KR830002880B1 - 저온 유체용기용 모서리 구조물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

저온 유체용기용 모서리 구조물

제1도는 본 발명에 따른 절연체와 모서리 구조물을 가진 메탄(LNG) 용기를 나타내는 사시도.

제1(a)도는 제1도의 장치에 사요된 "3D" 기포 절연체라 불리는 섬유보강 절연 물빌의 바람직한 형태를 나타내는 도면.

제2도는 탱크의 90°횡측모서릴 부분을 나타내는, 제1도의 선 2-2에 따른 단면도.

제3도는 제2도에 도시된 기포 절연체에 사용되는 본 발명의 모서리 구조물을 나타내는 도면.

제4도는 제3도에 도시된 모서리 구조의 평면도.

제5도는 모서리 구조의 일련의 스트립에 다른 일련의 스트립을 엇갈리게 설치한 것을 나타내는 실제 크기의 부분 사시도.

제6도는 둔각을 형성하는 탱크의 모서리에 본 발명의 모서리 구조물을 사용하는 것을 나타내는 제2도에 유사한 단면도.

제7도는 예각을 형성하는 탱크의 모서리에 본 발명의 모서리 구조물을 사용하는 것을 나타내는 제2도에 유사한 단면도.

제8도는 오직 일련의 스트립만을 사용하여 본 발명에 따른 모서리를 나타내는 제1도의 8-8에 따른 단면도이다.

본 발명의 액체 천연가스(LNG)와 같은 저온 유체(Cryogenic liquids)의 저장 또는 운송을 위한 용기, 탱크 또는 선박에 관한 것으로, 특히 플라스틱과 같은 비금속 기포 절연체와 하나 이상의 라이너(Iiner), 바람직하게는 저온 저항 예를들면 낮은 열팽창의 높은 니켈함유 강과 같은 라이너와, 모서리에서 그 라이너 즉, 박막을 지지하기 위한 간단하고 강한 지지체를 가진 용기, 탱크 또는 선박의 모서리 구조물에 관한 것이다. 그러한 모서리 구조물은 모서리에서 기포(氣泡) 절연체에 쉽게 설치되며 저온 내용물에 열전달을 최소로 하여 라이너로부터 탱크벽 또는 선체에 여러가지 각도로 부하를 전달한다.

저온 유체의 저장 및 운송용 용기 또는 탱크는 저온에 잘 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 일반적으로 이런 타입의 용기는 강직한 구조의 외벽과 그러한 벽의 내측표면에 설치된 열절연층 및 그러한 열절연층의 내측 표면에 설치된 내측 박막으로 구성되어 있다. 플라스틱과 같은 비금속 기포 절연체로 된 여러 가지 열절연층이 사용되고 하나 이상의 박막, 특히 니켈 강 라이너와 같은 내측 라이너와 같은 내측 라이너 즉 박막의 저온유체와 접촉하게 사용되며 하나 이상의 부가적인 2차 라이너가 기포 절연층들 사이에 배치된다. 니켈강과 같은 얇은 저온저항(낮은 열팽창)물질로 대개 만들어진 1차 라이너는 인접 열절연층의 표면과 밀접히 접하여 유지되고 탱크의 선체 또는 외측용기에 열절연층을 통해 저온 액화가스에 의해 가해진 내부압력을 전달한다.

특히 중요한 것은, 용기 또는 그의 절연체가 액체의 적재 및 출하에 의해 야기된 냉각 및 승온주기동안의 일시적 외부작용 및 저온 액체에 의해 발생된 열적(熱的) 응력과, 작동시 선체 또는 용기 이동에 의한 기계적 응력에 견딜 수 있어야 한다는 것이다.

1차 라이너를 지지하기 위한 그러한 저온 절연 장치의 중요 부분은 그라이너가 받는 부하가 용기벽에 전달되는 모서리이다. 저온유체를 함유하도록 설계된 상기 타입의 박막 장치에서, 모서리는 지지체의 박막수축 및 휨에 의해 야기되는 운동에 대해 확고히 보지되어야 한다. 그러한 모서리 구조물은 저온 화물에 열전달을 최소로하며 여러 각도에서 그리고 많은 다른 방향으로의 부하에 저항go야 한다.

