船用密封隔热罐的制作方法

本发明涉及置于浮式结构中密封和隔热罐的领域，特别是用于存储和/或运输冷产品，特别是液化气，例如液化天然气(lng)，其含有高甲烷含量并且在大气压下在大约-162℃下呈现液态。

背景技术：

在膜罐技术中，支撑结构的内表面，诸如双壳船的内壳，被铺设有多层结构，该多层结构包括两个薄的密封膜，两个薄的密封膜与两个隔热层交替，隔热层用于限制热流通过罐壁并在结构上支撑密封膜。其他技术使用具有外部绝缘的厚钢板。

为了最大化这种罐的操作效率，期望优化可以装载在罐中并从罐中卸载的有用的载货量。类似地，为了在罐几乎为空时允许使用lng来推进船，希望能够泵送lng，同时最小化存在于罐中的lng的量以推进船。然而，使用从罐中向上吸取液体的卸载泵需要将一定的液头保持在罐的底部，否则泵的抽吸构件与气相连接，其排空泵和/或降低泵的性能。由于海涌导致货物的翻滚，必要的液头可能难以减少。

公开ep1314927设想将泵的抽吸构件放置在位于箱体底部附近的集水室中。该集水室配备有止回阀，以便当罐中的lng达到低于所述集水室水平面时，允许容纳在罐中的液体进入集水室并且保持抽吸构件处于液化气体积中。

技术实现要素：

本发明所基于的一个想法是以简单，安全和有效的方式使泵的正确操作所需的罐中的最小液体水平面最小化。

根据一个实施例，本发明提供了一种船舶，包括：

-一隔热罐，用于容纳冷液体产品，

-一泵，包括用于吸收容纳在隔热罐内的冷液体产品的泵头，所述泵头布置在隔热罐的底壁附近，

-一容器，位于隔热罐内，泵头容纳在容器中，容器包括一底部，底部朝向罐的底壁转向，并设置有将容器的内部与容器的外部连接的通道，容器的一顶部，与所述容器的底部相对，顶部包括与罐的内部连接的开口，所述容器还包括至少一个移动阀，所述移动阀布置成与由所述容器的底部支撑的阀座配合，当施加在阀上的容器外部和容器内部之间压力差低于确定的正阈值时，所述阀能够关闭容器底部的通道，并且当所述压差高于所述阈值时打开通道，

其中所述阀具有面对所述阀座的斜底面，所述阀座包括一斜面，面向所述阀的斜面，所述阀的斜面和所述阀座的斜面互补并且能够在容器底部的通道周围进行紧密地接触，以便切断罐的内部和容器内部之间通道的连通。

当阀抵靠阀座时，这种阀与阀座展现出显著的接触表面。这个显著的接触表面确保了良好的密封性，因此可以很好地保留容器中的液体。

根据一些实施例，这样的船舶可以包括以下一个或多个特征。

根据一个实施例，容器包括用于阀的引导系统，该引导系统能够在与重力方向平行或倾斜的方向上引导阀，使得阀通过重力闭合。

根据一个实施例，引导系统包括从容器的底部向容器的内部延伸的多个引导杆，该阀具有与相应的引导杆滑动配合的多个引导部，每个引导杆的一端与包括肩部的容器的底部相对，所述阀的每个引导部沿着在所述引导杆的肩部和容器的底部之间相应的引导杆滑动的方向插入，以限制容器中阀的所述引导部的位移。

根据一个实施例，引导系统包括多个导轨，每个导轨从容器的底部朝向容器的内部延伸，阀包括多个凸耳，每个凸耳容纳在所述相应的导轨中的一个中并通过所述相应的导轨引导位移，每个导轨还包括在与容器的底部相对的一端处的顶壁，该顶壁能够限制容纳在所述导轨中的相应阀的相应凸耳的位移。

