ИЗОТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЗЕРВУАР МЕМБРАННОГО ТИПА С НЕПРЕРЫВНЫМ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ БАРЬЕРОМ И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2025 года по МПК F17C3/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к устройствам для хранения и/или транспортирования низкотемпературной жидкотекучей среды, в частности к герметичным изотермическим резервуарам мембранного типа для хранения и/или транспортирования сжиженного газа, устанавливаемых на суше или на плавучей конструкции.

Уровень техники

Герметичные изотермические резервуары мембранного типа (называемые также мембранными резервуарами) используются для низкотемпературной/холодной жидкотекучей среды, в частности сжиженного природного газа (СПГ или LNG от англ. Liquefied natural gas) - природного газа (преимущественно метана - CH₄), искусственно сжиженного путём охлаждения до температуры конденсации - 161,5°С для удобства его хранения или транспортирования.

Главное преимущество СПГ состоит в том, что при его сжижении объем газа уменьшается в 600 раз. На практике это означает, что в одинаковом объеме содержится СПГ в 3 раза больше, чем компримированного природного газа при давлении 20 МПа. Сжиженный природный газ производят, хранят и транспортируют с помощью специализированного криогенного оборудования. Для хозяйственного применения СПГ преобразуют в газообразное состояние на специальных регазификационных терминалах.

Мембранные резервуары для низкотемпературной жидкотекучей среды, включая СПГ, содержат изоляционные панели, которые расположены рядом друг с другом, образуя теплоизоляционные барьеры.

Из публикации RU 2396170, 10.08.2010 известен способ прикрепления полос гибкого листового материала к основе, в частности к примыкающим краевым зонам непроницаемых накладок сборных панелей теплоизолирующей стенки резервуара, предназначенного для содержания жидкости, такой, как сжиженный газ, в результате чего в зоне соединения между двумя сборными панелями формируется непрерывность герметичности перегородки, встроенной между двумя слоями теплоизолирующего материала указанных панелей. Известный способ является достаточно трудоемким, поскольку включает в себя несколько этапов: подготовительные этапы, нанесение и последующее разглаживание клея, приклеивание гибкого листового материала, размещение защитной пленки с последующим прижимом и одновременным нагревом.

В публикации RU 2682230 C2, 15.03.2019 (прототип) раскрывается герметичный изолированный резервуар со стенкой резервуара многослойной структуры, которая содержит основную герметизирующую мембрану (69), контактирующую с продуктом, содержащимся в резервуаре, основной изоляционный барьер, вспомогательную герметизирующую мембрану и вспомогательный изоляционный барьер. Вспомогательный изоляционный барьер, вспомогательная герметизирующая мембрана и основной изоляционный барьер по существу состоят из набора сборных панелей (54), содержащих, последовательно, жесткую плиту-основание (55), первый слой термоизоляции (56), несущей конструкцией которого выступает плита-основание и который формирует с плитой-основанием элемент вспомогательного изоляционного барьера, непроницаемую накладку (52), которая полностью накрывает первый слой термоизоляции, будучи приклеенной к первому слою термоизоляции и которая формирует элемент вспомогательной герметизирующей мембраны, второй слой термоизоляции (57), который накрывает центральную зону первого слоя и непроницаемой накладки, и жесткую плиту-крышку (58), накрывающую второй слой термоизоляции и формирующую со вторым слоем термоизоляции элемент основного изоляционного барьера. Стенка резервуара далее имеет герметизирующие полосы (65), выполненные из гибкого композитного слоистого материала, содержащего по меньшей мере один металлический лист, соединенный к по меньшей мере одному волокнистому слою, герметизирующие полосы расположены таким образом, что они перекрывают смежные краевые зоны (59) непроницаемых накладок сборных панелей (54) и непроницаемо приклеены к непроницаемым накладкам (52) сборных панелей для довершения вспомогательной герметизирующей мембраны между сборными панелями.

К недостаткам известного резервуара и способа его изготовления можно отнести необходимость подготовки и использования дополнительных герметизирующих полос (65) для перекрывания смежных краевых зон (59) непроницаемых накладок сборных панелей (54), непроницаемо приклеенных к непроницаемым накладкам (52) сборных панелей для довершения вспомогательной герметизирующей мембраны между сборными панелями. При этом монтаж панелей требует строгого соблюдения режимов работы и высокой точности, поскольку точность приклеивания полосы гибкого листового материала (герметизирующих полос (65)) особенно важна. Соединения между соседними панелями являются зонами, подвергающимися различным растягивающим нагрузкам, и, следовательно, они должны иметь хорошую долговременную механическую прочность, чтобы не нарушать непрерывность вспомогательного герметичного слоя. Таким образом, герметичность соединения между двумя соседними панелями, обеспечиваемая герметизирующими полосами (65), позволяет получить необходимые механические характеристики стенки резервуара и обеспечить долговременную прочность при нагрузках, действующих непосредственно в местах соединения панелей.

Таким образом, до настоящего времени существует потребность в технических решениях, относящихся к изоляционным панелям для резервуаров мембранного типа, которые обеспечивают высокую надежность конструкции мембранного резервуара при упрощении способа изготовления герметичных резервуаров.

Раскрытие изобретения

Технической задачей, на которую направлено изобретение, является устранение недостатков, присущих известным техническим решениям.

В настоящем изобретении достигается упрощение способа изготовления герметичного резервуара мембранного типа и сокращение времени сборки его стенки при сохранении изоляционных свойств резервуара, в частности непрерывности вспомогательной герметизирующей мембраны, обеспечивающей защиту вспомогательного изоляционного барьера при повреждении основной герметизирующей мембраны.

