专利名称：优选用于低温流体的存储流体的储罐的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种优选用于低温流体的存储流体的储罐、在储罐中采用的夹层结构和制造储罐的方法。
背景技术：
在LNG价值链的所有区段内都需要以低温温度和接近大气压的压强存储液化天然气(LNG)a)固定和漂浮海上生产设施(液化设施)b)岸上生产和存储设施c)利用船只的水路运输d)固定和漂浮海上进口终端和可能的再气化设施e)岸上进口终端和再气化设施海上生产设施和进口终端代表着LNG链中新的区段，有几个项目和计划目前正处于研究当中。对于漂浮生产设施和进口终端，储罐将要承受不同程度的填充比率，这可能对某些储罐系统带来问题。由于波浪引发的结构运动，流体将在部分填充的储罐内产生波动和动力运动，从而向储罐结构施加高动压强。这种被称为晃荡(sloshing)的重要现象可能给大多数现有储罐概念带来问题。
对于海上生产设施而言，储罐外形很重要，因为通常将储罐置于结构内部，其中，加工设备位于处于储罐上方的甲板上。优选采用棱柱形储罐，因为它们能够最好地利用储罐的可用容积。海上生产设施的另一个重要方面是储罐的制造和安装。可以将预先制造的储罐以整体或拆分成数量较少的几块的形式运送到施工现场，从而降低总施工时间，并由此降低成本。在安装之前还要对完全预先制造的储罐进行泄漏测试。膜式储罐系统的施工复杂，并且必须在位于已经完成的结构之内的施工现场施工，典型的施工时间为12个月或更长。
对于船舶的水路运输而言，有两种储罐系统在市场上占据主导地位，即Moss球形储罐系统和由GTT(法国的Gaz Transport etTechnigaz)开发的膜式储罐系统。由IHI(日本的Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co.Ltd)开发的自承型SPB储罐是另一种可选系统。当前所能交付的LNG船的最大容积处于138000-145000m3的范围内，而目前的市场要求船只容积处于200000-250000m3的范围内。这些船只容积给现有的储罐系统带来了设计挑战。施工时间长是现有储罐系统面临的主要问题之一。145000m3的LNG船的典型施工时间是20个月左右或更长，储罐系统的建造和测试是主要瓶颈。计划性的海上装卸又为储罐系统提出了新的挑战，因而必须针对部分填充和相关的动力晃荡压强设计储罐。
Moss球形储罐概念最早是在1969-1972年被提出的，其采用铝作为低温材料。该设计是一种具有局部次护壁的独立储罐。通常向储罐壁外表面涂覆泡沫塑料作为绝热层。对于船舶和海上设施而言，球形储罐概念具有利用率相对较低的有限容积，并且不适于海上设施的平直甲板。
膜式储罐系统的开发开始于1962年，并且Technigaz公司已经对其做出了进一步开发。目前，所述系统包括薄不锈钢或殷钢(Invarsteel)主护壁、由填充了珍珠岩(Perlite)的胶合板箱或泡沫塑料构成的绝热层、殷钢或三重次护壁以及次绝热层。使不锈钢薄膜起皱，以克服薄膜的热收缩和热膨胀，而殷钢薄膜则不需要起皱。相对于构造而言，所述系统相当复杂，需要大量的专门组件和相当多的焊接。所述薄膜的焊接和褶皱导致了由晃荡引起的应力集中的变化和应力变化，所有这些均可能导致由疲劳引起的裂纹，从而导致潜在的高泄漏风险。由波浪引起的装载着部分填充的储罐的船只的运动所导致的流体的晃荡是对这些储罐的限制；通常在海上航行的条件下不允许出现10％到80％之间的填充。晃荡通常在储罐内壁上，尤其是在拐角区域上施加非常高的动压强，其可能导致薄膜和下部绝热层的损坏。另一个棘手的问题在于不可能对次防壁进行检查。
