Способ изготовления герметизирующей теплоизолирующей стенки резервуара-хранилища
Группа изобретений относится к хранению газов или жидкостей. Способ изготовления герметичной (т.е. герметизирующей) и теплоизолирующей стенки резервуара для хранения текучей среды. Прикрепляют к несущей конструкции (2) множество анкерных элементов (1). Устанавливают на несущую конструкцию (2) элементы (3) модульной опалубки, которые выступают из несущей конструкции (2) и задают, совместно с несущей конструкцией (2) и множеством анкерных частей (1), множество смежных секций (4), имеющих открытую сторону, обращенную от несущей конструкции (2). Каждые две смежные секции разделены помещенным между ними элементом модульной опалубки. Распыляют изолирующую пену в указанные секции (4) через их открытую сторону с целью формирования множества изолирующих секторов (5), состоящих из распыленной изолирующей пены. Устанавливают сжимаемые соединительные изолирующие элементы (8) в положение, в котором они сжаты между изолирующими секторами (5). Для обеспечения непрерывности теплоизоляции, они способны расширяться при уменьшении изолирующих секторов (5) в размерах. Прикрепляют к анкерным элементам (1) герметизирующей мембраны (9).
Способ, включающий установку на несущую конструкцию (2) комбинированных элементов, каждый из которых содержит элемент (3) модульной опалубки и сжимаемый соединительный изолирующий элемент (8), помещенный в напряженном сжатом состоянии в элемент (3) модульной опалубки.
Способ, в котором элемент (3) модульной опалубки содержит две стойки (27), которые образуют неудаляемую опалубку и между которыми находится, в напряженном состоянии, соединительный изолирующий элемент (8), и отсоединяемые средства (28) для прижатия стоек (27) к соединительному изолирующему элементу (8) до отсоединения указанных средств (28) для прижатия стоек.
Стенка для хранения криогенной текучей среды включает несущую конструкцию, множество анкерных элементов, прикрепленных к ней; множество изолирующих секторов (5), состоящих из изолирующей пены, сформированных распылением изолирующей пены на несущую конструкцию и прочно связанных непосредственно с несущей конструкцией (2); соединительные изолирующие элементы, находящиеся в напряженном состоянии, в котором они введены между указанными изолирующими секторами, и способные расширяться в случае уменьшения изолирующих секторов в размерах; герметизирующую мембрану, прикрепленную к анкерным элементам.
Судно для транспортирования охлажденного жидкого продукта, имеющее резервуар с такой стенкой. Способ загрузки или разгрузки судна, в котором охлажденный жидкий продукт перемещают по теплоизолированным трубам. Система для перемещения охлажденного жидкого продукта, содержащая судно, теплоизолированные трубы и насос для перекачивания охлажденного жидкого продукта по теплоизолированным трубам. 8 н. и 9 з.п. ф-лы, 27 ил.
Область техники
Изобретение относится к герметичным и теплоизолирующим мембранным резервуарам (танкам) для хранения и/или транспортирования текучей среды, такой как криогенная текучая среда. Более конкретно, изобретение относится к изготовлению герметичного мембранного резервуара, теплоизоляция которого частично обеспечивается распылением изолирующей пены in situ.
Уровень техники
Герметичные и теплоизолирующие мембранные резервуары используются, в частности, для хранения сжиженного природного газа (СПГ). Такие резервуары могут быть установлены на плавучей или береговой конструкции. В случае плавучей конструкции резервуар может предназначаться для транспортирования или для приема СПГ, используемого как топливо для двигательной установки плавучей конструкции.
Из уровня техники известны способы изготовления таких резервуаров из предварительно изготовленных изолирующих панелей, которые содержат слой изолирующей пены (как вариант, армированной стекловолокнами), зажатый между двумя листами фанеры. Изготовление из этих, предварительно изготовленных панелей теплоизолирующего барьера - это длительный и дорогостоящий процесс, поскольку необходимо осуществить доставку данных панелей, а затем установить их одну за другой.
Из уровня техники известен также способ изготовления изолирующих барьеров in situ, т.е. на несущей конструкции.
В US 3759209 описано изготовление изолирующего барьера, находящегося вне корпуса судна для транспортирования СПГ. В данном документе предлагается прикреплять к внешнему корпусу судна опалубку, состоящую из горизонтальных и вертикальных компонентов и формирующую множество секций, а затем подавать в эти секции изолирующую пену. Опалубку удерживают в установленном положении и прикрепляют к ней герметизирующую мембрану. Однако опалубка не обеспечивает компенсации теплового сжатия пены, поэтому, когда стенка подвергается воздействию криогенных температур, непрерывность теплоизоляции в зонах между различными заполненными пеной секциями не гарантируется.
В документе FR 2191064 также описан способ получения резервуара для транспортирования сжиженного природного газа. В этом документе предлагается прикреплять к несущей конструкции стойки, а затем формировать сетку из стекловолоконных жгутов или металлических проводов, которые натягиваются и поддерживаются посредством стоек. Затем к верхним торцам стоек прикрепляют лист фанеры и в пространство между листом фанеры и несущей конструкцией инжектируют раствор уретана, способный увеличиваться в объеме.
Раскрытие изобретения
Изобретение основано на идее разработки способа изготовления изолирующего барьера в резервуаре для хранения криогенной жидкости. Данный способ включает распыление пены in situ. Это распыление может быть использовано для формирования стенки, которая обеспечивает непрерывность теплоизоляции и которую легко изготовить.
Согласно своему первому аспекту изобретение относится к способу изготовления герметичной (т.е. герметизирующей) и теплоизолирующей стенки резервуара для хранения текучей среды, включающему следующие операции:
- прикрепление к несущей конструкции множества анкерных элементов;
- установка на несущую конструкцию элементов модульной опалубки, которые выступают из несущей конструкции и задают, совместно с несущей конструкцией и множеством анкерных частей, множество смежных секций, имеющих открытую сторону, обращенную от несущей конструкции, причем каждые две смежные секции разделены помещенным между ними элементом модульной опалубки;
- распыление изолирующей пены в указанные секции через их открытую сторону с целью формирования множества изолирующих секторов, состоящих из распыленной изолирующей пены;
- установка сжимаемых соединительных изолирующих элементов в положение, в котором они сжаты между изолирующими секторами и способны расширяться при уменьшении изолирующих секторов в размерах, чтобы обеспечить непрерывность теплоизоляции, и
- прикрепление к анкерным элементам герметизирующей мембраны.
