Термоизоляционная и герметичная составная стенка емкости для текучих сред,предпочтительно емкости для сжиженного газа - SU1242002A3

Код документа: SU1242002A3

Чертежи

Описание

I124200

Изобретение относится к термоизояционной и герметичной составной тенке для текучих сред, нредпочти- елыю емкости и БИде резервуара, истерны, для хранения н/пли 5 транспортнровки жидкостей HJHJ сиашен- ыл газоц, например цистерны мем- Оранног о-тнга для морских неревозок . газа 1ШН нефти.

Цель изобретения новышенне Ш зкснлуатанзюнной надежности.

На фиг.1 представлен участок тер- ноизоляционной и герметичной составной CTOHiffl в виде двугранного угла, ноперечньш разрез; на фиг.2 - нро- 15 странственное изображение участка -термоизоляционпой составной стенки, па котором термоизоляционные элемез - (,1 -опущены, а нокрытиз из слоистого матернала показано с частичнь М виры- 20 вом ла ф1гг,3 детальный вид опор- (i,jx средств , соединенных со иитиль- 1-:пми, .используемыми для кре |ления слоя термонзоляидолных элементов; на . фиг.4 .- участок термои;:;оляп,но}И1ой 25 стелки, полеречшый разрез; на фиг.5 то же, варнапт строения полос, рас- гголоженлых на проютадках термоизоля- цяэл.ых элементов; на фиг ,6 - то лее, дрЗ гой вариант строения полос, рас- 30 гшлол;еыных на прокладках термоизоля- ндюнных элементов; на фиг.7 - воз- огкное расположение термоизоляционных элементов полной стетпси, нред- ставля ощнх в таком случае ирямоуг оль- 35 ьые панели, вид в плане; на фиг, 8 м 9 другие тит-,1 прокладок между термоизоляционными элемента:-ш сос- тавно; : сте1:ки, nonepeinnjie разрезы.

lia .1 показана самонесул(ая ме- 40 талли ческая стенка 1 , например двойной корпус судпа, возможно об1.)азую- иум вторую герме1 и ную перегородку, термоизолиру101 д 1Й слой 2, состояи ий из смелспых но новерхности термоизо- 45 .лиру101Д11Х элементов, и непроницаемое для текучих сред покрытие 3 из гибкого слоистого материала, механически прочного и хладостойкого, Термоизо- Л1фую1Щ1е элементы содержат преиму- 50 глественио прямоугольные напели 4 , предназначеннь е для покрытия кавдой из сторои самонесущей стенки, и опорные брусья 5 н б. Эти опорные брусья, видимые в плане, образуют удлиненные 55 ирямоз 1 ольные злеме}ггы, составляющи.е пары, -в которых оба элемента 5 и 6 соответственно располагаются с обеих

сторон относительно двугранного угла 7 с нррмеХ Суточньп- расиоложением угловой прокладки 8 нреимущественно из того же материала, что и корпус опорных брусьев 5 и 6 и панели 4, причем эта прокладка приклеивается к боковым сторонам опорных брусьев с иомощыо 1шеящей комиозиции,

Каждьй термоизолиру101Щ1Й элемент состоит из корнуса 9, вынолненного из пористой пластмассы, в частности из пенополиуретана или пенополивинил- :шорнда, из фанерной или слоистой плиты 10, адгезионно соединенной с пазванным корнусом, например, с помощью клеящего состава, и из лнQтa 11 из пазваю ого слоистого материала, содержащего по крайпей мере четыре- наложенных один па другой слоя, которые содерл;ат, например, внешний слой из стекла или искусственного волокна, металлический нромежуточУБС слой из такого ме ; алла, как алюминий, нержавеющая сталь или инвар, другой слой из стеклоткани и внутренний слой, нредназначеиный для того, чтобы находиться в контакте с ясидкостью гши со с;«1жепным газом, располагающимся во

внутреипем пространстве 12 бака, тер- моизол1.фованного с помощью термоизоляционной составной стенки согласно настоящему изобретению, причем этот внутренний СЛО.Й выполнен из эластомера , например, из эластомерного поли уретапа Ш1И из эпоксидной сьюлы, которой нpндaлJi гибкость.

