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CN105164458A - 用于制造基本上不可渗透的壁的系统和方法 - Google Patents

用于制造基本上不可渗透的壁的系统和方法 Download PDF

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CN105164458A
CN105164458A CN201380074415.7A CN201380074415A CN105164458A CN 105164458 A CN105164458 A CN 105164458A CN 201380074415 A CN201380074415 A CN 201380074415A CN 105164458 A CN105164458 A CN 105164458A
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克里斯·彼得·约翰
迈克尔·约瑟夫·桑托罗
理查德·J·托伊伯
罗伯特·小卡尔·安德鲁斯
詹姆斯·爱德华·博尔韦格
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Bechtel Hydrocarbon Technology Solutions Inc
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Abstract

本发明提供了一种用于制造可以例如在流体存储罐中使用的基本上不可渗透混凝土壁的系统和方法以提高加压气体或流体的抗漏性并且降低制造成本。用于构造基本上不可渗透的壁的系统，其包括：模壳；框架；以及定位在所述模壳和所述框架之间的衬垫，该衬垫可释放地联接到所述模壳并且可释放地连接到所述框架。

Description

用于制造基本上不可渗透的壁的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2013年3月15日提交的美国临时专利申请序列No.61/791,521的优先权，并且其说明书通过引用的方式包含于此。
关于联邦政府资助研究的声明
不适用
技术领域
本发明通常地涉及用于制造基本上不可渗透的壁的系统与方法。更具体地说，本发明涉及制造可以例如在流体存储罐中使用的基本上不可渗透混凝土壁以提高对加压气体或流体的抗漏性并且降低制造成本。
背景技术
在具有液化天然气(LNG)的设施中，天然气通常地被清理杂质并且由此被冷却，以移除大量热能以使其达到液态。在此状态中，易于大量地运输与存储。LNG型存储罐通常地就地构造并且可以用于存储通常称为冷冻或低温流体的诸如氨、丙烷、丁烷、乙烯、氧、氩、氮、氢和氦。
由钢筋混凝土或预应力混凝土制成的冷冻流体存储罐通常内衬有金属衬垫以防气体、流体或者其它内容物移动通过混凝土底部、壁和/或顶部。对于底部来说，混凝土板具有简单地布置在混凝土表面的顶部上并且然后被焊接以便紧固的金属衬垫。对于罐混凝土顶部来说，具有附接的锚定件的金属衬垫可以是内侧模壳，以在浇注混凝土以后形成集成的顶部。存在多种制造技术以用于构造具有具有金属衬垫的壁，其包括使用加固衬垫。此技术使用焊接到金属衬垫的金属加固以便当浇注湿混凝土时对抗液压力。在图1中示出了利用金属加固的示例性现有技术系统100的局部横截面图像。系统100包括金属衬垫107，该金属衬垫包括多个面向内的锚定件110，其用于将湿混凝土浇注在金属衬垫107与模壳116之间以后将金属衬垫107固定到混凝土壁(未示出)。模壳116包括连续内表面118与支撑内表面118的多个桁架或肋部122。多个拉杆222在一端处固定到金属衬垫107的内表面并且通过多个锚定锥113在另一端固定到模壳116，以便当湿混凝土浇注在其中时用于系统100的结构支撑。包括多个竖直部分130与多个水平部分132的金属加固件被用于其它结构支撑，其可以焊接到如图1中所示的金属衬垫107的任一侧。然而，在构造混凝土壁与金属衬垫107的每个以后，金属加固件通常被移除与丢弃。可以通过切割其中它们焊接到金属衬垫107的各竖直部分130与各水平部分132来移除金属加固件。因此，除了花费时间将各金属加固件从系统100移除的代价以外，还发生了额外的材料成本。
