단 사이에 고정된 강성 링크를 갖고, 이는 고정된 강성 링크가 제2 리저버에 대한 제1 및 제3 리저버의 대향단의 종방향 이동을 허용하면서 적어도 제2 리저버에 대한 제1 리저버의 종방향 일단부 및 제3 리저버의 종방향 일단부의 종방향 이동을 방지한다는 것을 의미하고,
- 고정 및 강성 링크는, 일 부분에 대한, 제2 리저버와, 다른 부분에 대한, 제1 및 제3 리저버 사이에 단열 경로를 생성하도록 종방향으로 전후로 연장되는 벽을 포함하고,
- 제2 리저버의 하부에 연결되는 타이 로드의 단부 중 적어도 일부는 제2 리저버에 대한 제한된 수직 이동을 허용하고 약화시키는 탄성 지지부 상에 장착되고,
- 컨테이너는 제3 리저버에 열적으로 연결되고 제1 및 제2 리저버 사이에서 리저버의 단부에 배치되는 하나 이상의 차폐 벽을 포함하고,
- 차폐 벽은 제3 리저버에 의해 형성되는 차폐부 및 차폐 벽에서 제1 리저버를 둘러싸도록 제3 리저버의 각각의 종방향 단부에서 커버를 형성하고,
- 타이 로드 중 적어도 하나는 오리피스를 통하여 차폐 벽을 통과하고,
- 제3 리저버는 스페이서에 의해 이격되고 2개의 종방향 단부에서 폐쇄되는 2개의 동심 원통형 벽에 의해 획정되고,
- 스페이서는 종방향으로 연장되는 벽을 갖고,
- 2개의 동심 원통형 벽 및 스페이서(16)는 압출에 의해 생성된다.
본 발명은 또한 상술하였거나 청구범위 내에서 후술하는 특징의 임의의 조합을 포함하는 임의의 대안적인 장치 또는 공정과 관련될 수 있다.
다른 특정 특징 및 장점은 도면을 참조하여 제시되는 후술하는 설명을 읽음으로써 명확해질 것이다.
- 도 1은 본 발명에 따른 컨테이너의 구조의 예를 도시하는 부분 개략 종단면도를 도시한다.
- 도 2 내지 도 4는 컨테이너의 하나의 종방향 단부의 상이한 부분 개략 단면도를 도시한다.
- 도 5는 도 1의 세부 사항이 확대된 가능한 예시적인 실시예를 도시하는 부분 개략 종단면도를 도시한다.
- 도 6은 도 5의 세부 사항이 확대된 가능한 예시적인 실시예를 도시하는 부분 개략 종단면도를 도시한다.
- 도 7 및 도 8은 도 1의 리저버의 단면에서 세부 사항이 확대된 가능한 예시적인 실시예를 도시하는 부분 개략 사시도이다.
도면에 도시된, 액화 가스, 특히, 헬륨과 같은 극저온 유체를 저장하고 수송하는 컨테이너(1)는 바람직하게는 사용 위치에서 수평인 종방향(A)으로 연장되는 전체적으로 원통형 형상을 갖는다.
이러한 컨테이너(1)는 바람직하게는 종방향(A)으로 연장되는 전체적으로 원통형 형상을 갖는 제, 내부 리저버(2)를 포함한다.
이러한 제1 리저버(2), 또는 내부 리저버는 액화 가스(헬륨 또는 다른 극저온 가스/액체 혼합물)을 저장하고자 한 것이다.
제1 리저버(2)의 벽은, 예를 들면, 금속 재료, 예를 들면, 오스테나이트계 스테인리스 스틸 또는 임의의 다른 적절한 재료로 형성된다.
컨테이너(1)는 제1 리저버(1)의 둘레에 배치되는 제2 리저버(3), 또는 "외부" 케이싱을 포함하며 제1 및 제2 리저버(2, 3)(및 절연 재료로 형성된 하나 이상의 층) 사이에 진공 절연 공간을 구비한다.
제2 리저버(3)는, 예를 들면, 전체적으로 원통형 형상을 가지며 제1 리저버(1)를 중심으로 동심일 수 있다.
제2 리저버(3)의 벽은, 예를 들면, 금속 재료, 예를 들면, 스틸 또는 오스테나이트계 스테인리스 스틸 또는 임의의 다른 적절한 재료로 형성된다.
