CN110246601A - 一种抗高速撞击包装容器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗高速撞击包装容器，牺牲组件全包覆外箱，通过牺牲组件金属包络层材质的韧性和延展性，结合适当的防解体结构设计，尽可能的保证整个包装容器的结构完整性，在此前提下，通过牺牲组件泡沫缓冲层大变形溃缩吸能，可大大降低各种方向的高速撞击能量；经过牺牲组件缓冲吸能后，在剩余撞击能量作用下，通过外箱金属包络层材质优良的韧性和延展性，结合适当的防解体结构设计，确保外箱结构完整，防止内箱在撞击过程中出现不可控失效场景，在此前提下，通过外箱功能缓冲层溃缩吸能，缓冲传递进来的剩余撞击能量，同时可兼容实现其它包装需求。

Description

一种抗高速撞击包装容器
技术领域
本发明属于放射性物质安全运输技术领域，具体涉及一种抗高速撞击包装容器。
背景技术
按照GB 11806-2004《放射性物质安全运输规程》要求，超过B(U)货包允许的放射性物质空运时，必须采用C型货包。C型货包的要求：90m/s以上高速撞击环境下保持足够的密封性能，普通包装箱遭遇所述的事故环境时将完全失效或破坏，A、B型抗事故货包同样存在较大可能发生变形失效，难以满足上述环境条件要求，迫切需要一种新型、结构简单、适用范围广的抗撞击包装容器。
国内外现状：目前国内未见C型货包结构设计方面的公开报道，美国专利US4190160A(公开日1980年2月26日)公开的空运的PuO2的包装容器亦在容量、性能、适用范围等多方面不适用。
为了解决以上问题，一种能够有效的防止出现前述情况或情况发生后仍可以很快将其拆卸恢复正常的方法就显得尤为必要。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种抗高速撞击包装容器。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种抗高速撞击包装容器，包括：
牺牲组件；牺牲组件包括牺牲组件箱盖、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ、牺牲组件金属包络层，牺牲组件金属包络层形成为桶状结构，牺牲组件箱盖固定安装在牺牲组件金属包络层的上端，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ形成为圆环柱状结构，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ的上端内侧形成有阶梯状结构，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ安装于牺牲组件金属包络层内部，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ形成为圆柱状结构，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ安装在牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ的上端阶梯状结构处，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ的上端抵紧牺牲组件箱盖；
外箱；外箱包括外箱箱盖、外箱功能缓冲层Ⅱ、外箱功能缓冲层Ⅰ、外箱金属包络层，外箱金属包络层置于牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ内部，且位于牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ的下端；外箱金属包络层形成为桶状结构，外箱箱盖固定安装在外箱金属包络层的上端，外箱功能缓冲层Ⅰ形成为圆环柱状结构，外箱功能缓冲层Ⅰ的上端内侧形成有阶梯状结构，外箱功能缓冲层Ⅰ安装于外箱金属包络层内部，外箱功能缓冲层Ⅱ形成为圆柱状结构，外箱功能缓冲层Ⅱ安装在外箱功能缓冲层Ⅰ的上端阶梯状结构处，外箱功能缓冲层Ⅱ的上端抵紧牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ下端；
内箱，内箱置于外箱功能缓冲层Ⅰ内，且位于外箱功能缓冲层Ⅱ的下端，放射性物质置于内箱中。
优选地，在牺牲组件箱盖与牺牲组件金属包络层的连接处设置有第一旋扣组件，第一旋扣组件包括在牺牲组件金属包络层的顶端向内凸出设置的母扣、在牺牲组件箱盖的边缘处向外凸出设置的公扣，公扣配合旋入母扣中；在外箱箱盖与外箱金属包络层的连接处设置有第二旋扣组件，第二旋扣组件包括在外箱金属包络层的顶端向内凸出设置的母扣、在外箱箱盖的边缘处向外凸出设置有公扣，公扣配合旋入母扣中。
具体地，在母扣和公扣上均设置有螺孔，螺栓用于母扣和公扣的连接固定。
优选地，在内箱的上端与外箱功能缓冲层Ⅱ之间设置有内箱支撑组件；在内箱的下端与外箱功能缓冲层Ⅰ之间设置有内箱支撑组件。
优选地，牺牲组件箱盖、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ、牺牲组件金属包络层、外箱箱盖、外箱功能缓冲层Ⅱ、外箱功能缓冲层Ⅰ、外箱金属包络层和内箱同轴设置。
