NO742571L - - Google Patents

Description

Lagringsrom for flytende last

Denne oppfinnelse angår et lagringsrom som er egnet til avkjølt, flytende last og omfatter en stiv, ytre vegg på innersiden av hvilken det finnes et varmeisolerende sjikt. ■ Nærmere bestemt angår oppfinnelsen lagringstanker, sjøgående tankere og jernbane-<p>g veitankere for flytendegjort gass, f.eks. propan, ethan, methan, naturgass, luft, nitrogen, oxygen under atmosfæretrykk eller under et lett overtrykk. Den forekommende temperatur kan være fra -40° til -195°C.

I forbindelse med konvensjonelle lagringsrom må det stil-

les spesielle krav til utformingen av det isolerende sjikt med hen-

syn til sammentrekning av dette ved nedkjøling, hvilket kan føre til sprekkdannelser. Dette er uantagelig på grunn av svikt av den sti-

ve ytre vegg når den kommer i direkte berøring med den avkjølte fly-

tende last. Oppfinnelsen bringer store forbedringer av dette for-hold.

I henhold til oppfinnelsen inneholder lagringsrommet en kjerne av tynnvegget, polymert materiale som oppdeler dette i et stort antall innbyrdes forbundne små rom, hvilken kjerne er forbundet med innersiden av det isolerende sjikt, hvis ytterside ikke er forbundet med innersiden av den stive ytre vegg.

Kjernen av det tyrmveggede materiale trekker seg sammen som en solid masse når den avkjøles. Gjennom det isolerende sjikt vil det utvikles en temperaturgradient fra en lav temperatur ved innersiden til atmosfæretemperatur ved yttersiden. Det varmeisolerende sjikt vil på grunn av forbindelsen med kjernen følge sammentrekningen av denne uten å hindres av den stive ytre vegg, med hvilken det ikke er noen forbindelse. Dette reduserer faren for sprekkdannelse i det varmeisolerende sjikt.

Det oppnås en fordel når det anvendes materialer som har en sådan varmeutvidelseskoeffisient at kjernens ^gammentrekning ved nedkjøling er i det minste den samme som sammentrekningen av det varmeisolerende sjikt i det kalde grenseområde av dette. Det er særlig ønskelig at varmeutvidelseskoeffisienten for materialet i kjernen er den samme som eller større enn halvdelen av utvidelseskoeffisienten for materialet i det varmeisolerende sjikt. Kjernen og det varmeisolerende sjikt som en helhet samles ved omgivelsestemperatur. Hvis denne enhet må avkjøles, trekker kjernen seg ved denne utvidel-seskoeffisient mer sammen enn det isolerende sjikt. Som resultat av dette komprimeres det varmeisolerende sjikt og på grunn herav utvikles det kompresjonskrefter i sjiktet som sammenpresser materialet. Dette er særlig fordelaktig for å hindre sprekkdannelse i materialet i det isolerende sjikt. Disse sjikt fremstilles for det meste av stivt skumformig materiale med tett cellestruktur. De kan ha en tykkelse på 10-30 cm og de blir utsatt.for store spenningspåvirknin-ger når de nedkjøles, men utformingen i henhold til oppfinnelsen eliminerer risikoen for sprekkdannelse.

En annen, fordel ved lagringsrommet i henhold til oppfinnelsen ligger i kjernens varmekapasitet. Det indre av lagringsrommet vil forbli avkjølt i en meget lengere periode enn et romt rom hvis det imidlertid ikke er noen avkjølt væske til stede. Dette er viktig for tanker ombord på skip eller andre transportmidler på re-turreisen til lastestedet. Også lagringstanker benyttet eksempel-vis til toppbelastningsformål kan dra fordel av denne varmekapasi-

tet, hvis de midlertidig er delvis eller helt tomme.

