构建到载荷支承结构中的热隔绝且密封的罐

技术领域

本发明涉及构建到载荷支承结构中以容纳冷流体的热隔绝且密封的罐的领域，特别地涉及用于容纳液化气体、特别是可燃气体的膜罐的领域。

热隔绝且密封的罐可以在各种行业中用于储存冷产品。例如，在能源领域中，液化天然气体(LNG)是具有较高含量甲烷的液体，该液体可以在大气压下且在约-163℃下被储存在陆地储存罐中或被储存在置于浮式结构上的罐中。液化石油气体(LPG)可以在介于-50℃与0℃之间的温度下被储存。

在浮式结构的情况下，罐可以用于运输液化气体，或者接纳液化气体作为推进浮式结构用的燃料。

背景技术

构建到船的双船体中的热隔绝且密封的膜罐是本领域已知的。例如，公开WO-A-2014096600教导了这种罐，在这种罐中，热隔绝屏障包括总体上呈平行六面体形状的热隔绝元件的组件和保持构件，该热隔绝元件并置在载荷支承结构上以形成用于对密封膜进行支撑的大致均匀的支撑表面，保持构件在并置的热隔绝元件之间附接至载荷支承结构并且与热隔绝元件协作，以保持热隔绝元件抵靠载荷支承结构。每个热隔绝元件是由设置在热隔绝元件的角部处的四个机械联接件保持的。

上述公开指出，热隔绝元件中的热梯度会导致聚合物泡沫与其他刚性材料的胶合组件、例如胶合板的差异性膨胀现象，该现象容易引起应力，从而导致热隔绝元件弯曲。

发明内容

本发明的一个目的是设计一种罐壁结构并且特别地设计一种隔绝屏障结构，这种结构在对紧致密封膜的热隔绝、机械强度和支撑方面提供了有利的特性。

为此，本发明提供了一种构建到载荷支承结构中的热隔绝且密封的罐，所述罐包括罐壁，该罐壁固定至载荷支承结构的支撑壁，

其中，罐壁包括固定至支撑壁的热隔绝屏障、以及由所述热隔绝屏障承载的密封膜，

其中，热隔绝屏障包括平行于第一方向的多个排，排包括并置的多个平行六面体的隔绝面板，排是以重复图案沿与第一方向垂直的第二方向并置的，

其中，密封膜包括平行于第一方向的多个金属的列板，列板包括搁置在隔绝面板的上表面上的平面中央部分、以及相对于中央部分朝向罐的内部突出的两个凸起边缘，列板是以重复图案沿第二方向并置的，并且列板是以密封的方式在凸起边缘的高度处焊接在一起的，

其中，排的重复图案的尺寸在第二方向上是列板的重复图案的尺寸的整数倍且大于或等于列板的重复图案的尺寸的两倍，搁置在排上的列板布置成使得至少一个所述列板完全搁置所述排上并且至少两个列板骑跨着排和位于所述排的两侧上的两个相邻排，所述列板的凸起边缘是相对于所述排的边缘沿第二方向偏置的，以及其中，支撑壁对第一保持构件和第二保持构件进行承载，第一保持构件和第二保持构件与所述排的隔绝面板的第一边缘和第二边缘协作以将所述排的隔绝面板保持在支撑壁上，第一保持构件设置在第一边缘的高度处，第一边缘平行于第一方向，第一保持构件设置成与骑跨着排和相邻排的列板对齐，第二保持构件设置在第二边缘的高度处，第二边缘平行于第二方向，并且第二保持构件设置成与排的隔绝面板的角部间隔开，并且设置成与完全搁置在所述排上的所述列板或每个列板对齐。

