RU2779888C2 - Емкость для хранения и транспортировки сжиженного газа - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к емкости для хранения и транспортировки сжиженного газа. Емкость содержит первый резервуар (2), предназначенный для хранения сжиженного газа, второй внешний резервуар (3), который размещен вокруг первого резервуара (2), третий кольцевой резервуар (4), который размещен между первым резервуаром (2) и вторым резервуаром (3) и содержит сжиженный газ для образования теплозащитного экрана. Емкость (1) содержит устройство для удерживания первого резервуара (2) и третьего резервуара (4) во втором резервуаре (3), выполненное с возможностью обеспечения смещения первого резервуара (2) и третьего резервуара (4) во втором резервуаре (3), когда они претерпевают изменения в размерах, вызванные изменениями температуры. Удерживающая система содержит набор связующих стержней (5, 6). Некоторые из связующих стержней (5, 6) имеют первый конец (7), шарнирно соединенный со вторым резервуаром (3), и второй конец (8, 9), жестко соединенный с первым резервуаром (2) или с третьим резервуаром (4), или с конструктивным компонентом, жестко соединенным с последним. Указанные шарнирные связующие стержни (5, 6) выполнены с возможностью перемещения между двумя заданными угловыми положениями, которые соответственно определяют два разных положения второго конца (8, 9) связующих стержней и соответственно отвечают крайним значениям изменений в размерах первого резервуара (2) и третьего резервуара (4) относительно второго резервуара (3). Техническим результатом является защита среды, находящейся в емкости при ее транспортировке. 16 з.п. ф-лы, 8 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к емкости для хранения и транспортировки сжиженного газа.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к емкости для хранения и транспортировки сжиженного газа, в частности такой низкотемпературной текучей среды, как гелий, содержащей первый внутренний резервуар, который проходит в продольном направлении и предназначен для хранения сжиженного газа, второй внешний резервуар, который размещен вокруг первого резервуара, с вакуумным изолированным пространством между первым и вторым резервуарами, при этом емкость содержит третий кольцевой резервуар, который размещен вокруг первого резервуара между первым и вторым резервуарами, при этом третий кольцевой резервуар проходит вокруг по меньшей мере части первого резервуара и содержит сжиженный газ для образования теплозащитного экрана с целью теплоизоляции первого резервуара, при этом емкость содержит устройство для удерживания первого и третьего резервуаров во втором резервуаре, при этом удерживающая система выполнена с возможностью обеспечения ограниченного перемещения первого и третьего резервуаров во втором резервуаре, в частности в продольном направлении, когда они претерпевают изменения в размерах, вызванные изменениями температуры, и удерживающая система содержит набор связующих стержней.

При транспортировке сжиженного газа, в частности гелия, обычно используют емкости с вакуумной изоляцией, или «емкости ISO».

В частности, транспортировка жидкого гелия на большие расстояния возможна только в том случае, если уровни тепловой защиты низкотемпературного хранилища являются превосходными. Например, приток тепла в низкотемпературную емкость с объемом 41000 л должен составлять приблизительно 4,5 Вт.

Наиболее значительный вклад в приток тепла вносит излучение. Для достижения этих уровней защиты необходима защита резервуара с жидким гелием от излучения при помощи активного теплозащитного экрана (например, алюминиевого или медного), охлаждаемого, например, жидким азотом. См., например, документ US 5005362.

Поток излучения медленно испаряет азот. Энтальпия испарения поддерживает температуру экрана при приблизительно -196°С. Для сохранения защиты азота под низким давлением, обычно 0,5 бара, испаренный таким образом азот выводится в атмосферу через трубку. Таким образом, жидкий азот «расходуется» во время транспортировки. Размеры резервуара для азота выбирают исходя из расхода в единицу времени и максимальной длительности транспортировки.

От этого запаса азота зависит автономность емкости. Увеличение запаса азота увеличивает автономность (продолжительность времени, в течение которого гарантирована изоляция), но уменьшает объем пространства, доступного для внутреннего резервуара, в котором хранится гелий. При длительности транспортировки в 45 дней резервуар для азота обычно имеет объем 1200 литров. Для достижения длительности транспортировки в 75 дней объем по азоту должен составлять более 3000 литров.

Кроме того, конструктивная компоновка этих элементов (включая трубку) во внешнем корпусе должна быть выполнена с возможностью выдерживания сил во время транспортировки или относительных изменений в размерах между внешним корпусом и внутренними резервуарами для хранения (в холодном состоянии - при заполнении низкотемпературной текучей средой, или теплом состоянии - при температуре окружающей среды).

В документе US 2863297 описан резервуар, содержащий запас текучей среды, помещенный между наружной и внутренней стенками.

Однако такое решение не является подходящим для обращения ко всем или некоторым из вышеописанных ограничений.

Целью настоящего изобретения является устранение всех или некоторых недостатков известного уровня техники, которые изложены выше.

