Резервуар для низкотемпературных жидкостей Советский патент 1982 года по МПК F17C5/00 

(54) РЕЗЕРВУАР ДЛЯ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНЫХ Изобретение относится к криогенн технике, в частности к конструкции крупных реогенных резервуаров, для сжиженного природного газа. Известны резервуары, включающие теплоизоляцию из вспененных материалов, которая поддерживается с помо щью элементов, например, болтов, за крепленных на непроницаемой для жид кости стенке резервуара til. Недостатком таких резервуаров яв ляется малая прочность их теплоизоляции. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является резервуар, содержащий наружную и внутреннюю оболочки, размещённую между ними теплоизоляцию, выполненную в виде слоев вспененного материала и прово лочных сеток, установленных эквидес тантно внутренней оболочке резервуара, и слой, непроницаемый для жидк ти и размещенный между внутренней ЖИДКОСТЕЙ оболочкой резервуара и теплоизоляцией 2 . Однако в данном резервуаре теплоизоляция также имеет недостаточную прочность и может растрескиваться при охлаждении до криогенных температур. Цель изобретения - увеличение прочности теплоизоляции и предотвращение ее растрескивания. Поставленная цель достигается тем, что резервуар дополнительно со держит слои волокнистого материала, размещенные между слоями вспененного материала, проволочные сетки установлены между слоями волокнистого и, вспененного материалов в плоскости их соприкосновения, а шаг между сет ками, и размеры их ячеек уменьшаются; в сторону внутренней оболочки резер вуара. На фиг.1 изображен резервуар-, предназначенный для низкотемпературных жидкостей, частичный разрез; на фиг.2 - размещение болтов для крепления изоляции на внутренней поверхнести стенки резервуара; на фиг.З разрез по вертикали одного из опорных болтов; на фиг. - теплоизолирующая оболочка со слоями волокнистого материала, частичный разрез; на фиг. 5 узел I по фиг Л, показывающий конструкцию изоляции.

Резервуар содержит стенку 1, которая может иметь любую форму. Лист металла, образующий резервуар, является, например, стальным листом, употребляемым обычно в качестве конструкционного материала при строительстве судов. Один из металлических анкеров 2, предназначенный в качестве седел для опорных болтов, показан приваренным точечной сваркой в зоне 3 к внутренней поверхности стенки 1 резервуара.

В анкер 2 ввинчен нижний конец полого опорного болта k, который внутри заполнен полиуретановой пеной или другим теплоизолирующим материалом 5. Струны 6 и 7 из стекловолокна или проволоки из нержавеющей стали поддерживаются и натягиваются болтами в виде множества слоев, образующих сетки, эквидистантные внутренней поверхности стенки резервуара. Струны 6 и 7 расположены так, что чем ближе они приближаются к низкотемпературной стороне, тем больше плотность их взаимного размещения.

Винтом 8 к головке опорного болта k прикреплен фанерный лист 9. Последний выполнен с отверстиями и снабжен заглушками 10, через отверстия пенополиуретан инжектируется в пространство между листом 9 и стенкой 1 , так что получается теплоизоляционный слой 11 из жесткой полиуретановой пены. Затем отверстия закрывают заглушками 10. Поверхность листа 9 покрыта многослойным покрытием 12, образованным из нескольких слоев стекловолокна и эпоксидной смолы, или полиуретановой смолы, лежащих поочередно друг на друге с целью предотвращения контакта криогенной жидкости со швами листа 9При использовании жесткого полиуретана в качестве теплоизолирующего материала наблюдается тенденция к увеличению напряжений натяжений на низкотемпературной стороне, тогда как с повышением температуры напряжения уменьшаются и создается некоторое напряжение сжатия на высокотемпературной стороне. В ряде случаев термические напряжения растяжения будут достаточно сильными, чтобы вызвать растрескивание изолирующего слоя.

Теплоизоляция рассчитана на предотвращение растрескивания изолирующего слоя под влиянием термических напряжений посредством сеток из струн 6 и 7 с более низким коэффициентом линейного удлинения, чем коэффициент линейного удлинения изолирующего материала .

Кроме того, вертикальные промежутки между стенками выполнены меньшими на низкотемпературной стороне для дополнительного напряжения теплоизолирующего слоя 11.

Предлагаемая конструкция изолирующего слоя дает особенные преимущества при крупных резервуарах, например с площадью данной части 30 х 30 и высотой более 20 м, изолируемых полностью. В углах такого громадного резервуара термические напряжения могут возрасти до значительных величин. Поскольку опорные болты Ц сами по себе являются хорошими изоляторами натянутые между ними металлические сетки будут вызывать передачу тепла в направлении, эквидистантном стальному листу резервуара. В поперечном направлении передача тепла имеет место только через изолирующий слой 11 и через опорные болты 4. Натяжение металлических сеток с помощью болтов k выгодно тем, что сетки помогают уравнять распр еделение температуры на единицу толщины изолирующего слоя 11 и делают одинаковыми напряжения в слое при температурном воздействии слоя жидкости 13.

Желательно, чтобы расположение опорных болтоа 4 было осуществлено {фиг.2) так, чтобы промежутки между струнами из стекловолокна или металлическими проволоками 6 и 7 могли варьироваться в широких пределах.

На опорных болтах k (фиг.З) могут быть предусмотрены крючки k для размещения струн или проволок.