优选地，牺牲组件箱盖、牺牲组件金属包络层、外箱箱盖和外箱金属包络层均采用06Cr19Ni10-固溶不锈钢制成。
优选地，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ采用泡沫铝材料填充制备，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ中泡沫铝材料密度为350kg/m3～420kg/m3，对应的应力平台为5MPa～8MPa，厚度约190mm～210mm；牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ的泡沫铝材料密度为500kg/m3，对应的应力平台为10MPa，厚度约280mm；外箱功能缓冲层Ⅱ、外箱功能缓冲层Ⅰ均采用云杉制成，厚度为100mm～200mm。
本发明的有益效果在于：
本发明的一种抗高速撞击包装容器；
牺牲组件全包覆外箱，通过牺牲组件金属包络层材质的韧性和延展性，结合适当的防解体结构设计，尽可能的保证整个包装容器的结构完整性，在此前提下，通过牺牲组件泡沫缓冲层大变形溃缩吸能，可大大降低各种方向的高速撞击能量。
经过牺牲组件缓冲吸能后，在剩余撞击能量作用下，通过外箱金属包络层材质优良的韧性和延展性，结合适当的防解体结构设计，确保外箱结构完整，防止内箱在撞击过程中出现不可控失效场景(如内箱飞出致包装容器防护失效)，在此前提下，通过外箱功能缓冲层溃缩吸能，缓冲传递进来的剩余撞击能量，同时可兼容实现其它包装需求(如与牺牲组件缓冲吸能材料配合实现冲击力逐级缓冲递减功能，隔热防火烧等)，采用本申请的包装容器，可以符合GB 11806《放射性物质安全运输规程》，满足放射性物质运输安全要求。
附图说明
图1为本发明的整体立体爆炸视图；
图2为本发明中第一旋扣组件或第二旋扣组件的母扣的俯视图；
图3为本发明中第一旋扣组件或第二旋扣组件的母扣的剖视图；
图4为本发明中第一旋扣组件或第二旋扣组件的公扣的俯视图；
图5为本发明中第一旋扣组件或第二旋扣组件的公扣的剖视图；
图6为本发明的剖视图。
图中：1-牺牲组件箱盖；2-牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ；3-牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ；4-牺牲组件金属包络层；5-外箱箱盖；6-外箱功能缓冲层Ⅱ；7-外箱功能缓冲层Ⅰ；8-外箱金属包络层；9-内箱；10-第一旋扣组件；11-第二旋扣组件；12-内箱支撑组件；13-螺栓。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1，如图1、图6所示；
一种抗高速撞击包装容器，包括：
牺牲组件；牺牲组件包括牺牲组件箱盖1、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ2、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3、牺牲组件金属包络层4，牺牲组件金属包络层4形成为桶状结构，牺牲组件箱盖1固定安装在牺牲组件金属包络层4的上端，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3形成为圆环柱状结构，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3的上端内侧形成有阶梯状结构，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3安装于牺牲组件金属包络层4内部，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ2形成为圆柱状结构，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ2安装在牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3的上端阶梯状结构处，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ2的上端抵紧牺牲组件箱盖1；
外箱；外箱包括外箱箱盖5、外箱功能缓冲层Ⅱ6、外箱功能缓冲层Ⅰ7、外箱金属包络层8，外箱金属包络层8置于牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3内部，且位于牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ2的下端；外箱金属包络层8形成为桶状结构，外箱箱盖5固定安装在外箱金属包络层8的上端，外箱功能缓冲层Ⅰ7形成为圆环柱状结构，外箱功能缓冲层Ⅰ7的上端内侧形成有阶梯状结构，外箱功能缓冲层Ⅰ7安装于外箱金属包络层8内部，外箱功能缓冲层Ⅱ6形成为圆柱状结构，外箱功能缓冲层Ⅱ6安装在外箱功能缓冲层Ⅰ7的上端阶梯状结构处，外箱功能缓冲层Ⅱ6的上端抵紧牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ2下端；