由IHI开发的SPB储罐是一种被设计为常规正交加强板和框架系统的具有局部次护壁的独立棱柱形储罐。与在常规设计的船只结构中一样，该系统由板材和加强系统构成，所述加强系统包括加强件、框架、桁材、纵梁和舱壁。由于存在这些结构要素，因而不把晃荡作为一个问题加以考虑。但是，由于存在相当数量的零件和局部应力集中，因而一直将疲劳作为这种储罐系统的一个问题加以考虑。在所述储罐的外表面附着绝热层，并将所述储罐放置到木块支撑系统上。
Mobil Oil Corporation(美孚石油公司)开发出了一种用于在地面或以底面为基础的结构上存储LNG的盒状多边形储罐，参见专利申请PCT/US99/22431。所述储罐包括内部的桁架支撑刚性框架和位于所述框架上的盖，用于容纳存储在储罐内的流体。所述的基于桁架的内部框架使储罐的内部始终连续，以承受由所存储的流体的晃荡导致的动力负载，所述的流体的晃荡归因于由地震活动导致的短激励。所述储罐是分块制造并就地组装的。所述储罐系统具有大量的零件和应力集中，这是一个需要相对于疲劳寿命考虑的因素。
对于岸上进口终端和再气化设施而言，被构造为单包容、全包容或双包容储罐的圆柱形储罐在市场上占据主导地位。单包容储罐包括内层罐和外容器。内层罐由通常为9％的Ni钢的低温材料构成，并且通常是带有平底的圆柱壁。也有人将预应力混凝土和铝用于内层罐。外容器通常由碳钢构成，其仅起着将绝热层固定到适当位置处的作用，倘若内层罐遭受破坏其不能提供显著的保护。
近来，全世界建造的大多数LNG储罐都具有双包容或全包容储罐设计。在这些设计中，将外层罐设计为，在内层罐受到破坏的情况下，其容纳内层罐的全部容量。对于全包容储罐而言，通常将外层罐或外层壁构造成与内层罐间隔1-2米的预应力混凝土壁，在间隔内填充绝热材料。常规建造的岸上LNG储罐造价昂贵，施工时间为1年左右，并且必须建造在具备坚固的局部地基的位置处。
如上所述，在使用当中，主要有两种类型的自承载(self-carrying)、大规模、低温储罐(1)放置于圆柱形支承结构上的球形储罐；以及(2)内部具有加强系统的棱柱储罐。就球形储罐而言，其结构强度是由曲线外壳作用提供的，而棱柱储罐的强度则在很大程度上依赖内部框架和横梁。在两种情况下，均由储罐外部的具有低热导率的保护层提供绝热。
发明内容
目的本发明的主要目的在于提供一种新型的高效、自承载低温储罐，其中，储罐的强度在很大程度上是通过作为单个部件的储罐壁实现的。
另一目的在于提供一种储罐构造，使之能够适应不同的周围空间，例如船舶的货舱、漂浮平台的容纳空间、以陆地为基础的工厂的分段空间等。
所述储罐系统的另一目的在于克服船只或漂浮设施上装载的储罐所面临的由内部流体的晃荡导致的损坏问题。
又一个目的在于提供一种自承载储罐，所述储罐能够分部分或整体制造，并且能够将其运输并提升到最终地点和位置，例如，运载船只、漂浮终端或陆上场地。
另一个目的在于提供一种低温储罐，就提高的疲劳性能、设计寿命和检查容易度而言其具有增强的可操作能力。
又一个目的在于开发出一种在经济性方面与现有的储罐系统相比具有竞争力的储罐系统。
本发明的目的还在于提供一种支撑系统，其能够为储罐的底部提供足够的支撑，使其能够承受储罐中的流体产生的负荷。所述支撑系统的又一个目的在于防备在填充和排空循环过程中发生的不可避免的热形变。
概要部分这些目的是通过由下述权利要求界定的本发明实现的。
本发明涉及一种用于存储流体的储罐或贮存系统，例如，可以处于非常低的温度下，所述流体可以是LNG或类似流体。有利地，还可以将根据本发明的储罐用于存储诸如石油、原油、化学品或其他流体的其他类型的流体。一种类型的应用可以是具有较高温度的流体，例如受热沥青。所述储罐壁包括夹层结构，所述夹层结构包括两个表面板，其间插置结构性芯部材料。就夹层而言，应当将其理解为普通的夹层含义，即由多个层相互连接或接合，由此在层之间传递负荷。根据本发明的夹层的芯部材料在根本上至少要提供足够的强度和刚度，以支持所述表面板抵御弯曲压力和侧压力，所述芯部材料还要具有足够的强度来承载局部膜力、弯曲力和剪切力。所述芯部材料至少部分为所述储罐提供了绝热。
