CN114174712A - 用于浮动结构的密封和热绝缘罐 - Google Patents

用于浮动结构的密封和热绝缘罐 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种结合到浮动结构中的罐，其中，该罐包括罐壁，该罐壁包括：热绝缘屏障(2，5)，该热绝缘屏障(2，5)包括多个绝缘面板(7，8)，每个绝缘面板(7，8)包括形成支撑表面的顶部表面、至少两个绝缘面板(7，8)在纵向方向(L)上彼此并置并且被面板间空间(15，21)间隔开，热绝缘屏障(2，5)包括放置在面板间空间(15，21)中的连结垫片(16)；密封部件(4)，该密封部件(4)包括平面的条状部，该平面的条状部沿纵向方向(L)在支撑表面上延伸以及在一个或更多个连结垫片上延伸；其中，至少一个所述连结垫片(16)构造成使得连结垫片(16)的顶部表面(17)在厚度方向(E)上位于支撑表面的下方，并且使得当罐处于装载有液化气体的状态时，所述顶部表面(17)在厚度方向(E)上与支撑表面以小于预先确定的使用期间的最大分离度的非零距离间隔开。

Description

用于浮动结构的密封和热绝缘罐
技术领域
本发明涉及带膜的密封和热绝缘罐的领域。特别地，本发明涉及用于对处于低温的液化气体进行储存和/或运输的密封和热绝缘罐的领域，诸如用于对具有温度例如在-50℃至0℃之间的液化石油气(也称为LPG)的罐进行运输，或者用于在大气压下对约-162℃的液化天然气(LNG)的罐进行运输。因此，罐可以旨在运输液化气体或者旨在接收充当用于推进海上结构的燃料的液化气体。
背景技术
文件FR 2968284公开了一种用于对液化气体进行储存的密封和热绝缘罐，该密封和热绝缘罐结合在海上结构的支撑结构中，所述海上结构的支撑结构例如船的壳体。该罐具有：彼此连结的多个罐壁，并且每个罐壁具有旨在被锚固至支撑结构的两个热绝缘屏障；和两个密封膜。
这种罐的每个热绝缘屏障包括平行六面体形状的多个绝缘面板，这些绝缘面板在纵向方向上以及在横向方向上是并置的。借助于这些绝缘面板的上表面，所述绝缘面板形成用于密封膜的支撑表面。
然而，由于设计和组装的原因，绝缘面板在纵向方向上以称作面板间空间的空间彼此间隔开。由于此原因，在面板间空间的区域中，密封膜并非是由支撑表面支撑的，而是由布置在面板间空间中的填充材料支撑的。
现在，已经发现的是，由于各种因素，船的包括这种罐的梁在船的纵向方向上发生弯曲。例如，船梁的弯曲是由于壳体从该壳体的干船坞状态航行到该壳体的浮动状态期间所引起的，或者是由于壳体在该壳体的生产期间的温度与在该壳体的使用期间的温度之间的温度变化所引起的，再或者是由于船的膨胀而施加在该船上的力所引起的。
发明内容
本发明从以下假设开始：在这些弯曲现象期间，密封膜可能在罐的壁中的一些壁上受到纵向的压应力，并且因此，该密封膜可能在未被支撑表面支撑的区域中发生屈曲(flambage)，例如在面板间空间处发生屈曲。
本发明背后的想法是为了对密封膜的支撑进行改进，以避免密封膜在受压期间的任何屈曲的现象或者对所述屈曲的现象进行控制。
根据一个实施方式，本发明提供了一种用于对液化气体进行储存的密封和热绝缘罐，该密封和热绝缘罐结合在海上结构中，其中，该罐包括罐壁，该罐壁具有：
热绝缘屏障，该热绝缘屏障固定至海上结构的支撑结构，并且该热绝缘屏障包括在纵向方向上并置的平行六面体形状的多个绝缘面板，每个绝缘面板均具有形成支撑表面的上表面，至少两个绝缘面板在纵向方向上彼此并置并且被面板间空间来间隔开，绝缘屏障包括连结垫片，该连结垫片放置在面板间空间中，从而在纵向方向上填充面板间空间，
密封膜，该密封膜搁置在热绝缘屏障上，该密封膜具有平面的条状部，该平面的条状部沿纵向方向在多个并置的绝缘面板的支撑表面上延伸以及在布置于所述并置的绝缘面板之间的一个或更多个连结垫片上延伸，
其中，至少一个所述连结垫片构造成使得连结垫片的上表面在罐壁的厚度方向上位于支撑表面的下方，并且使得所述连结垫片的上表面在厚度方向上与支撑表面以小于使用期间的最大分离度(écart)的非零距离间隔开，从而使得密封膜能够在面板间空间中通过屈曲变形而不达到弹性极限。
凭借这些特征，连结垫片能够填充热绝缘屏障而不会防止密封膜在面板间空间中的一些屈曲，并且当在密封膜于面板间空间中的屈曲的情况下时，借助于该密封膜的上表面，该连结垫片充当用于密封膜的支撑件。事实上，由于支撑结构在纵向方向上的弯曲，引起密封膜在受压时工作，并且因此，优选地，该连结垫片用于在整个纵向方向上对密封膜进行支撑，或者至少用于将密封膜的变形限制为可接受的值。这就是为什么将连结垫片的上表面与热绝缘屏障的支撑表面之间在厚度方向上的距离限制成预先确定的使用期间的最大分离度，从而使得密封膜能够在面板间空间中通过屈曲变形而不达到弹性极限。
连结垫片的上表面与热绝缘屏障的支撑表面之间在厚度方向上的距离被理解为：连结垫片的上表面距支撑表面在厚度方向上最远的点与热绝缘屏障的支撑表面的一点之间的距离。
在下述情况对在连结垫片的上表面与支撑表面之间在厚度方向上的距离进行考虑：当罐完全填充液化气体或者部分填充液化气体时，则罐的内部处于低温状态；以及/或者，当罐未容纳液化气体时，例如在罐的生产期间，罐的内部大约处于环境温度。