Согласно фиг.1 корнус опорных балок 5 и б, так т.е как и угловая про- ю:адка 8, выполнены из пенополиуре- Tajia высокой плотности (например, порядка 150-200 кг/м), тогда как корпус пан.елей 4 выполнен из ненополи- уретана средней гшотпости (порядка 80 кг/м ). Указанные термоиз.олящюн- элементы мог ут быть также вьтол- нены из ненополивишшхлорида.

На фиг. показан способ крепления опорных балок 5 и 6 на самонесущей стенке 1. С этой целью шшшьки 3 и 14 приварены с равьшмл промеж-утками в передне: .зоне опорных балок, I-Ja- против каждой шпильки опорн1.;е балки имеют цилиндрическое углубление:15 (цля шпильки 1 3) и 16 (для шпильки 14), в дпе которого имеется осевое отверстие : I 7 (;р7я углубления 15) и 1 8 (для угл.убле)пш 16), и сквозь .это отверстие проходит соответствующая шпилька . Дно каждого углубления 15 или 16 усилено фанерной или слоистой шайбой которая преимущественно приклеивается иа названное дно внутри соответствующего отверстия, крепление опор- ных балок 5 и 6 к самонесущей стенке I с помощью названных шпилек осуществляется за счет блокировки дна углублений к слою 19 наполняющего вещества посредством гаек 20 и 21. При этом указанные гайки премущест- венно заблокированы или застопорены с помощью клеящего состава, например эпоксидного клея. Углубления 15 и 16 снабжены литниковыми втулками из термоизоляционного материала: втулкой 22 для углубления 15 и втулкой 23 для уг лубления 16, причем это вещество является, в частности, тем же, что и вещество, составляю- щее корпус 24 или 25 опорных балок а эти втулки герметично связаны с корпусом опорных балок с помощью клеящего состава, например эпоксидной смолы или клеящего полиуретапо- вого состава.

Промежуточные пространства между опорными балками 6 и панелями полной стенки 4 заняты полосами 26 (или 27) из термоизолирующего материала, по- крывающд1ми преимущественно средства крепления тер( оизоляционных материалов с двойным корпусом 1 относительн этих полос и средств крепления, расположенных в промеж-уточшлх простран- ствах между панелями полной стенки (фиг.4, 5 и 6),

Соответствуюп1з-1е прокладки между различными элементами (опорные балки 5,6 и прилегающие к ним панели) покрыты закладной полоской 28 из того же слоистого материала, что и листы 29, 30 и 31, что позволяет составить непрерывное покрытие 3, термически и механически стойкое и непроницаемо для текучих сред, образующее первую перегородку. Листы 31 и 29 продолжаются соответственно в виде 32 и 33 между теми боковыми сторонаг-ш опорных балок 5 и 6 соответственно, между которьми расположена и приклеена угловая прокладка 8, Кроме того, наполняющее вещество размещается в позициях 34 и 35 между угловой про- кладкой 8 и накладной полоской 26 таким образом, чтобы па уровне дву- гранного угла 7 первая перегородка

3 имела бы равномерно закругленную форму, без углов и складок.

Онорные балки, например, 5 и 6 также располагаются на уровне литниковых втулок 22 и 23 на опорных средствах , жестко соединенных со шпильками , например, 13 и 14, причем э.ти опорные средства представляют собой шайбы 36 и 37, навинченные на соот- ветствующ11е шпильки на их опред-елен- ной высоте, что позволяет заранее- определить точное кон ечное положение опорных балок мши любого другого термоизолирующего элемента) и определить точную границу для постепенного расппющивания наполнительного вещества, образующего конечный слой 19 во время установки термоизолирую- щих элементов.