С этой целью емкость согласно настоящему изобретению, которая, иначе говоря, соответствует общему ее определению, данному в приведенной выше ограничительной части, по существу характеризуется тем, что по меньшей мере некоторые из связующих стержней имеют первый конец, шарнирно соединенный со вторым резервуаром, и второй конец, жестко соединенный с первым резервуаром или с третьим резервуаром, или с конструктивным компонентом, жестко соединенным с указанным первым или третьим резервуаром, при этом указанные шарнирные связующие стержни выполнены с возможностью перемещения между двумя заданными угловыми положениями, которые соответственно определяют два различных положения второго конца связующих стержней и соответственно отвечают крайним значениям изменений в размерах первого и третьего резервуаров относительно второго резервуара.

Кроме того, варианты осуществления настоящего изобретения могут иметь один или несколько из следующих признаков:

- емкость содержит первый набор связующих стержней, имеющих первый конец, соединенный со вторым резервуаром, и второй конец, жестко соединенный с первым резервуаром, при этом первый набор связующих стержней содержит несколько связующих стержней, в частности четыре связующих стержня, первый конец которых расположен на первом продольном конце второго резервуара, при этом второй конец связующих стержней соединен с первым продольным концом первого резервуара,

- первый набор связующих стержней содержит два верхних связующих стержня, которые имеют первый конец, соединенный с верхней частью второго резервуара, и второй конец, соединенный с нижней частью первого резервуара, и два нижних связующих стержня, которые имеют первый конец, соединенный с нижней частью второго резервуара, и второй конец, соединенный с верхней частью первого резервуара,

- емкость содержит второй набор связующих стержней, имеющих первый конец, соединенный со вторым резервуаром, и второй конец, жестко соединенный с первым резервуаром, при этом второй набор связующих стержней содержит несколько связующих стержней, в частности четыре связующих стержня, первый конец которых расположен на втором продольном конце второго резервуара, при этом второй конец связующих стержней соединен со вторым продольным концом первого резервуара,

- второй набор связующих стержней содержит два верхних связующих стержня, первые концы которых соединены с верхней частью второго резервуара, и вторые концы которых соединены с нижней частью первого резервуара, и два нижних связующих стержня, которые имеют первые концы, соединенные с нижней частью второго резервуара, и вторые концы, соединенные с верхней частью первого резервуара,

- в плоскости, перпендикулярной продольному направлению, верхние связующие стержни пересекаются под углом от 70 до 130 градусов и предпочтительно от 90 до 120 градусов, и при этом нижние связующие стержни пересекаются под углом от 70 до 130 градусов и предпочтительно от 90 до 120 градусов,

- в плоскости, параллельной продольному направлению, верхние связующие стержни пересекаются с нижними связующими стержнями,

- второй резервуар имеет цилиндрическую форму в целом, проходящую в продольном направлении с заданным радиусом, при этом связующие стержни первого набора связующих стержней и второго набора связующих стержней соответственно имеют длину, составляющую от 80 до 150% и предпочтительно от 90 до 120% от длины указанного радиуса,

- емкость содержит третий набор связующих стержней, в частности четыре связующих стержня, которые имеют первый конец, соединенный со вторым резервуаром, и второй конец, соединенный с третьим резервуаром или с основанием, жестко соединенным с последним, при этом первый конец связующих стержней третьего набора расположен на первом продольном конце второго резервуара, и второй конец указанных связующих стержней расположен на первом продольном конце емкости,

- третий набор связующих стержней содержит два верхних связующих стержня, первый конец которых расположен в верхней части второго резервуара, и второй конец которых расположен в верхней части первого резервуара, и два нижних связующих стержня, первый конец которых соединен с нижней частью второго резервуара, и второй конец которых расположен в нижней части первого резервуара,

- емкость содержит четвертый набор связующих стержней, в частности четыре связующих стержня, которые имеют первый конец, соединенный со вторым резервуаром, и второй конец, соединенный с третьим резервуаром или с основанием, жестко соединенным с последним, при этом первый конец связующих стержней четвертого набора расположен на втором продольном конце второго резервуара, и второй конец указанных связующих стержней расположен на втором продольном конце емкости,

- в плоскости, перпендикулярной продольному направлению, два верхних связующих стержня ориентированы друг относительно друга под углом от 60 до 110 градусов и предпочтительно от 70 до 90 градусов, и два нижних связующих стержня ориентированы друг относительно друга под углом от 60 до 110 градусов и предпочтительно от 70 до 90 градусов,

- связующие стержни третьего набора связующих стержней и четвертого набора связующих стержней соответственно имеют длину, составляющую от 30 до 80% и предпочтительно от 40 до 60% от длины радиуса сечения второго резервуара,

- шарнирные связующие стержни выполнены с возможностью поворота вокруг своего конца, соединенного со вторым резервуаром, на угол от 10 до 20 градусов, соответствующий перемещению их второго конца в продольном направлении на расстояние от 1 до 50 мм, в частности от 30 до 40 мм,