Den avkjølte, flytende last er i de små rom omgitt av det tynnveggede materiale. Selv om disse rom er innbyrdes forbundne, hvilket er nødvendig for fylling og tømming av lagringsrommet, blir bevegelse av væsken forårsaket av bevegelser av dette sterkt hemmet. Skvulping er umulig, hvilket tillater stor fleksibilitet i bruken av transportable lagringsrom. På en sjøgående tanker av konvensjo-nell konstruksjon? f.eks. for transport av flytende naturgass må fyllingsgraden for en tank holdes enten over 90% eller under 10% for å unngå svære svingninger av lasten når fartøyet ruller. Disse krav til fyllingsgraden begrenser utnyttelsen av fartøyet, f.eks. hvis det losses i forskjellige havner eller hvis det inntas last i høy sjø. For tankere på veier og skinner er det også begrensninger med hensyn til fyllingsgraden, og lagringsrommet i henhold til oppfinnelsen overvinner disse vanskeligheter. Konstruksjonen av meget store lagringsrom er nå blitt mulig.

Kjernen kan i det minste delvis bestå av elementer av det tynnveggede materiale som kan anordnes i stablet form. Disse elementer kan være innbyrdes forbundne. Egnet til dette er blokken av stivt skumformig materiale med en åpen cellestruktur, f.eks. poly-

urethanskum eller skum av andre organiske materialer. Disse blokker

i

kan stables med innbyrdes mellomrom. For store lagringsrom kan benyttes blokker på noen "få kubikkmeter. Vekten av disse kan være 30 kg/m 3. Fylling av et lagringsrom med blokker av et sådant materiale reduserer det volum som er disponibelt for flytende last bare med noen få prosent. Blokkene kan forbindes med hverandre ved bruk av et klebemiddel. I realiteten kan en kjerne utgjøres av ett styk-ke, hvilket er særlig viktig for mindre lagringsrom ombord på et

skip eller sådanne som finnes i tankere for vei- eller skinnetrans-port.

Det kan være etterlatt kanaler i kjernen om den består av stabelelementer eller ikke. Et midtre rom kan også etterlates. På denne måte spares materialer for kjernen uten at det oppstår vanskeligheter ved bevegelser av lagringsrommet.

Kjernen kan også bestå av tynnveggede rør med en eller flere åpninger ved eller nær endene. På denne måte hemmes bevegelser av den flytende last meget sterkt, således at de førnevnte for-deler fortsatt oppnås. Rørene kan plasseres innbyrdes parallelt, i det minste i hvert lag. De anbringes fortrinnsvis vertikalt eller horisontalt, men en skrå stilling er også mulig. I ett lag kan rø-rene være vinkelrette på rørene i et annet lag på en sådan måte at de to retninger er likelig fordelt over kjernen. Konsekutive lag kan være vinkelrette på hverandre, men det er også mulig at pakker av to eller flere lag ensrettede rør er vinkelrette på hverandre. Rørene kan ligge an' mot hverandre, men de kan også være plassert med innbyrdes mellomrom. Særlig i det siste tilfelle er en forbindelse mellom rørene nødvendig. Hvis rørene er plassert mot hverandre, er en forbindelse ikke nødvendig. Hvis det er ønsket å forbinde røre-ne innbyrdes, kan dette gjøres ved hjelp av passende midler, f.eks. ved bruk av lim, bolter, punktsveising, lange stenger osv. Rommene - mellom rørene kan eventuelt utfylles, i det minste delvis ved støp-ning eller sprøyting med et stivt skumformig materiale med en åpen cellestruktur.

Også i dette tilfelle kan det etterlates et midtre rom. Dette kan oppnås ved å legge inn rør av kortere lengde sett i for-hold til tankens dimensjoner. Disse kortere rør må legges inn motsatt hverandre med den ene ende mot en sidevegg. På denne måte spares det materiale, mens fordelene, som de er nevnt ovenfor, ved den stive utforming av kjernen bevares.

