CN110228488B - 一种铁路罐车用非金属阻燃衬块结构及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铁路罐车用非金属阻燃衬块，一种铁路罐车用非金属阻燃衬块结构，包括位于油罐正下方的第一衬块，位于油罐正下方的第二衬块，以及位于油罐侧下方的第三衬块，衬块包括弧形接触面，通过螺孔螺钉固定在列车底盘上。该铁路罐车用非金属阻燃衬块是将特制的高分子材料熔融，分别加入不同份量的阻燃剂和陶瓷粉，并通过机械方法实现物理共混，形成不同含量的阻燃剂和陶瓷粉混合材料，在注塑机中，将混合材料分别注入模具，让阻燃剂和陶瓷材料主要分布在衬块的表面，形成不同位置处的强化材料的不同含量分布。或者通过在挤出机中加热、熔融、使高分子熔体从口模中连续挤出形成并冷却、得到不同组分的专用板材，并对板材进行相应的后续机械加工后得到。

Description

一种铁路罐车用非金属阻燃衬块结构及其制备方法
技术领域
本发明涉及铁路运输技术领域，具体涉及一种铁路罐车用非金属阻燃衬块结构及其制备方法。
背景技术
储油罐，简称油罐或者储罐，一种储存原油或其他石油产品的容器。在现代工业生产中，为了能一次性大批量地运输原油，降低运输和生产成本，通常采用铁路进行石油的运输。目前的运输方式是将油罐固定在列车底盘上，然后利用列车进行运输，在运输过程中，由于油罐质量大，火车刹车以及启动时其惯性极大，因此需要在油罐与列车底盘之间设置减震部件，以防止列车运行启动和停止时的惯性对油罐的冲击，目前油罐与列车底盘之间的减震部件，均选用木材制造。由于铁路运输过程中经常会出现高温天气，造成木质减震部件非常干燥，同时列车运行过程中不可避免地会发生部分金属部件摩擦产生静电或碰撞产生火花的情况，因此，某些极端情况下，可能会引发木质减震部件的燃烧，从而引发油罐燃爆事故。因此，为保障现代化生产的安全，对油罐与列车底盘之间设置减震部件进行改进，得到一种阻燃性能好，并且减震性能以及强度符合减震部件要求的新型减震部件是非常有必要的。
发明内容
为了至少部分的解决上述已有技术存在的不足，本发明提供一种铁路罐车用非金属阻燃衬块及其制备方法，利用非金属的高分子材料，在提高衬块的阻燃性能和强度后，解决了木材易燃的缺点，为油罐的安全运输提供了保障。
本发明完整的技术方案包括：一种铁路罐车用非金属阻燃衬块结构，包括位于油罐正下方的第一衬块，位于油罐正下方的第二衬块，以及位于油罐侧下方的第三衬块，其中位于油罐正下方的第一衬块为左右对称结构，衬块主体为方形，长度为350mm，宽度为50mm，上方与油罐接触的面为弧形接触面，弧形的半径为1408mm，衬块底部设有半梯形台，即主体长边一侧的侧面与半梯形台的侧面上下齐平，长边另一侧的侧面通过连接坡形面使横截面积缩小，坡形面与主体底面的夹角为45°，高度为10mm，弧形面的最低点与衬块底面的高度为96mm，衬块侧面开有两个安装孔，孔径为12mm，两孔孔心之间的距离为120mm，孔心距离衬块底面的高度为45mm，衬块底部开有空心槽体；
位于油罐正下方的第二衬块，主体长度为400mm，宽度为50mm，上方与油罐接触的面为半弧形接触面，半径为1408mm，衬块主体底部设有梯形台，主体底面通过连接坡形面，使横截面积缩小，坡形面与主体底面的夹角为45°，高度为10mm；半弧形面的一侧边与衬块底面的高度为144mm，半弧形面的另一侧边与衬块底面的高度为86mm，衬块侧面开有两个安装孔，孔径为12mm，两孔孔心之间的距离为120mm，孔心距离衬块底面的高度为45mm，孔心距侧边的距离为140mm；衬块底部开有空心槽体；
位于油罐侧下方的第三衬块，具有梯形纵截面的主体，梯形上边为103mm，下边为95mm，高为63mm，主体长度为773mm，上部和下部均设有梯形台，主体上表面和底面通过连接坡形面，使横截面积缩小，坡形面与主体底面的夹角为45°，高度为5mm，底部开有凹槽，凹槽的高度为30mm，宽度为48mm，长度为230mm，凹槽之间的间隔为30mm；
所述非金属阻燃衬块结构组合使用，具体为多个第一衬块沿油罐轴向并排置于油罐正下方，形成第一衬块组，多个第二衬块形成第二衬块组，沿油罐轴向并排置于油罐的正下方，位于第一衬块组前方，第二衬块组左右对称设置；多个第三衬块沿油罐轴线分布设置，第三衬块直接置于列车底座的安装槽内；