그러나 종래 기술의 비교적 복잡한 모서구조의 주요 어려움들 중 하나는 그들 모서리 구조물을 형성하는 여러 구성요소 주위에 저온 절연체를 설치하고, 그러한 목적을 위해 기포의 복잡한 절단편을 사용하는 것을 포함하는 어려움이다.

본 발명은 용기벽, 상기 용기벽내 배치된 최소한 하나의 섬유 보강 플라스틱 절연층, 상기 최소한 하나의 기포절연층의 내측 측부에 접촉하는 저온 저항 금속 라이너, 최소한 하나의 모서리구조물로 구성된 저온 액화가스용 용기를 제공하며, 상기 모서리 구조물은 상기용기벽의 모서리에서 상기 금속 라이너에 인접한 상기 최소한 하나dml 기포절연층내 배치된 모서리 지지체, 저온저항 금속 각(角)부재, 상기 각 부재에 상기금속 라이너를 연결하는 수단, 상기 모서리 지지체에 상기 각부재를 연결하는 수단, 다수의 금속스트립, 상기 각 부재에 상기 금속스트립을 그의 일단부에 인접하여 연결하는 수단, 상기용 기벽에 상기 금속스트립을 그의 타단부에 인접하여 연결하는 수단으로 구성되며, 상기 금속 스트립이 상기라이너의 명상에 있고 상기 금속 라이너로부터 상기 용기벽에 부하를 전달한다.

그 모서리 구조물은 여러 각도의 탱트 모서리에 결합될 수 있다. 따라서 모서리 구조물은 90°모서리에 결합될 수 있고 그 경우 각 부재가 90°각을 가지며, 일련의 제1스트립이 일련의 제2스트립에 90°각도로 배치된다. 본 발명의 모서리 구조물이 예각을 갖는 모서리에 결합될 때 각 부재는 예각의 형태로 되며 일련의 제1스트립이 일련의 제2스트립에 예각으로 유사하게 배치된다. 본 발명의 모서리 구조물이 용기에 둔각으로 설치될 때 각 부재는 둔각의 형태로 되며 일련의 제1스트립이 일련의 제2스트립에 둔각으로 배치된다. 어떤 경우에는 후술하는 바와 같이 오직 일련의 스트립만이 모서리에 설치될 수도 있다.

바람직한 실시예에서, 모서리 지지 패널이 그러한 모서리에서 기포 절연체를 지지하기 위해 모서리 구조물 주위에 설치된다. 또한 기포 절연체가 선체 또는 용기 내벽에 직접 접합될 수도 있다.

박막 또는 라이너를 지지하기 위한 모서리 구조물은 해상 또는 지상에 사용하기 위해 어떤 형태의 용기 또는 저장 탱크에 저온 유체를 수용하도록 낮은 열팽창계수를 갖는 금속 박막과 관련하여 사용될 수있다. 스테인리스강과 같은 낮은 열전도성 및 높은 강도를 갖는 물질로 형성된 금속스트립을 니켈강과 같은 낮은 팽창계수를 갖는 물질로 형성된 박막과 함께 사용함에 의해 용기의 외벽에 내측금속 박막으로부터 여러 방향 및 각도로 박막 효과적으로 전달하고 기포절연체의 열손실 및 분열을 최소로 하며, 따라서 그러한 모서리 구조물 주위에 기포절연체에 용이하게 결합할 수 있게 한다. 그 스트립의 폭 및 두께는 기대되는 부하강도에 적용하도록 정해질 수 있다.

또한, 일방향으로 연장하는 스트립은 모서리 구조물의 다른 방향으로 연장하는 스트립보다 넓고 두껍게 할 수 있다. 유리섬유와 같은 2차 내보 라이너가 1차 금속 라이너와 함께 사용되는 경우, 용기벽에 1차 라이너를 연결하기 위해 본 발명의 모서리 구조물에 스트립을 사용함에 의해 모서리 구조물의 기포를 통헤 유리 섬유 타이너가 통과할 수있게 하여 그러한 유리섬유의 구조적 연속성을 확실히 한다.