根据一个实施例，导轨包括两个侧壁，从容器的底部朝向容器的内部彼此平行地延伸，阀的凸耳容纳在两个侧壁之间的导轨中，以阻挡阀的横向位移。

容器可以有多种形状。根据一个实施例，容器是圆柱形的。

根据一个实施例，与所述容器的底部相对的所有容器的顶部是敞开的。

阀和通道可以有多种形式。根据一个实施例，阀和容器底部的通道是圆形的。在一个实施例中，阀是盘的形式。

根据一个实施例，阀是叶片的形式。

根据一个实施例，阀和容器底部的通道是直线形式的。

根据一个实施例，阀和容器底部的通道呈圆弧形。

根据一个实施例，阀的凸耳与阀的纵向端部处相对。

该阀可以用许多lng兼容材料生产。优选地，这种lng-兼容材料具有比金属低的密度以便使阀的开启压力最小化。根据一个实施例，该阀包括ptfe。更具体地说，根据不同的变型，阀完全由ptfe制成，甚至包括ptfe涂层。

根据一个实施例，容器的底部包括连接容器的内部和容器的外部的多个通道，容器还包括多个移动阀，所述移动阀布置成与由在每个通道周围的所述容器的底部支撑的阀座配合，当施加在所述阀上的容器外部和容器内部之间压力差低于确定的正阈值时，每个阀能够关闭容器底部的通道中的其中一个通道，并且当所述压差高于所述阈值时打开所述通道。

根据一个实施例，至少一个导轨，布置在底部的两个通道之间，并具有一第一部分和一第二部分，第一部分容纳与所述通道的第一个的第一阀座配合的第一阀的第一凸耳，第二部分容纳与所述通道的第二个的第二阀座配合的第二阀的第二凸耳，使得所述导轨引导第一阀和第二阀的位移。

根据一个实施例，本发明还提供了一种用于装载或卸载船舶的方法，在该方法中，冷液体产品通过隔热管道从浮式或陆上存储装置引导至船舶的罐中或从该罐中排出到浮式或陆上存储装置。

根据一个实施例，本发明还提供了一种用于冷液体产品的输送系统，所述系统包括上述船舶，布置成将安装在船体中的罐连接到浮式或陆上存储装置上的隔热管道，以及泵，用于将冷液体产品流驱动通过隔热管线从浮式或陆上存储装置驱动到船舶的罐中，或者从船舶的罐中驱动到浮式或陆上存储装置中。

本发明的一些方面从最小化须保留在罐中的液体的量的想法开始，以保持泵头浸入并且避免泵的排空。本发明的一些方面从将泵头容纳在表现出良好密封性的容器中的想法开始。本发明的一些方面从确保阀的良好引导位移的想法开始，特别是在通过与相应的阀座配合而关闭所述阀的情况下。本发明的一些方面从提供替代的阀引导装置的想法开始。本发明的一些方面从最小化引导多个阀的位移所需的引导系统的数量的想法开始。

附图说明

参照附图，通过以下仅以说明性和非限制性方式提供的多个具体实施例的描述，将更好地理解本发明并且本发明的其他目的、细节、特征和优点将变得更加清楚。

图1表示一个甲烷罐车的纵剖面的局部视图，该甲烷罐车包括一个罐，在该罐中布置由三脚桅支撑的卸载泵，并且其泵头位于罐的底壁附近。

图2表示容纳在根据所述容器的第一实施例的液体保持容器中的图1的泵头的示意性透视图，并且示出了将所述容器固定到泵头上。

图3表示图2的泵头和容器的平面图，示出了将容器固定到泵头上，并且容器的底部包括在容器内部和容器外部之间的连接阀。

图4表示容器底部的局部剖视图，示出处于打开位置的图3的阀。

图5表示容器底部的局部剖视图，示出处于关闭位置的图3的阀。

图6表示容器的第二实施例的透视图，其中阀采取围绕泵头分布的扁平和直线叶片的形式。

图7表示与阀座和引导系统配合的图6的阀的细节图。

图8表示图7的阀和导向系统的纵向截面的透视图。

图9和图10分别表示第二实施例的阀和导向系统在阀的关闭位置和打开位置的横截面图。

图11表示根据第三实施例的容器的平面图。

图12表示与两个相邻阀共用的导向系统配合的图11的阀的纵向截面图。

图13是甲烷油轮罐和用于装载/卸载该罐的终端的剖面示意图。

具体实施方式

在下面的描述中，将描述可以在lng储存和/或运输罐中的泵头高度处使用的若干个容器。罐的底壁表示一个壁，最好是整个平面，相对于地球的重力场位于罐的底部。罐的一般几何形状可以是不同的类型。多面体几何形状是最常见的。圆柱形，球形或其他几何形状也是可能的。

