专利名称：用于储存液化气体的容器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于储存液化气体(譬如液化天然气(LNG)、液化氮、液化氧、液化二氧化碳或液化氢)的绝热容器。适宜的是，液化气体以大气压储存在容器中。
背景技术：
从实践中已知有几种绝热容器。通常，此容器包括结构外壳、用于保存液化气体(和任何蒸气)的内部罐体，以及提供在结构外壳与内部罐体之间、用于减少热量泄漏到容器内部的绝热材料。
通常，为了能够保存低温的液化气体，这类容器的结构外壳由特殊材料制成，譬如镍钢或预压过的钢筋混凝土。
在US3112043中给出了绝热容器的一个例子。US3112043公开了一种用于以大气压左右运输液化气体的船形物。该船形物配备有刚性的壳作为内部船壳，所述刚性壳内部镶衬有绝热材料。在由绝热刚性壳所封闭的空间里，存在由铝或不锈钢制成的内部罐体。该内部罐体保存冷的液体及蒸气。
用于储存液化气体的这些已知容器的问题在于它们通常很重，因为它们包含大量的金属。此外，所使用的金属(譬如，镍钢)通常质量很高，其结果是容器的成本高昂。
另外一个问题在于，构造这些已知容器耗时良久，因为必需焊接金属的密封层。如果使用了譬如镍钢的材料，此问题甚至更为突出，因为这种材料难于焊接且需要经验丰富的焊接人员。
发明内容
本发明的一个目的在于将以上问题减到最小。
本发明的另一目的在于提供一种用于储存液化气体、安全但轻型的容器，其能够容易、快捷地得以构造。
本发明的上述或其他目的之一或更多通过提供一种用于储存液化气体的绝热容器而获得，该容器至少包括承载载荷的结构外壳；处于所述外壳内侧的连续的第一流体阻挡层，该第一流体阻挡层在使用期间与液化气体相接触；处于所述第一流体阻挡层与所述结构外壳之间的第一绝热镶板层，该第一镶板层具有背面和朝向容器内部的正面；处于所述第一镶板层与所述外壳之间的第二流体阻挡层；处于所述第二流体阻挡层与所述外壳之间的至少一个第二绝热镶板层，该第二镶板层具有背面和朝向容器内部的正面；第一连接件，其用于将所述第一镶板层与所述第二镶板层的一个相连；第二连接件，其用于将所述第二镶板层的至少一个与所述外壳相连；其中，所述第一镶板层以及所述第二镶板层的至少一个包括穿透通道，该通道用于部分地容纳并固定所述第一和第二连接件；其中，所述第二镶板层的至少一个在其正面包括固定孔，该固定孔用于部分地容纳所述第一连接件；其中，在所述至少一个第二镶板层中，在用于部分地容纳第二连接件的所述穿透通道方面与用于部分地容纳第一连接件的所述固定孔方面之间不存在流体接触。
按照本发明令人惊讶地发现，一种用于储存和运输液化气体的轻型容器可得以提供，该容器可以容易且经济地进行构造。
按照本发明的容器的重要优点在于，该容器是无泄漏的。即使在第一镶板层发生泄漏这种不太可能的情况下，第二流体阻挡层也能抵挡住渗透的流体(即，液体或蒸气)，因为在用于部分地容纳第二连接件的穿透通道方面与用于部分地容纳第一连接件的固定孔方面之间不存在流体连通。
优选地，所述容器基本上不具有金属。为此，所述外壳以及绝热镶板层、流体阻挡层和连接件优选由金属之外的材料制成。不言而喻地，在后一种情况下，仍然可以存在一些金属的连接装置。
所述外壳可以由任何适于用作负载阻挡件(load barrier)的材料制成。例如金属、混凝土等。如上所述地，其优选由廉价的非金属材料制成。
所述第一和第二流体阻挡层通常由液密性和气密性的材料制成。所述第一和第二流体阻挡层优选包括塑料材料，譬如聚氨酯、环氧树脂或其组合。如果需要，所述流体阻挡层譬如可以通过加入玻璃纤维而得以加强。通常，流体阻挡层要薄于镶板层并具备3-8mm左右的厚度。当然，也可以使用其他的厚度。
