用于液化天然气储罐的隔热壁固定装置
阅读说明：本技术 用于液化天然气储罐的隔热壁固定装置 (Heat insulation wall fixing device for liquefied natural gas storage tank ) 是由 千秉熙 朴世伦 张东爀 于 2019-12-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种用于液化天然气储罐的隔热壁固定装置。本发明涉及一种用于固定液化天然气储罐的主隔热壁和辅助隔热壁的固定装置,固定装置包括安装在凹槽中的基座插座,凹槽形成在辅助隔热壁的辅助隔热材料的上表面上,其中基座插座布置成使得其下端部分突出为阶梯形,从而允许基座插座的突出阶梯形部分支撑辅助隔热壁的上防护板的下表面部分。(The invention discloses a heat insulation wall fixing device for a liquefied natural gas storage tank. The present invention relates to a fixing device for fixing a main insulation wall and an auxiliary insulation wall of an liquefied natural gas storage tank, the fixing device including a base socket installed in a groove formed on an upper surface of an auxiliary insulation material of the auxiliary insulation wall, wherein the base socket is arranged such that a lower end portion thereof protrudes in a stepped shape, thereby allowing the protruding stepped portion of the base socket to support a lower surface portion of an upper shield plate of the auxiliary insulation wall.)
技术领域
本发明涉及一种用于液化天然气储罐的隔热壁固定装置，且更具体地，涉及一种液化天然气储罐的将设置成用于使液化天然气隔热的主隔热壁联接到辅助隔热壁的隔热壁固定装置。
背景技术
天然气经由陆上或海上气体管道以气态运输，或以液态(也就是说，以液化天然气(liquefied natural gas,LNG)形式)由LNG运输工具运输到遥远的目的地。通过使天然气冷却到低温温度(约-163℃)来获得LNG，且所述LNG的体积为处于气态的天然气的体积的约1/600。因此，LNG适合于长距离海路运输。
用于运输或存储LNG的结构(例如，设计成将LNG由海上运载到陆上消费者站点的LNG运载工具)配备有可承受LNG的低温温度的储罐(通常称作“货舱”)。
取决于是否将货物载荷直接施加到隔热材料，将这种LNG储罐划分成独立储罐(Independent Tank Type)和薄膜式储罐(Membrane Type)。一般来说，将薄膜式储罐分类成GTT NO 96储罐和MARK III储罐，且将独立储罐分类成MOSS储罐和IHI-SPB储罐。
NO 96储罐包括由0.5毫米到0.7毫米厚的殷钢(Invar,Ni含量：36％)薄膜构成的主密封壁和辅助密封壁以及以通过用隔热材料(例如，珍珠岩粉末)填充胶合板箱(plywoodbox)制造的隔热箱(perlite)的形式提供的主隔热壁和辅助隔热壁。
