CN112239030A - 具有具多种单元壁厚度的金属多孔地板的轻量金属运输集装箱 - Google Patents

Abstract

一种轻量运输集装箱包括两个平行的侧壁，每个侧壁在一侧具有顶部侧梁，并在相对侧上固定至地板框架的底部侧梁上，底部侧梁通过固定至多个横梁构件上的地板与彼此相连。前端组件固定至顶部侧梁及底部侧梁的一端；门端组件与前端组件相对，并固定至顶部侧梁及底部侧梁的相对端。集装箱还包括固定至所述两个侧壁中的每一个的相应的顶部侧梁的顶部。所述地板包括金属多孔板，其包括多个多边形单元的金属多孔芯，每个多边形单元包括相对的横向壁，该些横向壁在每个远端通过至少一个直立式相交壁彼此相连，所述相交壁的厚度为所述相对的横向壁的厚度的一半。

Description

具有具多种单元壁厚度的金属多孔地板的轻量金属运输集 装箱

相关申请的交叉引用

本申请是于2017年12月4日递交的美国专利申请号15/830,323的部分继续申请，其全部内容通过引用并入本文中。

技术领域

本发明涉及运输集装箱(shipping containers)领域。

背景技术

自近70年前引入标准化运输集装箱以来，其彻底改变了货物运输。运输集装箱是可重复使用的运输和存储单元，用于在多个地点之间移动产品和物料。典型的集装箱由一端带有门的矩形封闭箱设计、波纹状耐候钢制框架和木地板组成。尽管世界上的运输集装箱约有90％为20英尺或40英尺长，但世界各地的集装箱的长度从8英尺到60英尺不等。无论长度如何，标准集装箱都为8英尺宽、8.5英尺高，“hi-cube”单位为9.5英尺高，“half-height”单位为4.25英尺高。运输集装箱的容量通常用20英尺当量单位(TEU)表示，其表示可容纳在1个20英尺集装箱内的货物的量。运输成本以TEU计算。2TEU相当于1个40英尺当量单位(FFE)。

运输集装箱之所以有用，是因为它们能够在铁路、卡车和船之间轻松转移，在此过程中无需卸货。运输集装箱可以用卡车在拖车上运输。当用铁路运输时，将运输集装箱承载在平板货车或落下孔车上。根据特定铁路系统限制，可以轻松地将集装箱堆叠在彼此之上。集装箱还可以用船运输。船提供任何运输方式的最大运输能力；一些集装箱船可以承载20,000TEU以上。之所以可以达到如此大的容量，是由于船上为货物预留有大量区域，并且集装箱可以堆叠在彼此之上，通常可达到7个单位高。港口和货物码头通常配置成用各种搬运设备来处理运输集装箱物流。这种设备的示例包括叉车、龙门起重机和正面吊运机。

运输集装箱由一些关键结构组件组成，其全部转移重量和歪变力。第一个组件是顶部(roof)。运输集装箱顶部通常由耐候钢板制成，该些耐候钢板具有波纹状轮廓，用于提高强度和刚度。下一组件是侧壁板，其由与所述顶部相同的材料制成。运输集装箱的另一组件是地板和横向构件。集装箱地板通常由层压船用胶合板(laminatedmarine plywood)制成。所述横向构件为构成地板框架支撑体的组成部分的一系列横梁。可选地，所述地板框架可包括鹅颈槽，以便于对集装箱进行卡车运输。所述集装箱地板支撑在所述横向构件上。其它组件为顶部侧梁和底部侧梁。该些侧梁为位于集装箱顶部和底部上的纵向结构构件，用作集装箱主体的框架。

另一关键组件为角柱和角件。角柱为由高性能钢制成的竖直框架组件，与所述侧梁一起来支撑集装箱的结构。角件为位于集装箱每个角上的配件，提供用于搬运、举升或堆叠集装箱的手段。前端组件和门端组件的顶梁和底梁使集装箱的框架得以完整。框架的所有组件都固定在所述角件上。波纹状前端壁板由与侧壁相同的材料制成。最后一个关键组件包括门。运输集装箱的门可由金属层板(ply-metal)、波纹金属或与玻璃纤维的组合制成。该些门用铰链连接，并且可打开至少180度。有塑料或橡胶内衬的门封条可用作防止液体进入的密封件。

