CN106104137A - 低温罐装置以及设置有该低温罐装置的海上船舶 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温罐装置(10)，该低温罐装置包括用于储存液化气体的储存空间(16)的罐体(12)，所述低温罐装置具有安全阀装置(25)，其中，至少一个压力释放阀(26)直接连接至罐体(12)的储存空间(16)。存在一个布置成直接连接至罐体的同一表面(22′)上的至少两个位置(24′，24″)的压力释放阀(26)。

Description

低温罐装置以及设置有该低温罐装置的海上船舶

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的低温罐装置，其包括包围用于储存液化气体的储存空间的罐体。

本发明还涉及一种海上船舶，其包括布置成燃烧气体燃料的动力装置以及用于存储液化形式的燃料的低温罐装置。

背景技术

气体燃料在各种类型的海上船舶中的使用正在增加，这是因为其相比于例如重油或船用柴油的清洁燃烧和可获得性。

气体通常以液相在低温下储存于一个或多个罐中。通常，罐被填充以使得始终具有液相和气相的气体，液体物质位于气相气体的下方，其在罐体的上部保留一空间。即使罐体被如此隔离，热量损失也会导致气体的自然蒸发，从而增加罐内的压力。还有其它可能的原因会导致罐内压力的增加。为了在这样的罐中安全地存储液化气体，所述罐设置有流体连接至罐的上部的压力释放阀。

已经发现，这种低温罐在海上船舶中的应用对于罐体提出了特殊的需求，尤其是对于安全问题。

本发明的目的是提供一种低温罐装置以及具有该低温罐装置的海上船舶，其中罐装置的安全性得以提高。

发明内容

本发明的目的大体通过这样一种低温罐装置而得以实现，该低温罐装置包括：罐体，该罐体包围用于储存液化气体的储存空间；安全阀装置，该安全阀装置具有布置成与所述罐体的所述储存空间流动连接的至少一个气体压力释放阀。本发明的特征在于，所述安全阀装置设置有：导管，该导管的一端连接至所述至少一个压力释放阀，并且该导管的另一端设置有分支点；以及至少两个分支导管，所述至少两个分支导管与所述罐体的所述储存空间中的两个分开的位置连续地流动连接，并且所述分支点被布置成在与所述罐体的表面相距一距离的位置处延伸。

当压力释放阀直接连接至罐体时，在罐的内部气体空间和所述阀之间没有障碍。当压力被释放时，气体可以以气态形式流出，并且，同时，以液体形式流经安全阀的气体被阻止或最少化。这提供了改善安全性的效果，使得储存空间和压力释放阀之间的连接不易被空间中的液化气体阻塞。

根据本发明的实施方式，至少一个压力释放阀直接连接至罐体的同一表面上的至少两个位置，并且通向储存空间。

根据本发明的实施方式，所述分支点被布置成在与罐体的中心相距一距离的位置处延伸。

根据本发明的实施方式，所述至少一个压力释放阀直接连接至罐体的表面上的至少两个位置，当罐在其支撑腿上或者在其它水平定位的装置上被定位在水平面上时，所述位置与穿过罐体的中心轴线的水平面之间的距离是可能的最长竖直距离。

根据本发明的实施方式，所述安全阀装置的所述至少两个分支导管被布置成在至少两个位置处通向所述储存空间，当所述罐在其支撑腿上被定位在水平面上时，所述至少两个位置与穿过所述罐体的中心轴线延伸的水平面之间的距离是可能的最长竖直距离。

根据本发明的实施方式，所述罐具有圆柱形主体，并且所述分支点被布置成在与罐体的表面相距一距离的位置处延伸，其中所述距离是径向距离。

这提供了可以尽可能满地填充罐并且仍能减少液化气体流经压力释放阀的可能性的效果。

根据本发明的实施方式，所述安全阀装置包括从所述至少一个压力释放阀至罐的至少两个流体连接，并且所述流体连接被布置成使得，所述至少两个流体连接中的至少一个流体连接在罐体的表面中位于这样的位置，当罐体被液体燃料填充的量小于或等于98％以及从其水平位置倾斜不大于22.5°时，所述位置与罐的缺量空间(ullagespace)保持连通。