Таким образом, данный способ изготовления стенки обладает преимуществами, обусловленными использованием опалубки, поскольку он прост в осуществлении и позволяет разделить слой теплоизоляции на секторы, чтобы ограничить механические напряжения, вызываемые разностью температур между его наружной и внутренней поверхностями, и одновременно обеспечить непрерывность теплоизоляции, когда стенка подвергается воздействию низких температур.
В одном своем варианте способ включает операцию удаления элементов модульной опалубки. На несущую конструкцию предпочтительно устанавливают комбинированные элементы, каждый из которых содержит элемент модульной опалубки и соединительный изолирующий элемент, помещенный, в сжатом состоянии, в элемент модульной опалубки. При этом при удалении элементов модульной опалубки соединительный изолирующий элемент оставляют в сжатом состоянии между изолирующими секторами. Таким образом, удаление элементов модульной опалубки и позиционирование соединительных изолирующих элементов осуществляют одновременно.
В другом варианте на несущую конструкцию предпочтительно устанавливают комбинированные элементы, каждый из которых содержит элемент модульной опалубки и соединительный изолирующий элемент. Элемент модульной опалубки содержит две стойки, которые образуют неудаляемую опалубку и между которыми находится, в напряженном состоянии, соединительный изолирующий элемент, и отсоединяемые средства для стягивания стоек. Соединительный изолирующий элемент, находящийся между указанными двумя стойками опалубки, оставляют в напряженном состоянии после отсоединения указанных средств для стягивания стоек, так что находящийся в напряженном состоянии соединительный изолирующий элемент воздействует на две указанные стойки опалубки, прижимая их к изолирующим секторам, между которыми находится комбинированный элемент.
Согласно другим предпочтительным вариантам:
- соединительные изолирующие элементы являются сжимаемыми;
- секции расположены рядом одна с другой, причем каждые две смежные секции разделены помещенным между ними элементом модульной опалубки;
- элемент модульной опалубки имеет антиадгезионное покрытие;
- соединительный изолирующий элемент содержит профилированный элемент с двумя упругими ветвями, которые, находясь в напряженном состоянии между изолирующими секторами, прижимаются этими секторами одна к другой и генерируют реактивное усилие, стремящееся развести данные ветви;
- профилированный элемент с двумя упругими ветвями изготовлен из пены, выработанной из полимера, выбранного из группы, состоящей из полиуретана, меламина, полиэтилена, полипропилена, полистирола и силикона;
- соединительный изолирующий элемент содержит полосу, изготовленную из сжимаемого материала, выбранного из группы, состоящей из стекловаты, полиэстерного наполнителя и пен на основе полиуретана, меламина, полиэтилена, полипропилена и силикона;
- способ включает операцию выравнивания изолирующих секторов;
- анкерный элемент представляет собой блок, снабженный компонентом для прикрепления к несущей конструкции и компонентом для прикрепления герметизирующей мембраны и имеющий по меньшей мере один теплоизолирующий слой;
- теплоизолирующий слой данного блока состоит из полимерной пены с плотностью более 100 кг/м3 или из дерева;
- способ включает операцию закрепления анкерных пластин между смежными анкерными блоками и операцию приваривания герметизирующей мембраны поверх анкерных пластин;
- в процессе установки элементов модульной опалубки на несущую конструкцию элементы модульной опалубки прикрепляют к несущей конструкции и/или к анкерным элементам.
Согласно второму аспекту изобретения предлагается также герметичная и теплоизолирующая стенка резервуара для хранения криогенной текучей среды, изготовленная способом согласно первому аспекту изобретения.
Соответственно, герметичная и теплоизолирующая стенка содержит:
- несущую конструкцию;
- множество анкерных элементов, прикрепленных к несущей конструкции;
- множество изолирующих секторов, состоящих из изолирующей пены и сформированных распылением изолирующей пены через открытую сторону секции, образованной совместно элементами модульной опалубки, несущей конструкцией и множеством анкерных элементов;
- соединительные изолирующие элементы, находящиеся в напряженном состоянии, в котором они введены между указанными изолирующими секторами, и способные расширяться в случае уменьшения изолирующих секторов в размерах, обеспечивая, тем самым, непрерывность теплоизоляции, и
- герметизирующую мембрану, прикрепленную к анкерным элементам.
Изолирующие секторы прочно связаны с несущей конструкцией. Таким образом, благодаря адгезионной способности распыленной пены изолирующие секторы надежно удерживаются относительно несущей конструкции, что упрощает осуществление способа. Это свойство позволяет также предотвратить давление на мембрану со стороны изолирующих секторов, когда стенка является вертикальной или верхней стенкой.
В своем третьем аспекте изобретение относится к резервуару для хранения криогенной жидкости, имеющему по меньшей мере одну стенку, выполненную согласно второму аспекту изобретения.
Согласно еще одному аспекту изобретения судно для транспортирования охлажденного жидкого продукта содержит резервуар описанного типа.
В одном варианте судно имеет одинарный или двойной корпус и резервуар указанного типа, находящийся в одинарном или двойном корпусе.
В другом варианте судно имеет палубу и вышеупомянутый резервуар, находящийся на палубе. В этом случае несущая конструкция резервуара может представлять собой конструкцию из листового металла, находящуюся на палубе судна. Резервуары этого типа имеют, например, объем от 5000 до 30000 м3 и могут использоваться для подачи топлива в машинное отделение.
Резервуар может быть использован для хранения сжиженного природного газа под атмосферным давлением или под давлением, повышенным относительно атмосферного с учетом прочности использованной пены на сжатие, например под давлением 0,3 МПа для пены с прочностью на сжатие 0,3 МПа.