罐的壁例如由多层结构形成，该多层结构固定在支撑壁上并包括与两个隔热屏障交替的两个密封隔膜。鉴于生产这些多层结构为许多已知技术，下面的描述将仅限于对罐的简要描述，并将更详细地描述与罐中的泵头配合的元件的结构。其他技术使用具有外部绝缘的厚钢板。

参考图1，船舶1包括形成支撑结构2的双壳体，罐3的壁安装在支撑结构2上。每个罐壁3包括多层结构，所述多层结构依次包括固定在支撑结构2上的次隔热屏障，由次隔热屏障支撑的次密封膜，覆盖次密封膜的主隔热屏障和由主隔热屏障支撑的主密封膜。

三脚桅4，固定在罐3的侧壁5附近。该三角桅4优选的基本上居中在船的中间宽度处。三角桅4从罐的底壁5延伸到罐3的顶壁6。三角桅4支撑一个或多个泵7，其泵头8靠近罐3的底壁5。管线通过罐3的顶壁6将泵头8连接到货物装卸系统(未示出)。该货物装卸系统使得通过泵7装载/卸载容纳在罐3中的lng成为可能。

当从罐卸载lng时或者在使用容纳在罐中的lng向船舶的发动机供应气体的情况下，启动泵7以便经由泵头8抽吸容纳在罐3中的lng。然而，对于发动机由罐供应lng并进行返航的船舶，只有lng的液体尾端保留在罐中，以便在回程中供应给船舶的发动机。现在，由于在该返程航行中船舶1在其上航行的海上可能引起的侧倾运动，所以罐3中的位于泵头8水平面处的lng水平面可以变化。因此，当罐3几乎是空的时候，由于倾斜和摇动造成的船舶1的运动不能保证泵头8连续地浸入lng中。为了保持泵头8浸没在lng中而不管lng在罐3中如何运动，泵头8容纳在如图2至图11所示的容器9中。这样的容器9被固定并抵靠在到罐3中的底壁5上方的泵头8处。

图2表示容纳在根据容器9的第一实施例的液体保持容器9中的图1的泵头的示意性透视图，并且示出所述容器9以及将所述容器9固定到泵头8。

图2中所示的容器9具有圆柱形形状。容器9包括圆形的底部10(参见图3)，其平行于罐3的底壁5在罐3的上方延伸。优选地，容器的底部与罐的底壁之间的距离在25至150mm之间，最大值能够达到250mm。圆形侧壁11从容器9的底部10朝向罐3的顶壁6延伸，也就是说从罐3的底壁5以直角移开，也就是说沿着平行于地球的重力方向。

容器9的顶部没有任何覆盖壁，使得与容器的底部10相对的容器9的顶端是敞开的。因此，当罐3中的lng水平面超过容器9时，容器9充满lng。

壁11的内表面12包括两个凸耳13，凸耳朝向容器9的内部径向突出。这些凸耳13从内表面12的区域直径上对置的延伸。泵头8包括两个肩部14，肩部径向向外突出，也就是说朝向容器的内表面12。容器9的凸耳13通过任何合适的方式，例如通过使用螺钉和螺母，焊接或类似物，固定在泵头8的肩部14上。因此，容器9固定在泵头8上，而所述泵头8容纳在所述容器9的内部。优选的，泵头8位于容器9的中间。

