ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ И ТЕПЛОИЗОЛИРОВАННЫЙ РЕЗЕРВУАР С СОЕДИНИТЕЛЬНЫМИ ЭЛЕМЕНТАМИ МЕЖДУ ПАНЕЛЯМИ ВСПОМОГАТЕЛЬНОГО ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННОГО БАРЬЕРА Российский патент 2021 года по МПК F17C3/04 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к сфере герметизированных и теплоизолированных мембранных резервуаров для хранения и транспортировки жидкостей, таких как криогенной жидкости.

Герметизированные и теплоизолированные мембранные резервуары главным образом используются для хранения сжиженного природного газа (СПГ), который хранится при атмосферном давлении и при температуре -162°C. Эти резервуары можно устанавливать на суше или на плавучих конструкциях. На плавучей конструкции резервуар можно использовать для перевозки или приёмки сжиженного природного газа, используемого в качестве топлива для такой плавучей конструкции.

Уровень техники

Герметизированные и теплоизолированные резервуары для хранения сжиженного природного газа, которые встроены в несущую конструкцию, такую как двойной корпус судна для перевозки сжиженного газа, относятся к устройствам известного уровня техники. Такие резервуары обычно имеют многослойную структуру, последовательно расположенную по толщине обшивки по направлению от наружной к внутренней части резервуара, вспомогательный теплоизоляционный барьер прикреплен к несущей нагрузку конструкции, вспомогательная уплотнительная мембрана плотно прилегает к вспомогательному теплоизоляционному барьеру, основной теплоизоляционный барьер плотно прилегает к вспомогательной уплотнительной мембране и основной уплотнительной мембране, предназначенной для контакта со сжиженным природным газом, содержащимся в резервуаре.

Патент FR 2996520 описывает вспомогательную уплотнительную мембрану, состоящую из множества металлических листов с гофрами, выступающими наружу резервуара, что обеспечивает деформацию вспомогательной уплотнительной мембраны под воздействием тепловых и механических нагрузок, создаваемых жидкостью, хранящейся в резервуаре. Вспомогательный теплоизоляционный барьер выполнен из множества изоляционных панелей, соединенных с несущей конструкцией. Изоляционные панели вспомогательного теплоизоляционного барьера разделены промежутками, в которые вставлены гофры металлических листов вспомогательной уплотнительной мембраны. Кроме того, металлические листы вспомогательной уплотнительной мембраны приварены к металлическим пластинам, прикрепленным к внутренней поверхности изоляционных элементов вспомогательного теплоизоляционного барьера для обеспечения прикрепления вспомогательной уплотнительной мембраны к вспомогательному теплоизоляционному барьеру.

При охлаждении резервуара, например, когда резервуар заполняется сжиженным природным газом, изоляционные панели вспомогательного теплоизоляционного барьера расходятся в результате их сжатия. Изоляционные панели могут также расходиться в результате деформации двойного корпуса судна. Расхождение изоляционных панелей вспомогательного теплоизоляционного барьера приводит к существенным нагрузкам на вспомогательную уплотнительную мембрану. Кроме того, такое расхождение создает нагрузку на вспомогательную уплотнительную мембрану, тем более, что эта мембрана зажата между изоляционными панелями вспомогательного теплоизоляционного барьера и изоляционными панелями основного теплоизоляционного барьера, и упомянутое расхождение изоляционных панелей приводит к трению вспомогательной уплотнительной мембраны об изоляционные панели основного и вспомогательного теплоизоляционных барьеров.

Документ WO2013004943 описывает вспомогательную уплотнительную мембрану, которая выполнена из множества гофрированных металлических листов с гофрами, выступающими по направлению к наружной поверхности резервуара, и прикреплена к соединениям элементам, непосредственно соединенным с несущей конструкцией. Таким образом, поскольку такая вспомогательная уплотнительная мембрана не прикреплена непосредственно к изоляционным панелям вспомогательного теплоизоляционного барьера, на него не оказывается механическое воздействие при расхождении изоляционных панелей. При этом, однако, такая конструкция также не является удовлетворительной. Несомненно, такое крепление вспомогательной уплотнительной мембраны к соединительным элементам лишь создает единичные связи со вспомогательной уплотнительной мембраны, и, в результате, нагрузка на мембрану не распределяется равномерно. Кроме того, поскольку вспомогательная уплотнительная мембрана зажата между изоляционными панелями вспомогательного теплоизоляционного барьера и изоляционными панелями основного теплоизоляционного барьера, возвратно-поступательно расхождение изоляционных панелей вспомогательного теплоизоляционного барьера все же создает механическую нагрузку на вспомогательную уплотнительную мембрану, в результате трения этой мембраны об изоляционные панели вспомогательного теплоизоляционного барьера.

Краткое описание изобретения

Идея, являющаяся основой данного изобретения, состоит в том, чтобы предложить герметизированный и теплоизолированный резервуар, оборудованный вспомогательной уплотнительной мембраной, включающей множество гофрированных металлических листов, в котором упомянутая вспомогательная уплотнительная мембрана подвергается малоинтенсивной, равномерной нагрузке, в частности, при охлаждении резервуара.

Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, данное изобретение представляет собой герметизированный и теплоизолированный резервуар для хранения жидкостей, содержащий вспомогательный теплоизоляционный барьер с изоляционными панелями, прилегающими к несущей конструкции и прикрепленными к ней с помощью вспомогательных крепёжных элементов, вспомогательную уплотнительную мембрану, прилегающую к изоляционным панелям вспомогательного теплоизоляционного барьера, основной теплоизоляционный барьер, прикрепленный к вспомогательной уплотнительной мембране с помощью основных крепёжных элементов, и основную уплотнительную мембрану, прилегающую к основному теплоизоляционному барьеру и предназначенную для контакта со сжиженным природным газом, содержащимся в резервуаре;

вспомогательную уплотнительную мембрану, содержащую множество гофрированных металлических листов, герметично сваренных друг с другом, каждый из которых содержит по меньшей мере два перпендикулярных гофра;

изоляционные панели вспомогательного теплоизоляционного барьера, прилежащие друг к другу, где каждая изоляционная панель содержит внутреннюю поверхность напротив несущей стенки и каждая из внутренних стенок снабжена металлическими пластинами, на которые приварены гофрированные металлические листы;

каждая изоляционная панель соединяется со смежными изоляционными панелями посредством нескольких соединительных элементов, каждый соединительный элемент устанавливается таким образом, чтобы охватывать по крайней мере две смежные изоляционные панели, и прикрепляется сначала к одному краю внутренней поверхности одной из двух изоляционных панелей, а затем к лицевому краю внутренней поверхности другой изоляционной панели таким образом, чтобы предотвратить расхождение смежных изоляционных панелей.

