CN111386230B - 用于运输液体或半液体材料的柔性储罐 - Google Patents

Abstract

一柔性储罐具有一层或多层内层以及封装内层的一层或多层外层。当进行大量液体的长时间多式联运时，包括当柔性储罐未由运输集装箱的端部或侧壁支撑时，其具有增强的防泄漏和抗破裂性能。

Description

用于运输液体或半液体材料的柔性储罐

本申请要求于2017年10月31日提交的美国临时专利申请No.62/579,612的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及用于运输液体或半液体材料的柔性储罐。更具体地，本发明涉及具有增强防泄漏和抗破裂性能的柔性储罐。

背景技术

漫长的货物运输经常涉及多种运输方式，例如轮船、铁路车辆和卡车。标准化的联运集装箱可以轻松地在港口和仓库之间以及在船舶和铁路车辆之间来回移动。这些标准规定了某些特征，例如尺寸，门的位置以及特定角落或配件的使用，使得可以利用设备牢固地抓住和移动集装箱。有些集装箱可以在符合这些标准的同时具有附加的独特特征，例如绝缘或设计成运输液体。然而，使用任何通用的，符合标准的运输集装箱的能力是一个优势，因为在不需要特定的运输集装箱时，多次装运各种货物的物流得以简化。

柔性储罐(flexitank)非常有用，因为它们使人们能够在通用联运集装箱内运输散装液体，使得不需要专门设计用于运输液体的集装箱。与柔性储罐相关的主要问题是破裂的可能性。除了内部液体的明显损失之外，在运输过程中的破裂或液体故障还会损坏其所在的集装箱。如果在船舶的货舱中发生破裂，则它可能会在很长一段时间内不被发现，在此期间液体在货舱内散落，可能会损坏该货舱或其它集装箱。与柔性储罐相关的相关问题是：在运输期间柔性储罐在集装箱内的运动。运动会造成柔性储罐的破裂(尽管柔性储罐没有缺陷或弱点)，例如，使柔性储罐钩在集装箱的地板或壁上的障碍物、磨损、毛刺、螺栓头或其他变形物上。

破裂通常是由液体动力学产生的应力造成的，该应力在当集装箱和柔性储罐上经受一定的运动时施加在柔性罐上。例如，在有风的海洋中，船舶的上下运动会对集装箱的侧壁施加压力。具体地，在火车上会突然启动或停止是预料之中的，然后液体会受到动态力的作用，并会产生自身的波动作用。当这种波冲击柔性储罐的端部接缝时，其压力可能是巨大的。随着液体体积和柔性储罐长度的增加，该力呈指数增长。对于大量的液体，比如超过8000升的液体，施加的力很可能使常规柔性罐的端部无法承受。基于这个理由，柔性储罐通常比集装箱的内部长度长，使得柔性储罐的端部由集装箱的前内壁和横跨后壁的门开口放置的隔板来支撑。因此，20英尺的运输集装箱内的柔性储罐可以例如有23英尺长。还有一个问题是，柔性储罐不会使放置它的集装箱的任一侧壁或端壁变形。有时，联运集装箱在货舱或港口中一起堆放或放置得非常紧密，只有几英寸的公差，而且向外变形的壁可能会干扰或妨碍集装箱的放置。

因为例如，隔板不易于安装或前壁呈波纹状或以其他方式配置，使得可能会造成柔性储罐的破裂，所以有些运输集装箱可能不太适合支撑柔性储罐的端部。这些情况通常出现在大型运输集装箱中，例如40英尺或53英尺的集装箱，或者出现在例如北美铁路公司最近引进的

集装箱的某些集装箱中。当不具有端部支撑时，常规的柔性储罐材料以及建造技术无法承受更大的动态力。如图3(a)-3(c)所示，柔性储罐聚丙烯编织层的端部通常在十字接缝(cross-stitchedseam)中连接在一起，并且缝线在增加压力的情况下很容易被拉开。在一些多式联运航线上，使用这种大型集装箱的情况非常普遍，这样，即使在这种柔性储罐的容量不明显大于在较小的运输集装箱中使用的常规柔性储罐的容量的情况下，在其中使用柔性储罐在经济上也是有益的。

