Резервуар и способ изготовления резервуара Российский патент 2020 года по МПК F16C13/00 

Изобретение относится к резервуару, предназначенному для хранения криогенных газов, и к способу изготовления такого резервуара.

Известно, что для хранения криогенных газов, таких как, например, сжиженный природный газ, используют куполообразные резервуары с плоским дном, содержащие внутренний контейнер, наружный контейнер и теплоизолирующий слой, расположенный между внутренним и наружным контейнерами. Теплоизолирующий слой может быть выполнен, например, из перлита, введенного в виде заполняющего материала между внутренним и наружным контейнерами.

В патенте США №3401910 А описан резервуар, предназначенный для хранения криогенных газов. Между внутренним и наружным контейнерами резервуара выполнен теплоизолирующий слой, изготовленный из отдельных теплоизолирующих элементов. Указанные элементы подвергнуты предварительному натяжению. Соответственно, теплоизолирующий слой поддерживается на внутреннем и наружном контейнерах. Для предотвращения разрушения внутреннего контейнера он поддерживается опорными стойками.

В свете вышеизложенного целью предложенного изобретения является создание усовершенствованного резервуара для хранения криогенных газов.

Соответственно предложен резервуар для хранения криогенных газов. Данный резервуар содержит внутренний контейнер, наружный контейнер и теплоизолирующую стенку, расположенную между внутренним контейнером и наружным контейнером, причем теплоизолирующая стенка выполнена в виде самоподдерживающейся стенки.

Тот факт, что теплоизолирующая стенка выполнена в виде самоподдерживающейся стенки, означает, что к внутреннему контейнеру не приложены нагрузки, в частности, вертикальные и/или горизонтальные нагрузки. Такое решение обеспечивает возможность изготовления внутреннего контейнера с меньшей толщиной стенки. Толщина стенки внутреннего контейнера может быть 5-50 мм. Теплоизолирующая стенка не поддерживается ни внутренним контейнером, ни наружным контейнером. В результате такого решения исключается действие механической нагрузки на внутренний контейнер и тем самым уменьшается опасность его разрушения.

Теплоизолирующая стенка также может называться изоляционной стенкой. Внутренний и наружный контейнеры имеют круглую цилиндрическую форму и расположены концентрически относительно друг друга. Внутренний контейнер расположен внутри наружного контейнера. Внутренний контейнер и наружный контейнер расположены на расстоянии друг от друга, причем в этом зазоре расположена теплоизолирующая стенка. Теплоизолирующая стенка, предпочтительно, имеет теплоизоляционные свойства. В каждом случае внутренний контейнер и/или наружный контейнер, предпочтительно, имеет/имеют круглое дно и цилиндрическую обечайку. Теплоизолирующая стенка, предпочтительно, имеет круговую цилиндрическую геометрию и проходит полностью вокруг внутреннего контейнера. Применительно к настоящему документу газ, находящийся во внутреннем контейнере, также называется продуктивным газом. Во время хранения газ в результате его нагревания может переходить из сжиженного агрегатного состояния в газообразное агрегатное состояние. Тогда газ называется отпарным газом. Криогенные газы также могут называться сжиженными низкотемпературными газами. К примерам таких криогенных газов относятся сжиженный природный газ, жидкий этен или этилен (с точкой кипения 169,43К=-103,72°С), жидкий этан (с точкой кипения 90,15К=-183°С), жидкий гелий (с точкой кипения 4,22К=-268,93°С), жидкий водород (с точкой кипения 20,27К=-252,88°С), жидкий азот (с точкой кипения 77,35К=-195,80°С) или жидкий кислород (с точкой кипения 90,18К=-182,97°С).

В соответствии с одним вариантом выполнения изобретения теплоизолирующая стенка образована взаимосвязанными теплоизолирующими элементами с блочной формой, которые, в частности, соединены друг с другом путем сопряжения в соответствии с формой и/или посадки с натягом.

