NO338150B1 - LNG-tank med skvalpeskott - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører generelt en fluidoppsamlings- og leveringstank. Mer spesielt vedrører foreliggende oppfinnelse en beholder for å forhindre og/eller redusere trykktap på grunn av skvalpefenomen.

Store tanker, typisk med en sylindrisk form, blir brukt til bulklagring og transport av et fluid. Uttrykket "fluid" som anvendt heri betyr både væske så vel som gassformige substanser. Under transport av forholdsvis store fluidvolumer som for eksempel med skip, kjøretøy eller jernbanevogn, har fluidet i beholderen en tendens til å skvalpe forover og bakover. Denne skvalpebevegelsen kan føre til ustabilitet i lasten, og kan til slutt føre til velt av fartøyet og/eller transportmiddelet, som kan føre til skade på person og eiendom. Den vedvarende skvulpebevegelsen av væsken i beholderen kan dessuten skade beholderen ved å utøve et press på dens sveiseskjøter og sammenføyninger.

For å redusere destabiliseringen forårsaket av fluidenes bevegelse i beholderen, kan beholderen være fylt til randen. Dette vil ofte ikke være mulig eller ønskelig. For eksempel kan forskjellige forskrifter begrense fyllingen av beholderen til en fylletetthet på ikke mer enn 20% og mindre enn 80% av volumet Slike fyllebegrensninger gjelder imidlertid ikke dersom beholderen har delevegger som deler beholderen inn i avdelinger som ikke overskrider en gitt kapasitet.

Delevegger, også referert til som ledeplater, skillevegger, skott eller støtplater, anvendes for å redusere skvalping av fluidet i beholderen og for å tilveiebringe økt stabilitet. Delevegger er vanligvis festet rettvinklet til den forventede bevegelse av væske i tanken. Slike delevegger danner vanligvis mindre avdelinger inne i beholderen, noe som begrenser den avstand som væsken kan skvalpe inne i tanken. Noen eksempler på fartøy som inneholder disse typer delevegger er beskrevet i US 1.909.734, US 2.011.161, US 4.251.005. US 4.789.170 beskriver sirkulære, skivede ledeplater som er festet i en tank på en lastebil for transport av vann, og som er utformet for å minske kreftene rettet mot dem.

US 4.611.724 beskriver en tankbil som omfatter en tank, hvor mantelen er understøttet av en ledeplate. Det vertikale tverrsnittet av ledeplaten er rett, men dens horisontale tverrsnitt har to konkave seksjoner og en konveks seksjon. Horisontale ribber er festet til forsiden av ledeplaten og hjelper til med å opprettholde den ønskede tverrsnittsformen.

US 4.775.070 beskriver et system for å forhindre strømningsmengdesvinging i fluidet i kjøretøy som benyttes for transport av fluid, hvor et indre ledeplatesystem omfatter et flertall av øvre stasjonære ledeplater anordnet i avstand fra hverandre langs det øvre indre veggpartiet av tanken og som forløper nedover til et punkt i tanken, et andre flertall av stasjonære ledeplater langs gulvpartiet av tanken og som forløper oppover i tanken, et gulvparti som i det vesentlige er anordnet langs det sentrale indre av tanken for å skille tanken i en øvre fluiddel og en nedre fluiddel i tankens lengde. Gulvpartiet omfatter et sentralt anordnet panelelement som kan roteres mellom åpne og lukkede stillinger, hvor den åpne stillingen tillater fluidstrømning mellom den øvre tankdelen og den nedre tankdelen, og hvor fluid i den nedre halvdel av tanken i en lukket stilling vil være isolert fra fluidet eller rommet i den øvre halvdel av tanken, dermed dannende et lavere tyngdepunkt i tanken, dermed dannende et lavere tyngdepunkt i tanken til fluidet som transporteres, og samtidig hindre enhver bevegelse av fluidet som ville skape en bølge i tanken.

CN 201525601 U beskriver et transportkjøretøy som omfatter en lagringstank for væske, der skott benyttes for å dele inn tanken i N separate avdelinger. Den ytterste veggen i tanken har en elliptisk konveks struktur.

ES 2.237.255 Al vedrører et system for transport av LNG, der systemet omfatter et transportkjøretøy med lagringstank for LNG, der tverrgående ledeplater er anordnet innvendig i lagringstanken, hvor ledeplatene har en sfærisk konfigurasjon med konveks form.