На фиг.2 углубления 38-41 опорных балок 5 и 6.представлены без литниковых втулок, которые их закрывают, что позволяет видеть KOHUJJI шпилек 42 для углубления 40. На этой фигуре представлен способ крепления панелей 43,4 и 44, которые прикреплены к стенке 1 с помощью шпилек 45-48 аналогично тому, как для шпилек 18 и 14 опорных балок 5 и б по фиг.1. Пане- ли, предусмотренные в пространствах 49 и 50, не изображены на фиг.2, чтобы показать.тип прокладки между опорными балками, расположенными в продолжении-одна другой,/т.е. между опорными балками 5 и 51. с одной стороны и опорными балками 6 и 52 с другой. Заметим, что прокладка между опорными балками 5 и 51 имеет пленку из термоизоляционного и клеящего вещества 53, расположенную между бо- ковыгЧ и концевыми сторонами названных опорных балок, и эти боковые стороны являются косыми относительно самоие- сущей стенки. Это вещество, в част- ности, представляет собой тиксотроп- ный клей или мастику с зквивалент1а1ми свойствами. TaKiiM образом, можно увеличить по отношению к прокладке, которая была бы перпендикулярной к самонесущей стенке, площадь приклей-- вания опорных балок, а также заста- . вить прокладку работать на срез.Скос составляет 30-45 по отношению к поверхности самонесущей ст енки 1 .

Прокладки между опорными балками и смежньмп панелями полной стенки

получают с помощью полос 54 или 55,

выполненных из ь атериала, аналогично-

го материалу полос 6 на фиг. А,5 и 6 тогда как прокладки между смежмымуг панелями самой стенки выполнеш 1 из пористой пластмассы, поданной под давлением в промежуточгше пространства 57 или 58 мел(ду названными панелями .

Покрытие 59 -из слоистого материала образует первую пе регородку. Тип СЛОИСТОГО материала может быть таким же, как и у слоистого материала по фиг.1. Однако на фиг.2 покрытие 59 образовано носледовательно стыо шщэоких параллельных полос, которые располагаются перпендикулярно наибольшему размеру нрямоуголышх пане- лей самой стенки, как напрзп-iep 43,4 и ) (. Эти полосы покрытия взаимно перекрывают друг друга по краям, как это показано для полос 60 и 61, причем названные полосы приклеены к термоизолиру 01 а1м элементам после их окончательного расположения (при этом левыГ край полосы 16 покрывает правый край полосы-60 и ,саы приклеивается к этому последнему краю)

1)а (1-(Иг.З нредставлена самопесущая стенка , шпилька 62, приваренная 1C ней в позиции 63, и металлическая

.шайба 64, имеющая осевой фланец 65 и навинченная на. шпильку. 62, при этом металлическая шайба образует опорное средство регулируемого уров- ня за счет навинчивания для термоизолирующих элементов. Хотя исполь- зование подобных опорных средств не является Необходимым из-за использования слоя 19 наполнительного ве- щества (фиг.1 и 2), они все же являются предпочтительньии, так как позволяют осуществить положительное вещественное предварительное определение окончательного расположения панелей при построении составной части согласно изобретению, при этом положение шайбы 64 определяет макси . мальную степень расплюншвания нанол- няющего вещества во время названно- го построения, любое нежелательное перемещение пгайбы 64 за счет завинчи вашш или отвинчивания на резьбовом стержне шпильки перед установкой термоизоляционных элементов может быть предотвращено за счет установки контгайки (не ноказана) или же за счет сшшивания резьбы.

0 5 0 5

В варианте осуш.ествления составной стенки (фиг.4-6) представлена самонес ущая стенка 1 , слой термоизо- л чрующих элементов 2 и покрытие 3 из слоистого материала, образующего первую перегородку, представленные здесь. элементы являются элементами самой стенки или панелями 66 и 67, при этом позндия 19 обозначает слой наполнительного вещества, ра сположен- ного между указанными панелями и самонесущей стенкой 1, каждая панель 66 имеет корпу с 68 из пористой пластмассы , например из пенопл1-гуретана liJiH пенополивинзшхлорида сред ней шштности, фанерную или слоистую плиту 69 на той стороне корпуса, кото- рая обращена к самонесущей стенке 1, и лист 70 из гибкого слоистого материала , ме.капически прочного и хладостойкого , на внутренней стороне корпуса 68, причем этим слоистым материалом является преимущественно тот, который был описан на фиг.. Некото- . рые из краев плиты 69, например края 7 и 72 (фиг.4)5, выступают за преде - лы боковых сторон корпуса 68 и располагаются на опорных средствах, пред ста вляющх собой металлические шайбы 73, которые навинчивают на ряд шпилек 74,, н аходящихся на одинаковом одна от другой расстоян-ии, плоские металлические шайбы 75, располагают между внутренней поверхностью краев 71 смежр1ых панелей и зажлмдаши гайками 76, р:оторые заблокированы или застопорены с помощью клеящего состава , наносимого на резьбу гайки и шпильки перед закрыванием. Расположенные косо и в противоположных .направлениях боковые стороны смежных панелей 66 и 67 определяют прокладку или про- мезкуточное пространство 77, зани- шемое полосой 56 из термоизоляционного материала, которьш может быть тем же материалом, из которого выполнены корпуса панелей 66 и 67, 1