В соответствии с одним своим аспектом изобретение предлагает также способ загрузки или разгрузки судна описанного типа. Согласно данному способу охлажденный жидкий продукт перемещают по теплоизолированным трубам из плавучего или берегового хранилища в резервуар судна или из указанного резервуара в плавучее или береговое хранилище.
Согласно своему следующему варианту изобретение предлагает систему для перемещения охлажденного жидкого продукта, содержащую вышеупомянутое судно, теплоизолированные трубы, обеспечивающие подсоединение резервуара, имеющегося в корпусе судна, к плавучему или береговому хранилищу, и насос для перекачивания охлажденного жидкого продукта по теплоизолированным трубам из плавучего или берегового хранилища в резервуар судна или из указанного резервуара в плавучее или береговое хранилище.
Краткое описание чертежей
Изобретение в его различных аспектах, решаемые им задачи, его детали, свойства и преимущества станут более понятны из нижеследующего описания нескольких конкретных вариантов изобретения, приводимых далее только в качестве иллюстративных, неограничивающих примеров, со ссылками на прилагаемые чертежи.
- Фиг. 1 - это перспективное изображение элементов модульной опалубки, которые, совместно с множеством анкерных блоков и несущей конструкцией, формируют секции для приема распыляемой пены.
- На фиг. 2 секции, представленные на фиг. 1, показаны, в перспективном изображении, после распыления в них пены.
- На фиг. 3 секции, представленные на фиг. 2, показаны после удаления элементов модульной опалубки.
- На фиг. 4 секции, представленные на фиг. 3, показаны после установки соединительных изолирующих элементов между секторами, образованными при распылении пены.
- На фиг. 5 показаны, на виде сверху, сформированные секторы, анкерные блоки и соединительные изолирующие элементы, установленные между указанными секторами.
- На фиг. 6 представлен, в перспективном изображении, первый вариант анкерного блока.
- На фиг. 7 представлен, в перспективном изображении, второй вариант анкерного блока, предназначенный для изготовления стенки, имеющей два последовательных уровня (основной и дополнительный) герметизации и теплоизоляции.
- На фиг. 8 показаны, на виде сверху, анкерные блоки и анкерные пластины для прикрепления герметизирующей мембраны.
- На фиг. 9 показан, на виде сбоку, в сечении, анкерный блок, поддерживающий анкерные пластины.
- На фиг. 10 показан, на виде сбоку, третий вариант анкерного блока.
- На фиг. 11 показан, на виде сбоку, четвертый вариант анкерного блока.
- На фиг. 12 показана часть анкерного блока по фиг. 11.
- На фиг. 13 схематично изображен, в сечении, соединительный изолирующий элемент согласно одному варианту.
- На фиг. 14 схематично изображен, в сечении, соединительный изолирующий элемент согласно другому варианту.
- На фиг. 15 изображен, в сечении, элемент модульной опалубки согласно первому варианту.
- На фиг. 16 изображен, в сечении, элемент модульной опалубки согласно второму варианту.
- На фиг. 17 изображен, в сечении, элемент модульной опалубки согласно третьему варианту.
- На фиг. 18 представлено, в перспективном изображении, приспособление для выравнивания верхней поверхности изолирующих секторов, сформированных распылением пены.
- На фиг. 19 схематично изображены анкерные блоки и элемент модульной опалубки, снабженный компонентами для его прикрепления к анкерным блокам.
- На фиг. 20 показан, на виде сбоку, анкерный блок и элемент модульной опалубки, снабженный компонентами для его прикрепления к данному анкерному блоку согласно одному варианту.
- На фиг. 21 показан, в перспективном изображении, анкерный блок с канавками для прикрепления элементов модульной опалубки согласно другому варианту.
- На фиг. 22 показан, на виде сверху, элемент модульной опалубки, снабженный крепежными деталями, предназначенными для взаимодействия с канавками анкерного блока по фиг. 21.
- На фиг. 23 иллюстрируется, в перспективном изображении, соединение между анкерным блоком по фиг. 21 и элементом модульной опалубки по фиг. 22.
- На фиг. 24 иллюстрируются, в перспективном изображении, элементы модульной опалубки, снабженные элементами для прикрепления к несущей конструкции.
- На фиг. 25 элемент модульной опалубки по фиг. 24 показан на виде снизу.
- На фиг. 26 элемент модульной опалубки по фиг. 24 показан в перспективном изображении.
- На фиг. 27 схематично, на виде с вырезом, изображены резервуар газовоза для СПГ и терминал для загрузки/разгрузки этого резервуара.
Осуществление изобретения
Как это принято, термины “наружный” и “внутренний” и производные от них термины используются, чтобы охарактеризовать положение одного элемента относительно другого с привязкой к пространствам внутри и снаружи резервуара.
Каждая стенка резервуара в направлении ее толщины, т.е. от внутреннего объема резервуара, имеет по меньшей мере одну герметизирующую мембрану, находящуюся в контакте с текучей средой, содержащейся в резервуаре, теплоизолирующий барьер и несущую (корпусную) конструкцию. В одном конкретном варианте стенка имеет два уровня герметизации и теплоизоляции. В этом случае стенка содержит, в направлении от внутреннего объема резервуара, основную герметизирующую мембрану, основной теплоизолирующий барьер, дополнительную герметизирующую мембрану, дополнительный изолирующий барьер и несущую конструкцию. Далее термины “основной” и “дополнительный” будут использоваться также для обозначения элементов, относящихся к основному и дополнительному уровням соответственно.
Способ изготовления герметичной и теплоизолирующей стенки согласно одному из своих вариантов проиллюстрирован на фиг. 1-4. Герметичные стенки этого типа могут быть использованы для получения емкости (резервуара) для хранения и/или транспортирования криогенной текучей среды, такой как сжиженный газ, например метан.