Таким образом, соединительные элементы обеспечивают механическую связь между изоляционными панелями вспомогательного теплоизоляционного барьера, что предотвращает расхождение изоляционных панелей таким образом, что вспомогательная уплотнительная мембрана подвергается меньшей нагрузке, чем вспомогательные уплотнительные мембраны резервуаров, относящихся к известному уровню техники, в частности, при охлаждении резервуара.

Согласно вариантам осуществления изобретения, такой резервуар обладает указанными ниже характеристиками:

- края внутренних сторон каждых смежных изоляционных панелей, которые стянуты множеством соединительных элементов, располагаются друг напротив друга. Иными словами, упомянутые края изоляционных панелей являются смежными.

- гофры гофрированных металлических листов вспомогательной уплотнительной мембраны выступают наружу резервуара, в направлении сторону конструкции, внутренняя лицевая сторона (поверхность) изоляционных панелей вспомогательного теплоизоляционного барьера имеет перпендикулярные пазы, предназначенные для вмещения в них гофров гофрированных металлических листов.

- гофры гофрированных металлических листов вспомогательной уплотнительной мембраны выступают по направлению внутрь резервуара, внешняя поверхность изоляционных панелей основного теплоизоляционного барьера имеет перпендикулярные пазы, предназначенные для вмещения в них гофров гофрированных металлических листов вспомогательной уплотнительной мембраны.

- соединительные элементы представляют собой соединительные пластины, внешняя поверхность которых прилегает к внутренней поверхности смежных изоляционных панелей, а внутренняя поверхность поддерживает вспомогательную уплотнительную мембрану.

- внутренняя поверхность изоляционных панелей имеет пазы, сформированные вдоль краев упомянутой внутренней поверхности, а соединительные пластины закреплены внутри упомянутых пазов.

- толщина соединительной пластины такая же, как глубина паза.

- соединительные пластины крепятся с помощью клея, винтов или скоб к внутренней поверхности каждой из двух смежных изоляционных панелей.

- соединительные пластины изготовлены из фанеры.

- каждая изоляционная панель имеет форму прямоугольного параллелепипеда и имеет внутреннюю поверхность, содержащую два ряда пазов, предназначенных для вмещения гофров гофрированных металлических листов, каждый из двух рядов пазов перпендикулярен другому ряду и двум противоположным поверхностям изоляционной панели, включая множество соединительных элементов вдоль каждого края внутренней поверхности каждой изоляционной панели, причем соединительные элементы, расположены в каждом промежутке между двумя последовательными пазами в ряду пазов, расположенном перпендикулярно указанному краю.

- каждая изоляционная панель имеет форму прямоугольного параллелепипеда, и на внутренней поверхности панели расположены два ряда пазов, предназначенных для вмещения гофров гофрированных металлических листов, каждый из упомянутых двух рядов пазов перпендикулярен другому ряду и двум противоположным поверхностям изоляционной панели, множество соединительных элементов вдоль каждого края внутренней поверхности каждой изоляционной панели, где соединительные элементы, содержат ряд пазов, продолжающий ряд пазов, расположенной перпендикулярно указанному краю.

- соединительный элемент, содержащий ряд пазов, продолжающих ряд пазов, перпендикулярный упомянутому краю, также включает паз, перпендикулярный упомянутому ряду пазов.

- вспомогательный теплоизоляционный барьер содержит имеет соединительный элемент на каждом углу внутренней поверхности каждой изоляционной панели, охватывающий указанный угол указанной изоляционной панели и смежный угол внутренней поверхности каждой из двух или трех смежных изоляционных панелей.

- соединительный элемент содержит удлиненный компонент, такой как проволока или гибкая полоса, который жестко прикреплен к двум крепёжным элементам, закрепленным, соответственно, на каждой из двух смежных изоляционных панелей.

- соединительный элемент состоит из двух металлических пластин, каждая пластина имеет загнутый край, образующий борт, причем борта, соответствующим образом удерживаются внутри паза, располагающегося на внутренней поверхности каждой из двух смежных панелей, а две металлические пластины соединены вместе с помощью крепёжных элементов.

- каждая изоляционная панель содержит слой изолирующего полимерной пены и жесткую внутреннюю пластину, образующую внутреннюю поверхность данной изоляционной панели.

- изоляционные панели разделяются между собой промежутками, а вспомогательный теплоизолирующий барьер содержит изолирующее покрытие, расположенное в промежутках.

- изоляционное покрытие, заполняющее промежутки между изоляционными панелями, выполнено из пористого материала и предназначено для пропускания газа через эти промежутки.

- основная уплотнительная мембрана содержит множество гофрированных металлических листов, приваренных друг к другу, каждый из которых имеет по крайней мере два перпендикулярных гофра, выступающих в направлении внутренней поверхности резервуара, и основной теплоизоляционный барьер, имеющий несколько прилегающих изоляционных панелей, на внутренней поверхности каждой изоляционной панели закреплены металлические пластины, к которым приварены гофрированные металлические листы основной уплотнительной мембраны.

Такой резервуар может быть частью берегового хранилища, например, для хранения СПГ, или устанавливаться на наземные или плавучие конструкции, в частности, на газовозы для перевозки сжиженного природного газа или этана, плавучие хранилища и плавучие установки для хранения и регазификации, плавучая системы нефтедобычи, хранения и выгрузки (ПСНХВ) и др.

Согласно одному варианту осуществления изобретения судно, используемое для перевозки холодного жидкого продукта, имеет двойной корпус и упомянутый выше резервуар, встроенный в этот двойной корпус.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, изобретение также предлагает способ для загрузки и разгрузки такого судна, при котором жидкость подается по изолированным трубам в береговое или плавучее хранилище из резервуара судна и обратно.