컨테이너(1)는 제1 및 제2 리저버(2, 3) 사이에서 제1 리저버(2)의 둘레에 배치되는 제3 리저버(4)를 포함한다.
제3 리저버(4)(예를 들면, 종방향(A)에 수직인 단면이 환형)는 제1 리저버(2)의 적어도 일부의 둘레에서 종방향(A)으로 연장된다. 바람직하게는, 이러한 제3 리저버(4)는 원통형 형상을 가지며 제1 리저버(2)의 둘레에 동심으로 배치될 수 있다. 이러한 제3 리저버(4), 또는 중간 리저버는 제1 리저버(2)의 단열을 확보하는 열 차폐부를 형성하기 위해, 액화 가스, 예를 들면, 질소를 수용하고자 한 것이다.
예를 들면, 제3 리저버(4)는 동심으로 이격되고(상이한 직경) 격벽에 의해 단부들이 연결되어 폐쇄되는 2개의 원통형 쉘을 포함할 수 있거나 2개의 원통형 쉘로 구성될 수 있다. 따라서, 이러한 2개의 원통형 벽은 액체 질소를 저장하고 제1 리저버(2)를 위한 열 차폐부로서 작용하는 이중 기능을 갖는 환형 체적을 형성한다.
예를 들면, 40 mm인 작은 환형 높이의 경우, 이와 같이 생성된 체적은 40 피트(대략 12 미터) ISO 컨테이너의 경우 3,100 리터일 수 있다.
바람직하게는, 컨테이너(1)는 또한 제3 리저버(4)에 열적으로 연결되고 제1 및 제2 리저버(2, 3) 사이에서 리저버의 단부에 배치되는 하나 이상의 차폐 벽(11, 12)을 포함한다.
이러한 벽(11, 12)(예를 들면, 알루미늄 또는 구리 플레이트)은 컨테이너의 단부 또는 바닥에 커버를 형성하여 제1 리저버(2)의 둘레의 차폐부를 폐쇄한다. 이러한 플레이트는 제3 리저버(4)에 의해 "열성화(thermalized)"(즉, 냉각)된다.
컨테이너(1)는 제2 리저버(3) 내에 제1 및 제3 리저버(2, 4)를 유지하는 장치를 포함한다.
유지 시스템은 제2 리저버(3) 내에서 제1 및 제3 리저버(2, 4)를 지지/유지한다.
이러한 유지 시스템은, 리저버가 치수 변동(고온 또는 저온 상태에서의 팽창/수축)을 겪을 때 제2 리저버(3) 내에서의 제1 및 제3 리저버(2, 4)의, 특히, 종방향(A)으로의, 제한된 이동을 허용하도록 구성된다.
도면에서 알 수 있듯이, 유지 시스템은 한 세트의 타이 로드(5, 6)를 포함하며, 타이 로드 중 적어도 일부는 제2 리저버(3)에 관절 방식으로 연결되는 제1 단부(7)와, 제1 리저버(2) 또는 제3 리저버(4)(또는 제1 또는 제3 리저버(2, 4)에 견고하게 연결되는 구조적 부품)에 견고하게 연결되는 제2 단부(8, 9)를 구비한다.
도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 관절식 타이 로드(5, 6)는 타이 로드의 제2 단부(8, 9)의 2개의 별개 위치를 각각 정의하는 2개의 주어진 각도 위치 사이에서 이동 가능하다. 이러한 2개의 위치는 제2 리저버(3)에 대한 제1 및 제3 리저버(2, 4)의, 특히, 종방향으로의, 치수 변동의 최극단에 각각 대응한다.
도 1에서 알 수 있듯이, 컨테이너(1)는, 일 부분에 대한, 제2 리저버(3)의 종방향 일단부와, 다른 부분에 대한, 제1 리저버(2)의 인접한 종방향 단부 및 제3 리저버(4)의 일단 또는 제3 리저버(4)에 고정된 지지 요소 사이에서 고정 및 강성 링크(15)를 구비할 수 있다. 이는 고정 및 강성 링크(15)가 제2 리저버(3)에 대한 제1 및 제3 리저버(2, 4)의 대향단의 종방향 이동을 허용하면서 제2 리저버(3)에 대한 제1 및 제3 리저버(2, 4)의 종방향 일단부의 종방향 이동을 방지하는 것을 의미한다.