Теплоизолирующие элементы также могут называться изоляционными элементами. Соединения с сопряжением в соответствии с формой выполняют по меньшей мере посредством двух частей, соединяемых с вхождением друг в друга. В результате такого решения соединяемые части также не могут быть разъединены без передачи усилия или если прерывается передача усилия. Теплоизолирующие элементы могут быть соединены друг с другом посредством сопряжения в соответствии с формой вместе с использованием соединения с фиксирующими выступами и пазами. В дополнение к соединению с фиксирующими выступами и пазами, или как вариант, теплоизолирующие элементы могут быть соединены друг с другом клеевым веществом. В частности, теплоизолирующие элементы соединены друг с другом посредством связующего материала, посадки с натягом и/или сопряжения в соответствии с формой. Соединения посредством посадки с натягом требуют усилия, направленного по нормали к соединяемым друг с другом поверхностям. В этих соединениях исключается смещение теплоизолирующих элементов друг относительно друга до тех пор, пока не будет превышена противодействующая сила, обусловленная статическим трением. Все соединения, в которых соединяемые части удерживаются вместе посредством атомных или молекулярных сил, называются соединениями посредством связующего материала. Они в то же время являются неразъемными соединениями, которые могут быть разъединены только посредством разрушения соединяющего средства. К примерам соединений, выполненных посредством связующего материала, относятся адгезивные или сварные соединения. Теплоизолирующие элементы, предпочтительно, соединены друг с другом с возможностью отсоединения. Теплоизолирующие элементы могут быть расположены один на другом для образования теплоизолирующей стенки. Теплоизолирующие элементы, предпочтительно, выполнены из пластмассы с открытыми порами или закрытыми порами, в частности, из пенопласта. Например, теплоизолирующие элементы могут быть выполнены из жесткого пенополиуретана, пенополистирола, пенополиизоцианата или подобных им.

В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения теплоизолирующий слой выполнен паронепроницаемым и/или газонепроницаемым.

В частности, теплоизолирующая стенка содержит пароизоляционный и/или газоизоляционный барьер, в частности, металлическую фольгу или металлическое покрытие. В результате такого решения предотвращается, например, утечка испаряемого отпарного газа. Помимо этого, повышается скорость продувки резервуара, поскольку теплоизолирующая стенка не может быть пропитана продуктивным газом. Пароизоляционный барьер может быть, например, алюминиевой фольгой или слоем краски. Пароизоляционный барьер может быть выполнен на внутренней стороне и/или наружной стороне теплоизолирующей стенки. В частности, теплоизолирующие блочные элементы теплоизолирующей стенки могут сразу содержать пароизоляционный и/или газоизоляционный барьер, который может быть прикреплен, в частности клеевым веществом, на внутренней стороне или наружной стороне теплоизолирующих элементов, изготовленных заранее. Как вариант, для теплоизолирующей стенки может быть использован газонепроницаемый и/или паронепроницаемый материал.

В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения между теплоизолирующей стенкой и наружным контейнером имеется заполненный газом зазор.

Другими словами, это означает, что теплоизолирующая стенка может быть расположена на расстоянии от наружного контейнера. Данный зазор также может называться свободным пространством для газа. Данный зазор проходит вокруг теплоизолирующей стенки, предпочтительно, полностью. Данный зазор, предпочтительно, заполнен газообразным азотом или испаряемым продуктивным газом.

В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения между теплоизолирующей стенкой и внутренним контейнером выполнен формованный теплоизолирующий слой.

Теплоизолирующий слой также может называться изоляционным слоем. Теплоизолирующий слой выполнен, в частности, формованием на месте в виде секций в вертикальном направлении между теплоизолирующей стенкой и внутренним контейнером. Для этого сначала возводят первую секцию теплоизолирующей стенки, затем в соответствии с высотой первой секции, в жидком состоянии вводят первую секцию теплоизолирующего слоя и обеспечивают его отверждение, затем возводят вторую, третью до n-ой секции теплоизолирующей стенки и, соответственно, в жидком состоянии вводят вторую, третью до n-ой секции теплоизолирующего слоя. С помощью последовательного формования секций теплоизолирующего слоя предотвращается чрезмерное нагревание во время отверждения теплоизолирующего слоя. В этом случае теплоизолирующая стенка может служить в качестве наружной опалубки для формования теплоизолирующего слоя. Тогда внутренней опалубкой служит внутренний контейнер. Как вариант, может быть выполнена съемная внутренняя опалубка, которая удаляется после формования теплоизолирующего слоя. Теплоизолирующий слой может быть гибким, в частности, упругодеформируемым после отверждения. Как вариант, после отверждения теплоизолирующий слой может быть жестким.

В соответствии с другим вариантом выполнения теплоизолирующий слой может быть выполнен из пенопластов, в частности с закрытыми порами.

Например, теплоизолирующий слой может быть выполнен из пенополиуретана.

В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения между теплоизолирующим слоем и внутренним контейнером расположен конвекционный барьер.

Конвекционный барьер предотвращает свободную конвекцию испаряемого продуктивного газа между теплоизолирующим слоем и внутренним контейнером с предотвращением тем самым конденсации продуктивного газа на наружной стороне внутреннего контейнера. Теплоизолирующий блок может содержать конвекционный барьер.

В соответствии с другим вариантом выполнения конвекционный барьер выполнен упругим с обеспечением следования за вызванной температурой усадочной деформацией и за деформацией при расширении внутреннего контейнера.

В частности, конвекционный барьер выполнен с возможностью сжатия и расширения. Конвекционный барьер может быть выполнен, например, из минеральной ваты или упругодеформируемых пенопластов.