герметично соединенггым с косыми боко- В.ЫМИ сторонами названных ианелей с помощью клеящего состава, например эпоксидный клей или полиуретановый клей, накладная полоса из того же аюистого материала, что и листы 70, покрывающие изоляционные корпуса 68, приклеивается на внутреннюю поверхность шнура 56 и противолежащие края листов покрытия панелей 66 и 67,

что гарантирует герметичность первой перегородки.

lia фиг.5 показано, что полоса 56 может представлять собой- предвари- тельно изготовленную деталь, которой уже придана форма и которую доста- точно поместить в промежуточное про- стран.ство 77 между панелями 66 и 67, уже снабженными листами покрытия, . например 70. При его введении в промежуточное пространство 77 полоса 56 не покрывается никаким листом из слоистого материала, напротив, подобную накладную полоску, например 78 (см. иг-А), наносят после, чтобы обеспечить требуe fyю герметичность термоизолирующему слою,боковые стороны 79 и 80 полосы 56, предназначенные для соприкосновеш-1Я с боковыми сторонами 81 и 82 панелей 66 и 67, пропитывают эпоксидным клеем,

На фиг.6 (другой вариант установки полосы 56) между панелями 66 и 67 подают под давлением пенопол1гуретан, которьй затем оставляют затвердеть, верхнюю сторону поданной под давле- inieM массы затем выравнивают на. уровне покрытия 3 (в соответствиии с предпочтительньп- вариантом осущест- вле1шя на названном уровне располагают временно пластинку, чтобы затем на пришлось осуществлять это выравнивание ) , после чего на полосу 56, а также на края листов покрытия на- кл;еивают накладную полоску 78, Хотя герметичность между панелями 66 и 67 достаточна, можно предварительно пропитать перед подачей под давлением боковые стороны 81 и 82 панелей

66и 67 соответственно клеящим составом , образующем апертурную краску преимущественно эластомерного типа, например клеяшлм составом иа основе полиуретанового эластомера, В том случае, когда корпус панелей 66 и

67и полоса 56 выполнены из пенополи уретана, подобный клеящий состав может быть нанесен кистью на несколько часов до подачи под давлением пено- полиуретана, таким образом увеличивается сцепление между панелями и шнуром из пористого материала, подаваемого под давлением.

IfeKOTopoe количество размерных характеристик .составной стенки, часть которой представлена на фиг.А: .150 см (причем другой размер прямоугольных панелей 66 н 67 составляет, . например, порядка 300 см); г 2-4 см d 20-25 см; е 0,6-1 см; f 0,5 2 см; Е 7-15 см.

Согласно фиг.7 панели самой стенк соединены со смещением одного ряда панелей относительно другого. Прямоугольные контуры 83 панелей 8А-97 выполнены с целью защиты в ли.- тов эластомерной пленки, размещенной на листах покрытия из слоистого материала различных панелей, в этом случае слристьш материал нижележащих листов покрытия не имеет внутреннего слоя эластомера, а лишь внешний слой из стеклоткани, промежуточный металлический и внеш1шй слои также из стеклоткани. Эти листы из эласто- мерной пленки не располагаются до крайних краев панелей, как это происходит в случае листов 70 (фиг.6) из слоистого материала, чтобы края накладных полос 78 Morjm бы быть при- 1шеены непосредственно к краям листов 70 покрытия из слоистого материала без опасности накрыть эластомер- ную пленку. После наклеивания названных накладных полос .из того же cnpHC-- того материала на периферийные края листов эластомерной пленки панелей наносят эластомерный состав, обеспечивающий непрерывность пленки на всей внутренней поверхности слоя изоляционных элементов.