在优选实施例中，所述芯部材料将为储罐系统提供足够的总强度，以承受各种类型的总载荷，其包括由热收缩、流体静力负载和动力负载导致的负载条件，所述动力负载包括由内部液体导致的动力影响。在优选实施例中，芯部材料还为储罐提供了一些绝热。
在本发明的优选实施例中，所述储罐具有基本为圆柱形的立式壁，其包括具有金属板和轻质混凝土芯的夹层结构。储罐的顶部和底部可以具有相同的夹层结构或具有另一种结构。或者，根结构可以具有完全不同的类型，例如轻质立体框架。在其他实施例中，储罐的顶部和底部也可以具有不同的结构。
圆柱形立式储罐的内部液体压力沿柱面的周向引发了拉伸应力。由于混凝土的抗张强度小，因此将在径向竖直平面内发生裂纹。因此，混凝土将不是储罐周向的结构刚度和结构强度的显著影响部分。混凝土芯将会把由内部压力导致的负载的一部分转移至外部金属层。混凝土沿柱面的径向受到压缩，这表明混凝土具有足够的强度。竖直裂纹将不会对径向结构强度造成影响。因此，柱面内的周线应力的计算将以两个金属层的结构强度为基础。尤其是可以将气体检测系统安装到位于预先制造的储罐模块之间的接合处。
在储罐壁内设有夹层的结构带来的一个优点在于，在夹层的层之间能够实现固有的气体检测。一旦通过内部金属层发生泄漏，外层将充当第二防护壁。
所述夹层结构可以沿储罐高度使某一层或几个层的厚度发生变化，或者使夹层的总厚度发生变化。
所述夹层的芯部材料可以部分提供根据本发明的储罐所必需的绝热，或者在本发明的某种形式下，提供其必需的全部绝热。对于LNG储罐而言，典型地，芯部材料仅提供储罐的部分绝热，在夹层结构的外侧将具有外部绝热层。对于针对其他用途的根据本发明的储罐而言，芯层可以提供更多的或全部的储罐绝热。典型地，LNG储罐在外部绝热层内的温降将大于在该系统的夹层结构内的温降。
除了夹层结构的各种变化以外，所述储罐系统还可以具有不同的整体外形，其中，主要部件可以是单曲、双曲或平面形，或者可以是这些外形的任何组合。纯粹的球面、圆柱形或棱柱形储罐是总原则的特例。夹层结构的表面金属板可以是具有相同几何形状的部分，或者在内部具有一种类型，在外部具有另一种类型，例如内部为曲面，外部为平面。
通过设于内部和/或外部的储罐曲面部分实现了提高结构效率的另一优点，从而能够实现“壳型”承载机构。一个特殊的特点在于，这一目的可以与获得高容积效率的目的相结合，即对于储罐容积而言，能够尽可能地填满周围空间，通常将周围空间划分为六面体或棱柱形容积。
前述内部曲表面提供了光滑表面，使得运动的内部流体能够沿所述光滑表面随行，而不遭遇分立的几何棱角，在后一种情况下可能导致累积非常高的流体动压力。结合这一点，芯部具有显著的结构刚度和强度并由此为内部板提供适当支撑，降低了对储罐结构造成晃荡损坏的可能性。
芯部材料起着局部绝热以及提供结构刚度和强度的双重作用，其具有充分大的厚度，从而完全或部分实现这两个目的。可以将各种类型的材料用于所述芯部，只要它们在刚度、强度、热导率和热膨胀(收缩)系数方面具有合适的特性。典型地，所述材料混合物可以由浸没在基体材料内的细粒成分和较大的粒状成分构成。所述细粒成分可以是各种类型的砂，或者各种无机或有机材料。所述较大粒状成分通常是以低重量提供强度和绝热的多孔颗粒。这样的聚集料(aggregate)可以是多孔玻璃，或者其可以是煅烧膨胀粘土，或者其可以是其他类型的地质材料或诸如塑料的有机材料。商业聚集料材料的一些例子包括珍珠岩、Liaver、Liapor、Leca等。基体材料的结合料可以是一种或几种典型的结合料材料，例如水泥浆、硅土、聚合物或任何其他能够在当前背景下发挥很好作用的材料。还可以向浆料内添加特殊的化学成分，以获得特定特性，例如，预期的粘滞度、收缩抑制或体积控制、适当的硬化速度、疲劳性能等。还可以向所述混合物中添加金属、无机或有机纤维，以获得更高的强度，尤其是就张力而言。
