Герметичный и теплоизоляционный резервуар, имеющий антиконвекционный заполнитель
Группа изобретений относится к герметичному и теплоизоляционному резервуару для хранения текучей среды. Стенка резервуара содержит вспомогательный теплоизолирующий барьер, вспомогательную уплотнительную мембрану и основной теплоизолирующий барьер и основную уплотнительную мембрану, поддерживаемую основным теплоизолирующим барьером (5). Основные изолирующие элементы (6) содержат параллелепипедные изоляционные панели, расположенные так, чтобы обеспечивать промежуток (8) между ними. Основной теплоизолирующий барьер (5) дополнительно содержит антиконвекционный заполнитель (37), расположенный в промежутке между первой параллелепипедной изоляционной панелью (6) и второй параллелепипедной изоляционной панелью. Антиконвекционный заполнитель (37) выполнен из тонкого непрерывного материала и имеет множество продолговатых стеночных элементов (42), проходящих по существу по всей ширине промежутка для ограничения ячеек, проходящих по существу перпендикулярно направлению толщины. Техническим результатом является создание резервуара, ограничивающего наличие непрерывных циркуляционных каналов в теплоизолирующих барьерах для ограничения явления естественной конвекции в упомянутых теплоизолирующих барьерах. 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 17 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области герметичных и теплоизоляционных резервуаров с мембранами для хранения и/или транспортировки текучей среды, например, криогенной текучей среды.
Герметичные и теплоизоляционные резервуары с мембранами, в частности, используются для хранения сжиженного природного газа (СПГ), который хранится при атмосферном давлении и температуре приблизительно -162°C. Такие резервуары могут быть установлены на суше или на плавучей конструкции. В случае плавучей конструкции резервуар может быть предназначен для транспортировки сжиженного природного газа или для приёма сжиженного природного газа, используемого в качестве топлива для приведения в движение плавучей конструкции.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
В уровне техники известны герметичные и теплоизоляционные резервуары для хранения сжиженного природного газа, причём резервуары встроены в несущую конструкцию, например, в двойной корпус судна, предназначенного для транспортировки сжиженного природного газа. Как правило, такие резервуары содержат многослойную конструкцию, включающую в себя последовательно в направлении толщины снаружи внутрь резервуара вспомогательный теплоизолирующий барьер, удерживаемый в несущей конструкции, вспомогательную уплотнительную мембрану, прилегающую к вспомогательному теплоизолирующему барьеру, основной теплоизолирующий барьер, прилегающий к вспомогательной уплотнительной мембране, и основную уплотнительную мембрану, прилегающую к основному теплоизолирующему барьеру и предназначенную для контакта со сжиженным природным газом, содержащимся в резервуаре.
В документе WO 2016/046487 раскрыт вспомогательный теплоизолирующий барьер и основной теплоизолирующий барьер, образованные смежными изоляционными панелями. В этом документе WO 2016/046487 вспомогательная уплотнительная мембрана состоит из множества металлических листов, содержащих гофры, выступающие к наружной стороне резервуара и, таким образом, обеспечивающие возможность деформации вспомогательной уплотнительной мембраны под действием тепловых и механических напряжений, создаваемых текучей средой, хранящейся в резервуаре. Внутренняя поверхность изоляционных панелей вспомогательного теплоизолирующего барьера имеет пазы, принимающие гофры гофрированных металлических листов вспомогательной уплотнительной мембраны. Эти гофры и пазы образуют сеть каналов, проходящих вдоль стенок резервуара.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Одна из идей настоящего изобретения заключается в создании герметичного и теплоизоляционного резервуара с уплотнительной мембраной, содержащей гофры, в которых уменьшено явление конвекции. В частности, одна из идей настоящего изобретения заключается в создании герметичного и теплоизоляционного резервуара, ограничивающего наличие непрерывных циркуляционных каналов в теплоизолирующих барьерах для ограничения явления естественной конвекции в упомянутых теплоизолирующих барьерах.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретение предлагает герметичный и теплоизоляционный резервуар для хранения текучей среды, причём стенка резервуара содержит последовательно в направлении толщины вспомогательный теплоизолирующий барьер, включающий в себя множество смежных вспомогательных изолирующих элементов, при этом вспомогательные изолирующие элементы удерживаются на несущей стенке, например, вспомогательными удерживающими компонентами; вспомогательную уплотнительную мембрану, поддерживаемую вспомогательными изолирующими элементами вспомогательного теплоизолирующего барьера, основной теплоизолирующий барьер, включающий в себя множество смежных основных изолирующих элементов, причём основные изолирующие элементы удерживаются на вспомогательной уплотнительной мембране, например, основными удерживающими компонентами; и основную уплотнительную мембрану, поддерживаемую основным теплоизолирующим барьером и предназначенную для контакта с криогенной текучей средой, содержащейся в резервуаре.
В соответствии с вариантами осуществления резервуар может иметь один или более следующих отличительных признаков.
В соответствии с одним вариантом осуществления вспомогательная уплотнительная мембрана представляет собой гофрированную металлическую мембрану, содержащую ряд параллельных гофров, образующих каналы, в частности, очень длинные каналы в соответствии с размерами резервуара, и плоские участки, расположенные между упомянутыми гофрами, причём основные изолирующие элементы имеют внешнюю поверхность, которая может быть плоской, покрывающую плоские участки вспомогательной уплотнительной мембраны, а вспомогательные изолирующие элементы имеют внутреннюю поверхность, которая может быть плоской, поддерживающую плоские участки вспомогательной уплотнительной мембраны, при этом в гофрах вспомогательной уплотнительной мембраны расположены элементы антиконвекционного заполнителя, которые вызывают потери напора в упомянутых каналах.
Благодаря отличительным этим признакам, можно ограничить явление конвекции вдоль гофров вспомогательной уплотнительной мембраны, в частности, в стенках резервуара, которые имеют вертикальную или наклонную ориентацию в гравитационном поле, причём в этих стенках температурный градиент между верхней частью и нижней частью стенки может способствовать такому явлению.
В соответствии с одним вариантом осуществления гофры вспомогательного уплотнительного элемента выступают к наружной стороне резервуара в направлении несущей конструкции.
В соответствии с одним вариантом осуществления элементы антиконвекционного заполнителя, расположенные в гофрах вспомогательной уплотнительной мембраны, покрыты внешней поверхностью основных изолирующих элементов.
В соответствии с одним вариантом осуществления элементы антиконвекционного заполнителя, расположенные в гофрах вспомогательной уплотнительной мембраны, прикреплены к внешней поверхности основных изолирующих элементов.
В соответствии с одним вариантом осуществления элементы антиконвекционного заполнителя, расположенные в гофрах вспомогательной уплотнительной мембраны, закреплены, например, приклеены, к вспомогательной уплотнительной мембране.
В соответствии с одним вариантом осуществления вспомогательные изолирующие элементы имеют пазы, образованные во внутренней поверхности для размещения гофров вспомогательной уплотнительной мембраны, причём в упомянутых пазах между вспомогательной уплотнительной мембраной и вспомогательными изолирующими элементами расположены дополнительные элементы антиконвекционного заполнителя, которые вызывают потери напора в оставшемся участке упомянутых пазов, расположенных вокруг гофров вспомогательной уплотнительной мембраны.
В соответствии с одним вариантом осуществления гофры вспомогательной уплотнительной мембраны выступают внутрь резервуара.
В соответствии с одним вариантом осуществления элементы антиконвекционного заполнителя, расположенные в гофрах вспомогательной уплотнительной мембраны, поддерживаются внутренней поверхностью вспомогательных изолирующих элементов.
В соответствии с одним вариантом осуществления основные изолирующие элементы имеют пазы, образованные во внешней поверхности для размещения гофров вспомогательной уплотнительной мембраны, причём в упомянутых пазах между вспомогательной уплотнительной мембраной и основными изолирующими элементами расположены дополнительные элементы антиконвекционного заполнителя, которые вызывают потери напора в оставшемся участке упомянутых пазов, расположенных вокруг гофров вспомогательной уплотнительной мембраны.
В соответствии с одним вариантом осуществления основная уплотнительная мембрана представляет собой гофрированную металлическую мембрану, содержащую ряд параллельных гофров, образующих каналы, в частности, очень длинные каналы в соответствии с размерами резервуара, и плоские участки, расположенные между упомянутыми гофрами, причём основные изолирующие элементы имеют внутреннюю поверхность, поддерживающую плоские участки основной уплотнительной мембраны.
В соответствии с одним вариантом осуществления гофры основной уплотнительной мембраны выступают к наружной стороне резервуара в направлении несущей конструкции.