Анкерные блоки 1 (именуемые также соединительными блоками) размещены регулярным образом на несущей конструкции 2 и прикреплены к ее наружной поверхности. Эта несущая конструкция 2 предпочтительно представляет собой самоопирающуюся конструкцию из листового металла, или, в более общем случае, жесткую стенку любого типа, имеющую требуемые механические свойства, например бетонную стенку в береговом сооружении.
Между анкерными блоками 1 на несущей конструкции 2 устанавливают элементы 3 модульной опалубки, так что эти элементы имеют форму частей, выступающих от плоскости несущей конструкции 2 внутрь. Элементы 3 модульной опалубки формируют, совместно с анкерными блоками 1 и несущей конструкцией 2, множество секций 4. Секции имеют открытую сторону, обращенную от несущей конструкции 2. Элементы 3 модульной опалубки - это продольные ребра, расположенные взаимно перпендикулярно, чтобы сформировать секции 4 в форме прямоугольных четырехугольников. Элементы 3 модульной опалубки могут быть снабжены отсоединяемыми крепежными компонентами (которые будут описаны далее со ссылками на фиг. 19-26) для прикрепления этих элементов к несущей конструкции 2 и/или к анкерным блокам 1.
Как показано на фиг. 2, затем секции 4 заполняют пеной, распыляемой в них через их открытую сторону с целью формирования множества изолирующих секторов 5, состоящих из распыленной изолирующей пены. Таким образом, секции 4 задают опалубку для формирования изолирующих секторов 5. Распыляемая пена является, например, полиуретановой пеной. В одном варианте одновременно с распылением пены распыляют короткие волокна, например стекловолокна. Такое добавление волокон способствует уменьшению теплового сжатия пены в процессе охлаждения резервуара.
Затем выполняют операцию выравнивания внутренней поверхности изолирующих секторов 5, образованных распыленной пеной. Эта операция может использоваться, чтобы устранить неровности поверхности и, следовательно, непостоянство уровня внутренней поверхности изолирующих секторов 5. Операцию выравнивания осуществляют, например, посредством выравнивающего приспособления 6, показанного на фиг. 18. У приспособления 6 этого типа обычно имеются передняя 61 и задняя 62 рукоятки, подошва 63 для взаимодействия с выравниваемой поверхностью и инструмент 64 для воздействия на неровности поверхности, установленный на одном уровне с подошвой 63. В представленном варианте инструмент 64 является валиком с лезвиями или фрезой, приводимым (приводимой) во вращение электродвигателем. В другом варианте данное приспособление представляет собой автоматический инструмент, движение которого направляется, например, посредством кабелей или ремней, прикрепленных к анкерным блокам 1. В предпочтительном варианте на операциях выравнивания дополнительно используется отсасывающая система для сбора пыли.
На этапе, проиллюстрированном на фиг. 3, элементы 3 модульной опалубки удалены. На этом этапе изолирующие секторы разделены пустотами 7, образовавшимися в местах, ранее занятых элементами 3 модульной опалубки.
Чтобы обеспечить непрерывность теплоизоляции, в пустоты 7 между изолирующими секторами 5 устанавливают соединительные изолирующие элементы 8, как это показано на фиг. 4 и 5. Таким образом соединительные изолирующие элементы 8 вводят между изолирующими секторами 5 при нормальной температуре (температуре окружающей среды), с приложением сжимающих усилий. В результате эти элементы будут иметь возможность расширяться и заполнять зазор между изолирующими секторами 5, когда эти секторы будут сжиматься под влиянием низких температур.
Согласно одному варианту соединительные изолирующие элементы 8 представляют собой полосы из гибкого материала, такого как стекловолокно (стекловата) или полиэстерный наполнитель, или из пены на основе полиуретана (ПУ), меламина, полиэтилена (ПЭ), полипропилена (ПП) или силикона. Толщину этих полос выбирают такой, чтобы при нормальной температуре они были зажаты между изолирующими секторами 5 под действием сжимающих усилий.
Согласно другим вариантам, представленным на фиг. 13 и 14, соединительные изолирующие элементы 8 являются профилированными элементами, имеющими две гибкие ветви 29. Эти ветви обладают упругостью и имеют такие размеры, что при нормальной температуре они подвергаются воздействию сжимающего усилия, действующего между изолирующими секторами 5. Другими словами, в своем напряженном состоянии гибкие ветви 29 прижимаются изолирующими секторами одна к другой и генерируют реактивное усилие, стремящееся развести указанные ветви 29. Данные ветви 29 могут быть соединены в их центральной зоне, что придаст им, по существу, Н-образный профиль (фиг. 13). Альтернативно, они могут быть соединены на одном из своих концов, так что их профиль будет, по существу, U-образным (фиг. 14). Чтобы облегчить установку соединительных изолирующих элементов 8, перед их установкой они могут быть снабжены освобождаемыми средствами предварительного стягивания. Такими средствами могут быть, например, стяжки 30, которые стягивают гибкие ветви одна с другой. После того как стяжки 30 будут сломаны, гибкие ветви 29 смогут разойтись. Соединительные изолирующие элементы 8 также могут быть изготовлены, например, из пены на основе ПУ, меламина, ПЭ, ПП, полистирола или силикона.
Чтобы обеспечить герметичность стенки, к анкерным блокам 1 прикрепляют герметизирующую мембрану 9, покрывающую изолирующие секторы 5 и соединительные изолирующие элементы 8. Эта герметизирующая мембрана 9 частично показана на фиг. 9, 10 и 11. Мембрана 9 состоит из множества листов, которые сварены своими краями, а их углы прикреплены сваркой к анкерным блокам 1. Эти листы, которые могут быть изготовлены по известной технологии из нержавеющей стали, можно снабдить перпендикулярными ребрами для поглощения сил, возникающих при тепловом сжатии нержавеющей стали. Альтернативно, листы могут быть изготовлены из инвара (Invar ®), т.е. из сплава железа и никеля, главной особенностью которого является очень малый коэффициент расширения.