Технический результат изобретения достигается заявляемой стыковочной изоляционной панелью (1) для стенки герметичного резервуара мембранного типа для низкотемпературной жидкотекучей среды, содержит теплоизоляционный слой (2) с приклеенной плитой (3), выполненной из фанеры, полностью накрывающей указанный слой (2) и формирующей верхнюю поверхность панели (1), отличающейся тем, что содержит приклеенный к теплоизоляционному слою (2) герметизирующий лист (4), формирующий нижнюю поверхность панели (1) и выполненный из композиционного материала, состоящего из слоя алюминиевой фольги, армированного с обеих сторон слоем стекловолокна, причем длина герметизирующего листа (4) превышает длину теплоизоляционного слоя (2), вследствие чего герметизирующий лист (4) выступает за край указанного слоя (2) вдоль ширины панели (1), причём стыковочная панель (1) выполнена с возможностью установки между верхними частями (6) основных изоляционных панелей (8) стенки и закрывания стыка нижних (7) частей указанных панелей (8).

Герметизирующий лист (4) может выступать за край теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1) с одной стороны указанного слоя (2).

Герметизирующий лист (4) может выступать за край теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1) с обеих сторон указанного слоя (2).

Ширина герметизирующего листа (4) может быть меньше ширины теплоизоляционного слоя (2).

Плита (3) стыковочной изоляционной панели (1) может быть выполнена из фанеры из березового шпона и иметь толщину 8-12 мм и модуль упругости при изгибе 9000-11000 МПа (при температуре +23°С).

Теплоизоляционный слой (2) стыковочной изоляционной панели (1) может быть выполнен из газонаполненных полимеров плотностью от 60 до 130 кг/м³ и теплопроводностью не более 0,024 Вт/(м*К) при температуре +10°С, предпочтительно из пенополиуретана или пенополиизоцианурата.

Теплоизоляционный слой (2) стыковочной изоляционной панели (1) может быть приклеен к плите (3) и герметизирующему слою (4) с помощью полиуретанового клея под воздействием силовых прижимных нагрузок.

Алюминиевая фольга для герметизирующего листа (4) с обеих сторон может быть дополнительно армирована слоем полиуретана методом термокаландрирования или ламинирования.

Технический результат изобретения также достигается заявляемым герметичным резервуаром мембранного типа для низкотемпературной жидкотекучей среды со стенкой, в котором стенка резервуара содержит последовательно расположенные: основную герметизирующую мембрану (5), предназначенную для контакта с низкотемпературной жидкотекучей средой, находящейся в резервуаре, основной изоляционный барьер, образованный верхними частями (6) основных изоляционных панелей (8) и стыковочными изоляционными панелями (1), и вспомогательный изоляционный барьер, образованный нижними частями (7) основных изоляционных панелей (8),

причем каждая основная изоляционная панель (8) состоит из верхней части (6), образованной последовательно расположенными и приклеенными друг к другу верхней плитой (9) и первым теплоизоляционным слоем (10), и нижней части (7), образованной последовательно расположенными и приклеенными друг к другу вспомогательной герметизирующей мембраной (11), средней плитой (12), вторым теплоизоляционным слоем (13) и нижней плитой (14),

причем каждая вспомогательная герметизирующая мембрана (11) полностью накрывает среднюю плиту (12), а верхняя часть (6) основной изоляционной панели (8) накрывает центральную зону вспомогательной герметизирующей мембраны (11) таким образом, что вспомогательный теплоизоляционный барьер образует первый прямоугольный контур больших размеров, чем второй прямоугольный контур, образованный верхней частью (6) основной теплоизоляционной панели (8), в результате чего краевые зоны (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) вдоль четырех краев первого прямоугольного контура остаются незакрытыми верхней частью (6) основной теплоизоляционной панели (8),

причем нижние части (7) основных изоляционных панелей (8) расположены торцевыми частями параллельно друг другу, так что краевая зона (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) одной изоляционной панели (8) расположена рядом на заданном расстоянии с краевой зоной (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) соседней изоляционной панели (8),

причем каждая стыковочная изоляционная панель (1) содержит теплоизоляционный слой (2) с приклеенной плитой (3), выполненной из фанеры, полностью накрывающей указанный слой (2) и формирующей верхнюю поверхность панели (1), и указанные панели (1) размещены между верхними частями (6) основных изоляционных панелей (8) таким образом, что верхние плиты (9) основных изоляционных панелей (8) и плиты (3) стыковочных изоляционных панелей (1) формируют, по существу, сплошную плоскую поверхность (17), на которую прикрепляют основную герметизирующую мембрану (5),

причем каждая стыковочная теплоизоляционная панель (1) содержит приклеенный к теплоизоляционному слою (2) герметизирующий лист (4), формирующий нижнюю поверхность панели (1) и выполненный из композиционного материала, состоящего из слоя алюминиевой фольги, армированного с обеих сторон слоем стекловолокна, причем длина герметизирующего листа (4) превышает длину теплоизоляционного слоя (2), вследствие чего герметизирующий лист (4) имеет по меньшей мере одну краевую часть (16), выступающую за край теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1) и образующую при установке стыковочной панели (1) нахлест не менее 100 мм со вспомогательными герметизирующими мембранами (11) каждой из основных панелей (8), между верхними частями (6) которых указанная стыковочная панель (1) установлена, закрывая стыки нижних (7) частей указанных панелей (8) и обеспечивая тем самым непрерывность вспомогательной герметизирующей мембраны (11) между указанными панелями (8).

Герметизирующий лист (4) может выступать за край теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1) с одной стороны указанного слоя (2).

Герметизирующий лист (4) может выступать за край теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1) с обеих сторон указанного слоя (2).

Ширина герметизирующего листа (4) может быть меньше ширины теплоизоляционного слоя (2).