这提供了即使在罐处于倾斜位置并填充有液化气体的情况下也可以确保从液化气体的表面的上方的缺量空间至压力释放阀的连通被开启的效果。

根据本发明的实施方式，安全阀装置的至少两个分支导管被布置成大致在罐体的两个相对端处通向储存空间。

根据本发明的实施方式，分支导管被布置在罐的外侧并且被布置成当从分支点朝向连接点延伸时逐渐靠近罐的表面。

根据本发明的实施方式，分支导管被布置在罐的内侧，并且被布置成与罐的壁平行并且靠近所述罐的所述壁。

根据本发明的实施方式，所述至少一个压力释放阀直接连接于其上的所述至少两个位置位于罐的表面的两个相对端处。

根据本发明的实施方式，所述分支点被布置成与罐体的表面相距一距离。

根据本发明的实施方式，所述分支点被布置成在与罐体的表面相距一距离的位置处延伸，其中，所述距离由以下公式确定：

d＝tan(α)·L

其中

d＝从流动连通的位置/罐体的表面到分支点的距离；

α＝罐体的最大设计倾斜角(maximum design angle of listing)；以及

L＝从第一分支导管的畅通流动连接(clear flow connection)的位置到分支点的纵向距离。

本发明的目的还通过一种海上船舶得以实现，该海上船舶包括被布置成燃烧气体燃料的动力装置并且设置有用于储存液化形式的燃料的低温罐装置。本发明的特征在于，所述低温罐装置包括：罐体，该罐体包围用于储存液化气体的储存空间；安全阀装置，该安全阀装置具有布置成与所述罐体的所述储存空间流动连接的至少一个气体压力释放阀，所述安全阀装置设置有：导管，该导管的一端连接至所述至少一个压力释放阀，并且该导管的另一端设置有分支点；以及至少两个分支导管，所述至少两个分支导管与所述罐体的所述储存空间中的两个分开的位置连续地流动连接，并且所述分支点被布置成在与所述罐体的表面相距一距离的位置处延伸。

根据本发明的实施方式，罐体是具有纵向轴线的细长形，其中罐体以其纵向轴线平行于船舶的纵向轴线的方式设置于海上船舶内。通过本发明，即使在罐体以其纵向轴线平行于船舶的纵向轴线的方式设置于海上船舶内的情况下也可以获得操作上的优势，这是因为船舶俯仰的变化或者不同的倾斜位置可能导致本发明提供了解决方案的问题。

根据本发明的实施方式，所述罐体是具有纵向轴线的细长形，其中罐体以其纵向轴线相对于海上船舶的纵向轴线而言围绕该海上船舶的竖直轴线成角度的方式布置于海上船舶内。

根据本发明的实施方式，罐体以其纵向轴线横交船舶的纵向轴线的方式布置于海上船舶内。

根据本发明的实施方式，低温罐装置是根据权利要求2至7中的任一项所述的低温罐装置。

关于应用，采用海上船舶的运动的下述定义。起伏是线性竖直(上/下)运动。摇摆是线性横向(一侧到一侧)运动。波动是线性纵向(前/后)运动。

竖直轴线是竖直穿过船舶并且穿过其重心延伸的假想线。横向轴线是水平越过船舶并且穿过重心延伸的假想线。纵向轴线是水平穿过船舶的长度方向并且穿过重心且平行于水线延伸的假想线。