- емкость содержит неподвижное и жесткое соединительное звено между, с одной стороны, продольным концом второго резервуара и, с другой стороны, смежным продольным концом первого резервуара, а также одним концом третьего резервуара или несущего элемента, прикрепленного к последнему, что означает, что неподвижное и жесткое соединительное звено препятствует по меньшей мере продольному перемещению одного продольного конца первого и третьего резервуаров относительно второго резервуара с обеспечением при этом продольного перемещения противоположного конца первого и третьего резервуаров относительно второго резервуара,

- неподвижное и жесткое соединительное звено содержит стенки, которые проходят назад и вперед в продольном направлении так, чтобы создавать теплоизоляционный канал между вторым резервуаром с одной стороны и первым и третьим резервуарами с другой стороны,

- по меньшей мере некоторые из концов связующих стержней, соединенных с нижней частью второго резервуара, установлены на упругом основании, обеспечивающем возможность и демпфирование ограниченного вертикального перемещения относительно второго резервуара,

- емкость содержит одну или несколько экранирующих стенок, термически соединенных с третьим резервуаром и размещенных на концах резервуара между первым и вторым резервуарами,

- экранирующие стенки образуют крышки на каждом продольном конце третьего резервуара для окружения первого резервуара экраном, образованным третьим резервуаром и экранирующими стенками,

- по меньшей мере один из связующих стержней проходит сквозь экранирующую стенку (стенки) через отверстия,

- третий резервуар ограничен двумя концентрическими цилиндрическими стенками, которые расположены на расстоянии при помощи распорок, и закрыт на двух продольных концах,

- распорки имеют стенки, которые проходят в продольном направлении,

- две концентрические цилиндрические стенки и распорки (16) получают путем экструзии.

Настоящее изобретение также может относиться к любому альтернативному устройству или способу, которые обладают любой комбинацией признаков, изложенных выше или ниже, в пределах объема формулы изобретения.

Другие конкретные признаки и преимущества станут очевидными при прочтении следующего описания, приведенного со ссылкой на фигуры, на которых:

- на фиг. 1 показан схематический и частичный вид в продольном сечении, иллюстрирующий пример конструкции емкости в соответствии с настоящим изобретением,

- на фиг. 2-4 показаны различные схематические и частичные виды в поперечном сечении одного продольного конца емкости,

- на фиг. 5 показан схематический и частичный вид в продольном сечении, иллюстрирующий возможный примерный вариант осуществления увеличенной детали, показанной на фиг. 1,

- на фиг. 6 показан схематический и частичный вид в продольном сечении, иллюстрирующий возможный примерный вариант осуществления увеличенной детали, показанной на фиг. 5,

- на фиг. 7 и 8 показаны схематические и частичные перспективные виды, иллюстрирующие возможный примерный вариант осуществления увеличенной детали в поперечном сечении резервуара, показанного на фиг. 1.

Емкость 1 для хранения и транспортировки сжиженного газа, в частности такой низкотемпературной текучей среды, как гелий, проиллюстрированная на фигурах, предпочтительно имеет цилиндрическую форму в целом, которая проходит в продольном направлении А, которое является горизонтальным в положении применения.

Емкость 1 содержит первый внутренний резервуар 2, предпочтительно цилиндрической формы в целом, который проходит в продольном направлении А.

Этот первый резервуар 2, или внутренний резервуар, предназначен для хранения сжиженного газа (гелия или другой низкотемпературной газожидкостной смеси).

Стенки первого резервуара 2 выполнены, например, из металлического материала, например из аустенитной нержавеющей стали, или любого другого подходящего материала.

Емкость 1 содержит второй резервуар 3, или «внешний» корпус, размещенный вокруг первого резервуара 1 с вакуумным изолированным пространством между первым 2 и вторым 3 резервуарами (и один или несколько слоев изоляционного материала).

Второй резервуар 3 имеет, например, цилиндрическую форму в целом и может быть концентрическим относительно первого резервуара 1.

Стенки второго резервуара 3 выполнены, например, из металлического материала, например из стали или аустенитной нержавеющей стали, или любого другого подходящего материала.

Емкость 1 содержит третий резервуар 4, размещенный вокруг первого резервуара 2 между первым 2 и вторым 3 резервуарами.

Третий резервуар 4 (являющийся, например, кольцевым в сечении, перпендикулярном продольному направлению А) проходит вокруг по меньшей мере части первого резервуара 2 в продольном направлении А. Предпочтительно этот третий резервуар 4 имеет цилиндрическую форму и может быть размещен концентрически относительно первого резервуара 2. Третий резервуар 4, или промежуточный резервуар, предназначен для вмещения сжиженного газа, например азота, для образования теплозащитного экрана, обеспечивающего теплоизоляцию первого резервуара 2.

Например, третий резервуар 4 может содержать или может быть составлен из двух цилиндрических оболочек, которые концентрически расположены на расстоянии одна от другой (имеют разные диаметры) и соединены, а также закрыты на своих концах поперечными перегородками. Эти две цилиндрические стенки, таким образом, образуют кольцевой объем, обладающий двойной функцией хранения жидкого азота и выполнения роли теплозащитного экрана для первого резервуара 2.