В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения конвекционный барьер присоединен к теплоизолирующему слою и/или внутреннему контейнеру.

В частности, теплоизолирующий слой может быть сформован на конвекционном барьере. Кроме того, конвекционный барьер может быть присоединен к теплоизолирующему слою посредством связующего материала, посадки с натягом и/или сопряжения в соответствии с формой. Конвекционный барьер может быть, например, прикреплен клеевым веществом к теплоизолирующему слою и/или внутреннему контейнеру, подвешен на них или присоединен к ним иным образом. В частности, конвекционный барьер может быть подвешен на верхней стороне внутреннего контейнера и развернут с нее. Конвекционный барьер также, предпочтительно, присоединен к внутреннему контейнеру посредством связующего материала, посадки с натягом и/или сопряжения в соответствии с формой. Как вариант, конвекционный барьер может быть расположен на внутреннем контейнере без присоединения к нему.

В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения конвекционный барьер предварительно напряжен между изолирующей стенкой и внутренним контейнером.

Например, конвекционный барьер выполнен из сжатой минеральной ваты. В результате предварительного напряжения конвекционного барьера он следует за изменениями размеров внутреннего контейнера, вызванными изменением температуры. В качестве материала для конвекционного барьера может быть использован любой материал, который может растягиваться или сжиматься в большом диапазоне низких температур и при этом имеет малую динамическую жесткость.

В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения внутренний контейнер выполнен в форме открытой вверх чаши для вмещения криогенных газов, а наружный контейнер выполнен в виде оболочки, окружающей чашу.

В чаше размещается сжиженный продуктивный газ. Чаша открыта с верхней стороны, так что испаряющийся продуктивный газ может выходить из нее. Внутренний контейнер, предпочтительно, выполнен из стали, в частности, из стального листа. Внутренний контейнер содержит круговую цилиндрическую обечайку и дно. Наружный контейнер, предпочтительно, содержит круговую цилиндрическую обечайку, дно и куполообразную верхнюю часть. Наружный контейнер может быть выполнен, например, из стали или из бетона. Как вариант, обечайка может быть выполнена из бетона, а куполообразная верхняя часть из стали. Наружный контейнер на внутренней стороне может содержать пароизоляционный барьер, известный как рубашка. Рубашка может содержать металлические пластины или металлические листы, прикрепленные на внутренней стороне наружного контейнера. При использовании пароизоляционного барьера наружный контейнер является газонепроницаемым. Внутренний контейнер закрыт крышкой, в частности круговой крышкой, подвешенной на куполообразной верхней части наружного контейнера. Как вариант, чаша также может содержать закрытую куполообразную крышу. На крышке могут быть расположены теплоизолирующие элементы, выполненные, например, из минеральной ваты.

Кроме того, предложен способ изготовления резервуара, предназначенного для хранения криогенных газов. Способ включает следующие этапы: использование внутреннего контейнера и наружного контейнера; и выполнение теплоизолирующей стенки между внутренним контейнером и наружным контейнером с обеспечением формирования теплоизолирующей стенки в виде самоподдерживающейся стенки.

Предпочтительно, теплоизолирующую стенку возводят слой за слоем из теплоизолирующих элементов. В этом случае теплоизолирующие элементы могут быть присоединены друг к другу, например, посредством сопряжения в соответствии с формой или дополнительно, или как вариант, посредством прикрепления их друг к другу клеевым веществом. Соединение посредством сопряжения в соответствии с формой может быть получено с помощью фиксирующих выступов и пазов.

В соответствии с одним вариантом выполнения изобретения во время или после выполнения теплоизолирующей стенки формуют теплоизолирующий слой на месте между теплоизолирующей стенкой и внутренним контейнером.

Теплоизолирующий слой выполняют на месте во время изготовления резервуара. Это означает, что теплоизолирующий слой формуют на месте последовательно секция за секцией в вертикальном направлении между теплоизолирующей стенкой и внутренним контейнером. Соответственно, теплоизолирующая стенка служит в качестве опалубки для теплоизолирующего слоя. Теплоизолирующая стенка и теплоизолирующий слой образуют самоподдерживающийся теплоизолирующий блок или изоляционный блок. Теплоизолирующий слой может быть изготовлен, например, из пенополиуретана. С помощью формования теплоизолирующего слоя последовательными секциями предотвращается чрезмерное тепловое нагружение теплоизолирующей стенки во время отверждения теплоизолирующего слоя.

В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения до формования на месте теплоизолирующего слоя между теплоизолирующей стенкой и внутренним контейнером располагают упругодеформируемый конвекционный барьер, затем формуют на месте теплоизолирующий слой между теплоизолирующей стенкой и конвекционным барьером. Как вариант, между конвекционным барьером и теплоизолирующей стенкой может быть выполнена съемная опалубка, то есть опалубка, удаляемая после формования теплоизолирующего слоя на месте. При использовании такой съемной опалубки конвекционный барьер также может быть прикреплен к внутреннему контейнеру после формования теплоизолирующего слоя на месте.