已知围绕轴线的运动，例如，翻滚、俯仰和偏航。俯仰是船舶围绕其横向(一侧到一侧)轴线的转动。翻滚是船舶围绕其纵向(前/后)轴线的转动。在轴线上偏移或偏离其正常位置被称为倾斜(list)或摇摆(heel)。摇摆是指故意或预期的偏移，例如，因航行、转向或其它船只动作由风压造成的。倾斜通常指无意识的或者未预料到的偏移，例如，因涨潮、战争破坏、转移货物等造成的。偏转是围绕其竖直轴线的转动。在轴线上偏移或偏离其正常位置被称为偏离。

附图说明

下面将参照所附的代表性的示意性附图来说明本发明，其中

图1示出了根据本发明的实施方式的用于海上船舶的低温罐装置；

图2示出了根据本发明的实施方式的具有低温罐装置的海上船舶；以及

图3示出了根据本发明的另一实施方式的用于海上船舶的低温罐装置。

具体实施方式

在图1中示意性示出了根据本发明的实施方式的低温罐装置10或罐。图1的上部视图示出了罐装置的侧视图，并且下部视图示出了罐装置的横截面视图。罐装置包括罐体12。罐体12设置有包围整个罐体的绝缘体14，然而，出于清楚的目的，此处仅示出了绝缘体的一部分。罐具有内部空间，即，用于储存液化形式的气体的储存空间16。气体，例如液化天然气，在相当低的温度下储存在罐中，尤其是在被描述为低温状态的约-162℃的温度下储存在罐中。通常，气体填充罐，使得作为液化气体的部分气***于罐底部，占据所谓的液化气体空间，并且作为气态气体的部分位于上部，即，该罐的在空间中的液化气体的表面的上方的缺量空间。

图1的实施方式中的罐具有圆柱形的基部12.1和圆顶状的端部12.2，其是用于这样的压力容器的常规结构。应当理解，实际上未示出与低温罐装置相关的所有细节，而是仅示出了对于理解本发明很重要的特征。

罐体为细长形并且具有穿过圆顶状端部12.2延伸的纵向轴线18。在图1中，纵向轴线也是中心纵向轴线。罐体12可以理解成在纵向方向上具有两个半部：布置罐体的支撑腿20的第一半部12′；以及与第一半部12′相对的第二半部12″。此处，半部意味着罐体的180°的部分，使得当在支撑腿上被定位在水平面上时，两个半部被穿过罐体12的中心轴线的水平面分隔。两个半部的外表面形成罐体12的两个相对的表面22′、22″。罐体12的上部位于其第二半部上。

罐装置10设置有布置成与罐的缺量空间流体连接的安全阀装置25。安全阀装置25又包括至少一个压力释放阀26。尤其在图1的实施方式中，布置有两个平行的压力释放阀26。也可以想到例如仅设置一个压力释放阀，但是两个平行的阀被设置以用于提高冗余量。压力释放阀可以布置在两个阀27之间，阀27便于维护或者当另一个正在被使用时取代一个压力释放阀。

压力释放阀26直接连接至罐体12的储存空间16，使得气体压力可直接作用在压力释放阀26上。这意味着，压力释放阀26被布置成在压力超过预定压力水平的情况下通过开启从罐空间的缺量空间到具有低压的位置(例如，周围空气)的流动连通来释放罐空间中的压力。如图1中所描述的，压力释放阀26直接连接至罐体12中位于圆柱形基部12.1的端部的两个位置24′、24″。流体连接的准确点24′、24″(即，流动连通通向罐的储存空间16的位置)被布置成，当罐体被水平地布置成其预期的操作位置时，靠近罐体12的上部内表面22。此外，流动连通通向罐的储存空间16的位置彼此隔开一定的距离是有利的。

释放阀借助于导管28(例如，管子)连接到罐体12的储存空间16。因此，所述装置包括导管，该导管在其一端连接至压力释放阀26并且设置有分支点30和两个分支导管32′、32″，这两个分支导管直接连接至罐中的两个分开的位置24′、24″，即，与两个分开的位置24′、24″连续地流动连接。此处，分支导管32′、32″被布置在罐空间的外侧，并且导管的端部在靠近罐体的端部的两个分开的位置设置有引导槽(lead-through)。通常，这两个位置位于罐表面22′的相对端。分支导管被布置成当从分支点30延伸至连接点24′、24″时逐渐靠近罐的表面。换言之，导管相对于罐的表面成一角度。