Согласно одному варианту осуществления изобретения, изобретение также предлагает систему перемещения жидкости, система, включает вышеуказанное судно, изолированные трубы, соединяющие резервуар, установленный в корпус судна, с береговым или плавучим хранилищем, и насос для подачи жидкости по изолированным трубам в береговое или плавучее хранилище из резервуара судна и обратно.

Краткое описание чертежей

Данное изобретение раскрывается далее, вместе с дополнительными целями, деталями, признаками и преимуществами, в подробном описании, приведенном ниже, нескольких отдельных вариантов осуществления изобретения, приведенных исключительно в качестве не ограничивающих примеров, со ссылкой на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 – поперечное сечение стенки герметизированного и теплоизолированного резервуара для хранения жидкостей.

Фиг. 2 – вид разреза стенки резервуара в перспективе.

Фиг. 3 – частичный перспективный вид изоляционных панелей вспомогательного теплоизоляционного барьера перед установкой соединительных элементов, скрепляющих смежные изоляционные панели.

Фиг. 4 – показывает внутреннюю поверхность изоляционной панели вспомогательного теплоизоляционного барьера.

Фиг. 5 – частичное поперечное сечение стенки резервуара на фиг. 1, показывающее вспомогательный теплоизоляционный барьер перед установкой соединительных элементов.

Фиг. 6 – подробный вид вспомогательного теплоизоляционного барьера на фиг. 5 и промежутка между двумя смежными панелями.

Фиг. 7 – местный вид в перспективе двух смежных изоляционных панелей вспомогательного теплоизоляционного барьера, показывающий положение соединительных элементов, скрепляющих две смежные изоляционные панели.

Фиг. 8 – развернутый вид в перспективе изоляционных панелей вспомогательного теплоизоляционного барьера и соединительных элементов, предназначенных для скрепления двух смежных изоляционных панелей.

Фиг. 9 – подробный вид вспомогательного теплоизоляционного барьера вокруг промежутка между двумя смежными изоляционными панелями.

Фиг. 10 – местный вид в перспективе, отображающий множество гофрированных металлических пластин вспомогательного уплотнительного барьера, закрепленных на изоляционных панелях вспомогательного теплоизоляционного барьера.

Фиг. 11 – вид в перспективе гофрированного металлического листа вспомогательного уплотнительного барьера.

Фиг. 12 – вид в перспективе изоляционной панели основного теплоизоляционного барьера.

Фиг. 13 – вид в перспективе, показывающий основные удерживающие элементы, позволяющие обеспечить крепление изоляционных панелей основного теплоизоляционного барьера к изоляционным панелям вспомогательного теплоизоляционного барьера.

Фиг. 14 – развернутый вид в перспективе основного теплоизоляционного барьера.

Фиг. 15 – вид в перспективе гофрированного металлического листа основной уплотнительной мембраны.

Фиг. 16 – схематическое поперечное сечение соединительного элемента согласно второму варианту осуществления изобретения.

Фиг. 17 – схематический вид в перспективе соединительного элемента на фиг. 16.

Фиг. 18 – схематический рисунок соединительного элемента согласно третьему варианту осуществления изобретения.

Фиг. 19 – схематическое поперечное сечение согласно третьему варианту осуществления изобретения на фиг. 18.

Фиг. 20 – схематический вид в разрезе резервуара судна для перевозки сжиженного природного газа и погрузочно-разгрузочного терминала для этого резервуара.

Фиг. 21 – поперечное сечение стенки герметизированного и теплоизолированного резервуара для хранения жидкостей согласно другому варианту осуществления изобретения.

Фиг. 22 – схематическое поперечное сечение соединительного элемента согласно четвертому варианту осуществления изобретения.

Фиг. 23 – схематический вид сверху соединительного элемента на фиг. 22.

Фиг. 24 – схематический вид одной из двух металлических пластин соединительного элемента на фиг. 22 и 23.

Фиг. 25 – поперечное сечение соединительного элемента согласно пятому варианту осуществления изобретения.

Фиг. 26 – поперечное сечение соединительного элемента согласно шестому варианту осуществления изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления изобретения

Условно, термины «внешний» и «внутренний» используются для определения положения одного элемента относительно другого по отношению к внутренней и наружной поверхности резервуара.

Фиг. 1 и 2 показывают многослойную структуру герметизированного и теплоизоляционного резервуара для хранения жидкости.

Каждая стенка резервуара включает, в порядке от внешней к внутренней поверхности резервуара, вспомогательный теплоизоляционный барьер 1, содержащий прилежащие изоляционные панели 2, закрепленные на несущей конструкции 3 с помощью вспомогательных крепёжных элементов 8, вспомогательную уплотнительную мембрану 4, прилегающую к изоляционным панелям 2 вспомогательного теплоизоляционного барьера 1, основной теплоизоляционный барьер 5, включающий прилежащие изоляционные панели 6, прикрепленные к изоляционным панелям 2 вспомогательного теплоизоляционного барьера 1 с помощью основных крепёжных элементов 19, и основную уплотнительную мембрану 7, прилегающую к изоляционным панелям 6 основного теплоизоляционного барьера 5 и предназначенную для контакта с криогенной жидкостью, содержащейся в резервуаре.

Несущая конструкция 3, может, в частности, представлять собой независимый металлический лист или, в более широком смысле, является жесткой перегородкой, обладающей необходимыми механическими характеристиками. Несущая конструкция 3, в частности, может быть выполнена в виде корпуса или двойного корпуса судна. Несущая конструкция 3 состоит из множества перегородок, определяющих общую форму резервуара, обычно многогранного.

Вспомогательный теплоизоляционный барьер 1 включает множество изоляционных панелей 2, прикрепленных к несущей конструкции 3 с помощью шнуров мастики (не показаны) или шпилек 8, приваренных к несущей конструкции 3. Шнуры мастики должны иметь достаточную клеящую способность, если они являются единственным средством крепления изоляционных панелей 2, но могут не иметь такой клеящей способности, если изоляционные панели 2 крепятся с помощью шпилек 8. Изоляционные панели 2 представляют собой прямоугольный параллелепипед.