Известно, что полиуретановая пена наносимая путем разбрызгивания или иным ббычным путем, может хорошо служить в качестве термоизоляции при температурах до -100 . Поэтому в целом экономичная и эффективная конструкция может быть получена путем 5 создания изоляции для температур этого уровня обычным путем с последу ющим созданием изоляции для более низких температур согласно настоящему описанию. Также представлена теплоизоляция с вторичной непроницаемой для жидкости стенкой, параллельной внутренней поверхности резервуара и находящейся на расстоянии от нее, причем изолирующая структура создается по направлению внутрь от вторичной стен ки. Вторичная, непроницаемая для жидкости, стенка 15 опирается на болты k. В промежуток между стенкой 15 и внутренним корпусом судна 1 инжектируется раствор теплоизолирующегося материала 16. Вторичная стенка 15 и изолирующий материал 16 могут быть заранее сформированы в виде панели заводского изготовления и панели могут собираться на месте. Расширяемый раствор жесткого уретана разбрызгивается и вспенивается по внутренней поверхности вторичной, непроницаемой для жидкости, стенки 15, образуя таким образом теплоизолирующие слои и .д. Короткое штапельное стекловолокно 21 разрыхляется и разбрасывается по вспененным изолирующим слоям 18 и 20 Перекрещивающиеся проволоки 22 и 23 натягиваются в виде сетки поверх сло стекловолокна 21, а затем путем пенообразования разбрызгиванием наносится следующий изолирующий слой, в результате чего сетки погружаются в изолирующий слой. Таким образом слои изоляции и проволоки чередуются несколько раз до получения многослойного покрытия с желательной толщиной стенки. С целью образования самого внутреннего слоя поверх изолирующего слоя разбрызгивается пенообразующий агент 2Д, содержащий короткое штапельное стекловолокно, и полученный смешанный слой затем покрывается не проницаемой для жидкости стенкой 25 выполненной из стеклоткани и синтетической смолы, например полиуретановой смолы. При изготовлении такой изоляции в момент нанесения слоя полиуретана короткие штапельные стеклянные воло на проявляют тенденцию к всплытию, но удерживаются от этого сетками. . Слои сетки из проволоки 22 и 23 могут быть образованы способом, по0«казенным на фиг.5- Поверхность образованного вспениванием слоя электростатически заряжается, благодаря чему короткие штапельные стеклянные волокна приподнимаются и образуют на статически заряженной поверхности эластичный слой, сетки временно закрепляются над этим слоем путем точечного разбрызгивания расширяющегося изолирующего материала, как показано в точке 2б. Затем наносится следующий изолирующий слой полиуретана. Благодаря описанным выше особенностям, предлагаемое изобретение позволяет испольйовать обычные стальные листы для стенки 1 резервуара, обеспечивая тем самым существенный выигрыш в стоимости. Кроме того, промежутки между стекловолокнистыми струнами или металлическими проволоками, образующими сетки, .параллельные стенке резервуара, могут постепенно уменьшаться, обеспечивая эффективное и достаточное усиление изолирующего слоя с целью решения проблемы имеющих место термических напряжений. Если проволоки и короткие штапельные стеклянные волокна используются в комбинации, образуя проволочные слои, получаемые при этом сетчатые структуры могут иметь крупные ячейки, поскольку стекловолокно заполняет ячейки и обеспечивает усиление желательно прочности. Например, сеть из проволоки, которая должна иметь ячейку размеров около 5 мм, может содержать гораздо более крупные ячейки размером 20 мм, если проволоки дополнены стекловолокном. Дополнительным преимуществом, связанным с использованием металлических проволок в качестве сеточного материала, является то, что распределение температуры в горизонтальном направ- ении изолирующего покрытия оказывается однородным, и может быть предотвращено появление каких-либо локальных термических напряжений в покрыии. Формула изобретения Резервуар для низкотемпературных идкостей, содержащий наружную и нутреннюю оболочки, размещенную ежду ними теплоизоляцию, выполненала и проволочных сеток, установленных эквидестантно внутренней оболочке резервуара, и слой непроницаемый для жидкости, размещенный между внут ренней оболочкой резервуара и теплоизоляцией, отличающийс я тем, что, с целью увеличения прочности теплоизоляции и предотвращения ее растрескивания, резервуар дополнительно содержит слои волокнистого материала, размещенные между слоями вспененного материала, прово3 ,Ш 1/3

,12

/

jL

V / if/X ZtiCn-V г

.,.

Vjry-;;.--i-v:fy.;AVj j; :y-y.

... -./...;::.;.:, ;i-v.

.

f :Sv --y «sI-J-.A:W«.L-b -4VH i

у fi

i.

Ш7

;i; ;jgvi; ;i: :;

: Vj V. .; -4..- :: iy-y i

. .t u-.i .-r.-V . УЛ .-1ТА. ми волокнистого и вспененного материалов в плоскости их соприкосновения, а шаг между сетками и размеры их ячеек уменьшаются в сторону внутренней оболочки резервуара. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Патент Франции № 2109153, кл. F 16 L 59/00, 25.05.72: 2.Патент ФРГ № 1289071, кл. 17 9 , 02.11 .69.

jj-... .;V-- - ,-.. ;.

зг

iy/ VrJ- /:: : :;c;; /.-.Y ry/i;

77

Фиг.

Э1.

©

®

®

@

©

Фаг.2..

щщщщ Д§ §Ш ш% ш:;ц;)

.x M S jvji.

2::Jm- ---i.iff:ff-:-i - i: - i: lii;

/ j(

..чI-i iP.IiiOiSjix . vt-J-/tjii -illj . iSTii

... StfV Vt.N«,.V. J C/NT-r . ...i (.i

4Q 27

. --- -XJ c -o i el-::.;----V-:;-::v -V rai g Jgfeiiij j

{ i- -v d{5y;yb 4:: v; :,ti.rvfv ::

25

/

8 Фи.г.5

2f 23