在表面22″的顶部21处提供所述位置是有利的。这样，可以几乎将罐填满并且仍然可以开启从液体气体表面上方的空间至释放阀的连通。当罐在支撑腿20上被定位在水平面上时，表面22′或罐体12的顶部位于这样的位置，该位置与穿过罐体12的中心轴线18延伸的水平面之间的距离是可能的最长竖直距离。分支点30被布置成与罐体的表面的顶部相距距离d。这样，即使罐的位置偏离水平位置而使罐的一端低于另一端，压力释放阀仍将经由连接点24′、24″保持直接连接至两个位置中的至少一个位置，即，与两个位置中的至少一个位置直接连接。

这样，罐的填充了气体的缺量空间将与压力释放阀持续并直接连接，并且即使在其中一个连接位于液化气体的表面的下方的倾斜位置的情况下，另一个连接仍保持畅通以使气体流向压力释放阀。通向缺量空间的连接24′和24″被布置成使得，它们被定位成在罐倾斜时在连接和液化气体的表面之间提供可能的最大气相余量。

在图2中示出了设置有根据本发明的实施方式的低温罐装置的海上船舶100。低温罐装置10类似于图1中所示出的低温罐装置。如上所述，罐体12是具有纵向轴线18的细长形。细长形意味着罐具有一个方向上的第一尺寸，例如长度，该第一尺寸的值大于第二尺寸的值。

$S=\frac{4A}{P}$

其中A是竖直于第一尺寸的方向的横截面面积，并且P是所述横截面面积的横截面的周长，对应于横截面面积的液压直径。

在图2的实施方式中，罐装置被设置于海上船舶100，使得罐***于海上船舶内，其纵向轴线18相对于海上船舶的纵向轴线而言围绕海上船舶的竖直轴线成一角度。具体地，此处，罐体被布置于海上船舶内，其纵向轴线横交海上船舶的纵向轴线并且与海上船舶的竖直轴线成直角(约90°)。这是一个特别的实施方式，其中，翻滚角对于安全阀装置的操作的作用是最大的。然而，即使罐装置被布置于海上船舶100，使得罐体在海上船舶内时，其纵向轴线18平行于海上船舶的纵向轴线，就海上船舶的俯仰角或倾斜角而言，也会存在相应的现象。

在图2中，海上船舶100以翻滚角α倾斜。如从图2中可以看出的，安装阀装置24包括从压力释放阀26到罐的两个流体连接24′、24″。流体连接24′、24″被布置成使得，所述两个流体连接中的至少一个流体连接位于罐体的表面22′中的这样的位置处，该位置与液化气体表面15上方的空间保持连通，其中所述空间也被称为罐的缺量空间。在此处示出的实施方式中，连接24′、24″相对于罐的位置被构造成其特别适用于当罐以小于或等于98％的量填充液体燃料并且从其水平位置倾斜不大于22.5°的情况，在连接24′、24″的位置，流体连通通向缺量空间16′和分支点30。最大填充水平通过选择距离d、连接相对于储存空间的位置以及可接受的倾斜角来确定。

分支点30被布置在与罐体的表面的顶部相距距离d的位置。该距离d由以下公式确定：

d＝tan(α)·L

其中

d＝从罐体的表面到分支点的距离；

α＝罐体的最大设计倾斜角，其在这里对应于海上船舶100的倾斜角；以及

L＝从第一分支导管的畅通的流动连接的位置到分支点的纵向距离。

在图3中示出了本发明的另一实施方式。在图3中示意性示出了罐装置的侧视图。罐装置包括罐体12。罐体12设置有包围整个罐体的绝缘体14，然而，出于清楚的目的，此处仅示出了绝缘体的一部分。罐具有内部空间，即，用于存储液化形式的气体的存储空间16。气体，例如液化天然气，在相当低的温度下储存在罐中，尤其是在被描述为低温状态的约-162℃的温度下储存在罐中。通常，气体填充罐，使得作为液化气体的部分气***于罐底部，占据所谓的液化气体空间，并且作为气态气体的部分位于上部，即，该罐的在空间中的液化气体的表面15的上方的缺量空间16′。

