CN116772090B - 具有拱门状鼓包区域的薄膜金属板 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于运输设备的薄膜金属板，薄膜金属板包括薄膜金属板主体、形成在薄膜金属板主体上的第二水平波纹和第一水平波纹、以及第二水平波纹和第一水平波纹的交汇位置处的鼓包区域。鼓包区域与第一水平波纹形状适配地覆盖在第一水平波纹的顶侧，并且鼓包区域在第一水平方向上延伸的尺寸大于第二水平波纹的最大第一水平方向上的尺寸。

Description

具有拱门状鼓包区域的薄膜金属板

技术领域

本发明涉及海洋工程装备特别是船舶等海洋装备的液化气体储存舱的领域，尤其涉及一种用于运输设备尤其是船舶等海洋装备的液化气体储存舱的薄膜金属板。该容纳罐特别地是船舶等海洋装备的液化气体储存舱，其中液化气体例如液化天然气、液氮、液氧、液氢以及液氦等。

背景技术

液化天然气储罐是储存液化天然气的专业产品，是一种特种设备。该设备投入使用前需要经过探伤，水压气压试验，技术监督局现场检验，出具压力容器检验证书，外部除锈喷漆等工艺制造完成。液化气储罐对受压元件材质、外观尺寸和焊缝质量、运行质量、安装质量、内部装置及安全附件有着严格质量鉴定标准。

在投入使用前，需要对储罐焊接接头、焊缝、罐体封头、各受压元件相互的几何位置等严格地通过X光无损检测和磁粉探伤检查。对产品的密封性、耐压性、及凡是能够影响到产品安全运行的各项技术指标进行检测试验。现有的不少储罐在密封内侧处无法满足试验 标准。

因而，需要提供一种能够满足上述各项试验数据的薄膜金属板，以至少部分地解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄膜金属板。本发明的薄膜金属板的鼓包区域处的各部分具有均匀的形变量，使得鼓包区域的各处能够提供较为一致的弹性和张力。并且，本发明的鼓包区域容易成形、便于薄膜金属板的生产制造。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于运输设备的薄膜金属板，所述薄膜金属板包括薄膜金属板主体、形成在所述薄膜金属板主体上的第二水平波纹和第一水平波纹、以及所述第二水平波纹和所述第一水平波纹的交汇位置处的鼓包区域，所述第二水平波纹的高度小于所述第一水平波纹的高度，并且所述第二水平波纹的最大第一水平方向上的尺寸小于所述第一水平波纹的最大第二水平方向上的尺寸，

所述鼓包区域沿着所述第一水平波纹整体形成拱门状，横跨所述第二水平波纹，其高度大于所述第一水平波纹并与所述第一水平波纹形状适配地覆盖在所述第一水平波纹的顶侧，并且所述鼓包区域在第一水平方向上延伸的尺寸大于所述第二水平波纹的最大第一水平方向上的尺寸。

在一种实施方式中，所述鼓包区域的第一水平方向上的端面为垂直于所述薄膜金属板主体的直壁面。

在一种实施方式中，在所述鼓包区域的顶部位置处，所述鼓包区域的外表面和所述第一水平波纹的外表面之间的间距最大；所述鼓包区域的外表面从顶部位置向下并向其第一水平方向上的端面会聚，在所述鼓包区域的底部位置处，所述鼓包区域的外表面贴靠所述第一水平波纹。

在一种实施方式中，所述鼓包区域的位于所述第二水平波纹的两侧的位置处具有扩张部段，所述扩张部段在自所述鼓包区域的顶部至底部的方向上第二水平方向上的尺寸逐渐增大。

在一种实施方式中，所述鼓包区域具有在所述第二水平波纹顶侧的中间部段以及在所述鼓包区域的两端处的端部段，其中，所述端部段的最大第二水平方向上的尺寸小于所述扩张部段的最大第二水平方向上的尺寸，所述中间部段的最大第二水平方向上的尺寸小于所述端部段的最大第二水平方向上的尺寸。