그러므로, 이 경우, 7개의 관절식 타이 로드(5, 6)는 바람직하게는 적어도 이러한 종방향 자유도를 갖는 타단(고정 링크(15)에 대향)에 위치된다.
유지 시스템은 제2 리저버(3)에 연결되는 제1 단부(7) 및 제1 리저버(2)에 견고하게 연결되는 제2 단부(8)를 갖는 제1 세트의 타이 로드(5)를 가질 수 있다. 이러한 제1 세트의 타이 로드(5)는 복수의 타이 로드(5), 특히, 4개의 타이 로드(5)를 포함하며, 타이 로드(5)의 제1 단부(7)는 제2 리저버(3)의 제1 종방향 단부(예를 들면, 도 1에서 왼쪽 단부)에 위치되고, 타이 로드(5)의 제2 단부(8)는 제1 리저버(2)의 제1 종방향 단부(도 1에서 왼쪽 단부)에 연결된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 예를 들면, 제1 세트의 타이 로드(5)는 제2 리저버(3)의 상부에 연결되는 제1 단부(7) 및 제1 리저버(2)의 하부에 연결되는 제2 단부(8)를 갖는 2개의 상부 타이 로드(5)를 포함할 수 있다. 또한, 다른, 하부 타이 로드(5)는 제2 리저버(3)의 하부에 연결되는 제1 단부(7) 및 제1 리저버(2)의 상부에 연결되는 제2 단부(8)를 가질 수 있다.
상부 및 하부는 상부 및 하부가 리저버(2) 또는 컨테이너(1)의 중심 종축(A)의 상방 또는 하방에 위치하는지 여부에 따라 정의될 수 있다.
도 2의 변형예에서, 하부 타이 로드(5)는 제1 리저버(2)의 하부 또는 중심부에 연결되는 제2 단부(8)를 갖고, 상부 타이 로드(5)는 제1 리저버(2)의 상부 또는 중심부에 연결되는 제2 단부(8)를 갖는다.
제2 리저버(3)는 바람직하게는, 예를 들면, 90 cm 내지 121.9 cm의 주어진 반경으로 종방향(A)으로 연장되는 전체적으로 원통형 형상을 갖는다. 제1 세트의 타이 로드 및 제2 세트의 타이 로드의 타이 로드(5)는 각각 반경의 길이의 바람직하게는 80% 내지 150%, 바람직하게는 90% 내지 130%의 길이를 갖는다.
도 1에서 알 수 있듯이, 측면도에서, 상부 타이 로드(5)는 바람직하게는 (종방향에 평행한 평면에서) 하부 타이 로드(5)와 교차한다.
도 1 또는 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 열 경로를 연장하는 제1 리저버(2)로의 연결을 확보하기 위해, 타이 로드(5)의 제2 단부(8)가 금속 외피 또는 튜브(18)에 수용될 수 있다. 이는 각각의 튜브(18)가 제1 리저버(2)에 고정(예를 들면, 용접)되지만, 열 경로를 연장하기 위해 튜브(18)로의 타이 로드(5)의 제2 단부(8)의 고정이 튜브 및 리저버(2) 사이의 고정에 대하여 오프셋되는 것을 의미한다.
예를 들면, 각각의 타이 로드(5)의 제2 단부(8)는 자체가 제1 리저버(2)에 용접 등으로 결합되는 외피 또는 튜브에 볼트 결합(또는, 임의의 다른 적절한 방식으로 고정)된다. 또한, 도 1에서 알 수 있듯이, 타이 로드(5)의 이러한 제2 단부(8)는 제1 리저버(1)의 단부에 고정되는 고리(annulus) 또는 링에 고정될 수 있다.
도 2(도면의 간소화를 위해, 제1 세트의 타이 로드(5)만을 도시함)에 도시된 바와 같이, 종방향(A)에 수직인 평면에서, 상부 타이 로드(5)는 70도 내지 130도, 바람직하게는 90도 내지 120도의 각도(B)로 교차할 수 있다. 마찬가지로, 하부 타이 로드(5)는 70도 내지 130도, 바람직하게는 90도 내지 120도의 각도로 교차할 수 있다. 또한 도 4 참조.