Таким образом, способ по изобретению может быть использован для изготовления стенки, содержащей герметизирующую мембрану 9 и теплоизолирующий барьер. Если стенка имеет два уровня герметизации и теплоизоляции (основной и дополнительный), теплоизолирующий барьер и герметизирующая мембрана 9, изготовленные описанным способом, образуют дополнительные части, и после их изготовления способ повторяют, используя анкерные блоки 1 и элементы 3 модульной опалубки, устанавливаемые на дополнительную герметизирующую мембрану 9. Затем инжектируют пену в секции, основания которых образованы этой дополнительной герметизирующей мембраной. В таком случае на дополнительную герметизирующую мембрану 9 желательно предварительно нанести покрытие, чтобы предотвратить прилипание распыленной пены к этой мембране и, тем самым, предотвратить создание, вследствие прилипания пены, дополнительных механических напряжений. Данное покрытие может иметь низкую адгезию и/или малую механическую прочность, так что оно разрушается под воздействием небольших напряжений и поэтому не передает значительных усилий в зоне между мембраной и распыленной пеной.
На фиг. 6-11 представлено анкерное средство согласно различным вариантам.
На фиг. 6 показан анкерный блок 1, содержащий жесткий теплоизолирующий слой 10. Этот слой может быть изготовлен, в частности, из фанеры или изолирующей пены, например полиуретановой пены, с плотностью более 100 кг/м3, например около 130 кг/м3. Данный жесткий слой 10 в этом варианте зажат между двумя фанерными панелями 11, 12. Анкерный блок 1 может быть прикреплен к несущей конструкции 2 шпилькой 13, закрепленной на несущей конструкции 2, например сваркой. С этой целью наружная фанерная панель 12 снабжена отверстием для приема шпильки 13. В анкерном блоке 1 имеется канал для введения гайки 14, навинчиваемой на резьбовую часть шпильки 13. После установки гайки 14 желательно заполнить указанный канал соединительной изолирующей деталью 15, по форме соответствующей каналу. Затем к анкерному блоку 1 прикрепляют изготовленную из металлического листа пластину 16, позволяющую прикрепить к блоку 1, посредством сварки, углы листов в составе герметизирующей мембраны 9. В этом случае пластину 16 прикрепляют к внутренней фанерной панели 11 заклепками.
На фиг. 7 показан дополнительный анкерный блок 1, адаптированный для изготовления стенки, имеющей два последовательных уровня изоляции (основной и дополнительный). Анкерный блок 1 прикреплен к несущей конструкции 2 способом, аналогичным описанному для анкерного блока по фиг. 6. Однако в этом варианте гайка 14, взаимодействующая с резьбовой частью шпильки 13, взаимодействует также с резьбовым стержнем 46. Данный стержень проходит сквозь изолирующую соединительную деталь 15 по каналу, предусмотренному для этой цели. На наружный конец стержня 46 навинчивается гайка 14, а его внутренний конец несет металлическую шпильку 17 с фланцем. Фланец шпильки 17 может быть использован для прикрепления, посредством сварки, углов листов герметизирующей мембраны 9. Шпильку 17 можно также использовать для прикрепления основного анкерного блока 1 (не изображен), который устанавливается на дополнительный анкерный блок 1, показанный на фиг. 7. Основной анкерный блок может быть, в частности, аналогичен анкерному блоку 1 по фиг. 6, причем его прикрепляют к шпильке 17 анкерного блока 1 в составе дополнительного барьера так, как это описано в отношении шпильки 13, прикрепленной к несущей конструкции 2.
Анкерный блок 1 по фиг. 10 содержит жесткий изолирующий слой 10 и наружную фанерную панель 12. Данный блок также крепится посредством шпильки 13, прикрепленной к несущей конструкции 2, и гайки 14, взаимодействующей с резьбовой частью шпильки 13. Листы герметизирующей мембраны 9 прикрепляют с использованием металлического колпачка 18, который насаживается, со скольжением, на анкерный блок 1. У колпачка 18 имеется наружная поверхность 180, от которой отходят боковые крылья 181, 182, проходящие вдоль каждой стороны анкерного блока. Боковые крылья 181, 182 имеют загнутые края 183, 184, входящие в канавки 19, 20, образованные в боковых поверхностях анкерного блока 1.
На фиг. 11 и 12 представлен вариант средств для поддерживания и для прикрепления сваркой листов герметизирующей мембраны 9. В этом варианте на шпильке 13 фиксируют, посредством герметично фиксирующей части 22 (наглядно показанной на фиг. 12), металлическую шайбу 21, предназначенную для приема углов листов герметизирующей мембраны 9. У фиксирующей части 22 имеются внутренний элемент 220 и наружный элемент 221. Во внутреннем элементе 220 выполнен резьбовой канал 224 для прикрепления этого элемента к шпильке 13. У внутреннего элемента 220 имеется также резьбовой палец 222, который проходит через отверстие, выполненное в металлической шайбе 21, и взаимодействует с резьбовым каналом 223, выполненным в наружном элементе 221. Чтобы обеспечить герметичность сборки, наружный элемент 221 является металлическим элементом, прикрепленным сварным швом 225 к металлической шайбе 21. Наружный элемент 221 в этом случае снабжен каналом 226 для приема шпильки, служащей для прикрепления основного анкерного блока (не изображен). Целесообразно выполнить внутренний элемент 220 из материала, обладающего теплоизолирующими свойствами.
Чтобы улучшить закрепление герметизирующей мембраны 9, можно использовать анкерные пластины 23, показанные на фиг. 8 и 9. Эти пластины выполнены из металлической полосы, прикрепленной к анкерным блокам 1. На внутренних сторонах анкерных блоков 1 также имеются металлические пластины 24 для прикрепления к ним анкерных пластин 23. Анкерные пластины 23 проходят вдоль краев металлических листов герметизирующей мембраны 9. Эти края крепятся к анкерным пластинам 23 посредством непрерывного или прерывистого сварного шва. В месте стыка между двумя смежными металлическими листами можно использовать единственную анкерную пластину 23, служащую для прикрепления только одного из двух металлических листов, или две анкерные пластины 23 (как это показано на фиг. 8). В последнем случае каждая из двух анкерных пластин 23 используется для прикрепления соответствующего металлического листа герметизирующей мембраны 9. В одном варианте металлическая пластина 24 для скрепления указанных анкерных пластин 23 и шпильки 17 с фланцем может быть выполнена как цельная деталь.