В соответствии с одним вариантом осуществления основные изолирующие элементы имеют пазы, образованные во внутренней поверхности для размещения гофров основной уплотнительной мембраны, причём в упомянутых пазах между основной уплотнительной мембраной и основными изолирующими элементами расположены дополнительные элементы антиконвекционного заполнителя, которые вызывают потери напора в оставшемся участке упомянутых пазов, расположенных вокруг гофров основной уплотнительной мембраны.
В соответствии с одним вариантом осуществления элементы антиконвекционного заполнителя содержат продолговатый заполнитель, расположенный в гофре вспомогательной уплотнительной мембраны и/или основной уплотнительной мембраны, причём продолговатый заполнитель имеет форму сечения, которая заполняет по меньшей мере 80% сечения гофра в собранном состоянии резервуара и, например, все сечение гофра. Продолговатый элемент-заполнитель может принимать множество форм сечения. Например, продолговатый заполнитель может принимать форму сечения, соответствующую форме сечения гофра, или круглую, эллиптическую или другую форму сечения.
В соответствии с одним вариантом осуществления продолговатый заполнитель заполнитель, расположенный в гофре, содержит параллельные пазы, ориентированные поперёк длины продолговатого заполнителя и распределённые по длине продолговатого заполнителя.
В соответствии с одним вариантом осуществления вспомогательная уплотнительная мембрана и/или основная уплотнительная мембрана содержит первый ряд параллельных гофров и второй ряд параллельных гофров, который расположен поперечно первому ряду гофров, и который пересекает первый ряд гофров в узловых зонах, причём в узловых зонах вспомогательной уплотнительной мембраны и/или основной уплотнительной мембраны расположены элементы антиконвекционного заполнителя, содержащие узловые части.
В соответствии с одним вариантом осуществления элемент антиконвекционного заполнителя или дополнительный элемент антиконвекционного заполнителя выполнен из пенополистирола, вспененного полимерного материала или стекловаты.
В соответствии с одним вариантом осуществления элемент антиконвекционного заполнителя или дополнительный элемент антиконвекционного заполнителя выполнен из гибкого синтетического материала или формованного синтетического материала.
В соответствии с одним вариантом осуществления основные изолирующие элементы содержат параллелепипедные изоляционные панели, расположенные так, чтобы обеспечивать промежутки между ними, причём основной теплоизолирующий барьер дополнительно содержит антиконвекционную накладку, выполненную из непрерывного, предпочтительно тонкого материала и расположенную вдоль края первой параллелепипедной изоляционной панели так, чтобы по существу герметизировать промежуток между упомянутыми первой параллелепипедной изоляционной панелью и второй параллелепипедной изоляционной панелью, причём вторая параллелепипедная изоляционная панель расположена смежно с первой параллелепипедной изоляционной панелью, при этом антиконвекционная накладка содержит первый краевой участок, расположенный на внутренней поверхности первой параллелепипедной изоляционной панели.
Благодаря этим отличительным признакам, можно ограничить явление конвекции в промежутках между параллелепипедными изоляционными панелями, в частности, в направлении толщины стенки резервуара. В частности, такая антиконвекционная накладка может быть легко установлена даже в случае узкого промежутка.
Первый краевой участок антиконвекционной накладки может быть закреплён на первой параллелепипедной изоляционной панели или под основной мембраной, в частности, приклеен или зажат на внутренней поверхности первой параллелепипедной изоляционной панели. Противоположный край антиконвекционной накладки предпочтительно остаётся свободным.
В соответствии с одним вариантом осуществления внутренняя поверхность первой параллелепипедной изоляционной панели содержит углубление вдоль промежутка для размещения первого краевого участка антиконвекционной накладки.
Благодаря этим отличительным признакам, можно разместить и закрепить антиконвекционную накладку, не оказывая влияния на плоскостность внутренней поверхности параллелепипедной изоляционной панели, которая поддерживает уплотнительную мембрану.
В соответствии с одним вариантом осуществления антиконвекционная накладка перекрывает промежуток между первой параллелепипедной изоляционной панелью и второй параллелепипедной изоляционной панелью, причём антиконвекционная накладка имеет второй краевой участок, противоположный первому краевому участку и расположенный на внутренней поверхности второй параллелепипедной изоляционной панели.
В соответствии с одним вариантом осуществления внутренняя поверхность второй параллелепипедной изоляционной панели содержит углубление вдоль промежутка для размещения второго краевого участка антиконвекционной накладки.
В соответствии с одним вариантом осуществления ширина первого и/или второго краевых участков составляет более 10 мм.
В соответствии с одним вариантом осуществления антиконвекционная накладка содержит загнутый участок, который входит в промежуток между первой параллелепипедной изоляционной панелью и второй параллелепипедной изоляционной панелью, причём загнутый участок содержит первую сторону, проходящую к наружной стороне в направлении толщины стенки резервуара от первого краевого участка, и вторую сторону, проходящую внутрь в направлении толщины стенки резервуара. В этом случае антиконвекционная накладка предпочтительно выполнена из гибкого материала.
В соответствии с одним вариантом осуществления загнутый участок упирается в боковую поверхность второй параллелепипедной изоляционной панели, граничащую с промежутком. В этом случае накладка не обязательно должна выступать над внутренней поверхностью второй изоляционной панели.
В соответствии с одним вариантом осуществления длина антиконвекционной накладки больше, чем длина упомянутого края первой параллелепипедной изоляционной панели, чтобы она по меньшей мере выступала над третьей параллелепипедной изоляционной панелью, причём третья параллелепипедная изоляционная панель расположена смежно с первой параллелепипедной изоляционной панелью.
В соответствии с одним вариантом осуществления первая параллелепипедная изоляционная панель также поддерживает вторую антиконвекционную накладку, выполненную из тонкого непрерывного материала и расположенную вдоль края первой параллелепипедной изоляционной панели, повернутой к третьей параллелепипедной изоляционной панели, чтобы по существу герметизировать промежуток между упомянутой первой параллелепипедной изоляционной панелью и третьей параллелепипедной изоляционной панелью, причём вторая антиконвекционная накладка содержит первый краевой участок, размещённый или закреплённый на внутренней поверхности первой параллелепипедной изоляционной панели.
В соответствии с одним вариантом осуществления первая и вторая антиконвекционные накладки выполнены в виде отдельной детали из тонкого непрерывного материала, вырезанного в L-образной форме.
Антиконвекционная накладка может быть выполнена из гибких или жёстких материалов, например, толщиной менее 2 мм или толщиной менее или равной 1 мм. В соответствии с одним вариантом осуществления антиконвекционная накладка выполнена из материала, выбранного из бумаги, картона, полимерных плёнок, композитной полимерной смолы и волокнистых материалов.
В соответствии с одним вариантом осуществления ширина промежутка между первой параллелепипедной изоляционной панелью и второй параллелепипедной изоляционной панелью составляет менее 10 мм.
В соответствии с одним вариантом осуществления основные изолирующие элементы содержат параллелепипедные изоляционные панели, расположенные так, чтобы обеспечивать промежутки между ними, причём основной теплоизолирующий барьер дополнительно содержит антиконвекционный заполнитель, расположенный в промежутке между первой параллелепипедной изоляционной панелью и второй параллелепипедной изоляционной панелью, вторая параллелепипедная изоляционная панель расположена смежно с первой параллелепипедной изоляционной панелью, при этом антиконвекционный заполнитель выполнена из тонкого непрерывного материала и имеет множество продолговатых стеночных элементов, проходящих по существу по всей ширине промежутка для ограничения ячеек, проходящих по существу перпендикулярно направлению толщины.
Благодаря такому заполнителю, можно ограничить явление конвекции в промежутках между параллелепипедными изоляционными панелями, в частности, в направлении толщины стенки резервуара. Предпочтительно заполнитель выполнен из относительно гибкого материала, например, из бумаги, картона, полимерной плёнки, в частности, из полиэфиримида или полиамидимида, так что ячейки могут легко сминаться и, таким образом, адаптироваться к ширине промежутка.
Длина заполнителя может быть больше, меньше или по существу равна длине краёв параллелепипедных изоляционных панелей, между которыми образован промежуток.
Такой заполнитель, в частности, может быть прерывным или может быть разрезан в месте нахождения основных удерживающих компонентов, по меньшей мере, когда основные удерживающие компоненты также расположены в промежутках.
В соответствии с одним вариантом осуществления продолговатые стеночные элементы образованы последовательными участками листа гофрированного материала, имеющего чередующиеся параллельные гофры, расположенные по существу перпендикулярно направлению толщины.