运输集装箱的构造也是标准化的过程，该过程从展开大的钢卷并将钢卷切割成若干个适当尺寸的钢片开始。然后，将该些钢片制成波纹状，以提供刚度和额外的强度。接下来，将该些钢片焊接在一起形成壁板。然后，将方形管顶部侧梁焊接到每个壁的顶部，形成侧壁组件。之后，将地板横向构件、鹅颈槽和底部侧梁焊接在一起，形成地板的框架。将门、门端柱、门端梁和门端角件焊接在一起，形成门端组件。同样，将前端壁、前端角柱、前端梁和前端角件焊接在一起，形成前端组件。一旦将这些组件组装好，就在安装侧壁组件之前将门端组件和前端组件安装在地板框架上。此时，将侧壁组件焊接到角柱、门端组件和前端组件及地板框架的底部侧梁上。接下来，组装并焊接顶板。在此阶段，在整个集装箱结构上施用防腐底漆。然后，准备木制板用于铺设地板。一旦组装并安装好木材，就用液体密封剂覆盖集装箱的整个内部。集装箱地板的底面及整个地板框架用沥青密封以实现水密性。最后，将橡胶或塑料衬垫密封件安装在门上，提供防水密封。这样就完成了运输集装箱的构造过程。

发明内容

申请人发明了一种轻量金属集装箱，其比已知技术的运输集装箱要轻。根据本发明的一实施例，轻量运输集装箱包括两个平行的细长侧壁，每个侧壁具有相应的顶部侧梁和底部侧梁，并且这两个侧壁通过固定并支撑在地板框架上的地板彼此相连，所述地板框架包括多个横梁构件，该些横梁构件连接所述两个侧壁中的每个侧壁的底部侧梁。所述集装箱包括前端组件和门端组件，其中，所述前端组件在相应角件上固定至所述两个侧壁中的每个侧壁的顶部侧梁和底部侧梁的一端，所述门端组件与所述前端组件相对并在相应角件上固定至所述两个侧壁中的每个侧壁的顶部侧梁和底部侧梁的相对端。所述集装箱还包括顶部，其固定至所述两个侧壁中的每个侧壁的相应顶部侧梁。

值得注意的，所述地板包括至少一个多孔板(cellularpanel)，其具有多个多边形单元的金属多孔芯。每个单元包括至少两个相对的横向壁(horizontal walls)，该些横向壁通过至少一个相交壁在每个横向壁的每个远端彼此相连，所述相交壁的厚度是所述相对的横向壁中的每个壁的厚度的一半。在这一方面，每个多边形单元的形状可以是六边形。在该实施例的一个方面，较小壁厚可以不大于0.187mm，较大厚度的两个相对的壁之间的距离可以不小于3.175mm。在该实施例的另一方面，所述金属多孔芯可由铝合金制成。此外，在该实施例的另一方面，所述地板包括多个互连金属多孔板的布置结构，每个金属多孔板由所述板的内部及外层形成，其中，所述内部包括多个多边形单元的金属多孔芯，并且所述多边形单元的形状为六边形；所述外层覆盖所述金属多孔芯。在该实施例的还一方面，每个板由限定所述板的内部的框架和外层所形成，其中，所述内部包括多个多边形单元的金属多孔芯，每个多边形单元的形状为六边形；所述外层覆盖所述框架和所述金属多孔芯。在该方面，框架可以是密封剂或树脂材料或金属结构。

在该实施例的一个方面，每个板通过对接接头和搭接接头与相邻结构相连。在该实施例的另一方面，该些板的尺寸可以不同。例如，该些板可包括12个，并且可具有三种不同的尺寸。然后可以在集装箱后面用两个中等尺寸的板开始并排布置该些板，之后是三对并排的大型尺寸的板，然后是2对小尺寸的板，这两对小尺寸的板包围鹅颈板(gooseneckplate)。

在该实施例的另一方面，每个侧壁包括多个两种或更多种不同厚度的竖向连续的钢制波纹板，其按较大厚度的板和较小厚度的板的多个交替顺序进行布置。例如，这两种不同的厚度可以是1.6mm和2.0mm。或者，所述较小厚度可以小于1.6mm。在该实施例的另一方面，所述前端板可包括多个单个均一厚度的横向连续的钢制波纹板，该厚度小于或等于1.6mm。在该方面，所述前板还在前端板的中间高度处包括箱形断面加强件，其自一个前角柱沿横向延伸至另一个前角柱。在该实施例的还一方面中，所述顶部包括多个两种不同厚度的横向连续的钢制波纹板，其按较大厚度的板和较小厚度的板的多个交替顺序进行布置，这两个不同的厚度可以是1.6mm和2.0mm。或者，该顶部可包括多个单个均一厚度的横向连续的钢制波纹板，该厚度小于或等于1.6mm。