由于NO 96储罐的主密封壁和辅助密封壁具有几乎相同的液体气密性和强度，因此即使在主密封壁出现泄漏时，也有可能仅用辅助密封壁在相当长的时间段内安全地支撑货物。
另外，由于NO 96储罐的隔热壁以填充有隔热材料的木箱的形式提供，因此NO 96储罐具有高压缩强度和刚性，且因此与MARK III储罐相比，其可确保高水平的可焊性和焊接自动化。
MARK III储罐包括由1.2毫米厚的不锈钢(SUS)薄膜构成的主密封壁、由三重薄片(triplex)构成的辅助密封壁以及以通过将胶合板接合到聚氨酯泡沫(polyurethanefoam)的上表面或下表面制造的隔热面板的形式提供的主隔热壁和辅助隔热壁。
MARK III储罐的主密封壁具有褶皱以吸收在低温温度下由LNG引起的热收缩。褶皱可通过吸收薄膜的变形来防止在薄膜上出现过大应力。
由于由褶皱薄膜构成的主密封壁的低水平的自动化，因此MARK III储罐在安装/制造方面具有缺点。然而，由于不锈钢薄膜和三重薄片比殷钢薄膜便宜且易于建构且聚氨酯泡沫具有良好的隔热性能，因此广泛地使用MARK III储罐。
薄膜式储罐的主隔热壁联接到设置在辅助隔热壁的上表面上的固定装置(Securing device)，以固定地安装在辅助隔热壁的上表面上。
图1是LNG储罐的典型隔热壁固定装置的示意图。
具体来说，图1的(a)示出用于通过铆钉(Rivet)的联接形成主隔热壁的基座插座(10)与辅助隔热壁的上防护板(20)之间的机械联接，图1的(b)示出在基座插座(10)与辅助隔热壁的上防护板(20)之间通过接合(Bonding)的联接，且图1的(c)示出在切割辅助隔热壁的上防护板(20)的下表面的一部分之后，在基座插座(10)与辅助隔热壁的上防护板(20)之间通过接合的联接。此处，附图标记“30”指示设置在辅助隔热壁内部的隔热材料(30)。
这种典型隔热壁固定装置需要切割上防护板(20)的相当大的一部分以用于固定基座插座(10)，从而使辅助隔热壁的上防护板(20)的强度降低。
尽管附图中未示出，但对基座插座(10)执行辅助密封壁的焊接，从而由于焊接热量而导致上防护板(20)的烧伤损坏(burn damage)。因此，需要提供对这些问题的解决方案。
发明内容
技术问题
本发明的方面是提供一种LNG储罐的隔热壁固定装置，其可通过改进用于联接主隔热壁和辅助隔热壁的固定装置来提高主隔热壁与辅助隔热壁之间的联接区的强度。
技术解决方案
根据本发明的一个方面，提供一种LNG储罐的隔热壁固定装置，包含：主隔热壁，主要使液化天然气隔热；辅助隔热壁，设置在主隔热壁下方且使液化天然气二次隔热，辅助隔热壁包含辅助隔热材料和设置在辅助隔热材料上的辅助上防护板；以及固定装置，将主隔热壁联接到辅助隔热壁，固定装置包含：基座插座，具有以阶梯形状突出的下圆周；和螺栓，联接到基座插座，其中基座插座具有安装在凹槽上的下表面，所述凹槽形成在辅助隔热材料的上表面上，且基座插座的下圆周支撑辅助上防护板的下表面。
基座插座可包含构成基座插座的主体的插座主体和从插座主体以阶梯形状突出的插座凸缘，插座凸缘的上表面与辅助隔热材料的上表面齐平，且辅助上防护板可设置成安置于辅助隔热材料和插座凸缘的上表面上。
插座主体的上表面可与辅助上防护板的上表面齐平。
辅助隔热材料可由聚氨酯泡沫(PUF)形成且辅助上防护板可由胶合板形成。
基座插座可接合(bonding)到辅助隔热材料。
固定装置可进一步包含：辅助密封壁，插入在主隔热壁与辅助隔热壁之间；和叶片，从螺栓的主体(body)突出，使得叶片的下表面安装在插座主体的上表面上，其中辅助密封壁与叶片之间的邻接区设置在插座主体的上表面上。
辅助密封壁可焊接到其间的邻接区中的叶片。
根据本发明的另一方面，提供一种用于将LNG储罐中的主隔热壁紧固到辅助隔热壁的隔热壁固定装置，所述固定装置包括：基座插座，安装在凹槽上，所述凹槽形成在辅助隔热壁的辅助隔热材料的上表面上，其中基座插座的下端以阶梯形状突出，使得基座插座的阶梯部分支撑辅助隔热壁的上防护板的下表面。