Технический результат изобретения также достигается заявляемым способом изготовления герметичного резервуара мембранного типа для низкотемпературной жидкотекучей среды, содержащего набор основных (8) и стыковочных (1) изоляционных панелей и основную герметизирующую мембрану (5), предназначенную для контакта с низкотемпературной жидкотекучей средой, находящейся в резервуаре,

причем каждая основная изоляционная панель (8) состоит из верхней части (6), образованной последовательно расположенными и приклеенными друг к другу верхней плитой (9) и первым теплоизоляционным слоем (10), и нижней части (7), образованной последовательно расположенными и приклеенными друг к другу вспомогательной герметизирующей мембраной (11), средней плитой (12), вторым теплоизоляционным слоем (13) и нижней плитой (14),

причем каждая вспомогательная герметизирующая мембрана (11) полностью накрывает среднюю плиту (12), а верхняя часть (6) основной изоляционной панели (8) накрывает центральную зону вспомогательной герметизирующей мембраны (11) таким образом, что вспомогательный теплоизоляционный барьер образует первый прямоугольный контур больших размеров, чем второй прямоугольный контур, образованный верхней частью (6) основной теплоизоляционной панели (8), в результате чего краевые зоны (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) вдоль четырех краев первого прямоугольного контура остаются незакрытыми верхней частью (6) основной теплоизоляционной панели (8),

причем каждая стыковочная изоляционная панель (1) содержит теплоизоляционный слой (2) с приклеенной плитой (3), выполненной из фанеры, полностью накрывающей указанный слой (2) и формирующей верхнюю поверхность панели (1), и с приклеенным герметизирующим листом (4), формирующим нижнюю поверхность панели (1) и выполненным из композиционного материала, состоящего из слоя алюминиевой фольги, армированного с обеих сторон слоем стекловолокна, причем длина герметизирующего листа (4) превышает длину теплоизоляционного слоя (2), вследствие чего герметизирующий лист (4) имеет по меньшей мере одну краевую часть (16), выступающую за край теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1),

в котором

- устанавливают и фиксируют основные изоляционные панели (8) таким образом, что нижние части (7) основных изоляционных панелей (8) расположены рядом торцевыми частями параллельно друг другу, так что краевая зона (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) одной изоляционной панели (8) расположена рядом на заданном расстоянии от краевой зоны (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) соседней основной изоляционной панели (8),

- между верхними частями (6) основных изоляционных панелей (8) устанавливают и приклеивают поверх краевых зон (15) указанных панелей (8) стыковочные изоляционные панели (1) таким образом, что верхние плиты (9) основных изоляционных панелей (8) и плиты (3) стыковочных изоляционных панелей (1) формируют, по существу, сплошную плоскую поверхность (17), на которую прикрепляют основную герметизирующую мембрану (5), при этом краевые части (16) герметизирующих листов (4) стыковочных изоляционных панелей (1) образуют нахлест не менее 100 мм со вспомогательными герметизирующими мембранами (11) каждой из основных изоляционных панелей (8), между верхними частями (6) которых указанные стыковочные панели (1) установлены, закрывая стыки нижних (7) частей указанных панелей (8) и обеспечивая тем самым непрерывность вспомогательной герметизирующей мембраны (11) между указанными панелями (8),

- устанавливают и закрепляют на сплошной плоской поверхности (17) основную герметизирующую мембрану (5).

Краткое описание чертежей

На Фиг. 1 представлена основная изоляционная панель (8), выполненная в соответствии с изобретением.

На Фиг. 2 представлена стыковочная изоляционная панель (1), выполненная в соответствии с изобретением: а - герметизирующий лист (4) выступает за край теплоизоляционного слоя (2) с обеих сторон панели (1); б - герметизирующий лист (4) выступает за край теплоизоляционного слоя (2) с одной стороны панели (1).

На Фиг. 3 представлен общий вид четырех соседних основных изоляционных панелей (8) с тремя стыковочными панелями (1) в процессе установки.

Осуществление изобретения

К теплоизолирующим (теплоизоляционным) материалам, применяемым в криогенной технике, в частности к материалам, из которых выполняют теплоизоляционные слои в изоляционных панелях, предъявляется ряд требований, соблюдение которых обеспечивает возможность их применения в указанной области техники. Основными требованиями для таких материалов являются низкое значение коэффициента теплопроводности, отсутствие химического взаимодействия с перевозимым СПГ, с материалами конструкции резервуара для СПГ, малая гигроскопичность и плотность, удобство монтажа, надёжность эксплуатации, прочность на сжатие и др.

Из теплоизоляционных материалов на основе пенополиуретана и пенополиизоцианурата (PIR) выполняют широко реализуемые в различных областях техники теплоизоляционные элементы конструкций, которым, благодаря жесткости пеноматериалов, можно придать форму плит или панелей. Теплоизоляционные плиты и панели из таких материалов обладают балансом физико-механических свойств, который необходим для указанного применения. Пенополиуретан, как и пенополиизоцианурат, благодаря своей жесткой структуре с ячейками, заполненными газом, известны как материалы с хорошими термоизолирующими свойствами в сочетании с высокой огнестойкостью и высокой прочностью, а также низкой теплопроводностью.

Получение пенополиполиуретана и пенополиизоцианурата хорошо известно специалисту в данной области техники. Способы получения включают многокомпонентную реакцию между полиолом, полиизоцианатом и расширяющим, т.е. вспенивающим агентом. Реакция конденсации, в частности, катализируется соединениями основной и/или нуклеофильной природы, например, третичными аминами или металл-карбоксилатными координационными комплексами, например, солями олова или висмута. Полиолы, широко используемые при изготовлении полиуретановой пены, представляют собой простые полиэфирполиолы или сложные полиэфирполиолы. На самом деле, получение пенополиуретана, пенополиизоцианурата и сополимеров - пенополиуретана с пенополиизоциануратом зависит от соотношения изоцианата и полиола соотношением основных компонентов смеси: полиола и изоцианата. У PIR соотношение составляет примерно 1:1,5, тогда как у простого пенополиуретана 1:1,1.

Кроме теплоизоляционных слоев в состав изоляционных панелей входят и другие элементы, обеспечивающие требуемые для их надежной эксплуатации характеристики, а также возможность прикрепления указанных панелей к другим элементам конструкции резервуара.

Для формирования стенки герметичного изотермического резервуара мембранного типа используют основные (8) и стыковочные (1) изоляционные панели, а также основную герметизирующую мембрану (5) (Фиг. 1 и Фиг. 2).

Понятия «верхний» и «нижний» служат для обозначения расположения одного элемента относительно другого в привязке к пространству внутри резервуара и за его пределами. Таким образом термины «над», «выше», «поверх», «верхний» в целом означают пространственное положение элемента ближе к внутренней области резервуара, независимо от ориентации стенки резервуара относительно силы тяжести. Аналогичным образом, термины «под», «ниже», «нижний» в целом означают пространственное положение элемента ближе к наружной (опорной) стороне резервуара и, следовательно, могут не соответствовать представлению о низком расположении в гравитационном поле Земли.