Как показано, в частности, на фиг. 3, 5 и 6, каждая изоляционная панель 2 состоит из слоя полимерной пены 9, расположенного в виде прослойки между жесткой внутренней пластиной 10 и жесткой наружной пластиной 11. Внутренняя и внешняя жесткие пластины 10, 11 могут представлять собой, например, фанерные листы, прикрепленные к указанному слою изолирующей полимерной пены 9. В качестве изолирующей полимерной пены может, в частности, использоваться полиуретановая пена. Полимерная пена предпочтительно усилена с применением стекловолокна, способствующего уменьшению температурной усадки полимерной пены.

Изоляционные панели 2 размещены рядом друг с другом параллельными ряды, разделенные промежутками 12, формирующими монтажный зазор. Промежутки 12 заполнены изолирующим покрытием 13, показанным на фиг. 2 и 8 и предпочтительно изготовленным, например, из стекловаты, минеральной ваты или мягкой синтетической пены с открытыми ячейками. Изолирующее покрытие 13 предпочтительно изготовлено из пористого материала для того, чтобы создавать возможность для протекания газа через промежутки 12 между изоляционными панелями 2. Такие проходы для протекания газа создают преимущество при обеспечении притока инертного газа, такого, как азот, внутрь вспомогательного теплоизоляционного барьера 1 с целью поддержания в нем инертной атмосферы и, следовательно, предотвращения высокой концентрации горючего газа, а также создания во вспомогательном теплоизоляционном барьере 1 отрицательного давления, повышающего изоляционные свойства данного барьера. Этот поток газа также важен для содействия обнаружения возможных утечек горючего газа. Ширина промежутков 12 может составлять примерно 30 мм.

Внутренняя пластина 10, согласно одному из вариантов осуществления изобретения, детально изображена на фиг. 3 и 4. Внутренняя пластина 10 имеет два ряда пазов 14, 15, расположенных перпендикулярно друг к другу для образования решетчатой системы пазов. Каждый ряд пазов 14, 15 расположен параллельно двум противоположным поверхностям изоляционной панели 2. Пазы 14, 15 предназначены для размещения гофров, выступающих в направлении наружной поверхности резервуара и сформированных на металлических листах вспомогательного уплотнительного барьера 4. В приведенном варианте осуществления изобретения, внутренняя пластина 10 имеет три паза 14, расположенных по длине изоляционной панели 2, и девять пазов 15, расположенных поперек изоляционной панели 2.

Пазы 14, 15 проходят насквозь через всю толщину внутренней пластины 10 и, следовательно, выходят в слой изолирующей полимерной пены 9. Кроме того, изоляционные панели 2 имеют, в зонах пересечения между пазами 14, 15, отверстия зазоров 16, сформированные в слое изолирующей полимерной пены 9. Отверстия 16 зазоров вмещают узловые зоны, сформированные на пересечении между гофрами металлических листов вспомогательного уплотнительного барьера 4. Эти узловые зоны, более подробно описанные ниже, имеют вершину, выступающую в направлении наружной поверхности резервуара.

Кроме того, внутренняя пластина 10 снабжена металлическими пластинами 17, 18, для крепления краев гофрированных металлических листов вспомогательной уплотнительной мембраны 4 к изоляционным панелям 2. Металлические пластины 17, 18 простираются в двух перпендикулярных направлениях, параллельных противоположным поверхностям изоляционных панелей 2. Металлические пластины 17, 18 прикреплены к внутренней поверхности 10 изоляционной панели 2, например, с помощью винтов, шпилек или скоб. Металлические пластины 17, 18 расположены в углублениях на внутренней пластине 10 таким образом, чтобы внутренняя поверхность металлических пластин 17, 18 находилась на одном уровне с внутренней поверхностью внутренней пластины 10.

Внутренняя пластина 10 снабжена резьбовыми шпильками 19, выступающими в направлении внутрь резервуара и предназначенными для прикрепления основного теплоизоляционного барьера 5 к изоляционным панелям 2 вспомогательного теплоизоляционного барьера 1. Металлические шпильки 19 проходят через отверстия на металлических пластинах 17.

Кроме того, для прикрепления изоляционных панелей 2 к шпилькам 8, прикрепленным к несущей конструкции 3, изоляционные панели 2 снабжены цилиндрическими отверстиями 20, показанными на фиг. 3 и 4, эти отверстия проходят через всю толщину изоляционных панелей 2. Цилиндрические отверстия 20 выполнены с переменным сечением (не показано), создающее несущую поверхность для гаек, взаимодействующих с резьбовыми концами шпилек 8. Согласно одному из вариантов осуществления изобретения, изменение сечения цилиндрических отверстий 20 происходит на уровне между внешней пластиной 11 и слоем изолирующей полимерной пены 9. Таким образом, гайки, взаимодействующие с резьбовыми концами шпилек 8, прилегают к несущей поверхности, образованной внешней пластиной 11. Иными словами, изоляционные панели прилегают к несущей конструкции своими внешними пластинами 11 или аналогичным образом.

Кроме того, на внутренней пластине 10, вдоль ее краев и в каждом промежутке между двумя последовательными пазами 14, 15, имеется выемка 21, предназначенная для вмещения соединительного элемента.

Эти соединительные элементы подробно показаны на фиг. 7, 8 и 9. На этих фигурах соединительные элементы представляют собой соединительные пластины 22, скрепляющие две смежные изоляционные панели 2 и перекрывающие промежуток 12 между изоляционными панелями 2. Каждая соединительная пластина 22 соединена с двумя смежными изоляционными панелями 2 так, чтобы предотвратить их расхождение. Соединительные пластины 22 имеют форму прямоугольного параллелепипеда и являются, например, фанерными листами.

Внешняя поверхность соединительных пластин 22 прикрепляется к основанию выемок 21. Глубина выемок 21 практически равна толщине соединительных пластин 22 с тем, чтобы внутренняя поверхность соединительных пластин 22 была, в основном, выровнена с другими плоскими участками внутренней пластины 10 изоляционной панели. Таким образом, соединительные пластины 22 обеспечивают единообразие для установки вспомогательной уплотнительной мембраны 4.

