密封且热隔绝的罐的制作方法

本发明涉及密封且热隔绝的膜型罐的领域。特别地，本发明涉及用于在低温下储存和/或运输液化气的密封且热隔绝的罐，例如在大气压下在约-162℃的温度下运输液化天然气（lng）的罐。这些罐可以被安装在陆地上或浮式结构上。在浮式结构的情况下，罐可以旨在运输液化气体或接纳用作浮式结构的推进燃料的液化气体。

背景技术：

1、从现有技术中已知一种结合在承载结构中的密封且热隔绝的膜型罐。该罐在罐的厚度方向上依次具有次级隔绝屏障、次级密封膜、初级隔绝屏障和初级密封膜。在这种罐的角部处，次级隔绝屏障具有沿边缘角部布置的次级隔绝角部面板。

2、然而，具有较小尺寸面板的这些次级隔绝角部面板在组装过程中由一个或多个操作者单独地、一个接一个地铺设。因此，这种组装执行时间长并且涉及非常大量的操作者。此外，单独地铺设每个面板可能导致次级热隔绝面板相对于彼此在罐的纵向方向和横向方向上的定位偏移。这种偏移可能导致罐的次级膜过早损坏，并且不利于罐的最终性能。

技术实现思路

1、本发明人在保密测试期间发现，增加罐中次级隔绝角部面板的尺寸会导致额外的热力学问题。具体地，当罐装载有液化气体时，即当罐被冷却时，次级密封膜和次级隔绝角部面板在温度变化的影响下收缩。构成罐的元件、特别是次级密封膜和次级隔绝角部面板不具有相同的热膨胀系数，因此响应于这些温度变化不表现出相同的热力学行为，并且这会在次级隔绝角部面板和次级密封膜中产生显著应力。这种应力可能过早地损坏罐。因此，本发明人发现，次级隔绝角部面板的尺寸相对于由次级隔绝面板承载的次级膜的锚固件的数量和位置对于使机械应力最小化和避免罐的早期损坏是重要的。

2、本发明所依据的一个构思在于提供一种解决上述问题的罐。

3、本发明所依据的一个构思在于提供一种罐，该罐包括具有次级隔绝角部面板的热隔绝屏障，该次级隔绝角部面板允许快速且可靠地制造罐。

4、本发明所依据的一个构思在于提供一种具有热隔绝屏障的罐，该热隔绝屏障具有次级隔绝角部面板，该次级隔绝角部面板使得可以获得特别适于在次级隔绝角部面板与次级密封膜之间的接合部处具有显著温度变化的罐。

5、根据一个实施方式，本发明提供了一种用于储存和/或运输液化气体的密封且热隔绝的罐，该罐具有紧固至承载结构的第一承载壁的第一罐壁和紧固至承载结构的第二承载壁的第二罐壁，第二承载壁在承载结构的边缘角部处与第一承载壁相交，

6、其中，第一罐壁包括多层结构，该多层结构从罐的外部朝向罐的内部包括：抵靠承载结构锚固的次级热隔绝屏障、由该次级热隔绝屏障承载的次级密封膜、初级热隔绝屏障以及由初级热隔绝屏障承载并旨在与容纳在罐中的液化气体相接触的初级密封膜，

7、其中，次级热隔绝屏障具有次级隔绝角部面板，该次级隔绝角部面板沿边缘角部延伸并且邻近边缘角部，

8、次级隔绝角部面板具有被夹置在底部板与覆盖板之间的隔绝泡沫块，覆盖板各自位于面向底部板，覆盖板通过松弛槽而彼此间隔开，松弛槽在隔绝泡沫块的厚度方向上和在与边缘角部横向的方向上延伸，

9、其中，松弛槽的深度为隔绝泡沫块的厚度的至少一半。

10、得益于这些特征，罐具有优异的热力学性能。具体地，这样的布置结构、特别是由于松弛槽的存在，使得可以增加次级隔绝角部面板的挠性。结果，在次级隔绝角部面板和次级膜处的角部中施加的应力被减小并更好地分布。因此，罐的位于次级隔绝角部面板与次级密封膜之间的接合部处的元件相比于不包括这种次级隔绝角部面板的罐而言得到更好的保护。

11、根据实施方式，这种罐可以具有以下特征中的一个或更多个特征。

12、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板具有矩形平行六面体的总体形状，该矩形平行六面体具有在边缘角部的方向上延伸的长度和在与边缘角部横向的方向上延伸的宽度，该宽度小于长度。