可以将所述芯部材料以流体的形式直接置于构成浇铸模型的板之间。或者，可以将所述芯部材料预先部分地制造成片或块，所述片或块通过灌浆或胶粘的方式结合至所述板，并相互结合。所述芯部可以由贯穿厚度的不同胶粘板材层形成。所述贯穿厚度的不同层可以具有不同的特性，例如，具有不同的热导率。形成储罐的夹层结构的一部分与另一部分之间的芯部材料也可以发生变化。
有几种已知的材料类型能够满足本发明的要求。一个例子是具有上述类型的聚集料的超轻质混凝土。另一个例子是由烧结Liaver构成的芯板，所述芯板胶粘到一起并靠在所述板上。还可以添加特殊类型的泡沫塑料。典型地，一些此类材料的某些选定特性通常为
所述芯部材料的厚度取决于储罐的尺寸以及芯部的具体特性。在小储罐中，芯部可以为10-20cm，而大储罐则可以具有超过一米的芯部厚度。
除了结构和绝热性能以外，对于芯部材料的一项特殊考虑在于，其应当能够针对夹层的内部和外部板之间的热形变差异提供必要的适应性。其部分是通过芯部材料的低弹性模量实现的。此外，应当注意，张力裂纹典型地发生于诸如上文所述的轻质混凝土的芯部材料内。此类裂纹最好由微裂纹组成而不是由几个具有大开口的分立裂纹组成。主要目的在于，即使存在裂纹，也应当保持必要的复合夹层强度。这种性能可以通过对芯部材料的仔细的混合设计实现，如有必要，所述芯部材料可以具有在上文中结合圆柱形优选实施例予以描述的特殊化学添加剂和纤维型添加剂。
内部板通常由金属和具有类似特性的材料构成，其具有足够的强度，并且相对于存储于储罐内的流体的热及化学环境具有足够的耐受性。就LNG贮存而言，所述材料可以是9％的镍钢或奥氏体不锈钢，例如304、304L、316、316L、321或347。也可以采用其他类型的金属、铝合金或殷钢，或者复合物。外侧板通常不像内侧板那样暴露于恶劣的热和化学环境下，因而在某些情况下，其可以由(例如)类型较为简单的碳结构钢构成。对于内侧以及外侧板而言，要求其材料必须适于诸如焊接的接合，并且与芯部材料或者芯块结合料之间具有良好的粘结特性。金属板的厚度也可以沿储罐壁发生变化，例如，从储罐壁的底部到顶部发生变化。而且，在壁的一部分与另一部分之间芯部材料也可以具有厚度变化，例如，从优选实施例的圆柱壁的底部到顶部发生变化。
除了芯部材料的双重作用以外，事实在于，所述芯部材料自身造价较为低廉，另一个有利的方面在于，内部和外部板的材料厚度较薄。值得注意的是，通常正是内层板充当着低温储罐的主要成本因素，这一板通常由昂贵的高品质金属合金夹层构成。这表明夹层构造与加强板构造相比本身就是一种非常有效的设计，并且在成本上相对于其他解决方案具有竞争力。
这一夹层结构是本发明的特殊特征，目前尚未在此前的以非常低的温度存储流体的储罐中发现这种夹层结构。
所述夹层构造的一个特征在于，在表面板之间可以存在网格加强件。这种内部加强系统的目的在于，为芯部材料提供额外强度，即使所采用的芯部材料类型自身强度过弱，那么两者结合也可以提供足够的强度。内部加强件的另一目的在于通过提供用于安装表面板的框架而促进生产过程。另一目的或许在于确保表面板得到足够的接合和锚定，从而避免板翘曲剥落。
网格加强件可以是杆状部件，但是其优选是与夹层结构的两个表面板接触的板状部件。所述板状部件可以是纵向的，并按照网格系统延伸，不同的板部件之间具有交接点。
可以将由加强件构成的内部网格设计为，通过加强件自身降低热漏失。可以在加强件的中间区域去除一些材料形成凹陷或切口，从而降低由加强件导致的热传导的面积，由此实现热漏失的降低。也可以在内部加强件的部分内采用具有降低的热导率的非金属材料。其还可以提高加强系统的性能，从而为热形变留有余地。