取决于连结垫片和绝缘面板制作的材料，连结垫片的上表面与热绝缘屏障的支撑表面之间在厚度方向上的距离可能会因为温度变化，并因此发生热收缩的现象或者热膨胀的现象。由于此原因，有利的是，该距离小于使用期间的最大分离度，该使用期间的最大分离度表示考虑到温度变化的最大距离值。
因此，如果对罐的冷却引起连结垫片的收缩大于绝缘面板的收缩，那么在连结垫片的上表面与绝缘面板的上表面之间的距离于冷却期间将增加。在这种情况下，使用期间的最大分离度必须按照在较冷时的最大分离度来计算，所述在较冷时即针对处在装载有液化气体的状态中的罐。在这种情况下，密封膜的在较冷时弹性极限必须被考虑。由于此目的，在对罐进行生产之前计算出在较冷时的最大分离度，该在较冷时的最大分离度作为以下各个参数的函数：分离两个面板间空间的长度；壳体的变形程度；面板间空间的纵向尺寸；热绝缘屏障中的面板间空间的数量；以及，密封膜的材料和密封膜的尺寸。
相反，如果对罐的冷却引起绝缘面板的收缩大于连结垫片的收缩，那么在绝缘面板的上表面与连结垫片的上表面之间的距离在冷却期间将减少。在这种情况下，使用期间的最大分离度必须按照在较热时的最大分离度来计算，即针对处在环境温度处的罐。在这种情况下，密封膜的在较热时弹性极限必须被考虑。可以使用同样的参数来计算在较热时的最大分离度。也可以对在较热时的最大分离度作为以下各个参数的函数来计算：在较冷时的最大分离度；热绝缘屏障的高度；面板间空间处于环境温度与装载有液化气体的温度之间的平均温度变化；以及，连结垫片的热膨胀系数和绝缘面板的热膨胀系数。
根据实施方式，这种罐可以具有一个或更多个以下特征。
根据一个实施方式，连结垫片的上表面与支撑表面之间在厚度方向上的所述距离大于或等于0.5mm，并且所述距离小于使用期间的最大分离度。
因此，所述距离允许膜释放可能的压应力，同时在所有情况下均能控制屈曲。在下述情况可以观察到在所述距离之间的不等式以及所述不等式的各个边界：当罐完全填充液化气体或者部分填充液化气体时，则罐的内部处于低温状态；以及，当罐未容纳液化气体时，例如在罐的生产期间，罐的内部大约处于环境温度。
根据一个实施方式，所有的连结垫片构造成使得连结垫片的上表面在罐壁的厚度方向上位于支撑表面的下方，并且使得连结垫片的上表面在厚度方向上与支撑表面以小于使用期间的最大分离度的非零距离间隔开，从而使得密封膜能够在面板间空间中通过屈曲变形而不达到弹性极限。
根据一个实施方式，连结垫片的上表面是平面的。
根据一个实施方式，连结垫片的上表面是以凹进的方式弯曲的。
根据一个实施方式，连结垫片的上表面形成至少一个凹进的正弦状拱形部。
因此，考虑到由密封膜在屈曲期间形成的曲率，该密封膜在整个面板间空间上凭借连结垫片的上表面的曲率被支撑。
根据一个实施方式，连结垫片的弯曲的上表面包括多个波状物，优选地所述多个波状物指向朝向支撑结构，从而形成凹进的波状物。
因此，借助于波状物的波幅可控的波状物，由该波状物形成的上表面能够在具有最小曲率的同时使上表面在纵向方向上的曲线长度最大化，以对在受压时的膜进行充分缓解，从而避免所述在受压时的膜超过弹性极限的阈值。
根据一个实施方式，连结垫片的弯曲的上表面包括指向朝向支撑结构的奇数个波状物，所述波状物中的一个波状物位于连结垫片在纵向方向上的中间处。
因此，位于面板间空间的中间处的屈曲的开始将被定位在中心波状物中，该中心波状物能够对密封膜的屈曲进行更好地支撑和引导。
根据一个实施方式，连结垫片的上表面在纵向方向上是连续的。
因此，上表面的连续性能够避免以下情况：密封膜在纵向方向上的区域中未被支撑；以及/或者，由于表面不规则性过大而对密封膜施加过度的应力。
根据一个实施方式，连结垫片的上表面具有在纵向方向上的至少一个不连续部(discontinuité)，所述不连续部在纵向方向上的尺寸小于密封膜的欧拉屈曲的临界长度。
根据一个实施方式，预先确定的使用期间的最大分离度小于或等于2.5mm。
因此，假设罐的纵向尺寸为40m，假设密封膜由厚度为0.7mm的
Figure BDA0003493821210000061
制成，并且假设面板间空间的纵向尺寸为60mm，使用期间的最大分离度有利地小于2.5mm以避免达到密封膜的弹性极限。
根据一个实施方式，连结垫片由以下材料制成：高密度玻璃棉或者岩棉；或者热绝缘泡沫，优选地是使用纤维增强的泡沫、例如使用玻璃纤维增强的泡沫，所述热绝缘泡沫诸如为聚氨酯泡沫、PVC泡沫、乙烯基泡沫、膨胀聚苯乙烯、玻璃泡沫。
根据一个实施方式，连结垫片由密度大于50kg·m-3或者等于50kg·m-3的玻璃棉或岩棉制成。玻璃棉或岩棉的热膨胀系数在6×10-6K-1至10×10-6K-1之间。
根据一个实施方式，连结垫片是由使用纤维增强的聚合物泡沫制成的，所述纤维被定向成大致沿罐壁的厚度方向，例如，连结垫片是由玻璃纤维增强的聚氨酯泡沫制成的。玻璃纤维增强的聚氨酯泡沫的热膨胀系数是大约20×10-6K-1。
根据一个实施方式，连结垫片由PVC泡沫制成。PVC泡沫的热膨胀系数在35×10-6K-1至40×10-6K-1之间。
根据一个实施方式，连结垫片在厚度方向上的压缩模量大于10kPa或者等于10kPa。
根据一个实施方式，连结垫片的热膨胀系数大于绝缘面板的热膨胀系数或者等于绝缘面板的热膨胀系数。
