NO135538B - - Google Patents

Description

Lagertank for kolde væsker.

Foreliggende oppfinnelse angår konstruksjon og anordning av tanker med stor kapasitet for lagring og transport av væsker som har en meget lav temperatur, f. eks.

en temperatur under kokepunktet for en flytendegjort gass, såsom naturgass.

Selv om oppfinnelsen beskrives i for-bindlse med lagring og transport av flytendegjort naturgass eller metan, vil det forståes at den beskrevne konstruksjon og anordning av lagertanken også kan brukes for andre flytendegjorte gasser som har et kokepunkt liggende betydelig under omgivelsestemperaturen ved atmosfæretrykk, f. eks. for etan, etylen, propan og propylen.

På grunn av de store dimensjonsfor-andringer som skjer i tankene ved ekspan-sjon og sammentrekking som er forårsaket av temperaturforandringer, er det fordel-aktig å kunne understøtte tankene i lasterommet på en måte som tillater en fri rela-

tiv bevegelse mellom tankene og skipsstrukturen, mens der samtidig finnes mid-

ler som stabiliserer stillingen av tankene i det isolerte lasterom, slik at selv om skipet ruller og slingrer, befinner tankene seg under kontroll.

I tanker for lagring, f. eks. av flytendegjort metan, vil mange elementer være utsatt for temperaturforandringer fra omgivelsestemperaturen, dvs. 26—37° C, når de er installert eller når tankene er tomme,

til ca. -^160° C når tankene er avkjølt og inneholder væske. Når således utløpsrøret strekker seg nedover gjennom skottet til bunnen av tanken og pumpen er anbragt på skottet, blir en stor del av pumpeele-

mentene utsatt for ekstreme temperaturforandringer, hvorved forskjeller i ekspan-sjon eller sammentrekking, eller størkning av materialet kan forårsake en fast-skj æring av elementer eller bevirke at pumpeelementene fryser, og derved for-styrre driften av pumpen og hindre tøm-ming av væske fra lagertanken. Slike av-brytelser krever fullstendig avtapping av væisken fra tanken, slik at tankene kan varmes opp for å frigjøre elemenene eller for å tillate at en person kan komme inn i tanken for å utføre reparasjonsarbeider.

Hvis hovedpumpen fryser, eller på annen måte ikke er istand til å virke, må der være anordnet midler i form av en trykk-karpumpe anbragt ved bunnen av tanken for å fjerne væske ved hjelp av den lang-somme prosess bestående i at der avveks-lende brukes trykk for å bevege væsken og trykkutløsning for å la væsken strømme inn i trykkaret.

Foreliggende oppfinnelse unngår disse vanskeligheter ved å tilveiebringe en ny og forbedret konstruksjon og anordning av en tank for lagring og transport av væske som befinner seg under meget lave temperaturer, f. eks. ned til -^162° C, og som om-fatter midler som hindrer at leveringspum-pen kan fryse eller skjære seg fast, slik at der ikke lengre er nødvendig å anordne hjelpeinnretninger for å fjerne væsken fra tanken.

Lagertanken ifølge foreliggende oppfinnelse er karakterisert ved at en søyle strekker seg nedover gjennom en sentral del av tanken fra toppen til bunnen, at veggene av tanken og søylen på kjent måte er dannet av et mekanisk sterkt materiale som aluminium eller rustfritt stål, som er ugjennomtrengelig for væsken og som beholder sin styrke og bøyelighet ved temperaturen av den kolde væske, at tanken og søylen er tett forbundet med hverandre ved tankens topp- og bunnvegger for å isolere søylens indre fra resten av tanken, at en varmeisolasjon er anordnet som foring for søylens indre overflate, at der innenfor søylen ved eller nær dens bunn er anordnet en pumpe, at en ledning er anbragt ved eller nær bunnen av tanken og forbinder tankrommet utenfor søylen med pumpen, og at en annen ledning forbinder pumpen med utsiden av tanken.