基座插座的最上表面可与上防护板的上表面齐平，从基座插座突出的阶梯部分的阶梯表面可与辅助隔热材料的上表面齐平，且基座插座可形成有紧固孔，螺栓通过所述紧固孔联接到主隔热壁。
螺栓可包含从其突出以联接到设置在主隔热壁与辅助隔热壁之间的辅助密封壁的叶片，且辅助密封壁可焊接到基座插座的最上表面上的叶片。
有利效果
在根据本发明的LNG储罐的隔热壁固定装置中，插座凸缘的上表面支撑辅助隔热壁的上防护板，由此上防护板可承受施加到其的载荷，同时维持其强度，且可使上防护板的切割区最小化，由此固定装置可具有比典型隔热壁固定装置更高的强度。
另外，根据本发明，对基座插座的上表面执行辅助密封壁的焊接，从而防止因焊接热量而导致的辅助上防护板的烧伤损坏。
此外，根据本发明的隔热壁固定装置可通过减少船上(on board)劳动来提高生产力。
附图说明
图1是LNG储罐的典型隔热壁固定装置的示意图。
图2是根据本发明的LNG储罐的隔热结构的示意图。
图3是根据本发明的LNG储罐的辅助隔热面板的视图。
图4是根据本发明的LNG储罐的主隔热面板的视图。
图5是根据本发明的LNG储罐的隔热壁固定装置的示意图。
具体实施方式
本发明的以上和其它方面、特征以及优点将从结合附图对以下实施例的详细描述中变得显而易见。
在下文中，将详细地描述本发明的实施例。在整个说明书中，相同组件将由相同附图标记表示。
本文中，术语“主”和“辅助”用于将向LNG储罐提供主密封或隔热的组件与向LNG储罐提供辅助密封或隔热的组件区分开。
另外，如本文中用于描述罐的组件，术语“上部”或“在……上方”是指罐的向内方向，而与重力的方向无关，且术语“下部”或“在……下方”是指罐的向外方向，而与重力的方向无关。
图2是根据本发明的LNG储罐的隔热结构的示意图，图3是根据本发明的LNG储罐的辅助隔热面板的视图，且图4是根据本发明的LNG储罐的主隔热面板的视图。
参看图2到图4，根据本发明的LNG储罐具有辅助隔热壁(200)和主隔热壁(100)依序堆叠在船体的内壁上的结构，所述辅助隔热壁(200)由多个辅助隔热面板(210)构成，所述主隔热壁(100)由多个主隔热面板(110)构成。
辅助密封壁(400)可插入在辅助隔热壁(200)与主隔热壁(100)之间，且主密封壁(未示出)可设置在主隔热壁(100)的上侧上。为方便描述，未示出主密封壁。
可将主隔热面板(110)和辅助隔热面板(210)制造为各自具有六面体形状的单元面板，所述单元面板具有约1:3的宽长比，优选地制造为具有约1米×3米的大小的单元面板(sandwich panel)，但不限于此。
主隔热面板(110)可以是夹层面板，其中胶合板薄片(112)、胶合板薄片(113)接合到由聚氨酯泡沫(PUF)形成的隔热材料(111)的上表面或下表面，或接合到隔热材料(111)的上表面和下表面两者。
同样地，辅助隔热面板(210)可以是夹层面板，其中胶合板薄片(212)、胶合板薄片(213)接合到由聚氨酯泡沫(Rigid Polyurethane Foam,RPUF)形成的隔热材料(211)的上表面或下表面，或接合到隔热材料(111)的上表面和下表面两者。
优选地，构成主隔热壁(100)和辅助隔热壁(200)的主隔热面板(110)和辅助隔热面板(210)由硬质聚氨酯泡沫(RPUF)形成，所述硬质聚氨酯泡沫具有比一般聚氨酯泡沫更高的强度，以便形成具有平坦殷钢薄膜的辅助密封壁(400)，如下文所描述。
辅助隔热面板(210)可通过接合剂(例如胶泥(mastic))或螺栓紧固到船体的内壁，且辅助隔热面板(110)可通过设置在其上侧上的固定装置(300)紧密地联接到辅助密封壁(400)的上侧，其中辅助密封壁(400)插入在主隔热面板(110)与辅助隔热面板(210)之间。
主密封壁(未示出)直接接触LNG以密封LNG，且可由多个不锈钢(SUS)薄膜构成，所述不锈钢薄膜具有朝向储罐的内部形成的褶皱以吸收因储罐内部的极低温度而导致的收缩。