凭借这种特征，在罐壁于装载液化气体之后的冷却期间，连结垫片的热膨胀系数与绝缘面板的热膨胀系数之间的这种关系能够避免连结垫片从支撑表面朝向罐的内部突出的情况，所述突出可能会损坏密封膜。在这种情况下，使用期间的最大分离度等于在较冷时的最大分离度。
根据一个实施方式，连结垫片的热膨胀系数小于45×10-6K-1或者等于45×10-6K-1，优选地该连结垫片的热膨胀系数小于40×10-6K-1或者等于40×10-6K-1，更优选地该连结垫片的热膨胀系数在6×10-6K-1至40×10-6K-1之间。
根据一个实施方式，所述至少两个并置的绝缘面板包括与连结垫片的倒角边缘相邻，该倒角边缘是位于并置的绝缘面板的上表面处的。
因此，与绝缘面板在平行六面体的情况下具有角度为90°的尖锐脊部相比，绝缘面板的倒角边缘能够在膜的屈曲期间降低损害的风险。
根据一个实施方式，一个绝缘面板或者多个绝缘面板中的一些绝缘面板或者每个绝缘面板包括与连结垫片中的一个连结垫片相邻的侧壁，并且所述绝缘面板包括支撑元件，该支撑元件沿连结垫片的方向从侧壁突出，连结垫片的上部部分在厚度方向上位于支撑元件的上方，并且支撑元件被构造成形成用于连结垫片的上部部分的支撑表面。
根据一个实施方式，支撑元件位于侧壁的上部部分处，即位于在绝缘面板的上表面与绝缘面板的中间平面之间在厚度方向上的部分。
因此，支撑元件能够在中间水平处支撑连结垫片，从而对支撑元件相对于该支撑元件被固定至的绝缘面板的差异性热收缩进行限制，使得连结垫片在绝缘面板的收缩期间还适随(accompagne)着绝缘面板。
根据一个实施方式，所述平面的条状部从横向罐壁纵向地延伸至相反的横向罐壁。
根据一个实施方式，密封膜是在纵向方向上被张紧的膜，也就是说，密封膜是不具有能够吸收纵向方向上的变形的元件的膜，例如，这些元件可能是波状物。
根据一个实施方式，绝缘面板在纵向方向上以及在垂直于纵向方向的横向方向上是并置的，并且密封膜具有：多个平行的板状件(virure)，板状件具有形成所述平面的条状部的平面中心部分并且该板状件搁置在热绝缘屏障的绝缘面板的上表面上；以及两个凸起边缘，所述两个凸起边缘布置在所述平面中心部分的横向方向上的两侧上，并且所述两个凸起边缘相对于中心部分朝向罐的内部突出，所述板状件以叠置的方式并置并且在凸起边缘处以封密的方式被焊接在一起，从而形成膨胀波纹管。
根据一个实施方式，绝缘面板包括在该绝缘面板的上表面处的至少一个凹槽，并且密封膜包括锚固翼，该锚固翼固定在所述凹槽中并且焊接至相邻两个板状件的凸起边缘，从而将密封膜保持在热绝缘屏障上。
根据一个实施方式，密封膜为第二级密封膜，热绝缘屏障为第二级热绝缘屏障，罐壁在厚度方向上从罐的外部到罐的内部具有：第二级热绝缘屏障；第二级密封膜；第一级热绝缘屏障，该第一级热绝缘屏障搁置在第二级密封膜上；以及，第一级密封膜，该第一级密封膜搁置在第一级热绝缘屏障上并且旨在用于与液化气体接触。
根据一个实施方式，密封膜由
Figure BDA0003493821210000081
制成，即膨胀系数通常在1.2×10-6至2×10-6K-1之间的铁和镍合金。
根据一个实施方式，密封膜为第一级密封膜，热绝缘屏障为第一级热绝缘屏障，所述罐壁在厚度方向上从罐的外部到罐的内部具有：第二级热绝缘屏障，该第二级热绝缘屏障固定至支撑结构；第二级密封膜，该第二级密封膜搁置在第二级热绝缘屏障上；第一级热绝缘屏障，该第一级热绝缘屏障搁置在第二级密封膜上并且通过第二级热绝缘屏障固定至支撑结构；以及，第一级密封膜，该第一级密封膜搁置在第一级热绝缘屏障上并且旨在用于与液化气体接触。
根据一个实施方式，密封膜为罐壁的唯一的密封膜，以及热绝缘屏障为罐壁的唯一的热绝缘屏障。
根据一个实施方式，面板间空间为第二级面板间空间，绝缘面板为第二级绝缘面板，并且第一级热绝缘屏障由多个平行六面体形状的第一级绝缘面板形成，所述多个绝缘面板在纵向方向上以及在横向方向上是并置的，两个并置的第一级绝缘面板通过第一级面板间空间彼此间隔开，第一级面板间空间在纵向方向上的尺寸小于第二级面板间空间在纵向方向上的尺寸。
根据一个实施方式，第二级面板间空间的纵向尺寸在50mm至70mm之间，优选地第二级面板间空间的纵向尺寸等于60mm。
根据一个实施方式，第一级面板间空间的纵向尺寸在5mm至20mm之间，优选地第一级面板间空间的纵向尺寸等于8mm。
纵向尺寸被理解为在纵向方向上的尺寸。
根据一个实施方式，海上结构的更大的尺寸定向成朝向纵向方向。
根据一个实施方式，所述罐壁为底壁或者顶(plafond)壁。
这种罐可以安装在海上结构、沿海结构或者深水结构中，特别地这种罐可以安装在液化气体运载器、海上储存及再气化单元(FSRU)、远程海上生产及储存单元(FPSO)等之中。这种罐也可以在任何类型的船中用作燃料箱。
根据一个实施方式，本发明提供了一种用于对密封和热绝缘罐进行生产的方法，该方法包括以下步骤：
-将平行六面体形状的绝缘面板布置成在纵向方向上以及在垂直于纵向方向的横向方向上并置，从而形成热绝缘屏障，每个绝缘面板均具有形成支撑表面的上表面，至少两个绝缘面板在纵向方向上彼此并置并且被面板间空间来间隔开，
-在一个或更多个面板间空间中放置连结垫片，从而在纵向方向上填充面板间空间，连结垫片被构造成使得：在环境温度处，连结垫片的上表面在罐壁厚度方向上位于支撑表面的下方，
