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WO2010020431A1 - Vorrichtung zur lagerung eines tanks für tiefkalte medien - Google Patents

Vorrichtung zur lagerung eines tanks für tiefkalte medien Download PDF

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WO2010020431A1
WO2010020431A1 PCT/EP2009/006098 EP2009006098W WO2010020431A1 WO 2010020431 A1 WO2010020431 A1 WO 2010020431A1 EP 2009006098 W EP2009006098 W EP 2009006098W WO 2010020431 A1 WO2010020431 A1 WO 2010020431A1
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WO
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tank
foundation
guide elements
ship
feet
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/006098
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English (en)
French (fr)
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WO2010020431A8 (de
Inventor
Frank-Torsten Appel
Sebastian Gerhardt
Lutz Bennert
Original Assignee
Tge Marine Gas-Engineering Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Tge Marine Gas-Engineering Gmbh filed Critical Tge Marine Gas-Engineering Gmbh
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Priority to EP09778047A priority patent/EP2315969A1/de
Priority to CN2009801369218A priority patent/CN102159870A/zh
Publication of WO2010020431A1 publication Critical patent/WO2010020431A1/de
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Definitions

  • the invention relates to a device for supporting an independent, in particular cylindrical, tanks for cryogenic media, in particular liquid natural gas (LNG), in a vertical position in a ship or a stationary plant, such as an off-shore warehouse or a processing station.
  • cryogenic media in particular liquid natural gas (LNG)
  • LNG liquid natural gas
  • Tanks for cryogenic media ie in particular LPG, and the means for their storage are subject to high demands on the construction because of the possibly significant heat movements that occur during loading and unloading of the tanks.
  • LNG places special demands on this because its temperature is lower than that of most technical liquefied gases (eg ethylene has a charge temperature of approx. -100 ° C).
  • cylindrical tanks which may essentially have the shape of a circular cylinder or may also have the shape of two parallel and mutually intersected circular cylinders; The latter are also called bilobe tanks.
  • tanks for cryogenic media are stored in a horizontal position, ie with a horizontal longitudinal axis.
  • Corresponding constructions are mature and generally reliable.
  • horizontal storage has the disadvantage that the available base area in the ship or in the stationary system is poorly used.
  • a vertical tank will have a smaller footprint for the same volume.
  • the invention is based on the object to provide a device for storing a tank for cryogenic media in a vertical position, which is simple and reliable.
  • the bottom of the tank from the ship or the plant with an intermediate air space is spaced and a sliding horizontal Relative movement between tank and foundation along a flat interface at or within the thermal insulation layer possible.
  • the invention is therefore based on the idea to support a vertical independent tank so to speak, floating and thermally insulated.
  • the floating support of the tank with the possibility of horizontal relative movements between the tank and a stationary construction or the foundation on the ship or on the system has the consequence that a certain horizontal arrangement of the tank is not necessarily maintained relative to the fixed structure.
  • the tank can emigrate sideways, so to speak. This is evident when storing the tank in a ship because of the movement of the same, but also when stored in stationary systems not excluded because of the thermal movements of the tank, possibly in conjunction with already slight asymmetries of its structure.
  • the sliding relative displacement allows in particular a mechanically particularly robust embodiment, since moving parts are not required.
  • the sliding horizontal relative movement may optionally or also be combined along a planar boundary surface on or within the thermal insulation layer.
  • a displacement along a planar interface of the thermal insulating layer can be realized for example by sliding on the surface of such insulating layer.
  • Horizontal relative movements within the insulating layer can be realized, for example, by partial insulating layers sliding past one another; in other words: here are several thermal insulation layers on each other and are relatively slidably movable.
  • the air space between the bottom of the tank and the ship or the system has a particularly advantageous effect on the thermal insulation of the tank.
  • it is also not necessary to support the tank over a large area and with insulating material.
  • the thermal insulating layer of the device according to the invention preferably has a pressure and shear-resistant material so that it can withstand not only the load of the filled tank, but also the frictional forces that can occur in relative temperature-induced relative movements.
  • a pressure and shear-resistant material so that it can withstand not only the load of the filled tank, but also the frictional forces that can occur in relative temperature-induced relative movements.
  • About the insulating layer and the stationary structural parts are protected from the cold of the filled tank.
  • the support for the tank can in particular be firmly connected to the tank itself or be an integral part of the same.
  • the support has at least one bearing flange projecting outwardly from the tank.
  • this may be a protrusion protruding from the lateral surface of the tank.
  • a plurality of spaced outwardly projecting flanges are distributed over the circumference of the tank. Increasingly preferred in the order given at least two, better three or four outwardly projecting bearing flanges.
  • the tank rests virtually floating with the bearing flanges on a fixed, surrounding the tank foundation, with the interposition of a thermal insulating layer, which protects not only the fixed construction parts on the part of the ship or the stationary system from the cold of the filled tank but at the same time allowing the horizontal relative movement between the bearing flanges and the foundation, which is necessary to allow the thermal expansion and shrinkage of the tank against the foundation.
  • the bearing flanges are arranged at the same height relative to the longitudinal axis of the tank and are each supported on the corresponding foundation.
  • This may be, for example, a foundation that surrounds the tank in a ring-shaped manner, or it may also be a base spaced apart from one another.
  • Structurally preferred is the combination of several bearing flanges to a continuous in the circumferential direction of the tank ring flange in conjunction with separate foundations or, more preferably, also in the circumferential direction continuous annular foundation.
  • the support comprises a plurality of feet, which are arranged on the outside of the tank in the region of the bottom of the tank and in which the Support feet with their contact surfaces on a foundation on the side of the ship or the system via a thermal insulation layer that allows horizontal relative movements between the tank and the foundation.
  • the feet can be attached approximately to the tank bottom.
  • the tank rests quasi-floating with several feet on a stationary foundation below the tank, with the interposition of a thermal insulating layer, which protects not only the stationary construction parts on the part of the ship or the stationary system from the cold of the filled tank, but at the same time allowing the horizontal relative movement between feet and foundation necessary to allow thermal expansion and shrinkage of the tank from the foundation.
