CN111237629B - 船用天然气储罐 - Google Patents

Abstract

本发明涉及LNG技术领域，具体涉及一种船用天然气储罐。包括内容器、套设于内容器外的外壳、与内容器相连通并向外穿出外壳的出液管道，及防泄漏组件；防泄漏组件包括防漏套管、充装管和封堵装置；防漏套管套接于出液管道上；防漏套管与出液管道之间形成夹层环腔；充装管一端固定于防漏套管上，与夹层环腔相连通；充装管和夹层环腔一同形成一封闭腔室；封堵装置设于充装管上对封闭腔室进行单向封堵；封堵装置只允许外界气体经该封堵装置单向进入封闭腔室中；封闭腔室中充装有惰性气体，且封闭腔室中的气压高于内容器的设计蒸汽压。在压差作用下，惰性气体对出液管道产生气封作用，抑制出液管道的液体向外溢出，大大减少了低温液体的喷出量。

Description

船用天然气储罐

技术领域

本发明涉及LNG技术领域，具体涉及一种船用天然气储罐。

背景技术

请参阅图1，在现有技术的船用天然气储罐中，内容器1＇不可避免地在最低液位下设有开孔，开孔处固定有出液接头3＇，内容器1＇通过出液接头3＇与不锈钢管道4＇的一端相接并连通。不锈钢管道4＇伸出外壳2＇，并与外壳2＇进行焊接，而不锈钢管道4＇的另一端与截止阀5＇进行焊接。其中，不锈钢管道4＇需经过折弯，以满足工艺管口及设计需要。

在不锈钢管道4＇的安装制造过程中，以下因素将导致不锈钢管道4＇存在意外泄漏风险：1、出液接头3＇与不锈钢管道4＇的焊接接头，以及不锈钢管道4＇与截止阀5＇的焊接接头，两者的性能均低于原本不锈钢管道4＇的管材性能，在热应力的作用下，不锈钢管道4＇存在意外破裂风险。2、不锈钢管道4＇在满足设计条件下，需进行冷弯，奥氏体不锈钢组织将产生变化，出现少量的马氏体和铁素体，在低温和疲劳载荷的联合作用下，不锈钢管道4＇极易产生裂纹，进而导致天然气泄漏。3、在外壳2＇和不锈钢管道4＇的焊接处，不锈钢管道4＇的管壁较薄，若焊接参数不当，将导致焊接存在缺陷，甚至不锈钢管道4＇发生破裂。

以上原因容易导致不锈钢管道4＇在使用过程中破裂，一旦形成贯穿裂纹，将导致低温液体源源不断地流出，直至罐内低温液体排尽，同时供气系统完全处于瘫痪状态，整个船舶处于天然气不断泄漏、气化及排放的危险状态，不利于船舶安全有效运行。

发明内容

本发明的目的即在于提供一种船用天然气储罐，以解决现有技术中船用天然气储罐的不锈钢管道的低温液体发生泄漏而危及船舶安全的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明提供一种船用天然气储罐，包括内容器、套设于内容器外的外壳、与内容器相连通并向外穿出外壳的出液管道，及防泄漏组件；所述防泄漏组件包括防漏套管、充装管和封堵装置；防漏套管套接于所述出液管道上；所述防漏套管与所述出液管道之间形成夹层环腔；充装管一端固定于所述防漏套管上，与所述夹层环腔相连通；所述充装管和所述夹层环腔一同形成一封闭腔室；封堵装置设于所述充装管上对所述封闭腔室进行单向封堵；所述封堵装置只允许外界气体经该封堵装置单向进入所述封闭腔室中；所述封闭腔室中充装有惰性气体，且所述封闭腔室中的气压高于所述内容器的设计蒸汽压。