所述第一流体阻挡层是连续的层，所述第二流体阻挡层也是如此。因此，譬如可以通过喷涂等来施加流体阻挡层。当然，也可以使用刷子或抹刀来施加这些涂层。
所述第一和第二镶板层由绝热材料的镶板制成。所述第一和第二镶板层优选包括泡沫塑料材料。优选地，所述第一和第二镶板层由能够承受装在容器中液化气体的荷载的塑料材料制成。这种塑料材料的合适例子是聚氯乙烯和聚氨酯的泡沫体。所用的材料优选还能够抵抗储存在容器中液化气体的气压。
适宜的是，所述第一和第二镶板层具备至少为5cm的厚度。
所述第一和第二连接件可以具有各种形式。优选地，该连接件由非金属材料制成。该连接件通常是柱头螺栓。所述柱头螺栓优选配备有螺纹，从而将螺栓轻易地固定在一个或多个第二镶板层的固定孔中。如果只存在一个第二镶板层，所述第二连接件在第二镶板层与外壳之间提供连接；这样外壳将包括固定孔以便部分地容纳第二连接件。
优选地，所述第二镶板层被直接固定于所述外壳。更优选的是，在所述第一流体阻挡层与所述外壳之间不存在空置空间，由此对于给定的液化气体储存体积，容器可得以构造成尽可能的小。
此外，优选的是，所述第二镶板层的至少一个以及第一镶板层中的穿透通道在各自镶板层的正面包括有凹口。这些凹口起着至少部分地容纳垫圈、螺母等的作用，所述垫圈、螺母等用于固定所述连接件处于镶板正面的端部。因此，应用于相应正面的流体阻挡层可以是大致平面的。
此外，优选地是，所述凹口填充有嵌入件。此外，优选通过使用粘合剂将嵌入件固定在各个凹口中。这些可具备任何适当形式的嵌入件可以有助于使得各个镶板层的正面大致是平面的。
以下将参照后面的非限制性附图进一步地描述本发明。其中显示有图1概略性显示了按照本发明构造的、用于储存液化气体的绝热容器的下角部分；图2以较大的比例显示了图1的细节II；图3以较大的比例显示了图1的细节III；以及图4以较大的比例显示了图1的细节IV。
相同的附图标记表示相同的结构部件。
具体实施例方式
现在参看图1。本发明提供了一种用于储存液化气体80的绝热容器1，该容器1包括承载载荷的结构外壳2。结构外壳2包括底板3和侧壁4。在图中所示的例子中，底板3和侧壁4由混凝土制成。结构外壳2具有内表面6。为完整性起见，可以看出容器1还包括顶部(未显示)，其是绝热的并可构成结构外壳2的一部分。
容器1还包括至少两个绝热密封层(containment layer)，也即是第一镶板层11(‘内部密封层’)和第二镶板层10(‘外部密封层’)，它们被固紧于结构外壳2的内表面6上。不言而喻地，如果需要，可以存在一个以上的外部密封层10。
各个密封层10和11包括泡沫塑料材料的镶板，所述镶板具有背面和朝向容器1内部的正面。外部密封层10的镶板以附图标记10a来表示，其正面以附图标记10b表示，且其背面以10c表示。内部密封层11的镶板以附图标记11a来表示，其正面以11b表示，且其背面以11c表示。为清楚起见，并不将镶板10a和11a的所有面都用附图标记来表示。
此外，容器1包括两个气密性及液密性的阻挡层，也即，与装在容器1中的液化气体80相接触的第一流体阻挡层40(也可参看图3)、以及处于内部密封层11与外部密封层10之间的第二流体阻挡层20(也可参看图2)。
此外，容器1包括譬如为柱头螺栓的第一连接件35，其用于将内部密封层11与外部密封层10相连，以及譬如为柱头螺栓的第二连接件15，其用于将外部密封层11与外壳2相连。
为了能够容纳柱头螺栓35、15，内部密封层11和外部密封层10配备有穿透通道(未显示)。此外，外部密封层10和外壳2配备有固定孔(未显示)，以容纳柱头螺栓15、35背向容器内部的部分并由此将内部密封层11、外部密封层10以及外壳2相对彼此固定。