Slike tanker vil vanligvis brukes i kombinasjon med et varmeisolerende materiale, såsom balsatre, som fullstendig eller nesten fullstendig omgir dem. De kan brukes enkeltvis eller i kombinasjon med andre lignende tanker, eller med mere konven-sjonelle tanker.

Oppfinnelsen beskrives i det følgende under henvisning til hosføyde tegninger, hvor: fig. 1 er et skjematisk snitt av et skip forsynt med tanker i henhold til oppfinnelsen.

Fig. 2 er et skjematisk snitt av konstruksjonen og anordningen av en tank ifølge oppfinnelsen, og

fig. 3 er et skjematisk risis av anordningen av en rekke av tanker.

Fig. 1 viser et skip konstruert med et ytre skrog 12 og et indre skrog 14 anordnet i en liten avtsand fra det ytre skrog men forbundet dermed for å tilveiebringe en stiv konstruksjon med et åpent rom 16 mellom skrogene, hvilket rom kan oppdeles i vingetanker gjennom hvilke man kan la sirkulere det for skipsdriften nød-vendige balastvann, eller gjennom hvilke man kan innføre et varmevekslingsfluidum for passende regulering av temperaturen av det indre skrog eller for å hindre varme-overføring til det ytre skrog.

Lasterommet innenfor det indre skrog kan ytterligere oppdeles i separate lasterom ved hjelp av kofferdammer 18 som strekker seg på tvers av skipet.

De indre veggoverflater av det indre skrog og kofferdammene er foret med et forholdsvis tykt sjikt 20 av varmeisola-sjonsmateriale, som tilveiebringer isolerte lasterom i hvilke er anbrakt en eller flere tanker 22 for lagring og transport av den flytendegjorte gass. Hver tank inneholder en søyle 34 som er mere detaljert beskrevet i forbindelse med fig. 2 og 3. Lagertanken for væsken består av aluminium, rustfritt stål eller lignende metaller som beholder deres fasthet og bøyelighet når de bringes til temperaturen av flytendegjort gass, og som har en tilstrekkelig styrke for å tåle den hydrostatiske belastning under bruks-betingelsene. Skipets indre og ytre skrog kan være konstruert av vanlig skips-stål, men der oppnåes visse fordeler hvis det indre skrog 14 er konstruert av et metall eller materiale hvis styrke ikke blir nedsatt av væskens lave temperatur, hvorved det indre skrog kan virke som en sekundær beholder, hvis en av beholdere 22 skulle svikte. Isolasjonen består av et materiale med lav varmeledning, men det foretrekkes å konstruere minst gulvpartiet av et iso-lasjonsmateriale med strukturell styrke, f. eks. av balsatre eller lignende tresorter, for å understøtte tankene på deres overflater, som det senere blir beskrevet.

Tankene 22 kan ha et sylindrisk eller krumlinjet tverrsnitt, men det foretrekkes å bruke tanker med prismeform, f. eks. med kvadratisk eller rektangulær form, for å kunne bedre utnytte det isolerte rom i skipet. Det vil forståes at den beskrevne konstruksjon kan brukes med andre transportmidler, og selv for lagring av flytendegjort gass på land, men de vanskeligste problemer oppstår ved lagring og transport ombord på skip.

Fig. 2 (hvor henvisningstall 12, 14, 16, 18 og 20 har den samme betydning som i

fig. 1) viser konstruksjon og anordning av en tank ifølge oppfinnelsen med en kapasitet som kan holde mange tusen liter væske 24. Tanken som har en rund, kvadratisk, rektangulær, trekantet eller annen priismatisk form, har en toppvegg 28, en bunnvegg 30 og sidevegger 32 forbundet tett med hverandre slik at de danner et innelukket rom mellom seg. Gjennom den sentrale adgang til tanken strekker seg en søyle 34, fortrinnsvis utformet som et rør med sylindrisk eller polygonal form, og slik dimensjonert at den har en større høyde enn høyden av tankens væskeholdende del, hvorved den strekker seg litt over og under topp- og bunnveggene og danner en bunn-utvidelse 36 og en topputvidelse 38. Søylen har et slikt tverrsnitt at den tillater at folk og utstyr kan passere gjennom den. Veggene 40 som avgrenser søylen er dannet av et metall som ligner metallet av tankvegger 28, 30 og 32, og søylens vegger er forbundet med de tilstøtende vegger av tanken ved hjelp av sveising eller lignende,

for å tilveiebringe mellom dem en tetning og for å isolere søylens indre fra væsken i tanken.