在一种实施方式中，所述鼓包区域的延伸长度为所述第二水平波纹的最大第一水平方向上的尺寸的两倍至四倍。

在一种实施方式中，所述第一水平波纹的高度为所述鼓包区域的顶端和所述第一水平波纹的顶端之间的距离的三倍至四倍。

在一种实施方式中，在由第一水平方向和高度方向限定的投影面内，所述鼓包区域的顶部投影轮廓为沿第一水平方向延伸的直线段。

在一种实施方式中，在由第二水平方向、高度方向限定、并过所述薄膜金属板的中心的截面中，所述鼓包区域的截面轮廓线包括顶部轮廓线和连接在所述顶部轮廓线和所述第二水平波纹之间的侧轮廓线，所述侧轮廓线为和高度方向之间呈5°-15°角之间的直线段。

在一种实施方式中，所述第一水平波纹和所述第二水平波纹在其各自的端视图中形成为圆弧形。

附图说明

下列附图仅作为示例。

图1为根据本发明的一些优选实施方式的薄膜金属板的立体示意图；

图2为图1中的薄膜金属板在由第一水平方向、高度方向限定的投影平面内的投影；

图3为图1中的薄膜金属板在由第二水平方向、高度方向限定的投影平面内的投影；

图4为沿图1中的A-A线截取的截面图；

图5为沿图1中的B-B线截取的截面图；

图6为图1中的薄膜金属板的俯视图；

图7为一些优选实施方式的容纳罐的底壁的局部顶视图；

图8为图7中的底壁密封层的大致完整的顶视图；

图9为一些优选实施方式的容纳罐的另一种壁面的立体示意图。

附图标记：

100薄膜金属板

10薄膜金属板主体

20第二水平波纹

30第一水平波纹

40鼓包区域

41鼓包区域的端面

42扩张部段

43端部段

44中间部段

45中间部段的侧面

46鼓包区域的顶部投影轮廓

441鼓包区域的侧轮廓线

442鼓包区域的顶部轮廓线

400、510基层

4110基层单元板

410基层环形区段

420基层中心区段

310中心区段

3110中心密封板

320环形区段

3210环形区段密封板

520密封层薄膜金属板

340、5210第一密封连接件

5220第二密封连接件

420a第一环形区段

420b第二环形区段

420c第三环形区段

350、5110间隙

360一部分径向薄膜金属板

380另一部分径向薄膜金属板

370端帽

具体实施方式

下列实施方式仅作为示例。

本发明提供了一种薄膜金属板以及具有该薄膜金属板的液化气体的容纳罐，该容纳罐为用于运输设备尤其是船舶等海洋装备的容纳罐，例如为用于船舶的储存浓缩的天然气的容纳罐。该容纳罐也可以为陆基设备。图1-图6示出了根据本发明的优选实施方式的薄膜金属板的示意图。

首先需要说明的是，本发明的术语应当被理解为是相对描述而非绝对描述。例如，加工装置的各部件的“顶侧”、“向上”、“底侧”、“向下”等术语可以参考图1-图5中所示的薄膜金属板的放置取向来解释；“第一水平方向”、“第二水平方向”为彼此垂直的两个方向，其中第一水平方向由D2示出，第二水平方向由D1示出，第一水平方向D2和第二水平方向D1共同限定了薄膜金属板的薄膜金属板主体10的延伸平面。高度方向D3为垂直于薄膜金属板主体10的方向。

首先参考图1，薄膜金属板100包括平板形态的薄膜金属板主体10、形成在薄膜金属板主体10上的第一水平波纹30和第二水平波纹20、以及第二水平波纹20和第一水平波纹30交汇处的突出的鼓包区域40。其中，薄膜金属板100的第二水平波纹20指的是沿第二水平方向D1延伸的波纹，第一水平波纹30指的是沿第一水平方向D2延伸的波纹。在如图1所示的实施方式中，第一水平波纹30的第二水平方向上的尺寸在自底侧向顶侧的方向上渐缩，第二水平波纹20的第一水平方向上的尺寸在自底侧向顶侧的方向渐缩。并且，第二水平波纹20的高度小于第一水平波纹30的高度，并且第二水平波纹20的最大第一水平方向上的尺寸小于第一水平波纹30的最大第二水平方向上的尺寸。换句话说，横波纹为大波纹，纵波纹为小波纹。第二水平波纹20、第一水平波纹30的高度指的是该波纹的最顶端和薄膜金属板主体10之间在高度方向D3上的距离。