Другое расположение, панелей самой стенки заключается в их размещении параллельными рядами без смещения таким образом, что каждая прокладка между двумя панелями одного ряда находится в продолжении прокладки между панелями других рядов.

В структуре прокладки фиг.8, где для ясности чертежа опущено изображение крепежных средств изоляционных Элементов, промежуточное пространств.о между панелями 93 и 94 заполнено в его внешней части с параллельными краями пористым пенопластом 95, по- даваемым под давлением, обеспечиваю- щим максимальную герметичность, а в . его вн тренней части - с косыми краями , направленными в противоположные стороны, приклеенным с трапецеидальным сечением, обеспечивающим максимальную механическую прочность.

В варианте осуществления по фиг.9 промеж уточное прос гранство 96, находящееся во внешней части прокладки .между панелями 97 и 98, заполнено пористь& neiiOiijjacTOM; подаваемым под давлением па месте, тогда как парал- лельные между собой внутренние части боковые .стороны названных панелей склёенгзГ.-ме;«ду собой с помощью клеящего состава 99. Указанный затвер- девший и норнстый Р анолняюгщн мате- ри-тл является растлренной эпокс1щной шт полнуретановой смолой.

При испольэовашш в качестве за- твердевшего нористого нанолнительпог материала, яг1ля още1 ося регзультатом расширения вегцества, номе11;аемого прО рызнсты1М образом ме;зду самонесущей и термоизоля1,иоппыми элементами, все пзвес пале пигы не- D;ecTj:i, способние к расшнренню, а за- тег-i к последую.чему затвердеваниЮр не соответствугот требования, так как большое число из них имеют боль- Я1ую скорость расиире -1ия и/или быстрое 7Т зср;вдение, а в таких условиях jix использование может либо к смещению тер1-шизолнцио)пи)Х элементов из-за большого давлетп)., развиваемого во время расширения, либо к neiio. iuor-iy заполиешио пространств,

рлспололсенных самонесул, стеи и слое. - термоизоляционных эле- i-ieHTOB, в результг; е прелсдевреме п- пого отверждения, т.е. до осущест- полного расширения происходит той другое одновременно. Поэтому i;ei;:,ecTBO, которое может нодверггчться pacmnpcHiHo, долл:но иметь преимущественно относитеу1ьно медленное рас. лирешш, соответствующее слабому даБле П ю рас- гайрения, чтобы таким образом ТЕФМОИЗО ля1у1О}И1ые элементы могли бы легко оставаться на месте, удерлсигзая в нротивоно ложность силе расшфения названного вещества слабое нротиводавление па термоизоляционные элементы,

Иропитка назва И1ым веществом термоизоляционных элементов и/или само- ь есуией стенки t когда опа находится в деформируемом состоянии и может подвергаться расш1фени1о осуществляется с помоцью состава, которьгй получают ири смещении органической смолы, отверждающего вещества и агента расширения. ,Цля заполнения пространств, расположенных между са юпесущей стенкой и слоем термо- IiзOJИ pyющI-Ix элементов, предпочитают

использовать эпоксидную смолу из-за- трех преимуществ, которые она .обеспечивает по сравнению с нолиуретано- вой смолой: из-за ее более низкой температуры использования, из-за ее более медленного расширения и из-за ее лучшзтх механических свойств затвердевшего наполняющего материала, который из нее получается

Деформируемое вещество, которое молсет подвергаться расширению и которое может быть использовано для выполнения гшенок 1шеящего вещества в прокладках между элементами, образуя средство взаимного склеивания нрнлегающих сторон элементов, преимущественно имеет вид жидкого 1шея щего состава, в частности на базе эиокс1адно1 1 или полиуретановой смол,

И р и м е р 1 , Пол чают смесь на ос юве эпокслд 1ой смолы, используемо для паполнепия, за счет расширёшгя пространства, находящегося ме/вду слоем термонзоляционных элементов и пнешней самонесуш.ей стенкой, сиедую- iJiero состава, вес.ч: эпоксидная смол ( торговое название 5513 Л)100; .а101дее вещество (торговое на- име говапие Л) 65; агент расширения (.торговое наименова11ие .ДУ 650) 3-4, ,

, Характеристики отвердевшего и рас гииреппого веи1,ества, полученного из этого рецепта, с-гтедующне:,