Søylens indre overflate er dekket med et lag 42 av isolerende materiale for å bringe varmeoverføring til et minimum og derved å bringe til et minimum varmetap over-for væsken og å tillate at søylen varmer seg opp for at folk kan arbeide i den. Der kan sees at der trenges betydelig mindre isolasjon på veggene av søylen sammenlignet med isolaisjonen av lasterommet, fordi det bare sjelden er nødvendig å trenge dnn i søylen, og når dette er tilfelle kan man la sirkulere varm luft gjennom søylen for å tilveiebringe en passende temperatur uten at varmetap til tanken blir for stort. Pumpe 44, som fjerner væsken fra tanken, er anbrakt innenfor søylen, fortrinnsvis ved dens bunn, og et drivorgan 46 i form av en elek-trisk motor eller turbin eller lignende, kan være anbrakt ved siden av pumpen for å drive den. Et rør 48 forbinder pumpens inn-løp med utløpsåpningen 50 ved bunnen av lagringstanken for å overføre væsken fra lagringstanken til pumpen. Dette rør er forsynt med en bøyelig kobling 52 som tillater utvidelser og sammentrekninger forårsaket av temperaturendringer, og røret kan også være forsynt med en ventil 54 som kan fjernstyres for å åpne og å lukke den. Pumpens utløp står i forbindelse med et utløpsrør for væsken i tanken gjennom en rørseksjon 56 som strekker seg oppover fra pumpen gjennom søylen og forbi lag-ringsrommet for væsken. Derfra kan den fortsette oppover gjennom toppen av søylen, men det foretrekkes at utløpsrøret strekker seg gjennom søylens sidevegg til en høyde hvor det kan beskyttes av den isolasjon 58 som dekker tanken. På lignende måte, kan mange elementer som tidligere strakte seg nedad gjennom skottet, nå strekke seg gjennom søylen og passere i tverretning gjennom søylen d tankens lagringsrom for væsken. Søylens topp er forsynt med et mannhull 60 for å gi adgang til det indre av søylen. Deler 38 og 36 av søylen kan virke som stabiliseringsmidler for tanken innenfor det isolerte rom.

Det kan sees at konstruksjonen og anordningen av tanken i henhold til oppfinnelsen byr på mange fordeler.

Delen 36 av søylen som strekker seg nedover forbi bunnveggen 30 av tanken kan virke som en kile som opptas av et kilespor 62 anordnet i isolasjonsgulvet 26, på hvilket tanken understøttes. Kile- og kilespor-seksjoner avgrenser den stabili-serte stilling av tanken og tillater samtidig at tankens ytre deler kan forskyve seg mot og vekk fra kilesporet avhengig av utvidelser og sammentrekkinger forårsaket av temperaturendringer.

Delen 38 av søylen som strekker seg oppover forbi toppveggen av tanken kan

også virke som en kile som kan opptas av et kilespor anordnet i toppveggen av isolasjonen eller annen knekt, hvorved stillingen ved toppen av tanken blir stabilisert. Den del av utvidelsen 38 som kan opptas av kilesporet 64 har en større lengde enn den sammentrekking som ifølge beregninger finner sted når tankens temperatur synker fra ca. 37° C til -f-161° C, slik at tanken kan utvide eller sammentrekke seg verti-kalt i forhold til skipskonstruksjonen uten at kilen kommer ut av inngrep med kilesporet, hvorved tanken uavhengig kan bevege seg i alle retninger i samsvar med utvidelsen og sammentrekkingen, uten at tanken beveges fra en på forhånd bestemt stilling.