在本实施方式中第一水平波纹30和第二水平波纹20均为圆弧形波纹，例如在如图2所示的投影面和如图3所示的投影面中，第一水平波纹30和第二水平波纹20的投影轮廓形成为圆弧形，其各自的顶端形成为圆弧而不具棱角，其侧面也为带有弧度的壁。在其他未示出的实施方式中，第一水平波纹和/或第二水平波纹可以形成为三角波纹，例如在其各自的截面（该截面垂直于该波纹的延伸方向）中，该波纹的截面轮廓形成为一个大致三角形。

在本实施方式中，鼓包区域40沿着所述第一水平波纹整体形成拱门状，横跨所述第二水平波纹，其高度大于所述第一水平波纹30。鼓包区域40与所述第一水平波纹30形状适配地覆盖在所述第一水平波纹30的顶侧，形状适配指的是鼓包区域40大致上构成和第一水平波纹30圆拱形一致的形状，也就是说，在由第一水平方向D2和高度方向D3截取的截面中鼓包区域40的截面轮廓也形成为圆拱形。进一步地，鼓包区域40大致上也沿第二水平方向D1延伸，并且其延伸长度大于第二水平波纹20的最大第一水平方向上的尺寸。优选地，参考图2，鼓包区域40在第二水平方向D1上的延伸长度d1为第二水平波纹20的最大第二水平方向上的尺寸d2的两倍至四倍，优选三倍。

在本实施方式中，参考图1、图2和图4，鼓包区域40的第二水平方向D1上的端面41为垂直于所述薄膜金属板主体10的直壁面。可见，鼓包区域40在第二水平方向D1上的端部处具有急剧的形变，这样的设置能够提升鼓包区域40处的伸缩力、弹性和张力。

优选地，鼓包区域40构成的圆拱形的曲率半径不同于横波纹构成的圆拱形的曲率半径，因而在沿鼓包区域40构成的圆拱形的方向上，鼓包区域40和第一水平波纹30的对应区域之间的距离不是一致的。例如，参考图3，在鼓包区域40的顶部位置处，所述鼓包区域40的外表面和所述第一水平波纹30的外表面之间的间距最大；所述鼓包区域的外表面从顶部位置向下并向其第一水平方向上的端面会聚，在所述鼓包区域40的底部位置处（即，和薄膜金属板主体10相交的位置处），所述鼓包区域40的外表面几乎贴靠所述第一水平波纹30，从图3中可以看到此处的鼓包区域40的轮廓线和第一水平波纹30的轮廓线几乎重合了。优选地，第一水平波纹30的高度为所述鼓包区域40的顶端和所述第一水平波纹30的顶端之间的距离的三倍至四倍。

在本实施方式中，所述鼓包区域40的位于所述第二水平波纹20的两侧的位置处具有扩张部段42，所述扩张部段42在自所述鼓包区域40的顶部自底部的方向上第二水平方向上的尺寸逐渐增大。也就是说，参考图3，扩张部段42的轮廓大致构成一个锥形结构，其顶部处的第二水平方向上的尺寸最小，底部处的第二水平方向上的尺寸最大。

进一步地，所述鼓包区域40还具有在所述第二水平波纹20顶侧的中间部段44以及在所述鼓包区域40的两端处的端部段43，其中，参考图6，所述端部段43的最大第二水平方向上的尺寸d5小于所述扩张部段42的最大第二水平方向上的尺寸d4，所述中间部段44的最大第二水平方向上的尺寸d3小于所述端部段43的最大第二水平方向上的尺寸d5。

转回图1，薄膜金属板的中间部段44的侧壁45接近于垂直于薄膜金属板主体10的平面。中间部段44的侧壁相比于扩张部段42的侧壁更加陡峭，形状变形更加急剧。

参考图2，在由第二水平方向D1和高度方向D3限定的投影面内，所述鼓包区域40的顶部投影轮廓46为沿第二水平方向D1延伸的直线段。参考图5，在由第一水平方向D2、高度方向D3限定、并过所述薄膜金属板的中心的截面中，所述鼓包区域40的截面轮廓线包括顶部轮廓线442和连接在所述顶部轮廓线442和所述第二水平波纹20之间的侧轮廓线441，所述侧轮廓线441为和高度方向D3之间的角度为α的直线段，5°≤α≤15°。