内箱9，内箱9置于外箱功能缓冲层Ⅰ7内，且位于外箱功能缓冲层Ⅱ6的下端，放射性物质置于内箱9中。
本实施例中，牺牲组件金属包络层4、外箱金属包络层8均为薄壁结构；
本实施例中，外箱具体为外箱箱盖5、外箱功能缓冲层Ⅱ6、外箱功能缓冲层Ⅰ7、外箱金属包络层8。外箱功能缓冲层Ⅰ7、外箱金属包络层8通过胶粘、尺寸限位等技术手段固接为一个整体，在同轴状态放置内箱9于外箱功能缓冲层Ⅰ7内后，同轴状态放置外箱功能缓冲层Ⅱ6于内箱9顶部，最后通过紧固件完成外箱箱盖5的装配及预紧。
本实施例中，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3、牺牲组件金属包络层4通过胶粘、尺寸限位等技术手段固接为一个整体，在同轴状态放置外箱于牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3后，同轴状态放置牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ2与外箱顶部，最后通过紧固件完成牺牲组件箱盖11的装配及预紧。
本实施例中，内箱9为内箱9体和其内部的内容物支撑组件组成。
实施例2，如图2、图3、图4、图5所示；
本实施例与实施例1的区别在于：在牺牲组件箱盖1与牺牲组件金属包络层4的连接处设置有第一旋扣组件10，第一旋扣组件10包括在牺牲组件金属包络层4的顶端向内凸出设置的母扣、在牺牲组件箱盖1的边缘处向外凸出设置的公扣，公扣配合旋入母扣中；在外箱箱盖5与外箱金属包络层8的连接处设置有第二旋扣组件11，第二旋扣组件11包括在外箱金属包络层8的顶端向内凸出设置的母扣、在外箱箱盖5的边缘处向外凸出设置有公扣，公扣配合旋入母扣中。
实施例3，如图2、图3、图4、图5、图6所示；
本实施例与实施例2的区别在于：在母扣和公扣上均设置有螺孔，螺栓13用于母扣和公扣的连接固定。
实施例4，如图6所示；
本实施例与实施例1的区别在于：在内箱9的上端与外箱功能缓冲层Ⅱ6之间设置有内箱支撑组件12；在内箱9的下端与外箱功能缓冲层Ⅰ7之间设置有内箱支撑组件12。
实施例5，如图1、图6所示；
本实施例与实施例1-实施例4任一项的区别在于：牺牲组件箱盖1、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ2、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3、牺牲组件金属包络层4、外箱箱盖5、外箱功能缓冲层Ⅱ6、外箱功能缓冲层Ⅰ7、外箱金属包络层8和内箱9同轴设置。
实施例6；
本实施例与实施例5的区别在于：牺牲组件箱盖1、牺牲组件金属包络层4、外箱箱盖5和外箱金属包络层8均采用06Cr19Ni10-固溶不锈钢制成。
实施例7；
本实施例与实施例5的区别在于：牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ2、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3采用泡沫铝材料填充制备，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3中泡沫铝材料密度为350kg/m3～420kg/m3，对应的应力平台为5MPa～8MPa，厚度约190mm～210mm；牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ2的泡沫铝材料密度为500kg/m3，对应的应力平台为10MPa，厚度约280mm；外箱功能缓冲层Ⅱ6、外箱功能缓冲层Ⅰ7均采用云杉制成，厚度为100mm～200mm。
本申请中牺牲组件箱盖1、牺牲组件金属包络层4、外箱箱盖5、外箱金属包络层8采用06Cr19Ni10-固溶不锈钢，该材料具备良好的韧性、延展性、焊接性能及成形工艺性，结合法兰旋扣结构设计，在高速撞击大变形的环境下最大限度的保护牺牲组件和外箱的结构完整性，确保缓冲吸能结构正常发挥功能；牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ2、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3采用泡沫铝材料填充制备，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ3泡沫铝材料密度为350kg/m3～420kg/m3，对应的应力平台为5MPa～8MPa，厚度约190mm～210mm，对于靠近内箱9密封结构的牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ22的泡沫铝材料密度为500kg/m3，对应的应力平台为10MPa，厚度约280mm，在高速撞击环境下泡沫铝材料完全压实，充分完成缓冲吸能功能；外箱功能缓冲层Ⅱ6、外箱功能缓冲层Ⅰ7采用具有压缩应力平台长且高、炭化吸热性能良好、低热导率(0.35W/(m·℃))的云杉，厚度约100mm～200mm，在完成高速撞击剩余能量的缓冲吸能功能的同时，可以起到一定的隔热抗火烧效果，也可根据需求选用泡沫铝或其它材料实现缓冲吸能及其它相关功能需求；内容物初始密封性能为10-7Pa·m3/s的漏率指标，在经历上述缓冲吸能保护后的高速撞击环境下，密封性能仍可达10-7Pa·m3/s的漏率指标。