На фиг. 15-17 представлены варианты элементов модульной опалубки.
На фиг. 15 показан элемент 3 модульной опалубки в виде деревянного, металлического или пластикового бруса с антиадгезионным покрытием. Данное покрытие в этом варианте выполнено, как пленка 25, которую можно отделить от элемента 3 модульной опалубки после его удаления. Альтернативно, элемент 3 модульной опалубки может быть изготовлен, полностью или частично, из антиадгезионного материала, такого как политетрафторэтилен. В этом случае никакой пленки не требуется.
На фиг. 16 показан комбинированный элемент, объединяющий элемент 3 модульной опалубки и соединительный изолирующий элемент 8. Такие комбинированные элементы устанавливаются на несущую конструкцию 2. Элемент 3 модульной опалубки имеет две прикрепленные одна к другой стенки 26, между которыми введен, с созданием сжимающего усилия, описанный выше соединительный изолирующий элемент 8. В процессе удаления элемента 3 модульной опалубки к соединительному изолирующему элементу 8 прикладывают (например, посредством неизображенного толкателя) направленное наружу выталкивающее усилие. В результате после удаления элементов 3 модульной опалубки соединительные изолирующие элементы 8 остаются между изолирующими секторами 5 из распыленной пены. Как и в предыдущем случае, при нормальной температуре соединительные изолирующие элементы 8 находятся в сжатом состоянии между изолирующими секторами 5, причем они способны расшириться, чтобы заполнить зазор, возникающий вследствие теплового сжатия изолирующих секторов 5 при охлаждении резервуара.
На фиг. 17 также показан комбинированный элемент, содержащий элемент 3 модульной опалубки и соединительный изолирующий элемент 8. Этот комбинированный элемент используется иначе, чем комбинированный элемент по фиг. 16, поскольку он должен, по меньшей мере частично, постоянно находиться в составе стенки. Элемент 3 модульной опалубки имеет две стойки 27, образующие постоянную (неудаляемую) опалубку, между которыми, в напряженном состоянии, находится соединительный изолирующий элемент 8. Поскольку стойки 27 должны составлять интегральную часть теплоизолирующего барьера, они выполнены из изолирующего материала, такого как фанера. Элемент 3 модульной опалубки содержит отсоединяемые средства для стягивания стоек, причем в проиллюстрированном варианте этими средствами являются стяжки 28. После того как пена будет распылена и изолирующие секторы 5 будут сформированы, стяжки 28 могут быть разрезаны, чтобы освободить соединительный изолирующий элемент 8. После этого данный элемент будет находиться в напряженном состоянии, будучи сжатым между изолирующими секторами 5, внутри которых он может расширяться, когда имеет место тепловое сжатие изолирующих секторов 5 из распыленной пены.
На фиг. 19-26 показаны отсоединяемые крепежные компоненты для элементов 3 модульной опалубки. Эти компоненты можно использовать для прикрепления элементов 3 модульной опалубки, например при изготовлении вертикальной или верхней стенки резервуара. Очевидно, данные компоненты должны быть отсоединяемыми, чтобы сделать возможным удаление элементов 3 модульной опалубки.
Показанный на фиг. 19 элемент 3 модульной опалубки снабжен крепежными деталями 31a, 31b для его прикрепления к анкерным блокам 1 согласно двум вариантам. Крепежные детали 31a, 31b - это профилированные части с профилями, взаимнодополнительными по отношению по меньшей мере к части профиля анкерных блоков 1. Крепежные детали 31a, 31b выполнены с возможностью взаимодействовать с верхней поверхностью анкерных блоков 1 и образовывать крючки для удерживания элементов 3 модульной опалубки. Детали 31a, 31b можно изготовить из металла или из пластика.
В одном (неизображенном) варианте крепежные компоненты могут содержать стяжки для прикрепления элементов 3 модульной опалубки к анкерным блокам 1.
Показанный на фиг. 20 элемент 3 модульной опалубки содержит крепежную деталь 32, снабженную отверстием для приема шпильки 17, выступающей из внутренней поверхности анкерного блока 1. Шпилька 17 для прикрепления элемента 3 модульной опалубки предпочтительно может также служить для прикрепления анкерного блока 1 к несущей конструкции 2. У шпильки 17 может иметься резьбовая часть, так что на нее может быть навинчена гайка (не изображена), способная прижимать крепежную деталь 32 к внутренней поверхности анкерного блока 1.
В варианте по фиг. 21-23 анкерный блок 1 имеет две канавки 33, предназначенные для приема двух пальцев 34, имеющих форму, ответную по отношению к канавкам, и выполненных на одном или более концах элементов 3 модульной опалубки. Канавки 33 выходят на внутренние поверхности анкерных блоков 1.
Следует также отметить, что в этом варианте элементы 3 модульной опалубки снабжены ручками 35, чтобы облегчить пользование этими элементами, включая их установку на несущую конструкцию 2.
В варианте по фиг. 24-26 элементы 3 модульной опалубки снабжены деталями для прикрепления к несущей конструкции 2. В данном варианте эти детали имеют язычки 36, сформированные на наружных сторонах элементов 3 модульной опалубки. В язычках 36 выполнены отверстия, предназначенные для приема шпилек, прикрепленных, например приваренных, к несущей конструкции 2. Каждая шпилька предпочтительно выполнена резьбовой, чтобы на нее можно было установить гайку. В этом случае элементы 3 модульной опалубки выполнены, по меньшей мере частично, полыми, чтобы гайки можно было провести через их внутренние поверхности.
Описанный способ изготовления стенки может быть использован для изготовления одной или более, или всех стенок герметичного теплоизолирующего резервуара для хранения и/или транспортирования криогенной текучей среды.
