结合在支撑结构件中的密封且热隔绝的罐的制作方法

本发明涉及具有膜的密封且热隔绝的罐的领域。具体而言，本发明涉及用于对处于低温的液化气体进行储存和/或运输的密封且热隔绝的罐的领域，该罐比如是用于对温度例如介于-50℃与0℃之间的液化石油气体(也称为lpg)进行运输、或者用于对大气压下温度为约-162℃的液化天然气体(lng)进行运输的罐。这些罐可以被安装在陆地或浮式结构件上。在浮式结构件的情况下，罐可以用于对液化气进行运输或者对用作浮式结构件推进燃料的液化气体进行接纳。

背景技术：

1、在用于对处于低温的液化气进行储存的罐中，罐壁的主要功能是对货物进行隔绝，以限制导致货物蒸发的热流以及在运输船的罐的情况下保护船体免受低温影响。然而，罐壁还必须承受货物的流体动力载荷，这意味着罐壁必须抵抗压缩。

2、wo-a-2017207904描述了这种由隔绝块制成的罐，该罐包括：矩形形状的底部板；矩形形状的覆盖板，该覆盖板平行于底部板并且沿次级边界隔绝块的厚度方向与底部板间隔开；布置在底部板与覆盖板之间的热隔绝填料，该热隔绝填料特别地是玻璃棉、岩棉、棉绒、纤维材料、珍珠岩、膨胀珍珠岩、低密度聚合物泡沫、气凝胶；以及由比隔绝填料更坚硬的材料、特别是胶合板制成的支撑柱，该支撑柱沿厚度方向在底部板与覆盖板之间延伸以承受压力载荷。每个支撑柱具有与次级边界隔绝块的纵向尺寸和横向尺寸相比更小的截面，支撑柱包括布置成与附接区域对齐的主支撑柱。

3、wo-a-2017207904使用两个金属膜，该金属膜包括由膨胀系数较低的钢制成的列板(strake)，该列板被平放在隔绝块的覆盖板上，每个列板包括平行的两个向上翻折的(turned up)侧向边缘，该侧向边缘以密封的方式被焊接在金属条上。这些金属膜特别可靠，并且具有从多年使用获得的经验的优势。

4、然而，隔绝块的制造涉及相对复杂的组装操作。此外，用于制作支撑柱的刚性材料可能具有一定的热导率并且可能形成热桥，这会限制罐的热隔绝性能。

技术实现思路

1、形成本发明基础的理念是设计一种密封且热隔绝的罐，该罐克服了这些缺点中的至少一些缺点。

2、本发明的一些方面基于以下观察：如果在热块中减少或消除可能形成热桥的刚性材料的使用，而用导热性低的材料来代替这些刚性材料，则这具有削弱对隔绝块所支承的密封屏障的支撑的风险，当密封屏障是相对较薄、精细且易碎的金属膜时，这种情况尤其严重。

3、因此，形成本发明基础的另一理念是设计一种密封且热隔绝的罐，该罐既提供有利的热性能，也提供长使用寿命。

4、为此，本发明提供了一种结合在支撑结构件中的密封且热隔绝的罐，支撑结构件包括两个支撑壁，两个支撑壁是平坦的并且通过在所述两个支撑壁之间形成拐角而限定出纵向拐角边缘，密封且热隔绝的罐包括布置在每个所述支撑壁上的罐壁，

5、布置在每个所述支撑壁上的罐壁在厚度方向上在从密封且热隔绝的罐的外部朝向内部依次包括：次级隔绝屏障、次级密封屏障、初级隔绝屏障、以及用于与容纳在密封且热隔绝的罐中的产品相接触的初级密封屏障，

6、其中，次级密封屏障包括由并置在次级隔绝屏障上且以密封的方式彼此焊接的次级金属元件构成的金属膜，初级密封屏障包括由并置在初级隔绝屏障上且以密封的方式彼此焊接的初级金属元件构成的金属膜。

7、次级隔绝屏障包括次级边界隔绝块和次级中间隔绝块，该次级边界隔绝块是以与拐角边缘平行的第一纵向排的形式布置的，该次级中间隔绝块是以与拐角边缘平行并且在相对于拐角边缘而言的相反侧与次级边界隔绝块相邻的第二纵向排的形式布置的，