При небольшой кольцевой высоте, например 40 мм, созданный таким образом объем может составлять для емкости ISO длиной 40 футов (приблизительно 12 метров) 3100 литров.

Предпочтительно емкость 1 также содержит одну или несколько экранирующих стенок 11, 12, которые термически соединены с третьим резервуаром 4 и размещены на концах резервуара между первым 2 и вторым 3 резервуарами.

Эти стенки 11, 12 (например, алюминиевые или медные пластины) образуют крышки на концах или нижних частях емкости для закрытия экрана вокруг первого резервуара 2. Эти пластины являются «термализованными» (т.е. охлаждаемыми) третьим резервуаром 4.

Емкость 1 содержит устройство для удерживания первого 2 и третьего 4 резервуаров во втором резервуаре 3.

Удерживающая система поддерживает/подвешивает первый 2 и третий 4 резервуары во втором резервуаре 3.

Эта удерживающая система выполнена для обеспечения возможности ограниченного перемещения первого 2 и третьего 4 резервуаров во втором резервуаре 3, в частности в продольном направлении А, когда они претерпевают изменения в размерах (расширения/сокращения в горячем или холодном состояниях).

Как можно видеть на фигурах, удерживающая система содержит набор связующих стержней 5, 6, по меньшей мере некоторые из которых имеют первый конец 7, шарнирно соединенный со вторым резервуаром 3, и второй конец 8, 9, жестко соединенный с первым резервуаром 2 или с третьим резервуаром 4 (или с конструктивным компонентом, жестко соединенным с указанным первым 2 или третьим 4 резервуаром).

Как схематически изображено на фиг. 1, шарнирные связующие стержни 5, 6 выполнены с возможностью перемещения между двумя заданными угловыми положениями, которые соответственно определяют два различных положения второго конца 8, 9 связующих стержней. Эти два положения отвечают соответственно крайним значениям изменений в размерах, в частности продольных, первого 2 и третьего 4 резервуаров относительно второго резервуара 3.

Как можно видеть на фиг. 1, емкость 1 может содержать неподвижное и жесткое соединительное звено 15 между, с одной стороны, одним продольным концом второго резервуара 3 и, с другой стороны, смежным продольным концом первого резервуара 2, а также одним концом третьего резервуара 4 или несущего элемента, прикрепленного к последнему. Это означает, что неподвижное и жесткое соединительное звено 15 препятствует продольному перемещению одного продольного конца первого 2 и третьего

4 резервуаров относительно второго резервуара 3 с обеспечением при этом продольного перемещения противоположного конца первого 2 и третьего 4 резервуаров относительно второго резервуара 3.

Таким образом, в данном случае шарнирные связующие стержни 5, 6 предпочтительно расположены на другом (противоположном неподвижному соединительному звену 15) конце, который имеет по меньшей мере эту степень свободы в продольном направлении.

Удерживающая система может содержать первый набор связующих стержней 5, имеющих первый конец 7, соединенный со вторым резервуаром 3, и второй конец 8, жестко соединенный с первым резервуаром 2. Этот первый набор связующих стержней 5 содержит несколько связующих стержней 5, в частности четыре связующих стержня 5, первый конец 7 которых расположен на первом продольном конце второго резервуара 3 (например, левый конец на фиг. 1), при этом второй конец 8 связующих стержней 5 соединен с первым продольным концом первого резервуара 2 (левый конец на фиг. 1).

Как проиллюстрировано на фиг. 4, например, первый набор связующих стержней 5 может содержать два верхних связующих стержня 5, которые имеют первый конец 7, соединенный с верхней частью второго резервуара 3, и второй конец 8, соединенный с нижней частью первого резервуара 2. В дополнение, другие нижние связующие стержни 5 могут иметь первый конец 7, соединенный с нижней частью второго резервуара 3, и второй конец 8, соединенный с верхней частью первого резервуара 2.

Верхнюю и нижнюю части можно определить в соответствии с тем, расположены они над или под центральной продольной осью А резервуара 2 или емкости 1.

В варианте осуществления, представленном на фиг. 2, нижние связующие стержни 5 имеют второй конец 8, соединенный с нижней или центральной частью первого резервуара 2, и верхние связующие стержни 5 имеют второй конец 8, соединенный с верхней или центральной частью первого резервуара 2.

Второй резервуар 3 предпочтительно имеет цилиндрическую форму в целом, проходящую в продольном направлении А с заданным радиусом, например, от 90 до 121,9 см. Связующие стержни 5 первого набора связующих стержней и второго набора связующих стержней соответственно имеют длину, составляющую от 80 до 150% и предпочтительно от 90 до 130% от длины указанного радиуса.

Как можно видеть на фиг. 1 в виде сбоку, верхние связующие стержни 5 предпочтительно пересекаются с нижними связующими стержнями 5 (в плоскости, параллельной продольному направлению).