В соответствии с одним вариантом осуществления заполнитель имеет многослойную конструкцию, содержащую два параллельных непрерывных листа, разнесённых друг от друга посредством упомянутых продолговатых стеночных элементов, причём два упомянутых параллельных непрерывных листа расположены на двух боковых поверхностях первой и второй параллелепипедных изоляционных панелей, ограничивающих промежуток. В такой многослойной конструкции ширина ячеек фактически равна ширине промежутка за вычетом толщины двух параллельных непрерывных листов.
В соответствии с одним вариантом осуществления продолговатые стеночные элементы образованы цилиндрическими элементами, проходящими по существу перпендикулярно направлению толщины и закреплёнными между двумя параллельными непрерывными листами. Цилиндрические элементы могут принимать любую форму сечения, например, шестиугольную, круглую или другую форму.
В соответствии с одним вариантом осуществления по меньшей мере один из двух параллельных непрерывных листов, разнесённых друг от друга посредством упомянутых продолговатых стеночных элементов, содержит верхний краевой участок, загнутый и закреплённый на внутренней поверхности по меньшей мере одной из двух параллелепипедных изоляционных панелей, между которыми образован промежуток.
В соответствии с одним вариантом осуществления внутренняя поверхность первой и/или второй параллелепипедных изоляционных панелей содержит углубление вдоль промежутка для размещения упомянутого верхнего краевого участка непрерывного листа.
Благодаря этим отличительным признакам, можно разместить и закрепить верхний краевой участок непрерывного листа, не оказывая влияния на плоскостность внутренней поверхности параллелепипедной изоляционной панели, которая поддерживает уплотнительную мембрану.
В соответствии с одним вариантом осуществления ширина промежутка между первой параллелепипедной изоляционной панелью и второй параллелепипедной изоляционной панелью составляет менее 10 мм.
Резервуар может быть частью берегового хранилища, например, для хранения СПГ, или может быть установлен на плавучей, прибрежной или глубоководной конструкции, в частности, на судне для транспортировки СПГ, СПГ-танкере, плавучей установке для регазификации и хранения газа (FSRU), плавучей установке для добычи, хранения и отгрузки нефти (FPSO), в числе прочих.
В соответствии с одним вариантом осуществления судно для транспортировки холодного жидкого продукта содержит двойной корпус и вышеуказанный резервуар, расположенный в двойном корпусе.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретение также обеспечивает способ загрузки или разгрузки такого судна, в котором текучую среду подают по изолированным трубопроводам из плавучего или берегового хранилища в резервуар судна или из резервуара судна к плавучему или береговому хранилищу.
В соответствии с одним вариантом осуществления изобретение также обеспечивает систему передачи текучей среды, причём система содержит вышеупомянутое судно, изолированные трубопроводы, расположенные так, чтобы соединять резервуар, установленный в корпусе судна, с плавучим или береговым хранилищем, и насос для подачи текучей среды по изолированным трубопроводам из плавучего или берегового хранилища в резервуар судна или из резервуара судна к плавучему или береговому хранилищу.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение станет более понятным, и дополнительные цели, детали, признаки и преимущества станут более очевидными из следующего далее описания множества конкретных вариантов осуществления изобретения, которые приведены исключительно в качестве неограничивающей иллюстрации со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет вид в перспективе с вырезом стенки герметичного и теплоизоляционного резервуара для хранения текучей среды;
фиг. 2 представляет местный вид в перспективе разреза II-II, показанного на Фигуре 1, иллюстрирующий первый вариант осуществления изобретения;
фиг. 3 представляет схематический вид снизу в перспективе изоляционной панели основного теплоизолирующего барьера в соответствии с альтернативным вариантом осуществления первого варианта осуществления изобретения;
фиг. 4 представляет местный вид в перспективе разреза II-II, показанного на фиг. 1, иллюстрирующий второй вариант осуществления изобретения;
фиг. 5 представляет схематический вид в перспективе примера заполнителя в виде планки-заполнителя;
фиг. 6 представляет вид в разрезе, иллюстрирующий второй вариант осуществления изобретения по разрезу III-III, показанному на фиг. 1;
фиг. 7 иллюстрирует вид в разрезе стенки герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения;
фиг. 8 представляет схематический частичный вид в перспективе герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с четвертым вариантом осуществления, основная уплотнительная мембрана не показана;
фиг. 9 представляет местный вид в разрезе промежутка между двумя изоляционными панелями основного теплоизолирующего барьера, показанного на фиг. 7;
фиг. 10 представляет местный вид в разрезе промежутка между двумя изоляционными панелями основного теплоизолирующего барьера в соответствии с альтернативным вариантом осуществления на фиг 9;
Фигуры 11-15 представляют частичные виды в разрезе промежутка между двумя изоляционными панелями основного теплоизолирующего барьера в соответствии с пятым вариантом осуществления;
Фиг. 16 представляет схематический вид с вырезом резервуара СПГ-танкера и терминала для загрузки/разгрузки этого резервуара;
фиг. 17 представляет схематическое изображение внутренних пластин трёх смежных основных изоляционных панелей, на которых лежит L-образная антиконвекционная накладка, в соответствии с альтернативным вариантом осуществления четвёртого варианта осуществления изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Условно выражения «внешний» и «внутренний» используются для определения относительного положения одного элемента относительно другого предпочтительно внутри и снаружи резервуара.
Фиг. 1 иллюстрирует многослойную конструкцию стенки герметичного и теплоизоляционного резервуара для хранения текучей среды.
Такая стенка резервуара содержит от наружной стороны к внутренней стороне резервуара вспомогательный теплоизолирующий барьер 1, включающий в себя вспомогательные изоляционные панели 2, которые расположены смежно друг с другом и прикреплены к несущей конструкции 3 вспомогательными удерживающими компонентами (не показаны), например, шпильками, приваренными к несущей конструкции 3, вспомогательную уплотнительную мембрану 4, поддерживаемую вспомогательными изоляционными панелями 2 вспомогательного теплоизолирующего барьера 1, основной теплоизолирующий барьер 5, включающий в себя основные изоляционные панели 6, которые расположены смежно друг с другом и прикреплены к вспомогательным изоляционным панелям 2 вспомогательного теплоизолирующего барьера 1 основными удерживающими компонентами 19, и основную уплотнительную мембрану 7, поддерживаемую основными изоляционными панелями 6 основного теплоизолирующего барьера 5 и предназначенную для контакта с криогенной текучей средой, содержащейся в резервуаре.
Несущая конструкция 3, в частности, может представлять собой самонесущий металлический лист или, в более общем смысле, жёсткую перегородку любого типа, имеющую подходящие механические свойства. Несущая конструкция 3, в частности, может быть образована корпусом или двойным корпусом судна. Несущая конструкция 3 содержит множество стенок, определяющих общую форму резервуара, как правило, многогранную форму.
Вспомогательные изоляционные панели 2 по существу имеют форму прямоугольного параллелепипеда. Каждая их вспомогательная изоляционная панель 2 содержит изоляционный прокладочный слой 9, например, изоляционный слой 9 вспененного полимерного материала, расположенный между внутренней жёсткой пластиной 10 и внешней жёсткой пластиной 11. Внутренняя 10 и внешняя 11 жёсткие пластины представляют собой, например, фанерные плиты, приклеенные к упомянутому изоляционному слою 9 вспененного полимерного материала. Изоляционный вспененный полимерный материал, в частности, может представлять собой вспененный материал на основе полиуретана. Вспененный полимерный материал предпочтительно армирован стекловолокном, которое способствует снижению теплового сжатия.
Вспомогательные изоляционные панели 2 расположены смежно друг с другом параллельными рядами и отделены друг от друга промежутками 12, обеспечивающими функциональный сборочный зазор. Промежутки 12 заполнены термостойкой прокладкой 13, показанной на фигурах 1 и 7, например, стекловатой, каменной ватой или гибким синтетическим вспененным материалом с открытыми порами. Термостойкая прокладка 13 предпочтительно выполнена из пористого материала для обеспечения циркуляции газа в промежутках 12 между вспомогательными изоляционными панелями 2, например, циркуляции инертного газа, например, азота, внутри вспомогательного теплоизолирующего барьера 1, для поддержания его в инертной атмосфере и, следовательно, предотвращения наличия горючего газа в диапазоне взрывоопасной концентрации и/или для размещения вспомогательного теплоизолирующего барьера 1 под отрицательным давлением с целью повышения изоляционной способности. Циркуляция газа также важна для облегчения обнаружения возможных утечек горючего газа. Ширина промежутка 12 составляет, например, приблизительно 30 мм.