바람직하게는, (특히, 고정 링크(15)의 경우) 제2 리저버(3)에 대한 제1 리저버(2)의 제1 단부의 고정된 유지(또는, 낮은 이동 공차)를 확보하도록, 이러한 제1 세트의 타이 로드(5)는 관절식으로 연결되지 않거나 약하게 관절식으로 연결된다.
컨테이너(1)는 컨테이너(1)의 종방향 타단부(도 1의 우측)에서의 제1 세트와 동일한 종류의 제2 세트의 타이 로드(5)를 포함한다. 이러한 제2 세트의 타이 로드(5)는 제2 리저버(3)에 연결되는 제1 단부(7) 및 제1 리저버(2)에 견고하게 연결되는 제2 단부(8)를 갖는다. 이러한 제2 세트의 타이 로드는 복수의 타이 로드(5), 특히, 4개의 타이 로드(5)를 포함하며, 타이 로드의 제1 단부(7)는 제2 리저버(3)의 제2 종방향 단부에 위치된다. 타이 로드(5)의 제2 단부(8)는 (상술한 바와 같이, 바람직하게는, 제1 리저버(2)의 단부에 고정된 고리 또는 튜브를 통하여) 제1 리저버(2)의 제2 종방향 단부에 연결된다.
제2 세트의 타이 로드(5)의 타이 로드는 제1 세트의 타이 로드와 마찬가지로 배치될 수 있다(도 2 또는 도 4 및 상술한 설명 참조).
컨테이너(1)의 각각의 종방향 단부에서, 타이 로드(5)의 제2 단부(8)가 제1 리저버(2)에 연결될 수 있거나 제1 리저버(2)에 고정된 목부에 연결될 수 있다.
또한, 바람직하게는, 종방향으로의 제1 리저버(2)의 제2 단부의 특정 이동을 허용하도록 제2 세트의 타이 로드(5)의 단부(7)가 관절식으로 연결된다(도 1에서 파선으로 표시된 후퇴 위치 참조).
도 1, 도 3, 도 4에서 알 수 있듯이, 컨테이너(1)는 제2 리저버(3)에 연결되는 제1 단부(10) 및 제3 리저버(4)에 견고하게 연결되는 지지부(11, 12, 13)를 통하여 제3 리저버(4)에 연결되는 제2 단부(9)를 갖는 제3 세트의 타이 로드(6), 특히, 4개의 타이 로드(6)를 포함한다. 도 3 및 도 4에서 알 수 있듯이, 제3 세트의 타이 로드(6)의 제1 단부(10)는 제2 리저버(3)의 제1 종방향 단부에 위치된다. 타이 로드(6)의 제2 단부(9)는 컨테이너(1)의 제1 종방향 단부에 위치된다.
제3 세트의 타이 로드(6)는 바람직하게는 제1 단부(10)가 제2 리저버(3)의 상부에 위치되고 제2 단부(9)가 제1 리저버(2)의 상부에 위치되는 2개의 상부 타이 로드(6)를 포함한다(도 3 및 도 4 참조). 2개의 하부 타이 로드(6)는 바람직하게는 제2 리저버(3)의 하부에 연결되는는 제1 단부(10) 및 제1 리저버(2)의 하부에 위치되는 제2 단부(9)를 갖는다.
바람직하게는, 종방향(A)에 수직인 평면에서(도 3 또는 도 4 참조), 2개의 상부 타이 로드(6)는 60도 내지 110도, 바람직하게는 70도 내지 90도의 각도로 서로에 대하여 배향되고, 2개의 하부 타이 로드(6)는 60도 내지 110도, 바람직하게는 60도 내지 90도의 각도로 서로에 대하여 배향된다.
컨테이너(1)는 컨테이너(1)의 타단에서 제4 세트의 타이 로드(6)를 포함하며, 이는 제3 세트(상술한 설명 및 도 3 및 도 4 참조)와 동일한 구성으로 배치될 수 있다.
제3 세트의 타이 로드 및 제4 세트의 타이 로드의 타이 로드(6)는 각각 제2 리저버(2)의 단면의 반경의 길이의 30% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 60%의 길이를 갖는다.