Основная изоляционная панель (8) выполнена в виде двух блоков, имеющих форму прямоугольного параллелепипеда. Каждая основная изоляционная панель (8) (Фиг. 1) состоит из верхней части (6), образованной последовательно расположенными и приклеенными друг к другу верхней плитой (9) и первым теплоизоляционным слоем (10), и нижней части (7), образованной последовательно расположенными и приклеенными друг к другу вспомогательной герметизирующей мембраной (11), средней плитой (12), вторым теплоизоляционным слоем (13) и нижней плитой (14).

Каждая вспомогательная герметизирующая мембрана (11) полностью накрывает среднюю плиту (12), при этом верхняя часть (6) основной изоляционной панели (8) накрывает только центральную зону вспомогательной герметизирующей мембраны (11) таким образом, что вспомогательный изоляционный барьер, сформированный нижними частями (7) основных изоляционных панелей (8), образует первый прямоугольный контур больших размеров, чем второй прямоугольный контур, образованный верхней частью (6) основной теплоизоляционной панели (8), в результате чего краевые зоны (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) вдоль четырех краев первого прямоугольного контура остаются незакрытыми верхней частью (6) основной теплоизоляционной панели (8). Таким образом, если смотреть на панель (8) сверху (Фиг. 1), первый теплоизоляционный слой (10) и верхняя плита (9) имеют форму первого прямоугольника, а нижняя плита (14), второй теплоизоляционный слой (13), средняя плита (12) и вспомогательная герметизирующая мембрана (11) имеют форму второго прямоугольника, причем стороны двух прямоугольников приблизительно параллельны, причем длина и ширина указанного первого прямоугольника, соответственно, меньше длины и ширины указанного второго прямоугольника.

Следует понимать, что вышеупомянутая прямоугольная форма включает в себя и квадратную форму. Также следует понимать, что два указанных прямоугольных параллелепипеда, составляющих основную изоляционную панель (8), могут иметь приблизительно один и тот же центр.

Таким образом, первый (верхний) прямоугольный параллелепипед является верхней частью (6) основной изоляционной панели (8), состоит из последовательно расположенных и приклеенных друг к другу верхней плиты (9) и первого теплоизоляционного слоя (10) и формирует часть основного изоляционного барьера резервуара. Второй (нижний) прямоугольный параллелепипед является нижней частью (7) основной изоляционной панели (8), состоит из последовательно расположенных и приклеенных друг к другу вспомогательной герметизирующей мембраны (11), средней плиты (12), второго теплоизоляционного слоя (13) и нижней плиты (14) и формирует вспомогательный изоляционный барьер резервуара.

Для верхней (9) и нижней (14) плит предпочтительно использовать фанеру из березового шпона толщиной 8-12 мм, при этом модуль упругости при изгибе данной фанеры составляет 9000-11000 МПа (при температуре +23°С). Фанера, имеющая такие значения модуля упругости, обладает оптимальными свойствами для применения в заявляемом изобретении.

В соответствии с изобретением средняя плита (12) расположена между вторым теплоизоляционным слоем (13) и вспомогательной герметизирующей мембраной (11) и выполнена из фанеры толщиной не менее 4±0,3 мм, оптимально 4,5 мм, при этом такая фанера имеет предел прочности на растяжение не менее 80 МПа вдоль волокна и не менее 40 МПа поперек волокна. В этом случае указанная плита (12) обладает достаточной прочностью для выполнения своих функций - придания изоляционной панели дополнительной жесткости на изгиб, защиты нижнего (второго) теплоизоляционного слоя (13) и верхней плиты (9) от повреждений. Следует учитывать, что чем жёстче конструкция, тем она менее податлива с точки зрения воздействия на неё нагрузок, в частности внутренних нагрузок от СПГ и/или внешних нагрузок в виде сейсмических воздействий или от корпуса грузового корабля, а также других видов нагружения, а поскольку мембранный резервуар с СПГ работает в условиях большого градиента температур - от +20 до -173°С, необходимо сохранять умеренную жёсткость панели.

Первый (10) и второй (13) теплоизоляционные слои могут быть выполнены из газонаполненных полимеров. В качестве материалов для теплоизоляционных слоев могут быть использованы различные газонаполненные полимеры, в том числе армированные, со слабой теплопроводностью и достаточно высокой степенью жесткости. Например, в качестве газонаполненного полимера можно использовать вспененные полиуретан (пенополиуретан) или полиизоцианурат (пенополиизоцианурат) с плотностью от 60 до 130 кг/м³, предпочтительно плотностью 110 кг/м³ и теплопроводностью не более 0,024 Вт/(м*К) (при температуре +10°С). Тем не менее, можно использовать и другие подходящие для данной цели газонаполненные полимеры. В качестве примера можно привести основную изоляционную панель (8), в которой можно использовать теплоизоляционные блоки, имеющие толщину второго (13) (нижнего) теплоизоляционного слоя величиной 200 мм и толщину первого (10) теплоизоляционного слоя величиной 100 мм и выполненные из пенополиуретана плотностью 110 кг/м³.

В соответствии с изобретением стыковочные изоляционные панели (1) предназначены для размещения между верхними частями (6) основных изоляционных панелей (8) таким образом, что верхние плиты (9) основных изоляционных панелей (8) и плиты (3) стыковочных изоляционных панелей (1) формируют, по существу, сплошную плоскую поверхность (17), способную поддерживать основную герметизирующую мембрану (5). На указанную сплошную плоскую поверхность (17) прикрепляют основную герметизирующую мембрану (5), которая обеспечивает герметичность стенки резервуара.

Заявляемая стыковочная изоляционная панель (1) имеет верхнюю и нижнюю поверхность и содержит теплоизоляционный слой (2) с приклеенной плитой (3), выполненной из фанеры, полностью накрывающей указанный слой (2) и формирующей верхнюю поверхность панели (1) (Фиг. 2).

