СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗОЛЯЦИИ ПОЛОСТИ В КОМПОНЕНТЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ИЛИ КРИОГЕННОГО РЕЗЕРВУАРА ДЛЯ ХРАНЕНИЯ
METHOD AND DEVICE FOR INSULATION OF CAVITY IN COMPONENT OF LOW-TEMPERATURE OR CRYOGENIC STORAGE TANK

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится в целом к конструкции низкотемпературных или криогенных резервуаров для хранения, используемых, например, для хранения больших количеств, составляющих, например, по меньшей мере полмиллиона баррелей летучих материалов, таких как природный газ. В частности, изобретение относится к способам эффективной изоляции компонентов подобных резервуаров.
Обычно низкотемпературные или криогенные резервуары имеют наружную обшивку вокруг внутреннего резервуара. Технологическая труба проходит между наружной обшивкой и внутренним резервуаром, и теплоизоляционный дистанционный элемент используется для изоляции данной технологической трубы. Теплоизоляционный дистанционный элемент создает замкнутое внутреннее пространство или полость, которая может быть изолирована посредством использования прокладки из стекловолокна, вырезанных на месте монтажа дисков из стекловолокна, засыпной теплоизоляции из зерен перлита или другого гранулированного изоляционного материала. Обычно засыпную теплоизоляцию из зерен перлита пневматически вдувают в полость в теплоизоляционном дистанционном элементе через торцевую плиту. Данный технологический процесс рассматривался как удовлетворительный.
Целью настоящего изобретения является создание способа изоляции полости в компоненте низкотемпературного или криогенного резервуара посредством заполнения полости изоляционным материалом более эффективным образом, с меньшими потерями и с меньшим воздействием на окружающую среду.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ
Согласно изобретению создан способ изоляции полости в компоненте низкотемпературного или криогенного резервуара для хранения, согласно которому обеспечивают первое отверстие в полости, обеспечивают второе отверстие в полости, размещают фильтр в первом отверстии, подсоединяют один конец трубы ко второму отверстию, подают вакуум через первое отверстие, вводят другой конец трубы в контейнер с изоляционным материалом и всасывают изоляционный материал посредством вакуума через трубу в полость, при этом труба является частью жезловидного трубчатого элемента, содержащего наружный цилиндр, внутренний цилиндр, проходящий через наружный цилиндр и имеющий один конец, выступающий из него на одном конце наружного цилиндра, крышку, соединяющую указанные концы внутреннего и наружного цилиндров, другую крышку, соединяющую часть внутреннего цилиндра с другим концом наружного цилиндра, вентиляционное отверстие, выполненное во внутреннем цилиндре рядом с другой крышкой, и вентиляционное отверстие, выполненное в крышке или рядом с ней и ведущее в пространство между внутренним и наружным цилиндрами.
Компонент может представлять собой теплоизоляционный дистанционный элемент.
Каждое из первого и второго отверстий может иметь диаметр, составляющий от 3/4 дюйма до 2 дюймов (от 19,05 мм до 50,8 мм).
Первое и второе отверстия могут быть обеспечены посредством снятия пробки с трубной соединительной муфты или бобышки с резьбой.
После всасывания изоляционного материала в полость фильтр можно удалять.
При осуществлении способа можно дополнительно герметизировать часть компонента перед подачей вакуума через первое отверстие.
При осуществлении способа перед подачей вакуума через первое отверстие часть компонента можно дополнительно обертывать пластиковым листовым материалом.
Через первое отверстие можно подавать вакуум, составляющий, по меньшей мере, 2 дюйма (50,8 мм) ртутного столба.
При осуществлении способа можно использовать изоляционный материал, представляющий собой перлитный изоляционный материал или гранулированный изоляционный материал.
Контейнер с изоляционным материалом может представлять собой мешок с перлитным изоляционным материалом или гранулированным изоляционным материалом.
Второе отверстие можно располагать на расстоянии от первого отверстия.
Диаметр наружного цилиндра может составлять от 1 дюйма (25,4 мм) до 3 дюймов (76,2 мм) и длина составляет, по меньшей мере, 10 дюймов (254 мм).
Согласно изобретению создан также жезловидный трубчатый элемент, используемый для укладки изоляционного материала и содержащий наружный цилиндр с диаметром, составляющим от 1 дюйма (25,4 мм) до 3 дюймов (76,2 мм), и длиной, равной, по меньшей мере, 10 дюймов (254 мм), наружный цилиндр, внутренний цилиндр, проходящий через наружный цилиндр и имеющий один конец, выступающий из него на одном конце наружного цилиндра, крышку, соединяющую указанные концы внутреннего и наружного цилиндров, другую крышку, соединяющую часть внутреннего цилиндра с другим концом наружного цилиндра, вентиляционное отверстие, выполненное во внутреннем цилиндре рядом с другой крышкой, и вентиляционное отверстие, выполненное в крышке или рядом с ней.