그러므로, 2개의 내부 리저버(2, 4)는 컨테이너(1)의 2개의 단부에 위치된 타이 로드(5, 6)를 통하여 제1 외부 리저버(1) 내에서 운반되고 유지된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 제3 리저버(4)를 지지하는 타이 로드(6)의 제2 단부는 차폐 벽(11, 12)을 통하여 제3 리저버(4)에 고정되는 고리(13) 또는 플레이트에 연결될 수 있다.
이는 타이 로드(6)의 제2 단부(9)가 차폐 벽(11, 12)을 위한 지지부를 형성하는 각각의 고리(13)에 연결될 수 있음을 의미한다.
또한, 도 4에서 알 수 있듯이, 타이 로드(5, 6)의 전부 또는 일부가 각각의 오리피스(17)를 통하여 이러한 차폐 벽(11, 12)을 통과할 수 있다.
또한, 타이 로드 또는 유지/지지 부재는 컨테이너(1)의 이러한 2개의 단부 사이에 잠재적으로 선택적으로 구비될 수 있다.
(제1 및 제3 리저버의 자유단에서) 관절식 타이 로드(5, 6)는, 예를 들면, (약 12 미터의 길이를 갖는 컨테이너의 경우) 1 mm 내지 50 mm, 특히 30 mm 내지 40 mm의 제2 단부(8, 9)의 종방향으로의 이동에 대응하여, 예를 들면, 10도 내지 20도의 각도로 제2 리저버(3)에 연결되는 단부(7, 10)를 중심으로 회동하도록 구성된다.
종방향 일단부에서 고정 및 강성 링크(15)의 경우, 고정 및 강성 링크(15)는 제2 리저버(3)에 대한 제1 및 제3 리저버(2, 4)의 대향하는 종방향 단부의 종방향 이동을 허용하면서 제2 리저버(3)에 대한 제1 및 제3 리저버(2, 4)의 종방향 일단부의 종방향 이동을 방지한다. 이러한 이동은 관절식 타이 로드(5, 6)를 통해 가능하다.
또한, 바람직하게는, 제2 리저버(3)의 하부에 연결되는 타이 로드(5, 6)의 단부(10, 7) 중 적어도 일부는 제2 리저버(3)에 대한 제한된 수직 이동을 허용하고 약화시키는 각각의 탄성 지지부(14) 상에 장착된다. 이러한 탄성 지지부(14)는, 예를 들면, 벨빌(Belleville) 와셔, 댐퍼, 스프링 또는 임의의 다른 적절한 부재의 적층체를 포함할 수 있다.
통상적으로, 고정 및 강성 링크(15)는 일 부분에 대한, 제2 리저버(3)와, 다른 부분에 대한, 제1 및 제3 리저버(2, 4) 사이에서 단열 경로를 생성하도록 종방향(A)으로 전후로 연장되는 튜브형 벽을 포함할 수 있다(예를 들면, DE102014206370A1 참조). 이러한 열 경로는 열 경로 상에서 에폭시/글라스 복합재 등으로 형성되는 튜브를 포함할 수 있다.
도 6에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제2 리저버(3) 및 제1 리저버(2) 사이의 축 방향 고정 링크(15)(종방향(A))는 벽(25)(예를 들면, 에폭시/글라스 복합재 또는 티타늄과 같은 금속으로 형성됨)을 포함할 수 있으며, 그 일단(125)은 제1 리저버(2)에 고정되는 종방향 정지부(225)에 의해 종방향으로 차단된다. 종방향 정지부(225)는, 예를 들면, 2개의 부품의 상대 회전을 방지하는 고정 플랜지이다.
도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제3 리저버(4)를 획정하는 2개의 원통형 벽은 서로 분리되는 스페이서 또는 보강재(stiffener)를 포함할 수 있다. 이는 압력의 효과의 균형을 맞추고 특히 축방향으로(종방향(A)으로) 조립체를 강화함으로써 벽 또는 쉘의 두께를 최소화할 수 있게 한다. 가속도 4g 하에서 액체 질소로 완전히 충전되고 취급되면, 원통형 부분은 수 밀리미터 편향된다. 증발된 질소는 도면의 간소화를 위해 도시되지 않은 파이프를 통하여 대기로 배출될 수 있다. 내부의 압력은 오버 플로우 밸브에 의해 통상적으로 0.5 바로 유지될 수 있다. 이러한 제3 환형 리저버(4)는 또한 밸브에 연결되는 충전 파이프 및 안전 라인을 구비할 수 있다.