图3表示泵头8和容器9的平面图，其表示容器9固定在泵头8上，并且容器9的底部10包括位于容器9内部和外部之间的连接阀16。

在图2至5所示的第一实施例中，容器9包括穿过容器9的底部10的三个通道15(参见图4和5)。这些通道15均匀地分布在泵头8周围。此外，容器9包括三个阀16，用于根据容纳在罐3中的lng施加的压力而打开或关闭通道15，如下文所述。每个阀16的直径大于与其配合的通道15的直径。此外，每个阀16都与与其配合的所述通道15共轴。阀16具有圆形形式。

每个通道15被安装在容器底部10上的附加件17包围。这些附加件17具有延伸到容器9的相应通道15的贯通中心孔。此外，这些附加件17各自形成与相应的阀16配合的阀座，如下文关于图4和图5所述。这些附加件17通过任何合适的方式，例如使用螺钉或螺母，或者甚至通过焊接，固定在容器9的底部10上。

图4和5示出了如图3所示的阀16的操作。

当卸载罐3时，泵头8的一个端部18，其中通过泵头吸取lng，优选的位于容器9的底部10附近，以便保持浸没在容器9中的lng中。

阀16在容器中在与容器9的底部10，并且优选与平行于地球的重力，成直角的位移轴19上移动。为此，引导系统能够引导和限制阀16的位移。在图2至5所示的实施例中，引导系统包括固定在容器9的底部10上的四个销20(仅仅其中的三个在图4和5中示出)。每个销20从容器9的底部10向容器9的内部平行于阀16的移动轴线19延伸。这些销20通过任何合适的方式，例如通过焊机，固定到容器9的底部10上。每个销20穿过附加件17，附加件为此包括四个专设的钻孔。与容器9的底部10相对的每个销20的一端21具有螺纹21的尺寸减小的部分。

阀16的周边边缘具有四个孔22。每个孔22被相应的销20穿过。因此，通过沿着销20从其周边边缘滑动来引导阀位移。螺母32被拧到每个销20的端部21上。该螺母32形成肩部，该肩部阻止阀16沿所述端部21和附加件17之间的轴线19的位移。

阀16在其自身重量的作用下，并且如果合适的话在施加在容器9的内部和容器9的外部之间的阀16上的压力差作用下，是可移动的。因此，当容器9被存在于罐3中的lng围绕，而lng不超过容器9的顶端并因此通过容器9的所述敞开的顶端被拉入到容器9中时，阀16一方面受到由存在于容器9中的lng引起的内部压力，另一方面，受到由与阀16接触的并存在于容器9周围的罐3中的lng引起的外部压力。因此，阀16承受压力差，该压力差可以将阀16从附加件17推回，并且因此从阀座推回。这个压差允许当满足以下等式时打开阀门：

ptankxsbottom+fbuoyancy>pbowlxstop+weightvalve

其中，ptank表示容器9外部容纳在罐3内的lng对阀16施加的压力，sbottom表示与容器9外部容纳在罐3内的lng接触的阀16的表面积，fbuoyancy表示容器9外部容纳在罐3中的lng施加在阀16上的浮力，pbowl表示容纳在容器9中的lng施加在阀16上的压力，stop表示阀16的上表面积，其中容纳在容器9中的lng向阀16的上表面施加压力，以及weightvalve表示阀16的重量。通常，该等式反映了阀16的打开，也就是说其与形成阀座的附加件17分离，取决于容器9外部的容纳在容器3中的lng和容纳在容器9中的lng之间的高度差。

相反，当容器9没有被lng包围时，施加在阀16上的唯一压力是容纳在容器9中的lng施加的压力。在由重力和容器9中容纳的lng施加的压力的作用下，阀16因此被推回到容器9的底部10并且与阀座协作，以关闭容器9的底部10中的通道15。

阀16由密度低于不锈钢金属的材料制成，以限制开启压力并与lng兼容。作为例子，优选为塑料材料，优选聚四氟乙烯型，也称为ptfe，例如以ptfe或固体材料的涂层的形式。因此，在容器3内容纳在容器9外部的lng施加压力的作用下，阀16是轻的，并且阀的重量几乎不会干扰其开口。此外，ptfe涂层使阀16具有良好地滑动性质，促进其在容器9中的位移。