发明内容

本发明的优选实施例的目的是,提供改进的柔性储罐,当进行大量液体的长途多式联运时,包括当柔性储罐不由运输集装箱的端壁或侧壁支撑时,其具有增强的防泄漏和抗破裂性能。

附图说明

图1和图2是在部分剖开的运输集装箱中的柔性储罐的透视图。

图3(a)、3(b)和3(c)示出了现有技术的柔性储罐的各个方面。

图4是用于根据本发明的优选实施例的柔性储罐的端封件(endclosure)的一部分的透视图。

图5示出了在图4中端封件的组件的未装配图。

图6示出了在图4中端封件的组件的部分装配图。

图7(a)-7(e)示出了制造根据本发明的优选实施例的带有图4的端封件的柔性储罐的优选方法的步骤。

图8是当柔性储罐填充液体时，图4的端封件的一部分的透视图。

图9是可与柔性储罐一起使用的可选挡板的透视图。

图10是在图9中的挡板的侧视图。

图11和图12示出了在图9中的挡板的端部。

具体实施方式

柔性储罐的优选实施例示出在附图中。图1和图2示出了置于标准运输集装箱的地板上的柔性储罐(水平剖视图)。该柔性储罐比运输集装箱的内部长度短，并且其端部达不到集装箱的端壁。

覆盖物沿柔性储罐的长度提供了附加强度，该强度将在运输过程中吸收和控制内部液体动力。用于柔性储罐的覆盖物，优选地由在14×14或20×20每厘米聚酯线的基底加强稀松布上的每平方米610克的乙烯基织物层构成。稀松布的这种相对较高的线数为比重高于水的液体的运输提供了附加强度。覆盖外层的直径取决于柔性储罐的所需容量。

与图3(a)-3(c)所示的缝合端相比，图4-8所示的改进的端封件封闭储罐的两端，并且为内储罐的热封端部接缝提供了附加强度，从而当来自液体力的压力施加于其上的时候，防止接缝破裂。结果是，得到整体上比常规柔性储罐更大强度的柔性罐。

根据本发明的优选实施例，图7(a)-7(e)示出了形成袋的过程。

在第一步中，将长而窄的织物层纵向焊接在一起，优选地通过射频(RF)焊接，以形成顶部和底部外层。如图7(a)所示，将顶部和底部层的端部焊接回自身，形成足够大的环以容纳尼龙绳。

在第二步中，将端翼片焊接到距底部层的每个端部约30至36英寸处的底部层内侧。优选地，端翼片为与顶部和底部外层一样的织物。端翼片具有与顶部和底部层相同的宽度，并且其长度大约为7至8英尺。此时，如图7(b)中的虚线A所示，端翼片延伸超过底部层的末端。当该袋的制造完成时，端翼片将会如图7(b)中的虚线B所示进行定位。端翼片在内储罐与端封件接触的关键区域设有附加增强件。应当理解，尽管在剖视图中未示出，顶部和底部层的纵向侧彼此焊接以形成开口管。

在第三步中，如图7(c)所示，在相同的位置切割顶部和底部层的环形端部，以形成环形端部相应的相等尺寸部分。从其中一层去除奇数环，并且从另一层去除偶数环，使得这些层以门铰链的方式具有交替的交错环。环的数量取决于宽度，以及优选地，每个环为6厘米长。环以这样的方式定位：在平放位置中，顶部和底部外层的环将以交错的方式彼此相邻并交替。参见图4-图6。