В соответствии с изобретением стыковочная изоляционная панель (1) содержит приклеенный к теплоизоляционному слою (2) герметизирующий лист (4), формирующий нижнюю поверхность панели (1), причем длина герметизирующего листа (4) превышает длину теплоизоляционного слоя (2), вследствие чего герметизирующий лист (4) выступает за край указанного слоя (2) вдоль ширины панели (1). Благодаря такой конструкции при установке стыковочных изоляционных панелей (1) в резервуар между верхними частями (6) соседних основных изоляционных панелей (8) герметизирующие листы (4) стыковочных панелей (1) и вспомогательные герметизирующие мембраны (11) соседних основных панелей (8) образуют стыковку внахлест, закрывая стыки соседних нижних (7) частей основных изоляционных панелей (8) и обеспечивают тем самым непрерывность вспомогательной герметизирующей мембраны (11) между соседними основными изоляционными панелями (8). При этом отпадает необходимость в использовании дополнительных элементов, таких как герметизирующие гибкие ленты, для обеспечения непрерывности герметичности вспомогательной мембраны и в применении для приклеивания таких дополнительных элементов вспомогательного оборудования, в том числе прижимных и нагревательных устройств, которые применяются при сборке стенки резервуара известными из уровня техники способами. Непрерывность вспомогательного изоляционного барьера достигается путем простой установки стыковочных изоляционных панелей (1) стык в стык между верхними частями (6) соседних основных изоляционных панелей (8), довершая основной изоляционный барьер между двумя сборными панелями (1). Поскольку стыковочная изоляционная панель (1) содержит герметизирующий лист (4) по всей длине нижней поверхности теплоизоляционного слоя (2) и выступающий за его край, то при установке стыковочной панели (1) образуется нахлест герметизирующего листа (4) панели (1) со вспомогательными герметизирующими мембранами (11) основных панелей (8) внахлест, довершая тем самым непрерывность вспомогательной герметизирующей мембраны (11) между соседними сборными панелями (8).

Стыковочную изоляционную панель (1) приклеивают ее нижней поверхностью поверх вспомогательного изоляционного барьера, т.е. поверх вспомогательной герметизирующей мембраны (11). Приклеивание осуществляют с помощью полиуретанового клея под воздействием силовых прижимных нагрузок.

В соответствии с изобретением герметизирующий лист (4) выполняют из композиционного материала, состоящего из слоя алюминиевой фольги, армированного с обеих сторон слоем стекловолокна. Алюминиевая фольга для герметизирующего листа (4) с обеих сторон может быть дополнительно армирована слоем полиуретана методом термокаландрирования или ламинирования.

Выступающая краевая часть герметизирующего листа (4) может быть с одной стороны стыковочной панели (1) или с обеих ее сторон, в зависимости от длины и места установки данной панели (1) относительно ориентации стенки резервуара.

Герметизирующий лист (4) может выступать за край теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1) с одной стороны (Фиг.2(б)). Например, в случае, если стыковочная панель примыкает к краю соседней панели (1), выступать герметизирующий лист (4) будет только с одной стороны. Если стыковочная панель (1) не примыкает к краю соседней стыковочной панели (1), то герметизирующий лист (4) будет выступать за край теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1) с обеих сторон слоя (2) (Фиг. 2(а)).

Нахлест герметизирующего листа (4) стыковочной панели (1) и вспомогательной герметизирующей мембраны (11) каждой из основных панелей (8), между верхними частями (6) которых установлена указанная панель (1), должен быть не менее 100 мм. При меньшем значении нахлеста прочность сцепления клеевого соединения листа (4) с мембраной (11) снижается, тем самым уменьшается надежность обеспечения непрерывности герметичности вспомогательной мембраны (11) при эксплуатации резервуара. Например, когда длина стыковочной изоляционной панели (1) в одном направлении равна длине верхней части (6) основной изоляционной панели (8), необходимо, чтобы герметизирующий лист (4) выступал как минимум на 100 мм с каждой стороны слоя (2) стыковочной панели (1), чтобы обеспечить полную герметизацию вспомогательной мембраны (11), поскольку поверх этих выступов будет установлена перпендикулярная по ориентации стыковочная изоляционная панель (1). Данный вариант осуществления изобретения представлен на Фиг. 3.

Ширина герметизирующего листа (4) может быть меньше ширины теплоизоляционного слоя (2). Этот вариант стыковочной панели (1) может осуществляться при большой ее ширине, т.е. при большом расстоянии между верхними частями (6) основных панелей (8), в целях рационального использования композиционного материала для герметизирующего листа (4). Например, когда расстояние между верхними частями (6) соседних изоляционных панелей (8) больше 350 мм, т.е. когда ширина стыковочной изоляционной панели (1) превышает 350 мм, в целях рационального использования материала можно использовать герметизирующий лист (4) шириной 250 мм. Такая ширина герметизирующего листа (4) будет достаточной в случае, когда заданное расстояние между верхними частями (6) соседних основных изоляционных панелей (8), так называемое межпанельное пространство (18), равно 30 мм, а нахлест герметизирующего листа (4) вдоль краевых зон (15) соседних основных изоляционных панелей (8) с каждой стороны от пространства (18) будет равен 110 мм. Этого будет достаточно для того, чтобы вспомогательная герметизирующая мембрана (11) имела хорошую долговременную механическую прочность.

Для плиты (3) предпочтительно использовать фанеру из березового шпона толщиной 8-12 мм, при этом модуль упругости при изгибе данной фанеры составляет 9000-11000 МПа (при температуре +23°С). Фанера, имеющая такие значения модуля упругости, обладает оптимальными свойствами для применения в заявляемом изобретении. Для обеспечения надежности прочностных характеристик заявляемой изоляционной панели фанера для плиты (3) и верхней плиты (9), которые после установки панелей (1) и (8) в резервуар будут расположены под основной герметизирующей мембраной (5) резервуара, преимущественно должна иметь толщину большую, чем фанера для нижней плиты (14), которая крепится к опорной конструкции резервуара. Например, плита (3) и верхняя плита (9) изготавливаются из фанеры толщиной 12 мм, а нижняя плита (14) - из фанеры толщиной 8 мм.