-在环境温度处，对连结垫片的上表面在罐壁的厚度方向上与支撑表面是否间隔开比预先确定的在较热时的最大分离度小的距离进行验证，
-将密封膜固定至热绝缘屏障的支撑表面。
凭借这些特征，能够在罐的生产期间对连结垫片的上表面与支撑表面之间在厚度方向上的距离进行验证，以确保连结垫片在密封膜由于支撑结构在纵向方向上的弯曲而屈曲的情况下，将有效地充当用于密封膜的支撑件。
根据一个实施方式，验证的步骤是借助于在面板间空间中放置在连结垫片上方的模板来执行的。
根据一个实施方式，在较热时的最大分离度ECmax是借助于以下等式来确定的：
ECmax＝EFmax-(h×(∝panel-∝shim)×ΔT)
其中，EFmax是预先确定的在较冷时的最大分离度，h是绝缘面板的高度，αpanel是绝缘面板的热膨胀系数，αshim是连结垫片的热膨胀系数，以及，ΔT是在环境温度与罐处于装载有液化气体的状态时的温度之间的面板间空间处的平均温度变化。
根据一个实施方式，使用期间的最大分离度小于或等于2.5mm，所述使用期间的最大分离度对应于以下二者之间的最大值：对于处在装载有液化气体的状态的罐而言的预先确定的在较冷时的最大分离度；以及，对于处在环境温度处的罐而言的预先确定的在较热时的最大分离度。
因此，假设面板间空间以每一米来间隔开，假设密封膜由厚度为0.7mm的
Figure BDA0003493821210000111
制成，并且假设面板间空间的纵向尺寸为60mm，使用期间的最大分离度有利地小于2.5mm以避免达到密封膜的弹性极限。
根据一个实施方式，本发明提供了一种用于运输冷液体产品的船，该船具有双壳体和布置在双壳体中的上述罐。
根据一个实施方式，本发明提供了一种用于冷液体产品的转移***，该***包括：上述的船；绝缘管道，该绝缘管道布置成将安装在船的壳体中的罐联接至海上或陆上储存装置；以及泵，该泵用于驱动冷液体产品通过绝缘管道从海上或陆上储存装置向船的罐的流动，或者该泵用于驱动冷液体产品通过绝缘管道从船的罐向海上或陆上储存装置的流动。
根据一个实施方式，本发明提供了一种用于对这种船进行装载或者卸载的方法，在该方法中，将冷液体产品通过绝缘管道从海上或陆上储存装置输送至船的罐，或者将冷液体产品通过绝缘管道从船的罐输送至海上或陆上储存装置。
附图说明
在以下对本发明的多个特定实施方式的描述中，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特征和优点将更清楚地显现，这些实施方式仅以非限制性说明的方式提供，参照附图。
[图1]图1是罐壁的立体剖面图。
[图2]图2是图1的细节II，示出了根据第一实施方式的罐壁在密封膜屈曲之后的面板间空间。
[图3]图3是根据第二实施方式的面板间空间的示意性正视图。
[图4]图4是根据第三实施方式的面板间空间的示意性正视图。
[图5]图5是根据第四实施方式的面板间空间的示意性正视图。
[图6]图6是液化气体运载器的罐的示意性剖视图，以及用于将该罐装载/卸载的终端的示意性剖面图。
具体实施方式
下面将描述的罐壁被固定至海上结构、诸如船的支撑结构。按照惯例，“在……上”或者“上方”或者“上部”是指更接近于罐的内部的位置，而“在……下”或者“下方”或者“下部”是指更接近于支撑结构的位置，而与罐壁相对于地球的重力场的方向无关。
图1示出了用于对液化流体、例如液化天然气(LNG)进行储存的密封和热绝缘罐的壁1的多层结构。罐的每个壁1在厚度方向E上从罐的外部到罐的内部依次包括：第二级热绝缘屏障2，该第二级热绝缘屏障2附接至支撑结构3；第二级密封膜4，该第二级密封膜4搁置抵靠在第二级热绝缘屏障2上；第一级热绝缘屏障5，该第一级热绝缘屏障5搁置抵靠在第二级密封膜4上；以及第一级密封膜6，该第一级密封膜6搁置在第一级热绝缘屏障5上，该第一级密封膜6旨在用于与容纳在罐中的液化天然气接触。
支撑结构3可以特别地由壳体或者船的双壳体形成。支撑结构3包括限定罐的常规形状、通常是多面体形状的多个壁。
第二级热绝缘屏障2具有多个第二级绝缘面板7，这些第二级绝缘面板7借助于锚固装置9锚固在支撑结构3上。第二级绝缘面板7具有常规平行六面体形状，并且在纵向方向L上和横向方向T上布置成平行的排。在沿横向方向L延伸的每个排中，第二级绝缘面板7通过第二级面板间空间15彼此间隔开。
第二级密封膜4包括具有凸起边缘的连续片状的金属板状件10。因此，板状件10具有平面中心部分11，该平面中心部分11搁置在第二级热绝缘屏障2的第一级绝缘面板7的上表面13上，并且板状件10还具有两个凸起边缘12，所述两个凸起边缘12布置在平面中心部分11在横向方向T上的任一侧上并且相对于中心部分11朝向罐的内部突出。板状件10通过所述板状件10的凸起边缘12被焊接至平行的焊接支撑件上，该焊接支撑件被固定在形成于第二级绝缘面板7的上表面13上的凹槽22中。例如，板状件10由
Figure BDA0003493821210000131
制成，即膨胀系数通常在1.2×10-6至2×10-6K-1之间的铁和镍合金。