所述衬块包括金属骨架含有阻燃剂的高分子材料基体。
在本发明其中一些实施方式中，所述阻燃剂采用硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化铝等，或者它们的混合物。
在本发明其中一些实施方式中，所述衬块基体中还包含有陶瓷粉强化材料。含有阻燃剂和陶瓷强化材料的高分子材料基体包括两种组分，第一组分为基体：阻燃剂：陶瓷粉=100:13:16，第二组分为基体：阻燃剂=100:6，以上组分为重量份数，所述第一组分的基体材料主要分布在衬块的上表面和侧面，第二组分的基体材料主要分布在衬块的底面和内部。
在本发明其中一些实施方式中，铁路罐车用非金属阻燃衬块的制备方法为，首先按照第一组分，基体：阻燃剂：氧化铝=100:13:16，以及第二组分，基体：阻燃剂=100:6的重量份数分别配置原料，混合、加热熔融、搅拌，使之形成物理共混状态，随后挤出造粒得到不同阻燃剂和强化材料含量的母料；随后在注塑机中合模，将母料熔融后注入模具中使之成型；其中，注塑模具包括多个注入口，将第一组分的母料从上方和侧方注入口注入，第二组分的母料从下注入口注入，上侧方注入口与下注入口的注入速度为1:6，使高含量的阻燃剂和氧化铝陶瓷材料主要分布在衬块的上表面和侧面，形成不同位置处的强化材料和阻燃材料的不同含量分布。
在本发明其中一些实施方式中，衬块的另一种加工方法，首先同样按照不同的相应组分配置原料，混合、加热熔融、搅拌，使之形成物理共混状态，随后挤出造粒得到不同阻燃剂和强化材料含量的母料。随后在挤出机中加热、熔融、使高分子熔体从口模中连续挤出形成并冷却、得到不同组分的专用板材，并对板材进行相应的后续机械加工后得到衬块。
本发明的有益效果：本发明所得到的减震衬块采用高分子材料，具有优异的耐候性能，长期室外应用，不老化，不分解；具有阻燃抗静电的优势，可以有效防范油罐衬块引发的火灾的发生；适应-40~+40的温度范围，低温不断裂，高温不变形；安装操作简单，与传统部件安装使用方法保持一致，无需另加施工设施，制造成本低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明第一和第二衬块的实物图。
图2为本发明第三衬块的实物图。
图3为衬块结构的安装使用图。
图4为本发明第一衬块的正视图。
图5为图4的俯视图。
图6为本发明第二衬块的正视图。
图7为图6的俯视图。
图8为本发明第三衬块的左视图。
图9为图6的正视图。
图10为金属骨架结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请的实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是作为例示，并非用于限制本申请。
本发明所公开的铁路罐车用非金属阻燃衬块，基本设计的思路是以高分子材料作为主体，并考虑到使用过程中的防止燃烧、抗压强度和耐磨性等性能的要求，进行对应的内部骨架结构设计，并分别增加相应的组分对高分子材料进行改性。同时针对油罐的形状特点，对衬块结构进行设计，提高固定的强度。
如图1-9所示，本发明所公开的铁路罐车用非金属阻燃衬块，包括位于油罐正下方的第一衬块、位于油罐正下方的第二衬块，以及位于油罐侧下方的第三衬块，其中位于油罐正下方的第一衬块为左右对称结构，衬块主体1大致为方形，长度为350mm，宽度为50mm，上方与油罐接触的面为弧形接触面2，弧形的半径为1408mm，衬块底部设有半梯形台3，即主体长边一侧的侧面4与半梯形台的侧面上下齐平，长边另一侧的侧面5通过连接坡形面6，使横截面积缩小，坡形面与主体底面的夹角为45°，高度为10mm。弧形面的最低点与衬块底面（即半梯形台底面）的高度为96mm，衬块侧面开有两个安装孔7，孔径为12mm，两孔孔心之间的距离为120mm，孔心距离衬块底面的高度为45mm。衬块底部挖有空心槽8。