  • the bottom of the tank is flat, the feet are all the same height and are also the contact surfaces of the feet flat and all lying in a plane.
  • the bottom of the tank has a stiffener. It is particularly preferred if this stiffener is self-supporting.
  • a corresponding embodiment is particularly robust, without increasing the complexity too much.
  • Structurally preferred is a design of the stiffening of the bottom of the tank as a support grid, wherein the feet can be arranged at the intersections of the support grid.
  • the stiffening of the floor can be realized so particularly weight-saving.
  • the support grid may have, based on its center or its centers, extending in the radial direction and running in the tangential direction carrier.
  • the device comprises at least two outwardly projecting from the tank guide elements which are arranged in the circumferential direction of the tank at an angle to each other and each having an axial extent whose imaginary extension passes through a predetermined, same for all guide elements, imaginary longitudinal axis of the tank.
  • the guide elements each interact with a stationary guide on the side of the ship or the system. In this case, the guide elements can perform horizontal relative movements along their respective axial direction; not to this, however.
  • the tank is fixed in the horizontal direction so that a predetermined, imaginary longitudinal axis of the same spatially, that is fixed with respect to the stationary construction, without thereby the necessary relative mobility between the tank and foundation is limited.
  • the outwardly projecting guide elements such as bolts, are attached to the tank so that the imaginary extension of its axial extent, in the case of bolts of its longitudinal axis, passes through the predetermined, vertical imaginary longitudinal axis, "on which" to hold the tank spatially As a rule, but not necessarily, this will be the central longitudinal axis of the tank, and in any case preferably a longitudinal axis, in the area of which the connections of the tank to the filling and emptying ducts are located.
  • the guide elements also interact with the respective stationary guide via thermal insulating layers.
  • the "interaction” may, for example, be such that a bolt-shaped guide element is guided laterally by jaws of a stationary guide.
  • a plurality of guide elements of a first set at the same height, relative to the longitudinal axis of the tank.
  • each of the sets has three or more guide elements arranged at equal angles to each other relative to the circumference of the tank.
  • the guide elements of the first of these sets are at the level of the support; the tank is supported by bearing flanges, ie at the level of the bearing flanges, and the tank is supported at its bottom, at the level of the floor.
  • the tank is supported by feet at its bottom, it is preferable to guide a guide element vertically downwards out of the bottom of the tank and to let it cooperate with a stationary guide in the foundation on which the tank is supported.
  • a guide in any case, there is also a sufficient horizontal mobility of the tank.
  • a bolt attached to the bottom of the tank engages along the longitudinal direction of the tank into a corresponding recess of the stationary foundation below the tank.
  • the guide elements alone can not prevent the tank from being able to lift off the foundation when an external force is exerted, for example during a ship movement.
  • the device preferably also has a lift-off, which can prevent the lifting of the tank from the foundation.
  • a lifting of the support such as the bearing flanges of the corresponding foundation or the feet of the corresponding foundation to be prevented.
  • the anti-lifting device on the side of the ship or the system comprises at least one console, which is arranged above the support and holds down the tank via a thermal insulating layer, and horizontal relative movements between tank and console allows.
  • the console is designed to hold them down by means of a thermal insulating layer. If the tank is supported by feet, the lift-off protection is designed to prevent lifting of the feet from the foundation.
  • the invention relates to the following two devices:
  • Device for supporting an independent, cylindrical tank for cryogenic media, in particular LNG, in a vertical position in a ship or a stationary installation characterized by bearing flanges protruding outwards from the tank, which are distributed over the circumference of the tank and, with respect to the longitudinal axis of the tank Tanks are arranged at the same height and each supported on a corresponding foundation on the side of the ship or the plant via a thermal insulating layer, which allows horizontal relative movements between the bearing flange and foundation.
  • Device for supporting an independent, cylindrical tank for cryogenic media, in particular LNG, in a vertical position in a ship or a stationary plant characterized in that the bottom of the tank has a stiffening that the bottom is flat, that outside of the tank in the area the feet are all the same height, that the contact surfaces of the feet are flat and all lie in a same plane, and that the feet with their footprints on a flat foundation on the side of the ship or the Support system via a thermal insulation layer that allows horizontal relative movement between feet and foundation.
  • Figure 1 shows a simplified cross section through a ship with two devices according to the invention for the storage of two circular cylindrical tanks in the vertical position, which are intended for LPG or other cryogenic medium.
  • FIG. 2 shows a side view of one of the two vertical tanks from FIG. 1 with means according to the invention for its storage in the ship.
  • FIG. 3 shows a horizontal section through the tank according to FIG. 2 above upper guide elements.
  • Figure 4 shows a horizontal section through the tank of Figure 2 above a bearing flange and lower guide elements.
  • Figure 5 shows a vertical section through an annular bearing flange with a view of a guide element and a lift-off.
  • FIG. 6 shows a horizontal partial section in the region of an upper guide element.
  • FIG. 7 shows a horizontal partial section in the region of a lower guide element.
  • Figure 8 shows a simplified side view of a circular cylindrical tank for LPG or other cryogenic medium with a device according to the invention.
  • Figure 9 shows a perspective view of a support grid for stiffening the bottom of the tank of Figure 8, which is arranged in the interior of the tank on the ground and is connected thereto.
  • FIG. 1 shows a cross section transverse to the longitudinal axis of a ship (1).
  • the ship (1) several such arrangements are arranged one behind the other along the length of the ship (1).
  • the tanks (2) are circularly cylindrical about a longitudinal axis (13) and have in their lower half an annular, radially projecting annular flange (4).
  • the annular flange (4) supports the respective tank (2) via a foundation (10) that surrounds the respective tank in an annular manner.
  • annular flanges consoles (8) are fixedly connected to the ship (1), which restrict the scope of the annular flanges (4) upwards and thus prevent lifting of the vertical tanks (2).
  • the bolts (5) engage in the guide elements of the upper guide means (3), which are shown in more detail below.
  • FIG. 2 shows one of the tanks from FIG. 1.
  • Even the stationary connected to the foundation brackets (8) are reproduced here once again.