第一级热绝缘屏障5具有多个第一级绝缘面板8，所述多个第一级绝缘面板8借助于上述锚固装置9被锚固在支撑结构3上。第一级绝缘面板8具有常规的平行六面体形状。此外，第一级绝缘面板8的尺寸与第二级绝缘面板7的尺寸大致相同，只是第一级绝缘面板8在罐壁1的厚度方向E上的厚度与第二级绝缘面板7在罐壁1的厚度方向E上的厚度可能不同，特别地，第一级绝缘面板8在罐壁1的厚度方向E上的厚度小于第二级绝缘面板7在罐壁1的厚度方向E上的厚度。在沿纵向方向延伸的每个排中，第一级绝缘面板8通过第一级面板间空间21彼此间隔开。第一级绝缘面板8中的每一者均被定位成与第二级绝缘面板7中的一者成直线，在罐壁1的厚度方向E上与第二级绝缘面板7中的一者对齐。在未示出的实施方式中，第一级绝缘面板8相对于第二级绝缘面板7被定位成交错的排。
第二级绝缘面板7和第一级绝缘面板8被生产成具有底板、盖板以及装载支承隔板的箱的形式，该装载支承隔板在罐壁1的厚度方向上于底板与盖板之间延伸，并且该装载支承隔板划定出多个隔间，所述多个隔间填充有热绝缘填料、诸如珍珠岩、玻璃棉或者岩棉。在另一实施方式中，第二级绝缘面板7和第一级绝缘面板8包括底板、盖板以及可选地包括中间板，该中间板例如由胶合板制成。第二级绝缘面板7和第一级绝缘面板8还包括夹置在底板、盖板以及可选的中间板之间的一个或更多个层的热绝缘聚合物泡沫，并且所述一个或更多个层的热绝缘聚合物泡沫粘附地粘合至所述底板、盖板以及可选的中间板。特别地，该热绝缘聚合物泡沫可以是聚氨酯基泡沫，可选地是使用纤维增强的聚氨酯基泡沫。
在另一实施方式中，第二级热绝缘屏障2和/或第一级热绝缘屏障5包括具有至少两种不同结构类型的第二级绝缘面板7和/或第一级绝缘面板8，例如第二级热绝缘屏障2和/或第一级热绝缘屏障5包括具有上述两种结构的第二级绝缘面板7和/或第一级绝缘面板8，这取决于所述第二级热绝缘屏障2和/或第一级热绝缘屏障5被安装在罐中的区域。
第一级密封膜6包括具有凸起边缘的连续片状的金属板状件10，该金属板状件10与第二级密封膜4的板状件10是相同种类。第一级密封膜6的板状件10通过该板状件10的凸起边缘12被焊接至平行的焊接支撑件上，所述平行的焊接支撑件被固定在于第一级绝缘面板8的上表面上形成的凹槽中。虽然本描述描述了第一级密封膜6借助于金属板状件10来生产，但第一级密封膜6可以是通过其他技术来生产的。在未示出的另一实施方式中，第一级密封膜6可以是借助于波状的金属片材来生产的，比方说所述波状的金属片材例如在文件FR 2691520中描述。
如图1中所示，锚固装置9被定位在第一级绝缘面板8和第二级绝缘面板7的四个角部处。由第二级绝缘面板7和第一级绝缘面板8组成的每个叠置部均借助于四个锚固装置9被锚固至支撑结构3。此外，每个锚固装置9与相邻的四个第二级绝缘面板7的角部相配合以及与相邻的四个第一级绝缘面板8的角部相配合。
第二级热绝缘屏障2包括连结垫片16，该连结垫片16被放置在第二级面板间空间15中的每个第二级面板间空间中，以在纵向方向L上填充第二级面板间空间15。这些连结垫片16和第二级面板间空间15在图2至图5中被更详细地示出。
如上所述，由于海上结构的梁在纵向方向上的弯曲，以及由此对罐进行支撑的结构在纵向方向上的弯曲，引起密封膜4、6在罐的至少顶壁或底壁上在受压时工作。已经发现的是，为了避免密封膜4、6的过度屈曲导致点状塑化，确保密封膜4、6全部沿着纵向方向具有足够的支撑将是有利的。
在图2中所示的罐壁中，第二级面板间空间15在纵向方向上远大于第一级面板间空间21。由于此原因，本描述的其余部分将更详细地描述第二级密封膜4的行为以及第二级热绝缘屏障2的行为。事实上，考虑到第二级面板间空间15与第一级面板间空间21之间在尺寸上的差异，在第二级布置中屈曲的风险更大。然而，应该注意的是，本发明还可以在第一级热绝缘屏障5上实现，以支撑第一级密封膜6或者支撑第二级密封膜4。
图2至图5示出了第二级绝缘面板7的多个实施方式以及连结垫片16的多个实施方式。在这些实施方式中的每个实施方式中，连结垫片16具有上表面17，该上表面17具有对第二级密封膜4进行支撑的功能，特别地，该上表面17在第二级密封膜4因屈曲而变形时对该第二级密封膜4进行支撑。此外，连结垫片16构造成使得上表面17在厚度方向E上位于第二级绝缘面板7的支撑表面13的下方，从而不会妨碍第二级密封膜4放置在支撑表面13上。
因此，图2更详细地示出了根据第一实施方式的第二级面板间空间15，该第二级面板间空间15具有第二级绝缘面板7和连结垫片16，在这种情况中，由于压缩应力，第二级密封膜4将由屈曲22而呈现出变形。
在图2中所示的实施方式中，连结垫片16的上表面17是平面的，并且第二级密封膜4在屈曲期间置于该上表面17的一部分上。
图3示出了类似于第一实施方式的第二实施方式。然而，此处的第二级绝缘面板7包括在支撑表面13处的倒角边缘20，该倒角边缘与连结垫片16相邻。在第二级密封膜4可能屈曲的情况下，相比于尖锐的脊部，倒角边缘20能够适随第二级密封膜4的变形以避免第二级密封膜4在脊部与第二级密封膜4之间的接触点处被损坏的情况。
在图示的情况下，连结垫片16的热收缩系数大于第二级绝缘面板7的热收缩系数。该图还示出了在连结垫片16的上表面17与第二级绝缘面板7的支撑表面13之间的在较热时距离23，也就是说，罐在装载液化气体之前处于环境温度处的距离，因此之前由于温度的显著变化所引起的热收缩现象发生，而引起该距离增加。