Как схематически изображено на фиг. 1 или 2, вторые концы 8 связующих стержней 5 могут быть размещены в металлических кожухах или трубах 18, для обеспечения соединительного звена с первым резервуаром 2, удлиняющего тепловой канал. Это означает, что каждая труба 18 неподвижно прикреплена (например, приварена) к первому резервуару 2, но крепление второго конца 8 связующего стержня 5 к его трубе 18 смещено относительно крепления между трубой и резервуаром 2 для удлинения теплового канала.

Например, второй конец 8 каждого связующего стержня 5 прикреплен болтами (или неподвижно прикреплен любым другим подходящим способом) к кожуху или трубе, которые, в свою очередь, приварены (или т.п.) к первому резервуару 2. В дополнение, как можно видеть на фиг. 1, эти вторые концы 8 связующих стержней 5 могут быть неподвижно прикреплены к кольцеобразному телу или кольцу, прикрепленному к концу первого резервуара 1.

Как проиллюстрировано на фиг. 2 (на которой ради упрощения показан только первый набор стержней 5), в плоскости, перпендикулярной продольному направлению А, верхние связующие стержни 5 могут пересекаться под углом В, составляющим от 70 до 130 градусов и предпочтительно от 90 до 120 градусов. Аналогично нижние связующие стержни 5 могут пересекаться под углом от 70 до 130 градусов и предпочтительно от 90 до 120 градусов. Также см. фиг. 4.

Предпочтительно этот первый набор связующих стержней 5 не является шарнирным или является слегка шарнирным для обеспечения неподвижного (или с перемещением в пределах небольшого допуска) удерживания первого конца первого резервуара 2 относительно второго резервуара 3 (в частности, в случае неподвижного соединительного звена 15).

Емкость 1 содержит второй набор связующих стержней 5 такого же вида, как в первом наборе, на другом продольном конце емкости 1 (справа на фиг. 1). Эти связующие стержни 5 второго набора имеют первый конец 7, соединенный со вторым резервуаром 3, и второй конец 8, жестко соединенный с первым резервуаром 2. Этот второй набор связующих стержней содержит несколько связующих стержней 5, в частности четыре связующих стержня 5, первый конец 7 которых расположен на втором продольном конце второго резервуара 3. Второй конец 8 связующих стержней 5 соединен со вторым продольным концом первого резервуара 2 (как описано выше, предпочтительно при помощи кольцеобразного тела или трубки, прикрепленных к концу первого резервуара 2).

Связующие стержни второго набора связующих стержней 5 могут быть скомпонованы так же, как стержни первого набора (см. фиг. 2 или 4 и приведенное выше описание).

На каждом продольном конце емкости 1 вторые концы 8 связующих стержней 5 могут быть соединены с первым резервуаром 2 или с горловиной, неподвижно прикрепленной к последнему.

В дополнение, концы 7 связующих стержней 5 второго набора предпочтительно являются шарнирными, что обеспечивает возможность частичного перемещения второго конца первого резервуара 2 в продольном направлении (см. фиг. 1, втянутое положение указано штриховыми линиями).

Как можно видеть на фиг. 1, 3 и 4, емкость 1 содержит третий набор связующих стержней 6, в частности четыре связующих стержня 6, имеющих первый конец 10, соединенный со вторым резервуаром 3, и второй конец 9, соединенный с третьим резервуаром 4 посредством основания 11, 12, 13, жестко соединенного с последним. Как можно видеть на фиг. 3 и 4, первый конец 10 связующих стержней 6 третьего набора расположен на первом продольном конце второго резервуара 3. Второй конец 9 указанных связующих стержней 6 расположен на первом продольном конце емкости 1.

Третий набор связующих стержней 6 предпочтительно содержит два верхних связующих стержня 6, первый конец 10 которых расположен в верхней части второго резервуара 3, и второй конец 9 которых расположен в верхней части первого резервуара 2 (см. фиг. 3 и 4). Два нижних связующих стержня 6 предпочтительно имеют первый конец 10, соединенный с нижней частью второго резервуара 3, и второй конец 9, расположенный в нижней части первого резервуара 2.

Предпочтительно в плоскости, перпендикулярной продольному направлению А (см. фиг. 3 или 4), два верхних связующих стержня 6 ориентированы друг относительно друга под углом от 60 до 110 градусов и предпочтительно от 70 до 90 градусов, и два нижних связующих стержня 6 ориентированы друг относительно друга под углом от 60 до 110 градусов, и предпочтительно от 60 до 90 градусов.

Емкость 1 содержит четвертый набор связующих стержней 6 на другом конце емкости 1, которые могут быть скомпонованы в такой же конфигурации, как третий набор (см. описание выше и фиг. 3 и 4).

Связующие стержни 6 третьего набора связующих стержней и четвертого набора связующих стержней соответственно имеют длину, составляющую от 30 до 80% и предпочтительно от 40 до 60% от длины радиуса сечения второго резервуара 2.

Таким образом, два внутренних резервуара 2, 4 содержатся и подвешены в первом внешнем резервуаре 1 при помощи связующих стержней 5, 6, расположенных на двух концах емкости 1.

Как проиллюстрировано на фиг. 1, вторые концы связующих стержней 6, поддерживающие третий резервуар 4, могут быть соединены с кольцеобразными телами 13 или пластинами, прикрепленными к третьему резервуару 4 посредством экранирующих стенок 11, 12.