本发明的薄膜金属板的鼓包区域处的各部分具有均匀的形变量，使得鼓包区域的各处能够提供较为一致的弹性和张力。并且，本发明的鼓包区域容易成形、便于薄膜金属板的生产制造。

由如图1-图6所示的薄膜金属板可以用作容纳罐的密封层，该容纳罐的结构在图7-图9中示出。本发明所提及的和容纳罐相关的方向术语、位置术语可参考图7-图9中所示的各部件的位置、方向等进行理解。例如，在本发明中，“内侧”、“向内”可以被理解为是容纳罐的壁的容纳液化气体的一侧以及朝向容纳液化气体的一侧的方向；“外侧”、“向外”为上述壁的和外界面对的一侧以及朝向外界的方向；“周向方向”、“径向方向”指的是对于底壁、底壁密封层所形成的圆形或近似圆形的正多边形（包括类似于正多边形的形状）的外接圆来说的周向方向、径向方向。需要特别说明的是，单独描述薄膜金属板时所适用的方向术语、和当薄膜金属板安装在容纳罐时描述容纳罐的方向术语，不一定一致。

首先参考图7和图8，所述容纳罐的壁包括基层400和覆盖于所述基层400的内侧的密封层，所述密封层由根据上述实施方式所述的薄膜金属板制成。

壁具有中心区段和环形区段。具体地，密封层包括中心区段310和围绕中心区段310设置的至少一个环形区段320，每一个环形区段320包括多个环形区段密封板3210，多个环形区段密封板3210由薄膜金属板剪裁得到。每一个环形区段中相邻的单元之间具有间隙350，间隙350上可以设置第一密封连接件，例如，第一密封连接件设置在周向上相邻的密封板3220之间并将其二者固定在基层400上。中心区段310由扇形的中心密封板3110构成。基层也具有基层中心区段420和基层环形区段410，基层环形区段410由基层单元板4110构成。

进一步地，环形区段320为至少两个，至少两个环形区段320依次环绕地排布，并且，密封层还包括第二密封连接件340，第二密封连接件340设置在相邻的环形区段320之间，并将相邻的环形区段固定在基层400上。图中示出了三个环形区段——第一环形区段420a、第二环形区段420b和第三环形区段420c。在其他未示出的实施方式中可以具有更少或更多个环形区段。

所述环形区段的各个环形区段密封板3210的第一水平波纹和第二水平波纹分别构成了所述环形区段320的径向波纹和周向波纹，其中，一部分径向波纹380的径向内端延伸至所述中心区段310，另一部分径向波纹360的径向内端位于所述环形区段320中部而远离所述中心区段310，这样的设置能够避免在环形区段的径向靠外的位置处，相邻的径向波纹之间的周向长度（例如图中所示的S1和S2）过大，导致此处稳定性和延展性欠缺，而在这样的相邻径向波纹之间再增设一道径向波纹，就使得周向上相邻的径向波纹之间的最大周向距离能够在预定范围内。例如，如果相邻的一对径向波纹380的径向内端之间的距离为X，那么该环形区段中，周向上相邻的径向波纹之间的最大周向距离可以在1.5X-5X之间。优选地，每一个所述径向波纹的径向内端处安装有密封端帽370。

图9示出了一种矩形壁。其中，密封层包括呈阵列式排布的密封层薄膜金属板520，沿第一水平方向相邻的密封层薄膜金属板之间由第一密封连接件5210连接密封，沿第二水平方向相邻的密封层薄膜金属板之间由第二密封件5220密封连接。基层510也包括阵列式排布的基层板，相邻的基层板之间存在间隙5110，薄膜金属板具有和每一个间隙延伸方向一致的波纹，该波纹覆盖在该间隙上。