Det er et formål med den foreliggende oppfinnelsen å minimere og muligens lette en eller flere av ulempene ved den kjente teknikk, eller å tilveiebringe et nyttig alternativ.

Formålet oppnås med en tank i henhold til det etterfølgende selvstendige krav, med ytterligere utførelsesformer angitt i de uselvstendige krav.

En tank ifølge den foreliggende oppfinnelsen omfatter en langstrakt og hul beholder, hvor hver ende av den langstrakte, og hule beholderen er lukket med et endedeksel, hvor 2N skott med en krummet flate er anordnet i den langstrakte og hule beholderen. Skottene i den langstrakte og hule beholderen er anordnet slik at et skott nærmest et endedeksel av tanken har en konkav overflate som vender mot nevnte endedeksel og et etterfølgende skott har en konveks overflate som vender mot nevnte endedeksel, hvor ytterligere skott er anordnet med alternerende konkave og konvekse vendende overflater mot nevnte endedeksel, der N er et heltall fra 1 til uendelig.

Den langstrakte og hule beholderen har en sylindrisk form, men det kan også tenkes at den langstrakte og hule beholderen kan ha andre former, for eksempel en elliptisk form, polygonal form, firkantet eller rektangulær form eller lignende. Skottene som er anordnet i den langstrakte og hule beholderen vil ha en tilsvarende form som den langstrakte og hule beholderen.

I henhold til ett aspekt av den foreliggende oppfinnelsen vil hvert av skottene som har en konkav overflate som vender mot nevnte endedeksel og et etterfølgende skott som har en konveks overflate som vender mot nevnte endedeksel danne et par av skott. Sentre i et slikt par av skott kan være anordnet innrettet til å ligge an mot hverandre, men sentrene i et slikt par av skott kan også være anordnet med en avstand mellom dem, hvor avstanden, for eksempel, kan være mindre enn ca. 2-5% av en diameter av den langstrakte og hule beholderen.

I henhold til et aspekt av den foreliggende oppfinnelsen vil hvert av skottene som har en konveks overflate som vender mot nevnte endedeksel og et etterfølgende skott som har en konkav overflate som vender mot nevnte endedeksel danne et par av skott. Et slikt par av skott kan være anordnet med en avstand mellom dem. Avstanden mellom et slikt par av skott bør fortrinnsvis ikke være mindre enn 5-25% av tankdiameteren, når avstanden måles ved veggen av beholderen.

Et slikt par av skott kan også være anordnet på en slik måte at avstanden mellom sentrene av de to skott omtrent er diameteren til den langstrakte og hule beholderen.

Hvordan de ulike parene av skott burde være anordnet i forhold til hverandre, vil være avhengig av flere parametere, for eksempel tankdiameter, hvilket fluid tanken skal inneholde, bevegelser og laster tanken utsettes for etc. En fagmann innenfor området vil vite hvordan skottene skal anordnes, og dette er derfor ikke omtalt nærmere heri.

I henhold til et aspekt av den foreliggende oppfinnelsen kan beholderen også omfatte ett eller flere tilleggsskott anordnet i tanken. Slike tilleggsskott kan ha en annen utforming enn skottene med krumme overflate. Slike tilleggsskott kan for eksempel ha en plan overflate, en overflate med en annen krumning, ha en mindre diameter etc.

En fagmann innenfor området vil forstå at hvert av skottene og/eller tilleggsskottene kan ha individuell utforming med varierende grad av krumning.

Et senter av et skott er definert til å være midtpunktet i skottet, når skottet ses forfra.

I henhold til et aspekt av den foreliggende oppfinnelsen kan hvert skott og/eller hvert tilleggsskott være tilveiebrakt med minst en øvre port og/eller i det minste en nedre port, for å tillate fluidstrømning mellom de forskjellige skott og eventuelle tilleggsskott i tanken, og for å tillate gjennomføringer for rør, ledninger eller lignende anordnet inne i tanken. En slik eller slike øvre port(er) vil også tjene å utjevne trykket i beholderen på begge sider av skottene og/eller tilleggsskottene. De øvre og/eller nedre portene er tilveiebrakt som åpninger eller hull gjennom skottene eller utsparinger tildannet rundt omkretsen av skottene. Portene kan erstattes av et rør eller rør, der røret eller rørene er åpne, for å tillate den samme funksjonaliteten, det vil si for å tillate fluidstrømning mellom de forskjellige skott, og for å tillate gjennomføring for rør og for å utjevne trykket.