图1的实施方式中的罐具有圆柱形的基部12.1和圆顶状的端部12.2，其是用于这样的压力容器的常规结构。应当理解，实际上未示出与低温罐装置相关的所有细节，而是仅示出了对于理解本发明很重要的特征。

罐装置10设置有布置成与罐的缺量空间16′流体连接的安全阀装置25。安全阀装置25又包括至少一个压力释放阀26。尤其在图1的实施方式中，布置有两个平行的压力释放阀26。

压力释放阀26直接连接至罐体12的储存空间16，使得气体压力可直接作用在压力释放阀26上。如图3中示出的，压力释放阀26直接连接至罐体12中的两个位置24′、24″。该位置设置成靠近罐体12的同一表面22，所述位置意味着流体连接的准确点24′、24″，即，流动连通通向罐的储存空间16的位置。

压力释放阀借助于导管28(例如，管子)连接到罐体12的储存空间16。此处，所述装置包括导管，该导管在其一端连接至压力释放阀26并且设置有分支点30和两个分支导管32′、32″，这两个分支导管直接连接至罐中的两个分开的位置24′、24″，即，与两个分开的位置24′、24″连续地流动连接。此处，分支导管32′、32″被布置在罐空间的内侧，沿着罐的纵向轴线18的方向朝向罐的端部延伸。优选地，分支导管32′、32″沿着纵向方向且靠近罐的上表面在罐的端部附近通向所述罐。分支导管在靠近罐体的纵向中心的位置(即，在罐的中部)设置有共用的引导槽。通常，这两个位置位于罐表面22′的相对端。在附图中，分支导管32′、32″背离罐的表面或着说在该表面的上方向着分支点30延伸一距离d，如结合图1所公开的。

此外，在储存空间的顶部设置分支导管是有利的。这样，可以几乎将罐填满并且仍然可以开启从液体气体表面上方的空间至释放阀的连通。

分支点30被布置成与罐体的表面的顶部相距距离d。这样，即使罐的位置偏离水平位置而使罐的一端低于另一端，压力释放阀仍将经由连接24′、24″保持直接连接至两个位置中的至少一个位置，即，与两个位置中的至少一个位置直接连接。这样，罐的填充了气体的缺量空间16′将与压力释放阀持续并直接连接，并且即使在其中一个连接位于液化气体的表面的下方的倾斜位置的情况下，另一个连接仍保持畅通以使气体流向压力释放阀。通向缺量空间的连接24′和24″被布置成使得，它们被定位成在罐倾斜时在连接和液化气体的表面之间提供可能的最大气相余量。

在其它方面，图3中示出的装置对应于图1中示出的装置。

尽管已经通过示例的方式结合目前被认为是最优实施方式的示例描述了本发明，但应当理解，本发明不局限于已公开的实施方式，而是旨在覆盖其特征的各种组合或变型，以及包括在本发明范围内的一些其它应用，如在所附权利要求中限定的。结合上述任的实施方式提及的细节可以与另外的实施方式组合使用，只要这种组合在技术上是可行的。尤其地，罐的形状可以是不同的。

Claims (12)