Для правильного распределения соединительных нагрузок между смежными панелями, вдоль каждого края внутренней пластины 10 изоляционных панелей 2 располагается множество соединительных пластин 22, при этом соединительная пластина 22 помещается в каждый промежуток между двумя соседними пазами 14, 15 из ряда параллельных пазов.

Предпочтительно, чтобы соединительные пластины 22 практически полностью закрывали по длине промежуток между двумя соседними пазами 14, 15. Кроме того, поперечный размер выемки 21 должен быть таким, чтобы соединительные пластины 22 фиксировались в краю выемки 21 для обеспечения расположения в определенном месте соединительных пластин 22 относительно внутренней поверхности изоляционных панелей 2.

Соединительные пластины 22 могут быть присоединены к внутренней пластине 10 изоляционной панели 2 с помощью любого подходящего средства. Тем не менее, было отмечено, что сочетание клея, нанесенного между внешней поверхностью соединительной пластины 22 и внутренней пластиной 10 изоляционной панели 2, а также механических средств крепления, например, скоб, обеспечивающих плотное прилегание соединительных пластин 22 к изоляционным панелям 2, является предпочтительным.

В других вариантах осуществления изобретения, приведенных на фиг. 25 и 26, соединительные пластины 22 имеют пазы 50, в которые входят гофры 25, 26 гофрированных металлических листов 24. В таком варианте осуществления изобретения соединительная пластина 22 может проходить вдоль всей длины края внутренней поверхности изоляционной панели 2 и иметь ряд пазов, продолжающий ряд пазов 14, 15 во внутренних пластинах 10 смежных панелей 2. Кроме того, соединительные пластины 22 также могут иметь паз 50 проходящий вдоль промежутка между двумя смежными изоляционными панелями 2, скрепленными этой пластиной.

Как показано на фиг. 8, зоны пересечения межпанельных промежутков 12 перекрываются соединительной пластиной 23, прилегающей к четырем смежным углам внутренних пластин 10 четырех смежных изоляционных панелей 2. Такая соединительная пластина 23 имеет, например, крестообразную или квадратную форму.

Кроме того, согласно одному из вариантов осуществления изобретения, соединительные пластины 22, проходящие в том же направлении, что и металлические пластины 17, 18, прикрепленные к изоляционным панелям 2, снабжены металлическими пластинами, которые крепятся к внутренней поверхности пластин 22 и используются для крепления вспомогательной уплотнительной мембраны 4. Такой порядок расположения помогает обеспечивать непрерывное крепление вспомогательной уплотнительной мембраны 4 к вспомогательному теплоизоляционному барьеру 1.

На фиг. 10 и 11 показано, что вспомогательный уплотнительный барьер содержит множество гофрированных металлических листов 24, каждый из которых имеет преимущественно прямоугольную форму. Гофрированные металлические листы 24 смещены относительно изоляционных панелей 2 вспомогательного теплоизоляционного барьера 1 для того, чтобы каждый из указанных гофрированных металлических листов 24 совместно проходил поверх четырех смежных изоляционных панелей 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 ряд гофров 25, 26 располагается параллельно двум противоположным краям гофрированного металлического листа 24. Гофры 25, 26 выступают в направлении наружу резервуара, т.е. по направлению к несущей конструкции 3. На гофрированном металлическом листе 24 имеется множество плоских поверхностей между гофрами 25, 26. На металлическом листе 24 имеется узловая зона 27 на каждом пересечении двух гофров 25, 26, как показано на фиг. 11. Узловая зона 27 имеет центральную часть с вершиной, выступающей в направлении внутрь резервуара. Кроме того, с одной поверхности, к центральной части примыкает пара вогнутых гофров, образованных на гребне гофра 25, а с другой поверхности – пара элементов усиления жесткости, в которые входит гофр 26. В представленном варианте осуществления изобретения гофры 25, 26 в первом и втором рядах имеют одинаковую высоту. Тем не менее, допускается, чтобы гофры 25 первого ряда были выше, чем гофры 26 второго ряда, и наоборот.

Как показано на фиг. 10, гофры 25, 26 в гофрированных металлических листах 24 входят в пазы 14, 15, сформированные во внутренней пластине 10 изоляционных панелей 2. Смежные гофрированные металлические листы 24 сварены внахлест. Гофрированные металлические листы 24 прикреплены к металлическим пластинам 17, 18 методом точечной сварки.

Гофрированные металлические листы 24 имеют прорези 28 вдоль продольных краев и на четырех углах для размещения шпилек 19, используемых для прикрепления основного теплоизоляционного барьера 5 к вспомогательному теплоизоляционному барьеру 1.

Гофрированные металлические листы 24 могут быть изготовлены, например, из инвара®, сплава железа и никеля с коэффициентом линейного расширения от 1,2 × 10^-6 до 2 × 10^-6 K^-1, или сплава железа с высоким содержанием марганца и коэффициентом линейного расширения 7 × 10^-6 K^-1. Помимо этого, гофрированные металлические листы могут быть изготовлены из нержавеющей стали или алюминия.

Как показано на фиг. 2, основной теплоизоляционный барьер 5 содержит множество изоляционных панелей 6, имеющих, преимущественно, форму прямоугольного параллелепипеда. В этом случае изоляционные панели 6 сдвинуты относительно изоляционных панелей 2 вспомогательного теплоизоляционного барьера 1 таким образом, что каждая изоляционная панель 6 покрывает четыре изоляционных панели 2 вспомогательного теплоизоляционного барьера 1.

Изоляционная панель 6 показана подробно на фиг. 12. Структура панели аналогична изоляционной панели 2 вспомогательного теплоизоляционного барьера 1, т.е., является слоистой конструкцией, состоящей из слоя изоляционной полимерной пены 29, зажатого между двумя жесткими пластинами, изготовленными, например, из фанеры 30, 31. Внутренняя пластина 30 изоляционной панели 6 основного теплоизоляционного барьера 5 снабжена металлическими пластинами 32, 33 для крепления гофрированных металлических листов основной уплотнительной мембраны 7. Металлические пластины 32, 33 проходят в двух перпендикулярных направлениях, каждое из которых параллельно двум противоположным краям изоляционной панели 6. Металлические пластины 32, 33 крепятся в выемках, выполненных во внутренней пластине 30 изоляционной панели 5, например, с помощью винтов, шпилек или скоб.