Внутренняя пластина 10 имеет два ряда пазов 14, 15, перпендикулярных друг другу, для образования сети пазов. Каждый ряд пазов 14, 15 параллелен двум противоположным сторонам вспомогательных изоляционных панелей 2. Пазы 14, 15 предназначены для размещения гофров 25, 26, выступающих к наружной стороне резервуара, образованных на металлических листах 24 вспомогательной уплотнительной мембраны 4. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, внутренняя пластина 10 содержит три паза 14, проходящих в продольном направлении вспомогательной изоляционной панели 2, и девять пазов 15, проходящих в поперечном направлении вспомогательной изоляционной панели 2.
Кроме того, внутренняя пластина 10 оснащена металлическими крепёжными пластинами 17, 18 для закрепления края гофрированных металлических листов 24 вспомогательной уплотнительной мембраны 4 на вспомогательных изоляционных панелях 2. Металлические крепёжные пластины 17, 18 проходят в двух перпендикулярных направлениях, которые параллельны двум противоположным сторонам вспомогательных изоляционных панелей 2. Металлические пластины 17, 18 закреплены на внутренней пластине 10 вспомогательной изоляционной панели 2, например, заклёпками или зажимами. Металлические крепёжные пластины 17, 18 расположены в выемках, образованных во внутренней пластине 10, так что внутренняя поверхность металлических крепёжных пластин 17, 18 находится на одном уровне с внутренней поверхностью внутренней пластины 10. Внутренняя пластина 10 имеет внутреннюю поверхность, которая является по существу плоской, за исключением возможных отдельных зон, например, пазов 14, 15 или углублений для размещения металлических крепёжных пластин 17, 18.
Внутренняя пластина 10 также оснащена резьбовыми шпильками 19, выступающими внутрь резервуара и предназначенными для закрепления основного теплоизолирующего барьера 5 на вспомогательных изоляционных панелях 2 вспомогательного теплоизолирующего барьера 1. Металлические шпильки 19 проходят через отверстия, обеспеченные в металлических крепёжных пластинах 17.
Вспомогательная уплотнительная мембрана 4 содержит множество гофрированных металлических листов 24, каждый из которых имеет по существу прямоугольную форму. Гофрированные металлические листы 24 расположены со смещением относительно вспомогательных изоляционных панелей 2 вспомогательного теплоизолирующего барьера 1, так что каждый из упомянутых гофрированных металлических листов 24 одновременно располагается над четырьмя смежными вспомогательными изоляционными панелями 2.
Каждый гофрированный металлический лист 24 имеет первый ряд параллельных гофров 25, проходящих в первом направлении, и второй ряд параллельных гофров 26, проходящих во втором направлении. Направления рядов гофров 25, 26 перпендикулярны. Каждый из рядов гофров 25, 26 параллелен двум противоположным краям гофрированного металлического листа 24. Гофры 25, 26 выступают к наружной стороне резервуара, т.е. в направлении несущей конструкции 3. Гофрированный металлический лист 24 содержит множество плоских поверхностей между гофрами 25, 26. На каждом пересечении между двумя гофрами 25, 26 металлический лист 24 содержит узловую зону 27.
Гофры 25, 26 гофрированных металлических листов 24 размещены в пазах 14, 15, образованных во внутренней пластине 10 вспомогательных изоляционных панелей 2. Смежные гофрированные металлические листы 24 сварены внахлёст. Гофрированные металлические листы 24 закреплены на металлических крепёжных пластинах 17, 18 прихваточными сварными швами.
Гофрированные металлические листы 24 выполнены, например, из сплава Инвар®: т.е. слава железа и никеля, коэффициент расширения которого обычно составляет от 1,2⋅10-6 до 2⋅10-6 K-1, или сплава железа с высоким содержанием марганца, коэффициент расширения которого обычно составляет приблизительно 7⋅10-6 K-1. Альтернативно гофрированные металлические листы 24 также могут быть выполнены из нержавеющей стали или алюминия.
Основной теплоизолирующий барьер 5 содержит множество основных изоляционных панелей 6 по существу в форме прямоугольного параллелепипеда. В этом случае основные изоляционные панели 6 смещены относительно вспомогательных изоляционных панелей 2 вспомогательного теплоизолирующего барьера 1, так что каждая основная изоляционная панель 6 располагается над четырьмя вспомогательными изоляционными панелями 2 вспомогательного теплоизолирующего барьера 1. Смежные основные изоляционные панели 6 разнесены друг от друга промежутком 8, обеспечивающим функциональный сборочный зазор для упомянутых основных изоляционных панелей 6. Однако промежуток 8 меньше, чем промежуток 12 между двумя смежными вспомогательными изоляционными панелями 2 вспомогательного теплоизолирующего барьера 1. Таким образом, промежуток 8, отделяющий две основные изоляционные панели 6 основного теплоизолирующего барьера 5, составляет приблизительно 4 мм ± 3 мм.
Основные изоляционные панели 6 имеют конструкцию, подобную вспомогательным изоляционным панелям 2 вспомогательного теплоизолирующего барьера 1, а именно многослойную конструкцию, состоящую из изоляционного прокладочного слоя, например, изоляционного слоя 29 вспененного полимерного материала, расположенного между двумя жёсткими внутренней 30 и внешней 31 пластинами, например, выполненными из фанеры. Внутренняя пластина 30 основной изоляционной панели 6 оснащена металлическими крепёжными пластинами 32, 33 для закрепления гофрированных металлических листов 39 основной уплотнительной мембраны 7, подобными металлическим крепёжным пластинам 17, 18 для закрепления гофрированных металлических листов 24 вспомогательной уплотнительной мембраны 4. Подобным образом внутренняя 30 и внешняя 31 пластины предпочтительно являются плоскими, за исключением возможных отдельных зон.
Основную уплотнительную мембрану 7 получают путём сборки множества гофрированных металлических листов 39, подобных гофрированным металлическим листам 24 вспомогательной уплотнительной мембраны 4. Каждый гофрированный металлический лист 39 содержит два ряда гофров 40, перпендикулярных друг другу. Гофры 40 каждого из упомянутых рядов гофров 40 параллельны соответствующей стороне соответствующего гофрированного металлического листа 39. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, гофры 40 выступают внутрь резервуара. Гофрированные металлические листы 39 выполнены, например, из нержавеющей стали или алюминия.
Другие детали и другие варианты осуществления, в частности, относящиеся к вспомогательному 1 и основному 5 теплоизолирующим барьерам, крепёжным компонентам теплоизолирующих барьеров 1 и 5 и уплотнительным мембранам 4 и 7, можно найти в документе WO 2016/046487, документе WO 2013/004943 или документе WO 2014/057221.
В таком резервуаре гофры 25, 26 вспомогательной уплотнительной мембраны 4 образуют сеть циркуляционных каналов. Такие каналы непрерывно проходят между вспомогательной уплотнительной мембраной 4 и основным теплоизолирующим барьером 5 по всей стенке резервуара. Таким образом, такие каналы способствуют конвекционным движениям, в частности, в стенках резервуара со значительной вертикальной составляющей, например, в поперечных стенках резервуара. Сеть непрерывных каналов может создавать термосифонные явления в основном теплоизолирующем барьере 5. Один аспект настоящего изобретения основан на идее предотвращения этих конвекционных движений в стенках резервуара.
Фиг. 2 иллюстрирует местный вид в перспективе разреза II-II, показанного на фиг. 1, на пересечении между гофрами 25, 26 вспомогательной уплотнительной мембраны 4 в соответствии с первым вариантом осуществления изобретения. Идентичные элементы или элементы, выполняющие ту же функцию, что и описанные выше элементы, обозначены теми же ссылочными позициями.
На фиг. 2 показаны только два гофра 25 первого ряда гофров 25 и два гофра 26 второго ряда гофров 26, причём эти гофры 25, 26 образуют на пересечениях узлы 27 вспомогательной уплотнительной мембраны 4. Следующее описание этих гофров 25, 26 и узлов 27 в равной степени применимо ко всем гофрам 25, 26 и всем узлам 27 вспомогательной уплотнительной мембраны 4.
Один аспект настоящего изобретения основан на идее ограничения длины каналов, образованных гофрами 25, 26 вспомогательной уплотнительной мембраны 4. В соответствии с первым вариантом осуществления изобретения в один, несколько или все узлы 27 вспомогательной уплотнительной мембраны 4 вставлены изоляционные блоки-заполнители 16. Эти блоки-заполнители 16 расположены в узлах 27 на внутренней поверхности гофрированных металлических листов 24 так, чтобы они находились между вспомогательной уплотнительной мембраной 4 и основным теплоизолирующим барьером 5. На фиг. 2 такой блок-заполнитель 16 расположен в каждом узле 27 вспомогательной уплотнительной мембраны 4.