В результате такого решения достигается постоянное и надежное присоединение конвекционного барьера к теплоизолирующей стенке. Конвекционный барьер может быть, дополнительно, или как вариант, прикреплен к внутреннему контейнеру. В частности, конвекционный барьер выполнен с возможностью сжатия и растяжения.

В соответствии с другим вариантом выполнения изобретения возводят первую секцию теплоизолирующей стенки, а затем в соответствии с высотой первой секции в жидком состоянии вводят первую секцию теплоизолирующего слоя и обеспечивают ее отверждение, затем возводят вторую, третью до n-ой секции теплоизолирующей стенки и, соответственно, вторую, третью до n-ой секции теплоизолирующего слоя вводят в жидком состоянии и обеспечивают их отверждение.

С помощью последовательного формования секций теплоизолирующего слоя предотвращается развитие чрезмерного нагревания во время отверждения теплоизолирующего слоя. В данном случае n является целым числом, где n = от 1 до бесконечности.

Другие возможные реализации резервуара и/или способа также включают сочетания свойств или вариантов выполнения, рассмотренных выше или в дальнейшем в настоящем документе относительно иллюстративных вариантов выполнения подробно не рассмотренных. Специалист может также добавлять отдельные аспекты в качестве усовершенствований или дополнений к соответствующей основной форме резервуара и/или способа.

Дополнительные преимущественные варианты выполнения конструкции и аспекты резервуара и/или способа являются объектом зависимых пунктов формулы изобретения и иллюстративных вариантов выполнения резервуара и/или способа рассмотренных в дальнейшем в настоящем документе. Резервуар и/или способ будут объяснены более подробно ниже посредством предпочтительных вариантов выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи.

На фиг. 1 показан схематический вид в разрезе варианта выполнения резервуара для хранения криогенных газов,

на фиг. 2 показан вид в разрезе увеличенной части II резервуара в соответствии с фиг. 1,

на фиг. 3 показан схематический вид резервуара в разрезе, взятом по линии III-III, изображенной на фиг. 2, и

на фиг. 4 показана блок-схема варианта выполнения способа изготовления резервуара в соответствии с фиг. 1.

На чертежах одинаковые или имеющие одинаковое назначение элементы обозначены одинаковыми ссылочными позициями, если не указано иное.

На фиг. 1 показан значительно упрощенный схематический вид в разрезе резервуара 1 для хранения криогенных или низкотемпературных сжиженных газов 2. Примером сжиженного газа 2 является сжиженный природный газ (СПГ) (liquefied natural gas, LNG). Газ 2 также может быть этиленом, этаном, азотом, кислородом, гелием или подобным им. Газ 2 также может называться продуктивным газом.

Резервуар 1 содержит бетонное основание 3 плоской формы, в данном случае в форме монолитной круговой бетонной плиты. Помимо этого, резервуар 1 содержит наружный контейнер 4, расположенный на бетонной плите 3. Наружный контейнер 4 может быть изготовлен из стали или из бетона. Если контейнер 4 изготовлен из бетона, то на его внутренней стороне может быть выполнен пароизоляционный барьер, называемый рубашкой 5. Рубашка 5 обеспечивает газонепроницаемость наружного контейнера 4. Рубашка 5 может содержать стальную мембрану, стальные пластины, сваренные друг с другом или прикрепленные зажимом стальные листы. Если наружный контейнер 4 изготовлен из стали, то можно обойтись без рубашки 5.

Наружный контейнер 4 содержит круговую цилиндрическую стенку или обечайку 6, дно 7, которое может быть выполнено за одно целое с плитой 3, и куполообразную верхнюю часть 8, изогнутую наружу. Например, дно 7 наружного контейнера и стенка или обечайка 6 могут быть выполнены из бетона, а куполообразная верхняя часть 8 из стали. Наружный контейнер 4 может иметь форму открытой вверх чаши с дном 7 и стенкой или обечайкой 6 наружного контейнера. Наружный контейнер 4 далее также называется наружным резервуаром или наружной чашей. Резервуар 1 содержит, кроме того, внутренний контейнер 9, расположенный внутри наружного контейнера 4. Внутренний контейнер 9 выполнен из стали и также выполнен в форме чаши с круговой цилиндрической стенкой или обечайкой 10 и дном 11 внутреннего контейнера. Контейнер 9 далее также называется внутренним резервуаром или внутренней чашей. Внутренний контейнер 9 расположен внутри наружного контейнера 4 соосно относительно вертикальной оси.