I henhold til et aspekt av den foreliggende oppfinnelsen kan ett eller flere av skottene og/eller tilleggsskottene være tilveiebrakt med bare øvre port(er), og ingen nedre port(er), eller være tilveiebrakt med bare nedre port(er), og ingen øvre port(er).

Tanken ifølge den foreliggende oppfinnelse er særlig relevant for bruk i marine LNG-drivstoffsystemer, men kan også anvendes i enhver annen væskeinneslutning for å redusere skvalpefenomen, både på land og til havs. En tank ifølge den foreliggende oppfinnelsen vil redusere bevegelsene av væsken, redusere væskespray gjennom gassfasen, og derved redusere trykktapet på grunn av skvalpefenomen. I tillegg tjener skottene til å oppfylle kravene til tankens styrke på grunn av statiske og dynamiske belastninger.

I henhold til ett aspekt kan tanken i henhold til den foreliggende oppfinnelsen anvendes i et marint LNG-drivstoffsystem. Ett slikt LNG-drivstoffsystem kan omfatte en tank for lagring av LNG, prosessutstyr for fordampning av LNG, og oppvarming og trykksetting av naturgassen til en temperatur og et trykk som kreves av motoren, og å mate den nødvendige gassmassestrømmen til motoren. LNG-drivstoffsystem kan også omfatte en eller flere prosesskontroll- og sikkerhetssystemer, hvor et slikt system eller systemer overvåker og styrer prosessen. Et skip kan ha en eller flere LNG-tanker. LNG-tankene kan være forbundet med hverandre ved hjelp av rørledninger i væske- og/eller gassfasene. Hver LNG tank kan ha ett eller flere prosess-system(er) koblet til den, og slike prosess-systemer kan være innbyrdes forbundet.

Prosessutstyret kan omfatte ett eller flere av de følgende elementer og/eller komponenter: pumpe(r), fordamper(e), overheter(r), trykkoppbyggingsenhet(er) etc, hvor de ulike elementene er sammenkoblet for å være i stand til å prosessere LNG.

Den foreliggende oppfinnelsen kan også anvendes i LNG-drivstoffsystemer uten pumpe, og mer generelt i lagertanker for andre væsker enn LNG, både i atmosfæriske trykksatte tanker.

Oppfinnelsen vil nå bli forklart med henvisning til de vedlagte figurer hvor;

Figurene IA-IB viser en første og andre utførelse av en tank i henhold til den foreliggende oppfinnelsen, Figurene 2A-2F illustrerer en skillevegg anordnet i utførelsesformene av tanken vist på figurene IA-IB, sett forfra, og Figur 3 viser en tank i henhold til figurene IA-IB som en komponent av et skjematisk vist LNG-drivstoffsystem anordnet ombord på et fartøy. Figurene IA-IB viser en første og andre utførelse av en tank 1 ifølge den foreliggende oppfinnelsen, hvor en tank, for eksempel, kan være en komponent i et marint LNG-drivstoffsystem ombord i et fartøy V (se figur 3). Tanken 1 omfatter en langstrakt og hul beholder 2, hvor hver ende av den langstrakte og hule beholderen 2 er avsluttet av et endedeksel 31, 32, dermed dannende en lukket tank 1. Innvendig i den langstrakte og hule beholderen 2 er det anordnet 2N skott 4a, 4b, der skottene 4a, 4b har krummede flater. Et skott 4a, 4b nærmest et endedeksel 31, 32 er anordnet på en slik måte at skottet vil få en konveks flate som vender mot nevnte endedeksel 31, 32, mens et etterfølgende skott 4b, vil 4a være anordnet til å ha en konveks flate som vender mot nevnte endedeksel 31, 32. Ethvert ytterligere skott 4a, 4b er anordnet med alternerende konkave og konvekse flater vendende mot nevnte endedeksel 31, 32, med en økende avstand til nevnte endedeksel 31, 32.

Betegnelsen N er et heltall fra 1 til uendelig. Hvis for eksempel N er valgt å være en, vil tanken 1 omfatte to slike skott 4a, 4b anordnet i tanken 1. Dersom N for eksempel er valgt til å være 2, da vil fire slike skott 4a, 4b være anordnet inne i tanken 1.

