Опора для крепления мотора к крышке загрузочной и/или разгрузочной башни танка судна
SUPPORT FOR ATTACHMENT OF MOTOR TO COVER OF LOADING AND/OR UNLOADING TOWER OF VESSEL TANK

Изобретение относится к области хранения и/или транспортировки груза сжиженного газа, такого как сжиженный природный газ или сжиженный нефтяной газ.
Более конкретно, оно относится к загрузочной и/или разгрузочной башне для герметичного и теплоизолированного танка судна, предназначенного для хранения сжиженного газа.
Сжиженный природный газ, широко известный под аббревиатурой «СПГ» или «LNG» для «Liquefied Natural Gas», является важным источником энергии, состоящим на приблизительно 95% из метана. В частности, СПГ хранится в жидком состоянии в теплоизолированном танке при температуре, близкой к -160°C, при этом СПГ занимает 1/600 объема, который он занимал бы в газообразном состоянии, тем самым облегчая транспортировку между первым местом и вторым местом.
СПГ может также использоваться в качестве топлива для судна, такого как грузовое судно, например судно-нефтевоз, судно-метановоз или судно-контейнеровоз. По экологическим и экономическим причинам использование СПГ в качестве топлива имеет преимущество перед обычными видами топлива, а именно производными нефти.
Установка также содержит загрузочную и/или разгрузочную башню, подвешенную к крышке, обеспечивающей закрытие танка. Загрузочная и/или разгрузочная башня танка содержит конструкцию типа треноги, то есть имеет три вертикальных мачты, соединенные друг с другом поперечными элементами, образующими решетчатую конструкцию. Загрузочная и/или разгрузочная башня поддерживает на уровне своей нижней части погружную насосную систему, функция которой заключается в разгрузке груза через разгрузочную линию.
Также известно использование мотора, прикрепленного к крышке через промежуточную опору для крепления. Опора для крепления круглого сечения имеет два конца. Первый конец этой опоры для крепления упирается в танк и проходит справа от выполненного в нем проема. Один конец мотора опирается на второй конец этой опоры для крепления. Кроме того, опора для крепления имеет форму прямого цилиндра. Таким образом, диаметр проема танка идентичен диаметру конца мотора. Однако такую технологию нелегко переместить на загрузочную и/или разгрузочную башню, поскольку она требует изменений особенно тяжелого производственного оборудования.
Танк, содержащий сжиженный природный газ, требует полной герметичности и теплоизоляции. Однако большой диаметр проема танка вызывает риск деформации стенки танка, что приводит к применению дорогостоящих и трудных в установке механических усиливающих элементов. Кроме того, на стенке танка возникают сильные механические напряжения из-за проходящего через нее участка трубы.
Следовательно, целью настоящего изобретения является устранение вышеупомянутых недостатков путем конструирования новой опоры для крепления мотора на крышке танка, предотвращающей деформацию крышки.
Целью настоящего изобретения является опора для крепления, предназначенная для размещения между мотором насосного элемента и крышкой загрузочной и/или разгрузочной башни для танка судна, предназначенного для хранения сжиженного газа, при этом крышка выполнена с возможностью закрывания отверстия, выполненного в стенке танка судна, предназначенного для хранения сжиженного газа, при этом опора для крепления содержит первый конец, выполненный с возможностью соединения с первой поверхностью крышки снаружи танка, и второй конец, выполненный с возможностью соединения с мотором.
В частности, опора для крепления имеет по меньшей мере одну часть в форме усеченного конуса.
Использование опоры для крепления согласно изобретению ограничивает влияние интеграции технологии, когда мотор насоса находится вне танка. Эта опора обеспечивает совместимость технологии насосного элемента, когда мотор находится вне танка, а насос находится внутри танка, с технологией загрузочной и/или разгрузочной башни, осуществляемой крышкой, которая закрывает отверстие танка.
Здесь подразумевается, что мотор расположен на опоре для крепления, закрепленной на крышке загрузочной и/или разгрузочной башни. Эта опора для крепления, позволяющая приподнять мотор над крышкой, имеет два конца разных диаметров, что допускает разницу в сечении между мотором и проемом крышки.
Танк судна состоит из по меньшей мере четырех боковых стенок, взаимодействующих с нижней стенкой, и по меньшей мере одной верхней стенкой. Верхняя стенка, проходящая по существу параллельно нижней стенке танка, содержит отверстие, выполненное с возможностью вмещения загрузочной и/или разгрузочной башни для сжиженного газа. В качестве альтернативы этот танк может иметь цилиндрическую или сферическую форму.