도 7 및 도 8에서 알 수 있듯이, 스페이서(16) 또는 보강재는 종방향(A)으로 연장될 수 있지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 구성은 특히 압출에 의해 2 개의 벽 및 그의 스페이서를 제조하는 것을 가능하게 한다.
따라서, 단순하고 저렴한 구조를 가지면서, 컨테이너(1)는, 예를 들면, 환형 높이(제3 리저버(4)의 2개의 동심 벽 사이의 거리)가 40 mm일 때, 1,200 리터로부터 3,000 리터로 질소 체적을 증가시킬 수 있다. 이러한 구성은 제1 리저버(2)의 체적의 감소를 최소화한다.
부정정(hyperstatic) 지지 구조는 제3 리저버(4)의 질량의 균일한 분포를 허용하여, 도로 수송 시 후방 차축의 과충전 또는 취급 중 불균형을 방지한다.
이러한 구조는 매우 양호한 열평형화(냉각 회로가 필요 없음)를 확보하는 것을 가능하게 한다. 이러한 디자인은 과정이 종료될 때 매우 적은 양의 질소로도 작동한다. 열의 유입이 쉘(4)을 통한 전도에 의해 액체 질소로 전달된다. 제3 리저버(4)의 상부의 증발 및 온도의 증가 속도가 낮아 냉각 회로의 오작동의 위험이 없다.
제3 리저버(4)의 2개의 원통형 벽(쉘)은 직렬의 2개의 열 차폐부로서 작용한다. 외벽은 제2 리저버(3)로부터의 열 흐름을 수용한다. 내벽은, 예를 들면, 90K에 가까운 온도를 갖는 외벽으로부터 열 흐름을 수용한다. 이는 (예를 들면, 4K까지) 제1 리저버(2)를 향하는 열 흐름을 저감한다.
부정정(hyperstatic) 지지 및 유지 구조는 질량의 양호한 분포와, 팽창 및 수축을 허용하는 유지와, 수송 중 일체성을 허용한다.
제3 리저버(4)(및 차폐 벽(11, 12))는 제2 리저버(3)의 벽으로부터 타이 로드(6)를 통해 자체 지지될 수 있는 강성 조립체이다. 이는 벽 간 절연부의 압축을 방지하는 것을 가능하게 한다. 따라서, 이는 열적 결함을 방지하고, 절연부의 가스 제거를 개선하여, 단열재의 국부적인 압축을 방지한다.
차폐부를 형성하는 제3 리저버(4)는 제1 리저버(2)의 둘레에 배치된 절연부에 직접적으로 지탱될 수 있다. 이러한 절연부(미도시)는 통상적으로 사용되는 절연 재료로 형성된 층을 포함할 수 있다.
컨테이너는 이의 수송을 가능하게 하는 평행육면체 프레임에 수용(고정)될 수 있다.