因此，保持构件布置成与搁置在排上的列板中的每个列板对齐，即第一保持构件与骑跨着排和两个相邻排的两个列板对齐，并且第二保持构件与完全搁置在排上的每个列板对齐。保持构件的这种布置使施加在隔绝面板上的力能够均匀分布，并且使得能够限制隔绝面板形成的用于密封膜的支撑表面的平面缺陷。这些平面缺陷可能有不同的原因，特别是因装载压载物引起的船体变形。此外，如WO-A-2014096600中所述，如果罐壁在厚度方向上经受温度梯度，则差异性热膨胀或差异性热收缩容易在弯曲时造成隔绝面板的小变形。至少将第二保持构件布置成与角部间隔开而不是布置在隔绝面板的角部处限制了容易经受弯曲的长度，这限制了下凹、即限制了由在罐壁的厚度方向上的这种弯曲产生的移位。因此，保持构件的这种分布使隔绝面板的变形以及相邻隔绝面板之间的竖向阶状部能够减小。

保持构件的这种布置可以应用于热隔绝屏障中的一排或每排或各排的子集，例如两排中的一排。

这种罐的实施方式可以具有以下特征中的一个或更多个特征。

优选地，第一保持构件设置成与排的隔绝面板的角部间隔开。

同样地，将第一保持构件布置成与角部间隔开而不是布置在隔绝面板的角部处限制了容易经受弯曲的长度，这限制了下凹、即限制了由在罐壁的厚度方向上的这种弯曲产生的移位。

根据一个实施方式，所述列板的凸起边缘相对于排的边缘沿第二方向偏置与列板的重复图案的尺寸的一半相等的距离，第二保持构件与隔绝面板的角部间隔开和列板的重复图案的尺寸相等的距离，或者，第二保持构件与隔绝面板的角部间隔开和列板的重复图案的所述尺寸的整数倍相等的距离。

因此，设置在隔绝面板的第二边缘的高度处的保持构件与完全搁置在排上的列板的中线对齐，这使施加在隔绝面板上的力的分布均匀。

根据一个实施方式，排的重复图案的尺寸在第二方向上是列板的重复图案的尺寸的两倍，第二保持构件布置在第二边缘的中间部中。

根据另一实施方式，排的重复图案的尺寸在第二方向上大于列板的重复图案的尺寸的两倍，并且彼此间隔开了与列板的重复图案的尺寸相等的距离的第二保持构建是沿着第二边缘布置的。

根据一个实施方式，排的平行六面体的隔绝面板是沿第一方向根据重复图案并置的，重复图案的在第一方向上的尺寸是列板的重复图案的在第二方向上的尺寸的两倍，以及第一保持构件布置在第一边缘的中间部中。

根据另一实施方式，排的平行六面体的隔绝面板是沿第一方向以重复图案并置的。重复图案的在第一方向上的尺寸是大于列板的重复图案的在第二方向上的尺寸的两整数倍，并且彼此间隔开了与列板的重复图案的尺寸相等的距离的多个第一保持构件是沿着第一边缘布置的。

由于这些特征，保持构件可以以规则阵列的形式、例如以面向中央的立方类型的阵列的形式分布在支撑壁上，这便于构造和使施加在隔绝面板上和所述隔绝面板支撑的密封膜上的力的分布均匀。

平行六面体的隔绝面板可以具有各种结构。根据一个实施方式，平行六面体的隔绝面板具有方形形状。根据一个实施方式，隔绝面板包括：底板，该底板搁置抵靠支撑壁，该底板例如经由可聚合的胶合剂珠状件搁置抵靠支撑壁；覆盖板，该覆盖板平行于底板；以及隔绝聚合物泡沫层，该隔绝聚合物泡沫层夹置在底板与覆盖板之间。根据一个实施方式，平行于底板的中间板被插入到隔绝聚合物泡沫层的厚度内，并且将隔绝聚合物泡沫层分为两层。这种结构的优点在于，这种结构可以对由隔绝面板的材料的差异收缩所产生的弯曲力进行限制。

由于可聚合的胶合剂珠状件，平行六面体的隔绝面板的平面度得到了改善，并且该隔绝面板的坐置部得到了保证。根据一个实施方式，在支撑壁与可聚合的胶合剂珠状件之间插入有非粘性膜，以防止可聚合的胶合剂珠状件粘附至支撑壁。相反，在另一实施方式中，该非粘性膜被省去，使得平行六面体的隔绝面板通过可聚合的胶合剂珠状件胶合至支撑壁。