Загрузочная и/или разгрузочная башня содержит крышку, и она выполнена с возможностью закрывания отверстия верхней стенки танка и, таким образом, делает танк герметичным и теплоизолированным после того, как загрузочная и/или разгрузочная башня установлена на свое место в танке.
Мотор расположен на крышке башни, то есть снаружи танка, и он преимущественно электрический.
Загрузочная и/или разгрузочная башня состоит по меньшей мере из одной мачты, проходящей на всю или часть высоты танка. Первый продольный конец мачты прикреплен к крышке, например с помощью сварки, или проходит через эту крышку.
Согласно другому признаку изобретения опора для крепления содержит часть в форме прямого цилиндра, которая является продолжением части в форме усеченного конуса.
Опора для крепления имеет две части - часть в форме усеченного конуса и часть в форме прямого цилиндра, соединенные друг с другом.
Часть в форме усеченного конуса имеет на одном конце первое основание, а на другом конце - второе основание.
Часть в форме прямого цилиндра опоры для крепления проходит от второго основания части в форме усеченного конуса. Эта часть в форме прямого цилиндра имеет диаметр, соответствующий диаметру второго основания части в форме усеченного конуса.
Часть в форме усеченного конуса и часть в форме прямого цилиндра вместе образуют опору для крепления мотора на крышке.
Согласно другому признаку изобретения поперечное сечение первого конца опоры для крепления меньше поперечного сечения второго конца опоры для крепления.
Первое основание части в форме усеченного конуса имеет диаметр больше диаметра второго основания этой части в форме усеченного конуса. Таким образом, опора для крепления допускает уменьшение диаметра между мотором и проемом крышки. Таким образом, опора для крепления расширяется от своего конца, соединенного с крышкой, к своему концу, соединенному с мотором.
Это уменьшение диаметра позволяет ограничить деформации крышки башни, что позволяет исключить добавление усиливающих элементов.
Согласно другому признаку изобретения первый конец является соосным второму концу.
Первое основание и второе основание части в форме усеченного конуса опоры для крепления проходят в параллельных плоскостях.
Согласно другому признаку изобретения опора для крепления содержит по меньшей мере одно ребро жесткости, проходящее по меньшей мере частично по внешней поверхности опоры для крепления.
Ребро жесткости опоры для крепления выступает из внешней поверхности части в форме усеченного конуса опоры для крепления. Такое ребро жесткости также может проходить на внешней поверхности части в форме прямого цилиндра.
Ребро жесткости части в форме усеченного конуса состоит по меньшей мере из одной пластины, проходящей между мотором и крышкой загрузочной и/или разгрузочной башни.
Опора для крепления также содержит ребро жесткости части в форме прямого цилиндра, которое состоит по меньшей мере из одного диска, предпочтительно из двух дисков, окружающих часть в форме прямого цилиндра.
Пластины ребер жесткости части в форме усеченного конуса жестко соединены с диском ребра жесткости части в форме прямого цилиндра с образованием конструкции ребер жесткости, позволяющей увеличить механическое сопротивление опоры для крепления после закрепления сверху мотора, предотвращая при этом любой прогиб этой опоры для крепления.
Согласно другому признаку изобретения опора для крепления выполнена с возможностью обеспечения прохождения разгрузочной трубы для сжиженного газа и приводного вала, соединяющего мотор с компонентом, расположенным в танке.
Приводной вал позволяет соединить мотор с компонентом в танке. Приводной вал передает мощность от мотора к компоненту через этот приводной вал. Разгрузочная труба позволяет направлять сжиженный газ во время его извлечения из танка.
Разгрузочная труба для сжиженного газа соединяет компонент в танке с мотором и размещается в мачте башни, то есть в пространстве, окруженном этой мачтой. Мачта может иметь кольцевое сечение по всей или части своей длины.
Предпочтительно, разгрузочная труба для сжиженного газа вмещает приводной вал мотора.
Согласно другому признаку изобретения первый конец опоры для крепления лежит в плоскости, которая параллельна плоскости, в которой лежит второй конец опоры для крепления.
Изобретение относится к загрузочной и/или разгрузочной башне для танка судна, предназначенного для хранения сжиженного газа, содержащей крышку и по меньшей мере одну мачту, предназначенную для прохождения в танк и прикрепленную к крышке первым продольным концом мачты, при этом башня содержит по меньшей мере один насосный элемент, выполненный с возможностью разгрузки сжиженного газа из танка, при этом насосный элемент содержит по меньшей мере один мотор, механически соединенный с насосом, и разгрузочную трубу, выполненную с возможностью направления сжиженного газа во время его разгрузки из танка, при этом насос находится на продольном конце мачты, а мотор расположен напротив мачты относительно крышки, при этом устройство для крепления, такое как описанное в настоящем документе, размещено между мотором и крышкой.