본 발명의 첨부도면과 관련하여 기술된 바람직한 실시예의 하기설명으로부터 더 완전히 이해될 것이다.

제1도에서 (10)은 내부벽(12)와 그 내부벽 주위에 배치된 절연체(11)을 가진 저온 유체나 LNG 탱커(tanker)를 나타낸다. 그러한 절연체는 내부벽(12)에 배치된 외측 섬유보강 기포 절연층(14)와 내측 섬유 보강 기포 절연층(16)으로 구성되어 있다. 그러한 섬유보강 기포절연층들은 3차원의 유리 섬유 보강 폴리요레탄 기포층들인 것이 바람직하다. 그러한 섬유보강 절연물질은 유리섬유층을 가진 폴리우레탄 기포의 블록 또는 판(板)으로 구성되고 각 섬유층은 수평 및 횡방향으로 연장하는 X 및 Y 보강섬유와 수직방향으로 연장하는 Z 보강섬유로 구성된다.

제1(a)도는 탱크벽과 같은 구조물에의 보강 플로우레탄 블록(17)의 접합을 용이하게 하도록 노출된 섬유단부(21)을 가지고 있고 또 기포에 삽입된 유리섬유(19)층을 가진 폴리우레탄 기포의 블록(17)로 구성된 물질을 나타내고 있다. 폴리우레탄 블록(17)은 서로에 각개 블록을 접합는 것이 용이하도록 노출된 섬유단부(25)를 가진 다른 유리섬유(23)과, 섬유(19)에 수평으로 연장하여 있는 다른 섬유(27)층을 가지고 있다. 이런 타입의 보강은 X-Y-Z보강으로 알려져 있는데, X섬유는 종측의 섬유이며 Y섬유는 횡측섬유, Z는 수직섬유이며, 형성된 보강기포는 "3D 기포"로 알려져 있다. 그러한 3D 폴리우레탄 기포판이 적당한 접착제(바람직하게는 폴리요레탄 접착제)에 의해 제2도의(13)에서와 같이 서로 접합되어 외측및 내측 절연층 (14), (16)을 각각 형성하는 것이 바람직하다.

제1도 및 제2도에 얇은 방벽 박막인 1차 라이너(18)은 내측 3D 기포 절연층(16)과 접촉하여 배치되고 텅(tongue)(15)(제8도 참조)을 포함하는 기계적 체결수단에 의해서와 같이 어떤 적당한 방법으로 그 절연층에 연결될 수 있다. 텅(15)은 기포절연층에 절합된 합판스트립(17)의 형태로 텅 보유수단의 적소에 수용 보지된다. 라이너(18)은 일련의 평행한 부분 즉 밑판(19)로 형성되어 있고, 그 밑판은 그들 종측연부를 따라 직립 플렌지를 가지고 있으며 인접밑판의 플렌지와 서로 연결되어 있다. 텅(15)는 인접 밑판(19)의 플렌지(21)들 사이에 배치된다. 이상 기술된 구조는 본 발명의 일부를 형성하는 것은 아니다.

박막의 1차 라이너는 니켈강, 특히 Invar라는 상표하에 판매되는 물질과 같은 높은 니켈함유 강과 같은 저온저항(낮은 열팽창)물질인 것이 바람직하다. 그 박막의 1차 라이너(18)은 유체 불투과성 물질이며 저온유체의 수용을 위한 내측 박막 용기를 형성한다. 2차 라이너(20)은 외측 3D 기포 절연층(14)와 내측 3D 기포 절연층(16) 사이에 삽입되어 있다. 그러한 2차 라이너는 얇은 금속 예를들면 알루미늄박과 유리섬유직물 라이너일 수 있고 폴리우레탄 수지로 포화된 유리섬유 직물, 또는 Tedlar라는 상표로 판매되는 폴리비닐 플루오라이드 필름과 수지 포화 유리섬유의 혼직물일 수 있다. 그러한 2차 타이너는 구멍이 없는 라이너이며 내측 기포 절연층(16)으로부터 외측 기포 절연층(14)로 저온 유체가 침투하는 것을 방지한다.