按照本发明的容器1的一个重要优点在于，容器1是无泄漏及气密性的。此外，容器1的外壳2将不再暴露于低温下；这样容器1的外壳2的材料选择较为宽松并因而更为经济。即使在第一流体阻挡层40发生泄漏这种不太可能的情况下，第二流体阻挡层20也将抵挡住渗透的流体，因为在用于部分地容纳并固定第二螺栓15的穿透通道方面与用于部分地容纳第一螺栓35的固定孔方面之间不存在流体连通。
因此，第二流体阻挡层20优选以这样一种方式被固定于外部密封层10(譬如通过喷涂)第二流体阻挡层20在不毁坏外部密封层10的情况下无法从其拆除。优选地，相同的方式应用于第一流体阻挡层40与内部密封层11。
此外，容器1基本不具有金属(柱头螺栓15、35可以由金属制成，虽然它们也可以由塑料材料制成)，由此得到轻量的容器。
以下将论述构造用于储存液化气体80的绝热容器1的示例性及非限制性方法，该容器1包括固定于结构外壳2的内表面6上的密封层10和11。
所述方法的第一步是给结构外壳2的内表面6提供多个譬如为柱头螺栓的第二连接件15。柱头螺栓15被排列在相互垂直的方向上，并且相邻螺栓15之间的间距优选被设定为一个镶板10a可获得至少两个螺栓15来进行固定。一种给内表面6提供螺栓15的方法包括将固定孔(譬如配备有适当防护罩的接纳螺母(未显示))放置在外壳2的固化混凝土中，然后使用(优选地带螺纹的)柱头螺栓15，该螺栓的端部能够以任何适当方式(譬如粘接、螺纹连接或使用膨胀螺栓等)固定在所述接纳螺母中。
随后，可以将粘合剂层(未显示)沉积在结构外壳2的内表面6上。镶板10a为每个螺栓15配备一个穿透通道(未显示)。该通道从背面10c延伸到正面10b的圆柱形凹口16。为清楚起见，并不将所有的凹口16用附图标记来表示。这些镶板10a被放置在合适的位置上。通过将固定装置(譬如，图4中的固定环90)施加给凹口16处螺栓15的端部、然后允许内表面6上的粘合剂固化，镶板10a得以连结在结构外壳2上。
接着，给外部密封层10的镶板10a的正面10b提供多个柱头螺栓35。柱头螺栓35也被排列在相互垂直的方向上，其中相邻螺栓35之间的间距优选被设定为一个镶板11a可获得至少两个螺栓35来进行固定。
一种给正面10b提供螺栓35的方法包括将固定孔(譬如配备有适当防护罩的接纳螺母(未显示))在制造镶板10a时放置在其中，然后使用其端部能够螺纹拧紧到所述接纳螺母中的带螺纹螺栓。优选地，第一螺栓35与第二螺栓15不处在一条直线上，以便提高液密性及气密性并避免通过绝热镶板的热桥接(thermal bridge)。
在放置螺栓35之后，连续的气密性及液密性阻挡层20被提供在镶板10a的正面10b上以获得外部密封层10。以此方式，环绕螺栓35、接纳螺母(未显示)以及外部密封层10附近形成了流体不能透过的连结。阻挡层20在图2中得到了更为清楚的显示。
为了便于施加第二流体阻挡层20，它所施加其上的表面优选是平滑的。然而，镶板10a的正面10b并非平滑的(存在有凹口16)。因此，适宜的是，将预制的泡沫嵌入件(未显示)嵌入到凹口中去以便在镶板10a的正面10b上产生平滑、连续的表面。
这样，外部密封层10包括固定于结构外壳2的内表面6上的镶板10a，以及连续的气密性和液密性阻挡层20。外部密封层10的内表面用附图标记30来表示(参看图2)。