Согласно другому признаку башни крышка содержит по меньшей мере один проем с поперечным сечением, равным или приблизительно равным поперечному сечению первого конца опоры для крепления.
Насосный элемент состоит из мотора, прикрепленного к крышке, насоса, расположенного в нижней части танка, второго продольного конца мачты, разгрузочной трубы и приводного вала, соединяющего мотор с насосом.
Согласно другому признаку изобретения часть в форме прямого цилиндра опоры для крепления образована концом мачты. Действительно, мачта может быть продлена и может проходить через проем крышки. В этом случае мачта имеет диаметр, такой же или подобный диаметру второго основания части в форме усеченного конуса.
Другие признаки, подробности и преимущества изобретения станут более понятными по прочтению, с одной стороны, следующего описания и, с другой стороны, нескольких примеров вариантов осуществления, представленных в качестве неограничивающих примеров со ссылкой на прилагаемые схематические изображения, на которых:
на [фиг. 1] показан схематический вид судна, содержащего танк, вмещающий загрузочную и/или разгрузочную башню согласно изобретению;
на [фиг. 2] показан схематический вид загрузочной и/или разгрузочной башни согласно изобретению, расположенной в танке судна, содержащем сжиженный газ;
на [фиг. 3] показан схематический вид крышки загрузочной и/или разгрузочной башни, поддерживающей два мотора, приподнятых посредством двух опор для крепления согласно изобретению;
на [фиг. 4] показан вид спереди опоры для крепления согласно изобретению, на которой закреплен мотор и у которой часть в форме прямого цилиндра образована концом мачты загрузочной и/или разгрузочной башни;
на [фиг. 5] показан схематический вид опоры для крепления согласно изобретению, через которую проходит разгрузочная труба.
Признаки, варианты и различные формы осуществления изобретения могут быть связаны друг с другом в различных комбинациях в той степени, в которой они не являются несовместимыми или взаимоисключающими. Можно будет представить варианты изобретения, включающие только выбор признаков, описанных впоследствии отдельно от других описанных признаков, если этот выбор признаков является достаточным для предоставления технического преимущества или для дифференциации изобретения относительно уровня техники.
На фиг. 1 показано судно 300, например метановоз, которое имеет четыре танка 200 для хранения сжиженного газа. Каждый танк 200 связан с загрузочной и/или разгрузочной башней 100, что позволяет, по меньшей мере, извлекать сжиженный газ из танка 200. В задней части (AR) судна 300 предусмотрен машинный отсек, который обычно содержит турбину, работающую от сжигания дизельного топлива и/или испаряющегося газа, подаваемого из танков 200.
Танки 200 отделены друг от друга двойными поперечными перегородками 302, иначе называемыми «коффердамом». Дно каждого танка 200 образовано укладкой первичного изоляционного слоя и вторичного изоляционного слоя.
Как можно видеть на фиг. 2, башня 100 расположена в танке 200 и предназначена для хранения сжиженного газа 10. Этот сжиженный газ 10 состоит из сжиженного природного газа (СПГ), или сжиженного нефтяного газа (СНГ), или любого другого сжиженного газа.
Танк 200 позволяет транспортировать сжиженный газ 10 от места добычи до места назначения. Чтобы поддерживать газ ниже температуры его сжижения, танк 200 герметично закрыт и теплоизолирован. Танк 200 состоит из четырех боковых стенок 201, образующих параллелепипед и взаимодействующих с нижней стенкой 202 на их первом конце. На своем втором конце боковые стенки 201 взаимодействуют с верхней стенкой 203. Нижняя стенка 202 проходит параллельно верхней стенке 203, и обе проходят перпендикулярно боковым стенкам 201 танка 200. Боковые стенки 201, нижняя стенка 202 и верхняя стенка 203 определяют внутренний объем танка 200, в который поступает сжиженный газ 10.
В верхней стенке 203 танка 200 выполнено отверстие. Это отверстие допускает прохождение загрузочной и/или разгрузочной башни 100 во внутренний объем танка 200, в частности, во время ее установки.
Кроме того, загрузочная и/или разгрузочная башня 100 состоит из крышки 105, проходящей параллельно верхней стенке 203 танка 200. Эта крышка 105 взаимодействует с отверстием этой верхней стенки 203 для закрывания и обеспечения герметичности и теплоизоляции танка 200.