Теплоизоляционный слой (2) стыковочной изоляционной панели (1), а также первый (10) и второй (13) теплоизоляционные слои основной изоляционной панели (8) могут быть выполнены из газонаполненных полимеров. В качестве материалов для теплоизоляционных слоев могут быть использованы те же материалы, что и для основной изоляционной панели (8), например, вспененные полиуретан (пенополиуретан) или полиизоцианурат (пенополиизоцианурат) с плотностью от 60 до 130 кг/м³, предпочтительно плотностью 110 кг/м³ и теплопроводностью не более 0,024 Вт/(м*К) (при температуре +10°С) или другие подходящие для данной цели газонаполненные полимеры, в том числе армированные, со слабой теплопроводностью и достаточно высокой степенью жесткости.

Теплоизоляционный слой (2) стыковочной изоляционной панели (1), первый (10) и второй (13) теплоизоляционные слои основной изоляционной панели (8) могут быть приклеены к соответствующим плитам (3), (9), (12) и (14), а также к герметизирующему слою (4) с помощью полиуретанового клея под воздействием силовых прижимных нагрузок.

В соответствии с изобретением вспомогательная герметизирующая мембрана (11) в резервуаре обеспечивает гидро- и пароизоляцию в случае повреждения герметичности основной герметизирующей мембраны (5). Для изготовления вспомогательной герметизирующей мембраны (11) используют композиционный материал, состоящий из слоя алюминиевой фольги и слоев стекловолокна, предпочтительно скрепленных между собой с помощью слоев полиуретана. Алюминиевая фольга имеет толщину не менее 70 мкм.

В соответствии с изобретением вспомогательная герметизирующая мембрана (11) может быть приклеена к средней плите (12) с помощью полиуретанового клея под воздействием силовых прижимных нагрузок. Вспомогательная герметизирующая мембрана (11) может быть армирована с обеих сторон слоями стекловолокна, предпочтительно с помощью слоев полиуретана методом термокаландирования или ламинирования. Стекловолокно придает указанной накладке высокую прочность на разрыв, а полиуретан является необходимым вспомогательным компонентом для проведения качественного термокаландирования или ламинирования. При помощи указанных технологий производства достигается высокая межслойная адгезия стекловолокна к алюминиевой фольге.

Для прикрепления основной герметизирующей мембраны (5) к основному изоляционному барьеру на сплошной плоской поверхности (17) имеются анкерные металлические пластины

Основная герметизирующая мембрана (5) может состоять из множества листов, например, из нержавеющей стали, соединенных между собой путем сварки с формированием зон краевого перекрытия для полной герметизации основной герметизирующей мембраны (5) резервуара.

Нижние части (7) основных изоляционных панелей (8) расположены рядом торцевыми частями параллельно друг другу (Фиг.3). Между нижними частями (7) панелей (8) в межпанельном пространстве (18) размещают вставки из теплоизоляционного материала/теплоизоляционные вставки, которые ограничивают явление конвекции в межпанельном пространстве (18). Таким образом, краевая зона (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) одной изоляционной панели (8) образует стык с краевой зоной (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) соседней изоляционной панели (8) через межпанельное пространство (18). Таким образом, после установки стыковочных панелей (1) герметизирующие листы (4) указанных панелей (1) расположены над теплоизоляционными вставками в межпанельном пространстве (18).

Заявляемая стыковочная изоляционная панель (1) предназначена для формирования стенки герметичного изотермического резервуара мембранного типа путем установки панели (1) между верхними частями (6) соседних основных изоляционных панелей (8) поверх вспомогательной герметизирующей мембраны (11).

После установки заявляемых стыковочных панелей (1) герметизирующие листы (4) соседних стыковочных панелей (1) приклеивают к вспомогательной герметизирующей мембране (11). Приклеивание может осуществляться с помощью полиуретанового клея под воздействием силовых прижимных нагрузок.

После установки указанным образом соседних стыковочных изоляционных панелей (1) выступающие краевые части (16) герметизирующих листов (4) стыковочных изоляционных панелей (1) оказываются расположенными внахлест со вспомогательными герметизирующими мембранами (11) каждой из основных панелей (8), между верхними частями (6) которых указанные стыковочные панели (1) размещены, закрывая стыки соседних нижних (7) частей указанных панелей (8) и обеспечивают тем самым непрерывность вспомогательной герметизирующей мембраны (11) между указанными панелями (8), в частности нижних частей (7) указанных панелей (8).

Заявляемая конструкция стыковочной изоляционной панели (1), будучи установленной для формирования стенки герметичного резервуара, обеспечивает непрерывность вспомогательной герметизирующей мембраны (11) и, следовательно, защиту вспомогательного изоляционного барьера от рисков протечки низкотемпературной жидкости, в том числе СПГ, при повреждении основной герметизирующей мембраны (5). Таким образом, никакие дополнительные элементы, в том числе герметизирующие гибкие ленты, в настоящем изобретении не используются.

Заявляемый герметичный резервуар изготавливают следующим способом:

- устанавливают и фиксируют основные изоляционные панели (8) таким образом, что нижние части (7) основных изоляционных панелей (8) расположены торцевыми частями параллельно друг другу, так что краевая зона (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) одной изоляционной панели (8) расположена рядом на заданном расстоянии от краевой зоны (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) соседней изоляционной панели (8),

- между верхними частями (6) основных изоляционных панелей (8) устанавливают и приклеивают поверх краевых зон (15) указанных панелей (8) стыковочные изоляционные панели (1) таким образом, что верхние плиты (9) основных изоляционных панелей (8) и плиты (3) стыковочных изоляционных панелей (1) формируют, по существу, сплошную плоскую поверхность (17), способную поддерживать основную герметизирующую мембрану (5), при этом выступающие краевые части (16) герметизирующих листов (4) стыковочных изоляционных панелей (1) размещают с нахлестом не менее 100 мм со вспомогательными герметизирующими мембранами (11) каждой из основных панелей (8), между верхними частями (6) которых указанные стыковочные панели (1) размещены, закрывая стыки нижних (7) частей указанных панелей (8) и обеспечивая тем самым непрерывность вспомогательной герметизирующей мембраны (11) между указанными панелями (8),

- устанавливают и закрепляют на сплошной плоской поверхности (17) основную герметизирующую мембрану (5).

