CN1076230C - 无模爆炸整体成形粉末颗粒罐式集装箱 - Google Patents

Abstract

一种用于铁路、公路、水路联运和物料存储自卸的粉木，颗粒罐式集装箱。它是利用国际标准集装箱的金属外框架加经无摸爆炸整体成形的圆滑过渡的曲面罐体和专用泵、阀、管路和流化床所组成。由此解决了散装粉末和颗粒物料储、运、卸的难题。这种粉末、颗粒罐式集装箱中的罐体外形为圆滑过渡的曲面， 造型美观、受力好、重量轻、制造成本低、生产周期短，并具有自卸功能。

Description

无摸爆炸整体成形粉末颗粒罐式集装箱

本发明涉及的是一种用于铁路、公路、水路联运和物料存储自卸的粉末、颗粒罐式集装箱。

现有粉末颗粒储运有四种方式：第一种为袋装，这种袋装方式极为不合理。以中国水泥袋装为例，1995年中国袋装水泥包装费155亿元人民币(40元/吨)。1996年中国全国袋装水泥产量4.05亿吨，包装费升至162亿元人民币，消耗牛皮纸230万吨，折合优质木材1336万立方米，相当于全国木材采伐量的1/5。仅1996年袋装水泥破损高达2027万吨，折合人民币50.68亿元；另外袋装水泥存放三个月其强度降低15～20％；后患无穷。近年发展起来的塑编组合袋，占水泥总包装袋中的63.5％。这种包装袋却存在严重缺点：不防潮，容易造成水泥强度下降，挺度差，包装水泥后变型，搬运时内衬纸容易破裂使水泥漏出造成水泥资源流失和环境污染；包装袋表面粗糙，不易印刷；无法回收利用。国家建材局下文通知淘汰这种包装材料，并要求各水泥生产企业尽快停止使用这种包装袋，最迟不得超过1996年12月31日；第二种方式是，公路、铁路、水路专用散装粉末槽车、罐车和船只，这种槽车、罐车和船只成本高、利用率低、互换性差、系统配套要求高，也不适合我国的国情；第三种是在金属外框架内加一卧式罐体而组成的一种罐式箱。这种罐式箱的罐体制造是在一个卷焊成的圆柱体两侧组焊上一对封头而成的。这种罐式箱的制作工艺复杂，箱体重量大，制作成本高，罐体受力不合理，物料不能自卸。罐式箱中卧罐封头的制作是为通过油压机和模具将圆形金属板料压制成封头或采用大型旋压机将金属板旋压成封头，由于油压机、模具和旋压机的必须使用和每制造一种形状或尺寸规格的封头就需要相应的一种形状、尺寸规格的模具，而且能够生产这种罐式箱的企业，其设备投入也是十分惊人，所以这种罐式的制作成本非常高，另外物料不能自卸也给其使用带来不方便。参见资料：1997年3月20日中国物资报，散装水泥特刊；第四种是由第三种罐式箱加上专用泵、阀、管路和流化床而使其增加了自卸功能。但是这种粉末颗粒罐式集装箱罐体仍是将金属板卷制成圆柱体，再通过油压机和模具将圆形金属板料压制成封头或采用大型旋压机将金属板旋压成封头，将封头和圆柱体组焊成罐体。由于油压机、模具和旋压机仍是必备的，致使能够生产这种罐式箱的企业，其设备投入也是十分惊人的，所以这种罐式的制作成本非常高，工艺仍是十分复杂的。还有重要的一点是罐体重量大，罐体本身受力不合理。罐体两端由于使用的是椭圆风头，而形成了物料死角，此处的物料无法清除干净，另外，这种罐体内流化床底部气室窄小，造成储气量不足，影响了物料排除速度和排净率。参见资料ZL专利号93237339.9散装物料罐式集装箱。

本发明的目的是：克服现有粉末颗粒罐式集装箱的缺点，提出一种无需油压机、模具和旋压机等设备，即可制造出用于粉末、颗粒物料在铁路、公路、水路联运和存储自卸罐式集装箱。