Блок-заполнитель 16 принимает форму крестообразного изоляционного блока, проходящего в узел 27, в который он вставлен, и выступающего в участки пазов 25, 26, образующих упомянутый узел 27. Кроме того, такой блок-заполнитель 16 имеет сечение, форма которого соответствует формам узла 27 и участкам пазов 25, 26, в которые вставлен упомянутый блок-заполнитель 16. В первом варианте осуществления блоки-заполнители 16 вставляются в узлы 27 и участки соответствующих гофров 25, 26 после установки вспомогательной уплотнительной мембраны 4 на вспомогательный теплоизолирующий барьер 1 и перед установкой основных изоляционных панелей 6 на вспомогательную уплотнительную мембрану 4.
Блок-заполнитель 16 может быть выполнен из любого материала, который обеспечивает потерю напора в каналах, образованных гофрами 25, 26. Таким образом, блоки-заполнители 16 могут быть выполнены, например, из вспененного материала, войлока, стекловаты, дерева или других материалов.
Предпочтительно блоки-заполнители 16 выполнены из гибкого вспененного материала, который обеспечивает их сжатие. Гибкий вспененный материал позволяет конструировать блоки-заполнители 16, размеры которых немного превышают размеры узлов 27 и участков гофров 25, 26, для размещения блоков-заполнителей 16 в упомянутых узлах 27 и участках гофров 25, 26 при незначительном сжатии упомянутых блоков-заполнителей 16 для максимально точного соответствия формам узла 27.
Кроме того, блоки-заполнители 16 предпочтительно выполнены из вспененного материала с открытыми порами. Вспененный материал с открытыми порами позволяет ограничить явление конвекции за счёт потери напора при тепловых движениях внутри каналов, образованных гофрами 25, 26, и в то же время обеспечивает циркуляцию газа, например, инертного газа, внутри основного теплоизолирующего барьера 5, как описано выше для прокладки 13.
Таким образом, блоки-заполнители 16 образуют заглушки, ограничивающие длину каналов, образованных гофрами 25, 26. Как правило, каждый гофр образует множество прерывающихся каналов, каждый из которых образован участком упомянутого гофра 25, 26, лежащим между двумя последовательными узлами 27. Каналы, ограниченные участками гофров 25, 26, расположенными между двумя смежными узлами 27, не допускают возникновения существенного явления конвекции и, в частности, предотвращают возникновение термосифонного явления.
В вариантах осуществления, которые не показаны, блоки-заполнители 16 расположены только в некоторых узлах 27, а не во всех узлах 27. Таким образом, например, блоки-заполнители 16 расположены во всех узлах 27, смежных с краями гофрированного металлического листа 24, образующего упомянутые узлы 27. В другом примере только один узел 27 из двух или трёх вдоль гофра 25 и/или 26 заполнен блоком-заполнителем 16.
Фиг. 3 представляет схематический вид снизу в перспективе основной изоляционной панели 6 основного теплоизолирующего барьера 5 в соответствии с альтернативным вариантом осуществления первого варианта осуществления изобретения. Идентичные элементы или элементы, выполняющие ту же функцию, что и описанные выше элементы, обозначены теми же ссылочными позициями.
В альтернативном варианте осуществления первого варианта осуществления изобретения блоки-заполнители 16 образованы бобышками 20, расположенными на внешней поверхности внешней пластины 31 основных изоляционных панелей 6, т.е. на поверхности внешних пластин 31, противоположной слою 29 вспененного полимерного материала упомянутых панелей 6. Такие бобышки 20 выполнены из любого подходящего материала, например, из материалов, упомянутых выше для изготовления крестообразного блока-заполнителя 16. На фиг. 3 бобышки принимают форму цилиндрического блока из гибкого вспененного материала с открытыми порами. Бобышки 20 закреплены на внешней пластине 31 с использованием любых подходящих средств, например, путём приклеивания, зажима, с помощью двусторонней клейкой ленты или других средств. Таким образом, этап закрепления бобышек 20 на основных изоляционных панелях 6 предпочтительно может быть выполнен при изготовлении упомянутых основных изоляционных панелей 6, т.е. перед изготовлением резервуара.
Бобышки 20 расположены на внешней пластине 31 так, чтобы они вставлялись в узлы 27 при размещении основных изоляционных панелей 6 на вспомогательной уплотнительной мембране 4. Таким образом, фиг. 3 схематически иллюстрирует гофры 25, 26, образующие сеть 21 гофров 25, 26 вспомогательной уплотнительной мембраны 4 под основным теплоизолирующим барьером 5. Как показано на фиг. 3, бобышки 20 расположены на внешней пластине 31 так, что каждая из них расположена на узле 27, образованном пересечением гофров 25 и 26 вспомогательной уплотнительной мембраны 4.
Таким образом, в отличие от крестообразных блоков-заполнителей 16, вставляемых в узлы 27 перед установкой основных изоляционных панелей 6, как описано выше со ссылкой на фиг. 2, в этом альтернативном варианте осуществления первого варианта осуществления не требуется этап установки блоков заполнителя в узлы 27, причём бобышки непосредственно вставляются в упомянутые узлы 27 при размещении основных изоляционных панелей 6 в резервуаре.
Фиг. 3 иллюстрирует четыре прокладки 20, каждая из которых должна быть вставляться в соответствующий узел 27. Однако, подобно блокам-заполнителям 16, описанным выше, количество и расположение упомянутых бобышек 20 могут быть изменены для заполнения всех или только некоторых узлов 27.
Фиг. 4 представляет местный вид в перспективе разреза II-II, показанного на фиг. 1, в соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения. Идентичные элементы или элементы, выполняющие ту же функцию, что и описанные выше элементы, обозначены теми же ссылочными позициями.
Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления тем, что участки гофров 25, 26, расположенные между двумя последовательными узлами 27, также заполнены термостойкой прокладкой. Таким образом, в дополнение к крестообразным блокам-заполнителям 16, расположенным в узлах 27, резервуар содержит планки-заполнители 22, расположенные в участках гофров 25, 26, находящихся снаружи узлов 27. Такие планки-заполнители 22 могут быть выполнены из тех же материалов, которые описаны выше со ссылкой на крестообразные блоки-заполнители 16. Предпочтительно планки-заполнители 22 выполнены из материала, который обеспечивает циркуляцию инертного газа в гофрах 25, 26 и в то же время вызывает потерю напора в тепловых циркуляционных потоках внутри гофров 25, 26, предотвращая возникновение термосифонного явления из-за конвекции в упомянутых гофрах 25, 26.
Подобным образом планки-заполнители 22 выполнены так, чтобы они предпочтительно принимали форму сечения, которая соответствует сечениям гофров 25, 26, для блокировки каналов, образованных упомянутыми гофрами 25, 26. Планки-заполнители 22 также могут принимать другие формы, например, круглую форму, сжимаемую под действием внешней пластины 31 основной изоляционной панели 6, расположенной выше, чтобы занимать значительную часть сечения соответствующих гофров 25, 26, например, по меньшей мере 80% упомянутого гофра 25, 26.
Таким образом, в соответствии с предпочтительным вариантом осуществления, показанным на фиг. 5, планки-заполнители 22 выполнены в форме длинных планок от 5 до 15 см в длину, сечение которых соответствует полному сечению гофра 25, 26, в который вставлена упомянутая планка. Эта планка-заполнитель предпочтительно выполнена из экструдированного полистирола плотностью от 8 до 30 кг/м3. В идеале планка-заполнитель имеет избыточную высоту от 1 до 2/10e мм, обусловленную установкой, связанной со сминанием и незначительным тепловым сжатием. Предпочтительно планка-заполнитель также имеет зубчатость 49 своего профиля, так что потеря напора, которую она создаёт при увеличении скоростей потока, является существенной, и так что потеря напора при низкой скорости ограничена, чтобы полностью не прекращать циркуляцию газа в гофрах 25, 26.