Кроме того, внутренняя пластина 30 изоляционной панели 6 снабжена множеством пазов 34 для снятия поверхностного напряжения, которые допускают деформацию основной уплотнительной мембраны 7 без создания избыточного механического напряжения на изоляционные панели 6. Такие пазы для снятия поверхностного напряжения описаны, в частности, в патенте FR 3001945.

В одном из вариантов осуществления изобретения, изоляционная панель 6 основного теплоизоляционного барьера 5 может быть прикреплена к шпилькам 19 на вспомогательном теплоизоляционном барьере 1, как это показано на фиг. 13. Изоляционная панель 6 имеет множество прорезей 35 вдоль краев и по углам. Внешняя пластина 30 входит в прорези 35 так, чтобы образовать несущую поверхность. Крепёжный элемент 36 содержит ножки, вставленные в прорези 35 и прилегающие к части внешней пластины 31, проникающей в прорезь 35 для закрепления внешней пластины 31 между ножкой крепёжного элемента 36 и изоляционной панелью 2 вспомогательного теплоизоляционного барьера 1. Крепёжный элемент 36 имеет отверстие, в которое входит резьбовая шпилька 19. Кроме этого, гайка 37 взаимодействует с резьбой резьбовой шпильки 19 для закрепления крепёжного элемента 36. Собранная тарельчатая пружина скользит на резьбовой шпильке 19 между гайкой 37 и крепёжным элементом 36.

Кроме того, как показано на фиг. 14, основной теплоизоляционный барьер 5 имеет множество замыкающих пластинок 38 для завершения формирования несущей поверхности основной уплотнительной мембраны 7 вокруг вырезов 35. Как подробно показано на фиг. 13, вырезы 35 выполнены большего размера вокруг внутренней пластины 30, чем вокруг слоя изолирующей полимерной пены 29, таким образом формируя зенкованное отверстие для крепления замыкающих пластин 38. Замыкающие пластины 38 могут, в частности, крепиться поверх отверстия с помощью скобок.

Основная уплотнительная мембрана 7 формируется путем сборки множества гофрированных металлических листов 39, один из которых показан на фиг. 15. Каждый гофрированный металлический лист 39 имеет первый ряд параллельных «высоких» гофров 40, идущих в одном направлении, и второй ряд параллельных «низких» гофров 41, идущих в другом направлении, перпендикулярно первому ряду. Узловая зона 42 имеет конструкцию, аналогичную конструкции узловой зоны 27 гофрированных металлических листов 24 вспомогательной уплотнительной мембраны 4. Гофры 40, 41 выступают по направлению внутрь резервуара. Гофрированные металлические листы 39 могут быть изготовлены из нержавеющей стали или алюминия.

На фиг. 16 и 17, согласно второму варианту осуществления изобретения, показан соединительный элемент, который скрепляет две изоляционные панели 2 вспомогательного теплоизоляционного барьера 1. В этом варианте осуществления изобретения каждый соединительный элемент состоит из двух металлических пластин 43, 44, удерживаемых в пазах 45, проходящих по краю внутренней пластины 10 изоляционной панели 2.

Паз 45 имеет форму перевернутой буквы T, как показано на фиг. 16 и 17, или форму буквы J. Один край металлических пластин 43, 44 загибается с образованием фланца 46, который входит в паз 45. Металлические пластинки 43, 44 крепятся другу к друг на месте проведения работ, после присоединения изоляционных панелей 2 к несущей конструкции 3. Металлические пластины 43, 44 соединяются друг с другом внахлест с помощью крепёжных элементов, например, заклепок 47. Вариант осуществления изобретения, показанный на фиг. 22, 23 и 24, существенно отличается от варианта осуществления изобретения на фиг. 16 и 17 в части соединения металлических пластин 44. Обе металлические пластины 43, 44 имеют зубчатые края 51, соединяющиеся друг с другом. Зубчатый край 51 загибается с образование крючков, в которые вводится горизонтальная шпилька 52. Кроме того, паз 45 сформированный вдоль края внутренней пластины 10 изоляционной панели 2, предназначенный для удержания металлических пластин 43, 44, имеет форму буквы J.

На фиг. 18 и 19 показан соединительный элемент согласно третьему варианту осуществления изобретения. В этом варианте, в качестве соединительного элемента применяются отрезки металлической проволоки 48, прикрепленные к винтам 49, расположенным на краях внутренних пластин 10 двух смежных изоляционных панелей 2. Внутренняя пластина 10 также имеет выемки 21 вдоль краев, внутри этих выемок находятся винты 49, они расположены таким образом, чтобы головки винтов 49 не выступали над несущей поверхностью внутренних пластин 10 и, следовательно, не нарушали целостность гофрированных металлических листов 24 вспомогательной уплотнительной мембраны 4. В соответствии с другим техническим решением, соединительные элементы изготавливаются из гибкого материала, например, в форме полос, концы которых крепятся к винтам, вставленным в края внутренней пластины двух смежных изоляционных панелей.

В варианте осуществления изобретения, показанном на фиг. 21, гофрированные металлические листы 24 вспомогательного уплотнительного барьера 4 имеют гофры 53, выступающие по направлению внутрь резервуара, в отличие от гофров, показанных в других вариантах осуществления изобретения. Гофрированные металлические листы 24 вспомогательного уплотнительного барьера также имеют два ряда перпендикулярных гофров. Как и в предыдущих вариантах осуществления изобретения, гофрированные металлические листы крепятся к внутренней пластине изоляционных панелей вспомогательной уплотнительной мембраны с помощью металлических пластин (не показано), которые проходят в двух перпендикулярных направлениях и присоединены к внутренней пластине 10 изоляционных панелей 2.