如图4和5所示，阀16的底面包括斜面部分23。因此，阀16具有锥形部分，其最小直径位于容器9的底部10附近。

此外，形成阀座的附加件17还包括斜面部分24。附加件17的斜面部分24互补阀16的斜面部分23，附加件17的所述斜面部分24的最小直径靠近容器9的底部10。典型地，附加件的斜面部分24形成阀座，阀16与阀座配合，以关闭通道15。因此，在阀16的斜面部分23与容器9的底部10形成45°角的情况下，附加件17的斜面部分24也与容器的底部呈45°角。

这些斜面部分23和24在阀座和阀16之间提供了显着的接触表面，从而当阀16堵塞通道15时确保了容器9更好的密封性。此外，当阀16移向容器的底部10时，阀座的斜面24引导阀16的移位以关闭通道15。

当容纳在容器3中的lng围绕容器或者其由于船舶1的倾斜和摆动而朝容器移动时，通过容纳在容器3中的lng施加在阀16上的压力能够将阀16从阀座中退出。因此，通道15不再被阻塞，并且存在于罐3中的lng通过位于容器的底部10中的通道15进入容器9中。相反，当容纳在容器3中的lng不包围容器并且没有在阀16上施加足够的压力以将其推回到阀座外时，容纳在容器9中的lng通过关闭通道15保留在所述容器内，其中关闭通道15是通过阀16以一种密封的方式与形成阀座的附加件配合完成的。

图6至图10示出了如图3至图5所示的阀16的第二实施例。在此第二实施例中，与第一实施例中相同或者履行相同功能的元件具有增加了100的相同附图标记。

在第二实施例中，阀116以直线叶片的形式制造。在图6所示的变型中，容器109的底部110包括与四个阀116配合的四个直线通道115，通道115均匀地分布在泵头108周围。每个通道115被形成阀座的附加件117环绕。

如图9和10所示，阀116的底面在所述阀16的纵向方向上具有斜面123。因此，阀116具有梯形的截面。类似地，形成阀座的每个附加件117具有与阀116的斜面123互补的斜面124。因此，对于第一实施例，通过与斜面123和124配合，阀116在结束关闭位移时被引导。此外，如在第一实施例中那样，阀116与由附加件117形成的阀座之间的接触表面是重要的，从而避免当容器109外部的罐103中的lng不与阀116的底面接触时，lng从容器109泄漏。

在该第二实施例中，用于引导阀116的位移的系统由位于容器109的底部110上的导轨125产生。对于每个通道115，导轨125安装在容器的底部110上，并在所述通道115的相对的纵向端处。每个导轨125具有“u”形截面。导轨125包括两个侧壁126，其从容器109的底部110朝向容器109的内部延伸，并与附加件117两侧上的所述底壁110成直角。这些侧壁126形成“u”形截面的分支。“u”形截面的底部由顶壁127形成，顶壁127将相对侧壁126的端部连接到容器109的底部110。该顶壁127平行于容器109的底部110。

导轨125利用固定在容器109的底部110上的螺栓128固定在容器109的底部110上。螺栓128从容器109的底部110延伸并穿过导轨125的顶壁127。与容器109的底部110相对的螺栓128的顶端包括螺母129，以用于固定导轨125。此外，“l”形块130插入顶壁127与形成阀座的附加件117之间。当螺母129被拧到螺柱128上时，该块130避免了导轨125的变形。块130和附加件117都具有孔，以允许螺栓128从容器109的底部110通过，如图7所示。

阀116的纵向端部形成容纳在导轨125中的凸耳131。该凸耳131在横向方向上被导轨125的侧壁126阻挡。类似地，该凸耳131可在平行于阀门116的位移轴线119的方向上移动，轴线119位于，一方面是形成阀座的附加件117，另一方面是导轨125的顶壁127之间。最后，如图8所示，凸耳131通过邻接在导轨125的块130上而在阀116的纵向方向上被阻挡其位移。因此，每个阀116被引导成在与容器109的底部110成直角的方向119上位移，这是通过容纳在相应的导轨125中的凸耳131和所述导轨125之间的配合完成的。