Фиг. 6 иллюстрирует вид в разрезе гофра 25 вспомогательной уплотнительной мембраны 4, размещённого в пазу 14 вспомогательной изоляционной панели 2 вспомогательного теплоизолирующего барьера, вдоль разреза III-III, показанного на фиг. 1, в соответствии с альтернативным вариантом осуществления второго варианта осуществления изобретения, который описан со ссылкой на фиг. 4. Идентичные элементы или элементы, выполняющие ту же функцию, что и описанные выше элементы, обозначены теми же ссылочными позициями. Кроме того, следующее описание со ссылкой на фиг. 6 для гофра 25, размещённого в пазу 14, равным образом применимо к одному или более другим пазам 14 и/или 15.
Как показано на фиг. 6, паз 14 полностью проходит через толщину внутренней пластины 10 и выходит в слой 9 вспененного полимерного материала. Паз 14 выполнен так, чтобы обеспечивать зазор для размещения гофра 25 в упомянутом пазу 14 при установке соответствующего гофрированного металлического листа 24 на вспомогательную изоляционную панель 2, содержащую упомянутый паз 14. Этот зазор также должен обеспечивать возможность относительных перемещений между гофром и стенками паза 14, которые возникают из-за различий в сжатиях и расширениях.
Поскольку гофры 25, 26 образуют сеть каналов, способствующих посредством конвекции возникновению термосифонного явления в основном теплоизолирующем барьере 5, пазы 14, 15 образуют сеть во вспомогательном теплоизолирующем барьере 1, также образуя сеть каналов, которые могут быть источником такого термосифонного явления из-за конвекции.
Для предотвращения этого явления альтернативный вариант осуществления второго варианта осуществления отличается от альтернативного варианта осуществления, описанного со ссылкой на фиг. 4, тем, что он содержит в дополнение к блокам-заполнителям 16 в узлах 27 и планкам-заполнителям 22 в гофрах 25, 26 третий блок-заполнитель 23, расположенный в пазах 14, 15 внутренних пластин 10 вспомогательных изоляционных панелей 2.
Как показано на фиг. 6, третий блок-заполнитель 23 расположен в пазах 14 которые вызывают потери напора при циркуляции холода в сети, образованной пазами 14, 15. Третий блок-заполнитель 23 подобен блоку-заполнителю 16 и планке-заполнителю 22 и может быть выполнен из различных материалов. Предпочтительно эта набивка выполнена из гибкого вспененного материала с открытыми порами, чтобы не предотвращать циркуляцию инертного газа и/или обнаружение утечек во вспомогательном теплоизолирующем барьере 1. Третий блок-заполнитель 23 устанавливается в паз 14 перед установкой соответствующего гофрированного металлического листа 24.
Предпочтительно третий блок-заполнитель 23 выполнен с возможностью сжатия и сжимается гофром 25 гофрированного металлического листа 24 для обеспечения надлежащего распределения по всему пазу 14. В частности, предпочтительно для третьего блока-заполнителя 23 используются сильно деформируемые материалы (пенополистирол сверхвысокой плотности (<10 кг/м3), меламиновая пена, гибкий пенополиуретан низкой плотности), которые сминаются при установке гофрированного металлического листа 24. В другом варианте осуществления третий блок-заполнитель выполнен в виде адаптируемых элементов, выполненных из смолы или жёсткого пенополиуретана низкой плотности, например, которые вставляются в паз 14 непосредственно перед установкой гофрированного металлического листа 24, гофр которого должен размещаться в упомянутом пазу 14.
Фиг. 6 иллюстрирует использование третьего блока-заполнителя 23 в гофре 25 вспомогательного металлического листа 24. Однако в пределах объема, который не показан, основной уплотнительной мембраны 7, имеющей направленные наружу гофры 40, т.е. выступающие к наружной стороне резервуара и размещённые в соответствующих пазах, образованных во внутренних пластинах 31 основных изоляционных панелей 6, третий блок-заполнитель 23 может использоваться подобным образом для заполнения каналов, образованных упомянутыми пазами, образованными во внутренней пластине 31 основных изоляционных панелей 6.
Фиг. 7 иллюстрирует вид в разрезе стенки герметичного и теплоизоляционного резервуара в соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения. Идентичные элементы или элементы, выполняющие ту же функцию, что и описанные выше элементы, обозначены теми же ссылочными позициями.
Третий вариант осуществления отличается от второго варианта осуществления тем, что гофры 25, 26 вспомогательной уплотнительной мембраны 4, а также гофры 40 основной уплотнительной мембраны 7, представляют собой направленные внутрь гофры, т.е. выступающие внутрь резервуара. Таким образом, пазы 14, 15, вмещающие гофры 25, 26 вспомогательной уплотнительной мембраны 4, образованы во внешних пластинах 30 основных изоляционных панелей 6. В связи с этим блок-заполнитель 16 и планка-заполнитель 22 расположены между гофрированными металлическими листами 24 и внутренними пластинами 10 вспомогательных изоляционных панелей 2. Кроме того, третий блок-заполнитель 23 размещён в пазах 14, 15, сделанных во внешних пластинах 30 основных изоляционных панелей 6 между упомянутыми основными изоляционными панелями 6 и гофрами 25, 26 вспомогательной уплотнительной мембраны 4.
Кроме того, как показано на фиг. 7, блок-заполнитель 16 и планка-заполнитель 22 также могут быть расположены под гофрами 40 основной уплотнительной мембраны 7 между упомянутыми гофрами 40 и внутренней пластиной 31 упомянутых основных изоляционных панелей 6. В отверстиях, образованных на углах основных изоляционных панелей 6 для размещения крепёжных компонентов 19 также может быть расположена изоляционная прокладка 51. Как и в предыдущих вариантах осуществления, возможна установка блока-заполнителя во всех или только в некоторых узлах и/или гофрах вспомогательной 4 и/или основной 7 уплотнительной мембраны и/или пазах, вмещающих упомянутые гофры.
Фиг. 8 представляет местный вид в перспективе герметичного и теплоизоляционного резервуара, причём основная уплотнительная мембрана не показана, в соответствии с четвертым вариантом осуществления. Идентичные элементы или элементы, выполняющие ту же функцию, что и описанные выше элементы, обозначены теми же ссылочными позициями.
На фиг. 8 промежуток 8 между двумя основными изоляционными панелями 6 показано пунктирными линиями 28. Подобно гофрам 25, 26 и пазам 14, 15, промежутки 8 между основными изоляционными панелями 6 образуют сеть, создающую циркуляционные каналы, обеспечивающие посредством конвекции циркуляцию холода в направлении вспомогательной уплотнительной мембраны 4 и вызывающие возникновение термосифонного явления, неблагоприятного для изоляции стенки резервуара, в частности, из-за того, что основная уплотнительная мембрана 7, контактирующая с СПГ, содержащимся в резервуаре, поддерживается упомянутыми основными изоляционными панелями 6.
Изобретение в соответствии с четвертым вариантом осуществления обеспечивает установку антиконвекционных накладок 34, расположенных между смежными основными изоляционными панелями 6 по линиям промежутков 8 между упомянутыми смежными основными изоляционными панелями. Такие антиконвекционные накладки 34 могут быть выполнены из множества материалов. Предпочтительно антиконвекционные накладки выполнены из непрерывных непористых или низкопористых материалов. Таким образом, антиконвекционные накладки 34 представляют собой, например, плёнки, выполненные из бумаги, картона или даже синтетические, пластиковые или другие плёнки. Такие антиконвекционные накладки могут быть расположены в соответствии со всеми промежутками 8, как показано на фиг. 8, или только с некоторыми из упомянутых промежутков 8.
Со ссылкой на фиг. 9 антиконвекционная накладка 34 расположена вдоль основных изоляционных панелей 6 по линиям промежутков 8 между упомянутыми основными изоляционными панелями 6. Внутренний край внутренней пластины 31 упомянутых основных изоляционных панелей 6 содержит углубление 35, в котором размещается соответствующий край 36 антиконвекционной накладки 34, так что антиконвекционная накладка 34 находится на одном уровне с внутренней поверхностью упомянутой внутренней пластины 31. Таким образом, антиконвекционная накладка 34 покрывает промежуток 8 и отделяет промежуток 8 от основной уплотнительной мембраны 7, предотвращая образование каналов с разными температурами, способных вызвать термосифонное явление в сети, образованной промежутками 8 стенки резервуара.
Предпочтительно антиконвекционная накладка выполнена из герметичного материала толщиной от 0,2 мм до 2 мм. Этот герметичный материал представляет собой, например, пластиковый материал (PEI, PVC и т.д.), картон, плотную ламинированную бумагу или другой материал.