13、根据一个实施方式，覆盖板中的至少一个覆盖板或每个覆盖板由单个件形成并且横跨次级隔绝角部面板的在次级隔绝角部面板的两个相反边缘之间的宽度。

14、根据对应的实施方式，次级隔绝角部面板不具有与边缘角部平行的松弛槽。

15、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板包括至少三个覆盖板。

16、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板具有恰好三个覆盖板。

17、根据一个实施方式，松弛槽延伸了隔绝泡沫块的厚度的至少60%，例如松弛槽延伸了隔绝泡沫块的厚度的至少70%，并且优选地松弛槽延伸了隔绝泡沫块的厚度的至少80%。根据一个实施方式，松弛槽延伸了隔绝泡沫块的厚度的至少90%、95%或99%。

18、根据一个实施方式，松弛槽延伸了隔绝泡沫块的整个厚度，直到底部板。

19、根据一个实施方式，松弛槽在横向于边缘角部的方向上在整个泡沫块上延伸。

20、根据一个实施方式，松弛槽将泡沫块分隔成三个不同的部分，所述三个不同的部分通过松弛槽彼此间隔开。

21、根据一个实施方式，松弛槽的深度是相同的。

22、根据一个实施方式，松弛槽的宽度介于0.1 mm与30 mm之间。松弛槽的厚度对应于泡沫块的由松弛槽形成的且彼此相对的两个表面之间的距离。根据第一变型实施方式，松弛槽的宽度介于0.1 mm与5 mm之间。根据第二变型实施方式，松弛槽的宽度介于10 mm与30mm之间，例如20 mm，并且这允许将材料在所述槽中布置就位。

23、根据一个实施方式，隔绝泡沫块具有通过松弛槽而彼此间隔开的n个内部面，以及其中次级隔绝角部面板具有n个覆盖板，所述n个覆盖板各自覆盖所述内部面中的一个内部面；其中n是整数，优选地，n介于2与10之间，例如n=3。

24、根据一个实施方式，隔绝泡沫块具有通过松弛槽而彼此间隔开的内部面，

25、其中，内部面各自由覆盖板覆盖。

26、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板具有被容置在松弛槽中的一个松弛槽中的至少一个隔绝密封件。

27、因此，松弛槽中的对流现象被减少。

28、根据一个实施方式，隔绝密封件填充整个松弛槽。

29、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板在每个松弛槽中具有隔绝密封件。

30、根据一个实施方式，隔绝密封件是平坦的元件。

31、根据一个实施方式，隔绝密封件由弹性可压缩材料制成。

32、根据一个实施方式，隔绝密封件由选自下述项的材料制成：玻璃棉；岩棉；和聚酯填料，例如由聚氨酯制成的合成泡沫。

33、根据一个实施方式，隔绝密封件具有选自以下各者的一个或更多个元件：纸板片材、瓦楞纸片材、基于木材的硬纤维板、膨胀或未膨胀的聚氨酯或聚丙烯或聚乙烯的板。

34、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板具有穿过次级隔绝角部面板的厚度的第一锚固井和第二锚固井，第一锚固井穿过位于次级隔绝角部面板的第一端部处的覆盖板，以及第二锚固井穿过位于次级隔绝角部面板的第二端部处的覆盖板，

35、以及该次级隔绝角部面板具有第一壁锚固装置和第二壁锚固装置，第一壁锚固装置和第二壁锚固装置各自具有外部部分和内部部分并将次级隔绝角部面板紧固至承载结构，外部部分被被紧固至承载结构，内部部分分别位于第一锚固井和第二锚固井中。

36、次级隔绝角部面板的第二端部被定位成与次级隔绝角部面板的第一端部相反。

37、根据一个实施方式，第一锚固井和第二锚固井在次级隔绝角部面板的厚度方向上穿过次级隔绝角部面板的厚度。

38、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板在每个覆盖板处具有成对的锚固井，所述成对的锚固井中的每对锚固井穿过次级隔绝角部面板的厚度。

39、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板在每个锚固井中具有热隔绝填充物。根据一个实施方式，热隔绝填充物填充每个锚固井。根据一个实施方式，热隔绝填充物选自下述各项：玻璃棉、岩棉、聚酯填料、聚苯乙烯，聚苯乙烯可以是膨胀性聚苯乙烯（eps）、聚氨酯泡沫塑料（pu），该聚氨酯泡沫塑料可以被增强并且可以包括纤维。

40、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板仅具有穿过位于次级隔绝角部面板的第一端部处的覆盖板的第一锚固井和穿过位于次级隔绝角部面板的第二端部处的覆盖板的第二锚固井。

41、因此，在第一锚固井与第二锚固井之间没有额外的锚固井。结果，热桥被减少，因此次级隔绝角部面板具有比具有更多数量的锚固井的次级隔绝角部面板更好的热隔绝性。此外，当在底部板的外表面上需要胶泥珠时，胶泥珠的铺设变得更容易且限制更少。具体地，锚固井越少，胶泥珠在所述锚固井处必须被中断的次数就越少。另一个结果是安装次级隔绝面板更快，因为与多个较小的次级隔绝面板的情况相比，在次级隔绝面板上用于安装的锚固件更少。