Claims (17)

  1. 액화 가스, 특히, 헬륨과 같은 극저온 유체 저장 및 수송용 컨테이너로서,
    종방향(A)으로 연장되고 액화 가스를 저장하도록 의도된 제1 내부 리저버(2)와, 상기 제1 리저버(2)의 둘레에 배치되고 제1 리저버(2)와의 사이에 진공 절연 공간을 구비하는 제2 외부 리저버(3)를 포함하고, 상기 컨테이너는 상기 제1 및 제2 리저버(2, 3) 사이에서 상기 제1 리저버(2)의 둘레에 배치되는 제3 환형 리저버(4)를 포함하고, 상기 제3 리저버(4)는 상기 제1 리저버(2)의 적어도 일부의 둘레에 연장되고 상기 제1 리저버(2)를 단열하는 열 차폐부를 형성하기 위해 액화 가스를 수용하고, 상기 컨테이너(1)는 상기 제2 리저버(3) 내에 상기 제1 및 제3 리저버(2, 4)를 유지하는 장치를 포함하고, 상기 유지 시스템은, 상기 리저버가 온도 변동으로 인한 치수 변동을 겪을 때, 상기 제2 리저버(3) 내에서의 상기 제1 및 제3 리저버(2, 4)의, 특히, 상기 종방향(A)으로의, 제한된 이동을 허용하도록 구성되고, 상기 유지 시스템은 한 세트의 타이 로드(5, 6)를 포함하고, 상기 타이 로드(5, 6) 중 적어도 일부는 상기 제2 리저버(3)에 관절 방식으로 연결되는 제1 단부(7)와, 상기 제1 리저버(2)에 또는 상기 제3 리저버(4)에 또는 상기 제1 또는 제3 리저버(2, 4)에 견고하게 연결되는 구조적 부품에 견고하게 연결되는 제2 단부(8, 9)를 갖고, 상기 관절식 타이 로드(5, 6)는 각각 상기 타이 로드의 상기 제2 단부(8, 9)의 2개의 별개 위치를 정의하며 상기 제2 리저버(3)에 대한 상기 제1 및 제3 리저버(2, 4)의 치수 변동의 최극단에 각각 대응하는 2개의 주어진 각도 위치 사이에서 이동 가능한 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 리저버(3)에 연결되는 제1 단부(7) 및 상기 제1 리저버(2)에 견고하게 연결되는 제2 단부(8)를 갖는 제1 세트의 타이 로드(5)를 포함하고, 상기 제1 세트의 타이 로드(5)는 복수의 타이 로드(5), 특히, 4개의 타이 로드(5)를 포함하고, 상기 타이 로드의 상기 제1 단부(7)는 상기 제2 리저버(3)의 제1 종방향 단부에 위치되고, 상기 타이 로드(5)의 상기 제2 단부(8)는 상기 제1 리저버(2)의 제1 종방향 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 세트의 타이 로드(5)는 상기 제2 리저버(3)의 상부에 연결되는 제1 단부(7) 및 상기 제1 리저버(2)의 하부에 연결되는 제2 단부(8)를 갖는 2개의 상부 타이 로드(5)와, 상기 제2 리저버(3)의 하부에 연결되는 제1 단부(7) 및 상기 제1 리저버(2)의 상부에 연결되는 제2 단부(8)를 갖는 2개의 하부 타이 로드(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 제2 리저버(3)에 연결되는 제1 단부(7) 및 상기 제1 리저버(2)에 견고하게 연결되는 제2 단부(8)를 갖는 제2 세트의 타이 로드(5)를 포함하고, 상기 제2 세트의 타이 로드는 복수의 타이 로드(5), 특히, 4개의 타이 로드(5)를 포함하고, 상기 타이 로드(5)의 상기 제1 단부(7)는 상기 제2 리저버(3)의 제2 종방향 단부에 위치되고, 상기 타이 로드(5)의 상기 제2 단부(8)는 상기 제1 리저버(2)의 상기 제2 종방향 단부에 연결되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2 세트의 타이 로드(5)는 제1 단부(7)가 상기 제2 리저버(3)의 상부에 연결되고 제2 단부(8)가 상기 제1 리저버(2)의 하부에 연결되는 2개의 상부 타이 로드(5)와, 상기 제2 리저버(3)의 하부에 연결되는 제1 단부(7) 및 상기 제1 리저버(2)의 상부에 연결되는 제2 단부(8)를 갖는 2개의 하부 타이 로드(5)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  6. 제3항 또는 제5항에 있어서,
    상기 종방향(A)에 수직인 평면에서, 상기 상부 타이 로드(5)는 70도 내지 130도, 바람직하게는 90도 내지 120도의 각도로 교차하고, 상기 하부 타이 로드(5)는 70도 내지 130도, 바람직하게는 90도 내지 120도의 각도로 교차하는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  7. 