Ширина антиконвекционной накладки 34 выбрана так, что антиконвекционная накладка лежит в углублениях 35 на минимальной опорной поверхности, например, по меньшей мере 10 мм, для любого сжатия внутренних пластин 31 и упомянутой антиконвекционной накладки 34. Другими словами, антиконвекционная накладка 34 выполнена так, что её края 36 располагаются в углублениях 35, в том числе, когда резервуар заполнен СПГ. В связи с этим один из краёв 36 антиконвекционной накладки может частично выходить из углубления 35, покрывая внутреннюю пластину 31 за пределами углубления 35 для гарантии того, что упомянутый край 36 останется размещённым в углублении в сжатом состоянии. Края 36 антиконвекционной накладки 34 зажимаются или приклеиваются к одной из двух основных изоляционных панелей 6 в углублении 35.
Как показано на фиг. 8, основной теплоизолирующий барьер 5 содержит множество закрывающих пластин 38, завершающих опорную поверхность основной уплотнительной мембраны 7 вблизи отверстий для размещения крепёжных компонентов 19 основного теплоизолирующего барьера 5. Поскольку эти отверстия расположены в продолжение промежутков 8 между основными изоляционными панелями 6, антиконвекционные накладки 34 могут прерываться на упомянутых закрывающих пластинах 38. Предпочтительно в этом случае антиконвекционные накладки 34 соединены с упомянутыми закрывающими пластинами 38 для ограничения наличия проходов между основной уплотнительной мембраной 7 и промежутками 8. Предпочтительно антиконвекционные накладки 34 и закрывающие пластины 38 находятся на одном уровне с внутренними пластинами 31 основных изоляционных панелей 6, образуя непрерывную плоскую поверхность для основной уплотнительной мембраны 7.
В альтернативном варианте осуществления, который не показан, антиконвекционные накладки 34 по меньшей мере частично покрывают закрывающие пластины 38. Концы антиконвекционных накладок 34, например, размещены в углублениях (не показаны), образованных в закрывающих пластинах 38, так что закрывающие пластины 38 и антиконвекционные накладки 34 находятся на одном уровне с внутренними пластинами 31 основных изоляционных панелей 6.
В другом альтернативном варианте осуществления антиконвекционные накладки 34 непрерывны и полностью покрывают закрывающие пластины 38. Предпочтительно антиконвекционные накладки 34 располагаются заподлицо с внутренними пластинами 31 основных изоляционных панелей 6.
В другом предпочтительном альтернативном варианте осуществления антиконвекционные накладки 34 непрерывны и полностью покрывают закрывающие пластины 38. Предпочтительно антиконвекционные накладки 34 располагаются заподлицо с внутренними пластинами 31 основных изоляционных панелей 6, в том числе, когда они проходят над закрывающими пластинами 38.
В другом альтернативном варианте осуществления, схематически показанном на фиг. 17, антиконвекционные накладки 34 принимают «L»-образную форму, т.е. одна антиконвекционная накладка 34 покрывает два соединительных края внутренней пластины 30 одной основной изоляционной панели 6 и, следовательно, расположены по линиям промежутков 8, образованными упомянутой основной изоляционной панелью 6 и двумя смежными основными изоляционными панелями 6. Таким образом, внутренние пластины 31 основных изоляционных панелей 6 вмещают две антиконвекционные накладки, так что все промежутки 8 последовательно блокируются.
В альтернативном варианте осуществления четвёртого варианта осуществления, показанном на фиг. 10, антиконвекционная накладка 34 изогнута так, что центральный участок 41 антиконвекционной накладки 34, соединяющий два отогнутых края 36, размещён в промежутке 8, отделяющем смежные основные изоляционные панели 6. В качестве альтернативного варианта осуществления второй край антиконвекционной накладки 34 может поддерживаться вдоль боковой поверхность второй основной изоляционной панели 6, не выходя из промежутка 8.
Фигуры 11-15 иллюстрируют различные альтернативные варианты осуществления пятого варианта осуществления изобретения.
Пятый вариант осуществления отличается от четвёртого варианта осуществления, показанного на фигурах 8-10, тем, что антиконвекционная накладка 34 заменена антиконвекционным заполнителем 37, размещённым в промежутке 8. Идентичные элементы или элементы, выполняющие ту же функцию, что и описанные выше элементы, обозначены теми же ссылочными позициями. Антиконвекционный заполнитель предпочтительно является сжимаемым. Антиконвекционный заполнитель вставляется в промежуток 8 между основными изоляционными панелями 6 после установки упомянутых основных изоляционных панелей 6 на вспомогательную уплотнительную мембрану 4. В связи с этим антиконвекционный заполнитель, при необходимости, сжимается по толщине для вставки между основными изоляционными панелями 6, возможно, принудительно.
Антиконвекционный заполнитель 37 может быть получен множеством способов. В одном варианте осуществления антиконвекционный заполнитель 37 может быть выполнен из пористого материала, принудительно вставленного в промежуток 8, для обеспечения значительного предварительного напряжения, позволяющего изменения размеров промежутка 8, которое должно быть заполнено. Антиконвекционный заполнитель 37, выполненный из пористого материала, в частности, предназначен для больших промежутков 8, например, от 10 мм до 100 мм. Пористый материал может представлять собой стекловату, например, в идеале состоящую из наложенных друг на друга слоёв.
Однако, как описано выше со ссылкой на фиг. 1, промежуток 8 между двумя основными изоляционными панелями 6 может быть относительно узким, обычно приблизительно 4 мм ± 3 мм. Такое ограниченный промежуток не может быть надёжно заполнено путём вставки очень тонкой изоляционной прокладки, в отличие от промежутка 12 между вспомогательными изоляционными панелями 2. Более того, шероховатость основных изоляционных панелей 6 может повредить очень тонкий изоляционный прокладочный материал при вставке. Шероховатость, среди прочего, связана с наличием стекловолокна в изоляционном слое 29 вспененного материала основных изоляционных панелей 6. Таким образом, в предпочтительном решении между слоями стекловаты добавляют листы герметичных материалов (не показаны) для разделения общего объёма антиконвекционного заполнителя 37 на отдельные слои, испытывающие лишь незначительный тепловой градиент и имеющие достаточное сопротивление, что позволяет вставить антиконвекционный заполнитель 37, не повреждая промежуток 8.
Фиг. 11 иллюстрирует вариант осуществления антиконвекционного заполнителя 37. Антиконвекционный заполнитель 37 имеет многослойную конструкцию, содержащую сжимаемый центральный участок 42. Таким образом, на фиг. 11, иллюстрирующей вариант осуществления пятого варианта осуществления, антиконвекционный заполнитель 37 содержит два листа 43, каждый из которых содержит отогнутый край 44, размещённый в соответствующем углублении 35 основных изоляционных панелей 6. Отогнутый край 44 зажимается в углублении 35, что позволяет упомянутым отогнутым краям 44 оставаться в углублениях 35 даже во время изменения размеров промежутка 8 между основными изоляционными панелями 6, например, во время сжатия, связанного с подачей СПГ в резервуар.
Каждый лист 43 располагается в промежутке 8 между основными изоляционными панелями 6 вдоль упомянутых основных изоляционных панелей 6 от углубления 35 в направлении вспомогательной уплотнительной мембраны 4. Два листа 43 соединены сжимаемым центральным участком 42, размещённым в промежутке 8 между основными изоляционными панелями 6. Листы 43 и сжимаемый центральный участок 42 выполнены из герметичных материалов, например, из пластикового материала (PEI, PVC и т.д.), картона, плотной ламинированной бумаги или другого материала. Таким образом, листы 43 и сжимаемый центральный участок 42 могут быть вставлены вдоль основных изоляционных панелей 6 без повреждения из-за шероховатости упомянутых панелей 6 даже в случае узкого промежутка 8.
Сжимаемый центральный участок 42 антиконвекционного заполнителя 37 может быть изготовлен множеством способов. В примере, показанном на фигурах 11 и 12, сжимаемый центральный участок 42 имеет сотовую структуру, состоящую из ряда ячеек, расположенных вдоль каждого из листов 43 в промежутке 8 между основными изоляционными панелями 6, причём каждая ячейка 44 прикреплена к двум упомянутым листам 43 для конструктивного соединения упомянутых листов 43. Другие примеры сжимаемых центральных участков 42 показаны со ссылкой на фигуры 13 и 14.
Фигуры 12-13 иллюстрируют альтернативный вариант осуществления антиконвекционного заполнителя 37. Альтернативный вариант осуществления отличается тем, что листы 43 антиконвекционного заполнителя 37 не содержат отогнутый край 44, и тем, что основные изоляционные панели 6 не содержат углубления 35. Таким образом, антиконвекционный заполнитель 37 непосредственно размещён и проходит в промежуте 8 между основными изоляционными панелями 6.