  • the tank shown in Figure 2 thus has two superimposed sets guide elements.
  • Figure 3 shows a horizontal section through the tank of Figure 2 above the upper guide elements (5).
  • the bolts (5) are each enclosed laterally on both sides by jaws (11) of the upper guide device (3 in FIG. 1).
  • the jaws (11) each consist of a thermal insulating layer of compressed wood.
  • the bolts (5) can accordingly move along their longitudinal extent past the jaws (11).
  • the jaws (11) block any movement of the bolts (5) transversely to their longitudinal extent.
  • Figure 4 shows a horizontal section through the tank of Figure 2 above the bearing flange (4) with the guide elements (6) of the lower guide means.
  • the bolts (6) functioning as guide elements (6) of the lower guide device are, apart from their height, arranged just like the upper guide elements (5).
  • the bolts (6) have a longitudinal extension whose notional extensions intersect in the longitudinal axis (13) of the tank (2).
  • the bolts (6) of the lower guide means are laterally edged by jaws (11), which also consist of compressed wood.
  • FIG. 5 shows a vertical section through an annular bearing flange (4) and a lower guide element (6).
  • the vertical wall of the tank (2) is shown on the left in FIG. 5, the vertical wall of the tank (2) is shown.
  • the flange (4) is placed on the wall. From the flange (4) protrudes a bolt (6) as a guide element of the lower guide device.
  • the tank (2) is supported by the flange (4) on a foundation (10). Between the foundation (10) and the flange (4) there is a load-bearing insulating layer (7) made of compressed wood.
  • a console (8) is stationary or immovably connected to the hull.
  • the console (8) limits the freedom of movement of the flange (4) upwards via an insulating layer (9) of the anti-lifting device.
  • consoles (8) are provided in each case over all of the guide elements (6) of the lower guide means.
  • FIG. 6 shows a horizontal partial section in the region of an upper guide element (5).
  • the upper guide means includes guides (12) fixedly connected to the hull. These limit the horizontal freedom of movement of the bolt (5) via jaws (11) made of compressed wood.
  • FIG. 7 shows a horizontal partial section corresponding to FIG. 6 in the region of a lower guide element (6).
  • Figure 8 also shows a vertical tank (2) for LNG.
  • This tank (2) is supported by feet (21) on a foundation (10).
  • the foundation (10) belongs in this example to the bottom of an off-shore warehouse.
  • the bottom (20) is substantially planar.
  • the feet (21) are on the edge of the floor
  • the feet (21) are firmly connected to the tank (2). Changes this due to temperature fluctuations its extent, so the feet on the insulating layer (7) can slip.
  • bolts (5) are provided as upper guide elements (5), which are also arranged, as already shown above.
  • a bolt (6) provided as a guide element (6) of a lower guide means.
  • This pin (6) is substantially perpendicular from the bottom (20) and engages in a recess of the foundation (10).
  • Figure 9 shows a self-supporting support grid (22) for stiffening the bottom of the tank.
  • the support grid (22) is secured within the tank at the bottom thereof.
  • the feet below the tank (2) are arranged so that they are arranged below crossing points of the carrier (23, 24) of the support grate (22).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung eines unabhängigen Tanks (2) für tiefkalte Medien, insbesondere LNG, in vertikaler Position in einem Schiff (1) oder einer stationären Anlage (1). Die Vorrichtung umfasst eine Abstützung für den Tank (2), welche den Tank (2) auf einem korrespondierenden Fundament (10) auf Seiten des Schiffs (1) oder der Anlage (1) über eine thermische Isolierschicht (7) abstützt und dabei eine horizontale Relativbewegung zwischen Tank (2) und Fundament (10) zulässt.

Description

Vorrichtung zur Lagerung eines Tanks für tiefkalte Medien
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lagerung eines unabhängigen, insbesondere zylindrischen, Tanks für tiefkalte Medien, insbesondere flüssiges Erdgas (LNG), in vertikaler Position in einem Schiff oder einer stationären Anlage, wie zum Beispiel einem Off-Shore-Lager oder einer Verarbeitungsstation.
Tanks für tiefkalte Medien, also insbesondere Flüssiggas, und die Mittel zu ihrer Lagerung unterliegen hohen Anforderungen an die Konstruktion wegen der gegebenenfalls erheblichen Wärmebewegungen, die beim Be- und Entladen der Tanks auftreten. LNG stellt dabei besondere Anforderungen, weil dessen Temperatur niedriger als die der meisten technischen Flüssiggase ist (E- thylen hat beispielsweise eine Ladungstemperatur von ca. -100° C).
Bekannt sind insbesondere zylindrische Tanks, die im Wesentlichen die Form eines Kreiszylinders haben können oder aber auch die Form zweier paralleler und ineinander verschnittener Kreiszylinder aufweisen können; letztere nennt man auch bilobe Tanks.
Unabhängige Tanks sind in sich selbst, das heißt ohne Rückgriff auf die Schiffskonstruktion oder die stationäre Anlage, mechanisch stabil.
Traditionell werden Tanks für tiefkalte Medien in horizontaler Position, das heißt mit horizontaler Längsachse, gelagert. Entsprechende Konstruktionen sind ausgereift und im allgemeinen zuverlässig. Die horizontale Lagerung hat jedoch den Nachteil, dass die zur Verfügung stehende Grundfläche im Schiff oder in der stationären Anlage schlecht genutzt wird. Ein Tank in vertikaler Position kommt bei gleichem Volumen mit einer kleineren Grundfläche aus.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Lagerung eines Tanks für tiefkalte Medien in vertikaler Position anzugeben, die einfach aufgebaut und zuverlässig ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Lagerung eines unabhängigen Tanks für tiefkalte Medien, insbesondere LNG, in vertikaler Position in einem Schiff oder einer stationären Anlage, mit einer ebenen Abstützung am Tank, mittels welcher der Tank über eine zwischenliegende thermische Isolierschicht auf einem korrespondierenden, ebenen Fundament auf Seiten des Schiffs oder der Anlage abgestützt ist. Dabei ist der Boden des Tanks von dem Schiff oder der Anlage mit einem zwischenliegenden Luftraum beabstandet sowie eine gleitende horizontale Relativbewegung zwischen Tank und Fundament entlang einer ebenen Grenzfläche an oder innerhalb der thermischen Isolierschicht möglich.
