ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ СТРУКТУРА, СОСТОЯЩАЯ ИЗ ПРЯМОУГОЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2011 года по МПК F17C3/02 

Настоящее изобретение относится к цилиндрической структуре, вертикальная стенка и днище которой образуют множество смежных прямоугольных элементов, более точно, непроницаемый и термоизолированный резервуар.

В патенте FR 1457617 описан наземный резервуар для хранения сжиженного природного газа. Этот резервуар имеет уплотнительную мембрану из волнистых металлических панелей. В одном из вариантов осуществления круглое днище покрыто множеством прямоугольных панелей, разделенных симметричными секторами, и соединительными панелями между ними. Эта конструкция позволяет покрывать значительную часть поверхности днища прямоугольными панелями. Тем не менее, поскольку днище является круглым, между прямыми кромками прямоугольных панелей и окружностью днища необходимы особые непрямоугольные панели. В связи с этим необходимо большое число различных панелей, чтобы покрыть все днище.

В патенте FR 2739675 описан резервуар, днище которого покрыто множеством волнистых панелей. Волнистые панели имеют радиальные кромки. В связи с этим резка этих панелей затруднена по сравнению с прямоугольными панелями и ее качество может значительно ухудшиться, что в особенности нежелательно при изготовлении панелей из дорогостоящего материала. Кроме того, чтобы покрыть всю поверхность днища, необходимы панели различных типов с радиальными кромками.

В патенте FR 2398961 описан резервуар, днище которого покрыто множеством параллельных друг другу прямоугольных поясов. Это создает сложности при соединении днища на пересечении с вертикальной стеной резервуара. Кроме того, при резке поясов значительно ухудшается качество.

В основу настоящего изобретения положена задача создания цилиндрической структуры или резервуара, который не имеет, по меньшей мере, некоторых из упомянутых недостатков известного уровня техники и, в частности, при изготовлении которого могут использоваться элементы меньшого числа форм.

В изобретении предложена цилиндрическая структура, имеющая вертикальную стенку и днище, которое имеет множество секторов, представляющих собой повернутые подобия друг друга, при этом каждый сектор включает множество смежных прямоугольных элементов, отличающаяся тем, что упомянутое днище имеет форму правильного многоугольника, каждая сторона которого соответствует одному из упомянутых секторов, а кромки прямоугольных элементов одного сектора перпендикулярны и параллельны соответственно стороне многоугольника, соответствующей упомянутому сектору.

За счет этих особенностей значительная часть днища может быть изготовлена из прямоугольных элементов. Кроме того, прямоугольные элементы днища могут доходить до прямолинейных сторон днища, и в этом случае между прямоугольными элементами и сторонами не требуется особый элемент. Прямоугольные элементы днища также могут на небольшое расстояние отходить от прямолинейных сторон днища и иметь кромки, параллельные сторонам. В этом случае днище может быть легко составлено из прямолинейных элементов, которые проходят вдоль сторон днища, например из угловых накладок. В обоих случаях для формирования всего днища требуется лишь ограниченное число различных элементов.

Упомянутое днище предпочтительно имеет множество идентичных многоугольных соединительных элементов, соединяющих соседние сектора.

Тем самым ограничивается число различных необходимых элементов. Соединительные элементы могут быть, например, четырехсторонними или восьмисторонними.

Упомянутая вертикальная стенка преимущественно имеет множество смежных прямоугольных элементов, при этом упомянутые прямоугольные элементы вертикальной стенки идентичны прямоугольным элементам днища.

В этом случае ограничивается число различных элементов, необходимых для формирования днища и вертикальной стенки.

В изобретении также предложен непроницаемый и термоизолированный резервуар, который имеет уплотнительный барьер и термоизоляционный барьер, отличающийся тем, что резервуар имеет цилиндрическую структуру согласно изобретению.

В этом случае прямоугольными элементами могут являться элементы уплотнительного барьера и/или термоизоляционного барьера. Например, упомянутые прямоугольные элементы представляют собой волнистые панели, образующие уплотнительный барьер, или металлические пояса с отбортованными кромками, образующие уплотнительный барьер. Упомянутые прямоугольные элементы также могут представлять собой панели из термоизоляционного материала, образующие термоизоляционный барьер.