主密封壁(未示出)可由多个单元薄膜构成，且可通过将多个单元薄膜焊接到主隔热面板(110)上的锚定带(anchor strip)以免在其间产生间隙来进行密封。
辅助密封壁(400)可由殷钢(Invar)薄膜构成。
辅助密封壁(400)可由多个殷钢列板(invar strake)构成，且可通过将多个殷钢列板焊接到辅助隔热面板(210)上的舌状(tongue)构件以免在其间产生间隙来进行密封。殷钢列板是指具有窄宽度的带形金属板。
在根据本发明的LNG储罐中，主隔热壁(100)和辅助隔热壁(200)中的每一个以隔热面板的形式(panel type)实现，其中胶合板薄片接合到聚氨酯泡沫的上表面和/或下表面，且辅助密封壁(400)由平坦殷钢薄膜(flat invar membrane)构成。
通常，由于平坦殷钢薄膜具有低热收缩系数，因此平坦殷钢薄膜不适合于隔热面板由聚氨酯泡沫形成的面板型隔热系统。为了允许将平坦殷钢薄膜应用于面板型隔热系统，支撑薄膜的隔热壁需要由展现低热收缩且具有高刚性的隔热箱构成，如在典型NO 96型储罐中。
然而，根据本发明LNG储罐具有用于加强辅助隔热壁(200)的结构，由此辅助隔热壁(200)可由聚氨酯泡沫所形成的隔热面板构成，且辅助密封壁(400)可由平坦殷钢薄膜构成。
根据本发明，为了加强辅助隔热壁(200)，储罐的拐角部分设置有支撑辅助密封壁(400)的两端的横向连接器(transverse connector)(未示出)。
横向连接器是沿着储罐的前壁和后壁中的每一个的边缘设置的栅格结构。横向连接器在其一端焊接到设置于船体的内壁的锚定杆(anchoring bar)以紧固到储罐的拐角，同时在其另一端支撑主密封壁和辅助密封壁(400)中的每一个的两端，从而在将载荷施加到横向连接器时能够将载荷转移到船体。
横向连接器优选地由具有高刚性的殷钢材料形成，且具有高刚性的隔热箱可设置在横向连接器内部和横向连接器与船体之间以支撑横向连接器。可通过用珍珠岩粉末填充胶合板箱来制备隔热箱。
根据本发明，由于横向连接器将施加到密封壁的载荷的部分转移到船体，因此支撑由平坦殷钢薄膜构成的辅助密封壁(400)的辅助隔热壁(200)可由具有比隔热箱更低的刚性的隔热面板构成。
结果，根据本发明，在辅助隔热壁(200)上安装辅助密封壁(400)时可线性地形成焊接线(welding line)，从而能够通过焊接的自动化提高生产率。
此外，根据本发明，主隔热壁(100)和辅助隔热壁(200)中的每一个由聚氨酯泡沫所形成的隔热面板构成，从而提高隔热性能。与隔热壁以隔热箱的形式提供的典型NO 96型储罐相比，根据本发明的LNG储罐可将主隔热壁的厚度减小到约40％或大于40％且将辅助隔热壁的厚度减小到约20％或大于20％，同时确保与典型NO 96型储罐相同的隔热效果。
根据本发明的LNG储罐具有辅助隔热面板(210)与设置在辅助隔热面板(210)上的主隔热面板(110)相交的结构。
参看图2，主隔热面板(110)可设置为与辅助隔热面板(210)相交，使得主隔热面板(110)中的每一个的拐角放置在辅助隔热面板(210)中的每一个的中心处，由此每个主隔热面板(110)设置为横跨四个辅助隔热面板(210)的上表面。
为了实现主隔热面板(110)与辅助隔热面板(210)之间的相交，适于将主隔热面板(110)紧固到辅助隔热面板(210)的固定装置(300)可设置在辅助隔热面板(210)的上表面上的边缘内部，例如设置在辅助隔热面板(210)的上表面中的每一个的中心处。
参看图3，一个固定装置(300)可设置在辅助隔热面板(210)的中心处，且其它固定装置(300)可布置成在纵向方向上与辅助隔热面板(210)的中心处的固定装置(300)分离相同距离。