В жезловидном трубчатом элементе внутренний и наружный цилиндры могут быть изготовлены из полихлорвиниловой трубы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для лучшего понимание изобретения представлено следующее описание со ссылками на сопровождающие чертежи, на которых изображено следующее:
фиг.1 представляет собой вид жезловидного трубчатого элемента, используемого для подачи изоляционного материала в компонент криогенного резервуара для хранения;
фиг.2 представляет собой вид в перспективе жезловидного трубчатого элемента, используемого для подачи изоляционного материала;
фиг.3 представляет собой выполненный с пространственным разделением элементов вид в перспективе жезловидного трубчатого элемента;
фиг.4 представляет собой увеличенный вид участка верхней поверхности теплоизоляционного дистанционного элемента, показывающий одно из двух отверстий, используемых для обеспечения доступа к полости в теплоизоляционном дистанционном элементе;
Фиг.5 представляет собой вид в перспективе фильтра, размещенного в одном из отверстий.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Фиг.1 показывает один из множества возможных вариантов изобретения. Основные элементы содержат обычный теплоизоляционный дистанционный элемент 10, контейнер 12 с изоляционным материалом, жезловидный трубчатый элемент 14 и источник 16 вакуума. Каждый из данных элементов будет рассмотрен ниже более подробно. В данном варианте способ используют в резервуаре для криогенного (то есть при температуре от -60 до -320°F (от -51,1 до -195,6°С)) хранения продуктов, таких как сжиженный природный газ. Изобретение также может быть использовано для резервуаров или емкостей для низкотемпературной (то есть при температуре от +40 до -60°F (от +4,4 до -51,1°С) эксплуатации, например для хранения или транспортировки бутана или других низкотемпературных жидкостей.
Размер и конструкция теплоизоляционного дистанционного элемента 10 могут варьироваться. Как правило, теплоизоляционный дистанционный элемент имеет цилиндрическую наружную стенку 22, которая окружает сопло 20, проходящее между внутренней и наружной обшивками резервуара. Наружная стенка теплоизоляционного дистанционного элемента, как правило, на 8-12 дюймов (203,2-304,8 мм) шире, чем сопло, (наружный) диаметр которого может варьироваться от 3 до 40 дюймов (от 76,2 до 1016 мм). Таким образом, диаметр наружной стенки может составлять от 11 до 52 дюймов (от 279,4 до 1320,8 мм). Теплоизоляционные дистанционные элементы данного размера, как правило, имеют длину от 5 футов 8 дюймов до 6 футов (от 1727,2 мм до 1828,8 мм).
Показанный на фиг.2 и 3 всасывающий жезловидный трубчатый элемент 14 изготовлен из обычной полихлорвиниловой трубы, но он может быть также изготовлен из другого материала. Жезловидный трубчатый элемент имеет внутренний и наружный цилиндры. В данном варианте внутренний цилиндр 30 образован из полихлорвиниловой трубы с внутренним диаметром, составляющим 1 дюйм (25,4 мм), и длиной, составляющей приблизительно 28 дюймов (711,2 мм). Наружный цилиндр 32 образован из полихлорвиниловой трубы с внутренним диаметром, составляющим 2 дюйма (50,8 мм), и длиной, составляющей приблизительно 25 дюймов (635 мм). Внутренний цилиндр проходит 30 через наружный цилиндр 32 и имеет один конец, выступающий из него на одном конце 36 наружного диаметра на расстояние, составляющее приблизительно 2-3 дюйма (50,8-76,2 мм), и крышку 34, соединяющую указанные концы цилиндров. Величина указанного расстояния может меняться. В данном случае полихлорвиниловый охватывающий переходник 38 с наружной трубной резьбой 1" (1 дюйм) × 1" (1 дюйм) прикреплен к выступающему концу внутреннего цилиндра 30. Могут быть использованы другие конструкции труб.
Крышка 34 в данном варианте выполнена из поливинилхлорида. Внутренний цилиндр 30 проходит через центральное отверстие 40 в крышке, имеющее диаметр, составляющий 1 и 1/4 дюйма (31,75 мм). Вентиляционные отверстия 42 выполнены в крышке 34. В данном варианте вентиляционные отверстия 42 представляет собой ряд из двенадцати отверстий с диаметром, составляющим 5/16 дюйма (7,9375 мм), выполненных вокруг центрального отверстия в крышке. Другая крышка 44 соединяет часть внутреннего цилиндра с другим концом 46 наружного цилиндра 32. Вентиляционные отверстия 48 выполнены во внутреннем цилиндре 30 рядом с 44 крышкой. В данном варианте вентиляционные отверстия 48 представляют собой четыре отверстия с диаметром, составляющим 1/8 дюйма (3,175 мм), расположенные на расстоянии, равном приблизительно 3/4 дюйма (19,05 мм) от другого конца внутреннего цилиндра.