Согласно одному своему варианту способ используется применительно к плоской нагружаемой стенке, установленной горизонтально. Когда на эту плоскую стенку будут установлены изолирующий барьер и герметизирующая мембрана, она образует герметичную изолирующую стенку, с которой можно оперировать, как с цельным объектом. В результате становится возможным изготовить призматический резервуар путем сборки множества воспринимающих нагрузку (несущих) стенок, присоединяемых одна к другой так, чтобы сформировать резервуар. Данные стенки могут являться, например, нижней стенкой, боковыми стенками и верхней стенкой. После этого способ по изобретению может быть использован для создания изолирующего барьера и герметичной мембраны на каждой из стенок, несущих нагрузку.
Резервуар такого типа может составлять часть берегового хранилища, например хранилища СПГ, или может быть установлен в плавучей конструкции для использования в прибрежной или открытой части моря, в частности в судне-газовозе для СПГ, плавучей установке для хранения и регазификации (Floating Storage Regasification Unit, FSRU) или в плавучей установке для добычи, хранения и отгрузки углеводородов (Floating Production, Storage и Offloading unit, FPSO) и др.
На фиг. 27 представлено, на виде с вырезом, судно-газовоз 70 для СПГ. Показан герметичный и теплоизолирующий танк 71 призматической формы, вложенный в двойной корпус 72 судна. Стенка танка 71 содержит основной герметизирующий барьер, который должен находиться в контакте с СПГ, хранящимся в танке, дополнительный герметизирующий барьер, находящийся между основным герметизирующим барьером и двойным корпусом 72 судна, и два изолирующих барьера, находящиеся соответственно между основным герметизирующим барьером и дополнительным герметизирующим барьером и между дополнительным герметизирующим барьером и двойным корпусом 72.
Подводящие/отводящие трубы 73, закрепленные на палубе верхнего мостика, могут быть известным способом подсоединены, посредством соответствующих коннекторов, к морскому или портовому терминалу, чтобы перемещать груз (СПГ) из танка 71 или в этот танк.
На фиг. 27 представлен пример морского терминала, в состав которого входят станция 75 приема и выдачи, подводная труба 76 и береговое хранилище 77. Станция 75 приема и выдачи является стационарной плавучей конструкцией, содержащей мобильную руку 74 и башню 78, которая поддерживает мобильную руку 74. Мобильная рука 74 несет пучок теплоизолированных гибких труб 79, которые могут быть соединены с подводящими/отводящими трубами 73. Мобильная рука 74, которой можно придавать различные ориентации, адаптирована к любым типам газовозов для СПГ. Внутри башни 78 проходит неизображенная соединительная труба. Станция 75 приема и выдачи позволяет осуществлять загрузку газовоза 70 для СПГ из берегового хранилища 77 и его разгрузку в это хранилище. Данное хранилище содержит резервуары (танки) 80 для хранения сжиженного газа и соединительные трубы 81, подсоединенные посредством подводной трубы 76 к станции 75 приема и выдачи. Подводная труба 76 делает возможным транспортирование сжиженного газа между данной станцией и береговым хранилищем 77 на большое расстояние, составляющее, например, 5 км. Это позволяет судну-газовозу 70 для СПГ оставаться во время операций по его загрузке и разгрузке на большом расстоянии от берега.
Чтобы создать давление, необходимое для переноса сжиженного газа, используются насосы, установленные на борту судна 70, и/или насосы, имеющиеся в береговом хранилище 77, и/или насосы, имеющиеся на станции 75 приема и выдачи.
Хотя изобретение было описано применительно к нескольким конкретным вариантам, оно никоим образом не ограничено ими и включает все технические эквиваленты рассмотренных средств, а также их комбинации, если они охватываются объемом изобретения.
Использование глаголов “состоять из”, “содержать” или “включать”, а также их различных глагольных форм не исключает присутствия других элементов или других операций, помимо указанных в пунктах формулы.
Использование в формуле изобретения любых обозначений (приводимых в скобках) не должно рассматриваться как внесение в формулу каких-то ограничений.
1. Способ изготовления герметичной и теплоизолирующей стенки резервуара для хранения текучей среды, включающий следующие операции:
- прикрепление к несущей конструкции (2) множества анкерных элементов (1);
- установка на несущую конструкцию (2) элементов (3) модульной опалубки, которые выступают из несущей конструкции (2) и задают, совместно с несущей конструкцией (2) и множеством анкерных частей (1), смежные секции (4), имеющие открытую сторону, обращенную от несущей конструкции (2), причем каждые две смежные секции разделены помещенным между ними элементом модульной опалубки;
- распыление изолирующей пены в указанные секции (4) через их открытую сторону с целью формирования множества изолирующих секторов (5), состоящих из распыленной изолирующей пены;
- удаление элементов (3) модульной опалубки;
- установка в места, которые были заняты элементами (3) модульной опалубки, находящихся в сжатом состоянии соединительных изолирующих элементов (8) так, чтобы они были зажаты между изолирующими секторами (5) с возможностью расширения при уменьшении изолирующих секторов (5) в размерах, чтобы обеспечить непрерывность теплоизоляции, и
- прикрепление к анкерным элементам (1) герметизирующей мембраны (9).
2. Способ изготовления герметичной и теплоизолирующей стенки резервуара для хранения текучей среды, включающий следующие операции:
- прикрепление к несущей конструкции (2) множества анкерных элементов (1);
- установка на несущую конструкцию (2) комбинированных элементов, каждый из которых содержит элемент (3) модульной опалубки и сжимаемый соединительный изолирующий элемент (8), помещенный в напряженном сжатом состоянии в элемент (3) модульной опалубки, при этом элементы (3) модульной опалубки выступают из несущей конструкции (2) и задают, совместно с несущей конструкцией (2) и множеством анкерных частей (1), смежные секции (4), имеющие открытую сторону, обращенную от несущей конструкции (2), причем каждые две смежные секции разделены помещенным между ними элементом модульной опалубки;
- распыление изолирующей пены в указанные секции (4) через их открытую сторону с целью формирования множества изолирующих секторов (5), состоящих из распыленной изолирующей пены;
- удаление элементов (3) модульной опалубки с оставлением, при их удалении, соединительных изолирующих элементов (8), зажатых, в напряженном состоянии, между указанными изолирующими секторами (5) с возможностью расширения при уменьшении изолирующих секторов (5) в размерах, чтобы обеспечить непрерывность теплоизоляции, и
- прикрепление к анкерным элементам (1) герметизирующей мембраны (9).