Passende materiale for rørene er polyvinylklorid eller lav-trykkspolyethylen. Dessuten kan forsterket polyester benyttes. Veggtykkelsen kan være 1-5 mm og diameteren 0,5-1 m. Som regel vil det bli anvendt rør med sirkulært tverrsnitt, men andre former, f. eks. kvadratiske, rektangulære eller hexagonale, kan også brukes. Profilering av tverrsnittet kan øke stivheten og hindre bøyning av rørene.

Rørene er ved oppvarming av kjernen utsatt for krefter på veggene som søker å lage fordypninger i disse. Dette kan hindres ved å forsyne rørene med langsgående profiler, f.eks. ved å forme dem som et antall stablede muttere alternativt vekslet i retninger perpendikulært på rørenes senterlinje på en sådan måte at naborøre-ne passer tett sammen.

Inspeksjon av en kjerneoppbygging med rør kan gjøres let-tere ved å forsyne rørene med mannhull motsatt hverandre. Utstyr, såsom et televisjonskamera eller fleksible lysledere, kan føres inn gjennom disse hull. Store rør med tilstrekkelig store hull er til-gjengelige for en mann til inspeksjon og/eller reparasjon.

I henhold til oppfinnelsen gis det dessuten anvisning på en fremgangsmåte til fremstilling av et lagringsrom av den art som er beskrevet ovenfor, hvor en kjerne med varmeisolerende sjikt anbringes 'innenfor den stive ytre vegg etter å være samlet forut som en helhet. På denne måte kan det oppnås den viktige fordel at f.eks. et tankfartøy med hensyn til sin stålkonstruksjon kan bygges samti-dig med kjernen og det varmeisolerende sjikt forbundet med denne. Kjernen med varmeisolerende sjikt kan bygges for de ulike tanker i serieproduksjon. Til tross for de store dimensjoner av sådanne kjerner kan de lett bringes i posisjon på grunn av den lave vekt og den store stivhet.

Kjernen kan sammentrekkes noe før den anbringes innenfor den stive ytre vegg. Sammentrekkingen oppnås fortrinnsvis ved av-kjøling, men det'er også mulig å opprettholde et mindre undertrykk i kjernen, f.eks. noen få cm vannsøyle. Sammentrekking ved avkjøling bringer den ytterligere fordel at kjernen med isolasjonssjiktet blir prøvet under de forventede arbeidsbetingelser før innbyggingen. Under- anbringelsen blir rommet mellom den stive ytre vegg og yttersiden av isolasjonssjiktet noe større på grunn av sammentrekkingen. Også uten sammentrekking kan kjernen allerede ha sådanne dimensjoner at det er et snevert rom mellom innersiden av den stive ytre vegg og yttersiden av isolasjonssjiktet. Det er forskjellige muligheter til å fullende samlingen av den stive vegg, isolasjonen og kjernen. En meget tiltrekkende mulighet er å fylle det snevre rom med en væske. Denne væske er utenfor det varmeisolerende sjikt og har omgivelsestemperatur. Her forblir kjernen med isolasjonssjikt løs fra veggen, således at deformasjoner av denne, f.eks. et skipsskrog, ik-ke får noen innflytelse på isolasjonssjiktet. Det er viktig her at trykket av væsken i det snevre rom kan justeres. På denne måte kan spenningen i isolasjonssjiktet holdes under kontroll. Det er da mulig å utelukke strekkspenningen fra dette sjikt, hvilket øker drifts-sikkerheten sterkt. Den eneste mekaniske egenskap ved materialet i isolasjonssjiktet som forblir av viktighet, er kompresjonsstyrken.

En annen fordel ved det lagringsrom som er beskrevet ovenfor, er at væskelaget er en sikkerhet mot utstrømning av kald, flytende last i tilfelle av brudd på isolasjonssjiktet, f.eks. på grunn av et uhell. Dessuten kan reparasjon av fartøy og/eller kjerne med isolasjonssjikt utføres relativ billig da kjernen lett kan fjernes fra fartøyet.