Bevorzugte Ausgestaltungen sind auch in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Erfindung liegt also die Idee zu Grunde, einen vertikalen unabhängigen Tank sozusagen schwimmend und thermisch isoliert abzustützen.
Die schwimmende Abstützung des Tanks mit der Möglichkeit horizontaler Relativbewegungen zwischen Tank und einer ortsfesten Konstruktion bzw. dem Fundament am Schiff oder an der Anlage hat zur Folge, dass eine bestimmte horizontale Anordnung des Tanks relativ zur ortsfesten Konstruktion nicht zwingend eingehalten wird. Der Tank kann sozusagen seitlich auswandern. Dies ist evident bei Lagerung des Tanks in einem Schiff wegen der Bewegung desselben, aber auch bei Lagerung in stationären Anlagen nicht ausgeschlossen wegen der thermischen Bewegungen des Tanks gegebenenfalls in Verbindung mit schon leichten Unsymmetrien seines Aufbaus.
Da nach der Erfindung eine Bewegung des Tanks relativ zu dem Fundament möglich ist, kann mechanischen Spannungen bzw. Schäden durch Wärmebewegungen des Tanks entgegengewirkt werden.
Die gleitende Relativverschiebung ermöglicht insbesondere eine mechanisch besonders robuste Ausgestaltung, da bewegliche Teile nicht erforderlich sind.
Dabei kann die gleitende horizontale Relativbewegung wahlweise oder auch kombiniert entlang einer ebenen Grenzfläche an oder innerhalb der thermischen Isolierschicht möglich sein. Eine Verschiebung entlang einer ebenen Grenzfläche der thermischen Isolierschicht kann beispielsweise durch ein Gleiten auf der Oberfläche einer solchen Isolierschicht realisiert werden. Horizontale Relativbewegungen innerhalb der Isolierschicht können beispielsweise durch aneinander vorbeigleitende Teilisolierschichten realisiert werden; in anderen Worten: hier liegen mehrere thermische Isolierschichten aufeinander auf und sind relativ zueinander gleitend beweglich.
Der Luftraum zwischen dem Boden des Tanks und dem Schiff bzw. der Anlage wirkt sich insbesondere vorteilhaft auf die thermische Isolation des Tanks aus. Es ist insbesondere auch nicht erforderlich, den Tank großflächig und tragfähig mit Isoliermaterial zu unterstützen.
Die Anforderungen an eine zuverlässige Abstützung sind bei vertikalen Tanks aufgrund ihres vergleichsweise hohen Schwerpunkts besonders hoch. Die thermische Isolierschicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist vorzugsweise ein druck- und schubfestes Material auf, damit sie nicht nur der Last des gefüllten Tanks, sondern auch den Reibungskräften standhalten kann, die bei temperaturdifferenzbedingten Relativbewegungen auftreten können. Hierfür kommt vorzugsweise Pressholz, ein mit Kunstharz imprägniertes Holz, in Frage. Über die Isolierschicht sind auch die ortsfesten Konstruktionsteile vor der Kälte des gefüllten Tanks geschützt.
Die Abstützung für den Tank kann insbesondere fest mit dem Tank selber verbunden oder auch integraler Teil desselben sein.
Bei einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Abstützung zumindest einen vom Tank nach außen wegstehenden Lagerflansch auf. Hier kann es sich insbesondere um einen aus der Mantelfläche des Tanks hervorragenden Vorsprung handeln.
Vorzugsweise werden mehrere voneinander beabstandete nach außen wegstehende Flansche über den Umfang des Tanks verteilt. Zunehmend bevorzugt sind in der angegebenen Reihenfolge zumindest zwei, besser drei oder vier nach außen wegstehende Lagerflansche.
Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung ruht der Tank quasi schwimmend mit den Lagerflanschen auf einem ortsfesten, den Tank umgebenden Fundament, und zwar unter Zwischenschaltung einer thermischen Isolierschicht, die nicht nur die ortsfesten Konstruktionsteile auf Seiten des Schiffes oder der stationären Anlage vor der Kälte des gefüllten Tanks schützt, sondern gleichzeitig die horizontale Relativbewegung zwischen Lagerflanschen und Fundament zulässt, die notwendig ist, um die Wärmeausdehnung und Schrumpfung des Tanks gegenüber dem Fundament zu ermöglichen.
Vorzugsweise sind dabei die Lagerflansche - bezogen auf die Längsachse des Tanks - in gleicher Höhe angeordnet und stützen sich dabei jeweils auf dem korrespondierenden Fundament ab. Dabei kann es sich etwa um ein ringförmig den Tank umgebendes Fundament handeln oder aber auch um voneinander beabstandete Sockel. Diese Ausgestaltungen sind konstruktiv besonders einfach.
Konstruktiv bevorzugt ist die Zusammenfassung von mehreren Lagerflanschen zu einem in Um- fangsrichtung des Tanks durchgehenden Ringflansch in Verbindung mit separaten Fundamenten oder, besonders bevorzugt, einem ebenfalls in Umfangsrichtung durchgehenden ringförmigen Fundament.
Bei einer anderen besonders bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Abstützung mehrere Füße, welche außen am Tank im Bereich des Bodens des Tanks angeordnet sind und bei der sich die Füße mit ihren Aufstandsflächen jeweils auf einem Fundament auf Seiten des Schiffes oder der Anlage über eine thermische Isolierschicht abstützen, die horizontale Relativbewegungen zwischen Tank und Fundament zulässt.
Die Füße können dabei etwa an dem Tankboden befestigt sein.
Es ist dabei konstruktiv besonders vorteilhaft, die Oberfläche des Fundaments eben auszubilden.