Загрузочная и/или разгрузочная башня 100 состоит из мачты 101, которая проходит от нижней стенки 202 танка 200 до верхней стенки 203 справа от отверстия. Мачта 101 состоит из полой штанги, выполненной из нержавеющей стали, состоящей из множества секций труб, приваренных друг к другу.
Согласно одному варианту осуществления изобретения мачта 101 состоит из полой штанги, выполненной из нержавеющей стали.
Мачта 101 c круглым поперечным сечением имеет первый продольный конец 1010 и второй продольный конец 1011.
Насосный элемент 107 содержит компонент 1030, закрепленный вокруг нижней стенки 202 танка 200 на первом продольном конце 1010 мачты 101. Элемент 1030 соответствует, в случае, показанном на фиг. 2, насосу 103, выполненному с возможностью выведения сжиженного газа 10 из танка 200.
Указанный насосный элемент 107 содержит мотор 102, расположенный на втором продольном конце 1011 мачты 101, во внешней среде танка 200. Согласно одному примеру, мотор 102 состоит из электрического мотора, но он также может быть гидравлическим или пневматическим мотором.
Мотор 102, мачта 101 и насос 103 проходят вдоль продольной оси A1, перпендикулярной нижней стенке 202 танка 200.
Мачта 101 содержит разгрузочную трубку 104 и приводной вал, механически соединяющий мотор 102 и насос 103, оба из которых являются частью насосного элемента 107. Приводной вал позволяет передавать на насос 103 вращательное движение мотора 102. Вращательное движение насоса 103 затем позволяет перекачивать сжиженный газ 10 и извлекать его из танка через разгрузочную трубу 104.
Крышка 105 состоит из плоской пластины, жестко прикрепленной к верхней стенке 203 танка 200 с помощью системы крепления, такой как, например, сварка или система винтов/гаек. Размеры крышки 105 преимущественно больше, чем размеры отверстия верхней стенки 203. Таким образом, крышка 105 может проходить по внутренней поверхности верхней стенки 203, обращенной к полости танка 200, или по внешней поверхности этой верхней стенки 203.
Эта крышка 105 состоит из набора металлических деталей, придающих крышке 105 механическое сопротивление. Последняя также может содержать теплоизоляцию, состоящую из первичной мембраны и, возможно, вторичной мембраны.
Крышка 105 имеет первую поверхность, обращенную наружу от танка 200, и вторую поверхность, обращенную внутрь танка 200. Первая поверхность крышки 105 взаимодействует с опорой для крепления 110 согласно изобретению, на которой размещен мотор 102 насосного элемента 107. Вторая поверхность крышки 105 взаимодействует со вторым продольным концом 1011 мачты 101 башни 100. Крышка 105 также содержит проем, позволяющий разгрузочной трубе 104 насосного элемента 107 проходить через крышку 105 для обеспечения возможности разгрузочной трубе 104 выходить наружу из танка 200.
Мотор 102 закреплен на крышке 105 таким образом, что танк 200 герметизирован и теплоизолирован. После закрепления на верхней стенке 203 танка 200 крышка 105 позволяет поддерживать узел башни 100.
Согласно изобретению мотор 102 прикреплен к крышке 105 посредством опоры 110 для крепления, как можно видеть на фиг. 2. Эта опора 110 для крепления имеет форму усеченного конуса и состоит из двух концов. Первый конец опоры 110 для крепления прикреплен к мотору 102, а второй конец этой опоры для крепления прикреплен к крышке 105.
Как показано на фиг. 3, крышка 105 башни 100 содержит два мотора 102, соответствующих двум насосным элементам. Каждый из этих моторов 102 содержит блок 115b вывода сжиженного газа и электрический блок 115a. Блок 115b вывода содержит разгрузочную трубу 104 и позволяет извлекать сжиженный газ. Электрический блок 115a соответствует зоне, в которой расположены ротор и статор электрического мотора.
Каждый из этих моторов 102 опосредованно соединен с первой поверхностью 1050 крышки 105 посредством опоры 110 для крепления, которая сама прикреплена к блоку 115b вывода сжиженного газа. Эта опора 110 для крепления имеет первый конец 1100, взаимодействующий с первой поверхностью 1050 крышки 105, и второй конец 1101, взаимодействующий с блоком 115b вывода мотора 102.