优选地，所述防泄漏组件还包括填充于所述夹层环腔中的第一保温材料。

优选地，所述充装管具有沿竖向延伸的第一竖向管段；所述第一竖向管段的下端与所述防漏套管连接；所述第一竖向管段内盛装有第二保温材料；所述第二保温材料为粒状。

优选地，所述第二保温材料为珠光砂。

优选地，所述充装管还具有弯管段和沿竖向延伸的第二竖向管段；所述弯管段的两端分别连通所述第一竖向管段的上端和所述第二竖向管段的上端；所述第二竖向管段与所述第一竖向管段并列布置；所述封堵装置设于所述第二竖向管段上。

优选地，所述第一保温材料由玻璃纤维纸和/或珠光砂组成。

优选地，所述封堵装置包括阀体和阀芯；阀体设有限位腔室，及分别与限位腔室相连通的进气口和出气口；所述阀体安装于所述充装管上，所述进气口与外界连通，所述出气口与所述封闭腔室连通；阀芯可活动地位于限位腔室中，能够在压差作用下在所述进气口与所述出气口之间运动；

其中，在进气口处压力大于出气口处压力时，所述阀芯远离所述进气口，所述阀芯与所述限位腔室的腔壁之间形成充气间隙，而使外界气体能够通过所述充气间隙和所述出气口进入所述封闭腔室中；在出气口处压力大于进气口压力时，所述阀芯往所述进气口方向移动并封堵所述进气口。

优选地，所述防泄漏组件还包括用于检测所述夹层环腔内的气压的传感器；所述传感器设于所述防漏套管上。

优选地，所述船用天然气储罐还包括设于内容器的底部上的出液接头，以及设于所述出液管道上的阀门；所述阀门位于所述外壳的外部；

所述出液管道通过所述出液接头与所述内容器相连通；所述防漏套管的两端分别固定连接所述出液接头和所述阀门。

优选地，所述防漏套管与所述外壳连接固定。

由上述技术方案可知，本发明的优点和积极效果在于：防漏套管与出液管道之间具有夹层环腔；防漏套管上固定并连通有充装管，充装管上设有封堵装置；封堵装置用于对充装管进行单向封堵，以限制封闭腔室中的气体流出，且外部的惰气供给单元可通过封堵装置单向地对封闭腔室充装惰性气体；封闭腔室中的气压高于内容器中的设计蒸汽压；出液管道不与外壳进行焊接；当出液管道发生意外破损而形成贯穿裂纹时，惰性气体进入出液管道中，大大减少了低温液体的喷出量；并且，在封堵装置的作用下，喷出到夹层环腔中的低温液体所气化成的低温气体无法脱离封闭腔室，而增大了封闭腔室的气压，进一步减少低温液体的喷出量；由此，天然气储罐可继续使用，直至液化天然气使用完毕，保证船舶安全有效运行。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。

图1为本发明现有技术的船用天然气储罐的结构示意图；

图2为本发明船用天然气储罐优选实施例的结构示意图；

图3为图2所示的船用天然气储罐的充装管的A向结构示意图；

图4为图3所示的船用天然气储罐的充装管的B处放大示意图。

标号说明：1＇、内容器；2＇、外壳；3＇、出液接头；4＇、不锈钢管道；5＇、截止阀；1、内容器；2、外壳；3、出液接头；4、出液管道；5、阀门；6、防泄漏组件；61、防漏套管；62、充装管；621、第一竖向管段；622、第二竖向管段；63、封堵装置；631、阀体；6311、限位腔室；6312、进气口；6313、出气口；632、阀芯；6321、第一块体；6322、第二块体；6323、第一密封圈；6324、第二密封圈；65、第一保温材料；66、第二保温材料；67、夹层环腔；68、封闭腔室；7、气罐连接处所。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图2，本实施例中，船用天然气储罐包括内容器1、外壳2、出液接头3、出液管道4、阀门5、防泄漏组件6，及气罐连接处所7。

其中，内容器1用于盛装低温液体。外壳2套设于内容器1外，外壳2与内容器1之间填充有保温材料并形成真空环境。出液接头3设于内容器1的底部上。出液管道4通过出液接头3与内容器1相连通，并向外穿出外壳2。阀门5设于出液管道4上，并位于外壳2的外部。防泄漏组件6设于出液管道4上。气罐连接处所7用于对出液管道4、阀门5和防泄漏组件6进行包裹，防止低温液体泄漏至船体甲板。