Чашеобразный внутренний контейнер 9 закрыт крышкой 12, подвешенной на верхней части 8 наружного контейнера 4. Крышка 12 не присоединена к внутреннему контейнеру 9 непроницаемым для текучей среды способом, так что отпарной газ, то есть газ 2, перешедший из жидкого агрегатного состояния в газообразное агрегатное состояние, может выходить из внутреннего контейнера 9. Крышка 12 подвешена на верхней части 8 наружного контейнера с использованием металлических стержней/стоек 13. Крышка 12, помимо этого, является теплоизолированной в направлении вверх или в направлении наружного контейнера 4 посредством теплоизолирующих элементов 14 с блочной формой, матов или пакетов. Теплоизолирующие элементы 14 могут быть изготовлены, например, из пенопласта, такого как полиуретан, полистирол или подобных им. Помимо этого, теплоизолирующие элементы 14 могут быть изготовлены из минеральной ваты, такой как шлаковата, стекловата или минеральный войлок.

Теплоизоляция 15 дна выполнена между дном 11 внутреннего контейнера 9 и бетонной плитой 3 или дном 7 наружного контейнера 4. Теплоизоляция 15 дна может быть выполнена, например, из пеностекла. Пеностекло также может называться ячеистым стеклом. Кроме того, теплоизоляция 15 дна может быть выполнена из отдельных элементов с блочной формой.

Теплоизолирующая стенка 16 расположена между стенкой или обечайкой 10 внутреннего контейнера и стенкой или обечайкой 6 наружного контейнера. Теплоизолирующая стенка 16 является самоподдерживающейся стенкой, это означает, что стенка 16 не поддерживается ни на наружном контейнере 4, ни на внутреннем контейнере 9. Сила веса теплоизолирующей стенки 16 приходится на теплоизоляцию 15 дна. Между стенкой 16 и наружным контейнером 4 выполнен свободный для газа зазор 17, проходящий полностью вокруг стенки 16. Зазор 17 может быть заполнен испаряемым газом 2 или, в случае наличия внутреннего контейнера 9 с закрытой крышкой, газообразным азотом. Теплоизоляция 15 дна является несущим нагрузку изоляционным компонентом, который покрыт в верхнем направлении непроницаемой для жидкости или газа рубашкой дна или вторым дном. Это второе дно может быть выполнено из стали для криогенных температур, составных слоев алюминия или других подходящих материалов.

На фиг. 2 показан разрез увеличенной части резервуара 1 в соответствии с обозначением II, изображенным на фиг. 1. На фиг. 3 показан схематический вид резервуара 1 в разрезе, взятом по линии III-III, изображенной на фиг. 2.

Как показано на фиг. 2, теплоизоляция 15 дна содержит круговую цилиндрическую периферийную обечайку или стенку 18, проходящую в направлении к верхней части 8. В случае обечайки 9 наружного контейнера, выполненной из бетона, обечайка 18 также может называться теплоизоляцией угловых участков. Теплоизолирующая стенка 16 не поддерживается на обечайке 18. Внутренний контейнер 9 может давать усадку или расширяться под действием температуры. На фиг. 2 расширенное состояние обозначено ссылочной позицией 9а, а состояние усадки внутреннего контейнера 9 обозначено ссылочной позицией 9b.

Теплоизолирующая стенка 16 сформирована взаимосвязанными теплоизолирующими элементами 19 с блочной формой. Теплоизолирующие элементы 19 присоединены друг к другу посредством связующего материала, посадки с натягом и/или сопряжения в соответствии с формой. Теплоизолирующие элементы 19 могут быть присоединены друг к другу, например, с помощью соединения с фиксирующими выступами и пазами. Как вариант, или дополнительно, элементы 19 могут быть присоединены друг к другу клеевым веществом. Теплоизолирующие элементы 19 изготовлены из пенопластов, в частности с закрытыми порами. Как вариант, теплоизолирующие элементы 19 могут быть выполнены из пластмасс с открытыми порами. Например, элементы 19 могут быть выполнены из жесткого пенополиуретана, пенополиизоцианата или подобных им.

Теплоизолирующая стенка 16 может содержать пароизоляционный барьер. Пароизоляционный барьер может быть выполнен на внутренней стороне и/или наружной стороне теплоизолирующей стенки 16. Пароизоляционный барьер требуется в случаях, когда теплоизолирующие элементы 19 выполнены из пластмасс с открытыми порами. Пароизоляционный барьер может быть, например, алюминиевой фольгой или слоем краски. Пароизоляционный барьер может быть наложен на отдельные теплоизолирующие элементы 19 перед завершением теплоизолирующей стенки 16. Как вариант, пароизоляционный барьер может быть наложен на теплоизолирующую стенку 16 после ее завершения.