8、所述初级隔绝屏障包括叠置在次级边界隔绝块上的初级边界隔绝块以及叠置在次级中间隔绝块上的初级中间隔绝块。

9、每个次级边界隔绝块、每个初级边界隔绝块、每个次级中间隔绝块、和每个初级中间隔绝块均包括：第一纵向边缘，该第一纵向边缘平行于拐角边缘且位于相对于拐角边缘而言的相反侧；以及第二纵向边缘，该第二纵向边缘平行于拐角边缘且位于拐角边缘的同一侧，

10、其中，初级边界隔绝块的第一纵向边缘与次级边界隔绝块的第一纵向边缘对准，而初级边界隔绝块的第二纵向边缘相对于次级边界隔绝块的第二纵向边缘向后设置(setback)，在与拐角边缘垂直的宽度方向上，初级边界隔绝块的宽度小于次级边界隔绝块的宽度，

11、其中，初级中间隔绝块的第二纵向边缘与次级中间隔绝块的第二纵向边缘对准。

12、罐壁包括保持构件，该保持构件是围绕叠置的初级中间隔绝块和次级中间隔绝块布置的，每个保持构件包括：下部部分，该下部部分被刚性地固定至支撑壁；次级附接部分，该次级附接部分位于下部部分的上方并且与同保持构件相邻的多个次级中间隔绝块相互作用；以及初级附接部分，该初级附接部分位于次级附接部分的上方并且与同保持构件相邻的多个初级中间隔绝块相互作用。

13、初级金属元件和次级金属元件分别包括：

14、初级金属托架和次级金属托架，该初级金属托架在拐角边缘处被布置在初级边界隔绝块上，相应地该次级金属托架在拐角边缘处被布置在次级边界隔绝块上，初级金属托架和次级金属托架分别包括由两个支撑壁形成的拐角的相互倾斜的两个面部，

15、初级列板和次级列板，该初级列板被平放在初级中间隔绝块上，相应地该次级列板被平放在次级中间隔绝块上，每个初级列板和每个次级列板均分别包括与拐角边缘平行的两个向上翻折的边缘，所述两个向上翻折的边缘以密封的方式相应地被焊接在初级支撑件和次级支撑件上，该初级支撑件和该次级支撑件分别被锚固至初级中间隔绝块和次级中间隔绝块，初级焊接支撑件和次级焊接支撑件分别是以与拐角边缘平行的纵向排的形式布置的，以及

16、初级连接板，初级连接板将在最后一排初级焊接支撑件处与初级中间隔绝块锚固的成排的所述初级焊接支撑件连接至初级金属托架，该最后一排初级焊接支撑件是由最靠近拐角边缘的初级焊接支撑件构成的，

17、其中，初级连接板具有与拐角边缘平行的至少一个纵向波纹部。

18、利用这些特征，特别是初级边界隔绝块的第一纵向边缘和次级边界隔绝块的第一纵向边缘对准以及初级中间隔绝块的第二纵向边缘和次级中间隔绝块的第二纵向边缘的对准，可以容易地在成排的边界隔绝块与成排的中间隔绝块之间形成调节井(adjustmentshaft)，以吸收支撑壁的制造公差。

19、此外，隔绝块可以是由在厚度方向上刚性比由胶合板制成的支撑柱或支撑间隔件的刚性小的结构件形成的。特别地，隔绝块在厚度方向上的刚性可以是隔绝聚合物泡沫的刚性，这是因为由列板的向上翻折的边缘和初级连接板的波纹部形成的波纹管允许响应于隔绝块(包括边界隔绝块)在压力下的收缩而具有一定程度的伸长量。

20、根据一些实施方式，这种罐可以包括以下特征中的一个特征或更多个特征。

21、根据一个实施方式，次级金属元件包括次级连接板，该次级连接板将最后一排次级焊接支撑件连接至次级金属托架，所述最后一排次级焊接支撑件是由最靠近拐角边缘的次级焊接支撑件构成的。

22、根据一个实施方式，所述最后一排次级焊接支撑件被锚固至次级中间隔绝块。

23、根据另一实施方式，所述最后一排次级焊接支撑件被锚固至次级边界隔绝块，次级金属元件还包括以纵向排的形式布置的最后的次级列板，该最后的次级列板延伸成跨置于次级中间隔绝块和次级边界隔绝块，所述最后的次级列板以密封的方式被焊接在与次级连接板相对的所述最后一排次级焊接支撑件上。

24、根据一个实施方式，初级边界隔绝块具有供最后一排次级焊接支撑件插入的凹槽，该凹槽具有大于20mm的宽度，隔绝材料件被容置在凹槽中，以围绕最后一排次级焊接支撑件来填充凹槽。