제2도-제5도를 참조하면 본 발명의 모서리 구조물이 90°모서리에 결합되어 도시되어 있다. 그러한 모서리에, 1차 라이너(18)과 같이 니켈강과 같은 낮은 열팽창 계수를 가진 저온 저항 물질로 구성된 각 부재(angle member)(22)가 설치되어 있고 그 각 부재가(24)에서 용접에 의해 박막 즉, 1차 라이너(18)에 부착되어 있다. 각부재(222)의 지지체(26)은 각부재에 인접한 내측 절연층(16)에 결합되어 있고 그 지지체는(28)에서 기포 절연층에 접합되어 있다. 그러한 지지체(26)의 합판형태인 것이 바람직하고 서로에 90°각도로 90°각부재(22)의 가기 표면의 외측 표면과 접하여 배치된 1조의 지지체(30, 32)로 구성되어 있다. 그 지지체(26)은 각부재(22)의 지지체로 작용할 뿐만 아니라 1차 라이너(18)을 안정화시키고 접합을 위한 기부(基部)를 제공하도록 작용한다. 그 각부재(22)는 나사(34)에 의해 합판 지지체(26)에 부착되어 있다.

일련의 제1금속 스트립(36)은 각부재(22)의 일표면(40)에 (38)에서 용접에 의해 그들 내측단부가 연결되어 있고, 일련의 제2금속 스트립(42)도 금속스트립(36)과 유사하게 그들 내측단부가(43)에서 용접에 의해 각 부재(22)의 다른 표면(44)에 연결되어 있다. 그 스트립(36), (42)는 1차 라이너 (18)로부터 내벽(12)로 부하를 전달하기 위한 스테인레스 강과 같은 낮은 열전도 및 높은 강도 물질로 구성되어 있다. 제3도에서 일련의 제1스트립(36)과 일련의 제2스트립(42)가 서로 90°각도로 배치되어 있고, 제1스트립(36)의 모서리에서 일방향으로 1차 라이너 (18)과 각부재(22)와 동일면에 배치되어 있고, 제2스트립(42)는 모서리에서 다른 방향으로 1차 라이너(18)과 각 부재(22)와 동일면에 배치되어 있음을 볼 수 있다.

제4도 및 제5도에서, 일련의 제1스트립(36)은 다수의 평행한 간격을 가지고 떨어져 있는 스트립들로 구성되어 있고, 제2스트립 역시 다수의 평행한 간격을 가지고 떨엉져 있는 스트립들로 구성되어 있으며, 그 제2스트립들은 모서리에서 제1스트립들에 대해 엇갈리게 배치되어 있다. 각 스트립(36), (42)의 내측 단부들은 지지체(26)의 각개 위치 (30), (32)에 형성된 홈(46)에 배치되어 있어 상술한 바와 같이 지지체(26)이 각 부재(22)에 라이너(18)을 (37), (43)에서 용접하기 위한 기부로 작용한다. 스트립(36) 및 (42)는 그의 폭에 대해 분활돠이 있어 1차 라이너(18)로부터 내벽(12)에 전달되는 예정된 부하강도에 적응하도록 한다.

스트립(36)의 타단부들은 금속 스트립(50)에 (48)에서 접합되어 있고, 그 금속 스트립은 "T" 부착구(52)에 지지되어 있으며 그 부착구는 용기내벽(12)에 연결되어 있다. 그리하여 스트립(50)이 "T"부착구(52)의 상부부분내의 홈(54)에 수직으로 장착되며 각부재(56)에 의해 그 위치에 보지된다. 각부재(56)은 스트립(36)의 외측표면에 접하여 있고 너트-볼트(58)에 의해 "T" 부착구의 하부에 연결되어 있다. 그 "T" 부착구(52)는 내벽(12)에 스터드(62)에 의해 (60)에서 접합되어 있고, 금속 끼움쇠(64)가 "T"부착구의 평편한 외측표면과 인접용기내벽(12)사이에 삽입되어 있다. 유사한 구성요소가 내벽(12)에 일련의 제2스트립(42)의 외측 단부를 부착하는 데에도 사용된다.