为了克服利用加固衬垫的传统制造技术固有的弊端与延迟，已经尝试改进制造过程。例如，在美国专利申请公开No.2008/0302804中，独立式内部钢衬垫在浇注外部混凝土外壁以前是直立的。由于衬垫是“独立式”，意味着内部或外部模壳和/或加固部不是必要的，衬垫尺寸设计并且构造为当浇注混凝土壁时经受混凝土的液压力。因此，衬垫包括具有大于八毫米的通常厚度的板。外部混凝土壁中需要的并且被附接到衬垫的金属杆的闭合空间使得此类型的冷冻流体存储罐可以与传统冷冻流体存储罐不同。这些金属杆还称作为拉杆，该拉杆用于当浇注外混凝土壁时将衬垫保持到外模壳。由于此技术是要求首先独立式衬垫的构造、然后混凝土壁的构造的两个步骤过程，因此，由于材料(例如，衬垫的厚度)、要求用于两步骤过程的时间以及要求的模壳拉杆的固有的大体积，构造成本可能是不必要的高。
发明内容
由此，本发明通过提供用于制造基本上不可渗透混凝土壁的系统和方法满足了上述要求并且克服了现有技术中的一个或多个缺陷，该不可渗透混凝土壁可以例如用于流体存储罐中以提高对加压气体或流体的抗漏性并且降低制造成本。
在一个实施方式中，本发明包括用于构造基本上不可渗透的壁的系统，其包括：i)模壳；ii)框架；以及iii)定位在模壳与框架之间的衬垫，该衬垫可释放地联接到模壳并且可释放地连接到框架。
在另一个实施方式中，本发明包括基本上不可渗透的壁，其包括：i)稳定部分；以及ii)连接到稳定部分的一个侧面的衬垫，该衬垫包括附接到衬垫的外侧以将衬垫可释放地联接到模壳的多个附接凸耳，以及附接到衬垫的内侧以使衬垫可释放地连接到框架的多个凸耳。
在又一个实施方式中，本发明包括一种用于构造基本上不可渗透的壁的方法，其包括将稳定材料浇注到模壳与衬垫之间，该衬垫可释放地联接到模壳并且可释放地连接到该框架。
通过下面多个实施方式与相关附图的描述，本发明的其它方面、优点与实施方式对于本领域中的技术人员将变得显而易见。
附图说明
下面参照附图描述本发明，在附图中，相同的元件通过相同附图标记表示，其中：
图1是示出用于构造冷冻流体存储罐的示例性现有技术系统的局部横截面视图。
图2是示出了用于构造基本上不可渗透的壁的系统的一个实施方式的局部横截面视图。
图3是示出用于图2中的系统的框架的等距视图。
图4是示出用于支撑基本上不可渗透壁的稳定基部与加强构件的横截面视图。
图5是示出图4中的具有衬垫的横截面的局部横截面视图。
图6是示出在图2中的系统被从基本上不可渗透的壁的完整部分移除以前的图4中的横截面的局部横截面视图。
图7是示出在图2中的系统被从基本上不可渗透的壁的完成部分移除并且如所示被重新定位以后的图4中的横截面视图的局部横截面视图。
图8A是示出基本上不可渗透的壁在冷冻流体存储罐中的应用的局部横截面视图。
图8B是示出了在图8A中的圆圈中的细节的放大视图。
具体实施方式
具体地描述了本发明的主题，然而，描述本身并不用于限定本发明的范围。主题由此还可以结合其它当前或未来技术以其它方式体现，以包括与这里描述的那些类似的不同步骤或者步骤组合。此外，尽管术语“步骤”可以在此用于描述使用的方法的不同元件，但是除非另外地通过描述明确地限定特定顺序，否则此术语不应解释为暗指这里公开的多个步骤中或多个步骤之间的任何特定顺序。尽管下面的描述涉及用于冷冻流体的存储罐，但是本发明的系统与方法不限于此并且可以包括其中基本上不可渗透的壁可以用于实现类似结果的其它应用。
现在参照图2，示出了用于构造基本上不可渗透的壁的系统200的一个实施方式的局部横截面视图。系统200包括金属框架208，该金属框架包括通常地焊接或者固定到多个水平构件215b的多个竖直构件215a。竖直构件215a可以相对于彼此等距地隔开。同样地，水平构件215b可以相对于彼此等距地隔开。在图3中示出了示例性金属框架208的等距视图，其包括未相对于彼此等距地隔开的水平构件215b。竖直构件215a和水平构件215b可以通过诸如焊接的任何永久方式附接到彼此或者它们可以由除了金属以外的满足预定载荷要求的材料制成。金属框架208还可以是弯曲的。