25、该相对较宽的凹槽使得可以根据调节井的尺寸对最后一排次级焊接支撑件的位置进行调节。具体而言，调节井的可变性意味着最后一排次级焊接支撑件的位置自身是可变的。

26、根据一个实施方式，次级边界隔绝块或每个次级边界隔绝块以及初级边界隔绝块或每个初级边界隔绝块包括底部面板、覆盖面板、以及置于底部面板与覆盖面板之间的隔绝填料，隔绝填料包括置于底部面板与覆盖面板之间的结构隔绝泡沫、例如纤维增强聚氨酯泡沫，以使覆盖面板保持成与底部面板相距一距离。

27、根据一个实施方式，次级中间隔绝块或每个次级中间隔绝块以及初级中间隔绝块或每个初级中间隔绝块包括底部面板、覆盖面板、以及置于底部面板与覆盖面板之间的隔绝填料，隔绝填料包括置于底部面板与覆盖面板之间的结构隔绝泡沫，以使覆盖面板保持成与底部面板相距一距离。

28、因此，边界隔绝块的隔绝性能和/或中间隔绝块的隔绝性能会非常高。

29、根据一个实施方式，初级金属托架的两个面部被固定至初级边界隔绝块的覆盖面板，相应地次级金属托架的两个面部被固定至次级边界隔绝块的覆盖面板。

30、优选地，在这种情况下，初级边界隔绝块的覆盖面板和次级边界隔绝块的覆盖面板分别包括沉头(countersunk)区域，该沉头区域分别在初级边界隔绝块的第二纵向边缘和次级边界隔绝块的第二纵向边缘上是敞开的(open out)并且分别对初级金属托架的面部和次级金属托架的面部进行接纳。

31、因此，初级金属托架和/或次级金属托架可以与覆盖面板的上表面齐平，这使得可以在高度不会发生变化的情况下使将初级金属托架/或次级金属托架覆盖的连接板放置就位，并且因此确保对连接板的均匀支撑。

32、根据另一实施方式，初级拐角梁被布置在所述初级边界隔绝块的覆盖面板以对初级金属托架进行支撑，相应地次级拐角梁分别被布置在所述次级边界隔绝块的覆盖面板上以对次级金属托架进行支撑，初级拐角梁和次级拐角梁分别是以与拐角边缘平行的方式成长形的，初级金属托架被布置成跨置于位于所述二等分(bisector)平面的两侧的两个所述初级拐角梁并且被旋拧至位于所述二等分(bisector)平面的两侧的两个所述初级拐角梁，相应地，次级金属托架分别被布置成跨置于位于所述二等分(bisector)平面的两侧的两个所述初级拐角梁，并且被旋拧至位于所述二等分(bisector)平面的两侧的两个所述次级拐角梁。

33、因此，可以生产特别刚性的梁来对初级金属托架和/或次级金属托架进行支撑。

34、根据一个实施方式，初级隔绝屏障和次级隔绝屏障还分别包括纤维或蜂窝状隔绝材料块，所述纤维或蜂窝状隔绝材料块分别被插入到在拐角边缘的两侧布置于两个支撑壁上的两个初级边界隔绝块的第二纵向边缘之间，以及插入到在拐角边缘的两侧布置于两个支撑壁上的两个次级边界隔绝块的第二纵向边缘之间。

35、因此，可以确保对拐角边缘处空间的良好填充，以防止壁中存在的气相对流运动。

36、根据另一实施方式，初级边界隔绝块和次级边界隔绝块在第二纵向边缘上具有以与由两个支撑壁形成的拐角的二等分平面平行的方式倾斜的面部，并且在拐角边缘的两侧布置于两个支撑壁上的两个初级边界隔绝块是以结合的初级拐角隔绝块的形式制造的，相应地在拐角边缘的两侧布置于两个支撑壁上的两个次级边界隔绝块是以结合的次级拐角隔绝块的形式制造的，两个初级边界隔绝块的倾斜面部和两个次级边界隔绝块的倾斜面部相应地附接至布置在所述二等分平面中的连接板。