固定装置(300)在宽度方向上设置在辅助隔热面板(210)上的中心线(C)上，以使因施加到辅助隔热面板(210)的应力而导致的辅助隔热面板(210)在宽度方向上的位移最小化，且狭缝(214)可形成在与固定装置(300)前后分离相同距离的位置处以使固定装置(300)在纵向方向上的位移最小化。
此外，主隔热面板(110)中的每一个可设置有固定部分(S)，以用于在主隔热面板(110)的包含主隔热面板(110)的四个拐角的横向侧上的竖直边缘处联接到固定装置(300)。固定部分(S)可在主隔热面板(110)的纵向方向上以恒定间隔布置。
固定部分(S)中的每一个可提供为具有半圆形或扇形横截面的凹槽，且可通过将螺母紧固到固定装置的螺栓进行压缩，其中固定装置(300)的螺栓插入到固定部分(S)中以便穿过其中，由此可使主隔热面板(110)与辅助隔热面板(210)紧密接触。下面将更详细地描述这种结构。
在这个实施例中，三个固定装置(300)设置在辅助隔热面板(210)上，且八个固定部分(S)设置在主隔热面板(110)的竖直边缘处。
根据这个实施例，形成在四个主隔热面板(110)上的固定部分(S)可一起联接到设置在辅助隔热面板(210)的中心处的固定装置(300)，且形成在两个主隔热面板(110)上的固定部分(S)可一起联接到与辅助隔热面板(210)中的每一个的中心分离的固定装置(300)。
因而，根据这个实施例，邻近主隔热面板(110)可共享插入其间的固定装置(300)，且可仅通过设置于一个辅助隔热面板(210)的三个固定装置(300)来保证用于支撑主隔热面板(110)的八个点。
也就是说，根据本发明，用于联接到固定装置(300)的固定部分(S)设置于主隔热面板(110)的拐角，由此即使用少量的固定装置(300)也可尽可能多地固定用于支撑主隔热面板(110)的点，从而提高支撑结构的稳定性和隔热面板的生产率。
附图标记“215”指示形成为收纳舌状构件的插入凹槽215，构成辅助密封壁(400)的殷钢列板焊接到所述舌状构件，且附图标记“115”指示形成为收纳在插入凹槽(215)中所收纳的舌状构件的插入凹槽115，且殷钢列板的边缘焊接到所述舌状构件。
附图标记“114”指示形成在主隔热面板(110)上以分布由热收缩引起的应力集中的多个狭缝114，且附图标记“116”指示设置成用于焊接主密封壁的锚定带116。
图5是根据本发明的LNG储罐的隔热壁固定装置的示意图。在下文中，将描述根据本发明的LNG储罐的隔热壁固定装置(300)的结构。
如图5所示出，主隔热壁(100)包含主隔热材料(111)和主下防护板(113)，且辅助隔热壁(200)包含辅助隔热材料(211)和辅助上防护板(212)。如上文所描述，主隔热材料(111)和辅助隔热材料(211)两者可由聚氨酯泡沫(PUF)形成，且主下防护板(113)和辅助上防护板(212)两者可由胶合板薄片形成。
辅助隔热壁(200)的辅助上防护板(212)可形成有对应于下文所描述的插座主体(311)的孔，且主隔热壁(100)可形成有用于联接到固定装置(300)的固定部分(S)。固定部分(S)提供用于收纳固定装置(300)的上部部分的空间。
参看图5，根据本发明的LNG储罐的隔热壁固定装置(300)包含基座插座(310)、螺栓(320)以及锁定螺母(330)，所述基座插座(310)设置在辅助隔热壁(200)上，所述螺栓(320)旋拧到基座插座(310)且具有插入到固定部分(S)中的上端，所述固定部分(S)形成在主隔热壁(100)上，所述锁定螺母(330)联接到插入到固定部分(S)中的螺栓(320)。
基座插座(310)包含插座主体(311)和插座凸缘(312)，所述插座主体(311)构成基座插座(310)的主体，所述插座凸缘(312)从插座主体(311)的下圆周突出以插入到凹槽与辅助上防护板(212)之间的空间中，所述凹槽形成在辅助隔热材料(211)的上表面上。
可通过将基座插座(310)的下表面接合到凹槽的上表面来将基座插座(310)安装在凹槽上，所述凹槽形成在辅助隔热材料(211)的上表面上。