Это означает, что вторые концы 9 связующих стержней 6 могут быть соединены с соответствующими кольцеобразными телами 13, которые также образуют основание для экранирующих стенок 11, 12.

В дополнение, как можно видеть на фиг. 4, все или некоторые из связующих стержней 5, 6 могут проходить сквозь эти экранирующие стенки 11, 12 через соответствующие отверстия 17.

Потенциально, но необязательно, между этими двумя концами емкости 1 могут быть предусмотрены дополнительные связующие стержни или удерживающие/несущие элементы.

Шарнирные связующие стержни 5, 6 (на свободном конце первого и третьего резервуаров) выполнены с возможностью поворота вокруг своего конца 7, 10, соединенного со вторым резервуаром 3, на угол, например, от 10 до 20 градусов и соответственно перемещения в продольном направлении своего второго конца 8, 9, например, на расстояние от 1 до 50 мм и, в частности, на расстояние от 30 до 40 мм (для емкости, имеющей длину приблизительно 12 метров).

В случае наличия неподвижного и жесткого соединительного звена 15 на одном продольном конце, обеспечено препятствие продольному перемещению одного продольного конца первого 2 и третьего 4 резервуаров относительно второго резервуара 3 с обеспечением при этом продольного перемещения противоположного продольного конца первого 2 и третьего 4 резервуаров относительно второго резервуара 3. Это перемещение делается возможным при помощи шарнирных связующих стержней 5, 6.

В дополнение, по меньшей мере некоторые из концов 10 и 7 связующих стержней 5, 6, соединенных с нижней частью второго резервуара 3, предпочтительно установлены на соответствующих упругих основаниях 14, обеспечивающих возможность и демпфирование ограниченного вертикального перемещения относительно второго резервуара 3. Эти упругие основания 14 могут содержать, например, комплект тарельчатых пружин, амортизатор, пружину или любой другой подходящий элемент.

Традиционно неподвижное и жесткое соединительное звено 15 может содержать трубчатые стенки, которые проходят назад и вперед в продольном направлении А так, чтобы создавать теплоизоляционный канал между вторым резервуаром 3 с одной стороны и первым 2 и третьим 4 резервуарами с другой стороны (см., например, документ DE102014206370 A1). Этот тепловой канал может содержать трубу, выполненную из эпокси-/стеклокомпозита или т.п. на тепловом канале.

Как схематически изображено на фиг. 6, осевое неподвижное соединительное звено 15 (в продольном направлении А) между вторым резервуаром 3 и первым резервуаром 2 может содержать стенку 25 (выполненную из эпокси-/стеклокомпозита или такого металла, как, например, титан), один конец 125 которой заблокирован в продольном направлении продольным стопором 225, прикрепленным к первому резервуару 2. Продольный стопор 225 представляет собой, например, фиксирующий отгиб, которые препятствует относительному вращению двух компонентов.

Как проиллюстрировано на фиг. 7 и 8, две цилиндрические стенки, ограничивающие третий резервуар 4, могут содержать распорки, или ребра жесткости, которые отделяют их друг от друга. Это делает возможным сведение к минимуму толщины стенок, или оболочек, за счет уравновешивания действия давления и усиления узла, в частности, по оси (в продольном направлении А). Отклонение цилиндрической части составляет несколько миллиметров при полном заполнении жидким азотом и при ускорении 4g во время транспортной обработки. Испаряющийся азот может быть выведен в атмосферу через трубку, которая не показана ради упрощения. Давление внутри может поддерживаться обычно на уровне 0,5 бара при помощи перепускного клапана. Этот третий кольцевой резервуар 4 может быть также оснащен трубкой для заполнения и предохранительной линией, соединенной с клапаном.

Как можно видеть на фиг. 7 и 8, и без ограничения этими фигурами, распорки 16, или ребра жесткости, могут проходить в продольном направлении А. Эта конфигурация делает возможным, в частности, изготовление двух стенок и их распорок путем экструзии.

Таким образом, несмотря на простую и недорогую конструкцию, емкость 1 делает возможным увеличение объема азота, например, от 1200 до 3000 литров при кольцевой высоте 40 мм (расстояние между двумя концентрическими стенками третьего резервуара 4). Данная конфигурация сводит к минимуму сокращение объема первого резервуара 2.

Статически неопределимая несущая конструкция обеспечивает возможность равномерного распределения массы третьего резервуара 4 во избежание переполнения на задних осях в случае транспортировки наземным транспортом или нарушения равновесия во время транспортной обработки.

Данное построение делает возможным обеспечение очень хорошей термализации (отсутствия потребности в контуре охлаждения). Данная конструкция выполняет свои функции даже при очень небольшом количестве азота в конце маршрута. Приток тепла переносится путем проводимости через оболочки 4 в жидкий азот. Отсутствует риск неисправности контура охлаждения при низкой скорости испарения и увеличении температуры в верхней части третьего резервуара 4.