3. Способ изготовления герметичной и теплоизолирующей стенки резервуара для хранения текучей среды, включающий следующие операции:
- прикрепление к несущей конструкции (2) множества анкерных элементов (1);
установка на несущую конструкцию (2) комбинированных элементов, каждый из которых содержит элемент (3) модульной опалубки и сжимаемый соединительный изолирующий элемент (8), причем элемент (3) модульной опалубки содержит две стойки (27), которые образуют неудаляемую опалубку и между которыми находится, в напряженном состоянии, соединительный изолирующий элемент (8), и отсоединяемые средства (28) для прижатия стоек (27) к соединительному изолирующему элементу (8) до отсоединения указанных средств (28) для прижатия стоек, при этом элементы (3) модульной опалубки выступают из несущей конструкции (2) и задают, совместно с несущей конструкцией (2) и множеством анкерных частей (1), смежные секции (4), имеющие открытую сторону, обращенную от несущей конструкции (2), причем каждые две смежные секции разделены помещенным между ними элементом модульной опалубки;
- распыление изолирующей пены в указанные секции (4) через их открытую сторону с целью формирования множества изолирующих секторов (5), состоящих из распыленной изолирующей пены;
- отсоединение отсоединяемых средств (28) для прижатия стоек (27) с оставлением соединительных изолирующих элементов (8) зажатыми, в напряженном состоянии, между указанными изолирующими секторами (5) с возможностью расширения при уменьшении изолирующих секторов (5) в размерах, чтобы обеспечить непрерывность теплоизоляции, причем каждый находящийся в напряженном состоянии соединительный изолирующий элемент воздействует на две указанные стойки (27) опалубки в составе соответствующего комбинированного элемента, прижимая их к изолирующим секторам (5), между которыми находятся указанные стойки; и
- прикрепление к анкерным элементам (1) герметизирующей мембраны (9).
4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором используют элемент (3) модульной опалубки, имеющий антиадгезионное покрытие (25).
5. Способ по любому из пп. 1-3, в котором используют соединительный изолирующий элемент (8), содержащий профилированный элемент с двумя упругими ветвями (29), которые, находясь в напряженном состоянии между изолирующими секторами (5), прижимаются указанными секторами одна к другой и генерируют реактивное усилие, стремящееся развести указанные ветви.
6. Способ по п. 5, в котором используют профилированный элемент с двумя упругими ветвями, изготовленный из пены, выработанной из полимера, выбранного из группы, состоящей из полиуретана, меламина, полиэтилена, полипропилена, полистирола и силикона.
7. Способ по любому из пп. 1-3, согласно которому соединительный изолирующий элемент (8) содержит полосу, изготовленную из сжимаемого материала, выбранного из группы, состоящей из стекловаты, полиэстерного наполнителя и пен на основе полиуретана, меламина, полиэтилена, полипропилена и силикона.
8. Способ по любому из пп. 1-3, включающий операцию выравнивания изолирующих секторов (5).
9. Способ по любому из пп. 1-3, согласно которому анкерный элемент представляет собой блок (1), снабженный компонентом (13, 14) для прикрепления к несущей конструкции (2) и компонентом (16, 17, 18, 21) для прикрепления герметизирующей мембраны (9) и имеющий по меньшей мере один теплоизолирующий слой (10).
10. Способ по п. 9, согласно которому теплоизолирующий слой (10) указанного блока (1) состоит из полимерной пены с плотностью более 100 кг/м3 или из дерева.
11. Способ по п. 9, включающий операцию закрепления анкерных пластин (23) между смежными анкерными блоками (1) и операцию приваривания герметизирующей мембраны (9) поверх анкерных пластин (23).
12. Способ по любому из пп. 1-3, согласно которому в процессе установки элементов (3) модульной опалубки на несущую конструкцию (2) элементы (3) модульной опалубки прикрепляют к несущей конструкции (2) и/или к анкерным элементам (1).
13. Герметичная и теплоизолирующая стенка резервуара для хранения криогенной текучей среды, изготовленная способом по любому из пп. 1-12 и содержащая:
- несущую конструкцию;
- множество анкерных элементов, прикрепленных к несущей конструкции;
- множество изолирующих секторов (5), состоящих из изолирующей пены, сформированных распылением изолирующей пены на несущую конструкцию и прочно связанных непосредственно с несущей конструкцией (2);
- соединительные изолирующие элементы, находящиеся в напряженном состоянии, в котором они введены между указанными изолирующими секторами, и способные расширяться в случае уменьшения изолирующих секторов в размерах, обеспечивая тем самым непрерывность теплоизоляции, и
- герметизирующую мембрану, прикрепленную к анкерным элементам.
14. Резервуар для хранения жидкости, имеющий по меньшей мере одну стенку, выполненную согласно п. 13.
15. Судно (70) для транспортирования охлажденного жидкого продукта, имеющее резервуар (71), выполненный согласно п. 14.
16. Способ загрузки или разгрузки судна (70), выполненного согласно п. 15, согласно которому охлажденный жидкий продукт перемещают по теплоизолированным трубам (73, 79, 76, 81) из плавучего или берегового хранилища (77) в резервуар (71) судна или из указанного резервуара в плавучее или береговое хранилище.
17. Система для перемещения охлажденного жидкого продукта, содержащая судно (70), выполненное согласно п. 15, теплоизолированные трубы (73, 79, 76, 81), обеспечивающие подсоединение резервуара (71), имеющегося в корпусе судна, к плавучему или береговому хранилищу (77), и насос для перекачивания охлажденного жидкого продукта по теплоизолированным трубам из плавучего или берегового хранилища в резервуар судна или из указанного резервуара в плавучее или береговое хранилище.