Опора 110 для крепления содержит часть 1012 в форме усеченного конуса, первый конец 1100 которой меньше второго конца 1101. От первого конца 1100 до второго конца 1101 опоры 110 для крепления проходит канал, который обеспечивает прохождение приводного вала и разгрузочной трубы 104 к мотору 102.
Загрузочная и/или разгрузочная башня имеет множество мачт 101, проходящих от крышки 105 танка до его нижней стенки. Как показано на фиг. 3, загрузочная и/или разгрузочная башня имеет три мачты 101.
Первая мачта 113 и третья мачта 114 соответствуют мачтам, описанным выше, то есть содержат насосный элемент 107 и опору 110 для крепления согласно изобретению. Вторая мачта 112 соответствует запасной мачте загрузочной и/или разгрузочной башни 100, она также позволяет повысить жесткость загрузочной и/или разгрузочной башни 100. Вторая мачта 112 выступает из крышки 105. Эта вторая мачта 112 имеет больший диаметр, чем первая мачта 113 и третья мачта 114. Например, диаметр второй мачты 112 составляет 600 мм по сравнению с диаметром 400 мм первой мачты 113 и третьей мачты 114.
Эта вторая мачта 112 закрыта закрывающим колпачком 1110. Этот закрывающий колпачок 1110 является съемным и может быть снят со второй мачты 112 для обеспечения возможности ввода запасного насоса вниз на дно танка.
Как показано на фиг. 4, опора 110 для крепления содержит часть 1013 в форме прямого цилиндра, которая является продолжением части 1012 в форме усеченного конуса.
Эта часть 1012 в форме усеченного конуса содержит первое основание 1014 диаметром, эквивалентным диаметру мотора 102. Эта часть 1012 в форме усеченного конуса также содержит второе основание 1015, соосное с первым основанием 1014 относительно продольной оси A1. Это второе основание 1015 упирается в часть 1013 в форме прямого цилиндра опоры 110 для крепления.
Часть 1013 в форме прямого цилиндра имеет диаметр, идентичный диаметру второго основания 1015 части 1012 в форме усеченного конуса. Кроме того, эта часть 1013 в форме прямого цилиндра проходит соосно с частью 1012 в форме усеченного конуса.
Часть 1013 в форме прямого цилиндра опоры 110 для крепления может быть образована одним концом первой мачты 113 или третьей мачты 114 загрузочной и/или разгрузочной башни.
Первый конец 1100 опоры 110 для крепления лежит в плоскости P2, которая параллельна плоскости P3, в которой лежит второй конец 1101 опоры 110 для крепления. Плоскость P2 и плоскость P3 пересекают продольную ось A1 и перпендикулярны этой же продольной оси A1.
На фиг. 5 опора 110 для крепления содержит по меньшей мере одно ребро 1102 жесткости. Как показано, опора 110 для крепления содержит множество ребер жесткости 1102, проходящих по внешней поверхности 111 опоры 110 для крепления.
Опора 110 для крепления оснащена ребрами 1102 жесткости двух типов. Первый тип ребер 1102 жесткости выполнен в форме прямолинейных пластин 118, расположенных перпендикулярно плоскости P1, перпендикулярной продольной оси A1.
Второй тип ребер 1102 жесткости состоит из дисков 119, окружающих часть 1013 в форме прямого цилиндра опоры 110 для крепления.
Согласно одному варианту осуществления изобретения множество дисков 119 окружают часть 1013 в форме прямого цилиндра опоры. Эти диски 119 прикреплены друг к другу посредством подшипников 120, равномерно распределенных вокруг части 1013 в форме прямого цилиндра.
Пластины 118 и диски 119 взаимодействуют с образованием конструкции ребер жесткости 1102.
Разгрузочная труба 104 имеет изгиб 117 и проходит в опору для крепления 110 вдоль продольной оси A1, затем в блок 115b вывода. Этот изгиб 117 позволяет разгрузочной трубе 104 отклонять направление потока сжиженного газа при его извлечении.
Блок 115b вывода сжиженного газа содержит по меньшей мере одно окно 116 вывода, позволяющее разгрузочной трубе 104 выходить из блока 115 вывода.
Таким образом, изобретение достигает поставленной цели, позволяя уменьшить диаметр проема крышки, предотвращая деформации этой крышки танка и, следовательно, стенок танка. Изобретение также позволяет исключить использование дорогостоящих и трудных в установке механических усиливающих элементов.
Однако изобретение не может быть ограничено оборудованием и конфигурациями, описанными и проиллюстрированными в исключительном порядке, а также применимо ко всему эквивалентному оборудованию и конфигурациям, и в любой комбинации такого оборудования или конфигураций.