接着，可以将粘合剂层(未显示)沉积在外部密封层10的内表面30上。镶板11a为每个螺栓配备一个穿透通道(未显示)。该通道从背面11c延伸到正面11b的圆柱形凹口36。为清楚起见，并不将所有的凹口36用附图标记来表示。这些镶板11a被放置在合适的位置上。通过将固定装置(譬如，图4中的固定环90)施加给凹口36处螺栓35的端部、然后允许内表面30上的粘合剂固化，镶板11a得以通过外部密封层10连结在结构外壳2上。
然后，连续的气密性及液密性阻挡层40被提供在镶板11a的正面11b上。
为了便于施加阻挡层40，它所施加其上的表面优选是平滑的。然而，镶板11a的正面11b并非平滑的(存在有凹口36)。因此，适宜的是，将预制的泡沫嵌入件(未显示)嵌入到凹口36中去以便在镶板11a的正面11b上产生平滑、连续的表面。
这样，内部密封层11包括固定于结构外壳2的内表面6上的镶板11a，以及连续的气密性和液密性阻挡层40。
适宜的是，内部密封层的镶板11a与外部密封层的镶板10a相交错，这样镶板11a叠盖住镶板10a的凹口16。
适宜的是，内部密封层11处于容器1的角部(底部)的镶板11a是弯曲的，并且这些镶板11a被角支撑件45所支撑。在图1的实施例中，显示了圆柱形的液化天然气储存容器1，角支撑件45典型地形成具有弯曲内表面的环孔。本领域的熟练技术人员将容易理解，如果需要，容器1的这些放置在角部的镶板11a以及角支撑件45可以具备其他合适的外形。
在正常操作期间，内部密封层11与装在按照本发明的绝热容器1中的液化气体相接触。
适宜的是，镶板10a和11a由合适的泡沫材料制成，优选聚氯乙烯或聚氨酯的泡沫体，并且这些镶板覆盖有聚合物表层。为了减小泄漏的可能，镶板10a和11a具有阶形的侧表面以便镶板的搭叠接合。
图2、3和4分别以较大比例显示了图1的细节II、III和IV。为清楚起见，尽管图1并不表示细节IV(即，图4)只包含一个螺栓，在图4中也显示了一个第二螺栓15的存在。
从图4中可以发现，外部密封层10的正面10c的固定孔，被第一螺栓35背向于容器1内部的端部35a所填充；由此外部密封层10上的固定孔部分地容纳第一螺栓35。优选地，外部密封层10上的固定孔、以及螺栓35的端部35a都配备有螺纹(未显示)。
类似地，如图4中所示，外壳2的侧壁4同样包括有固定孔，其被第二螺栓15的端部15a所填充，该端部15a背向于容器1的内部。
内部密封层11的穿透通道一部分被第一螺栓35塞住，一部分由凹口36构成。第一螺栓35在其朝向容器1内部的端部35b处被固定环90所固定。第一螺栓35还可以由粘合剂来固定，该粘合剂填充在内部密封层11的凹口36中。此外，如果需要，可以在凹口36中提供嵌入件(未显示)。该嵌入件可以被预成型，或是譬如由泡沫材料现场形成。
本领域的熟练技术人员将容易理解，在不偏离其附属权利要求的范围的情况下，按照本发明的容器1可以充分作出改变。
例如，结构外壳2的内表面6可以配备有附加的连续阻气层(未显示)。该附加的阻气层在提供第二螺栓15之后被施加。这样，所述方法的第一步包括提供多个螺栓15，随后，给结构外壳2的内表面6提供阻气层(未显示)。
另外，在外部密封层的镶板10a被放置到底板3上之前，可以在底板3上放置保护性的齐平层31。该保护层31譬如可以由干砂或齐平混凝土制成。
此外，镶板10a和11a可以被成型为，正面10b和背面11c在层10与11之间的选择点形成槽，譬如用于在投入使用或结束使用容器1之前便于使用惰性气体的清洁。这些槽还可以在容器1的使用期间用于监控流体阻挡层20和40的液密性和气密性。
本发明了提供了一种惊人简易的绝热容器，它能够以快捷、经济的方式构造。该容器可以被构造成大圆柱形的陆用容器，但也可以被构造成船舶上或基于引力的结构体上所用的棱柱形容器。此外，本发明允许构造具备集装箱尺寸的容器。充满液化气体的后一种容器可以容易且安全地被运输到任何能使用该气体的地点。