Bei dieser Ausgestaltung ruht der Tank quasi schwimmend mit mehreren Füßen auf einem ortsfesten Fundament unterhalb des Tanks, und zwar unter Zwischenschaltung einer thermischen Isolierschicht, die nicht nur die ortsfesten Konstruktionsteile auf Seiten des Schiffes oder der stationären Anlage vor der Kälte des gefüllten Tanks schützt, sondern gleichzeitig die horizontale Relativbewegung zwischen Füßen und Fundament zulässt, die notwendig ist, um die Wärmeausdehnung und Schrumpfung des Tanks gegenüber dem Fundament zu ermöglichen.
Vorzugsweise ist der Boden des Tanks eben, haben die Füße alle die gleiche Höhe und sind auch die Aufstandsflächen der Füße eben sowie alle in einer Ebene liegend angeordnet.
Die gleiche Höhe aller Füße in Verbindung mit der ebenen Ausbildung des Bodens gewährleistet dabei, dass der Tank auch keine Verformungen insbesondere im Bereich seines Bodens erleidet, aufgrund der Wärmedehnung und -Schrumpfung der Füße in ihrer Längsrichtung. Bei dieser bevorzugten Ausgestaltung hat eine gemeinsame Längenänderung der Füße nur ein gleichmäßiges Anheben oder Absenken des Tanks insgesamt zur Folge.
Vorzugsweise weist der Boden des Tanks eine Aussteifung auf. Besonders bevorzugt ist, wenn diese Aussteifung selbsttragend ist.
Eine entsprechende Ausgestaltung ist besonders robust, ohne dabei die Komplexität allzu sehr zu erhöhen.
Konstruktiv bevorzugt ist eine Ausbildung der Aussteifung des Bodens des Tanks als Trägerrost, wobei die Füße an den Kreuzungspunkten des Trägerrosts angeordnet sein können. Die Aussteifung des Bodens kann so besonders gewichtsparend realisiert werden.
Der Trägerrost kann dabei, bezogen auf seinen Mittelpunkt bzw. seine Mittelpunkte, in radialer Richtung verlaufende und in tangentialer Richtung verlaufende Träger aufweisen. Mehrere Mittelpunkte sind beispielsweise bei biloben Tanks möglich (siehe oben). Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung mindestens zwei vom Tank nach außen wegstehende Führungselemente, die in Umfangsrichtung des Tanks in einem Winkel zueinander angeordnet sind und die jeweils eine axiale Erstreckung haben, deren gedachte Verlängerung durch eine vorbestimmte, für alle Führungselemente gleiche, gedachte Längsachse des Tanks geht. Die Führungselemente wirken jeweils mit einer ortsfesten Führung auf Seiten des Schiffes oder der Anlage zusammen. Dabei können die Führungselemente horizontale Relativbewegungen entlang ihrer jeweiligen axialen Richtung ausführen; quer zu dieser jedoch nicht.
Mit den Mitteln dieser Ausgestaltung wird der Tank in horizontaler Richtung so fixiert, dass eine vorbestimmte, gedachte Längsachse desselben räumlich, das heißt im Bezug auf die ortsfeste Konstruktion feststeht, ohne dass dadurch die notwendige Relativbeweglichkeit zwischen Tank und Fundament eingeschränkt wird.
Die nach außen wegstehenden Führungselemente, zum Beispiel Bolzen, sind dazu am Tank so angebracht, dass die gedachte Verlängerung ihrer axialen Erstreckung, im Falle von Bolzen ihrer Längsachse, durch die vorbestimmte, vertikale gedachte Längsachse geht, „an welcher" man den Tank räumlich festhalten will. Im Regelfall, aber nicht zwingend, wird das die Mittellängsachse des Tanks sein, und jedenfalls bevorzugt eine Längsachse, in deren Bereich sich die Anschlüsse des Tanks an die Befüllungs- und Entleerungsleitungen befinden.
Im Falle eines kreiszylindrischen Tanks wird man gewöhnlich die zentrale Längsachse wählen, was eine radiale Ausrichtung aller Führungselemente bedingt.
Vorzugsweise wirken auch die Führungselemente mit der jeweiligen ortsfesten Führung über thermische Isolierschichten zusammen.
Das „Zusammenwirken" kann dabei beispielsweise so aussehen, dass ein bolzenförmiges Führungselement seitlich von Backen einer ortsfesten Führung geführt wird.
Es ist bevorzugt, mehrere Führungselemente eines ersten Satzes in gleicher Höhe, bezogen auf die Längsachse des Tanks, anzuordnen. Außerdem ist es bevorzugt, einen zweiten Satz Führungselemente vorzusehen, die oberhalb des ersten Satzes von Führungselementen angeordnet sind.
Die Führungselemente sind also bevorzugt in zwei Sätze oder Gruppen in jeweils unterschiedlicher Höhe des Tanks angeordnet, wodurch sich eine zusätzliche Sicherung gegen seitliches Kippen des Tanks ergibt. Vorzugsweise weist jeder der Sätze drei oder mehr Führungselemente auf, die in gleichen Winkeln, bezogen auf den Umfang des Tanks, zueinander angeordnet sind.
Es ist auch bevorzugt, die Führungselemente des ersten dieser Sätze in Höhe der Abstützung anzuordnen; wird der Tank über Lagerflansche abgestützt, also in Höhe der Lagerflansche, und wird der Tank an seinem Boden abgestützt, in Höhe des Bodens.
Wird der Tank über Füße an seinem Boden abgestützt, so ist es bevorzugt, ein Führungselement senkrecht nach unten aus dem Boden des Tanks herauszuführen und es mit einer ortsfesten Führung in dem Fundament, auf dem der Tank abgestützt ist, zusammenwirken zu lassen. Solange der Boden des Tanks und das darunter liegende ortsfeste Fundament nur über eine Führung miteinander verbunden sind, ist jedenfalls auch noch eine hinreichende horizontale Beweglichkeit des Tanks gegeben.
Vorzugsweise greift bei dieser Ausgestaltung ein am Boden des Tanks befestigter Bolzen entlang der Längsrichtung des Tanks in eine korrespondierende Aussparung des ortsfesten Fundaments unterhalb des Tanks ein.
Ansonsten ist es bevorzugt, die Führungselemente bei einem kreiszylindrischen Tank in radialer Richtung nach außen wegstehen zu lassen.