内容器1包括第一筒体和封堵于第一筒体的两端上的两第一封头。外壳2包括第二筒体和封堵于第二筒体的两端上的两第二封头。第二筒体位于第一筒体的外侧；两第一封头均位于两第二封头之间。内容器1和外壳2之间形成一夹层空间。出液接头3设置在第一筒体的底部。出液管道穿过夹层空间而从第二封头穿过。阀门5采用截止阀。

防泄漏组件6包括防漏套管61、充装管62、封堵装置63、传感器(未图示)、第一保温材料65和第二保温材料66。

防漏套管61的内管径大于出液管道4的外管径，防漏套管61套接于出液管道4上，并且，防漏套管61穿过外壳，防漏套管61的内端固定连接出液接头3，防漏套管的外端固定连接阀门5，出液接头3和阀门5分别将防漏套管61的两端进行封堵，使得防漏套管61与出液管道4之间形成一夹层环腔67。防漏套管61的管壁与外壳2进行焊接，形成管道支撑点，防止晃动。防漏套管可以采用不锈钢材质。

第一保温材料65填充于夹层环腔67中。第一保温材料65由玻璃纤维纸和/或珠光砂组成。具体地，第一保温材料65可单独采用玻璃纤维纸，玻璃纤维纸包覆于出液管道4上。或者，第一保温材料65单独采用珠光砂，珠光砂充填于夹层环腔67中。当然，也可将玻璃纤维纸包覆于出液管道4上，并将珠光砂充填于夹层环腔67中，即将玻璃纤维纸和珠光砂结合起来使用。

请参阅图3，充装管62的一端固定于防漏套管61上，并与夹层环腔67相连通。充装管62和夹层环腔67一同形成一封闭腔室68。封闭腔室68中充装有惰性气体，且封闭腔室68中的气压高于内容器1的设计蒸汽压。

其中，惰性气体可以为氮气或氩气等。利用惰性气体的低导热率特性和低沸点的特性，可实现对出液管道4的保温。

请参阅图3和图4，充装管62呈U形，其包括平行间隔布置的第一竖向管段621和第二竖向管段622，以及连接第一竖向管段621和第二竖向管段622的弯管段。第一竖向管段621和第二竖向管段622均沿竖向延伸。弯管段的两端分别连通第一竖向管段的上端和第二竖向管段的上端。第一竖向管段621的下端与防漏套管61连接。第二竖向管段的下端作为充装口，用于连接外部的惰气供给单元。

值得一提的是，第一竖向管段621内盛装有第二保温材料66，第二保温材料66能够在第一竖向管段621中活动；第二保温材料66呈粒状。具体地，第二保温材料66为珠光砂。当夹层环腔67中的第一保温材料65因船舶震动而产生沉降时，第一竖向管段621内的珠光砂能够即时进入夹层环腔67内进行补充，有效保证夹层环腔67的保温效果。

第二竖向管段622包括第一次级管段，和位于第一次级管段下方的第二次级管段。第一次级管段与第一竖向管段621相连通。第一次级管段通过封堵装置63与第二次级管段连接。第一次级管段的下端口的口径由下向上逐渐变小。

封堵装置63设于充装管62上，以对封闭腔室68进行单向封堵，进而维持夹层环腔67的气压。换而言之，封堵装置63只允许外界气体经该封堵装置63单向进入封闭腔室68中。

封堵装置63包括阀体631和阀芯632。

阀体631设有限位腔室6311、与限位腔室6311相连通的进气口6312，及与限位腔室6311相连通的出气口6313。阀体631安装于第二竖向管段622上。进气口6312通过第二次级管段与外界连通。出气口6313通过第一次级管段和第一竖向管段621与封闭腔室68相连通。阀体631与第一次级管段的下端连接固定，并且出气口6313的口径与第一次级管段的下端口的边沿的口径相同。