在该实施例的又一方面中，可设置顶板加强件组件，用于支撑所述顶部，并且，所述顶板加强件组件与所述门端组件的顶梁相连并沿纵向延伸至所述前端组件的顶梁。在该方面中，所述顶板加强件组件可包括彼此相连的两个对称波纹状L形加强件。此外，所述顶板加强件组件的相对侧可设置两个额外的L形加强件，其可自所述门端组件的顶梁沿纵向延伸至所述前端组件的顶梁。

下面将对本发明的其它方面作部分说明，其它部分根据下面的说明将是明显的，或者可通过对本发明的实践获知。本发明的各个方面将通过所附权利要求中具体指出的元件和组合来实现和达到。应当理解，前面的概括性说明和下面的详细说明仅是示例性和解释性的，不用于限制所要求保护的本发明。

附图简要说明

附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分，其示出了本发明的实施例，并与本说明一起用于解释本发明的原理。在此示出的实施例是当前优选的，然而，应当理解，本发明不限于图中所示的精确布置结构和装置；其中：

图1为轻量金属集装箱的立体图，其中的分解部分示出了固定至集装箱侧壁的底部侧梁上的横构件梁；

图2为图1所示轻量金属集装箱的立体图，其中，多个金属多孔板彼此连接形成金属多孔地板，其中的分解部分示出了其中一个金属多孔板的剖面部；

图3A为图1所示轻量金属集装箱的立体图，其中的分解部分示出了集装箱的侧壁；

图3B为图1所示轻量金属集装箱的立体图，其详细示出了集装箱的前端板；

图4A为图1所示轻量金属集装箱的立体图，其中的分解部分示出了集装箱的具有加强件组件的顶部；

图4B为图1所示轻量金属集装箱的立体图，其详细示出了集装箱的顶部；

图5为图1所示轻量金属集装箱的侧壁的立体图，其中的分解部分示出了可固定至每个侧板的顶部侧梁上的不同的加强件；及

图6为用于制造具有不同壁厚的金属多孔芯的方法的图示。

具体实施方式

本发明的各实施例提供了一种具有金属多孔地板的轻量金属集装箱及其制造方法。轻量金属集装箱包括两个平行的细长侧壁，每个侧壁在一侧具有顶部侧梁，并在相对侧固定至地板框架的底部侧梁，两个底部侧梁通过一金属多孔地板彼此连接，该金属多孔地板固定并支撑在地板框架的多个横梁构件上。所述侧壁还通过前端组件、与前端组件相对的门端组件及顶部彼此连接，其中，所述前端组件在相应角件上固定至两个侧壁中的每个侧壁的顶部侧梁和底部侧梁的一端，所述门端组件在相应角件上固定至两个侧壁中的每个侧壁的顶部侧梁和底部侧梁的相对端，所述顶部固定至两个侧壁中的每个侧壁的相应的顶部侧梁。重要的是，所述金属多孔地板包括一个或多个不同的金属多孔板的布置结构，每个金属多孔板由限定所述板的内部的框架及外层形成，其中，所述内部包括具有多个多边形单元的金属多孔芯，并且所述多边形单元的横向壁的厚度是所述单元的竖向壁的厚度的两倍；所述外层覆盖所述框架和所述金属多孔芯。例如，框架可以是包围所述金属多孔芯的密封剂或树脂材料或金属结构。每个板通过对接接头和搭接接头与相邻结构连接。此外，每个板用紧固件或粘合剂或其二者的组合固定至所述横梁构件。

下面作进一步说明，图1是轻量金属集装箱的立体图，其中的分解部分示出了固定到集装箱侧壁底部侧梁上的一个横构件梁。如图1所示，轻量运输集装箱100包括两个平行的底部侧梁110和两个平行的顶部侧梁120，每个底部侧梁110在相应的角件(未示出)上通过门端柱130A和前端柱130B固定至相应的顶部侧梁120。此外，顶部侧梁120通过门端梁140A和前端梁140B固定至彼此。如本领域技术人员将认识到的，当每个顶部侧梁120通过门端柱130A和前端柱130B固定至相应的底部侧梁110时，其限定了相应的细长侧壁(未示出)的框架。此外，门端柱130A和门端梁140A、180A限定了门端框架(未示出)，而前端柱130B和前端梁140B、180B限定了前端框架(未示出)。