Упомянутое днище предпочтительно имеет центральный элемент, с которым соединены ближайшие к центру прямоугольные элементы каждого сектора.

В одном из частных вариантов осуществления резервуар имеет прямолинейную угловую накладку, расположенную вдоль одной стороны упомянутого днища, при этом упомянутая угловая накладка имеет горизонтальную планку, с которой соединены наиболее удаленные от центра прямоугольные элементы сектора, и вертикальную планку, с которой соединены прямоугольные элементы вертикальной стенки.

Накладка этого типа позволяет легко соединять элементы днища с элементами вертикальной стенки.

С целью обеспечения лучшего понимания изобретения и других его задач, подробностей, особенностей и преимуществ далее исключительно в качестве не ограничивающих примеров описано несколько частных вариантов осуществления изобретения со ссылкой на приложенные чертежи.

На фиг.1 проиллюстрирован вид сверху сектора и соединительных элементов резервуара согласно одному из вариантов осуществления изобретения,

на фиг.2 проиллюстрирован вид сверху соединительного элемента резервуара, показанного на фиг.1,

на фиг.3 проиллюстрирован вид сверху прямоугольного элемента резервуара, показанного на фиг.1,

на фиг.4 проиллюстрирован вид в перспективе соединительного элемента, показанного на фиг.2,

на фиг.5 проиллюстрирован частичный вид сверху днища резервуара согласно другому варианту осуществления изобретения,

на фиг.6 и 7 проиллюстрированы частичные виды в перспективе показанного на фиг.1 резервуара с соединительными элементами согласно первому варианту осуществления,

на фиг.8 проиллюстрировано два соединительных элемента согласно второму варианту осуществления.

На фиг.6 и 7 проиллюстрирована уплотнительная мембрана наземного резервуара 1 для хранения сжиженного природного газа (СПГ). Резервуар 1 также имеет не показанные бетонную опорную конструкцию и термоизоляционный барьер, расположенный между уплотнительной мембраной и опорной конструкцией.

Уплотнительная мембрана резервуара 1 представляет собой цилиндрическую структуру, которая имеет днище 2 и вертикальную стенку 3. Днище 2 имеет форму правильного многоугольника с двадцатью сторонами 6 в примере, проиллюстрированном на фиг.6 и 7. Тем не менее, в изобретении применимы многоугольники других типов, в частности с пятью или более сторонами.

Днище 2 имеет множество секторов 4, каждый из которых соответствует стороне 6. Сектора 4 представляют собой повернутые подобия друг друга. Вертикальная стенка 2 образована множеством вертикальных граней 5, каждая их которых соответствует стороне 6.

Днище 2 и вертикальная стенка 3 образованы множеством металлических панелей, соединенных друг с другом сваркой и имеющих волнистости, за счет которых панели сжимаются при колебаниях температуры. Крепление и сварка панелей, а также формирование волнистостей могут осуществляться методами, известными из области резервуаров для хранения или транспортировки СПГ.

Металлические панели днища 2 представляют собой показанные на фиг.3 прямоугольные панели 8, имеющие длину L и ширину l, а также показанные на фиг.2 симметричные четырехсторонние соединительные панели 9, имеющие две стороны длиной L и две стороны длиной l/2.

На фиг.1 показано, как располагают прямоугольные панели 8, чтобы покрыть сектор 4 днища 2. Множество прямоугольных панелей 8 располагают в три ряда по ширине параллельно стороне 6. Ряды прямоугольных панелей 8 располагают в шахматном порядке, при этом с приближением к центру число панелей 8 с каждым разом уменьшается на одну. Разумеется, в зависимости от размеров днища 2 и прямоугольных панелей 8 число рядом может быть больше или меньше трех. Например, в варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.7, показано 10 рядов.