阀芯632可活动地位于限位腔室6311中，能够在压差作用下在进气口6312与出气口6313之间运动。阀芯632受限于第一次级管段，以使阀芯632在进气口与出气口的气压相等时，能够在重力作用下自然下落于进气口上。当然，也可设计第一次级管段的下端口的口径大于出气口6313的口径。

阀芯632包括第一块体6321、第二块体6322、第一密封圈6323和第二密封圈6324。第二块体6322凸伸于第一块体6321的中间部上。

第一块体6321的形状大小与限位腔室6311的空间相适配，即第一块体6321与限位腔室6311的侧面腔壁之间存在第一间隙。第一块体6321的底面的边缘部上开设有环状的第一安装槽；第一安装槽内固定有第一密封圈6323；第一密封圈6323能够贴合于限位腔室6311的底面腔壁。

第二块体6322可活动地插接于进气口6312中。第二块体6322的侧面上开设有第二安装槽；第二安装槽内固定有第二密封圈6324。

在出气口6313处压力大于进气口6312压力时，阀芯632往进气口6312方向移动，第一密封圈6323贴合于限位腔室6311的底面腔壁，且第二块体6322插接于进气口6312中，第二密封圈6324贴合于进气口6312的侧壁，以封堵进气口6312。利用阀芯632的重力，使得阀芯632能够更为稳定地封堵于进气口6312。

在进气口6312处压力大于出气口6313处压力时，第二块体6322远离进气口6312，阀芯632与限位腔室6311的底面腔壁之间形成第二间隙，第二间隙和第一间隙组成一充气间隙。外界气体能够通过充气间隙和出气口6313进入封闭腔室68中。

传感器设于防漏套管61上，并用于检测夹层环腔67内的气压，当出液管道4发生意外破损而形成贯穿裂纹时，封闭腔室68中的惰性气体进入出液管道4中，传感器能够检测到封闭腔室68内的压力值降低，进行报警，以提醒工作人员。

请参阅图2和图3，本实施例的工作原理：外部的惰气供给单元向充装管62充装惰性气体，惰性气体经封堵装置63进入封闭腔室68中。在封闭腔室68内的气压达到预设压力值(其中，该预设压力值高于内容器1的设计蒸汽压)时，停止充装惰性气体，此时，封闭腔室68内的气压高于外界大气压，封堵装置63限制封闭腔室68内的惰性气体流出到外界。

当出液管道4发生意外破损而形成贯穿裂纹时，因封闭腔室68内气压大于内容器1的设计蒸汽压，在压差作用下，惰性气体对出液管道4产生气封作用，抑制出液管道4的液体向外溢出，大大减少了低温液体的喷出量。同时，在封堵装置63的作用下，喷出到夹层环腔67中的低温液体所气化成的低温气体无法脱离封闭腔室68，不会向外界溢出，提高使用安全性。并且，低温液体所气化成的低温气体增大了封闭腔室68的气压，进一步减少低温液体的喷出量。由此，天然气储罐可继续使用，直至液化天然气使用完毕，保证船舶安全有效运行。弥补了之前一旦出液管道4发生泄漏，需立即停止使用和进行维修的状态。另外，在压差作用下，惰性气体可以进入出液管道4中，封闭腔室68内的压力值会降低，传感器检测到该压力降低可进行报警，提醒操作人员，进一步提高安全性。

本发明至少具有以下优点：

1、防漏套管61与出液管道4之间具有夹层环腔67；防漏套管61上固定并连通有充装管62，充装管62上设有封堵装置63；封堵装置63用于对充装管62进行单向封堵，以限制封闭腔室68中的气体流出，且外部的惰气供给单元可通过封堵装置63单向地对封闭腔室68充装惰性气体；封闭腔室68中的气压高于内容器1中的设计蒸汽压；出液管道4不与外壳2进行焊接；当出液管道4发生意外破损而形成贯穿裂纹时，高压的惰性气体进入出液管道4中，大大减少了低温液体的喷出量；并且，在封堵装置63的作用下，喷出到夹层环腔67中的低温液体所气化成的低温气体无法脱离封闭腔室68，而增大了封闭腔室68的气压，进一步减少低温液体的喷出量；由此，天然气储罐可继续使用，直至液化天然气使用完毕，保证船舶安全有效运行。