Die Führungselemente alleine können gegebenenfalls nicht verhindern, dass sich der Tank bei äußerer Krafteinwirkung, zum Beispiel bei einer Schiffbewegung vom Fundament abheben kann.
Daher weist die Vorrichtung vorzugsweise auch eine Abhebesicherung auf, welche das Abheben des Tanks von dem Fundament unterbinden kann. Insbesondere soll ein Abheben der Abstützung, etwa der Lagerflansche von dem korrespondierenden Fundament bzw. der Füße von dem korrespondierenden Fundament, unterbunden werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Abhebesicherung auf Seiten des Schiffs oder der Anlage mindestens eine Konsole, die oberhalb der Abstützung angeordnet ist und den Tank über eine thermische Isolierschicht niederhält, sowie horizontale Relativbewegungen zwischen Tank und Konsole zulässt.
Werden Lagerflansche eingesetzt, so ist die Konsole dazu ausgelegt, diese über eine thermische Isolierschicht niederzuhalten. Wird der Tank über Füße abgestützt, so ist die Abhebesicherung dazu ausgelegt, ein Abheben der Füße von dem Fundament zu unterbinden. Die in der vorangehenden und folgenden Beschreibung offenbarten Einzelmerkmale können auch in anderen als den gezeigten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
Insbesondere betrifft die Erfindung die beiden folgenden Vorrichtungen:
Vorrichtung zur Lagerung eines unabhängigen, zylindrischen Tanks für tiefkalte Medien, insbesondere LNG, in vertikaler Position in einem Schiff oder einer stationären Anlage, gekennzeichnet durch vom Tank nach außen wegstehende Lagerflansche, die über den Umfang des Tanks verteilt sind und, bezogen auf die Längsachse des Tanks, in gleicher Höhe angeordnet sind und sich jeweils auf einem korrespondierenden Fundament auf Seiten des Schiffs oder der Anlage über eine thermische Isolierschicht abstützen, die horizontale Relativbewegungen zwischen Lagerflansch und Fundament zulässt.
Vorrichtung zur Lagerung eines unabhängigen, zylindrischen Tanks für tiefkalte Medien, insbesondere LNG, in vertikaler Position in einem Schiff oder einer stationären Anlage, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden des Tanks eine Aussteifung aufweist, dass der Boden eben ist, dass außen am Tank im Bereich des Bodens mehrere Füße angebracht sind, dass die Füße alle die gleiche Höhe haben, dass die Aufstandsflächen der Füße eben sind und alle in einer gleichen Ebene liegen, und dass sich die Füße mit ihren Aufstandsflächen jeweils auf einem ebenen Fundament auf Seiten des Schiffs oder der Anlage über eine thermische Isolierschicht abstützen, die horizontale Relativbewegung zwischen Füßen und Fundament zulässt.
Im Folgenden soll die Erfindung auch anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden, ohne dabei die Erfindung durch die Beispiele einschränken zu wollen:
Figur 1 zeigt einen vereinfachten Querschnitt durch ein Schiff mit zwei erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Lagerung von zwei kreiszylindrischen Tanks in vertikaler Position, die für Flüssiggas oder ein anderes tiefkaltes Medium bestimmt sind.
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht eines der beiden vertikalen Tanks aus Figur 1 mit erfindungsgemäßen Mitteln zu seiner Lagerung im Schiff.
Figur 3 zeigt einen horizontalen Schnitt durch den Tank nach Figur 2 oberhalb oberer Führungselemente.
Figur 4 zeigt einen horizontalen Schnitt durch den Tank nach Figur 2 oberhalb eines Lagerflansches und unterer Führungselemente. Figur 5 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen ringförmigen Lagerflansch mit Ansicht eines Führungselements und einer Abhebesicherung.
Figur 6 zeigt einen horizontalen Teilschnitt im Bereich eines oberen Führungselements.
Figur 7 zeigt einen horizontalen Teilschnitt im Bereich eines unteren Führungselements.
Figur 8 zeigt eine vereinfachte Seitenansicht eines kreiszylindrischen Tanks für Flüssiggas oder ein anderes tiefkaltes Medium mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Figur 9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Trägerrostes zur Aussteifung des Bodens des Tanks nach Figur 8, der im Inneren des Tanks auf dem Boden angeordnet ist und mit diesem verbunden ist.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt quer zur Längsachse eines Schiffes (1). Man erkennt zwei vertikal gelagerte Tanks (2) für LNG. In dem Schiff (1 ) sind mehrere solcher Anordnungen hintereinander entlang der Länge des Schiffs (1) angeordnet.
Die Tanks (2) sind kreiszylindrisch um eine Längsachse (13) und weisen in ihrer unteren Hälfte einen ringförmigen, radial wegstehenden Ringflansch (4) auf.
Der Ringflansch (4) stützt den jeweiligen Tank (2) über ein den jeweiligen Tank ringförmig umgebendes Fundament (10) ab.
Oberhalb der Ringflansche sind Konsolen (8) ortsfest mit dem Schiff (1) verbunden, welche den Spielraum der Ringflansche (4) nach oben einschränken und so ein Abheben der vertikalen Tanks (2) verhindern.
Außerdem sind oberhalb der Ringflansche (4) jeweils von der Mantelfläche der Tanks abstehende Bolzen (5) gezeigt. Pro Tank (2) werden hier sechs Bolzen (5) verwendet, die in gleicher Höhe bezogen auf die Längsachse (13) entlang des Umfangs mit jeweils gleichen Winkeln untereinander angeordnet sind.
Die Bolzen (5) greifen in die Führungselemente der oberen Führungseinrichtungen (3) ein, welche unten detaillierter dargestellt sind.
Figur 2 zeigt einen der Tanks aus Figur 1. Auch hier erkennt man deutlich die im oberen Bereich der Mantelfläche angeordneten Bolzen (5) als Führungselemente der oberen Führungseinrichtungen sowie den im unteren Bereich angeordneten Ringflansch (4). Auch die ortsfest mit dem Fundament verbundenen Konsolen (8) sind hier noch einmal wiedergegeben.