모서리 지지 패널(66)은 모서리 기포절연층(14') 및 (16')를 지지하기 위해 스터드(62)에 의해 모서리의 2개의 "T' 부착구(52)상에 장착되어 있다. 모서리 지지패널(66)은 강철과 같은 금속으로 만들어지는 것이 바람직하다. 또한 종측 지지패널(68)이 반대측 모서리의 "T" 부착구(52)의 너트-볼트 연결부(58)에 연결되어 외측 및 내측 기포절연층(14), (16)의 본체를 지지한다. 절연지지 패널(66), (68)은 용기 내벽의 내측벽으로부터 간격을 가지고 떨어져 있는 기포절연체를 유지하고 내벽에 의한 물웅덩이에 물을 수집한다. 제2도에 도시된 바와 같이 1차 라이너(18)의 단부에 인접하여 기포절연체에 결합된 부착구(70)이 또한 설치되어 있기에 그러한 부착구(70)은 1차 라이너(18)뒤로부터의 가스를 제거하기 위한 다수의 가스 제거 채널(72)를 가지고 있다. 그러한 부착구(70)은 내측기포 절연체(16)의 홈(76)에 삽입된 지지체(74)상에 지지되어 있고, 그 지지체(74)는 예를들어 합판으로 형성되고 인접 기포 절연층(16)에 접합되는 것이 바람직하다.

1차 박막인 라이너(18)과 각부재(22)는 매우 낮은 열패창 계수를 갖는 높은 니켈 함유강 같은 물질로 형성된다. 대조적으로 스트립 (36) 및 (42)는 높은 열팽창계수를 가지나 낮은 열전도계수를 가지며 1차 라이너(18) 및 각부재(22)의 물질보다 강하다. 이것은 외측 탱크구조물로부터 1차 라이너에 거의 열을 전달하지 않는다는 잇점을 제공하며 1차 라이너로부터 외측탱크벽으로 부하를 전달하고 그에 견디기 위해 지지 구조물이 큰 강도를 갖는다. 다른 잇점은 큰 단일의 금속편 대신 모서리에서 1차 라이너를 지지하도록 스트립을 사용함에 의해 부하가 스트립을 따라 종방향으로 나타나지 않고 스트립의 단부의 수축부하가 상당히 감소된다는 것이다.

제6도는 둔각 형태의 탱크 모서리에 본 발명의 간단한 모서리 구조물을 적용하는 것을 나타낸다. 상술한 바와 같이 1차 라이너에 연결된 각부재(78)은 둔각을 형성하고 두개의 일련의 금속스트립(36') 및 (42')가 각부재(78)에 대해 둔각으로 배치되고, 일련의 제1금속 스트립(36')가 모서리의 1차 라이너의 일표면(18a)와 동일면에 배치되며, 일련의 제2금속 스트립(42')가 모서리의 1차 라이너의 다른 표면(18'a)와 동일면에 배치된다. 제6도의 실시예의 모서리 구조는 제2도에 도시된 90°각도를 위한 모서리 구조와 동일하다.

제7도는 예각 형태의 탱크 모서리에 본 발명 모서리구조물을 적용하는 것을 나타낸다. 이 실시예에서 각부재(22)와 유사한 각부재(80)은 모서리에서 예각을 형성하고 제1스트립(36")와 제2스트립(42")는 유사한 각을 형성하고 스트립(36")가 1차 라이너(18)의 일표면(18a)와 동일면에 배치되고 다른 스트립(42")는 1차 라이너(18)의 다른 표면(18a')와 동일면에 배치된다.

제2도, 제6도 및 제7도의 모서리 구조에서 모서리의 라이너(18)의 양방향으로 1차 라이너의 밑판(19)상의 평행한 직립 플랜지(21)이 제1도에서와 같이 모서리에 수직으로 배치된다.