保持构件可以通过各种方式来制造。根据一个实施方式，第二保持构件包括螺柱和长形的附接部分，该螺柱垂直于支撑壁固定在位于排的两个平行六面体的隔绝面板之间的间隙中，该附接部分具有安装成在螺柱上枢转的中央部分和在螺柱的两侧上横向于螺柱延伸的两个端部部分，附接部分能够在释放位置与保持位置之间枢转，在释放位置中，附接部分定向成平行于第二方向，在保持位置中，附接部分定向成平行或倾斜于第一方向，两个平行六面体的所述隔绝面板具有侧向容纳部以对处于保持位置中的附接部分的端部部分进行接纳，使得处于保持位置中的附接部分使两个平行六面体的隔绝面板在罐壁的厚度方向上固定不动。

根据一个实施方式，第一保持构件包括螺柱和长形的附接部分，该螺柱垂直于支撑壁固定在两个排之间的间隙中，该附接部分具有安装成在螺柱上枢转的中央部分和在螺柱的两侧上横向于螺柱延伸的两个端部部分，附接部分能够在释放位置与保持位置之间枢转，在释放位置中，附接部分定向成平行于第一方向，在保持位置中，附接部分定向成平行或倾斜于第二方向，位于所述间隙的两侧上的两个平行六面体的隔绝面板具有侧向容纳部以对处于保持位置中的附接部分的端部部分进行接纳，使得处于保持位置中的附接部分使两个平行六面体的隔绝面板在罐壁的厚度方向上固定不动。

根据一个实施方式，处于保持位置中的附接部分的端部部分与平行六面体的隔绝面板的底板的上表面协作。

根据一个实施方式，螺柱还对螺母和弹簧垫圈进行承载，该螺母旋拧到螺柱的与支撑壁相反的端部部分上，弹簧垫圈布置在螺柱与附接部分的中央部分之间。

根据一个实施方式，锚固至隔绝面板且平行于第一方向的锚固件凸缘布置在并置的列板之间，以将密封膜保持在隔绝屏障上。

根据一个实施方式，热隔绝屏障是次级隔绝屏障，并且密封膜是次级密封膜，罐壁还包括：用于与容纳在罐中的产品相接触的初级密封膜、以及布置在初级密封膜与次级密封膜之间的初级隔绝屏障。

根据一个实施方式，第一保持构件是第一次级保持构件，并且第二保持构件是第二次级保持构件，罐还包括初级保持构件，初级保持构件放置在所述排的隔绝面板上且在位于第一线和第二线上的位置处，该第一线平行于第一方向并且定位成与一个所述第二次级保持构件对齐，该第二线平行于第二方向并且定位成与一个所述第一次级保持构件对齐。优选地，初级保持构件放置在第一线和第二线的相交部处。

这种罐可以形成陆地储存装置的一部分或形成放置在海床上的储存装置的一部分，例如以对LNG进行储存，或者这种罐可以被安装在沿海或深水浮式结构、特别是甲烷油轮、浮式储存和再分类单元(FSRU)、浮式生产储存和卸载(FPSO)单元或其他结构中。

根据一个实施方式，用于运输冷液体产品的船包括双船体和构建到双船体中的上述罐。根据一个实施方式，该双船体包括内船体，该内船体形成该罐的载荷支承结构。

根据一个实施方式，本发明还提供了一种用于对这种船进行装载和卸载的方法，其中，通过隔绝管道将冷液体产品从浮式或陆地储存装置运送至船的罐，或者通过隔绝管道将冷液体产品从船的罐运送至浮式或陆地储存装置。

根据一个实施方式，本发明还提供了一种用于冷液体产品的输送系统，该系统包括：上述船；隔绝管道，该隔绝管道布置成将安装在船的双船体中的罐连接至浮式或陆地储存装置；以及泵，该泵用于将冷液体产品通过隔绝管道从浮式或陆地储存装置驱动至船的罐，或者用于将冷液体产品通过隔绝管道从船的罐驱动至浮式或陆地储存装置。