重要的是，细长侧壁通过固定并支撑在地板框架上的地板彼此相连，其中，地板框架包括多个横梁构件150和较小的C形梁构件160，该些C形梁构件160散布在横梁构件150之间，它们全部连接两个侧壁中的每一个的底部侧梁110。此外，参照图5，可将不同的加强件固定至顶部平面和侧壁平面中的每个侧板的顶部侧梁120，如图5所示。在这方面，该些加强件可包括顶部侧梁120的顶部的向内延伸的水平金属延伸部710(顶部置于其上)、及向下延伸的金属延伸部720(侧壁之一位于其外部)。最后，钢鹅颈板170的一端固定至前端梁180B，另一端固定至鹅颈横梁(gooseneckbolster)190的中点。

特别地，然后将金属多孔夹芯板(未示出)布置结构固定到横梁构件150和C形梁构件160中的每一个的顶面上，并使用粘合剂或紧固件或其二者的结合将其固定。下面作进一步说明，图2为图1所示轻量金属集装箱的立体图，其示出了该集装箱的地板210，其容纳有适于与专用集装箱半挂车上的鹅颈啮合的鹅颈板270。地板210包括如图2中分解部分所示的不同金属多孔板的布置结构。在这一方面，如此分解部分所示，每个金属多孔板均包括框架220，框架220包围置于并夹在铝外层240之间的金属多孔芯230，其中，铝外层240位于金属多孔芯230的相对侧上。金属多孔芯230包括多个由例如铝等金属制成的中空多边形单元，并且其厚度可不大于56mm。通过利用金属多孔夹芯板而不是木板，提供了更轻量的地板，其具有金属多孔夹层结构提供的强度，而没有诸如木材等实体材料的重量。

重要地，每个不同的金属多孔板可由交替堆叠的金属板组件的侧切制造而成。下面作进一步说明，图6为用于制造具有不同壁厚的金属多孔芯的方法的图示。如图6所示，不同波纹板810A、810B的相反方向可在每个板810A、810B的沿水平方向定向的突出部分之间使用粘合剂820固定在彼此上。一旦例如由一组波纹钢板850A、850B制成了该组件，就可以在该组件上赋予所需厚度的侧向切片860，每个侧向切片860产生多个六边形单元870的金属多孔板830。独特地，每个单元870的水平或横向壁840的厚度是每个单元870的连接壁880的两倍。例如，较小的壁厚可不大于0.187mm，较大厚度的两个相对壁之间的距离可不小于3.175mm。此外，金属多孔芯可由铝合金制成。

作为替代方案，在周期偏移位置彼此间隔阈值距离的纵向粘合剂条带可固定到多个不同的铝板上。然后，每个铝板可通过所述粘合剂彼此固定来形成铝块。之后，沿着所有铝板将该些铝块切片至所需厚度，然后，可对每个切片进行压缩使切片上未施用粘合剂的部分膨胀，以在该切片内引起蜂窝状单元的膨胀。

再次参照图2，特别地，多个板在共同边缘利用对接接头(butt-joint)与彼此连接。例如，两个或更多个不同的标准尺寸可包括大、中或小，以便在容纳地板210的不同尺寸的同时促进地板210的快速组装。

现在参照图3A，其示出了图1所示的轻量金属集装箱的立体图，其中的分解部分示出了图1集装箱100的侧壁。该些侧壁由多个两种不同厚度的竖向连续的钢制波纹板410、420形成，其按较大厚度的板420和较小厚度的板410的多个交替顺序进行布置。例如，这两种不同的厚度可以是1.6mm和2.0mm。参照图3B，前端组件也可包括多个等厚或两种不同厚度的竖向连续的钢制波纹板430、440，其按较大厚度的板430和较小厚度的板440的多个交替顺序进行布置。同样，这两种不同的厚度可包括1.6mm和2.0mm。