系统200还包括衬垫207，该衬垫优选地由金属或钢制成的，然而，该衬垫可以由对抗流体的横穿移动(即基本上是不可渗透)的任何其它可比较的合成材料制成。衬垫207可以包括通过金属焊接件或者其它材料连接的一个或多个部分。衬垫207还包括永久地附接到衬垫207的外侧的多个附接凸耳211以及永久地附接到衬垫207的内侧的多个凸耳214。当力(γc)施加在衬垫207上时，为了将力传递通过衬垫207的目的，多个附接凸耳211中的每个都相对于衬垫207与多个凸耳214中的相应一个相反地定位。多个附接凸耳211可以通过能够将多个附接凸耳211永久地附接到衬垫207的外侧的焊接或者任何其它方式被永久地附接到衬垫207的外侧。同样地，多个凸耳214可以通过能够将多个凸耳214永久地附接到衬垫207的内侧的焊接或者任何其它方式被永久地附接到衬垫207的内侧。多个凸耳214中的每个都可以以可释放的方式连接到竖直构件215a或者水平构件215b，以用于将衬垫207可释放地连接到框架。例如，多个凸耳214中的每个都可以包括相应的开口217以便接收穿过竖直构件215a或水平构件215b中的另一个开口(未示出)的销钉。衬垫207还包括永久地附接到衬垫207的外侧的多个锚定件210，以用于将衬垫207连接与集成到优选地由混凝土制成的稳定部分(未示出)。
系统200还包括模壳216，该模壳包括可以竖直地和/或水平地定位在连续内表面218上的多个桁架或肋部222。由此，多个桁架222支撑内表面218。模壳216与框架208可以被构造成尺寸与形状基本上相似的部分。用于构造模壳216的材料可以包括木材、金属、任何合成材料或其组合。然而，模壳216的内表面218包括多个可移除模壳锚定件213，该锚定件213包括用于接收金属拉杆212的附接设备。由此，每个金属拉杆212在一端处连接到多个附接凸耳211，并且在另一端处连接到多个模壳锚定件213。每个金属拉杆212都可以受到衬套的保护，使得在完成基本上不可渗透的壁的每个部分以后，都可以移除与再使用各金属系杆212。通过此种方式，衬垫207可以可释放地联接到模壳216以通过浇注在衬垫207与模壳216之间的混凝土或者任何其它材料来抵抗施加在衬垫207上的力(γc)。模壳216的内表面218由此优选地由能够经受施加在衬垫207上的力(γc)以将拉伸载荷传递到过个金属拉杆212、附接凸耳211、凸耳214与模壳锚定件213的任何材料制成。在混凝土稳定部分的内侧表面上，横向力(γc)通过衬垫207被传递到框架208中，这反过来使得多个附接凸耳211、金属拉杆212、模壳锚定件213与凸耳214被拉紧并且使载荷平衡。
尽管基本上不可渗透的壁可以包括施加如图2中所示的力(γc)的混凝土部分(未示出)，但是其可以包括由不同材料制成的类似部分以使基本上不可渗透的壁稳定。由此，基本上不可渗透的壁可以包括由混凝土制成的稳定部分以及衬垫207。衬垫207通过多个锚定件210连接到稳定部分的侧面。一旦利用系统200完成基本上不可渗透的壁的一部分，衬垫207通过嵌入稳定部分中的多个锚定件210以及多个附接凸耳211保持连接到稳定部分。多个金属拉杆212、多个模壳锚定件213与模壳216可以被移除并且再使用。同样地，框架208可以被移除与再使用。可以通过将多个凸耳214从衬垫207的外表面切除而选择性地移除它们。如果多个金属拉杆212中的每个都通过保护衬套定位，那么可以在移除模壳216以后移除它们，由于每个金属系杆212都从多个附接凸耳211中的相应一个分离，因此使得多个模壳锚定件213与多个金属拉杆212一起被移除。由此，模壳216与框架208可以用于构造基本上不可渗透的壁的另一个部分。
现在参照图4-图7，示出了用于制造基本上不可渗透的壁的方法。
在图4中，示出了稳定基部402与加强构件408的横截面视图。稳定基部402可以由混凝土或者任何其它材料制成，其中加强构件408可以被定位并且固定以用于基本上不可渗透的壁的构造。加强构件408可以是钢筋或者可以用于加强与支撑基本上不可渗透的壁的任何其它刚性材料。由此，加强构件408是可选择的，以及衬垫基部407是可选择的，该衬垫基部可以被用于覆盖稳定基部402以在由构造完整的基本上不可渗透的壁形成的封闭空间(enclosure)内形成用于容纳流体的基本上不可渗透的基部。由此，衬垫基部407可以由诸如例如金属或钢铁的任何基本上不可渗透材料制成。