За счет описанного выше расположения прямоугольных панелей 8 свободное пространство, остающееся между панелью 8, находящейся в конце ряда первого сектора, и панелью 8, находящейся в конце соответствующего ряда второго соседнего сектора, всегда имеет идентичную симметричную четырехстороннюю форму. Следовательно, все эти пространства идентичной формы могут быть заняты множеством соединительных панелей 9.

Таким образом, поскольку в примере, проиллюстрированном на фиг.1, наиболее удаленные от центра прямоугольные панели 8 сообщаются по ширине со стороной 6, днище 2 может быть целиком сформировано из множества идентичных прямоугольных панелей 8, множества идентичных соединительных панелей 9 и центрального элемента 13, который может быть потенциально сформирован из соединительных панелей 9, как это показано на фиг.7. Следовательно, днище 2 состоит из двух или максимально трех панелей различных типов.

В одном из не проиллюстрированных вариантов осуществления меньшая сторона наиболее удаленных от центра прямоугольных панелей 8 не сообщается со стороной 6, а находится на небольшом расстоянии от нее, например 10 см. Вдоль стороны 6 расположена прямолинейная угловая накладка с Г-образным сечением. Угловая накладка имеет горизонтальную планку, с которой по ширине соединены наиболее удаленные от центра прямоугольные панели 8. Угловая накладка также имеет вертикальную планку, с которой соединены панели вертикальной стенки. Угловая накладка является лишь одним из примеров соединения днища 2 и вертикальной стенки 3. Это соединение может быть обеспечено другими средствами, например, аналогичными соединительным кольцам, которые используют в области резервуаров для транспортировки СПГ. Поскольку независимо от выбранного средства речь идет о соединении двух перпендикулярных стенок, состоящих в основном из прямоугольных панелей, кромки которых параллельны и перпендикулярны линии пересечения, это соединение является относительно простым и требует лишь ограниченного числа элементов.

Вертикальная стенка 3 состоит из прямоугольных металлических панелей. В одном из вариантов осуществления это те же самые прямоугольные панели 8, что и панели днища 2, что позволяет ограничить число необходимых типов панелей. Продольные волнистости 7 на стороне 6 днища 2 могут быть соединены с соответствующими продольными волнистостями 7 вертикальной стенки 3, что позволяет ослабить ограничения, связанные с тепловым сжатием.

Как отмечено выше, панели имеют волнистости, позволяющие им сжиматься в случае колебаний температуры. Более точно, прямоугольные панели 8 имеют две продольные волнистости 7 и множество поперечных волнистостей 10. Продольные волнистости 7 расположены на расстоянии а от длинных кромок и на расстоянии b = 2а друг от друга. В частности, как показано на фиг.1, волнистости 7 и 10 прямоугольных панелей 8 соединены друг с другом. Соединительные панели 9 также имеют волнистости, соединенные с волнистостями соседних прямоугольных панелей 8. В примере, проиллюстрированном на фиг.4, соединительная панель 9 имеет оконечные волнистости 11, соединенные с продольными волнистостями 7, и соединительные волнистости 12, соединенные с поперечными волнистостями 10 соседних прямоугольных панелей 8. Возможны другие расположения волнистостей на соединительных панелях 9, один из примеров которых проиллюстрирован на фиг.6.

На фиг.5 проиллюстрировано отличающееся расположение панелей днища 2. В этом варианте осуществления с приближением к центру каждая соединительная панель 9 имеет две меньшие прямоугольные панели 8'. В этом варианте осуществления вместо прямоугольных панелей 8, имеющих одинаковую длину L, соответствующую длине одной стороны соединительных панелей 9, могут использоваться прямоугольные панели 8' различной длины, которые, например, проходят от стороны 6 днища до малой кромки соединительной панели. Этими прямоугольными панелями 8', например, могут являться пояса с отбортованными кромками, изготовление и крепление которых методами сварки известно из области резервуаров для хранения или транспортировки СПГ. Такие пояса могут быть изготовлены из материала с низким коэффициентом расширения, например, инвара и не иметь волнистостей.

Термоизоляционный барьер резервуара 1 не проиллюстрирован. Он может состоять из множества изоляционных панелей. В одном из вариантов осуществления панели днища имеют прямоугольные панели и соединительные панели, расположенные подобно прямоугольным панелям 8 и соединительным панелям 9 соответственно.