Ergänzend zu der Darstellung aus Figur 1 , erkennt man hier auf Höhe des Ringflansches (4) angeordnete Bolzen (6) welche hier als Führungselemente der unteren Führungseinrichtung fungieren.
Es sind hier insgesamt sechs Bolzen (6) entlang des Umfangs des Zylinders auf Höhe des Ringflansches (4) mit jeweils gleichem Winkelabstand an dem Tank angeordnet.
Der in Figur 2 dargestellte Tank verfügt also über zwei übereinander angeordnete Sätze Führungselemente.
Figur 3 zeigt einen horizontalen Schnitt durch den Tank nach Figur 2 oberhalb der oberen Führungselemente (5).
Die fiktiven Verlängerungen der Bolzen (5) schneiden sich in der Längsachse (13) des Tanks (2).
Die Bolzen (5) sind jeweils beidseits von Backen (11 ) der oberen Führungseinrichtung (3 in Figur 1 ) seitlich eingefasst. Die Backen (11) bestehen jeweils aus einer thermischen Isolierschicht aus Pressholz. Die Bolzen (5) können sich entsprechend entlang ihrer Längsausdehnung an den Backen (11) vorbei bewegen. Quer zu ihrer Längsausdehnung blockieren die Backen (11) jedoch jede Bewegung der Bolzen (5).
Figur 4 zeigt einen horizontalen Schnitt durch den Tank nach Figur 2 oberhalb des Lagerflansches (4) mit den Führungselementen (6) der unteren Führungseinrichtung.
Die als Führungselemente (6) der unteren Führungseinrichtung fungierenden Bolzen (6) sind, abgesehen von ihrer Höhe, eben so angeordnet wie die oberen Führungselemente (5).
Auch die Bolzen (6) haben eine Längsausdehnung, deren fiktive Verlängerungen sich in der Längsachse (13) des Tanks (2) schneiden. Auch sind die Bolzen (6) der unteren Führungseinrichtung durch Backen (11 ) seitlich eingefasst, welche ebenfalls aus Pressholz bestehen.
Die Bolzen (6) sind hier nicht direkt auf den Mantel des Tanks (2) aufgesetzt, sondern teilweise in dem ringförmigen Flansch (4) versenkt. Figur 5 zeigt einen senkrechten Schnitt durch einen ringförmigen Lagerflansch (4) und ein unteres Führungselement (6).
Links in der Figur 5 ist die vertikale Wand des Tanks (2) dargestellt. Der Flansch (4) ist auf die Wand aufgesetzt. Aus dem Flansch (4) ragt ein Bolzen (6) als Führungselement der unteren Führungseinrichtung heraus.
Der Tank (2) wird über den Flansch (4) auf einem Fundament (10) abgestützt. Zwischen dem Fundament (10) und dem Flansch (4) befindet sich dabei eine tragende Isolierschicht (7) aus Pressholz.
Oberhalb des Flansches (4) ist eine Abhebesicherung zu erkennen. Eine Konsole (8) ist ortsfest bzw. unbeweglich mit dem Schiffsrumpf verbunden. Die Konsole (8) schränkt über eine Isolierschicht (9) der Abhebesicherung die Bewegungsfreiheit des Flansches (4) nach oben ein.
Entlang des Umfangs des Tanks (2) sind jeweils über sämtlichen der Führungselemente (6) der unteren Führungseinrichtung solche Konsolen (8) vorgesehen.
Figur 6 zeigt einen horizontalen Teilschnitt im Bereich eines oberen Führungselements (5).
Links in der Figur 6 erkennt man die entlang ihres Umfangs gekrümmte Außenwand des Tanks (2). Auf diese ist ein Bolzen (5) als Führungselement (5) der oberen Führungseinrichtung aufgesetzt. Zu der oberen Führungseinrichtung gehören ortsfest mit dem Schiffsrumpf verbundene Führungen (12). Diese schränken über Backen (11) aus Pressholz die horizontale Bewegungsfreiheit des Bolzens (5) ein.
Figur 7 zeigt einen Figur 6 entsprechenden horizontalen Teilschnitt im Bereich eines unteren Führungselements (6).
Figur 8 zeigt ebenfalls einen vertikal aufgestellten Tank (2) für LNG.
Dieser Tank (2) stützt sich über Füße (21) auf einem Fundament (10) ab. Das Fundament (10) gehört in diesem Beispiel zu dem Boden eines Off-Shore-Lagers.
Der Boden (20) ist im Wesentlichen eben ausgestaltet. Die Füße (21) sind am Rande des Bodens
(20) entlang des Umfangs des Tanks (2) angeordnet und tragen den Tank (2). Sämtliche Füße
(21) sind gleich lang. Zwischen den Füßen (21) und dem Fundament (10) ist jeweils eine tragende Isolierschicht (7) aus Pressholz vorgesehen.
Die Füße (21 ) sind fest mit dem Tank (2) verbunden. Ändert dieser aufgrund von Temperaturschwankungen seine Ausdehnung, so können die Füße auf der Isolierschicht (7) verrutschen.
Auch hier sind Bolzen (5) als obere Führungselemente (5) vorgesehen, die ebenso angeordnet sind, wie oben bereits dargestellt.
Entlang einer Längsachse (13) des vertikalen Tanks ist unterhalb des Bodens (20) des Tanks (2) in Verlängerung dieser Längsachse (13) noch ein Bolzen (6) als Führungselement (6) einer unteren Führungseinrichtung vorgesehen. Dieser Bolzen (6) steht im Wesentlichen senkrecht von dem Boden (20) ab und greift in eine Vertiefung des Fundaments (10) ein.
Damit wird einem horizontalen Verrutschen des Tanks (2) entgegengewirkt. Da nur eine einzige entsprechende untere Führungseinrichtung hier vorgesehen ist, können die Füße (21) nach wie vor auf der tragenden Isolierschicht (7) bei Ausdehnungsänderungen des Tanks (2) hin und her rutschen.
Figur 9 zeigt ein selbsttragendes Trägerrost (22) zur Aussteifung des Bodens des Tanks.