图3中的虚线示意性地说明了装载液化气体之后的热收缩现象。事实上，第二级绝缘面板7的构成材料和连结垫片16的构成材料由于大幅降低温度而被引起收缩。此外，主要由胶合板形成的第二级绝缘面板7的热膨胀系数小于连结垫片16的热膨胀系数，使得第二级绝缘面板7的收缩小于连结垫片16的收缩。因此，从示图中可以观察到，罐在该罐已经装载液化气体之后的在较热时距离23比在较冷时距离24更短。
因此，确保在较冷时距离24小于在较冷时的最大分离度或者等于在较冷时的最大分离度看起来是有利的，该在较冷时的最大分离度是根据罐的结构参数而预先确定的，使得第二级密封膜4能够在面板间空间中通过屈曲变形而不达到弹性极限，使得该第二级密封膜4在该第二级密封膜4所承受的压应力减小时可以恢复该第二级密封膜4的正常状态。事实上，例如对于纵向尺寸为40m的罐、由
Figure BDA0003493821210000161
制成的厚度为0.7mm的第二级密封膜4以及纵向尺寸为60mm的第二级面板间空间15，有利地，在较冷时的最大分离度小于2.5mm。
数值示例
使用测量高度为430mm的胶合板箱来形成第二级热绝缘屏障，并且采用高度为430mm的连结垫片来填充第二级热绝缘屏障的面板间空间，并且连结垫片是由使用在罐壁的厚度方向上定向的玻璃纤维增强的聚氨酯泡沫制成的。箱的上表面于环境温度处的生产期间正好处于连结垫片的上表面的水平处，使得罐壁在箱的上表面与连结垫片的上表面之间在厚度方向上的距离为零。
在装载液化气体之后，并且考虑到所使用的材料，连结垫片比热绝缘屏障的箱收缩得更多。在第二级热绝缘屏障的使用温度处(例如，在整个厚度上，平均约为-50℃)，这种热收缩于箱的上表面与连结垫片的上表面之间引起大约0.4mm的分离度。因此，第二级密封膜在罐被冷却之后于特定面板间空间的水平处具有用于屈曲的可用的可控空间，而不会达到弹性极限。
因此，在罐壁1的生产期间，存在于环境温度处对在较热时距离23进行验证的步骤，以确保在较热时距离不超过预先确定的在较热时的最大分离度，该在较热时的最大分离度是以下各者的函数：在较冷时的最大分离度、以及第二级绝缘面板7的热膨胀系数、以及连结垫片16的热膨胀系数。
图4示出了第二级面板间空间15的第三实施方式。在该实施方式中，连结垫片16具有以凹进的方式弯曲的上表面17，使得上表面17的至少一部分整体上具有正弦状拱形部18的形状。因此，与平面表面相比，考虑到由第二级密封膜4在屈曲期间形成的曲率，该第二级密封膜4凭借连结垫片16的上表面17的曲率而被支撑在第二级面板间空间15的更大部分上。
图5示出了第二级面板间空间15的第四实施方式。在该实施方式中，连结垫片具有带有多个波状物19的上表面17。波状物19能够使上表面17在具有最小曲率的同时，在纵向方向上的曲线长度最大化。因此，所述波状物19允许第二级密封膜4充分地变形以吸收压应力，同时避免出现第二级密封膜4的变形达到该第二级密封膜4的材料弹性极限的阈值的情况。
参考图6，带部分切除的液化气体运载器70的视图示出了安装在船的双壳体72中的大致呈棱形形状的密封和热绝缘罐71。罐71的壁包括：第一级密封屏障，该第一级密封屏障旨在用于与容纳在罐中的LNG接触；第二级密封屏障，该第二级密封屏障布置在第一级密封屏障与船的双壳体72之间；以及，两个热绝缘屏障，所述两个热绝缘屏障分别布置在第一级密封屏障与第二级密封屏障之间以及第二级密封屏障与双壳体72之间。
以本身已知的方式，布置在船的上甲板上的装载/卸载管道73可以借助于适当的连接件被连接至海上码头或者港口码头，该海上码头或者港口码头用于将LNG货物从罐71转移或者将LNG货物转移至罐71。
图6示出了海上码头的示例，该海上码头具有装载和卸载站75、水下管线76和陆上设施77。装载和卸载站75是固定的海上设施，该海上设施具有移动臂74和支撑该移动臂74的升降器78。移动臂74支承着一束热绝缘的挠性管79，所述一束热绝缘的挠性管79可以连接至装载和卸载管73。可定向的移动臂74适应于所有尺寸的LNG油轮。连接管线(未示出)在立管78内延伸。装载和卸载站75允许从陆上设施77装载LNG油轮70或者将LNG油轮70卸载到陆上设施77。该陆上设施77具有液化气体储存罐80和通过水下管线76联接至装载和卸载站75的连接管线81。水下管线76允许液化气体在装载和卸载站75与陆上设施77之间以远距离例如5km来进行转移，这种远距离转移能够使LNG油轮70在装载和卸载操作期间与海岸保持很远的距离。
为了产生用于对液化气体进行转移所需的压力，使用了在船70上的泵，和/或陆上设施77所配备的泵，和/或装载和卸载站75所配备的泵。
在下述情况可以观察到上述描述的在所述距离之间的、即在厚度方向中的在连结垫片的上表面与支撑表面之间的不等式以及所述不等式的各种边界：当罐完全填充液化气体或者部分填充液化气体时，则罐的内部处于低温状态；以及/或者，当罐未容纳液化气体时，例如在罐的生产期间，罐的内部大约处于环境温度。
尽管本发明已经就多个特定的实施方式进行了描述，但很明显的是，本发明绝不局限于所描述的多个特定的实施方式，并且本发明包括所描述的装置的所有技术等同方案以及所有技术等同方案的组合，只要所有技术等同方案的组合属于本发明的范围。
对动词“具有”、“包括”或者“包含”及所述动词的变形形式的使用并不排除权利要求中存在除了在权利要求中所述的元件或步骤之外的元件或步骤。