Предлагаемый способ изготовления резервуара исключает несколько технологических этапов, указанных в прототипе, поскольку приклеивание гибкого листового материала (герметизирующего листа (4)) осуществляется в процессе установки непосредственно стыковочных изоляционных панелей (1), которые включают в себя герметизирующие листы (4), образующие их нижнюю поверхность. При применении заявляемого способа изготовления резервуара время его сборки сокращается ввиду отсутствия дополнительных этапов (подготовки и приклеивания герметизирующих лент в местах стыков), при этом способ изготовления упрощается, поскольку отпадает необходимость не только в подготовке и использовании дополнительных герметизирующих лент, но и в применении для их приклеивания вспомогательного оборудования, в том числе прижимных и нагревательных устройств, которые используются при сборке стенки резервуара известными из уровня техники способами.

Изобретение относится к устройствам для хранения и/или транспортирования низкотемпературной жидкотекучей среды, в частности к стыковочным изоляционным панелям, используемым в стенках герметичных изотермических резервуаров мембранного типа для хранения и/или транспортирования сжиженного газа. Настоящее изобретение также раскрывает герметичный резервуар со стенкой, содержащей стыковочную изоляционную панель (1), и способ его изготовления. Стыковочная панель (1) содержит теплоизоляционный слой (2) с приклеенной фанерной плитой (3), формирующей верхнюю поверхность панели (1), а также герметизирующий лист (4), выполненный из композиционного материала, состоящего из слоя алюминиевой фольги, армированного с обеих сторон слоем стекловолокна, и приклеенный к слою (2). Герметизирующий лист (4) формирует нижнюю поверхность панели (1). Длина герметизирующего листа (4) превышает длину теплоизоляционного слоя (2), вследствие чего герметизирующий лист (4) выступает за край слоя (2) вдоль ширины панели (1). Стыковочная панель (1), будучи установленной между верхними частями (6) основных изоляционных панелей (8) стенки резервуара, закрывает стык нижних (7) частей указанных панелей (8), обеспечивая непрерывность вспомогательной герметизирующей мембраны (11) и защиту вспомогательного изоляционного барьера при повреждении основной герметизирующей мембраны (5). В изобретении достигается упрощение способа изготовления герметичного резервуара и сокращение времени сборки его стенки при сохранении изоляционных свойств резервуара. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Стыковочная изоляционная панель (1) для стенки герметичного резервуара мембранного типа для низкотемпературной жидкотекучей среды, которая содержит теплоизоляционный слой (2) с приклеенной плитой (3), выполненной из фанеры, полностью покрывающей указанный слой (2) и формирующей верхнюю поверхность панели (1), отличающаяся тем, что содержит приклеенный к теплоизоляционному слою (2) герметизирующий лист (4), формирующий нижнюю поверхность панели (1) и выполненный из композиционного материала, состоящего из слоя алюминиевой фольги, армированного с обеих сторон слоем стекловолокна, причем длина герметизирующего листа (4) превышает длину теплоизоляционного слоя (2), вследствие чего герметизирующий лист (4) выступает за край указанного слоя (2) вдоль ширины панели (1), причём стыковочная панель (1) выполнена с возможностью установки между верхними частями (6) основных изоляционных панелей (8) стенки и закрывания стыка нижних (7) частей указанных панелей (8).

2. Стыковочная изоляционная панель (1) по п.1, отличающаяся тем, что герметизирующий лист (4) выступает за край теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1) с одной стороны указанного слоя (2).

3. Стыковочная изоляционная панель (1) по п.1, отличающаяся тем, что герметизирующий лист (4) выступает за край теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1) с обеих сторон указанного слоя (2).

4. Стыковочная изоляционная панель (1) по п.1, отличающаяся тем, что ширина герметизирующего листа (4) меньше ширины теплоизоляционного слоя (2).

5. Стыковочная изоляционная панель (1) по п.1, отличающаяся тем, что плита (3) выполнена из фанеры из березового шпона преимущественно имеет толщину 8-12 мм и модуль упругости при изгибе 9000-11000 МПа (при температуре +23°С).

6. Стыковочная изоляционная панель (1) по п.1, отличающаяся тем, что теплоизоляционный слой (2) выполнен из газонаполненных полимеров плотностью от 60 до 130 кг/м³ и теплопроводностью не более 0,024 Вт/(м*К) при температуре +10°С, предпочтительно из пенополиуретана или пенополиизоцианурата.

7. Стыковочная изоляционная панель (1) по п.1, отличающаяся тем, что теплоизоляционный слой (2) приклеен к плите (3) и герметизирующему слою (4) с помощью полиуретанового клея под воздействием силовых прижимных нагрузок.

8. Стыковочная изоляционная панель (1) по п.1, отличающаяся тем, что алюминиевая фольга для герметизирующего листа (4) с обеих сторон дополнительно армирована слоем полиуретана методом термокаландрирования или ламинирования.

9. Герметичный резервуар мембранного типа для низкотемпературной жидкотекучей среды со стенкой, в котором стенка резервуара содержит последовательно расположенные: основную герметизирующую мембрану (5), предназначенную для контакта с низкотемпературной жидкотекучей средой, находящейся в резервуаре, основной изоляционный барьер, образованный верхними частями (6) основных изоляционных панелей (8) и стыковочными изоляционными панелями (1), и вспомогательный изоляционный барьер, образованный нижними частями (7) основных изоляционных панелей (8),

причем каждая основная изоляционная панель (8) состоит из верхней части (6), образованной последовательно расположенными и приклеенными друг к другу, верхней плитой (9) и первым теплоизоляционным слоем (10), и нижней части (7), образованной последовательно расположенными и приклеенными друг к другу вспомогательной герметизирующей мембраной (11), средней плитой (12), вторым теплоизоляционным слоем (13) и нижней плитой (14),