Две цилиндрические стенки третьего резервуара 4 (оболочки) действуют как два последовательных теплозащитных экрана. Внешняя стенка принимает тепловой поток, исходящий из второго резервуара 3. Внутренняя стенка принимает тепловой поток от внешней стенки, имеющей температуру, близкую, например, к 90 К. Это уменьшает тепловой поток в первый резервуар 2 (например, до 4 К).

Статически неопределимое основание и удерживающая конструкция обеспечивают хорошее распределение масс, удерживание, допускающее расширения и сокращения, и целостность во время транспортировки.

Третий резервуар 4 (и экранирующие стенки 11, 12) представляет собой жесткий узел, который может являться самонесущим посредством связующих стержней 6 от стенки второго резервуара 3. Это позволяет избежать сжатия изоляции между стенками. Это, следовательно, позволяет избежать тепловых дефектов и улучшает дегазирование изоляции, препятствуя локальному уплотнению изоляционного материала.

Третий резервуар 4, образующий экран, может опираться непосредственно на изоляцию, размещенную вокруг первого резервуара 2. Эта изоляция (не показана) может содержать слои традиционно используемых изоляционных материалов.

Емкость может быть размещена (неподвижно закреплена) в каркасе, имеющем форму параллелепипеда и обеспечивающем ее транспортировку.

Claims (17)

1. Емкость для хранения и транспортировки сжиженного газа, в частности такой низкотемпературной текучей среды, как гелий, содержащая первый внутренний резервуар (2), который проходит в продольном направлении (А) и предназначен для хранения сжиженного газа, второй внешний резервуар (3), который размещен вокруг первого резервуара (2), с вакуумным изолированным пространством между первым (2) и вторым (3) резервуарами, при этом емкость содержит третий кольцевой резервуар (4), который размещен вокруг первого резервуара (2) между первым (2) и вторым (3) резервуарами, при этом третий резервуар (4) проходит вокруг по меньшей мере части первого резервуара (2) и содержит сжиженный газ для образования теплозащитного экрана с целью теплоизоляции первого резервуара (2), при этом емкость (1) содержит устройство для удерживания первого (2) и третьего (4) резервуаров во втором резервуаре (3), при этом удерживающая система выполнена с возможностью обеспечения ограниченного перемещения первого (2) и третьего (4) резервуаров во втором резервуаре (3), в частности в продольном направлении (А), когда они претерпевают изменения в размерах, вызванные изменениями температуры, при этом удерживающая система содержит набор связующих стержней (5, 6), отличающаяся тем, что по меньшей мере некоторые из связующих стержней (5, 6) имеют первый конец (7), шарнирно соединенный со вторым резервуаром (3), и второй конец (8, 9), жестко соединенный с первым резервуаром (2) или с третьим резервуаром (4), или с конструктивным компонентом, жестко соединенным с указанным первым (2) или третьим (4) резервуаром, при этом указанные шарнирные связующие стержни (5, 6) выполнены с возможностью перемещения между двумя заданными угловыми положениями, которые соответственно определяют два различных положения второго конца (8, 9) связующих стержней и соответственно отвечают крайним значениям изменений в размерах первого (2) и третьего (4) резервуаров относительно второго резервуара (3).

2. Емкость по п. 1, отличающаяся тем, что содержит первый набор связующих стержней (5), имеющих первый конец (7), соединенный со вторым резервуаром (3), и второй конец (8), жестко соединенный с первым резервуаром (2), при этом первый набор связующих стержней (5) содержит несколько связующих стержней (5), в частности четыре связующих стержня (5), первый конец (7) которых расположен на первом продольном конце второго резервуара (3), при этом второй конец (8) связующих стержней (5) соединен с первым продольным концом первого резервуара (2).

3. Емкость по п. 2, отличающаяся тем, что первый набор связующих стержней (5) содержит два верхних связующих стержня (5), которые имеют первый конец (7), соединенный с верхней частью второго резервуара (3), и второй конец (8), соединенный с нижней частью первого резервуара (2), и два нижних связующих стержня (5), которые имеют первый конец (7), соединенный с нижней частью второго резервуара (3), и второй конец (8), соединенный с верхней частью первого резервуара (2).

4. Емкость по любому из пп. 2 и 3, отличающаяся тем, что содержит второй набор связующих стержней (5), имеющих первый конец (7), соединенный со вторым резервуаром (3), и второй конец (8), жестко соединенный с первым резервуаром (2), при этом второй набор связующих стержней содержит несколько связующих стержней (5), в частности четыре связующих стержня (5), первый конец (7) которых расположен на втором продольном конце второго резервуара (3), при этом второй конец (8) связующих стержней (5) соединен со вторым продольным концом первого резервуара (2).

5. Емкость по п. 4, отличающаяся тем, что второй набор связующих стержней (5) содержит два верхних связующих стержня (5), первые концы (7) которых соединены с верхней частью второго резервуара (3), и вторые концы (8) которых соединены с нижней частью первого резервуара (2), и два нижних связующих стержня (5), которые имеют первые концы (7), соединенные с нижней частью второго резервуара (3), и вторые концы (8), соединенные с верхней частью первого резервуара (2).