1.一种低温罐装置(10)，该低温罐装置包括：

罐体(12)，该罐体包围用于储存液化气体的储存空间(16)；

安全阀装置(25)，该安全阀装置具有布置成与所述罐体(12)的所述储存空间(16)流动连接的至少一个气体压力释放阀(26)，

其特征在于，所述安全阀装置(25)设置有：

导管(28)，该导管的一端连接至所述至少一个压力释放阀(26)，并且该导管的另一端设置有分支点(30)；以及

至少两个分支导管(32′、32″)，所述至少两个分支导管与所述罐体(12)的所述储存空间(16)中的两个分开的位置(24′，24″)连续地流动连接，并且所述分支点(30)被布置成在与所述罐体(12)的表面相距一距离的位置处延伸。

2.根据权利要求1所述的低温罐装置，其特征在于，所述安全阀装置(25)的所述至少两个分支导管(30)连接至所述罐体(12)的同一表面上的至少两个位置(24′，24″)并且通向所述储存空间(16)。

3.根据权利要求1或2所述的低温罐装置，其特征在于，所述安全阀装置(25)的所述至少两个分支导管(30)被布置成在至少两个位置(24′，24″)处通向所述储存空间(16)，当所述罐被水平定位时，所述至少两个位置与穿过所述罐体(12)的中心轴线(18)延伸的水平面之间的距离是可能的最长竖直距离。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的低温罐装置，其特征在于，所述安全阀装置(25)的所述至少两个分支导管(30)被布置成在所述罐体(12)的两个相对端通向所述储存空间(16)。

5.根据权利要求4所述的低温罐装置，其特征在于，所述分支导管(32′，32″)被布置在所述罐的外侧并且被布置成当从所述分支点(30)延伸至所述连接点(24′，24″)时逐渐接近所述罐的所述表面。

6.根据权利要求4所述的低温罐装置，其特征在于，所述分支导管(32′，32″)被布置在所述罐的内侧，并且被布置成与所述罐体(12)的壁平行并且靠近所述罐体(12)的所述壁。

7.根据权利要求1所述的低温罐装置，其特征在于，所述分支点(30)被布置成在与罐体的表面相距一距离的位置处延伸，其中所述距离由以下公式确定：

d＝tan(α)·L

其中

d＝从流动连通的位置到所述分支点的距离；

α＝所述罐体的最大设计倾斜角；以及

L＝从所述第一分支导管的畅通流动连接的位置到所述分支点的纵向距离。

8.一种海上船舶(100)，该海上船舶设置有用于储存液化形式的燃料的低温罐装置(10)，其特征在于，所述低温罐装置(10)包括：

罐体(12)，该罐体包围用于储存液化气体的储存空间(16)；

安全阀装置(25)，该安全阀装置具有布置成与所述罐体(12)的所述储存空间(16)流动连接的至少一个气体压力释放阀(26)，所述安全阀装置(25)设置有：

导管(28)，该导管的一端连接至所述至少一个压力释放阀(26)，并且该导管的另一端设置有分支点(30)；以及

至少两个分支导管(32′、32″)，所述至少两个分支导管与所述罐体(12)的所述储存空间(16)中的两个分开的位置(24′，24″)连续地流动连接，并且所述分支点(30)被布置成在与所述罐体(12)的表面相距-距离的位置处延伸。

9.根据权利要求8所述的海上船舶，其特征在于，所述罐体(12)是具有纵向轴线的细长形，其中，所述罐体(12)以其纵向轴线平行于所述海上船舶的纵向轴线的方式布置于所述海上船舶(100)内。

10.根据权利要求8所述的海上船舶，其特征在于，所述罐体(12)是具有纵向轴线的细长形，其中，所述罐体(12)以其纵向轴线相对于所述海上船舶的纵向轴线而言围绕该海上船舶的竖直轴线成角度的方式布置于所述海上船舶(100)内。

11.根据权利要求10所述的海上船舶，其特征在于，所述罐体(12)以其纵向轴线横交所述海上船舶的纵向轴线的方式布置于所述海上船舶(100)内。

12.根据权利要求8所述的海上船舶，其特征在于，所述低温罐装置(10)是根据权利要求2至7中任一项所述的低温罐装置(10)。