位于油罐正下方的第二衬块，主体9长度为400mm，宽度为50mm，上方与油罐接触的面为半弧形接触面10，半径为1408mm，衬块主体底部设有梯形台11，主体底面通过连接坡形面12，使横截面积缩小，坡形面与主体底面的夹角为45°，高度为10mm。半弧形面的一侧边13与衬块底面（即梯形台底面）的高度为144mm，半弧形面的另一侧边14与衬块底面（即梯形台底面）的高度为86mm，衬块侧面开有两个安装孔，孔径为12mm，两孔孔心之间的距离为120mm，孔心距离衬块底面的高度为45mm，孔心距侧边的距离为140mm。衬块底部挖有空心槽。
位于油罐侧下方的第三衬块，具有大致为梯形纵截面的主体15，梯形上边为103mm，下边为95mm，高为63mm，主体长度为773mm，上部和下部均设有梯形台16，主体上表面和底面通过连接坡形面，使横截面积缩小，坡形面与主体底面的夹角为45°，高度为5mm，底部开有凹槽，凹槽的高度为30mm，宽度为48mm，长度为230mm，凹槽之间的间隔为30mm。
在使用时，各衬块多个组合使用，如图3所示，5个第一衬块沿油罐轴向并排置于油罐正下方，形成第一衬块组，至少3个第二衬块形成第二衬块组，沿油罐轴向并排置于油罐的正下方，位于第一衬块组前方，多个左右对称设置。多个第三衬块沿油罐轴线设置，第三衬块直接置于列车底座的安装槽内，其梯形截面的设计方便了即时的安装拆卸。上述设计考虑了油罐运输过程中的实际支撑和减震作用，在不同部位采用不同形状的衬块，其中位于油罐正下方的第一衬块采用对称结构，弧面半径与油罐弧面半径相同，能更好地贴合油罐表面，防止其晃动，第二衬块弧面半径同样与油罐弧面半径相同，并且与侧面的第三衬块组合使用，起到了多面支撑，形成类似于三角形结构的承力原理，非常稳定。底面的空心槽可以与底盘上的定位块契合，起到快速定位的作用，由于本发明的衬块为高分子材料制成，因此加工程度高，成型精度好，可以设计出更适合油罐支撑和减震的形状，相比于现有的木质减震部件，结构更加合理，更易于成型。
在一些优选的实施方法中，衬块的结构是以金属丝或金属条做成基本骨架，浇注进带有阻燃剂和强化材料的熔融高分子材料形成，骨架保证了整个衬块具有一定的整体弹性形变能力，提高了减震效果和抗压强度，阻燃剂提高了衬块的阻燃效果，防止高分子材料在高温下或在意外情况下发生燃烧，提高安全性，强化材料主要分布在衬块表面，提高其耐磨性能，提高使用寿命，整体的设计使得衬块在提高阻燃安全性的基础上，其基本的使用性能高于现有木质减震部件，并可以减少木材的使用。金属骨架的结构借鉴建筑领域的平行弦杆桁架模式，以提高强度，如图10所示，采用多个与上下横杆19垂直的竖杆20，同时在相邻垂直竖杆之间设置斜杆21，相邻两层之间的斜杆方向相同，互相平行的斜杆设置保证了其在受力方向上具有一定的可变形余量。
制备过程具体为：首先按照第一组分，聚氯乙烯：阻燃剂：氧化铝=100:13:16，以及第二组分，聚氯乙烯：阻燃剂=100:6的重量份数分别配置原料，混合、加热熔融、搅拌，使之形成物理共混状态，随后挤出造粒得到不同阻燃剂和强化材料含量的母料。随后在注塑机中，将金属骨架放入注塑模具中，合模，将母料熔融后注入模具中使之成型。其中，注塑模具包括多个注入口，将第一组分的母料从上方和侧方注入口注入，第二组分的母料从下注入口注入，上侧方注入口与下注入口的注入速度为1:6，使高含量的阻燃剂和氧化铝陶瓷材料主要分布在衬块的上表面和侧面，形成不同位置处的强化和阻燃材料的不同含量分布，增加阻燃抗静电和耐磨的性能，提高强度。
本发明同时还提供了衬块的另一种加工方法，首先同样按照不同的相应组分配置原料，混合、加热熔融、搅拌，使之形成物理共混状态，随后挤出造粒得到不同阻燃剂和强化材料含量的母料。随后在挤出机中加热、熔融、使高分子熔体从口模中连续挤出形成并冷却、得到不同组分的专用板材，并对板材进行相应的后续机械加工后得到衬块。
阻燃剂可以采用硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化铝，或者它们的混合物。