在第四步中，顶部安装的承载阀/排出阀通过顶部外层上的开口连接到内衬上，该开口在宽度方向上居中放置，并且在长度方向上靠近一个端部接缝，优选地距端部接缝约30至36英寸。优选地，该阀利用夹具固定。内衬(其2-4层已经形成并在端部焊接在一起)插入到袋的靠近阀的开口端，并且位于顶部和底部层之间。将在袋的闭合端的内衬的任一“试件(coupon)”折叠，使得其平置于外层。将在袋的开口端的内衬的任一“试件”折叠，然后从如图7(b)中虚线A的位置移走附加的织物层，从而覆盖如图7(d)所示的端部和内衬的试件并且定位在内衬的顶部上。

在最后一步，尼龙绳或类似的固定部件穿过袋的开口端的交替的交错环而完全穿过接缝。绳索将接缝封闭，并将柔性储罐固定在覆盖物上。如图7(e)所示，当袋填充液体的时候，内衬膨胀推动端翼片和带环的端封件。要注意的是，端封件中的环不是水密的，也不是旨在水密的。端翼片提供了一些防止泄漏的保护，但主要是为端封件提供了附加强度。端翼片在覆盖物的外层内侧包含内衬，可防止其与端封件直接接触。如图8所示，当填充柔性储罐时，环不会保持对齐，绳索也不会保持笔直，但是它们确实提供了强度很高的端封件。绳索可以任何合适的方式固定以保持端封件闭合，并且绳索的端部可附接到例如运输集装箱，从而在运输过程中阻碍柔性储罐的运动。

优选地，柔性储罐保持相对较低的高度。柔性储罐外部的两个或三个挡板，可选地可以安装在运输集装箱中，以限制运输过程中的波动。挡板为液体流通提供了低高度的通道(例如2-4英寸)，并且有效地将单个衬里分成三部分或四部分。这控制了液体的液体动力学，并且因此减少了在柔性储罐的端封件上的动态载荷。挡板可以任何合适的方式构造并固定到容器上。尽管运输集装箱可以具有焊接的或以其它方式永久地安装的挡板，但是当使用集装箱来运输没有柔性储罐的货物时，挡板的存在可能是有害的。优选地，当柔性储罐使用时外部挡板可以容易地安装在标准的运输集装箱里，并在使用后移除外部挡板。如图9-12所示，可移除挡板的一个优选的示例为锁定在集装箱侧壁之间的压杆。该压杆的一端具有如图11所示的凸轮系统和滑履，另一端具有如图12所示的滑履。优选地，滑履具有金属外壳以及由橡胶制成的接触表面，并且可以枢转以适应集装箱壁在应力下的挠曲。凸轮系统可通过压杆顶部的孔进入，并与套筒驱动器啮合，以在水平方向上移动压杆的端部，从而将其锁定到位。

具有根据本发明的端封件的柔性储罐可以从本文提供的精确描述中以多种方式变化。具体地，带有端封件的柔性储罐可以在没有可选的挡板的情况下使用，也可以独立于运输集装箱使用。由端封件提供的附加强度可以允许柔性储罐在本文未具体指出的各种工业、目的、情境和环境中使用。

Claims (16)

1.一种用于运输散装的液体或半液体材料的柔性储罐，包括：

由柔性防水聚合物材料制成的内储罐，所述内储罐的形状大体为矩形，其中内储罐的至少一端的宽度小于内储罐的长度，内储罐将所运输的散装的液体或半液体材料封装在其中；

由柔性聚合物材料制成的大致呈矩形的第一外层，所述第一外层具有纵向侧面以及在所述第一外层的宽度方向上的第一端部；

由柔性聚合物制成的在形状和尺寸上与所述第一外层大致相似的第二外层，所述第二外层具有纵向侧面以及在所述第二外层的宽度方向上的第一端部，所述第一外层的纵向侧面和所述第二外层的纵向侧面被连接以形成开口管，所述第二外层的第一端部与第一外层的第一端部相配合；以及端封件，所述端封件将所述第一外层的第一端部和所述第二外层的第一端部彼此连接，所述端封件不防水；以及