附图说明

在参照仅通过非限制性图示的方式提供的本发明的特定实施方式的附图的以下描述过程中，本发明将被更好地理解并且本发明的其他目的、细节、特征和优点将变得更加明显。

【图1】图1是根据第一实施方式的罐壁的俯视示意图。

【图2】图2是来自图1的罐壁的处于保持位置的机械联接件的放大立体图。

【图3】图3是与图2类似的视图，示出了处于释放位置的机械联接件。

【图4】图4是根据第二实施方式的罐壁的立体图，密封膜被省去。

【图5】图5是根据第三实施方式的罐壁的剖视立体图。

【图6】图6是甲烷油轮罐和用于对该罐进行装载/卸载的码头的剖视示意性图。

具体实施方式

图1示出了从上方观察的热隔绝罐1的壁，以示出该壁的结构。这种结构可以在大的表面上实现，所述表面具有不同的取向以例如覆盖多面体罐的底部、顶部和侧壁。图1中的取向在这方面并不受限制。

罐1附接至支撑壁2。常规地，“上方”将指定位成更靠近罐的内部的位置，而“下方”将指定位成更靠近支撑壁2的位置，而无论罐壁相对于地面重力场的取向如何。

罐壁包括至少一个隔绝屏障和保持在该隔绝屏障的顶部上的一个密封膜10(出于说明目的，该密封膜在图1中表示为部分透明的)。隔绝屏障包括多个平行六面体的隔绝面板3，该隔绝面板3以多个平行排A、B的形式并排设置以基本上对支撑壁2的内表面进行覆盖。为了使密封构件10能够平坦，胶合剂珠状件29(在图4中示出)被放置在支撑壁2与隔绝面板3的下表面之间。这些胶合剂珠状件29例如粘附至隔绝面板3的下表面。根据一个实施方式，胶合剂珠状件可以是如在FR-A-2931535中所述的带波纹的珠状件。未示出的垫片可以同样设置在支撑壁2上，以对隔绝面板3的角部进行支撑。

隔绝面板3例如包括高密度聚合物、特别是聚氨酯的泡沫块42，该泡沫块42具有或不具有玻璃纤维并且被夹置在由例如胶合板制成的两个平面板之间，所述两个平面板即底板41和覆盖板44。例如，泡沫块具有约130kg/m

隔绝面板3的排A和排B沿第一方向延伸，并且是由也沿第一方向延伸的间隙4分开。在排B中，隔绝面板3通过沿第二方向延伸的间隙5以大致规则的方式分开。隔绝面板3具有平行于第一方向且设置有第一保持构件21的两个边缘。隔绝面板3具有平行于第二方向且设置有第二保持构件22的两个边缘。

根据一个实施方式，胶合剂珠状件29不粘附至支撑壁2。为此，在珠状件29与支撑壁2之间设置有未示出的膜，例如牛皮纸膜或塑料膜。此处，保持构件21和22以每个隔绝面板3四个的方式布置有四个，并且用于将隔绝面板3保持在支撑壁2上。保持构件可以以多种方式制造。

根据另一实施方式，胶合剂珠状件29还粘附至支撑壁2，以通过粘附力对隔绝面板3进行保持。在这种情况下，保持构件21和22用于以相对于上述粘附而言备用的方式但主要在罐的制造期间胶合剂的聚合期间将隔绝面板3保持在支撑壁2上。

密封膜10包括金属的列板11、12的连续层，该列板11、12具有凸起边缘，该列板11、12的长度沿第一方向延伸并且该列板11、12的宽度沿第二方向延伸。列板11、12的凸起边缘被焊接至未示出的焊接支撑件，该焊接支撑件固定到形成于隔绝面板3的覆盖板44上的凹槽13中。例如，列板21是由