I utførelsen vist på figur IA, vil skottet nærmest et endedeksel som har en konkav flate som vender mot endedekselet og det påfølgende skottet som har en konveks flate som vender mot endedekselet, danne et par av skott, hvor disse to skottene er anordnet slik at sentrene C for de to skottene ligger an mot hverandre. På tilsvarende måte vil hvert av de resterende skott som har en konkav flate som vender mot endedekselet og et påfølgende skott som har en konveks flate som vender mot endedekselet danne et par av skott, hvor også hvert av disse parene er anordnet med sentrene C liggende an mot hverandre.

Et senter av et skott 4a, 4b er definert til å være midtpunktet av skottet, når skottet er sett forfra.

Et første skott som har en konveks flate som vender mot endedekselet og et påfølgende skott som har en konkav flate som vender mot endedekselet vil dessuten danne et par av skott, hvor disse to skottene er anordnet slik at en avstand di mellom sentrene C er tilnærmet diameteren av den langstrakte og hule beholderen 2. En avstand D mellom de to skott er fortrinnsvis ikke mindre enn 10% av diameteren av den langstrakte og hule beholderen 2, når avstanden D måles på veggen av det langstrakte og hule beholderen 2.

Ett eller flere tilleggsskott 15 (bare ett er vist i denne utførelsen) kan videre være anordnet i tanken 1, hvor dette skottet 15 har en annen utforming enn skottene 4a, 4b, for eksempel, i form av en flat plate.

I utførelsen vist på figur IB, vil skottet nærmest et endedeksel 31, 32 som har en konkav overflate som vender mot endedekselet 31, 32 og det påfølgende skottet som har en konveks flate som vender mot endedekselet 31, 32, danne et par av skott, hvor disse to skottene er anordnet slik at sentrene C til de to skottene er adskilt med en avstand d2. På tilsvarende måte vil hvert av de resterende skott som har en konkav flate som vender mot endedekselet og et påfølgende skott som har en konveks flate som vender mot endedekselet danne et par av skott, hvor også hvert av disse parene er anordnet med sentrene C til de to skottene adskilt med en avstand d2.

På samme måte, som beskrevet i henhold til den første utførelsen av LNG-tanken 1, kan skottene som har en konveks flate som vender mot endedekselet og et påfølgende skott som har en konkav flate som vender mot endedekselet være anordnet slik at en avstand di mellom sentrene C er tilnærmet diameteren til den langstrakte og hule beholderen 2.

En fagmann innenfor området vil vite at skottene 4, tilleggsskottene 15 og endedekslene 31, 32 kan kobles til og festes til det langstrakte og hule beholderen 2 på mange forskjellige måter, hvorved dette ikke er ytterligere beskrevet heri.

Den langstrakte og hule beholderen 2 kan ha ulike former, for eksempel en sylindrisk form, en elliptisk, en mangekantet, kvadratisk eller rektangulær form, eller lignende.

Figurene 2A-2F viser forskjellige utforminger av skottene 4a, 4b og/eller tilleggsskottene 15, hvor det kan ses at hvert skott 4a, 4b er tilveiebrakt med én eller flere øvre porter 5 og en eller flere nedre porter 6, bare øvre port(er) 5, bare nedre port(er) 6, der dette er avhengig av rør eller ledninger, understøttelser og/eller utstyr inne i LNG-tanken 1. Slike øvre og nedre porter 5, 6 kan være tilveiebrakt som åpninger eller hull gjennom skottene eller utsparinger dannet rundt omkretsen av skottene 4a, 4b og/eller tilleggsskott 15. Porten kan imidlertid erstattes med ett eller flere rør med åpning for å gi den samme funksjonaliteten.

En mulig anvendelse av hver og en av utførelsene av LNG-tank 1 ifølge den foreliggende oppfinnelsen, som vist på figurene IA-IB, er vist skjematisk på figur 3. LNG-tank 1 er da anordnet i en LNG-drivstoffsystem S anordnet om bord i et fartøy V, der LNG-drivstoffsystemet S gjennom rørledninger eller rør 10 er forbundet med en forbrenningsmotor 11, hvilken forbrenningsmotor 11 i tur er koblet til en elektrisk generator og/eller girkasse 13 og/eller aksel 14, og i det minste én propell 12.