Удельньп вее, кг/м 230

Прочность при ежа-

1ИИ (около), МПа3

Коэффидиепт с; маемости (около) , %б

Нодул ь упругости

(около), МПа151

Прочность на изгиб

(около), МПа,5,5

Прочность на срез

(около) ,, МТа2

П р и м е р 2. Смесь, которая в при-готовленном состоянии после смешения всех составляющих является более лшдкой, чем предыдущая, используется в качестве клеящего состава, способного к р.асшпрениго, для ззливю ш воз или соедипепкя между прилегаю- шдми термоизоляционными элементами (выполнение расширетнюй гашящей пле11ки), вес.ч,: эпоксидная смола (торговое иаименова нне 5521) 100; отверждающее вещество (торговое на- имсновапие МБ 2226) 55; агент расши )ения (торговое наименование ДУ 650) /,5.

П р и м 8 р 3. Получают смесь, которая представляет собой клей или ясидк11Й клеящий состав, пспользуег-шш для заливки швов прилегающих сторон последовательных термоизоляционных элементов, .: поли5 ретановая. смола (.торговое наименовагше НК 8205 Р) 100; отверждающее вещество (торговое наименование НК 5410) 25; вода 1,25.

Компоненты смесей по примерам I и 2 могут быть получены у швейцарской СИБЛ-ЖЕЙШ и у фирмы ПРОШАЛЬ, Сосьете де Продюи де л Апье, а компоненты по примеру 3 - у французской финры ХЕНКЕЛЬ,

Полосы из термоизолирующего материала , помещении; в промежутки между смежными термоизоляционными элементами , могут быть образованы из назваи- иого вещества в деформируемом состоянии и способного иодвергаться спонтанному и медленному расшт-феишо таким образом, чтобы названные полосы в конечном итоге превращались бы в затвердевшш пористый наполняющий материал, образующими из вещества за счет отверждения, причем BjiyTpen- 1ПОЮ поверхность этого материала предпочтительно механически выравнивают после затвердевания, чтобь достичь практически того же уровня, что и у внутренней поверхности слоя термо- изоляционных элементов.

Преимущества, вытекающие из использования деформируемого вещества, способного подвергаться расширению перед затвердеванием для заполнения пространства, имеющегося между самонесущей стенкой и слоем термоизоляционных элементов, следующ1{е.

Создание непрерывно клейкой связи между названными стенкой и слоем увеличивает надежность этой связи и предотвращает всякое проникновение воды или влаги через слой термоизоляидюнных элементов, замьша- шш или ограничение зоны самонесущей

стенк1г, которая подвержена воздей- ствшо терм11ческого градиента, создаваемого контактом криогенной жидкости с самоиесущей стенкой, в том случае, когда слой.термоизолирующих элементов случайно образует трещину по всей своей толщине.

Легкость монтажа и экономия материала из-за невысокой плотности затвердевшего и расширенного наполнительного материала, которьй заполняет пространство между внешней самонесущей стенкой и слоем термоизоли- руюцщх элементов, автоматическое восполнение -ошибок и неровностей поверхности вне шней самонесущей стенки, т.е., местных изменений толщины пространства , между этой стенкой и слоем термоизолирующих элементов, возможное устранение готиты для распределения 5 снлий, преимущественно из фанеры, которая обычно располагается на внешней стороне термоизолирующ11Х элементов . {

Бозмолсность не использовать специфические средства крепления слоя тер- моизолируюших элементов к внешней самонесущей стенке (например, шпильки ) из-за увеличения поверхности- сцепления и качества этого сцепления, что является результатом расширения упо янутого вещества во всем про- : странстве, имеющемся между самонесущей стенкой и слоем термоизсширующих элемеь тов.

Более слабые натяжения (в частности , при растяжении на уровне терме- изолирующих элементов) в случае дефор- ,мацш самонесущей стенки (например, деформация корпуса судна1 в результате постоянного упора термоизолирующих элементов в затвердевший и расширив-. шийся наполняющий материал и лучшее вос- ,приятие напряжений любого происхождения из-за того, что затвердевший и расширившийся материал имеет некоторую степень сжижаемости, например порядка 6%, в случае расширенной ЭПОКСИД1ГОЙ смолы.

В2 . 63 7

фиг.З