在本发明的一个实施例中，加强件网格系统可以从夹层壁构造的内侧延伸至其外侧。通过这种方式，可以为整个贮存系统提供额外的刚度和强度。还应当注意，在这种情况下，可以向夹层壁的外侧添加廉价的、非结构绝热材料，例如地磁等年变线(isopor)、玻璃绒或石绒，并对突出的加强件自身提供覆盖和绝热。
出于实用性原因以及整体经济性的原因，所述储罐系统的制造方法是重要的。预先分模块或整体制造意味着能够降低施工时间，并且储罐制造可以和储罐最终所处的船只、平台或场地的其余部分的建造同时进行。例如，就基本为棱柱形的储罐而言，可以模块化地制造出形成侧壁、顶部和底部的板，并在将所述部分运载到最终安装地点之前或之后对所述模块进行组装。就圆柱形或接近圆柱形的轮廓而言，可以将壁制作为环，并将所述环相互叠置和固定。带有角度的截面部件的使用提供了另外一种方法。
还要注意，可以对这样的储罐系统进行尺寸调节，即可以将其放大至非常大的尺寸和存储容量。将非常大的储罐运输并吊升或拖动到既定位置主要是运输和移动能力的问题，预先制造形成储罐的部件的可能性为根据本发明的储罐提供了非常大的好处。
可以根据其操作目的为储罐配备诸如填充和排放系统、监视系统等的附加设施。
本发明还涉及储罐的支撑机构。支撑机构为储罐的底部提供了足够的支撑，使其能够承受储罐内的流体带来的负载。支撑机构还为在填充和排空周期内产生的不可避免的热形变留有余地。这表明在支撑系统中应当允许相对于所选的固定点发生相对的径向运动。该点可以位于储罐系统下面的中心位置或者处于其他不同位置，该点通常位于填充和排空设备的入口点之下。所述支撑机构还可以包括位于沿侧壁的一个或几个点处的横向结构支撑。在将储罐集成到船体或浮动终端中时，这样的支撑可以是提高储罐总强度的有效措施。这样的支撑机构可以降低储罐壁内的内部应力和形变，并且可以在海上的动力运动中提供整体的结构支撑。应当将这些支撑机构设计为，在热形变过程中所述支撑机构允许在储罐和支承结构之间发生相对位移，同时还能够提供预定的横向支撑。就基于陆地的储罐而言，存在一个不同的考虑事项，即在发生地震的情况下提供基座分离；其目的在于使储罐能够“浮置”于支撑机构的顶部，而不是被迫遵循地震当中的地表运动。通过这种方式，储罐将不必承受可能由地震携带的全部惯性力。因此，所述机构可以包括具有必要的动态适应性的柔性层或组件。基于陆地的储罐的另一种可能性在于，将其置于砂床、卵石床或类似地质床上，因而在储罐的填充和排空过程中，应当允许储罐结构的不可避免的膨胀和收缩。
在本发明的实施例中包括形成侧壁、底部和顶部机构的夹层结构，用于沿储罐结构的至少一个方向对所述结构施加预应力。这一点可以通过缆索实现，将所述缆索锚定在表面板的点上，并在夹层结构的组装过程中对其施加预应力，对混凝土部件施加预应力对于本领域技术人员是公知的，因而在此不再对其做进一步讨论。
在根据本发明的储罐中，可以将侧壁形成为带有上述夹层结构，但是顶部和底部可以具有不同构造。其芯部材料和厚度以及表面板可以根据用途和需要而变化。另一个需要考虑的因素是夹层芯部的绝热。也可以通过夹层结构外部的外绝热层提供绝热。在(例如)存储腐蚀性流体的情况下，也可以在夹层的内部设置额外的保护层。
现在将参考附图借助优选实施例对本发明予以说明，附图中图1示出了根据本发明的储罐的分解示意图，其中所述储罐具有侧板、顶板和底板，图2示出了根据本发明的储罐的第二实施例的分解示意图，图3示出了第三实施例的分解示意图，图4示出了第四实施例的分解示意图，图5示出了由四个根据第五实施例的储罐构成的一组储罐的分解示意图，图6示出了第六实施例的分解示意图，图7示出了第七实施例的分解示意图，图8示出了形成根据本发明的储罐的侧壁、底部和顶部的板的截面图，图9示出了根据本发明的储罐中的夹层结构的网格加强件的实施例的透视图，图10示出了网格加强件和夹层结构的一个外层板的另一实施例的细部透视图，图11示出了网格加强件的第三实施例的细部特征，图12示出了形成根据本发明的储罐的侧壁、顶部和底部的板的第二实施例的截面图，图13示出了形成根据本发明的储罐的侧壁、顶部和底部的板的第三实施例的截面图，图14示出了侧壁带有外部加强件的根据本发明的储罐的透视图，图15示出了去除了夹层结构的外层板和一块侧板的具有内部加强件的储罐的透视图。