2、当夹层环腔67中的第一保温材料65因船舶震动而产生沉降时，第一竖向管段621内的珠光砂能够即时进入夹层环腔67内进行补充，有效保证夹层环腔67的保温效果。

3、当出液管道4发生意外破损而形成贯穿裂纹时，封闭腔室68中的惰性气体进入出液管道4中，传感器能够检测到封闭腔室68内的压力值降低，进行报警，以提醒工作人员，提高船用天然气储罐的安全性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种船用天然气储罐，包括内容器、套设于内容器外的外壳，及与内容器相连通并向外穿出外壳的出液管道，其特征在于，还包括防泄漏组件；所述防泄漏组件包括：

防漏套管，套接于所述出液管道上；所述防漏套管与所述出液管道之间形成夹层环腔；

充装管，其一端固定于所述防漏套管上，与所述夹层环腔相连通；所述充装管和所述夹层环腔一同形成一封闭腔室；所述充装管具有沿竖向延伸的第一竖向管段、弯管段和沿竖向延伸的第二竖向管段；所述第一竖向管段的下端与所述防漏套管连接；所述弯管段的两端分别连通所述第一竖向管段的上端和所述第二竖向管段的上端；所述第二竖向管段与所述第一竖向管段并列布置；封堵装置设于所述第二竖向管段上；所述第一竖向管段内盛装有第二保温材料；所述第二保温材料为粒状；

封堵装置，设于所述充装管上对所述封闭腔室进行单向封堵；所述封堵装置只允许外界气体经该封堵装置单向进入所述封闭腔室中；

所述封闭腔室中充装有惰性气体，且所述封闭腔室中的气压高于所述内容器的设计蒸汽压。

2.根据权利要求1所述的船用天然气储罐，其特征在于，所述防泄漏组件还包括填充于所述夹层环腔中的第一保温材料。

3.根据权利要求1所述的船用天然气储罐，其特征在于，所述第二保温材料为珠光砂。

4.根据权利要求2所述的船用天然气储罐，其特征在于，所述第一保温材料由玻璃纤维纸和/或珠光砂组成。

5.根据权利要求1所述的船用天然气储罐，其特征在于，所述封堵装置包括：

阀体，其设有限位腔室，及分别与限位腔室相连通的进气口和出气口；所述阀体安装于所述充装管上，所述进气口与外界连通，所述出气口与所述封闭腔室连通；

阀芯，可活动地位于限位腔室中，能够在压差作用下在所述进气口与所述出气口之间运动；

其中，在进气口处压力大于出气口处压力时，所述阀芯远离所述进气口，所述阀芯与所述限位腔室的腔壁之间形成充气间隙，而使外界气体能够通过所述充气间隙和所述出气口进入所述封闭腔室中；在出气口处压力大于进气口压力时，所述阀芯往所述进气口方向移动并封堵所述进气口。

6.根据权利要求1所述的船用天然气储罐，其特征在于，所述防泄漏组件还包括用于检测所述夹层环腔内的气压的传感器；所述传感器设于所述防漏套管上。

7.根据权利要求1所述的船用天然气储罐，其特征在于，所述船用天然气储罐还包括设于内容器的底部上的出液接头，以及设于所述出液管道上的阀门；所述阀门位于所述外壳的外部；

所述出液管道通过所述出液接头与所述内容器相连通；所述防漏套管的两端分别固定连接所述出液接头和所述阀门。

8.根据权利要求1所述的船用天然气储罐，其特征在于，所述防漏套管与所述外壳连接固定。

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