Egnede væsker for fylling av det snevre rom er gelatiner- te hydrokarboner, lette hydrokarboner, vann og gelatinert vann eventuelt i et skum med åpen cellestruktur eller i en glassullpakking. Som regel tillates væsken ikke å komme inn under kjernen, eller i det minste vil kommunikasjon mellom væske under og på sidene av kjernen bli unngått for å hindre kjernen i å bli presset oppover.

Oppfinnelsen vil nå bli nærmere forklart under henvisning

til tegningene, hvor:

Fig. 1 er et perspektivriss med en del skåret bort som viser en ennå ikke fullført kjerne med oppstablede blokker, fig. 2 og 3 viser andre eksempler på en kjerne, og fig. 4,5 og 6 viser eksempler på kjerner fremstilt av rør.

På fig. 1 angir tallet 1 en stiv ytre vegg, i dette tilfelle en skipstank med store dimensjoner som vist med en person 2 tegnet i målestokk. I rommet er det allerede et antall blokker 3 av stivt, skumformet materiale med åpen ceilestruktur. Til sammen ut-gjør disse blokker en kjerne når stablingen er komplettert. Mellom kjernen og den stive ytre vegg er det et varmeisolerende sjikt 4 som her består av stivt, skumformet materiale med lukket porestruk-tur. På figuren er det også vist hvorledes det isolerende sjikt kan påføres, idet det er truffet foranstaltninger til at sjiktet ik-ke hefter til den stive vegg. Til dette formål er et bevegelig fyl-leapparat 5 opphengt på en skinne 6. Mens stablingen skrider frem, suppleres det isolerende sjikt. Når kjernen er fullført, er rommet innenfor veggen 1 på figuren helt opptatt av blokker 3. Fylling og tømming av rommet med den avkjølte, flytende last finner sted gjennom et halsparti 7 som kan lukkes. Fig. 2 viser et eksempel på en stabel av blokker 11 med innbyrdes mellomrom.12. Dessuten er det her latt.igjen et midtre rom 13 som kan benyttes til montering av ledninger som fører til bunnen av lagringsrommet for tømming eller

påfylling av den flytende last. Blokkene 11 er innbyrdes forbundet, f.eks. ved hjelp av et klebemiddel.

Fig. 3 gir et eksempel på en blokk 21 av skummatériale med åpen ceilestruktur, i hvilken det er dannet kanaler 22 og et midtre rom 23. En blokk 21 av denne type kan være så stor at den opptar he-le rommet, men det er også mulig at kjernen sammensettes ved stab-ling av disse blokker med mindre dimensjoner.

På fig. 4 omfatter kjernen vertikalt plasserte rør 31 som er åpne i begge ender. Laterale åpninger er også mulige. Omkring rørsettet er det påført et sjikt 32 av varmeisolerende materiale. Dette sjikt er forbundet med rørene og det kan omfatte lag av for-skjellig materiale. Dessuten kan det være en eller flere væsketette skillevegger til stede, f.eks. av aluminiumfolie. Påfylling og tømming av den avkjølte, flytende last finner sted gjennom et halsparti 33 som kan lukkes. I dette tilfelle danner kjernen bestående av rørene 31 og det Isolerende sjikt 32 en helhet hvis ytre dimensjoner omtrent svarer til tankens. Kjernen med det isolerende sjikt plasseres som et hele i tanken og festes i. denne ved hjelp av et kleberniddel eller ved å omgi den med væske som kan tilføres i et sjikt i det smale rom mellom det isolerende sjikt og den stive ytre vegg som ikke er vist her.

På fig. 5 består kjernen også av rør, men disse er her horisontalt plassert. Rørene i de suksessive lag krysser hverandre vinkelrett således at lag av typen 41 kan skjelnes fra lag av typen 42. Rørene er åpne i begge ender og sideåpninger kan også være til stede. For isolasjonssjiktet 43 og halspartiet 44 gjelder.samme be-skrivelse som for de tilsvarende deler på fig. 4. Dette er også tilfelle for delene 51,52,53 og 54 på fig. 6, som svarer til delene 41,42,43 og 44 på fig. 5. På fig. 6 er bare kjernen oppbygget av rør med rektangulært tverrsnitt.