在图5中，示出了图4的局部横截面视图，其具有包括多个锚定件210、附接凸耳211与凸耳214的衬垫207。在基本上不可渗透的壁旨在延伸到衬垫基部407的情形中，用于容纳流体的目的，衬垫207优选地在焊接部502处焊接到衬垫基部407并且形成基本上不可渗透密封件。
在图6中，示出了在系统200被从基本上不可渗透的壁的完成部分移除以前的图4的局部横截面视图。系统200保持在适当位置中，同时优选地是混凝土的稳定部分604硬化。脚手架602可以附接到模壳216与框架208，以便利用系统200固定衬垫207的另一个部分并且在先前构造的部分上方构造基本上不可渗透的壁的另一个部分。
在图7中，示出了在系统200被从基本上不可渗透的壁的完成部分移除并且如示出地被再定位以后的图4的局部横截面视图。这里，系统200被从图6中的稳定部分604移除并且被再定位以构造另一个稳定部分。如通过稳定部分604与衬垫207所显示的，可以在稳定部分604的顶部上构造另一个稳定部分，其中，当系统200被移除并且向上移动以构造另一个稳定部分时，另外的脚手架706可以被用于移除多个模壳锚定件213。脚手架602可以用于定位如虚线示出的衬垫207的另一个部分并且然后将其焊接到衬垫207，该衬垫在通过脚手架602移除系统200以前一般被连接到另一个稳定部分，并且被再定位以构造基本上不可渗透的壁的下一个部分。由此，构造接合部702存在于基本上不可渗透的壁的各稳定部分之间。如果需要第三稳定部分，可以将底部脚手架(未示出)定位在稳定部分604周围以便移除多个凸耳214，同时脚手架602与另外的脚手架706被重新定位以便分别构造下一个稳定部分与移除多个模壳锚定件213。
现在参照图8A，示出了在低温流体存储罐中的基本上不可渗透的壁的局部横截面视图。存储罐800包括优选地由金属制成的内罐，此内罐包括内罐底部801a与内罐壁801b。混凝土板802形成支撑内罐与其它部分的存储罐800的基部。混凝土壁803通过将混凝土壁803定位在混凝土板的周边附近部分地包围存储罐800，并且混凝土壁803可以是圆柱形、正方形或者对于存储冷冻流体来说实用的任何其它形状。优选地由混凝土制成的顶部804形成有接合混凝土壁803的顶端以便包围存储罐800的周边。平台805从存储罐800中的顶棚悬置以便支撑多个绝缘件820。在内罐壁801b周围使用其它绝缘件806。基本上不可渗透的金属衬垫抵靠混凝土板802、混凝土壁803以及顶部804定位，其包括金属底部衬垫807a、金属侧面衬垫807b以及金属顶部衬垫807c。基本上不可渗透金属衬垫用于防止流体传送到存储罐800中和传送出存储罐800。底部支撑垫808包括用于支撑内罐的块状绝缘件。热保护角部分包括金属底部809a与金属壁809b。金属底部809a定位在内罐下方并且在内罐底部801a与金属底部衬垫807a之间。金属壁809b相似地定位在内罐壁801b与金属侧面衬垫807b之间。由此，金属底部809a被连接到金属壁809b，金属壁连接到金属侧面衬垫807b。本领域中的技术人员应该理解的是，内罐与热保护角部分可以或者可以不被包括在其中制造与利用基本上不可渗透的壁的存储罐800的设计中。
现在参照图8B，示出了在图8A中的圆圈中的细节的放大视图。利用图2中的系统构造金属侧面衬垫807b与混凝土壁803以形成基本上不可渗透的壁。一旦移除图2中的系统，基本上不可渗透的壁包括具有混凝土壁803与基本上不可渗透金属衬垫的稳定部分，该基本上不可渗透金属衬垫包括金属侧面衬垫807b、用于将金属侧面衬垫807b可释放地联接到模壳的多个附接凸耳811以及用于将金属侧面衬垫807b固定到混凝土壁803的多个混凝土锚定件810。
因此，本发明的系统与方法由于混凝土壁的每个部分都在一个步骤中构造，允许在不需要过大金属衬垫厚度、过多金属拉杆或者焊接到衬垫的传统加固的情况下的金属衬垫与框架的集成。