具体实施例方式
在具体实施方式
部分始终采用相同的附图标记表示不同实施例中的相同部分。
根据本发明的储罐1包括一种自承载储罐结构，所述储罐结构能够在其寿命期限内承受大温度变化循环。所述自承载储罐结构包括夹层结构10，在下文中将对其进行更为详细的说明。根据本发明，所述储罐包括侧板或侧壁2、顶板或顶部3以及底板或底部4。如图1所示，储罐1包括四个基本为平面的侧板2、四个接合侧板2的拐角部件5、稍微弯曲的顶板3和平面底板4，顶板3带有用于与侧板接合的圆形(rounded)部件，底板4具有内部为圆形，外部为直角的部件，用于接合底板4和侧板2。
图2示出了第二实施例，其中，侧面、顶面和拐角部件与图1中相同，但是其中将底板4形成为带有将其结合至侧板的圆形部件。图3示出了第三实施例，其中，顶板3为平面板。图4示出了第四实施例，其中，从两个相对的侧板2处形成具有一定角度的顶部拐角6，用于将侧板2结合至储罐1的顶板3。图5示出了四个根据第五实施例的储罐1，其中将储罐1形成为具有圆形顶板7，所述圆形顶板7带有两个弯曲部分，图6中示出了第六实施例，其中，将顶板7形成为单个弯曲部分。图7示出了第七实施例，其具有环形侧板2，所述环形侧板2包括按照圆弧形成的板段8和双曲顶板3。这一实施例尤其适用于基于陆地的储罐。还存在一种可能性，即提供相互叠置的环形段，从而组装成圆柱形储罐。圆柱形储罐的顶部和底部可以设有夹层部件，或者具有其他不同的结构配置。
图8示出了形成根据本发明的储罐的侧壁、顶部和底部的板的截面的优选实施例。所述板包括夹层结构10，所述夹层结构10带有两个表面板11和11′，以及位于板11和11′之间的芯部材料12。具有从一个表面板11延伸到另一个表面板11′的网格加强件13。图示的截面为平面板，当然其也可以是弧形的，以形成图7所示的环形储罐壁。
在图9中示出了网格加强件13的一个实施例，其中，网格加强件13为板状部件，所述板的宽度从一个表面板11延伸到另一个表面板11′。板状部件的长度平行于夹层结构的表面板延伸。从该图可以看到，外表面板和内表面板之间的内部距离是变化的。其由网格加强件13的宽度就可以看出，网格加强件13在结构拐角处具有的宽度大于在壁的其他位置处具有的宽度。从图中可以看出，内部板具有圆形拐角，外部板具有直角拐角，因此夹层结构的表面板之间的距离是变化的。
网格加强件13可以是从一个表面板11延伸至另一个表面板11′的板状部件、杆或者其他结构。图10示出了布置于夹层结构的外侧板11上的网格加强件13的第二实施例的细部透视图。网格加强件13是以网格图案延伸的板状部件，并且将与夹层结构的两个板接触。将网格加强件13形成为具有切口14，用于降低通过网格加强件13的热传导率。在切口14之间形成网格加强件13的桥接部分15，其中切口14为椭圆形开口，所述椭圆形的长度沿网格加强件13的纵向延伸。除了切口以外，可以形成凹陷，凹陷也能够降低热传导率，并提高桥接部分的结构柔性。
如图11所示，可以将网格加强件13的桥接部分15形成为由另一种材料构成的单独部件，其导热率低于网格加强件13的其余部分，这些单独部件可以是板状桥接部件16或交叉桥接部件17，板状桥接部件16连接至板状网格加强件的两个切口14之间的网格加强件13，交叉桥接部件17连接至位于两个板状部件之间的交接处的网格加强件13，因此交叉桥接部件17布置于网格加强件13的四个切口之间。
可以将桥接部件16和17形成为在两个相对的端面内具有沟槽的板状部件，所述沟槽用于插入网格加强件13的桥接部分15的一部分，并由此将桥接部件16和17锁定至网格加强件。