端翼片，所述端翼片的第一端部附接到所述第一外层和所述第二外层之一的内部，所述端翼片的长度大于从其附接点到开口管的第一端部的距离，所述内储罐由所述端翼片被限制在所述第一外层和所述第二外层内，使得当所述内储罐被填充时，所述内储罐膨胀，推压所述端翼片和推压将所述第一外层和所述第二外层彼此连接的所述端封件，所述端翼片提供一些防止泄漏的保护，但主要为连接所述第一外层的第一端部和所述第二外层的第一端部的所述端封件提供额外的强度。

2.根据权利要求1所述的柔性储罐，其中，所述内储罐具有多个层，所述内储罐的至少一个所述多个层附接到所述第一外层或所述第二外层。

3.根据权利要求2所述的柔性储罐，其中，所述内储罐的所述多个层中的所述至少一个通过焊接附接到所述第一外层或所述第二外层。

4.根据权利要求3所述的柔性储罐，其中，所述内储罐的所述多个层中的至少一个具有试件或接缝，并且所述试件或接缝折叠在所述第一和第二外层的内侧。

5.根据权利要求4所述的柔性储罐，其中，所述试件或接缝折叠在所述端翼片的内部。

6.根据权利要求1所述的柔性储罐，其中，空隙包括来自柔性聚合物材料的切口。

7.根据权利要求1所述的柔性储罐，其中，柔性储罐的长度至少为20英尺。

8.根据权利要求1所述的柔性储罐，其中，柔性储罐具有超过8000升的容量。

9.根据权利要求1所述的柔性储罐，其中，柔性储罐还包括单个阀，通过所述单个阀将散装的液体或半液体材料输进柔性储罐以及输出柔性储罐。

10.根据权利要求9所述的柔性储罐，柔性储罐还包括横跨柔性储罐宽度的多个限制元件，以限制柔性储罐内散装的液体或半液体材料的波动，所述多个限制元件构成至少三个部分，并且在运输期间控制柔性储罐中的液体动力学。

11.根据权利要求10所述的柔性储罐，其中，所述多个限制元件是位于柔性储罐外部的挡板。

12.根据权利要求10所述的柔性储罐，其中，所述至少三个部分是互通的，并且每个部分能够通过所述单个阀装载和卸载散装的液体或半液体材料。

13.根据权利要求1所述的柔性储罐，其中，所述端封件包括穿过所述第一外层的中空环和所述第二外层的中空环的绳索。

14.制造用于运输散装的液体或半液体材料的柔性储罐方法，包括:

折叠柔性聚合物材料的矩形第一外层的端部和第二外层的端部，以在所述第一外层的端部和第二外层的端部的整个宽度上形成连续的环；

连接所述第一外层的纵向侧面和所述第二外层的纵向侧面，以形成开口管；

在所述开口管的第一端部附近,将第一端翼片的第一端部附接到所述第一外层和第二外层之一的内侧,以及在所述开口管的第二端部附近,将第二端翼片的第一端部附接到所述第一外层和所述第二外层之一的内侧,所述第一端翼片的长度大于从其附接点到所述开口管的第一端部的距离,以及所述第二端翼片的长度大于从其附接点到开口管的第二端部的距离；

将内衬插入由连接所述第一外层的纵向侧面和所述第二外层的纵向侧面形成的开口管的内部空间，所述内衬将所运输的散装液体或半液体材料封装在其中；

移动所述第一端翼片和第二端翼片相应的第二端部以覆盖内衬的端部；以及通过不防水的端封件关闭柔性储罐的第一端部和第二端部，该柔性储罐带有内衬和所述第一端翼片和所述第二端翼片，所述第一端翼片和所述第二端翼片通过所述端封件被限制在其中。

15.根据权利要求14所述的制造柔性储罐的方法，还包括通过焊接将第一端翼片和第二端翼片附接到所述第一外层和所述第二外层之一。

16.根据权利要求15所述的制造柔性储罐的方法，还包括将所述第一端翼片和所述第二端翼片附接到距开口管的端部约30至36英寸处。

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