37、因此，可以使用结合的初级拐角隔绝块和/或结合的次级拐角隔绝块来生产拐角边缘处的罐壁，从而便于罐的组装。

38、根据一个实施方式，保持构件包括布置在第一纵向排与第二纵向排之间的拐角保持构件，拐角保持构件的初级附接部分包括以垂直于拐角边缘的方式延伸的初级保持板，初级保持板包括与拐角保持构件的次级附接部分附接的中央部分、与两个初级中间隔绝块相互作用的第一端部部分、以及与两个初级边界隔绝块相互作用的第二端部部分。

39、因此，可以使用同一个拐角保持构件来对初级中间隔绝块和初级边界隔绝块进行保持。

40、优选地，在这种情况下，拐角保持构件的次级附接部分包括以垂直于拐角边缘的方式延伸的次级保持板，该次级保持板包括与两个次级中间隔绝块相互作用的第一端部部分以及与两个次级边界隔绝块相互作用的第二端部部分。

41、因此，拐角保持构件也可以用于对次级中间隔绝块和次级边界隔绝块进行保持，从而限制了待安装在支撑结构件中的保持构件的总数量。

42、根据一个实施方式，拐角保持构件的次级附接部分包括次级保持板；与次级保持板平行的上部板；将次级保持板连接至上部板的连接构件；以及布置在次级保持板与上部板之间的间隔构件，间隔构件包括刚性的止动部件，该止动部件在次级保持板和上部板抵靠止动部件的止动位置限定出次级保持板与上部板之间的最小间距；以及弹性可压缩构件，该弹性可压缩构件趋于使次级保持板和上部板保持在间隔开的位置，连接构件在间隔开的位置限定出次级保持板与上部板之间的最大间距，所述最大间距大于所述最小间距，弹性可压缩构件被构造成响应于趋于使上部板和次级保持板更靠近在一起的载荷而被弹性地压缩，直至次级保持板和上部板抵靠止动部件的止动位置，

43、其中，拐角保持构件的下部部分包括以垂直于次级保持板的方式从夹持组件突出的锚固杆，锚固杆包括附接至所述支撑壁的下端部以及与下端部相反且联接至次级保持板的上端部，以能够沿下端部方向在次级保持板上施加牵引力。

44、因此，可以在来自罐内部的压缩力的方向上为拐角保持构件引入一定程度的挠性，并且因此使上部板在密封且热隔绝的罐的使用期间大致跟随隔绝块的上表面的移动，以使热隔绝屏障对压缩应力的响应均匀化。

45、根据一个实施方式，初级连接板包括：波纹板，该波纹板具有至少一个与拐角边缘平行的纵向波纹部，波纹板延伸成跨置于所述初级边界隔绝块和所述初级中间隔绝块，并且波纹板具有第一纵向边缘和以密封的方式焊接至初级金属托架的第二纵向边缘；

46、以及半列板，该半列板具有向上翻折的边缘和平坦边缘，该向上翻折的边缘平行于拐角边缘，该向上翻折的边缘以密封的方式被焊接在成排的所述初级焊接支撑件中的初级焊接支撑件上，该平坦边缘平行于拐角边缘，该平坦边缘以密封的方式连接至波纹板的第一纵向边缘。

47、根据一个实施方式，波纹板的第一纵向边缘被固定至初级中间隔绝块，并且半列板的平坦边缘被焊接至波纹板，使得半列板与波纹板的第一纵向边缘交叠。根据另一实施方式，半列板的平坦边缘被固定至初级中间隔绝块，并且波纹板的第一纵向边缘被焊接至半列板，使得波纹板与半列板的平坦边缘交叠。

48、根据一些实施方式，波纹板的第一纵向边缘或者半列板的平坦边缘通过固定螺纹件而被固定至初级中间隔绝块，初级中间隔绝块包括用于对固定螺纹件的头部进行容置的凹槽。

49、根据其他实施方式，初级中间隔绝块支承有金属的锚固条，该锚固条被固定至初级中间隔绝块的覆盖面板并且以与拐角边缘平行的方式延伸，波纹板的第一纵向边缘或半列板的平坦边缘通过焊接而被固定至锚固条。

50、根据一个实施方式，多个金属的锚固条被固定至初级中间隔绝块的覆盖面板，以形成以与拐角边缘平行的方式延伸的不连续排。金属的锚固条的该不连续排包括由没有锚固条的间隔分开的多个锚固条。

51、根据一些实施方式，波纹板的第一纵向边缘或半列板的平坦边缘叠置在锚固条的不连续排上，至少一个第一部分通过固定螺纹件在没有锚固条的间隔中被固定到初级中间隔绝块，并且至少一个第二部分通过焊接而被固定到所述锚固条。