Между теплоизолирующей стенкой 16 и внутренним контейнером 9 выполнен формованный теплоизолирующий слой 20. Теплоизолирующий слой 20 выполнен формованием на месте во время изготовления резервуара 1. Теплоизолирующую стенку 16 возводят секциями в направлении высоты, а затем в секциях формуют теплоизолирующий слой 20. Для этого сначала возводят первую секцию теплоизолирующей стенки 16, затем в соответствии с высотой первой секции, в жидком состоянии вводят первую секцию теплоизолирующего слоя 20 и обеспечивают ее отверждение, затем возводят вторую, третью до n-ой секции теплоизолирующей стенки 16 и, соответственно, в жидком состоянии вводят вторую, третью до n-ой секции теплоизолирующего слоя 20. С помощью последовательного формования секций теплоизолирующего слоя 20 предотвращается чрезмерное нагревание во время отверждения теплоизолирующего слоя 20. Теплоизолирующий слой 20 состоит из пенопластов, в частности, пенопластов с закрытыми порами. Теплоизолирующий слой 20 может быть выполнен из полиуретана. Теплоизолирующая стенка 16 образует вместе с теплоизолирующим слоем 20 теплоизолирующий блок 21, который является самоподдерживающимся. Теплоизолирующая стенка 16 служит в качестве опалубки для формования теплоизолирующего слоя 20.

Между теплоизолирующим слоем 20 и внутренним контейнером 9 выполнен конвекционный барьер 22, который предотвращает возникновение конвекции испаряемого газа 2 между слоем 20 и контейнером 9. В результате такого решения предотвращается конденсация испаряемого газа 2 на наружной стороне внутреннего контейнера 9. Конвекционный барьер 22 предотвращает прохождение большого количества испаряемого газа 2 вдоль внутреннего контейнера. Теплоизолирующий блок 21 может содержать конвекционный барьер 22.

Конвекционный барьер 22 выполнен упругим и с возможностью следования за усадочной деформацией и за деформацией при расширении внутреннего контейнера 9, вызванной температурой. Конвекционный барьер 22 может быть присоединен к теплоизолирующему слою 20 и/или внутреннему контейнеру 9. Сжатое состояние конвекционного барьера 22 показано на фиг. 2 и 3 сплошной линией. Расширенное или растянутое состояние барьера 22 показано на фиг. 2 и 3 штриховой линией. Конвекционный барьер 22 может быть присоединен к теплоизолирующему слою 20 и/или внутреннему контейнеру 9 посредством связующего материала, посадки с натягом и/или сопряжения в соответствии с формой. Конвекционный барьер 22 может быть, например, подвешен на теплоизолирующем слое 20 и/или внутреннем контейнере 9, или прикреплен к ним клеевым веществом. Барьер 22 может быть подвешен на верхнем крае внутреннего контейнера 9 и развернут с него. Для упрощения сборки может быть целесообразным прикрепление барьера 22 к стенке или обечайке 10 внутреннего контейнера 9 механическим соединением. Для этого конвекционный барьер 22 прикрепляют к верхней периферии внутреннего контейнера 9, а затем раскатывают вниз листами.

Прочное приклеивание конвекционного барьера 22 к внутреннему контейнеру 9 до введения впоследствии теплоизолирующего слоя 20 также является подходящим способом для прикрепления барьера 22. Теплоизолирующий слой 20 может быть сформован на месте между барьером 22 и стенкой 16. В результате такого решения достигается надежное и постоянное присоединение слоя 20 к барьеру 22. Барьер 22 может быть предварительно напряжен между теплоизолирующей стенкой 16 и внутренним контейнером 9. Для этой цели конвекционный барьер 22 сжимают при возведении резервуара 1. Однако вертикальные и/или горизонтальные нагрузки, приложенные к внутреннему контейнеру 9 посредством сжатого барьера 22, являются чрезвычайно малыми. Конвекционный барьер 22 может быть выполнен, например, из минеральной ваты, а также из упругодеформируемых пенопластов.

Конвекционный барьер 22 является сжимаемым и растяжимым, в результате чего барьер 22 следует за изменениями размеров внутреннего контейнера 9, вызванными температурой. Конвекционный барьер 22 может быть покрыт ламинированной фольгой из алюминия. При использовании упругого барьера 22 может быть предотвращено открепление теплоизолирующего блока 21 от внутреннего контейнера 9, возникающее в результате отклонений в размерах теплоизолирующего блока, вызванных температурой. Тот факт, что теплоизолирующая стенка 16 и теплоизолирующий слой 20 выполнены из пластмасс с закрытыми порами означает, что можно получить быстро высыхающую и инертную систему.