本申请可实现在全方位不小于90m/s的高速撞击环境(如运输机空运坠落事故场景)中，对包容物的有效防护及其它功能需求(如多层多种缓冲吸能材料实现冲击力逐级缓冲递减功能，隔热防火烧功能等)，符合GB 11806《放射性物质安全运输规程》要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (7)

1.一种抗高速撞击包装容器，其特征在于，包括：
牺牲组件；牺牲组件包括牺牲组件箱盖、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ、牺牲组件金属包络层，牺牲组件金属包络层形成为桶状结构，牺牲组件箱盖固定安装在牺牲组件金属包络层的上端，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ形成为圆环柱状结构，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ的上端内侧形成有阶梯状结构，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ安装于牺牲组件金属包络层内部，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ形成为圆柱状结构，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ安装在牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ的上端阶梯状结构处，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ的上端抵紧牺牲组件箱盖；
外箱；外箱包括外箱箱盖、外箱功能缓冲层Ⅱ、外箱功能缓冲层Ⅰ、外箱金属包络层，外箱金属包络层置于牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ内部，且位于牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ的下端；外箱金属包络层形成为桶状结构，外箱箱盖固定安装在外箱金属包络层的上端，外箱功能缓冲层Ⅰ形成为圆环柱状结构，外箱功能缓冲层Ⅰ的上端内侧形成有阶梯状结构，外箱功能缓冲层Ⅰ安装于外箱金属包络层内部，外箱功能缓冲层Ⅱ形成为圆柱状结构，外箱功能缓冲层Ⅱ安装在外箱功能缓冲层Ⅰ的上端阶梯状结构处，外箱功能缓冲层Ⅱ的上端抵紧牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ下端；
内箱，内箱置于外箱功能缓冲层Ⅰ内，且位于外箱功能缓冲层Ⅱ的下端，放射性物质置于内箱中。
2.根据权利要求1所述的一种抗高速撞击包装容器，其特征在于，在牺牲组件箱盖与牺牲组件金属包络层的连接处设置有第一旋扣组件，第一旋扣组件包括在牺牲组件金属包络层的顶端向内凸出设置的母扣、在牺牲组件箱盖的边缘处向外凸出设置的公扣，公扣配合旋入母扣中；在外箱箱盖与外箱金属包络层的连接处设置有第二旋扣组件，第二旋扣组件包括在外箱金属包络层的顶端向内凸出设置的母扣、在外箱箱盖的边缘处向外凸出设置有公扣，公扣配合旋入母扣中。
3.根据权利要求2所述的一种抗高速撞击包装容器，其特征在于，在母扣和公扣上均设置有螺孔，螺栓用于母扣和公扣的连接固定。
4.根据权利要求1所述的一种抗高速撞击包装容器，其特征在于，在内箱的上端与外箱功能缓冲层Ⅱ之间设置有内箱支撑组件；在内箱的下端与外箱功能缓冲层Ⅰ之间设置有内箱支撑组件。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种抗高速撞击包装容器，其特征在于，牺牲组件箱盖、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ、牺牲组件金属包络层、外箱箱盖、外箱功能缓冲层Ⅱ、外箱功能缓冲层Ⅰ、外箱金属包络层和内箱同轴设置。
6.根据权利要求5所述的一种抗高速撞击包装容器，其特征在于，牺牲组件箱盖、牺牲组件金属包络层、外箱箱盖和外箱金属包络层均采用06Cr19Ni10-固溶不锈钢制成。
7.根据权利要求5所述的一种抗高速撞击包装容器，其特征在于，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ、牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ采用泡沫铝材料填充制备，牺牲组件泡沫缓冲层Ⅰ中泡沫铝材料密度为350kg/m3～420kg/m3，对应的应力平台为5MPa～8MPa，厚度约190mm～210mm；牺牲组件泡沫缓冲层Ⅱ的泡沫铝材料密度为500kg/m3，对应的应力平台为10MPa，厚度约280mm；外箱功能缓冲层Ⅱ、外箱功能缓冲层Ⅰ均采用云杉制成，厚度为100mm～200mm。
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