제3항, 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 종방향(A)에 평행한 평면에서, 상기 상부 타이 로드(5)는 상기 하부 타이 로드(5)와 교차하는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 리저버(3)는 주어진 반경으로 상기 종방향(A)으로 연장되는 전체적으로 원통형 형상을 갖고, 상기 제1 세트의 타이 로드 및 상기 제2 세트의 타이 로드의 상기 타이 로드(5)는 각각 상기 반경의 길이의 80% 내지 150%, 바람직하게는 90% 내지 120%의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 리저버(3)에 연결되는 제1 단부(10) 및 상기 제3 리저버(4)에 연결되거나 상기 제3 리저버(4)에 견고하게 연결된 지지부(11, 12, 13)에 연결되는 제2 단부(9)를 갖는 제3 세트의 타이 로드(6), 특히, 4개의 타이 로드(6)를 포함하고, 상기 제3 세트의 상기 타이 로드(6)의 상기 제1 단부(10)는 상기 제2 리저버(3)의 상기 제1 종방향 단부에 위치되고, 상기 타이 로드(6)의 상기 제2 단부(9)는 상기 제2 리저버의 상기 제1 종방향 단부에 위치되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3 세트의 타이 로드(6)는 상기 제1 단부(10)가 상기 제2 리저버(3)의 상부에 위치되고 상기 제2 단부(9)가 상기 제1 리저버(2)의 상부에 위치되는 2개의 상부 타이 로드(6)와, 상기 제1 단부(10)가 상기 제2 리저버(3)의 하부에 연결되고 상기 제2 단부(9)가 상기 제1 리저버(2)의 하부에 위치되는 2개의 하부 타이 로드(6)를 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 리저버(3)에 연결되는 제1 단부(10) 및 상기 제3 리저버(4)에 연결되거나 상기 제3 리저버(4)에 견고하게 연결되는 지지부(11, 12, 13)에 연결되는 제2 단부(9)를 갖는 제4 세트의 타이 로드(6), 특히 4개의 타이 로드(6)를 포함하고, 상기 제3 세트의 상기 타이 로드(6)의 상기 제1 단부(10)는 상기 제2 리저버(3)의 상기 제2 종방향 단부에 위치되고, 상기 타이 로드(6)의 상기 제2 단부(9)는 상기 제2 리저버의 상기 제2 종방향 단부에 위치되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    상기 종방향(A)에 수직인 평면에서, 상기 2개의 상부 타이 로드(6)는 60도 내지 110도, 바람직하게는 70도 내지 90도의 각도로 서로에 대하여 배향되고, 상기 2개의 하부 타이 로드(6)는 60도 내지 110도, 바람직하게는 70도 내지 90도의 각도로 서로에 대하여 배향되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제3 세트의 타이 로드 및 상기 제4 세트의 타이 로드의 상기 타이 로드(6)는 각각 상기 제2 리저버(3)의 단면의 반경의 길이의 30% 내지 80%, 바람직하게는 40% 내지 60%의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관절식 타이 로드(5, 6)는 1 mm 내지 50 mm, 특히, 30 mm 내지 40 mm의 상기 종방향으로의 제2 단부(8, 9)의 이동에 대응하여, 10도 내지 20도의 각도로 상기 제2 리저버(3)에 연결되는 단부(7, 10)를 중심으로 회동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    일 부분에 대한, 상기 제2 리저버(3)의 종방향 단부와, 다른 부분에 대한, 상기 제1 리저버(2)의 인접한 종방향 단부 및 상기 제3 리저버(4)의 일단 또는 상기 제3 리저버(4)에 고정된 지지 요소의 일단 사이에서 고정 및 강성 링크(15)를 갖고, 이는 상기 고정 및 강성 링크(15)가 상기 제2 리저버(3)에 대한 상기 제1 및 제3 리저버(2, 4)의 대향단의 종방향 이동을 허용하면서 적어도 상기 제2 리저버(3)에 대한 상기 제1 리저버(2)의 종방향 일단부 및 상기 제3 리저버(4)의 종방향 일단부의 종방향 이동을 방지한다는 것을 의미하는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 고정 및 강성 링크(15)는, 일 부분에 대한, 상기 제2 리저버(3)와, 다른 부분에 대한, 상기 제1 및 제3 리저버(2, 4) 사이에 단열 경로를 생성하도록 상기 종방향(A)으로 전후로 연장되는 벽을 포함하는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 리저버(3)의 하부에 연결되는 상기 타이 로드의 단부(10, 7) 중 적어도 일부는 상기 제2 리저버(3)에 대한 제한된 수직 이동을 허용하고 약화시키는 탄성 지지부(14) 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 컨테이너.
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