Det indre av den isolerte søyle vil nor-malt ha en betydelig høyere temperatur enn væsken i tanken, slik at man vil møte mindre vanskeligheter under driften av pumpen på grunn av fastskjæring elter frysing ved temperaturendringer. Hvis dette imidlertid allikevel skulle skje, kan pumpen fjernes fra aggregatet uten at man først behøver å fjerne all væske fra tanken og å gjøre tanken inert, etter at den har nådd omgivelsestemperaturen. På lignende måte, i tilfelle av en driftsstans på grunn av reparasjoner, kan søylen holdes ved en temperatur ved hvilken arbei-dere kan komme inn i den, og derved unn-gåes den langvarige driftsstans som trenges for å fjerne væsken fra tanken og for å oppvarme og gjøre tanken inert før man kan komme inn i dens indre.

Ved at søylen strekker seg forbi bunnveggen 30 av tanken, er det mulig å anordne innløpet for pumpen ved et lavere nivå enn væsken i tanken, hvorved væsken fra tanken fullstendig kan tappes av. Dette tillater en fullstendig fjernelse av væsken og muliggjør at tanken kan brukes for andre formål under returreisen uten tap av tid og uten at den flytendegjorde gass må fullstendig elimineres. Det blir også mulig å fjerne væske fra tanken til et lavere nivå enn dette inntil nå var mulig selv under anvendelse av trykk-kar-pumper, hvorved man eliminerer be-hovet for hjelpepumper og for de tilsvar-ende understøttelsesorganer og lednin-ger.

På grunn av at pumpen og delene er anbrakt innenfor søylen, unngås fullstendig den store temperaturgradient, som inntil nå eksisterte når visse deler var neddykket i væsken, mens andre deler be-

fant seg utenfor væsken. Derved bringes til et minimum muligheten for at delene kan fryse eller slå seg fast på grunn av temperaturendringer eller temperaturgra-

dienten. På lignende måte tillater beskyt-

telsen av pumpen og deler fra den meget lave temperatur av væsken i lagerrommet at der kan brukes mindre kostbare pumpe-

systemer og mere rimelige driftssystemer.

Da de fleste forbindelser med lager-

rommet for væsken i tanken kan ledes gjennom søylen til toppen av tanken, kan antall av rør (ikke vist) som skal strekke seg oppover gjennom skottet av tanken,

og antall sveisesteder, betydelig minskes for å forenkle tankens konstruksjon og å muliggjøre en produksjon av sterkere og bedre tanker med mindre omkostninger.

Slike tilleggsrør (ikke vist) kan omfatte innløpsrør for fylling av tanker, damprør for å lufte tankene, og lignende.

Søylen 40 behøver ikke å anordnes i

hver tank. Det er tilstrekkelig hvis bare en eller to tanker som ligger innenfor et iso-

lert lasterom er forsynt med en søyle av den beskrevne type. Under disse betingel-

ser kan tankene forbindes med hverandre ved hjelp av rør eller passasjer 70 for-

synt med fjernstyrte ventiler 72, hvorved væskestrømmingen inn og ut av tanken vil regulere væskenivået i de ved siden av hver-

andre anbrakte tanker, slik at alle tanker kan tappes av eller fylles fra en eller flere søyle-tanker av den beskrevne type. Denne konstruksjon er skjematisk vist i fig. 2,

hvor henvisningstall har den samme be-

tydning som i fig. 1 og 3.

Ved å anordne søylen i en indre del

av tankens tverrsnitt, tapes meget lite av tankens volum. Det er tvertimot. blitt fun-

net at den sentraliserte søyle øker styrken av tanken, slik at det kan konstrueres en-

nå større tanker, hvorved det faktisk blir mulig å minske driftsomkostningene og å

øke det for lagring og transportering av væske tilgjengelige rom.

