[发明专利]具有正交各向同性性态的可膨胀金属膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有正交各向同性性态的金属膜，其具有可膨胀的波纹从而适于储存诸如液化天然气等低温流体。

背景技术

LNG(液化天然气)一般是在大气压下具有大约-162℃沸点并且为了隔热储存在多重结构的储存舱内的低温液体。

这种LNG储存舱具有金属膜内舱和包围所述内舱的隔热层，以通过防止蒸发损耗来安全地储存超低温LNG。

因为金属膜与超低温LNG直接接触，其必须由在低温下具有优异的抗脆性断裂的金属材料制成以响应应力改变，并具有便于膨胀和收缩的结构以响应热和负载。从而，每个金属膜与另一个相邻金属膜以将共用边缘焊接在一起来保持内装物的气密性。

现有的LNG储存舱的金属膜描述如下。

图1和图2是示出根据现有实施例的LNG储存舱的金属膜的立体图。美国专利号3,118,523公开了“膨胀接头的连接件”，其中金属片的波纹1、2用在两个波纹的相交处形成的方形顶部或帽部3连接。

图3是示出根据另一个现有实施例的LNG储存舱的金属膜的立体图。美国专利号3,302,359公开了“波纹片状可缩壁件以及由其制成的容器或舱体”，其中在金属片201的波纹202a、202b的相交处形成有相交区域203。

图4是示出根据再一个现有实施例的LNG储存舱的金属膜的立体图。如图4所示，LNG储存舱的金属膜10具有纵向和横向可膨胀波纹11、12，不会引起由于约200℃的极热偏差导致的热应力。

除了上述的LNG储存舱的金属膜，已经开发出主要用于LNG运输船的热隔离舱的可膨胀金属膜。日本专利号昭50-21008公开了一种具有Y形交叉处的膜片，其中以120°形成重复的六边形波纹。日本专利号昭60-14959公开了一种具有三角形波纹以及与三角形波纹交叉的梯形波纹的膜片。日本专利号昭60-32079公开了一种膜片膨胀结构，其中表面突起的波纹分散地设置在至少一个集中区的周围。

此外，韩国专利申请号1994-11802公开了“LNG储存舱的膜片结构及制造方法”，其中膜片结构包括形成交叉形状的4个波纹和环形结。韩国专利申请号1994-11804公开了“用于LNG储存舱的膜片结构”，包括4个腿部，每个腿部包括横截面的(cross-sectioned)隔离波纹部、具有锯齿状接头的本体部、从本体部的端部向板部件缩进的膨胀部以及凹部。

另外，在“LNG运输船的隔离货舱的膜金属板”的韩国专利申请2003-83849、“LNG运输船的隔离货舱的膜金属板”的韩国专利申请2003-83850、“液化天然气储存舱的膜金属板”的韩国专利申请2003-92250、“用于LNG运输船的隔离货舱的具有平坦焊接接头部的膜金属板”的韩国专利申请2004-6648、“具有平坦焊接接头、储存低温液体的隔离货舱的膜金属板”的韩国专利申请号2004-9306、“LNG储存舱的膜金属板”的韩国专利申请号2004-21526以及“冷液容器以及其使用的元件”的美国专利号3,324,621中公开了各种金属膜片。

发明内容

技术问题

如上所述，根据图4的现有实施例的LNG储存舱的金属膜的波纹互相交叉处的各交叉部的高度不同。由于交叉处的不对称形状，纵向方向的平面刚性因此是横向方向的交叉部的二倍或以上，在低温下其还根据方向引起不同的热应力差。由于交叉处横向方向的波纹高度比纵向方向的相对高，因为晃动等压力波纹容易塌陷。

金属膜的平面刚性除了波纹自身形状的影响还受到双向弯折的交叉处的影响。即使因为横向方向波纹的高度和宽度更高，在根据方向的现有的金属膜刚性中，纵向方向的平面刚性应该比横向方向的平面刚性低，但实际上是横向方向的平面刚性更低。这是由现有的金属膜的交叉处的形状导致的，因为在横向方向的截面上形成了更多波纹。因此，产生了在低温收缩过程中金属膜在横向方面的热应力明显大于纵向方向的问题。

包括图1、图2和图3所描述的现有发明都试图在横向方向获得对称的形状或简化焊接线以解决上述问题。但是，还没解决在极低温度下影响热应力程度的平面刚性问题。还没有引入过可有效双向膨胀以降低平面刚性的交叉结构。因此，如果形成沿着波纹表面连接单元板的两个角部的直线或者形成直的焊接点，即使形成有波纹，也不会降低表面刚性，而会引起明显的热应力。

因为没有使用自动焊接机器人的夹持单元来夹持的膜结构夹持部，夹持单元是在制造使用图1、图2和图3所示的金属膜的储存舱中的主要考虑因素，在实际领域中应用时问题依旧存在。