В примере, показанном на фиг. 13, сжимаемый центральный участок 42 образован множеством трубок 46, разделяющих два листа 43 и проходящих в промежутке 8 вдоль основных изоляционных панелей 6.
В примере, показанном на фиг. 14, сжимаемый центральный участок 42 состоит из множества разделителей 47, расположенных между двумя листами 43 и ограничивающих множество ячеек 48 прямоугольного сечения, проходящих в промежутке 8 вдоль основных изоляционных панелей 6.
Фиг. 15 иллюстрирует альтернативный вариант осуществления антиконвекционного заполнителя 37. Альтернативный вариант осуществления отличается тем, что антиконвекционный заполнитель 37 не является многослойной конструкцией, а представляет собой один гофрированный лист 45. Гофрированный лист 45 разделяет промежуток 8 между основными изоляционными панелями 6 на множество ячеек, непрерывно проходящих вдоль упомянутых панелей 6.
Форма контура основных изоляционных панелей 6 и вспомогательных изоляционных панелей 2, описанных выше, как правило, является прямоугольной, но возможны другие формы контура, в частности, шестиугольные формы для покрытия плоских стенок или подходящие контурные формы, которые, как вариант, могут быть неровными, для покрытия особых зон резервуара.
Со ссылкой на фиг. 16 вид с вырезом СПГ-танкера 70 иллюстрирует герметичный и изоляционный резервуар 71, имеющий в общем призматическую форму, установленный в двойном корпусе 72 судна. Стенка резервуара 71 содержит основную уплотнительную мембрану, предназначенную для контакта с СПГ, содержащимся в резервуаре, вспомогательную уплотнительную мембрану, расположенную между основной уплотнительной мембраной и двойным корпусом 72 судна, и два изолирующих барьера, соответственно расположенных между основной уплотнительной мембраной и вспомогательной уплотнительной мембраной и между вспомогательной уплотнительной мембраной и двойным корпусом 72.
По существу известным образом погрузочно-разгрузочные трубопроводы 73, расположенные на верхней палубе судна, могут быть соединены с помощью соответствующих соединителей с морским или портовым терминалом для подачи СПГ в резервуар 71 или из него.
Фиг. 16 иллюстрирует пример морского терминала, содержащего погрузочно-разгрузочную станцию 75, подводный трубопровод 76 и береговое сооружение 77. Погрузочно-разгрузочная станция 75 представляет собой прибрежное стационарное сооружение, содержащее подвижную стрелу 74 и башню 78, которая поддерживает подвижную стрелу 74. Подвижная стрела 74 поддерживает связку изолированных гибких шлангов 79, которые могут быть соединены с погрузочно-разгрузочными трубопроводами 73. Ориентируемая подвижная стрела 74 может быть адаптирован к СПГ-танкерам всех форм. Внутри башни 78 проходит соединительная труба, которая не показана. Погрузочно-разгрузочная станция 75 позволяет выполнять загрузку и разгрузку судна 70 из берегового сооружения 77, которое содержит резервуары 80 для хранения сжиженного газа и соединительные трубы 81, соединённые подводным трубопроводом 76 с погрузочно-разгрузочной станцией 75, и наоборот. Подводный трубопровод 76 позволяет передачу сжиженного газа между погрузочно-разгрузочной станцией 75 и береговым сооружением 77 на большие расстояния, например, 5 км, что позволяет останавливать СПГ-танкер 70 на большом расстоянии от берега во время погрузочно-разгрузочных работ.
Для создания давления, необходимого для передачи сжиженного газа, используются насосы на борту судна 70 и/или насосы, установленные на береговом сооружении 77, и/или насосы, установленные на погрузочно-разгрузочной станции 75.
Хотя изобретение описано в отношении множества конкретных вариантов осуществления, очевидно, что оно никоим образом не ограничивается ими, и что оно содержит все технические эквиваленты описанных средств, а также их сочетания, если они находятся в пределах объёма изобретения, который определён формулой изобретения.
Использование глагола «содержать» или «включать в себя» и производных форм не исключает наличия других элементов или других этапов, отличных от упомянутых в пункте формулы изобретения.
В формуле изобретения никакая ссылочная позиция в скобках не может быть интерпретирована как ограничение пункта формулы изобретения.
1. Герметичный и теплоизоляционный резервуар для хранения текучей среды, причем плоская стенка резервуара содержит последовательно в направлении толщины вспомогательный теплоизолирующий барьер (1), содержащий множество смежных вспомогательных изолирующих элементов (2), причем вспомогательные изолирующие элементы удерживаются на несущей стенке (3), вспомогательную уплотнительную мембрану (4), поддерживаемую вспомогательными изолирующими элементами (2) вспомогательного теплоизолирующего барьера (1), основной теплоизолирующий барьер (5), содержащий множество смежных основных изолирующих элементов (6), причем основные изолирующие элементы удерживаются на вспомогательной уплотнительной мембране (4), и основную уплотнительную мембрану (7), поддерживаемую основным теплоизолирующим барьером (5) и предназначенную для контакта с криогенной текучей средой, содержащейся в резервуаре,
в котором основные изолирующие элементы (6) содержат плоские параллелепипедные изоляционные панели, расположенные так, что образуют промежутки (8) между ними,
причем основной теплоизолирующий барьер (5) дополнительно содержит антиконвекционный заполнитель (37), расположенный в промежутке между первой плоской параллелепипедной изоляционной панелью (6) и второй плоской параллелепипедной изоляционной панелью, при этом вторая параллелепипедная изоляционная панель расположена смежно с первой параллелепипедной изоляционной панелью, причем антиконвекционный заполнитель (37) выполнен из тонкого непрерывного материала и имеет множество продолговатых стеночных элементов (42, 45, 46, 47), проходящих по существу по всей ширине промежутка для ограничения ячеек (48), проходящих по существу перпендикулярно направлению толщины.
2. Резервуар по п. 1, в котором продолговатые стеночные элементы образованы последовательными участками листа (45) гофрированного материала, имеющего чередующиеся параллельные гофры, проходящие по существу перпендикулярно направлению толщины.
3. Резервуар по п. 1 или 2, в котором заполнитель имеет многослойную конструкцию, содержащую два параллельных непрерывных листа (43), разнесённых друг от друга указанными продолговатыми стеночными элементами (42, 45, 46, 47), причём два упомянутых параллельных непрерывных листа (43) расположены на двух боковых поверхностях первой и второй параллелепипедных изоляционных панелей, ограничивающих промежуток (8).
4. Резервуар по п. 3, в котором продолговатые стеночные элементы образованы цилиндрическими элементами (42, 46), проходящими по существу перпендикулярно направлению толщины и закреплёнными между двумя параллельными непрерывными листами.
5. Резервуар по п. 3, в котором по меньшей мере один из двух параллельных непрерывных листов (43), разнесённых друг от друга упомянутыми продолговатыми стеночными элементами, содержит верхний краевой участок (44), загнутый и закреплённый на внутренней поверхности по меньшей мере одной из двух параллелепипедных изоляционных панелей (6), между которыми образован промежуток.
6. Резервуар по п. 5, в котором внутренняя поверхность первой и/или второй параллелепипедных изоляционных панелей (6) содержит углубление (35) вдоль промежутка для размещения упомянутого верхнего краевого участка (44) непрерывного листа.
7. Резервуар по любому из пп. 1-6, в котором ширина промежутка (8) между первой параллелепипедной изоляционной панелью и второй параллелепипедной изоляционной панелью (6) составляет менее 10 мм.
8. Резервуар по любому из пп. 1-7, в котором антиконвекционный заполнитель (37) выполнен из гибкого материала, так что ячейки могут легко сминаться в направлении ширины промежутка.
9. Судно (70) для транспортировки текучей среды, содержащее двойной корпус (72) и резервуар (71) по любому из пп. 1-8, расположенный в двойном корпусе.
10. Система передачи текучей среды, содержащая судно (70) по п. 9, изолированные трубопроводы (73, 79, 76, 81), расположенные так, чтобы соединять резервуар (71), установленный в корпусе судна, с плавучим или береговым хранилищем (77), и насос для подачи текучей среды по изолированным трубопроводам из плавучего или берегового хранилища в резервуар судна или из резервуара судна к плавучему или береговому хранилищу.
11. Способ загрузки или разгрузки судна (70) по п. 9, в котором текучую среду подают по изолированным трубопроводам (73, 79, 76, 81) из плавучего или берегового хранилища (77) в резервуар (71) судна или из резервуара судна к плавучему или береговому хранилищу.