52、根据一个实施方式，初级连接板具有至少三个纵向波纹部。这种构型使得可以增加初级膜在拐角边缘附近的伸长和移动能力。

53、根据一个实施方式，所述至少一个纵向波纹部被定位在所述初级中间隔绝块上。根据另一实施方式，所述至少一个纵向波纹部被定位在所述初级边界隔绝块上。根据另一实施方式，所述至少一个纵向波纹部被定位成与所述初级中间隔绝块和所述初级边界隔绝块之间的调节井对齐。

54、根据一个实施方式，所述至少一个纵向波纹部朝向罐的内部突出。

55、优选地，在这种情况下，波状增强件在所述初级连接板与所述初级中间隔绝块之间或在所述初级连接板与所述初级边界隔绝块之间被插入到纵向波纹部中。

56、因此，可以保护一个或更多个纵向波纹部免受由于操作中货物所施加的压力载荷而可能导致的过度变形。

57、根据一个实施方式，支撑结构件包括第三支撑壁，该第三支撑壁在纵向拐角边缘端部处中断两个支撑壁，并且第一纵向排朝向拐角边缘端部依次包括至少一个第一类型的次级边界隔绝块和至少一个第二类型的次级边界隔绝块。

58、优选地，在这种情况下，第一类型的次级边界隔绝块或每个第一类型的次级边界隔绝块包括底部面板、覆盖面板、以及置于底部面板与覆盖面板之间的隔绝填料，隔绝填料包括置于底部面板与覆盖面板之间的结构隔绝泡沫，以使覆盖面板保持成与底部面板相距一距离，以及

59、第二类型的次级边界隔绝块或每个第二类型的次级边界隔绝块包括由刚性材料制成且填充有隔绝填料的次级隔绝壳体。

60、根据一个实施方式，支撑结构件包括第三支撑壁，该第三支撑壁在纵向拐角边缘端部处中断两个支撑壁，以及其中，初级边界隔绝块朝向拐角边缘端部依次包括至少一个第一类型的初级边界隔绝块和至少一个第二类型的初级边界隔绝块。

61、优选地，在这种情况下，第一类型的初级边界隔绝块或每个第一类型的初级边界隔绝块包括底部面板、覆盖面板、以及置于底部面板与覆盖面板之间的隔绝填料，隔绝填料包括置于底部面板与覆盖面板之间的结构隔绝泡沫，以使覆盖面板保持成与底部面板相距一距离，以及

62、第二类型的次级边界隔绝块和每个第二类型的初级边界隔绝块包括由刚性材料制成且填充有隔绝填料的初级隔绝壳体。

63、因此，可以增加次级边界隔绝块和/或初级边界隔绝块在朝向纵向拐角边缘端部的方向上的刚度，以特别地改进对该区域中的金属膜的支撑。

64、这种密封且热隔绝的罐可以用于对液化气体进行储存和/或运输。在一个实施方式中，液化气体是lng，即在大气压下、在约-162℃的温度处储存的具有高甲烷含量的混合物。还可以设想其他液化气体，特别是乙烷、丙烷、丁烷或乙烯。液化气体还可以在例如2巴与20巴之间的相对压力下、特别是在约2巴的相对压力下进行储存。

65、这种密封且热隔绝的罐可以形成陆地或水中储存设施的一部分，或者可以被安装在沿海或深水的浮式结构件上，所述浮式结构件特别是lng运输船、浮式储存和再气化单元(fsru)、远程浮式生产和储存单元(fpso)等。这种罐也可用作任何类型的运输船上的燃料罐。

66、根据一个实施方式，用于对液化气体进行运输的运输船包括双船体以及布置在该双船体中的如上所述的罐。

67、根据一个实施方式，本发明还提供了一种用于液化气体的传输系统，该系统包括上述运输船；隔绝管线，该隔绝管线被布置成将安装在运输船的船体中的罐连接至浮式或陆地储存设施；以及泵，该泵用于将液化气体流通过隔绝管线从浮式或陆地储存设施泵送至运输船的罐，或者用于将液化气体流通过隔绝管线从运输船的罐泵送到浮式或陆地储存设施。

68、根据一个实施方式，本发明还提供了一种用于对这种运输船进行装载或卸载的方法，其中，将液化气体通过隔绝管线从浮式或陆地储存设施输送到运输船的罐，或者将液化气体通过隔绝管线从运输船的罐输送到浮式或陆地储存设施。