Описанные соединительные панели 9 имеют четырехстороннюю форму, при этом две панели 9 соприкасаются только соответствующими вершинами, как это показано на фиг.1 и 5. В другом варианте осуществления, проиллюстрированном на фиг.8, соединительные панели 9′ имеют четырехстороннюю форму со срезанными вершинами, за счет чего образуется шестигранник, а две соседние соединительные панели 9′ соприкасаются двумя сторонами.

Настоящее изобретение не ограничено резервуарами. Напротив, оно относится к любой цилиндрической структуре, имеющей многоугольное днище из прямоугольных элементов, распределенных по секторам, и соединительных элементов между секторами.

Хотя изобретение описано применительно к нескольким частным вариантам осуществления, ясно, что оно никоим образом не ограничено ими, и что оно включает все технические эквиваленты описанных средств, а также их сочетания, если они входят в объем изобретения.

Непроницаемый и/или термоизолированный резервуар (1) имеет уплотнительный барьер и/или термоизоляционный барьер, которые образуют цилиндрическую структуру, имеющую вертикальную стенку (3) и днище (2). Вертикальная стенка состоит из множества вертикальных граней (5). Днище имеет множество секторов (4), представляющих собой повернутые подобия друг друга. Каждый сектор имеет множество смежных прямоугольных компонентов (8). Днище имеет форму правильного многоугольника, каждая сторона (6) которого соответствует одному из упомянутых секторов и одной из упомянутых граней, при этом кромки прямоугольных компонентов одного сектора соответственно перпендикулярны и параллельны стороне многоугольника, соответствующей упомянутому сектору. Изобретение позволит использовать элементы меньшего числа форм. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Непроницаемый и/или термоизолированный резервуар (1), имеющий уплотнительный барьер и/или термоизоляционный барьер, при этом упомянутый уплотнительный барьер и/или упомянутый термоизоляционный барьер образуют цилиндрическую структуру, имеющую вертикальную стенку (3) и днище (2), вертикальная стенка состоит из множества вертикальных граней (5), упомянутое днище имеет множество секторов (4), представляющих собой повернутые подобия друг друга, каждый сектор имеет множество смежных прямоугольных компонентов (8), отличающийся тем, что упомянутое днище имеет форму правильного многоугольника, каждая сторона (6) которого соответствует одному из упомянутых секторов и одной из упомянутых граней, при этом кромки прямоугольных компонентов одного сектора соответственно перпендикулярны и параллельны стороне многоугольника, соответствующей упомянутому сектору.

2. Резервуар по п.1, в котором упомянутое днище имеет множество идентичных многоугольных соединительных компонентов (9, 9'), соединяющих компоненты двух соседних секторов.

3. Резервуар по п.1, в котором упомянутая вертикальная стенка имеет множество смежных прямоугольных компонентов, при этом упомянутые прямоугольные компоненты вертикальной стенки идентичны прямоугольным компонентам (8) днища.

4. Резервуар по п.1, в котором упомянутые прямоугольные компоненты представляют собой волнистые панели (8, 9, 9', 13), образующие уплотнительный барьер.

5. Резервуар по п.1, в котором упомянутые прямоугольные компоненты представляют собой металлические пояса (8') с отбортованными кромками, образующие уплотнительный барьер.

6. Резервуар по п.1, в котором упомянутые прямоугольные компоненты представляют собой панели из термоизоляционного материала, образующие термоизоляционный барьер.

7. Резервуар по п.1, в котором упомянутое днище имеет центральный элемент (13), с которым соединены ближайшие к центру прямоугольные компоненты каждого сектора.

8. Резервуар по п.1, имеющий прямолинейную угловую накладку, расположенную вдоль одной стороны упомянутого днища, при этом упомянутая угловая накладка имеет горизонтальную планку, в которой соединены наиболее удаленные от центра прямоугольные компоненты, и вертикальную планку, с которой соединены прямоугольные компоненты вертикальной стенки.