LNG-drivstoffsystemet S kan for eksempel omfatte minst en LNG-tank 1, for lagring av LNG, prosessutstyr E for fordampning av LNG, og oppvarming og trykksetting av naturgassen til temperatur og trykk som krevet av den forbrenningsmotoren 11, og å mate den nødvendige gassmassestrømmen til forbrenningsmotoren 11. Et prosesskontroll- og sikkerhetssystem (ikke vist) overvåker og styrer prosessen.

Fartøyet V kan videre, som det kan ses, ha en eller flere LNG-tanker 1. LNG-tankene 1 kan være forbundet med hverandre ved hjelp av rørledninger eller ledninger (ikke vist), for derved å tilveiebringe en fluidforbindelse mellom LNG-tankene 1 for væske og/eller gassfasene til tankene. Hver LNG-tank 1 kan videre 1 ha ett eller flere prosess-systemer forbundet til den, og slike prosess-systemer kan dessuten være innbyrdes forbundet.

Den foreliggende oppfinnelsen er nå forklart med henvisning til utførelsene, men en fagmann innenfor området vil forstå at endringer og modifikasjoner vil kunne gjøres med disse utførelsene, hvilke ligger innenfor rammen av oppfinnelsen som definert i de følgende krav.

Claims (10)

1. En LNG-tank (1) omfattende en langstrakt, hul beholder (2), hvor hver ende (21, 22) av beholderen (2) er lukket av et endedeksel (31, 32), hvor 2N skott (4a, 4b) med krummede flater er anordnet inne i beholderen (2),karakterisert vedat et skott (4a, 4b) som er nærmest et endedeksel (31, 32) av LNG-tanken (1) har en konkav flate som vender mot nevnte endedeksel (31, 32), og et påfølgende skott (4b, 4a) har en konveks flate som vender mot nevnte endedeksel (31, 32), hvor ethvert ytterligere skott (4a, 4b) er anordnet med alternerende konkave og konvekse flater vendende mot nevnte endedeksel (31, 32), hvor N er et heltall fra 1 til uendelig.

2. Tank i henhold til krav 1,karakterisert vedat det langstrakte og hule beholderen (2) har en hovedsakelig sylindrisk form.

3. Tank ifølge hvilket som helst av kravene 1-2,karakterisert vedat hvert av skottene (4a) som har en konkav flate som vender mot nevnte endedeksel (31, 32) og et påfølgende skott (4b) som har en konveks flate som vender mot nevnte endedeksel (31, 32), danner et par av skott (4a, 4b), hvor sentrene (C) i et slikt par av skott ligger an mot hverandre eller i nærheten av hverandre.

4. Tank ifølge hvilket som helst av kravene 1-3,karakterisert vedat hvert av skottene (4b) som har en konveks flate som vender mot nevnte endedeksel (31, 32) og et påfølgende skott (4a) som har en konkav flate som vender mot endedekselet (31, 32), danner et par av skott (4b, 4a), hvor en avstand (D) mellom slike par av skott (4b, 4a) fortrinnsvis ikke er mindre enn 10% eller mer, av en diameter av den langstrakte og hule beholderen (2).

5. Tank ifølge krav 4,karakterisert vedat en avstand (di) mellom sentrene (C) i et slikt par av skott (4b, 4a) er tilnærmet diameteren av den langstrakte og hule beholderen (2).

6. Tank ifølge hvilket som helst av de foregående krav 1-5,karakterisert vedat i det minste ett tilleggsskott (15) er anordnet inne i tanken (1), der det i det minste ene tilleggsskottet (15) har en annen utforming enn skottene (4a, 4b).

7. Tank ifølge hvilket som helst av de foregående krav 1-6,karakterisert vedat minst ett skott (4a, 4b) er tilveiebrakt med minst en øvre port (5) og/eller minst en nedre port (6).

8. Tank ifølge hvilket som helst av de foregående krav 1-6,karakterisert vedat hvert av skottene (4a, 4b) er tilveiebrakt med minst en nedre port (6).

9. Tank som angitt i krav 1-5,karakterisert vedat hvert av skottene (4a, 4b) er tilveiebrakt med minst en øvre port (5).

10. Tank ifølge hvilket som helst av de foregående krav 1-9,karakterisert vedat tanken er anordnet vertikalt, eller i hvilken som helst vinkel mellom horisontalt og vertikalt.