Den sentrale søyle kan brukes som en understøttelse for forsterkningsdeler, vist som horisontalt anbrakte bjelker eller plater 74 (se fig. 3) som er festet til tank-

vegger og søylevegger, fortrinnsvis i vérti-

kal innbyrdes avstand. Slike forsterknings-

deler øker styrken og stivheten av hele tankstrukturen hvorved det er mulig å konstruere betydelig større tanker.

For å unngå de skadelige virkninger

som kan oppstå ved at søylen og tanken blir utsatt for støt på grunn av skipets

rulling og slingring, kan man forsinke skipets slingring ved å bruke støtdempere eller andre midler som hindrer støt fra tankelementer og stive overflater brukt for å stabilisere stillingen av tanken. Slike støtdempere anbringes best slik at de be-

rører tankens øvre del, fordi den nedre del motstår effektivt støt ved hjelp av de friksjonskrefter som eksisterer mellom bunnen av tanken og toppoverflaten av gulvet eller isolasjonen på hvilken tanken hviler. I den viste modifikasjon (se fig. 3)

består disse støtdempere av spiralfjær 80

som er anordnet i tverravstand i sammen-

trykket tilstand med den ytre ende festet til en knekt 82 som er opphengt i en til-

liggende del av skipsstrukturen, mens den indre ende ligger an mot søylens ytre vegg. Når der brukes et skott, kan de elas-

tiske organer som forsinker bevegelsene være anordnet på lignende måte, idet de berører skottet istedenfor søylen. Isteden-

for å bruke spiralfjærer av den beskrevne type, kan tankens slingrende bevegelse minskes ved hjelp av et elastisk organ an-

brakt mellom søylen og den stive under-støttelseskonstruksjon, f. eks. ved hjelp av skumgummi eller lignende.

Selv om søylen ifølge beskrivelsen er anordnet langs den vertikale akse av tan-

ken, vil det forståes at den kan også være forskjøvet i forhold til sentret, men når søylen også virker som en kile for tanken,

vil den beskrevne stilling av søylen danne en stabilisert stilling fra hvilken tankens ytre partier kan utvide seg eller trekke seg sammen.

Der kan av det forangående sees at oppfinnelsen tilveiebringer en ny og for-

bedret tankkonstruksjon som kan lettere konstrueres og brukes under lagring og transport av en væske som skal holdes ved meget lave temperaturer og som kan anordnes i et isolert lasterom på et skip eller andre transportmidler eller for lag-

ring på land.

Claims (4)

1. Lagertank for en væske som har en betydelig lavere temperatur enn omgivelsestemperaturen, karakterisert ved at en søyle (34) strekker seg nedover gjennom en sentral del av tanken (22) fra toppen til bunnen, at veggene av tanken og søylen (34) på kjent måte er dannet av et mekanisk sterkt materiale, som aluminium eller rustfritt stål, som er ugjennomtrengelig for væsken og som beholder sin styrke og bøyelighet ved temperaturen av den kolde væske, at tanken (22) og søylen (34) er

tett forbundet med hverandre ved tankens topp- og bunnvegger (28, 30) for å isolere søylens indre fra resten av tanken, at en varmeisolasjon (42) er anordnet som foring for søylens indre overflate, at der innenfor søylen ved eller nær dens bunn er anordnet en pumpe (44), at en ledning (48) er anbrakt ved eller nær bunnen (30) av tanken og forbinder tankrommet utenfor søylen med pumpen (44), og at en annen ledning (56) forbinder pumpen med utsiden av tanken.

2. Tank som angitt i påstand 1, karakterisert ved at søylen strekker seg nedover forbi tankens bunnvegg (30) og oppover forbi tankens toppvegg (28) og at

pumpen (44) på kjent måte er anordnet ved et nivå som ligger under tankens bunnvegg (30).

3. Tank som angitt i påstand 1 eller 2, karakterisert ved anordninger som tillater å øke temperaturen innenfor søylen (34).

4. Tank som angitt i en av de forangående påstander, karakterisert ved at søylen (34) også virker som en understøt-telse for forsterkningsorganer (74) som er festet til tankvegger og søylevegger.