隔绝屏障可以通过使隔绝面板的排A、B和金属的列板11和12沿第二方向周期性地重复而构造在任何尺寸的表面上。在第一方向上，隔绝面板的排A、B和金属的列板11和12可以在任何所需的长度上延伸。由于排A、B的周期图案的尺寸等于列板11、12的宽度的两倍，并且列板11、12的纵向边缘相对于排A、B的边缘沿第二方向偏置一半的宽度，由此，排A是由完全搁置在该排A上的列板11和骑跨着排A和两个相邻排的两个列板12而覆盖的。在此，仅相邻的排B被示出。

替代性地，列板11、12的偏置量可以不同于一半的宽度，但是，为了可以制造出凹槽13，该偏置量不能为零。

将保持构件21和22放置于在此具有方形截面的隔绝面板3的四个边缘的中间部中，获得下述优点：基本相等数量的保持构件与列板11和12中的每个列板对齐。

此外，与设置在隔绝面板3的四个角部处的锚固件相比，由布置在隔绝面板3的边缘的中间部中的保持构件21和22进行锚固具有下述优点：对容易由于负载压载物和/或热梯度的影响而弯曲的面板的长度进行限制。在此，该长度限于保持构件21或22与角部之间的距离、即侧边部的半长度。相反，如果保持构件布置在隔绝面板3的角部处，则两个保持构件之间的距离是侧边部的整个长度。

如果隔绝面板3在第二方向(列板11、12的宽度方向)上的尺寸更大，例如增加了列板宽度，则第二列板11将完全搁置在该排上。在这种情况下，可以沿着隔绝面板3的边缘以彼此间隔开的方式设置多个保持构件22，以使保持构件22始终定位成与完全搁置在该排上的列板11中的每个列板对齐。

下面参照图2和图3对呈机械联接件形式的保持构件21和22的实施方式进行描述。

该机械联接件包括螺柱31，该螺柱31垂直于支撑壁2延伸，并且该螺柱31的下端部容置在衬套30中，该衬套30可以形成为球状接合件并且自身焊接至支撑壁2。螺柱31也可以直接焊接至支撑壁2。

在螺柱31上依次接合有能够枢转的保持部分32、弹簧垫圈34和具有对开螺母形式的螺母33，以防止该螺柱31由于振动而松动。在图3中，保持部分32定向成平行于间隙4或5，联接件设置在间隙4或5中并且因此不与隔绝面板3协作。在图2中所示的保持位置中，保持部分32已经绕螺柱31枢转了约90°，该螺柱31构成穿过中央部分36接合的轴，使得保持部分32的端部突耳35进入隔绝面板3中的容纳部43中，以使隔绝面板3在厚度方向上固定不动。如果保持部分32如在此所示是对称的，则保持部分32的第二端部突耳35能够对位于间隙的另一侧上的第二隔绝面板3(未表示)产生相同的效果。

在此，容纳部43是加工到泡沫块42中的凹槽，该凹槽使底面板41的上表面暴露。因此，端部突耳35具有平行于底面板41的平坦形状，并且可以在足够的区域上与该底面板41相互接合，以防止因穿通而使该底面板削弱。

已经参照图4示出了隔绝屏障的第二实施方式。在此，对保持部分32的端部突耳35进行接纳的容纳部制造成呈孔143的形式，该孔143穿过泡沫块42和覆盖板44的整个厚度。因此，在此，隔绝面板3的锁定是不受对保持部分32进行枢转的影响，而是受将该保持部分32从上方放置到螺柱31上的影响。然后，孔143使螺母33能够被放置并且旋拧在螺柱31上。

图4还示出了设置在支撑壁2上且在隔绝面板3的位置处的一系列胶合剂珠状件29。这种图示是说明性的，并且不一定对应于胶合剂珠状件29放置在罐中的方式。

以上在本文中描述的用于制造具有单个密封膜的罐壁的技术也可以用于不同类型的储存器，例如用于构造陆地装置或浮式装置、比如甲烷油轮或其他结构中的用于液化天然气(LNG)的双膜罐。在这种情况下，上图中所示的密封膜10可以被认为是次级密封膜，而未示出的初级密封屏障和初级密封膜必须被添加至该次级密封膜。以这种方式，该技术也可以应用于具有堆叠的多个热隔绝屏障和密封膜的罐。