权利要求
1.一种用于储存液化气体(80)的绝热容器(1)，该容器(1)至少包括承载载荷的结构外壳(2)；处于所述外壳(2)内侧的连续的第一流体阻挡层(40)，该第一流体阻挡层(40)在使用期间与液化气体(80)相接触；处于所述第一流体阻挡层(40)与所述结构外壳(2)之间的第一绝热镶板层(11)，该第一镶板层具有背面(11c)和朝向容器(1)内部的正面(11b)；处于所述第一镶板层(11)与所述外壳之间的第二流体阻挡层(20)；处于所述第二流体阻挡层(20)与所述外壳(2)之间的至少一个第二绝热镶板层(10)，该第二镶板层(10)具有背面(10c)和朝向容器(1)的内部的正面(10b)；第一连接件(35)，其用于将所述第一镶板层(11)与所述第二镶板层(10)的一个相连；第二连接件(15)，其用于将所述第二镶板层(10)的至少一个与所述外壳(2)相连；其中，所述第一镶板层(11)以及所述第二镶板层(10)的至少一个包括穿透通道，所述通道用于部分地容纳所述第一和第二连接件(35，15)；其中，所述第二镶板层(10)的至少一个在其正面(10b)包括固定孔，所述固定孔用于部分地容纳所述第一连接件(35)；其中，在所述至少一个第二镶板层(10)中，在用于部分地容纳第二连接件(15)的所述穿透通道方面与用于部分地容纳第一连接件(35)的所述固定孔方面之间不存在流体接触。
2.按照权利要求1的容器(1)，其中所述第一和第二镶板层(11，10)包括泡沫塑料材料。
3.按照权利要求1或2的容器(1)，其中所述第一和第二流体阻挡层(40，20)包括塑料材料。
4.按照前面一项或多项权利要求的容器(1)，其中所述第一和第二镶板层(11，10)能够承受装在容器(1)中的液化气体(80)的荷载。
5.按照前面一项或多项权利要求的容器(1)，其中所述第一和第二镶板层(11，10)具有至少为5cm的厚度。
6.按照前面一项或多项权利要求的容器(1)，其中所述第一镶板层(11)的镶板(11a)被定位成与所述第二镶板层(10)的镶板(10a)相交错。
7.按照前面一项或多项权利要求的容器(1)，其中所述第二镶板层(10)的至少一个被直接固定于所述外壳(2)上。
8.按照前面一项或多项权利要求的容器(1)，其中所述第二镶板层(10)的至少一个以及所述第一镶板层(11)中的穿透通道在各自镶板层(11，10)的正面(11b，10b)包括凹口(36，16)。
9.按照权利要求8的容器(1)，其中所述凹口(36，16)填充有嵌入件。
10.按照权利要求9的容器(1)，其中通过使用粘合剂将所述嵌入件固定在各个凹口(36，16)中。
全文摘要
本发明涉及一种用于储存液化气体(80)的绝热容器(1)。该容器(1)包括承载载荷的结构外壳(2)；在使用期间与液化气体(80)相接触的连续的第一流体阻挡层(40)；第一绝热镶板层(11)；第二流体阻挡层(20)；第二绝热镶板层(10)；用于将第一镶板层(11)与第二镶板层(10)的一个相连接的第一连接件(35)；用于将第二镶板层(10)的至少一个与外壳(2)相连接的第二连接件(15)；其中，第一镶板层(11)以及第二镶板层(10)的至少一个包括穿透通道，所述通道用于部分地容纳第一和第二连接件(35，15)。
文档编号F17C13/00GK1997850SQ200580020327
公开日2007年7月11日 申请日期2005年7月4日 优先权日2004年7月6日
发明者塔诺·M·费柳斯 申请人:国际壳牌研究有限公司