На фиг. 4 схематически показана блок-схема способа изготовления такого резервуара 1. Способ включает этап S1 обеспечения внутреннего контейнера 9 и наружного контейнера 4. В этом случае внутренний контейнер 9 может быть выполнен в виде чаши для приема криогенного газа 2, а наружный контейнер 4 может быть выполнен в виде обечайки, окружающей чашу.

На этапе S2 между внутренним контейнером 9 и наружным контейнером 4 выполняют теплоизолирующую стенку 16 так, что теплоизолирующая стенка 16 является сформированной в виде самоподдерживающейся стенки. Более точно, теплоизолирующая стенка 16 расположена так, что она не поддерживается ни на внутреннем контейнере 9, ни на наружном контейнере 4. Во время или после выполнения теплоизолирующей стенки 16 на этапе S3 может быть сформован теплоизолирующий слой 20 на месте между теплоизолирующей стенкой и конвекционным барьером 22. Теплоизолирующий слой 20 и теплоизолирующая стенка 16 образуют самоподдерживающийся теплоизолирующий блок 21.

Конвекционный барьер 22 может быть подвешен на верхней периферии внутреннего контейнера 9. Затем, сначала возводят первую секцию теплоизолирующей стенки 16, затем в соответствии с высотой первой секции, в жидком состоянии вводят первую секцию теплоизолирующего слоя 20 и обеспечивают ее отверждение, затем возводят вторую, третью до n-ой секции теплоизолирующей стенки 16 и, соответственно, вводят вторую, третью до n-ой секции слоя 20 в жидком состоянии. С помощью последовательного формования секций теплоизолирующего слоя 20 предотвращается развитие чрезмерного нагревания во время отверждения слоя 20.

Как объяснено выше, теплоизолирующая стенка 16 может быть возведена в виде секций. При этом теплоизолирующие элементы 19 размещают слоями или укладывают один поверх другого и присоединяют друг к другу. Теплоизолирующий слой 20 формуют на месте между по меньшей мере частично возведенной теплоизолирующей стенкой 16 и внутренним контейнером 9. В результате такого решения предотвращается развитие чрезмерного нагревания во время отверждения материала теплоизолирующего слоя 20. В этом случае теплоизолирующая стенка 16 служит в качестве наружной опалубки для теплоизолирующего слоя 20. Во время изготовления резервуара 1 может быть выполнена дополнительная опалубка между теплоизолирующей стенкой 16 и внутренним контейнером 9, обеспечивающая отсутствие непосредственного контакта между теплоизолирующим слоем 20 с внутренним контейнером 9.

Между внутренним контейнером 9 и теплоизолирующей стенкой 16 выполняют упругодеформируемый конвекционный барьер 22 перед формованием теплоизолирующего слоя 20 на месте между теплоизолирующей стенкой 16 и внутренним контейнером 9. Затем формуют теплоизолирующий слой 20 на месте между теплоизолирующей стенкой 16 и барьером 22. В этом случае конвекционный барьер 22 служит в качестве внутренней опалубки. В результате между теплоизолирующим слоем 20 и барьером 22 достигается надежное и постоянное соединение.

Тот факт, что теплоизолирующая стенка 16 изготовлена из теплоизолирующих элементов 19, присоединенных друг к другу посредством связующего материала, сопряжения в соответствии с формой и/или посадки с натягом, означает, что они могут быть изготовлены быстро и просто. Самоподдерживающиеся свойства теплоизолирующей стенки 16 означают, что к внутреннему контейнеру 9 не приложены нагрузки, в частности вертикальные нагрузки, так что он, соответственно, может быть выполнен с меньшей толщиной стенок. Внутренний контейнер имеет толщину стенки, равную 5-50 мм. С помощью упругого конвекционного барьера 22 предотвращается открепление теплоизолирующего блока 21 от внутреннего контейнера 9 при усадке контейнера 9 и, соответственно, предотвращается радиальное смещение обечайки 10 внутреннего контейнера в направлении внутрь с предотвращением тем самым конденсации испаряемого газа 2 на наружной стенке внутреннего контейнера 9.

Несмотря на то, что данное изобретение описано с использованием иллюстративных вариантов выполнения, тем не менее, оно может быть видоизменено различным способами.

Например, можно обойтись без конвекционного барьера 22. Кроме того, имеется возможность формования теплоизолирующего слоя 20 на месте на обеих сторонах между теплоизолирующей стенкой 16 и конвекционным барьером 22, а также между барьером 22 и внутренним контейнером 9.