它是利用国际标准集装箱的金属外框架加经无模爆炸整体成形的圆滑过渡的曲面罐体和专用泵、阀、管路和流化床所组成。由此解决了散装粉末和颗粒物料储、运、卸一体化罐式集装箱的多个关键问题。

其特点是：①彻底解决了袋装水泥浪费大量木材和塑编组合袋不防潮，易造成水泥强度下降，挺度差，包装水泥后变型，搬运时内衬纸容易破裂使水泥漏出造成水泥资源流失和环境污染，包装袋表面粗糙，不易印刷，无法回收利用等问题；②解决了传统公路、铁路、水路专用散装粉末槽车、罐车和船只成本高、利用率低、互换性差、系统配套要求高等问题；③采用本发明生产的粉末、颗粒罐式集装箱其成本仅为相同公路专用散装粉末、颗粒罐式槽车成本的1/6，而且坚固耐用寿命长，一般可连续使用30年以上，操作检修维护十分方便；④不使用油压机、模具和模具即可生产制造出任意直径、板厚、长度和金属材料，具有圆滑过渡的曲面外形罐体的粉末、颗粒罐式集装箱，大大地降低了生产成本，适应了各种运输车辆的使用要求；⑤采用本发明生产的粉末、颗粒罐式集装箱中的罐体外形为受力最佳的圆滑过渡曲面的流线型，造型美观，由于圆滑过渡曲面罐体只承受单向拉伸力，而不存在剪切力的作用，使其受力好，壳体壁厚相对减薄，重量减轻、提高了运输效率。另外，圆滑过渡的曲面外形罐体，可以将罐体两端死角彻底消除，加大了流化床底部气室的储气量，有效的提高了物料排除速度和排净率；⑥焊缝数量少，并可采用在转胎上进行自动焊，焊接质量易控制，焊接速度快；⑦利用水作为传压介质，使成形后的圆滑过渡的曲面外形罐体，表面质量好；⑧利用廉价的炸药作为能源，节省了其他能源，使生产成本进一步降低；⑨采用本发明生产的散装粉末和颗粒罐式集装箱具有快速自卸功能，剩余率小于0.2％(国家标准规定是剩余率小于0.4％)，十分便于操作使用；⑩生产周期短，生产过程所需设备简单，一般具有铆焊加工能力的工厂均具备生产条件。

图1.是采用无模爆炸整体成形粉末颗粒罐式集装箱技术生产的粉末颗粒罐式集装箱。

图2.是采用本发明生产的粉末颗粒罐式集装箱内罐体。

图3.为采用本发明技术制造集装箱罐体时，具体实施过程的说明图。

本发明可以按以下过程实现：①.将金属板料经计算分别下料为卷制一节圆柱体所需的矩形料和若干块卷制成锥台体的扇形料，而后根据设计结构的要求将卷制好的圆柱体和锥台体组焊成多面体，见图3中(1)、(2)、(8)；②.然后用两个金属圆板分别封住壳体两端，见图3中的(3)、(7)，并在金属筒体上开两个一定尺寸规格的圆孔；③从孔口将水把壳体灌满，作为传压介质，见图3中的(5)；④.把经过严格计算后的一定参数的炸药，用塑料布和防水胶布包扎成球型炸药包，见图3中(4)、(6)，通过炸药架，见图3中(9)、(12)，定位于壳体内；⑤.经过电线见图中(10)、(11)，给雷管通电使其爆炸，雷管爆炸引爆炸药，由此产生罐式集装箱筒体成形时所需要的能量。采用本发明成形罐式集装箱筒体是通过炸药爆炸，完成消除成形前壳体焊接应力、罐式集装箱筒体成形和校形等过程最终得到受力最佳的流线型罐式集装箱筒体；罐式集装箱筒体成形过程时，其施爆时的绝对安全半径在筒体四倍长的半径距离以外，所有人员均应在绝对安全半径以外的区域。根据中国公安部有关部门发布的“使用炸药需由专门持有使用火工品许可证的专业人员完成操作”的有关法律规定。非持有使用火工品许可证人员不得使用炸药进行本项专利的技术操作，应由持由使用火工品许可证的专业人员完成无模爆炸成形技术提作，除此之外无其他特殊要求。采用本发明技术制造罐式集装箱筒时所需的炸药量可通过以下公式计算得出。基本原则是：罐式集装箱筒体成形时所需要的金属变形能U，应与炸药爆炸时产生的能量E相等：