为此，图4和图1还示出了初级保持构件46，初级保持构件46可以可选地设置在覆盖面板44上以能够对初级隔绝屏障进行固定。更精确地说，图4示出了第一线I和第二线II，该第一线I平行于第一方向并且定位成与保持构件22对齐，该第二线II平行于第二方向并且定位成与保持构件21对齐。如在此所示的，初级保持构件46优选地位于上面板44上且在线I和线II的相交处。明显的是，可以以相同的方式在多个连续的排上绘制出一系列平行的线I。明显的是，可以以相同的方式在排的多个连续热隔绝面板上绘制出一系列平行的线II。

替代性地，初级保持构件可以定位在隔绝面板3上的其他位置处，例如在线I上或线II上。

现在将参照图5对更特别适于双膜罐的平面罐壁的第三实施方式进行描述。

在图5中已经示出了热隔绝且密封的罐壁101的多层结构的剖视图。与前述实施方式类似或相同的元件具有相同的附图标记，并且将不再描述。

包括初级隔绝面板54的初级隔绝屏障53已被添加至由列板11、12和焊接支撑件55形成的次级膜。初级密封膜51已被添加至初级隔绝屏障53。初级隔绝屏障53和/或初级密封膜51的其他细节可以例如在公开WO-A-2019234360中找到。

参照图6，甲烷油轮70的剖视图示出了安装在船的双船体72中的总体上呈棱柱形形状的密封且隔绝的罐71。罐71的壁包括：初级密封屏障，该初级密封屏障用于与容纳在罐中的液化气体进行接触；次级密封屏障，该次级密封屏障布置在初级密封屏障与船的双船体72之间；以及两个隔绝屏障，所述两个热隔绝屏障分别布置在初级密封屏障与次级密封屏障之间以及次级密封屏障与双船体72之间。在简化的变型中，船具有单个船体。

以本身已知的方式，设置在船的顶部甲板上的装载/卸载管道73可以借助于适当的连接件而连接至海运或港口码头，以将液化气体的货物从罐71转移或者将液化气体的货物转移至罐71。

图6示出了海运码头的示例，该海运码头包括装载及卸载站75、水下管道76和陆地装置77。装载及卸载站75是固定的离岸装置，该装载及卸载站75包括可移动臂74和对该可移动臂74进行支撑的塔状件78。可移动臂74对可以连接至装载/卸载管道73的一束隔绝柔性管状件79进行承载。可定向的可移动臂74适于所有甲烷油轮的装载仪器。未示出的连接管道在塔状件78内部延伸。装载及卸载站75能够从陆地装置77对甲烷油轮70进行装载或者将甲烷油轮70卸载至陆地装置77。陆地装置77包括液化气体储存罐80和连接管道81，该连接管道81经由水下管道76连接至装载或卸载站75。水下管道76能够在装载或卸载站75与陆地装置77之间且在较大距离、例如5km上对液化气体进行转移，这使甲烷油轮70能够在装载和卸载操作期间停留在距海岸较远处。

置于船70上的泵和/或陆地装置77所配备的泵和/或装载及卸载站75所配备的泵被用于生成对液化气体进行转移所需的压力。

尽管已经结合多个特定实施方式对本发明进行了描述，但明显的是，本发明绝不限于此，并且如果所描述的装置的技术等同方案和组合落入本发明的范围内，则本发明涵盖所有的所描述的装置的技术等同方案和组合。

动词“包括”、“包含”及其变形的使用并不排除权利要求中所述的元素或步骤之外的元素或步骤的存在。除非另有说明，否则元件或步骤所使用的不定冠词“一”或“一种”不排除多个这种元件或步骤的存在。

在权利要求书中，括号之间的任何附图标记不应当被解释为对权利要求的限制。