Перечень ссылочных позиций

1 резервуар

2 газ

3 бетонная плита

4 наружный контейнер

5 металлическая рубашка или футеровка

6 стенка или обечайка наружного контейнера

7 дно наружного контейнера

8 верхняя часть наружного контейнера

9 внутренний контейнер

9а стенка или обечайка внутреннего контейнера с минимальным радиальным расширением

9b стенка или обечайка внутреннего контейнера с максимальным радиальным расширением

10 стенка или обечайка внутреннего контейнера

11 дно внутреннего контейнера

12 крыша/крышка внутреннего контейнера

13 стержень или стойка

14 теплоизолирующий элемент

15 теплоизоляция дна

16 теплоизолирующая стенка

17 зазор между теплоизолирующей стенкой и стенкой или обечайкой наружного контейнера

18 стенка или обечайка теплоизоляции дна

19 теплоизолирующий элемент

20 теплоизолирующий слой

21 теплоизолирующий блок

22 конвекционный барьер

S1 этап

S2 этап

S3 этап.

Изобретение относится к резервуару (1) для хранения криогенных газов (2), содержащему внутренний контейнер (9), наружный контейнер (4) и теплоизолирующую стенку (16), расположенную между внутренним контейнером (9) и наружным контейнером (4), причем теплоизолирующая стенка (16) выполнена не поддерживаемой ни внутренним контейнером (9), ни наружным контейнером (4). Техническим результатом изобретения является снижение действий механических нагрузок на внутренний контейнер и тем самым уменьшается опасность его разрушения. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Резервуар (1) для хранения криогенных газов (2), содержащий внутренний контейнер (9), наружный контейнер (4) и теплоизолирующую стенку (16), расположенную между внутренним контейнером (9) и наружным контейнером (4), причем теплоизолирующая стенка (16) выполнена не поддерживаемой ни внутренним контейнером (9), ни наружным контейнером (4).

2. Резервуар по п. 1, в котором теплоизолирующая стенка (16) образована взаимосвязанными теплоизолирующими элементами (19) блочной формы, которые, в частности, соединены друг с другом с помощью сопряжения в соответствии с формой и/или посадки с натягом.

3. Резервуар по п. 1 или 2, в котором теплоизолирующая стенка (16) является паронепроницаемой и/или газонепроницаемой.

4. Резервуар по одному из пп. 1-3, в котором между теплоизолирующей стенкой (16) и наружным контейнером (4) имеется заполненный газом зазор (17).

5. Резервуар по одному из пп. 1-4, в котором между теплоизолирующей стенкой (16) и наружным контейнером (9) расположен отформованный теплоизоляционный слой (20).

6. Резервуар по п. 5, в котором теплоизоляционный слой (20) выполнен из пенопласта, в частности с закрытыми порами.

7. Резервуар по п. 5 или 6, в котором между теплоизолирующим слоем (20) и внутренним контейнером (9) расположен конвекционный барьер (22).

8. Резервуар по п. 7, в котором конвекционный барьер (22) выполнен упругим с обеспечением возможности следования за усадочной деформацией и/или за деформацией при расширении внутреннего контейнера, вызванных температурой.

9. Резервуар по п. 7 или 8, в котором конвекционный барьер (22) присоединен к теплоизоляционному слою (20) и/или внутреннему контейнеру (9).

10. Резервуар по одному из пп. 7-9, в котором конвекционный барьер (22) предварительно напряжен между теплоизоляционной стенкой (16) и внутренним контейнером (9).

11. Резервуар по одному из пп. 1-10, в котором внутренний контейнер (9) выполнен в форме открытой сверху чаши, предназначенной для приема криогенных газов (2), а наружный контейнер (4) выполнен в виде оболочки, окружающей указанную чашу.

12. Способ изготовления резервуара (1), предназначенного для хранения криогенных газов (2), включающий следующие этапы:

использование (S1) внутреннего контейнера (9) и наружного контейнера (4) и

выполнение (S2) теплоизолирующей стенки (16) между внутренним контейнером (9) и наружным контейнером (4) с формированием теплоизолирующей стенки (16), выполненной не поддерживаемой ни внутренним контейнером (9), ни наружным контейнером (4).

13. Способ по п. 12, в котором во время или после выполнения (S2) теплоизолирующей стенки (16) формуют на месте теплоизолирующий слой (20) между теплоизолирующей стенкой (16) и внутренним контейнером (9).

14. Способ по п. 13, в котором перед формованием (S3) на месте теплоизолирующего слоя (20) между теплоизолирующей стенкой (16) и внутренним контейнером (9) размещают упругодеформируемый конвекционный барьер (22), причем теплоизолирующий слой (20) формуют на месте между теплоизолирующей стенкой (16) и конвекционным барьером (22).

15. Способ по п. 14, в котором возводят первую секцию теплоизолирующей стенки (16) и затем в соответствии с высотой первой секции вводят в жидком состоянии первую секцию теплоизолирующего слоя (20) и обеспечивают ее отверждение, затем возводят вторую, третью и до n-ой секции теплоизолирующей стенки (16) и, соответственно, вводят в жидком состоянии вторую, третью и до n-ой секции теплоизолирующего слоя (20) и обеспечивают их отверждение.