现在参照图4A，其示出了图1所示轻量金属集装箱的立体图，其中的分解部分示出了集装箱100的具有加强件组件的顶部。在这一方面，该顶部包括多个两种不同厚度的横向连续的钢制波纹板510、520，其按较大厚度的板520和较小厚度的板510的多个交替顺序进行布置，这两种不同的厚度可以是1.6mm和2.0mm。或者，如图4B所示，该顶部可包括多个单个均一厚度的横向连续的钢制波纹板550，其中，其厚度等于或小于1.6mm。

再次参照图4A，可设置顶板加强件组件530，用于支撑顶部，该顶板加强件组件530与门端梁140A相连，并沿纵向延伸至前端梁140B。在本实施例的一个方面，顶板加强件组件530可包括两个彼此邻接的单独的加强件，每个加强件包括平坦的金属纵向条带，其具有多个自该平坦纵向条带以90度角向上垂直延伸的凸舌，所述单独的加强件中的每一个的凸舌与彼此相邻地定位。在这一方面，该组件可包括彼此连接的两个对称的波纹状L形加强件。此外，可在组件530的相对侧设置两个额外的L形加强件540，该些L形加强件540可自门端梁140A沿纵向延伸至前端梁140B。

最后，本文所用的术语仅作描述特定实施例之用，并不用于限制本发明。如本文中所使用的，单数形式的“一”和“该”也包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还应当理解的是，说明书中使用的术语“包括”指定了所述特征、整体件、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整体件、步骤、操作、元件、组件和/或其组合的存在或添加。

所附权利要求中所有的装置或步骤加功能元件的对应结构、材料、动作及等同物旨在包括用于与具体要求保护的其它要求保护的元件结合执行所述功能的任何结构、材料或动作。出于说明和描述的目的给出了本发明的说明，但这种说明并不是穷尽的或局限于所述形式的本发明。对于本领域的技术人员而言，在不偏离本发明的范围和精神的情况下可以进行许多修改和改变。选择和描述该些实施例以便最好地解释本发明的原理和实际应用，并使本领域其它普通技术人员能够针对具有适合设想的特定用途的各种修改的各种实施例来理解本发明。

已参照本申请发明的实施例对本发明作了详细描述，明显地，在不脱离所附权利要求限定的本发明的范围的情况下，可以作出许多修改和变型。

Claims (10)

1.一种轻量金属集装箱，包括：

两个平行的细长侧壁，每个侧壁在一侧具有顶部侧梁，并且每个侧壁在相对侧上固定至地板框架的相应的底部侧梁上，每个底部侧梁通过固定并支撑在所述地板框架的多个横梁构件上的地板与彼此相连；

前端组件，其在相应的角件上固定至所述顶部侧梁中的每一个的一端及所述底部侧梁中的每一个的一端；

门端组件，其与所述前端组件相对，并在相应的角件上固定至所述顶部侧梁中的每一个的相对端及所述底部侧梁中的每一个的相对端；及

顶部，其固定至所述两个侧壁中的每一个的相应的顶部侧梁；

所述地板包括至少一个多孔板，所述多孔板包括多个多边形单元的金属多孔芯，每个多边形单元包括至少两个相对的横向壁，该些横向壁在每个壁的每个远端通过至少一个相交壁彼此相连，所述相交壁的厚度为所述相对的横向壁中的每一个的厚度的一半。

2.如权利要求1所述的集装箱，其中，每个多边形单元的形状为六边形。

3.如权利要求2所述的集装箱，其中，每个板包括内部和外层，其中，所述内部包括多个多边形单元的金属多孔芯，并且每个多边形单元的形状为六边形；所述外层覆盖所述金属多孔芯。

4.如权利要求3所述的集装箱，其中，所述外层为金属制的。

5.如权利要求1所述的集装箱，其中，每个板通过对接接头和搭接接头与相邻结构相连。

6.如权利要求1所述的集装箱，其中，单元壁的较小厚度等于或小于0.187mm。

7.如权利要求1所述的集装箱，其中，较大厚度的两个相对的单元壁之间的距离等于或大于3.175mm。

8.如权利要求1所述的集装箱，其中，多孔板的厚度不大于56mm。

9.如权利要求1所述的集装箱，其中，每个板包括限定所述板内部的框架及外层，所述板内部包括多个多边形单元的金属多孔芯，所述外层覆盖所述框架和所述金属多孔芯。

10.如权利要求1所述的集装箱，其中，所述地板包括多个互连金属多孔板的布置结构。

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