在图6至10所示的实施例中，凸耳131具有与阀116的其余部分相同的截面。因此，阀116易于制造，并且不需要任何特定的凸耳131的产品。然而，凸耳131可以具有适于与导轨配合的任何其它形式。图9和图10示出了通过导轨125的顶壁127，在凸耳131的阀116的位移的轴线119上的位移阻塞。这些图9和10还示出了斜面123和124之间的配合，以在阀116与附加件117协作时确保容器9的良好的密封性，并且在阀116朝向由附加件117形成的阀座移位时确保有效引导位移。

在未示出的变型中，通过容器底部和阀门的通道与第一实施例一样是圆形的。然而，在这个变型中，每个阀包括多个从其外围边缘向外径向突出的凸耳。多个导轨，类似于第二实施例的导轨，被固定在容器的底部。阀的每个凸耳与相应的导轨配合以引导所述阀移位。在另一变型中，每个阀还包括从其外围边缘突出的凸耳，并且如第一实施例中那样通过在所述凸耳中产生的孔与销的配合而被引导位移。

图11和图12示出了与图6至图10所示的阀116的变型相对应的阀的第三实施例。在该第三实施例中，与第一实施例中相同或者履行相同功能的元件具有增加了200的相同附图标记。

第三实施例与第二实施例的不同之处在于，阀216采取圆弧形式的叶片形式。如图11所示，容器209的底部210包括四个阀216，每个阀形成大约90°的圆弧。正如第二实施例一样，这些阀216均匀地分布在泵头208的周围并且与围绕容器209的底部210的通道215的附加件217配合，该附加件也采取圆弧的形式。

此外，在该实施例中，同一个导轨225能够引导两个相邻的阀216的位移。典型地，具有“u”形截面的同一个导轨225以类似于第二实施例的阀116的方式阻止两个相邻的阀216侧向和垂直位移，但是同一个相同的“l”形块230使得能够沿圆周方向阻塞两个相邻的阀216，所述块230被周向地插入到所述两个相邻阀门的凸耳231之间。

在未示出的变体中，块230具有朝向阀216转向的凸形，如正方形或半圆形，并且阀216具有互补的凹形。这种形式的块230还可以横向地引导阀216的垂直位移，并因此具有仅用作垂直邻接的导轨225。

参照图13，甲烷油轮70的剖视图示出了安装在船舶的双壳体72中的大致棱柱形的密封隔热罐71。罐71的壁包括用于与容纳在罐中的lng接触的主密封屏障，设置在主密封屏障和船舶的双壳体72之间的次密封屏障，以及分别布置在主密封屏障和次密封屏障之间以及次密封屏障和双壳体72之间的两个隔热屏障。

如本身所知，布置在船的顶部甲板上的装载/卸载管线73可以通过适当的连接器连接到海上或港口终端，以将lng货物往来于罐71之间。

图13表示一海上终端的例子，海上终端包括装载和卸载站75，海底管道76和陆上装置77。装载和卸载站75是固定的离岸设施，其包括移动臂74和提升器78，提升器78支撑移动臂74。移动臂74支撑一束隔热的柔性管79，其可以连接到装载/卸载管线73。可定向的移动臂74适应于所有的甲烷油轮模板。没有示出的连接管在提升器78内延伸。装载和卸载站75使得可以将甲烷油轮70从陆上装置77装载或卸载到陆上装置77上。陆上装置77包括液化气储罐80和连接管81，连接管81由海底管道76连接到装载或卸载站75。海底管道76允许液化气体在装载或卸载站75与陆上装置77之间的很远的距离上，例如5公里，传输，这使得可以在装载和卸载操作期间保持甲烷油轮70距离海岸很远的距离。

为了产生输送液化气体所必需的压力，配备了埋设在船70中的泵和/或配备了陆上装置77使用的泵和/或配备了装载和卸载站75使用的泵。

尽管已经结合几个具体的实施例描述了本发明，但是显而易见的是，本发明决不限于此，并且包括所描述的手段的所有技术等同物以及它们的组合，前提是它们的组合都落入本发明的范围。

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