图12和图13示出了根据本发明的形成包括夹层结构的壁、顶部和底部的板的另外两个实施例。在图12中，包括所述板的夹层结构具有内侧板11和外侧板11′，以及位于它们之间的芯部材料12。在板11和11′之间也有网格加强件13。这些网格加强件13从夹层结构向外延伸至附图标记为19的储罐外部，形成外部加强件20，在位于夹层结构外部的外部加强件20之间涂覆第二绝热层21。附图标记为18的储罐内部示出了平滑表面板，而储罐外部19则示出了具有绝热层21的外部加强件20。绝热层21当然可以整个覆盖外部加强件20，或者可以在外部具有另外一个或几个外表面层。在图13中，示出了另一实施例，其中，所述板包括夹层结构，所述夹层结构具有外侧板11′和内侧板11，以及位于这些板之间的芯部材料12。在夹层结构中具有网格加强件13，网格加强件13向内延伸至储罐的内部18，形成内部加强件23。在该实施例中，储罐外部为平滑表面，储罐内部包括内部加强件23。
在图14中示出了具有夹层结构的储罐，除了去除了外部绝热层之外，其与图12所示的储罐相同。图示的储罐具有侧壁2、顶部3、底板、圆形拐角5和夹层的外侧板11，其中，外部加强件20从外侧板11突出。图15示出了去除了夹层的外侧板和侧板的储罐，可以看到夹层结构的网格加强件13和夹层结构的内侧板11，以及储罐内的内部加强件23向内突出到储罐的内腔中。应当注意，此前定义的任何横向支撑机构通常位于侧壁内的加强件之间的一个或几个交叉点处。
在本发明的一个实施例中，可以在一个或几个点处，或者沿线接触区域，通过弹性连接件、线性或非线性机械装置、气动或液压装置或者它们的组合将形成外部储罐壁的板连接至已存在的处于相邻位置的结构系统，并受其支撑。一个具体的例子是，在侧壁和周围结构(例如船体)之间布置前述支撑，但是正如已经指出的，对此可以有其他几种可能的解决方案。所述横向支撑机构可以支撑储罐，避免其倾斜，或者，在海洋条件下或地震中，抑制并降低储罐的动力响应。
现在已经借助不同的详细实施例解释了本发明，但是在下述权利要求界定的本发明的范围内，可以设想针对这些实施例的变动和修改。在储罐壁的外部可以具有额外的侧向支撑，尤其是在将储罐置于诸如船只或漂浮平台的移动表面上的情况下。形成壁、底部或顶部的板可以是多层结构，其中，所述层之一为夹层结构。在夹层结构的外部可以具有额外的绝热层，其部分或整体覆盖最终的外部加强件。
权利要求
1.一种存储流体的储罐，优选用于在低温下存储诸如LNG的流体，其包括用于填充和排空所述储罐的机构以及支撑所述储罐的机构，其中，至少将一些形成所述储罐的壁、顶部和底部的板形成为部分绝热的自承载结构，其特征在于所述板包括夹层结构，所述夹层结构包括两个由金属或具有类似特性的材料构成的表面板，以及位于所述内侧和外侧表面板之间的芯部材料，所述芯部材料的特性容许热形变的变化，所述芯部材料还为所述储罐至少部分地提供绝热，并且为所述壁至少部分地提供必要的刚度和强度。
2.根据权利要求1所述的储罐，其特征在于，所述储罐的所述壁包括带有金属表面板和轻质混凝土芯的夹层结构。
3.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，所述储罐具有一般的立式圆柱形状。
4.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，所述芯部材料具有低弹性模量。
5.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，所述夹层结构的至少一部分包括内部网格加强件。
6.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，所述网格加强件包括板状部件，所述板状部件从与一个表面板接触延伸至与另一个表面板接触；所述板状部件包括用于降低通过所述板状部件的热传递的机构。