그러나 모서리의 1차 라이너의 일 표면의 밑판 플랜지가 모서리에 수직이고 다른 표면의 밑판 플랜지가 모서리에 평행할 대, 모서리에 수직인 플랜지를 가진 라이너 부분을 용기벽에 연결지지 하기 위해 오직 하나의 스트립만이 사용될 필요가 있다. 이것이 제1도의 탱크의 135°모서리의 모서리 구조를 나타내는 제8도에 도시되어 있다. 이 실시예에서 모서리에서 일방향으로 라이너(18)의 표면(18a')에 연결된 직립 플랜지(21)은 모서리에 수직이고, 모서리에서 타방향으로 라이너(18)의 표면(18a)에 연결된 직립 플렌지는 제1도에 도시된 바와 같이 모서리에 평행이 배치된다.

제8도에 도시된 상태하에 스트립(42)에 유사한 오직 일련의 스트립(42")가 각부재(82)와 "T" 부착구(52')에 연결되어 있고, 모서리에 수직인 밑판 플렌지(21)을 가진 1차 라이너의 표면(18a)와 동일면상에 배치된다. 스트립(42")를 사용하는 그러한 모서리 구조물은 예를들어 수축부하를 받을 때 1차 라이너 표면(18a')를 지지한다. 그러나 플렌지(21)가 모서리에 평행히 배치되는 모서리의 1차 라이너의 다른 표면(18a)는 모서리의(42")와 같은 금속 스트립의 지지를 요하지 않고 수축부하를 흡수하며 따라서 모서리의 라이너 표면(18a)를 용기 벽에 연결하는데 금속 스트립이 사용되지 않는다.

제8도의 모서리 구조는 합판 패널(86)이 제2도의 금속지지패널(66)대신 기포 절연층(14") 및 (16")를 지지하기 위해 모서리에 사용되는 것을 제외하는는 제2도의 것과 유사하다. 그러한 모서리 지지패널(86)은 내부 벽(12)에 연결된 스터드(88)에 장착되어 있다.

상술한 바로 본 발명의 1차 라이터로부터 내부벽에 여러 방향으로 부하를 전달하도록 설계되고 다수의 평향한 스트립으로 구성되고 기포절연체의 복잡성을 감소시키는 간단한 구조를 사용하고 용기의 저온 내용물에의 열 누출을 감소시키는 저온절연의 1차 라이너를 지지하기 위한 개량된 모서리 구조물을 제공한다.

본 발명의 저온 절연장치가 탱커에 사용하는데 특히 효과적일지라도 그러한 장치는 거롯배, 저장탱크, 항공기 또는 우주차량을 포함하는 어떠한 저온유체용기에도 사용될 수 있다. 3D 섬유보강 기포절연체의 두께는 특징설계의 필요에 따른 연료증발을 제한하도록 변경될 수 있다.

예시의목적을 위해 본 발명의 특정 실시예를 기술하였으나 다른 개조 및 변경이 행해질 수 있고 따라서 본 발명은 첨부 청구 범위의 범위내에서 제한되지 않는다.

Claims (1)

1. 모서리를 갖는 용기벽과 용기벽내에 배치된 저온저항 금속라이너와 용기벽과 금속라이너 사이에 배치되고 하나 이상의 섬유보강 기포절연층을 포함하는 열절연층으로 구성되는 저온유체 용기용 모서리 구조물에 있어서 용기벽(12)의 모서리에 상대적으로 배치된 각도로 만나는 두개의 판상 부분으로 형성되는 저온 저항금속 각부재(angle member)를 포함하고 각 판상부분은 금속라이너(18)와 열절연층(16)사이에 배치되는 자유단을 가지고, 각부재(22)는 용기벽(12)과 다수의 긴 금속 스트립(36, 42)에의해 계합되고 각 금속 스트립은 판상 부분의 하나에 연결되며 연결된 판상부분의 평면에 대해 실질적으로 평행하고 금속라이너로부터 용기벽으로 부하를 전달하게 판상부분의 연장부를 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 저온 유체 용기용 모서리 구조물.

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