           U＝E          (1)

由能量的观点出发，就是把由炸药包提供的爆炸能转变成金属板材的变形应变能或者说塑性功。对于质量为W的炸药包其总能量为E：

           E＝We         (2)

e：炸药的比能量，即炸药单位质量所释放出的能量。而实际上炸药包传递到金属壳体的总能量应该是Et，即：

           U＝Et         (3)

           Et＝ηWe      (4)

η：炸药能量的传递效率。当采用水做传压介质时，η＝55％，此时：

           Et＝55％We    (5)

           U＝55％We     (6)

罐式集装箱筒体成形时所需要的金属变形能U是一个与所使用的金属材料种类、材料的机械性能以及的筒体的几何直径、壁厚以及每一次炸药爆炸时的目的(如：消除成形前壳体焊接应力、筒体成形和校形)等诸多因素有关。经过大量的理论计算和试验，罐式集装箱筒体成形时所需要的炸药质量下限W，可以接下面公式计算出： $W=\frac{\mathrm{Kn}{\mathrm{\Φ}}^2\mathrm{\δ}}{\mathrm{\ηe}}---\left(7\right)$

W：罐式集装箱筒体成形时所需要的炸药质量的下限：

Kn：是一个与罐式集装箱筒体成形时所使用的金属材料种类、材料的机械性能以及筒体的几何直径、壁厚以及每一次炸药爆炸时的目的(如：消除成形前壳体焊接应力、筒体成形和校形)等诸多因素有关的修正系数。可通过模型实验总结出；

φ：罐式集装箱筒体的直径；

δ：罐式集装箱筒体的壁厚；

η：炸药能量的传递效率，η＝55％；

e：炸药的比能量，即炸药单位质量所释放出的能量。当所使用的炸药分别为TNT或C-4时其e为：

            TNT：e＝393 Kg.m/g

            C-4：e＝527 Kg.m/g

经过消除罐式集装箱筒体成形前壳体焊接应力、筒体成形和校形等过程最后得到造型美观受力好的流线型罐式集装箱筒体。

在成形好的集装箱筒体内安装上流化床，见图1中(14)；将集装箱筒体固定在国际标准集装箱的金属外框架内，见图1中(1)；并依次安装上专用空气压缩机，见图1中(2)；空气压缩机动力装置，见图1中(4)；进气管快速接头，见图1中(3)；进气球阀见图1中(6)；止回阀，见图1中(7)；出料口，见图1中(8)；应急孔，见图1中(9)；助吹阀，见图1中(10)；放气阀，见图1中(11)；卸料阀，见图1中(12)；出料管快速接头，见图1中(13)；兼做人孔的出料口，见图1中(15)。

Claims (3)

1.无模爆炸整体成形粉末颗粒罐式集装箱，其特征在于：本发明是利用国际标准集装箱的金属外框架加经无摸爆炸整体成形的圆滑过渡的曲面罐体和专用泵、阀、管路和流化床所组成。

2.用于制造权利要求1所述的集装箱的方法，其特征在于：无模爆炸整体成形的圆滑过渡的曲面罐体是通过首先将金属材料下料成为一定尺寸和形状的板料，将其组焊成一节柱体和多节截头锥体组成的多面壳体，将多面壳体内灌满水，再将一定数量和形状的炸药放在壳体内的一定几何位置上，当炸药在壳体内爆炸时，水将炸药爆炸产生的能量传递给金属板，从而得到圆滑过渡的曲面罐体。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征还在于：当改变金属材料的下料尺寸，可以最终得到长短和直径不同的圆滑过渡曲面的罐体，以适应任意尺寸的集装箱对其罐体的要求。

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