在权利要求中，括号内的任何附图标记均不应被解释为对权利要求的限制。

Claims (26)

1.一种用于对液化气体进行储存的密封和热绝缘罐，所述密封和热绝缘罐结合在海上结构中，其中，所述罐包括罐壁(1)，所述罐壁(1)具有：
热绝缘屏障(2，5)，所述热绝缘屏障(2，5)固定至所述海上结构的支撑结构(3)，并且所述热绝缘屏障(2，5)包括在纵向方向(L)上并置的平行六面体形状的多个绝缘面板(7，8)，每个绝缘面板(7，8)均具有形成支撑表面(13)的上表面(13)，至少两个绝缘面板(7，8)在所述纵向方向(L)上彼此并置并且被面板间空间(15，21)间隔开，所述热绝缘屏障(2，5)包括连结垫片(16)，所述连结垫片(16)放置在所述面板间空间(15，21)中，从而在所述纵向方向(L)上填充所述面板间空间(15，21)，
密封膜(4，6)，所述密封膜(4，6)搁置在所述热绝缘屏障(2，5)上，所述密封膜(4，6)具有平面的条状部(11)，所述平面的条状部(11)沿所述纵向方向(L)在多个并置的绝缘面板(7，8)的所述支撑表面(13)上延伸以及在布置于并置的所述绝缘面板(7，8)之间的一个或更多个所述连结垫片(16)上延伸，
其中，至少一个所述连结垫片(16)构造成使得所述连结垫片(16)的上表面(17)在所述罐壁(1)的厚度方向(E)上位于所述支撑表面(13)的下方，并且使得所述连结垫片(16)的所述上表面(17)在所述厚度方向(E)上与所述支撑表面(13)以小于使用期间的最大分离度的非零距离(24)间隔开，从而使得所述密封膜(4，6)能够在所述面板间空间(15，21)中通过屈曲变形而不达到弹性极限。
2.根据权利要求1所述的罐，其中，所述连结垫片(16)的所述上表面(17)是平面的。
3.根据权利要求1所述的罐，其中，所述连结垫片(16)的所述上表面(17)是以凹进的方式弯曲的。
4.根据权利要求3所述的罐，其中，所述连结垫片(16)的所述上表面(17)形成至少一个凹进的正弦状拱形部(18)。
5.根据权利要求3或者权利要求4所述的罐，其中，所述连结垫片(16)的所述弯曲的上表面(17)包括多个波状物(19)。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的罐，其中，所述连结垫片(16)的所述上表面(17)在所述纵向方向上具有至少一个不连续部，所述不连续部在所述纵向方向上的尺寸小于所述密封膜的欧拉屈曲的临界长度。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的罐，其中，预先确定的使用期间的最大分离度小于或等于2.5mm。
8.根据权利要求1至7中的任一项所述的罐，其中，所述连结垫片(16)由下列材料制成：高密度玻璃棉或者岩棉；或者，热绝缘泡沫，优选地是使用纤维增强的泡沫，例如使用玻璃纤维增强的泡沫，所述热绝缘泡沫诸如为聚氨酯泡沫、PVC泡沫、乙烯基泡沫、膨胀聚苯乙烯、玻璃泡沫。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的罐，其中，至少两个并置的所述绝缘面板(7，8)包括与所述连结垫片(16)相邻的倒角边缘(20)，所述倒角边缘(20)位于并置的所述绝缘面板(7，8)的所述上表面(13)处。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的罐，其中，所述平面的条状部(11)从横向罐壁(1)纵向地延伸至相反的横向罐壁(1)。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的罐，其中，所述绝缘面板(7，8)在所述纵向方向(L)上以及在垂直于所述纵向方向(L)的横向方向(T)上是并置的，并且所述密封膜(4，6)具有：多个平行的板状件(10)，板状件(10)具有形成所述平面的条状部的平面中心部分(11)，并且所述板状件(10)搁置在所述热绝缘屏障(2，5)的所述绝缘面板(7，8)的所述上表面(13)上；以及两个凸起边缘(12)，所述两个凸起边缘(12)布置在所述平面中心部分(11)的在所述横向方向(T)上的两侧上，并且所述两个凸起边缘(12)相对于所述中心部分(11)朝向所述罐的内部突出，所述板状件(10)以叠置的方式并置并且在所述凸起边缘(12)处以封密的方式被焊接在一起，从而形成膨胀波纹管。
12.根据权利要求11所述的罐，其中，所述绝缘面板(7，8)包括在所述绝缘面板(7，8)的所述上表面(13)处的至少一个凹槽(14)，并且所述密封膜(4，6)包括锚固翼，所述锚固翼固定在所述凹槽(14)中并且焊接至相邻两个板状件(10)的所述凸起边缘(12)，从而将所述密封膜(4，6)保持在所述热绝缘屏障(2，5)上。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的罐，其中，所述密封膜(4)为第二级密封膜(4)，所述热绝缘屏障(2)为第二级热绝缘屏障(2)，所述罐壁(1)在所述厚度方向(E)上从所述罐的外部到所述罐的内部具有：第二级热绝缘屏障(2)；第二级密封膜(4)；第一级热绝缘屏障(5)，所述第一级热绝缘屏障(5)搁置在所述第二级密封膜(4)上；以及，第一级密封膜(6)，所述第一级密封膜(6)搁置在所述第一级热绝缘屏障(5)上并旨在用于与液化气体接触。