以上申请的仅为本申请的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请创造构思的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种铁路罐车用非金属阻燃衬块结构，其特征在于，包括位于油罐正下方的第一衬块、位于油罐正下方的第二衬块，以及位于油罐侧下方的第三衬块，其中位于油罐正下方的第一衬块为左右对称结构，其主体为方形，长度为350mm，宽度为50mm，上方与油罐接触的面为弧形接触面，弧形的半径为1408mm，衬块底部设有半梯形台，即主体长边一侧的侧面与半梯形台的侧面上下齐平，长边另一侧的侧面通过连接坡形面使横截面积缩小，坡形面与主体底面的夹角为45°，高度为10mm，弧形面的最低点与衬块底面的高度为96mm，衬块侧面开有两个安装孔，孔径为12mm，两孔孔心之间的距离为120mm，孔心距离衬块底面的高度为45mm，衬块底部开有空心槽体；
位于油罐正下方的第二衬块，其主体长度为400mm，宽度为50mm，上方与油罐接触的面为半弧形接触面，半径为1408mm，衬块主体底部设有梯形台，主体底面通过连接坡形面，使横截面积缩小，坡形面与主体底面的夹角为45°，高度为10mm；半弧形面的一侧边与衬块底面的高度为144mm，半弧形面的另一侧边与衬块底面的高度为86mm，衬块侧面开有两个安装孔，孔径为12mm，两孔孔心之间的距离为120mm，孔心距离衬块底面的高度为45mm，孔心距侧边的距离为140mm；衬块底部开有空心槽体；
位于油罐侧下方的第三衬块，具有梯形纵截面的主体，梯形上边为103mm，下边为95mm，高为63mm，主体长度为773mm，上部和下部均设有梯形台，主体上表面和底面通过连接坡形面，使横截面积缩小，坡形面与主体底面的夹角为45°，高度为5mm，底部开有凹槽，凹槽的高度为30mm，宽度为48mm，长度为230mm，凹槽之间的间隔为30mm；
所述非金属阻燃衬块结构组合使用，具体为多个第一衬块沿油罐轴向并排置于油罐正下方，形成第一衬块组，多个第二衬块形成第二衬块组，沿油罐轴向并排置于油罐的正下方，位于第一衬块组前方，第二衬块组左右对称设置；多个第三衬块沿油罐轴线分布设置，第三衬块直接置于列车底座的安装槽内；
所述衬块包括含有阻燃剂的高分子材料基体。
2.根据权利要求1所述的一种铁路罐车用非金属阻燃衬块结构，其特征在于，所述阻燃剂采用硼酸锌、三氧化二锑、氢氧化铝，或者它们的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种铁路罐车用非金属阻燃衬块结构，其特征在于，所述衬块基体中还包含有陶瓷粉强化材料。
4.根据权利要求3所述的一种铁路罐车用非金属阻燃衬块结构，其特征在于，含有阻燃剂和陶瓷粉强化材料的高分子材料基体包括两种组分，第一组分为基体：阻燃剂：陶瓷粉=100:13:16，第二组分为基体：阻燃剂=100:6，以上组分为重量份数，所述第一组分的基体材料主要分布在衬块的上表面和侧面，第二组分的基体材料主要分布在衬块的底面和内部。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种铁路罐车用非金属阻燃衬块结构的制备方法，其特征在于，首先按照第一组分，基体：阻燃剂：氧化铝=100:13:16，以及第二组分，基体：阻燃剂=100:6的重量份数分别配置原料，混合、加热熔融、搅拌，使之形成物理共混状态，随后挤出造粒得到不同阻燃剂和强化材料含量的母料；随后在注塑机中合模，将母料熔融后注入模具中使之成型；其中，注塑模具包括多个注入口，将第一组分的母料从上方和侧方注入口注入，第二组分的母料从下注入口注入，上侧方注入口与下注入口的注入速度为1:6，使高含量的阻燃剂和氧化铝陶瓷材料主要分布在衬块的上表面和侧面，形成不同位置处的强化材料和阻燃材料的不同含量分布。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种铁路罐车用非金属阻燃衬块结构的制备方法，其特征在于，第一组分，基体：阻燃剂：氧化铝=100:13:16，以及第二组分，基体：阻燃剂=100:6的重量份数分别配置原料，混合、加热熔融、搅拌，使之形成物理共混状态，随后挤出造粒得到不同阻燃剂和强化材料含量的母料，后在挤出机中加热、熔融、使高分子熔体从口模中连续挤出形成并冷却、得到不同组分的专用板材，并对板材进行相应的后续机械加工后得到衬块。
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