Но в этом варианте осуществления изобретения внешняя пластина 30 изоляционных панелей 6 основного теплоизоляционного барьера 5 имеет два ряда пазов, расположенных перпендикулярно друг другу с целью создания сетки пазов. Пазы 54 предназначены таким образом для вмещения (размещения) гофров 53, выступающих по направлению внутрь резервуара, и расположены на гофрированных металлических листах 24 вспомогательного уплотнительного барьера 4.

На фиг. 20 приведен вид с разрезом судна для перевозки сжиженного природного газа 70, где показан герметизированный и изолированный резервуар 71, имеющий форму призмы и установленный в двойном корпусе 72 судна. Стенка резервуара 71 имеет основную уплотнительную мембрану, предназначенную для контакта с СПГ, находящимся в резервуаре, вспомогательную уплотнительную мембрану, расположенную между основной уплотнительной мембраной и двойным корпусом 72 судна, и два изоляционных барьера, расположенных, соответственно, между основной уплотнительной мембраной и вспомогательной уплотнительной мембраной и между вспомогательной уплотнительной мембраной и двойным корпусом 72.

Известным способом трубопровод погрузки/разгрузки 73, расположенный на верхней палубе судна, может быть подсоединен с помощью соответствующих устройств к морскому или портовому терминалу для транспортировки СПГ в резервуар 71 или обратно.

На фиг. 20 показан пример морского терминала, содержащего точку погрузки/разгрузки 75, подводный трубопровод 76 и береговое хранилище 77. Точка погрузки/разгрузки 75 представляет собой стационарную береговую конструкцию, содержащую подвижный рычаг 74 и стойку 78 для подвижного рычага 74. Подвижный рычаг 74 содержит связку изолированных шлангов 79, которые можно подсоединять к трубам погрузки/разгрузки 73. Ориентируемый подвижный рычаг 74 можно отрегулировать для использования с любым судном для перевозки сжиженного природного газа. Соединительный трубопровод (не показан) входит в стойку 78. Точка погрузки/разгрузки 75 обеспечивает погрузку и разгрузку судна для перевозки сжиженного природного газа 70 в береговое хранилище 77 или обратно. Это хранилище имеет резервуары для хранения сжиженного природного газа 80 и соединительные трубопроводы 81, подключенные через подводный трубопровод 76 к точке погрузки/разгрузки 75. Подводный трубопровод 76 обеспечивает передачу сжиженного природного газа между точкой погрузки/разгрузки 75 и береговым хранилищем 77 на большое расстояние, например, 5 км, что создает возможность судну для перевозки сжиженного природного газа 70 находиться далеко от берега во время операций погрузки/разгрузки.

Для создания давления, необходимого для перемещения сжиженного газа, используются насосы, установленные на борту судна 70 или в береговом хранилище 77 и точке погрузки/разгрузки 75.

Хотя изобретение описано применительно к нескольким отдельным вариантам осуществления изобретения, но без ограничения объема изобретения, и включающего все технические эквиваленты указанных средств и их комбинации, входящие в сферу изобретения, определенного в формуле данного изобретения.

Использование глаголов «состоять» и «включать», «содержать» включая их сокращенные формы, не исключает наличия других элементов или этапов в дополнение к тем, что указаны в формуле изобретения. Использование единственного числа или слова ”один“ в отношении какого-либо элемента или этапа, не исключает наличия множества таких элементов или этапов, если иное особо не оговорено.

В формуле изобретения ссылочные позиции в скобках не следует понимать, как ограничение формулы изобретения.

Группа изобретений относится к герметизированному и теплоизолированному резервуару для хранения жидкостей, содержащему вспомогательный теплоизоляционный барьер (1) и вспомогательную уплотнительную мембрану (4). Вспомогательная уплотнительная мембрана (4) содержит множество гофрированных металлических листов (24), герметично сваренных друг с другом, каждый из которых содержит два перпендикулярных гофра (25, 26). Вспомогательный теплоизоляционный барьер (1) содержит множество сочлененных изоляционных панелей (2); каждая изоляционная панель (2) обращена внутренней стороной (10) к несущей стенке и содержит металлические пластины (17, 18), к которым приварены гофрированные металлические листы (24). Каждая изоляционная панель (2) соединяется со смежными изоляционными панелями (2) с помощью соединительных элементов (22). Техническим результатом является предотвращение расхождения изоляционных панелей, в результате чего вспомогательная уплотнительная мембрана подвергается меньшей нагрузке при охлаждении резервуара. 4 н. и 15 з.п. ф-лы, 26 ил.

1. Герметизированный и теплоизолированный резервуар для хранения жидкостей, состоящий из вспомогательного теплоизоляционного барьера (1), содержащего изоляционные панели (2), прилегающие к несущей конструкции (3) и прикрепленные к несущей конструкции с помощью вспомогательных крепежных элементов (8), вспомогательной уплотнительной мембраны (4), прилегающей к изоляционным панелям (2) вспомогательного теплоизоляционного барьера (1), основного теплоизоляционного барьера (5), прикрепленного к вспомогательной уплотнительной мембране (4) с помощью основных крепежных элементов (19), и основной уплотнительной мембраны (7), прилегающей к основному теплоизоляционному барьеру и предназначенной для контакта с криогенной жидкостью, содержащейся в резервуаре,

вспомогательная уплотнительная мембрана (4) содержит множество металлических листов (24), герметично приваренных друг к другу,

изоляционные панели (2) вспомогательного теплоизоляционного барьера (1) выполнены сопряженными, а каждая изоляционная панель (2) имеет внутреннюю поверхность, расположенную напротив несущей стенки, указанная внутренняя поверхность снабжена металлическими пластинами (17, 18), на которые приварены металлические листы (24);

каждая изоляционная панель (2) соединена со смежными изоляционными панелями (2) с помощью множества соединительных элементов (22, 43, 44, 48), каждый соединительный элемент (22, 43, 44, 48) выполнен скрепляющим по крайней мере две смежные изоляционные панели (2) и первоначально прикреплен к краю жесткой внутренней пластины (10) одной из двух изоляционных панелей (2), а затем к краю жесткой внутренней пластины (10) другой изоляционной панели (2) с обеспечением предотвращения расхождения смежных изоляционных панелей (2), причем указанные края внутренних поверхностей (10) смежных изоляционных панелей (2) обращены друг к другу.