42、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板具有金属板，金属板各自被紧固至隔绝泡沫块，金属板各自位于形成在覆盖板中的一个覆盖板中的凹部中。根据一个实施方式，金属板与覆盖板的内表面齐平。

43、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板具有金属板，金属板各自被紧固至覆盖板中的一个覆盖板。

44、根据一个实施方式，金属板各自具有第一螺纹孔。

45、根据一个实施方式，例如具有螺纹柱的初级紧固装置将初级热隔绝屏障的初级热隔绝角部面板锚固至次级隔绝角部面板。

46、根据一个实施方式，初级紧固装置被紧固至第一螺纹孔。

47、根据一个实施方式，螺纹柱具有：凸缘和以密封的方式穿过次级密封膜的贯穿部分；第一端部，第一端部被紧固在第一螺纹孔中，以在金属板处将凸缘保持成抵靠着次级密封膜的内表面；第二端部，第二端部配备有支承构件，以将初级热隔绝角部面板保持在次级隔绝角部面板上。根据一个优选的实施方式，次级密封膜以密封的方式被焊接至螺纹柱的凸缘。根据一个实施方式，次级密封膜具有由螺纹柱的贯穿部分穿过的孔口，螺纹柱的凸缘在孔口的整个周边上被焊接至次级密封膜，以便确保在孔口处次级密封膜的密封性。根据一个实施方式，次级密封膜被焊接至所述金属板，可选地，次级密封膜围绕着螺纹柱被焊接至所述金属板。

48、得益于这些特征，热力学应力得到更好的分布，特别是螺纹柱的焊接部处的机械应力被减小，并且这增加了罐的使用寿命。

49、根据一个实施方式，螺纹柱中的至少一个螺纹柱具有相对于所述螺纹柱的纵向轴线沿径向方向延伸的凸缘。

50、根据一个实施方式，螺纹柱具有相对于柱的纵向轴线沿径向方向延伸的凸缘。

51、根据一个实施方式，金属板各自具有与第一螺纹孔间隔开的第二螺纹孔。

52、根据一个实施方式，螺纹柱具有：第一端部，该第一端部被紧固在第二螺纹孔中；贯穿部分，该贯穿部分以密封的方式穿过次级密封膜；以及第二端部，该第二端部配备有支承构件，支承构件将初级热隔绝角部面板保持在次级隔绝角部面板上。

53、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板具有紧固至每个覆盖板的金属板。

54、根据一个实施方式，每对锚固井的两个锚固井被布置在金属板的两侧。

55、根据一个实施方式，金属板位于覆盖板的中央处。

56、得益于这种布置结构，金属板的与热收缩/膨胀现象相关的运动被减小。因此，该区域中的应力被减小。

57、根据一个实施方式，次级密封膜具有金属列板，金属列板具有搁置在次级隔绝屏障的上部表面上的平面部分、至少一个波纹部和两个边缘，列板彼此被并置并且在边缘处以密封的方式焊接在一起，

58、其中，次级密封膜具有金属角部条，该金属角部条具有焊接至相邻金属列板的部分。根据一个实施方式，金属角部条具有被焊接至次级隔绝角部面板的每个金属板的部分。

59、根据一个实施方式，次级密封膜具有金属列板，金属列板具有搁置在次级隔绝屏障的上部表面上的平面部分和相对于中央部分朝向罐的内部突出的两个凸起边缘，列板被并置并在凸起边缘处以密封的方式焊接在一起。根据一个实施方式，次级密封膜具有金属角部条，金属角部条具有焊接至相邻金属列板的部分和焊接至次级隔绝角部面板的每个金属板的部分。

60、得益于这些特征，热力学应力得到更好的分布，特别是螺纹柱的焊接部处的机械应力被减小，这更进一步增加了罐的使用寿命。

61、这样的布置结构表现出协同作用，特别是经由松弛槽、金属板、金属角部条和列板表现出协同作用。具体地，当用液化气体填充罐时，次级隔绝角部面板经历热收缩效应，并且这改变了被容置在覆盖板中的金属锚固板之间的距离。因此，这种热收缩被传递到次级密封膜的金属列板，并且这导致在螺纹柱处对次级密封膜的密封焊接部施加机械应力的结果。然而，得益于上述特征，密封焊接部上的机械应力被减小，这增加了罐的使用寿命，特别是增加了次级密封膜的在螺纹柱周围形成的焊接部处的使用寿命。