插座主体(311)的上表面可与辅助上防护板(212)的上表面齐平，且插座凸缘(312)的上表面可与辅助隔热材料(211)的上表面齐平。也就是说，如附图中所示出，基座插座(310)可具有由插座主体(311)和插座凸缘(312)成阶梯状呈现的横截面。
插座凸缘(312)插入到凹槽与辅助上防护板(212)之间的空间中，使得插座凸缘(312)的上表面支撑辅助上防护板(212)的端部，所述凹槽形成在辅助隔热材料(211)的上表面上。
根据本发明，插座凸缘(312)通过支撑辅助上防护板(212)来允许辅助上防护板(212)承受从固定装置(300)施加的载荷，且辅助上防护板(212)未在厚度方向上进行切割，且因此可在维持其强度的同时承受载荷。
因此，根据本发明的隔热壁固定装置可确保比典型紧固机构更高的紧固强度(见图1)，且可根据需要通过调整基座插座(310)的大小或厚度、辅助上防护板(212)的厚度等来促进强度加强。
基座插座(310)可由不锈钢(SUS)形成。
可通过以下操作将基座插座(310)紧固到辅助隔热壁(200)的上侧：将基座插座(310)放置在凹槽上，所述凹槽形成在辅助隔热材料(211)的上表面上；接着是将基座插座(31)接合到辅助上防护板(212)，使得辅助上防护板(212)放置在辅助隔热材料(211)的上表面和插座凸缘(312)的上表面上。
也就是说，根据本发明的隔热壁固定装置(300)可与设置在辅助隔热壁(200)上的基座插座(310)一起存储，从而通过省略船上(on board)操作中的铆接和接合操作来提高生产率。
根据本发明，螺栓(collar stud)(320)可以是环柱螺栓且可包含从螺栓(320)的主体突出且安装在插座主体(311)的上表面上的叶片(321)。
叶片(321)从螺栓(320)的主体延伸以从其朝下倾斜，使得叶片(321)的远端放置在插座主体(311)的上表面上。
此处，辅助密封壁(400)可通过焊接联接到叶片(321)的远端。也就是说，如附图中所示出，辅助密封壁(400)可焊接到叶片(321)的远端以放置在辅助隔热壁(200)与主隔热壁(100)之间。
根据本发明，辅助密封壁(400)与叶片(321)之间的接触区形成在插座主体(311)的上表面上，且辅助密封壁(400)在其间的接触区中焊接到叶片(321)。
因此，根据本发明，对插座主体(311)的上表面执行辅助密封壁(400)的焊接，从而防止辅助隔热壁(210)的辅助上防护板(212)上的烧伤损坏。
另外，在其中螺栓(320)以包含如上文所描述的叶片(321)的环柱螺栓的形式提供的结构中，叶片(321)焊接到辅助密封壁(400)以确保基座插座(310)与螺栓(320)之间的不透水性，由此基座插座(310)的螺栓紧固孔(h)可以通孔或盲孔形式形成。
如果螺栓(320)是典型螺栓，那么在用于在基座插座(310)与螺栓(320)之间进行紧固的间隙中无法确保不透水性。在这种情况下，基座插座(310)的螺栓紧固孔(h)优选地以盲孔形状形成。
根据本发明的LNG储罐的隔热壁固定装置(300)可进一步包含平垫圈(340)，所述平垫圈(340)穿过螺栓(320)的上部部分插入到螺栓(320)中且在固定部分(S)的区中由主下防护板(113)支撑；以及弹簧垫圈(350)，设置在平垫圈(340)的上表面上且支撑锁定螺母(330)。
尽管本文中已描述一些实施例，但应理解，这些实施例仅出于说明目的提供且并不以任何方式解释为限制本发明，且本领域的技术人员可在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改、改变、更改以及等效实施例。因此，本发明的范围应由随附权利要求和其等效物限定。
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