尽管已经联系当前优选实施方式描述了本发明，但是本领域中的技术人员应该理解的是其不用于使本发明限定于这些实施方式。因此，可以预期的是，在不偏离通过所附权利要求与其等效物限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对公开的实施方式作出多种另选实施方式与修改。

Claims (20)

1.一种用于构造基本上不可渗透的壁的系统，其包括：
模壳；
框架；以及
定位在所述模壳与所述框架之间的衬垫，所述衬垫可释放地联接到所述模壳并且可释放地连接到所述框架。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述衬垫是基本上不可渗透的。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述衬垫包括永久地附接到所述衬垫的外侧的多个附接凸耳以及永久地附接到所述衬垫的内侧的多个凸耳。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述多个附接凸耳中的每个都相对于所述衬垫与所述多个凸耳中的相应一个相反地定位，以用于当力施加到所述衬垫上时，通过所述衬垫将力传递到所述框架中。
5.根据权利要求3所述的系统，其中，所述多个附接凸耳中的每个都被焊接到所述衬垫的所述外侧并且所述多个凸耳中的每个都被焊接到所述衬垫的所述内侧。
6.根据权利要求3所述的系统，其中，所述多个凸耳中的每个都可释放地连接到所述框架。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个附接凸耳的每个都可释放地连接到所述模壳。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述衬垫包括永久地附接到所述衬垫的外侧的多个锚定件。
9.一种基本上不可渗透的壁，其包括：
稳定部分；以及
连接到稳定部分的一个侧面的衬垫，所述衬垫包括附接到衬垫的外侧以用于将所述衬垫可释放地联接到模壳的多个附接凸耳；以及附接到衬垫的内侧以用于将所述衬垫可释放地连接到框架的多个凸耳。
10.根据权利要求9所述的壁，其中，所述衬垫是基本上不可渗透的。
11.根据权利要求9所述的壁，其中，所述多个附接凸耳中的每个都相对于所述衬垫与所述多个凸耳中的相应一个相反地定位，以用于当力施加在所述衬垫上时通过所述衬垫将力传递到所述框架中。
12.根据权利要求9所述的壁，其中，所述多个附接凸耳中的每个都焊接到所述衬垫的所述外侧，并且所述多个凸耳中的每个都焊接到所述衬垫的所述内侧。
13.根据权利要求9所述的壁，其中，所述衬垫包括永久地附接到所述衬垫的外侧的多个锚定件。
14.根据权利要求13所述的壁，其中，所述衬垫通过所述多个锚定件连接到所述稳定部分的所述一个侧面。
15.一种用于构造基本上不可渗透的壁的方法，其包括将稳定材料浇注到模壳与衬垫之间，所述衬垫可释放地联接到所述模壳并且可释放地连接到所述框架。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述稳定材料是混凝土。
17.根据权利要求15所述的方法，其中，所述稳定材料被浇注用于形成所述基本上不可渗透的壁的一部分。
18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述衬垫是基本上不可渗透的并且具有小于八毫米的厚度。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括在完成所述基本上不可渗透的壁的所述部分以后移除所述模壳与所述框架。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括将所述稳定材料浇注在所述模壳与另一个衬垫之间用于形成所述基本上不可渗透的壁的另一部分，所述另一个衬垫可释放地联接到所述模壳并且可释放地连接到所述框架。
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