7.根据权利要求6所述的储罐，其特征在于，形成凹陷和/或贯通的切口，并由此在所述板状部件的两个相邻凹陷和/或切口之间形成板状部件的桥接部分。
8.根据权利要求7所述的储罐，其特征在于，形成桥接部分，以提供热传导系数低于所述板状部件的其余部分的热传导系数。
9.根据权利要求7或8所述的储罐，其特征在于，所述桥接部分的至少一部分由与所述板的其余部分不同的另一种材料形成，所述另一种材料具有较低的热传导系数。
10.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，在所述夹层结构的外部具有绝热层。
11.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，所述芯部材料为所述储罐提供全部绝热。
12.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，所述夹层结构的所述内侧和外侧板具有不同的几何形状。
13.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，所述芯部材料的所述特性根据所述储罐壁的不同部分而变化。
14.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，所述内侧表面板具有与所述外侧表面板不同的材料特性。
15.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，所述夹层结构的所述板材料的厚度可以根据所述储罐的不同部分而变化。
16.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，所述夹层结构的至少一部分包括沿至少一个方向预施加的应力。
17.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，支撑所述储罐的机构包括引导机构，用于吸收由热变化引起的所述板的膨胀和收缩导致的运动。
18.根据前述权利要求之一所述储罐，其特征在于，在一个或几个点处，或者沿线接触区域，通过弹性连接件、线性或非线性机械装置、气动或液压装置或者它们的组合将形成所述外部储罐壁的所述板连接至其他已存在的处于相邻位置的结构系统，并受其支撑。
19.一种在用于存储流体的储罐中使用的夹层结构，其特征在于，所述结构包括内部网格加强件。
20.根据权利要求19所述的夹层结构，其特征在于，所述网格加强件包括从一个表面板延伸至另一个表面板的板状部件，所述板状部件包括切口和/或凹陷，在相邻的所述切口和/或凹陷之间形成桥接部分。
21.根据权利要求20所述的夹层结构，其特征在于，所述桥接部件包括用于降低通过所述网格加强件的所述桥接部分的热传导系数的机构。
22.一种制造根据权利要求1所述的储罐的方法，其包括的步骤有以可运输的尺寸制造分离的板部分，将其运输到预期的地点，以及组装所述板部分，以形成所述储罐。
全文摘要
本发明涉及一种用于在低温下存储流体的储罐，其具有绝热自承载板结构，其中，所述板包括夹层结构，所述夹层结构包括两个由金属或具有类似特性的材料构成的表面板，以及位于所述内侧和外侧表面板之间的芯部材料，所述芯部材料的特性容许热形变的变化，所述芯部材料还为所述储罐至少部分地提供了绝热，并且为所述壁至少部分地提供了必要的刚度和强度。本发明还涉及所述储罐的支撑机构、所述储罐中使用的夹层结构以及制造所述储罐的方法。
文档编号B65D90/02GK101014799SQ200580027974
公开日2007年8月8日 申请日期2005年6月24日 优先权日2004年6月25日
发明者K·巴肯, P·G·伯冈 申请人:挪威船级社