2. Резервуар по п. 1, в котором каждый из металлических листов (24) имеет по меньшей мере два перпендикулярных гофра (25, 26, 53), гофры (25, 26) металлических листов (24) вспомогательной уплотнительной мембраны (4) выступают по направлению наружу резервуара в направлении несущей конструкции (3), а внутренняя поверхность жесткой внутренней пластины (10) изоляционных панелей (2) вспомогательного теплоизоляционного барьера (1) имеет пазы (14, 15), которые перпендикулярны друг другу, сформованные для вмещения гофров (25, 26) металлических листов (24).

3. Резервуар по п. 1, в котором каждый из металлических листов (24) имеет по меньшей мере два перпендикулярных гофра (25, 26, 53), в котором гофры (53) металлических листов (24) вспомогательной уплотнительной мембраны (4) выступают по направлению внутрь резервуара, основной теплоизоляционный барьер (5) выполнен содержащим изоляционные панели (6), наружная поверхность (31) каждой из которых имеет перпендикулярные пазы (54), которые перпендикулярны друг другу, сформованные для вмещения гофров (53) металлических листов (24) вспомогательной уплотнительной мембраны (4).

4. Резервуар по любому из пп. 1-3, в котором в качестве соединительных элементов использованы соединительные пластины (22), наружная сторона каждой из которых прилегает к внутренней поверхности (10) каждой из смежных изоляционных панелей (2), а внутренняя сторона несет нагрузку вспомогательной уплотнительной мембраны (4).

5. Резервуар по п. 4, в котором внутренняя сторона (10) изоляционных панелей (2) имеет выемки (21) по краям внутренней стороны (10), а соединительные пластины (22) закреплены внутри указанных выемок.

6. Резервуар по п. 4 или 5, в котором соединительные пластины (22) закреплены с помощью клея, винтов или скоб к внутренней стороне (10) каждой из двух смежных изоляционных панелей (2).

7. Резервуар по любому из пп. 4-6, в котором соединительные пластины (22) изготовлены из фанеры.

8. Резервуар по п. 2, в котором каждая из изоляционных панелей (2) имеет форму прямоугольного параллелепипеда и имеет внутреннюю поверхность (10), включающую два ряда пазов (14, 15), предназначенных для вмещения гофров (25, 26) металлических листов (24), каждый из двух рядов пазов (14, 15) перпендикулярен другому ряду и двум противоположным сторонам изоляционной панели (2), множество соединительных элементов (22, 43, 44, 48) расположено вдоль каждого края внутренней поверхности каждой изоляционной панели (2), а соединительные элементы (22, 43, 44, 48) расположены в каждом промежутке между двумя последовательными пазами (14, 15) в ряду пазов, перпендикулярном указанному краю.

9. Резервуар по п. 2, в котором каждая из изоляционных панелей (2) имеет форму прямоугольного параллелепипеда и имеет внутреннюю сторону (10) панелей, на которой располагаются два ряда пазов (14, 15), предназначенных для вмещения гофров (25, 26) металлических листов (24), и каждый из двух рядов пазов (14, 15) перпендикулярен другому ряду и двум противоположным поверхностям изоляционной панели (2), множество соединительных элементов (22) расположено вдоль каждого края внутренней поверхности каждой изоляционной панели (2), соединительные элементы (22) имеют ряд пазов, продолжающих ряд пазов, перпендикулярных указанному краю.

10. Резервуар по п. 9, в котором соединительный элемент (22) содержит ряд пазов, продлевающий ряд пазов (14, 15), перпендикулярный указанному краю, а также содержится паз (50), перпендикулярный указанному ряду пазов.

11. Резервуар по любому из пп. 1-3, в котором соединительный элемент содержит продолговатый элемент (48), жестко присоединенный к двум крепежным элементам (49), закрепленным на каждой из двух соответствующих смежных изоляционных панелей (2).

12. Резервуар по любому из пп. 1-3, в котором соединительный элемент состоит из двух металлических пластин (43, 44), каждая из которых имеет загнутый край, образующий фланец (46), который входит в соответствующий паз (45) на внутренней стороне (10) каждой из двух смежных изоляционных панелей (2), а металлические пластины (43, 44) соединены друг с другом крепежными элементами (47).

13. Резервуар по любому из пп. 1-3, в котором каждая из изоляционных панелей (2) имеет слой изолирующей полимерной пены (9) и жесткую внутреннюю пластину (10), образующую внутреннюю сторону указанной изоляционной панели (2).

14. Резервуар по любому из пп. 1-3, в котором изоляционные панели (2) разделены между собой промежутками (12), а вспомогательный теплоизоляционный барьер (1) содержит изоляционное покрытие (13), расположенное в указанных промежутках (12).

15. Резервуар по п. 14, в котором изоляционное покрытие (13), размещенное в промежутках (12) между изоляционными панелями (2), является пористым покрытием, выполненным с возможностью пропускания газа через указанные промежутки (12).

16. Резервуар по любому из пп. 1-3, в котором основная уплотнительная мембрана (7) содержит множество металлических листов (39), приваренных друг к другу, и в котором основной теплоизоляционный барьер (5) содержит множество сочлененных изоляционных панелей (6), каждая изоляционная панель (6) имеет внутреннюю поверхность (30), снабженную металлическими пластинами (32, 33), на которые приварены металлические листы (39) основной уплотнительной мембраны (7).

17. Судно (70), используемое для транспортировки жидкости, имеющее двойной корпус (72) и резервуар (71) по любому из пп. 1-3, помещенный внутрь двойного корпуса.

18. Способ погрузки или разгрузки судна (70) по п. 17, в котором жидкость проходит по изолированным трубам (73, 79, 76, 81) в береговое или плавучее хранилище (77) из резервуара на судне (71) или обратно.

19. Система подачи жидкости, содержащая судно (70) по п. 17, изолированные трубы (73, 79, 76, 81), выполненные соединяющими резервуар (71), встроенный в корпус судна, с береговым или плавучим хранилищем (77), и насос для перекачки жидкости по изолированным трубам из резервуара судна в береговое или плавучее хранилище или обратно.