Для обеспечения хорошей подачи изоляционного материала в полость внутри теплоизоляционного дистанционного элемента типа «кормушки для птиц», подобного проиллюстрированному на чертежах, части теплоизоляционного дистанционного элемента могут быть герметично закрыты перед подводом вакуума. Это может быть выполнено, например, посредством пластикового листового материала 50 и клейкой ленты для герметизации трубопроводов.
В проиллюстрированной конструкции два отверстия 60 и 62 в теплоизоляционном дистанционном элементе 10 (фиг.1) используются для всасывания или перемещения перлита в полость в теплоизоляционном дистанционном элементе. В варианте, показанном на фиг.4, отверстия выполнены на расположенных на расстоянии друг от друга бобышках с резьбой диаметром, составляющим 3/4 дюйма (19,05 мм) или 1 дюйм (25,4 мм), или трубных соединительных муфтах. Они обычно герметично закрыты обычными пробками для труб (не показаны). Как правило, отверстия должны быть расположены на противоположных сторонах теплоизоляционного дистанционного элемента 10.
В проиллюстрированной конструкции всасывание изоляционного материала в полость обеспечивается через одно из отверстий 60. Несмотря на то, что возможны другие конструкции, в данном случае всасывание обеспечивают посредством струйного насоса Penberthy GH1, обозначенного ссылочной позицией 70, или аналогичного устройства, как показано на фиг.1. Струйный насос соединен с сетчатым фильтром 72 с диаметром, оставляющим 1 дюйм (25,4 мм) на всасывающей линии насоса (фиг.5), который введен в трубную соединительную муфту в отверстии. При подсоединении насос предпочтительно создает вакуум, составляющий, по меньшей мере, 8-10 дюймов (203,2-254 мм) ртутного столба в теплоизоляционном дистанционном элементе и измеряемый у противоположного отверстия 62.
3
Вакуум, создаваемый струйным насосом 70, обеспечивает втягивание/всасывание изоляционного материала через отверстие 62. Для этого другой конец всасывающего жезловидного трубчатого элемента 14, т.е. конец с крышкой 44, вводят в контейнер 12 с изоляционным материалом, как показано на фиг.1. В данном варианте контейнер представляет собой мешок с перлитным изоляционным материалом объемом, составляющим 4 кубических фута (113,2676 дм). Также могут быть использованы другие контейнеры и другие типы изоляционного материала или сопоставимого гранулированного материала. Противоположный конец всасывающего жезловидного трубчатого элемента соединен со шлангом 80 с внутренним диаметром, составляющим 1 дюйм (25,4 мм), посредством использования тефлоновой ленты и шлангового зажима, возможны другие конструкции. Противоположный конец шланга соединен с отверстием 62 в теплоизоляционном дистанционном элементе 10 и может быть дополнительно герметизирован посредством использования клейкой ленты для герметизации трубопроводов.
При всасывании изоляционного материала из контейнера 12 в теплоизоляционный дистанционный элемент 10 вентиляционные отверстия 42 должны постоянно находиться выше уровня изоляционного материала в контейнере.
Во время заполнения шланг 80 может забиться. Если это произойдет, неоднократное «дросселирование» струйного насоса 79 с выключением на несколько секунд и с последующим включением может создать возможность добавления большего количества изоляционного материала.
После исходного заполнения теплоизоляционный дистанционный элемент 10 может быть подвергнут вибрации для обеспечения оседания изоляционного материала в полости. Процесс вибрации хорошо известен специалистам в данной области техники. После вибрации процесс заполнения повторяют. После этого фильтр 72 и шланг 80 удаляют и отверстия 60 и 62 снова герметично закрывают.
Проиллюстрированный теплоизоляционный дистанционный элемент 10 может быть герметично закрыт, заполнен, подвергнут вибрации и «пополнен» посредством конечного заполнения менее чем за один час. Напротив, обычный процесс вдувания изоляционного материала в проиллюстрированный теплоизоляционный дистанционный элемент занимает нескольких часов, и в результате большее количество изоляционного материала попадает в окружающую среду и теряется во время процесса заполнения.
Данное описание различных вариантов осуществления изобретения было приведено в иллюстративных целях. Модификации вариантов являются очевидными для средних специалистов в данной области техники в рамках объема изобретения. Объем изобретения определен в нижеприведенной формуле изобретения.