Claims (24)

1. Lagringsrom for avkjølt, flytende last, omfattende en stiv ytre vegg med et varmeisolerende sjikt på innersiden, karakterisert ved at rommet inneholder en kjerne av tynnvegget, polymert materiale som deler det opp i et stort antall små rom som er forbundet med hverandre, hvilken kjerne er forbundet med innersiden av det isolerende sjikt, hvis ytterside ikke er forbundet med innersiden av den stive ytre vegg.

2. Lagringsrom ifølge krav 1, karakterisert ved at det i dette er anvendt materialer som har sådanne varmeutvidelses-koef f isienter at kjernens sammentrekking ved nedkjøling er i det minste den samme som sammentrekkingen av det varmeisolerende sjikt i det kalde grensesjiktområde av dette.

3. Lagringsrom ifølge krav 1, karakterisert ved at varmeutvidelseskoeffisienten for materialet i kjernen er den samme som eller større enn halvparten av utvidelseskoeffisienten for materialet i det varmeisolerende sjikt.

4. Lagringsrom ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at kjernen i det minste delvis består av oppstablbare elementer av det tynnveggede materiale.

5. Lagringsrom' ifølge krav 4, karakterisert ved at de nevnte stablingselementer er innbyrdes forbundne.

6. Lagringsrom ifølge krav 4 eller 5, karakterisert ved at stablingselementene utgjøres av blokker av' stivt, skumformet materiale med åpen ceilestruktur.

7. Lagringsrom ifølge krav 6, karakterisert ved at blokkene er stablet med innbyrdes mellomrom.

8. Lagringsrom ifølge et av kravene 1-7, karakterisert ved at det er dannet kanaler i kjernen.

9. Lagringsrom ifølge et av kravene 1-5, karakterisert ved at kjernen består av tynnveggede rør med en eller flere åpninger ved eller nær endene.

10. Lagringsrom ifølge krav 9, karakterisert ved at rørene er plassert parallelt med hverandre, i det minste i ett lag.

11. Lagringsrom ifølge krav 9, karakterisert ved at rørene er plassert vertikalt.

12. Lagringsrom ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at rørene er plassert horisontalt.

13. Lagringsrom ifølge krav 11 eller 12, karakterisert ved at i et lag er rørene vinkelrette på rørene i et annet lag på en sådan måte at de to retninger er likelig fordelt over kjernen.

14. Lagringsrom ifølge et av kravene 9-13, karakterisert ved at diameteren av rørene er 0,5- 1 m.

15. Lagringsrom ifølge et av kravene 1-14, karakterisert ved at et midtre rom er dannet i kjernen.

Lagringsrom ifølge et av kravene 9-15, karakterisert ved at rørene er forsynt med tverrgående og/eller langsgående profiler.

17. Lagringsrom ifølge et av kravene 9-16, karakterisert ved at rørene er utstyrt med mannhull motsatt hverandre.

18.. Kjerne med varmeisolerende sjikt ifølge et av kravene 1-17.

19. Fremgangsmåte ved sammenbygging av et lagringsrom ifølge et av kravene 1-17, karakterisert ved at en kjerne med varmeisolerende sjikt ifølge krav 18, som er fremstilt på forhånd, som en helhet plasseres innenfor den stive ytre vegg.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at kjernen krympes i en viss grad før den anbringes innenfor den stive ytre vegg.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 20, karakterisert ved at sammenkrympingen tilveiebringes ved avkjøling.

22. Lagringsrom ifølge et av kravene 1-17 eller fremstilt ved en fremgangsmåte ifølge krav 19,20 eller 21, karakterisert ved at det omfatter et smalt rom mellom innersiden av den stive ytre vegg og yttersiden av det isolerende sjikt.

23. Lagringsrom ifølge krav 22, karakterisert ved at det smale rom er væskefylt.

24. Lagringsrom ifølge krav 23, karakterisert ved åt trykket av væsken i det smale rom kan reguleres.