62、根据一个实施方式，金属角部条在金属角部条的整个长度上被焊接至金属列板。

63、因此，这种罐的优点被增加，因为与不包括这种次级角面板的罐相比，金属角部条在焊接部处的热应力被进一步减小。

64、根据一个实施方式，松弛槽在与边缘角部正交的方向上延伸。

65、根据一个实施方式，初级密封膜是波纹状的金属膜。

66、根据一个实施方式，初级密封膜具有第一系列波纹部和第二系列波纹部，第一系列波纹部具有彼此平行的第一波纹部，第二系列波纹部具有彼此平行且与第一波纹部垂直的第二波纹部。

67、根据一个实施方式，初级密封膜具有多个平坦区域，所述多个平坦区域各自限定在两个相邻的第一波纹部之间以及两个相邻的第二波纹部之间。

68、根据一个实施方式，次级密封膜由金属制成。

69、根据一个实施方式，次级密封膜由invar®制成，invar®即膨胀系数通常介于1.2×10-6k-1与2×10-6k-1之间的铁镍合金、或者膨胀系数通常介于7×10-6k-1与9×10-6k-1之间的铁锰合金。

70、根据一个实施方式，覆盖板和底部板是刚性的。根据一个实施方式，覆盖板和底部板由胶合板制成。

71、在一个实施方式中，次级隔绝角部面板具有定位成抵靠底部板的外表面的胶泥珠。

72、根据一个实施方式，胶泥珠不被定位在锚固井处。

73、根据一个实施方式，次级隔绝角部面板具有以下尺寸：

74、介于640 mm与3400 mm之间的长度；优选地为660 mm、1000 mm或3040 mm，

75、介于280 mm与530 mm之间的宽度，例如在方向y上为300 mm；以及

76、介于250 mm与400 mm之间的高度，例如300 mm。

77、次级热隔绝屏障的次级隔绝角部面板的长度在边缘角部的方向上延伸。

78、次级隔绝角部面板的尺寸应被认为具有±20 mm的公差。

79、因此，次级隔绝角部面板是具有比现有技术更大尺寸的次级隔绝角部面板。结果，需要更少数量的次级隔绝角部面板。因此，罐的建造得以加快并且变得更容易。此外，当需要定位胶泥珠时，胶泥珠的铺设变得更容易且更快，因为需要将胶泥珠施加到更少数量的次级隔绝角部面板的底部板。根据一个实施方式，第一罐壁具有多个上述次级隔绝角部面板。

80、根据实施方式，第二罐壁具有第一罐壁的一个特征、多个特征或全部特征。

81、根据一个实施方式，第一罐壁和第二罐壁具有相同的上述特征。

82、根据一个实施方式，第二罐壁的次级密封膜具有金属列板，金属列板具有搁置在次级隔绝屏障的上部表面上的平面部分和相对于中央部分朝向罐的内部突出的两个凸起边缘，列板被并置并在凸起边缘处以密封的方式焊接在一起，

83、其中，第二罐壁的次级密封膜具有金属角部条，金属角部条具有焊接至相邻金属列板的部分和焊接至次级隔绝角部面板的每个金属板的部分，

84、其中，第一壁的金属角部条和第二壁的金属角部条在边缘角部处相交并形成金属角条。

85、根据一个实施方式，金属角条形成介于80°与145°之间的角度，优选地，角度为90°或135°。

86、根据一个实施方式，由第一承载壁与第二承载壁之间的相交部形成的角度介于80°与145°之间，优选地，角度为90°或135°。

87、在一个实施方式中，液化气体是lng，即在大气压下约-162℃的温度下储存的具有高甲烷含量的混合物。也可以设想其他液化气体，特别是乙烷、丙烷、丁烷或乙烯。液化气体也可以在压力下被储存，例如在2巴至20巴的相对压力下、特别是在约2巴的相对压力下液化气体也可以被储存。罐可以使用各种技术，特别是以结合膜型罐或自支撑罐的形式的技术。

88、这种罐可以形成陆上储存设施的一部分，例如用于储存lng，或者安装在浮式、沿海或深水结构中，特别是甲烷油轮、浮式储存和再气化单元（fsru）、浮式生产储存和卸载单元（fpso）等。这种罐也可以用作任何类型船舶中的燃料储存器。

89、根据一个实施方式，用于运输液化气体的船舶具有双船体和上述罐，双船体具有承载结构。

90、根据一个实施方式，本发明还提供了一种用于转移液化气体的系统，该系统具有：上述船舶，隔绝管路，该隔绝管路布置成将安装在船舶的船体中的罐连接至浮式储存设施或陆上储存设施；以及泵，泵用于将液化气体通过隔绝管路从浮式储存设施或陆上储存设施驱动至船舶的罐、或从船舶的罐驱动至浮式储存设施或陆上储存设施。

91、根据一个实施方式，本发明还提供了一种用于从这种船舶进行装载或卸载的方法，其中，将液化气体通过隔绝管路从浮式或陆上储存设施输送到船舶的罐或从船舶的罐输送到浮式或陆上储存设施。