причем каждая вспомогательная герметизирующая мембрана (11) полностью накрывает среднюю плиту (12), а верхняя часть (6) основной изоляционной панели (8) накрывает центральную зону вспомогательной герметизирующей мембраны (11) таким образом, что вспомогательный изоляционный барьер образует первый прямоугольный контур больших размеров, чем второй прямоугольный контур, образованный верхней частью (6) основной теплоизоляционной панели (8), в результате чего краевые зоны (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) вдоль четырех краев первого прямоугольного контура остаются незакрытыми верхней частью (6) основной теплоизоляционной панели (8),

причем нижние части (7) основных изоляционных панелей (8) вспомогательного изоляционного барьера расположены торцевыми частями параллельно друг другу, так что краевая зона (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) одной изоляционной панели (8) расположена рядом на заданном расстоянии с краевой зоной (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) соседней изоляционной панели (8),

причем каждая стыковочная изоляционная панель (1) содержит теплоизоляционный слой (2) с приклеенной плитой (3), выполненной из фанеры, полностью накрывающей указанный слой (2) и формирующей верхнюю поверхность панели (1), и указанные панели (1) размещены между верхними частями (6) основных изоляционных панелей (8) таким образом, что верхние плиты (9) основных изоляционных панелей (8) и плиты (3) стыковочных изоляционных панелей (1) формируют, по существу, сплошную плоскую поверхность (17), на которую прикрепляют основную герметизирующую мембрану (5),

отличающийся тем, что каждая стыковочная теплоизоляционная панель (1) содержит приклеенный к теплоизоляционному слою (2) герметизирующий лист (4), формирующий нижнюю поверхность панели (1) и выполненный из композиционного материала, состоящего из слоя алюминиевой фольги, армированного с обеих сторон слоем стекловолокна, причем длина герметизирующего листа (4) превышает длину теплоизоляционного слоя (2), вследствие чего герметизирующий лист (4) имеет по меньшей мере одну краевую часть (16), выступающую за край теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1) и образующую при установке стыковочной изоляционной панели (1) нахлест не менее 100 мм со вспомогательными герметизирующими мембранами (11) каждой из основных панелей (8), между верхними частями (6) которых указанная стыковочная панель (1) установлена, закрывая стыки нижних (7) частей указанных панелей (8) и обеспечивая тем самым непрерывность вспомогательной герметизирующей мембраны (11) между указанными панелями (8).

10. Герметичный резервуар по п.9, отличающийся тем, что герметизирующий лист (4) выступает за края теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1) с одной стороны указанного слоя (2).

11. Герметичный резервуар по п.9, отличающийся тем, что герметизирующий лист (4) выступает за края теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1) с обеих сторон указанного слоя (2).

12. Герметичный резервуар по п.9, отличающийся тем, что ширина приклеенного герметизирующего листа (4) меньше ширины теплоизоляционного слоя (2).

13. Способ изготовления герметичного резервуара мембранного типа для низкотемпературной жидкотекучей среды, содержащего набор основных (8) и стыковочных (1) изоляционных панелей и основную герметизирующую мембрану (5), предназначенную для контакта с низкотемпературной жидкотекучей средой, находящейся в резервуаре,

причем каждая основная изоляционная панель (8) состоит из верхней части (6), образованной последовательно расположенными и приклеенными друг к другу верхней плитой (9) и первым теплоизоляционным слоем (10), и нижней части (7), образованной последовательно расположенными и приклеенными друг к другу вспомогательной герметизирующей мембраной (11), средней плитой (12), вторым теплоизоляционным слоем (13) и нижней плитой (14),

причем каждая вспомогательная герметизирующая мембрана (11) полностью накрывает среднюю плиту (12), а верхняя часть (6) основной изоляционной панели (8) накрывает центральную зону вспомогательной герметизирующей мембраны (11) таким образом, что вспомогательный теплоизоляционный барьер образует первый прямоугольный контур больших размеров, чем второй прямоугольный контур, образованный верхней частью (6) основной теплоизоляционной панели (8), в результате чего краевые зоны (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) вдоль четырех краев первого прямоугольного контура остаются незакрытыми верхней частью (6) основной теплоизоляционной панели (8),

причем каждая стыковочная изоляционная панель (1) содержит теплоизоляционный слой (2) с приклеенной плитой (3), выполненной из фанеры, полностью накрывающей указанный слой (2) и формирующей верхнюю поверхность панели (1), и с приклеенным герметизирующим листом (4), формирующим нижнюю поверхность панели (1) и выполненным из композиционного материала, состоящего из слоя алюминиевой фольги, армированного с обеих сторон слоем стекловолокна, причем длина герметизирующего листа (4) превышает длину теплоизоляционного слоя (2), вследствие чего герметизирующий лист (4) имеет по меньшей мере одну краевую часть (16), выступающую за край теплоизоляционного слоя (2) вдоль ширины панели (1),

в котором

устанавливают и фиксируют основные изоляционные панели (8) таким образом, что нижние части (7) основных изоляционных панелей (8) расположены торцевыми частями параллельно друг другу, так что краевая зона (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) одной изоляционной панели (8) расположена рядом на заданном расстоянии от краевой зоны (15) вспомогательной герметизирующей мембраны (11) соседней основной изоляционной панели (8),

между верхними частями (6) основных изоляционных панелей (8) устанавливают и приклеивают поверх краевых зон (15) указанных панелей (8) стыковочные изоляционные панели (1) таким образом, что верхние плиты (9) основных изоляционных панелей (8) и плиты (3) стыковочных изоляционных панелей (1) формируют, по существу, сплошную плоскую поверхность (17), на которую прикрепляют основную герметизирующую мембрану (5), при этом выступающие краевые части (16) герметизирующих листов (4) стыковочных изоляционных панелей (1) образуют нахлест не менее 100 мм со вспомогательными герметизирующими мембранами (11) каждой из основных панелей (8), между верхними частями (6) которых указанные стыковочные панели (1) установлены, закрывая стыки нижних (7) частей указанных панелей (8) и обеспечивая тем самым непрерывность вспомогательной герметизирующей мембраны (11) между указанными панелями (8),

устанавливают и закрепляют на сплошной плоской поверхности (17) основную герметизирующую мембрану (5).