结合上述实施方式可知，本发明的容纳罐的密封层可以由形状规则的标准件制成，不需要特殊形状的部段，而标准件可以由矩形板简易切割得到，加工简单、节省材料；本发明的密封层平整度较好，对于绝热层结构破坏程度小，能够减小密封层对绝热箱的强度影响；本发明的密封层结构决定了密封层能够被制造得较薄，从而能够储热容器的减小整体的热传导系数，提高保温效果。进一步地，相邻的标准件之间也可以采用作为通用件的密封连接件，本发明的一些密封连接件还具有一定的热伸缩性，能为密封层提供一定的冷缩变形量。并且，使用本发明的密封连接件不需要对密封层单元板做轧边等额外加工操作，能提升密封层的平整程度，保证密封效果。底壁密封层无凸起部分，铺设两层这样的密封层和绝热层，上一层的绝热层背面不需要开槽，这提升了绝热层结构强度的优势。本发明的容纳罐为海洋装备液化气体容纳罐或者陆地低温冷冻液体装置。

本领域技术人员能够对上述各个实施方式进行修改、重新组合和调整，这些变形都在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于运输设备的液化气体储存舱的薄膜金属板，所述薄膜金属板（100）包括薄膜金属板主体（10）、形成在所述薄膜金属板主体上的第二水平波纹（20）和第一水平波纹（30）、以及所述第二水平波纹和所述第一水平波纹的交汇位置处的鼓包区域（40），所述第二水平波纹的高度小于所述第一水平波纹的高度，并且所述第二水平波纹的最大第一水平方向上的尺寸小于所述第一水平波纹的最大第二水平方向上的尺寸，所述第一水平方向垂直于所述第二水平方向，

其特征在于，所述鼓包区域（40）沿着所述第一水平波纹整体形成拱门状，横跨所述第二水平波纹，其高度大于所述第一水平波纹并与所述第一水平波纹（30）形状适配地覆盖在所述第一水平波纹（30）的顶侧，并且所述鼓包区域（40）在第二水平方向（D1）上延伸的尺寸大于所述第二水平波纹（20）的最大第二水平方向上的尺寸（d2）；

所述鼓包区域（40）的第一水平方向上的两个端面（41）为垂直于所述薄膜金属板主体（10）表面的直壁面；

在所述鼓包区域（40）的顶部位置处，所述鼓包区域的外表面和所述第一水平波纹的外表面之间的间距最大；所述鼓包区域的外表面从顶部位置向下并向其第一水平方向上的端面会聚，在所述鼓包区域的第一水平方向上的端面的底部位置处，所述鼓包区域的外表面贴靠所述第一水平波纹。

2.根据权利要求1所述的薄膜金属板，其特征在于，所述鼓包区域（40）的位于所述第二水平波纹的两侧的位置处具有扩张部段（42），所述扩张部段在自所述鼓包区域的顶部至底部的方向上第二水平方向上的尺寸逐渐增大。

3.根据权利要求2所述的薄膜金属板，其特征在于，所述鼓包区域（40）具有在所述第二水平波纹顶侧的中间部段（44）以及在所述鼓包区域的两端处的端部段（43），其中，所述端部段（43）的最大第二水平方向上的尺寸（d5）小于所述扩张部段（42）的最大第二水平方向上的尺寸（d4），所述中间部段（44）的最大第二水平方向上的尺寸（d3）小于所述端部段（43）的最大第二水平方向上的尺寸（d5）。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的薄膜金属板，其特征在于，所述鼓包区域（40）沿第二水平方向的延伸长度（d1）为所述第二水平波纹（20）的最大第二水平方向上的尺寸（d2）的两倍至四倍。

5.根据权利要求1-3中任意一项所述的薄膜金属板，其特征在于，所述第一水平波纹（30）的高度为所述鼓包区域（40）的顶端和所述第一水平波纹的顶端之间的距离的三倍至四倍。

6.根据权利要求1-3中任意一项所述的薄膜金属板，其特征在于，在由第一水平方向和高度方向限定的投影面内，所述鼓包区域（40）的顶部投影轮廓（46）为沿第一水平方向延伸的直线段。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的薄膜金属板，其特征在于，在由第一水平方向（D2）、高度方向（D3）限定、并过所述薄膜金属板主体的中心的截面中，所述鼓包区域（40）的截面轮廓线包括顶部轮廓线（442）和连接在所述顶部轮廓线（442）和所述第二水平波纹（20）之间的侧轮廓线（441），所述侧轮廓线（441）为直线段，并且和高度方向（D3）之间呈5°-15°的夹角（α）。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的薄膜金属板，其特征在于，所述第一水平波纹（30）和所述第二水平波纹（20）在其各自的端视图中形成为圆弧形。