6. Емкость по п. 3 или 5, отличающаяся тем, что в плоскости, перпендикулярной продольному направлению (А), верхние связующие стержни (5) пересекаются под углом от 70 до 130 градусов и предпочтительно от 90 до 120 градусов, и при этом нижние связующие стержни (5) пересекаются под углом от 70 до 130 градусов и предпочтительно от 90 до 120 градусов.

7. Емкость по пп. 3, 5 или 6, отличающаяся тем, что в плоскости, параллельной продольному направлению (А), верхние связующие стержни (5) пересекаются с нижними связующими стержнями (5).

8. Емкость по любому из пп. 2-7, отличающаяся тем, что второй резервуар (3) имеет цилиндрическую форму в целом, проходящую в продольном направлении (А) с заданным радиусом, и при этом связующие стержни (5) первого набора связующих стержней и второго набора связующих стержней соответственно имеют длину, составляющую от 80 до 150% и предпочтительно от 90 до 120% от длины указанного радиуса.

9. Емкость по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что содержит третий набор связующих стержней (6), в частности четыре связующих стержня (6), которые имеют первый конец (10), соединенный со вторым резервуаром (3), и второй конец (9), соединенный с третьим резервуаром (4) или с основанием (11, 12, 13), жестко соединенным с последним, при этом первый конец (10) связующих стержней (6) третьего набора расположен на первом продольном конце второго резервуара (3), и второй конец (9) указанных связующих стержней (6) расположен на первом продольном конце второго резервуара.

10. Емкость по п. 9, отличающаяся тем, что третий набор связующих стержней (6) содержит два верхних связующих стержня (6), первый конец (10) которых расположен в верхней части второго резервуара (3), и второй конец (9) которых расположен в верхней части первого резервуара (2), и два нижних связующих стержня (6), первый конец (10) которых соединен с нижней частью второго резервуара (3), и второй конец (9) которых расположен в нижней части первого резервуара (2).

11. Емкость по любому из пп. 1-10, отличающаяся тем, что содержит четвертый набор связующих стержней (6), в частности четыре связующих стержня (6), которые имеют первый конец (10), соединенный со вторым резервуаром (3), и второй конец (9), соединенный с третьим резервуаром (4) или с основанием (11, 12, 13), жестко соединенным с последним, при этом первый конец (10) связующих стержней (6) четвертого набора расположен на втором продольном конце второго резервуара (3), при этом второй конец (9) указанных связующих стержней (6) расположен на втором продольном конце второго резервуара.

12. Емкость по п. 10 или 11, отличающаяся тем, что в плоскости, перпендикулярной продольному направлению (А), два верхних связующих стержня (6) ориентированы друг относительно друга под углом от 60 до 110 градусов и предпочтительно от 70 до 90 градусов, и два нижних связующих стержня (6) ориентированы друг относительно друга под углом от 60 до 110 градусов и предпочтительно от 70 до 90 градусов.

13. Емкость по любому из пп. 10-12, отличающаяся тем, что связующие стержни (6) третьего набора связующих стержней и четвертого набора связующих стержней соответственно имеют длину, составляющую от 30 до 80% и предпочтительно от 40 до 60% от длины радиуса сечения второго резервуара (3).

14. Емкость по любому из пп. 1-13, отличающаяся тем, что шарнирные связующие стержни (5, 6) выполнены с возможностью поворота вокруг своего конца (7, 10), соединенного со вторым резервуаром (3), на угол от 10 до 20 градусов, соответствующий перемещению их второго конца (8, 9) в продольном направлении на расстояние от 1 до 50 мм, в частности от 30 до 40 мм.

15. Емкость по любому из пп. 1-14, отличающаяся тем, что содержит неподвижное и жесткое соединительное звено (15) между, с одной стороны, продольным концом второго резервуара (3) и, с другой стороны, смежным продольным концом первого резервуара (2), а также одним концом третьего резервуара (4) или несущего элемента, прикрепленного к последнему, что означает, что неподвижное и жесткое соединительное звено (15) препятствует по меньшей мере продольному перемещению одного продольного конца первого (2) и третьего (4) резервуаров относительно второго резервуара (3) с обеспечением при этом продольного перемещения противоположного конца первого (2) и третьего (4) резервуаров относительно второго резервуара (3).

16. Емкость по п. 15, отличающаяся тем, что неподвижное и жесткое соединительное звено (15) содержит стенки, которые проходят назад и вперед в продольном направлении (А) так, чтобы создавать теплоизоляционный канал между вторым резервуаром (3) с одной стороны и первым (2) и третьим (4) резервуарами с другой стороны.

17. Емкость по любому из пп. 1-16, отличающаяся тем, что по меньшей мере некоторые из концов (10, 7) связующих стержней, соединенных с нижней частью второго резервуара (3), установлены на упругом основании (14), обеспечивающем возможность демпфирования ограниченного вертикального перемещения относительно второго резервуара (3).

Images