Das Trägerrost (22) wird innerhalb des Tanks am Boden desselben befestigt.
Hier sind zahlreiche radiale (23) und tangentiale (24) Träger miteinander verschweißt, um das Gitterrost (22) auszubilden. Entsprechend weist es eine Vielzahl Kreuzungspunkte zwischen den Trägern (23, 24) auf.
Die Füße unterhalb des Tanks (2) sind so angeordnet, dass sie unterhalb von Kreuzungspunkten der Träger (23, 24) des Trägerrostes (22) angeordnet sind.
Bezugszeichen
1 Schiff
2 Vertikaler Tank
3 Obere Führungseinrichtung
4 Lagerflansch
5 Führungselement der oberen Führungsseinrichtung
6 Führungselement der unteren Führungseinrichtung
7 Tragende Isolierschicht
Konsole der Abhebesicherung
Isolierschicht der Abhebesicherung
10 Fundament 1 Backen aus Isolierschicht für Führungseinrichtung 2 Ortsfeste Führungen der Führungseinrichtungen 3 Zentrale Längsachse des Tanks 0 Boden 1 Füße 2 Trägerrost 3 Radiale Träger 4 Tangentiale Träger

Claims

1.
Vorrichtung zur Lagerung eines unabhängigen Tanks (2) für tiefkalte Medien, insbesondere LNG, in vertikaler Position in einem Schiff (1 ) oder einer stationären Anlage (1 ), mit einer ebenen Abstützung am Tank, mittels welcher der Tank über eine zwischenliegende thermische Isolierschicht auf einem korrespondierenden, ebenen Fundament (10) auf Seiten des
Schiffs (1 ) oder der Anlage (1 ) derart abgestützt ist, dass der Boden des Tanks von dem Schiff
(1) oder der Anlage (1) mit einem zwischenliegenden Luftraum beabstandet und eine gleitende horizontale Relativbewegung zwischen Tank (2) und Fundament (10) entlang einer ebenen
Grenzfläche an oder innerhalb der thermischen Isolierschicht ermöglicht ist.
2.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , bei der die Abstützung zumindest einen vom Tank (2) nach außen wegstehenden Lagerflansch (4) aufweist.
3.
Vorrichtung nach Anspruch 2, mit vom Tank (2) nach außen wegstehenden Lagerflanschen (4), die über den Umfang des Tanks verteilt sind.
4.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Lagerflansche (4), bezogen auf die Längsachse des
Tanks, in gleicher Höhe angeordnet sind und sich jeweils auf dem korrespondierende Fundament abstützen.
5.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei der der Tank (2) über einen den Tank (2) umschließenden Ringflansch (4) abgestützt ist.
6.
Vorrichtung nach Anspruch 1 , bei der die Abstützung mehrere Füße (21 ) umfasst, welche außen am Tank (2) im Bereich des Bodens (20) angeordnet sind, und bei der sich die Füße (21) mit ihren Aufstandsflächen jeweils auf einem Fundament (10) auf Seiten des Schiffs (1) oder der Anlage (1) über eine thermische Isolierschicht (7) abstützen, die horizontale Relativbewegungen zwischen dem Tank (2) und dem Fundament (10) zulässt.
7.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Boden (20) des Tanks (2) eben ist, die Füße (21) alle die gleiche Höhe haben, die Aufstandsflächen der Füße (21 ) eben sind und alle in einer Ebene liegen.
8.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, bei der der Boden (20) des Tanks (2) eine Aussteifung (22) aufweist.
9.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Aussteifung selbsttragend ist.
10.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, bei der die Aussteifung des Bodens (20) des Tanks (2) als Trägerrost ausgebildet ist und bei der die Füße (21) an den Kreuzungspunkten der Träger (23, 24) des Rosts angeordnet sind.
11.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Trägerrost (22) der Aussteifung, bezogen auf den Mittelpunkt, in radialer Richtung verlaufende und in tangentialer Richtung verlaufende Träger (23, 24) umfasst.
12.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit mindestens zwei vom Tank (2) nach außen wegstehenden Führungselementen (5, 6), die in Umfangsrichtung des Tanks (2) in einem Winkel zueinander angeordnet sind, die jeweils eine axiale Erstreckung haben, deren gedachte Verlängerung durch eine vorbestimmte, für alle Führungselemente gleiche, gedachte Längsachse (13) des Tanks (2) geht, und die jeweils mit einer ortsfesten Führung (12) auf Seiten des Schiffs (1 ) oder der Anlage (1) zusammen wirken, welche horizontale Relativbewegung der Führungselemente (5, 6) quer zur axialen Richtung unterbindet und in axialer Richtung zulässt.
13.
Vorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Führungselemente (5, 6) mit der ortsfesten Führung
(12) über thermische Isolierschichten (11 ) zusammen wirken.
14.
Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, bei der mehrere Führungselemente (6) eines ersten
Satzes, bezogen auf die Längsachse (13) des Tanks (2), in gleicher Höhe angeordnet sind.
15.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der mehrere Führungselemente (5) eines zweiten Satzes mit
Abstand oberhalb des ersten Satzes angeordnet sind.
16.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 und 15, bei der jeder Satz drei oder mehr Führungselemente (5, 6) umfasst, die in gleichen Winkeln zueinander angeordnet sind.
17.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, bei der die Führungselemente 6 des ersten
Satzes in Höhe der Abstützung angeordnet sind.
18.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei der die Führungselemente (5, 6) an einem kreiszylindrischen Tank (2) in radialer Richtung nach außen wegstehen.
19.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Abhebesicherung (8, 9), welche das Abheben des Tanks von dem Fundament unterbindet.
20.
Vorrichtung nach Anspruch 19, bei der die Abhebesicherung mindestens eine Konsole (8) auf Seiten des Schiffs (1 ) oder der Anlage (1 ) umfasst, die oberhalb der Abstützung angeordnet ist und den Tank (2) über eine thermische Isolierschicht (9) niederhält, die horizontale Relativbewegungen zwischen Tank (2) und Konsole (8) zulässt.
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