14.根据权利要求13所述的罐，其中，所述面板间空间(15)为第二级面板间空间(15)，所述绝缘面板为第二级绝缘面板(7)，并且所述第一级热绝缘屏障(5)由多个平行六面体形状的第一级绝缘面板(8)形成，所述多个第一级绝缘面板(8)在所述纵向方向(L)上以及在所述横向方向(T)上是并置的，两个并置的第一级绝缘面板(8)通过第一级面板间空间(21)彼此间隔开，所述第一级面板间空间(21)在所述纵向方向(L)上的尺寸小于所述第二级面板间空间(15)在所述纵向方向(L)上的尺寸。
15.根据权利要求1至14中的任一项所述的罐，其中，所述海上结构的更大的尺寸被定向成朝向所述纵向方向(L)。
16.根据权利要求1至15中的任一项所述的罐，其中，所述罐壁(1)为底壁或者顶壁。
17.根据权利要求1至16中的任一项所述的罐，其中，绝缘面板(7，8)包括与所述连结垫片(16)中的一个连结垫片(16)相邻的侧壁，并且所述绝缘面板(7，8)包括支撑元件，所述支撑元件沿所述连结垫片(16)的方向从所述侧壁突出，所述连结垫片(16)的上部部分在所述厚度方向上位于所述支撑元件的上方，并且所述支撑元件被构造成形成用于所述连结垫片(16)的所述上部部分的支撑表面。
18.根据权利要求1至17中的任一项所述的罐，其中，所述连结垫片的所述上表面与所述支撑表面之间的在所述厚度方向上的所述距离大于或等于0.5mm，并且所述距离小于所述使用期间的最大分离度。
19.根据权利要求1至18中的任一项所述的罐，其中，所有的连结垫片构被造成使得所述连结垫片的上表面在所述罐壁的厚度方向上位于所述支撑表面的下方，并且使得所述连结垫片的所述上表面在所述厚度方向上与所述支撑表面以小于所述使用期间的最大分离度的非零距离间隔开，从而使得所述密封膜能够在所述面板间空间中通过屈曲变形而不达到弹性极限。
20.一种用于运输冷液体产品的船(70)，所述船具有双壳体(72)和根据权利要求1至19中的任一项所述的罐(71)，所述罐(71)布置在所述双壳体中。
21.一种用于冷液体产品的转移***，所述***包括：根据权利要求20所述的船(70)；绝缘管道(73、79、76、81)，所述绝缘管道(73、79、76、81)布置成将安装在所述船的所述壳体中的所述罐(71)联接至海上或陆上储存装置(77)；以及泵，所述泵用于驱动冷液体产品通过所述绝缘管道从所述海上或陆上储存装置向所述船的所述罐的流动，或者所述泵用于驱动冷液体产品通过所述绝缘管道从所述船的所述罐向所述海上或陆上储存装置的流动。
22.一种用于对根据权利要求20所述的船(70)进行装载或者卸载的方法，在所述方法中，将冷液体产品通过绝缘管道(73、79、76、
81)从海上或陆上储存装置(77)输送至所述船的所述罐(71)，或者将冷液体产品通过绝缘管道(73、79、76、81)从所述船的所述罐(71)输送至海上或陆上储存装置(77)。
23.一种用于对密封和热绝缘罐进行生产的方法，所述方法包括以下步骤：
-将平行六面体形状的绝缘面板(7，8)布置成在纵向方向(L)上以及在垂直于所述纵向方向(L)的横向方向(T)上并置，从而形成热绝缘屏障(2，5)，每个绝缘面板(7，8)均具有形成支撑表面(13)的上表面，至少两个绝缘面板(7，8)在所述纵向方向(L)上彼此并置并且被面板间空间(15，21)间隔开，
-在一个或更多个面板间空间(15，21)中放置连结垫片(16)，从而在所述纵向方向(L)上填充所述面板间空间(15，21)，所述连结垫片(16)被构造成使得：在环境温度处，所述连结垫片(16)的上表面(17)在所述罐壁(1)所述厚度方向(E)上位于所述支撑表面(13)的下方，
-在环境温度处，对所述连结垫片(16)的所述上表面(17)在所述罐壁(1)的所述厚度方向(E)上与所述支撑表面(13)是否间隔开比预先确定的在较热时的最大分离度小的距离进行验证，
-将密封膜(4，6)固定至所述热绝缘屏障(2，5)的所述支撑表面(13)。
24.根据权利要求23所述的生产方法，其中，所述验证的步骤是借助于在所述面板间空间(15，21)中放置在所述连结垫片(16)上方的模板来执行的。
25.根据权利要求23或者权利要求24所述的生产方法，其中，所述在较热时的最大分离度ECmax是借助于以下等式来确定的：
ECmax＝EFmax-(h×(∝panel-∝shim)×ΔT)
其中，EFmax是预先确定的在较冷时的最大分离度，h是绝缘面板(7，8)的高度，αpanel是绝缘面板(7，8)的热膨胀系数，αshim是连结垫片(16)的热膨胀系数，以及，ΔT是在所述环境温度与所述罐处于装载有液化气体的状态时的温度之间的所述面板间空间(15，21)处的平均温度变化。
26.根据权利要求25所述的生产方法，其中，使用期间的最大分离度小于或等于2.5mm，所述使用期间的最大分离度对应于以下二者之间的最大值：对于处在装载有液化气体的状态的罐而言的预先确定的在较冷时的最大分离度；以及，对于处在环境温度处的罐而言的预先确定的在较热时的最大分离度。
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