CN113719750A - 用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱及长管拖车 - Google Patents

用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱及长管拖车 Download PDF

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朱江峰
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Abstract

本发明公开了一种用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱及长管拖车，所述长管拖车包括设有连接支座的二类底盘和固定于二类底盘上的缠绕气瓶管束式集装箱；缠绕气瓶管束式集装箱包括集装箱体和设于集装箱体内的管束式缠绕气瓶组，所述集装箱体包括八边形框体和固定于八边形框体底部的车架连接支座，八边形框体的一端通过角钢挡板连接有前端板，另一端设有后箱门，八边形框体内近后箱门处固定有与其相抵的后端板；所述管束式缠绕气瓶组由呈梅花状布置的七支缠绕气瓶组成，缠绕气瓶的一端通过连接法兰固定于前端板，另一端通过防转组件固定于后端板。本发明减少了长管拖车的拐弯半径，提升了通过性；缠绕气瓶采用环向排布，提升了空间利用率。

Description

用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱及长管拖车
技术领域
本发明涉及储气设备的技术领域，特别是一种用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱及长管拖车。
背景技术
氦气在地球上极其稀有且不可再生，被誉为“气体稀土”，是高科技制造领域的重要元素之一，广泛应用于军工、航空航天、科研、石化、制冷、医疗、半导体、超导实验、高精度焊接、光电子产品生产等领域，具有极高的战略地位。
氦气主要通过长管拖车和管束式集装箱运输，现有的钢瓶管束式集装箱和长管拖车有两类：
一类是大容积钢质无缝气瓶组装成的管束式集装箱或长管拖车，目前采用公称工作压力为20MPa，厚度达到16.5mm～21.2mm以上的6～10个大容积钢质无缝气瓶组装成的管束式集装箱或长管拖车，整体长度尺寸大致分为20英尺和40英尺两种规格。这种方式往往导致管束式集装箱或长管拖车自重太重，重容比大。为了寻求更大的充装量，管束式集装箱或长管拖车整体长度通常为40英尺，过长的尺寸导致运输过程中对道路环境要求高，搭配通用型车架在狭小路段和不平坦路段有一定通行难度，通过性差，受隧道形状及尺寸限制，也不能整车通过铁路平板车长距离运输，同时重量在道路运输规定上限附近，运输成本较高。
一类是由小容积缠绕气瓶组装成的管束式集装箱，一般采用容积为30～450L的小容积缠绕气瓶组装成管束式集装箱，由于这种方式组装的管束式集装箱气瓶数量和阀门较多，故管路焊点或连接点增多，不仅造成了操作和定期检验的不便，还增加了泄漏点的数量，从而增加了运行过程中的风险。
公开号为CN 110792916 A的说明书公开了一种运输高压气体的管束式集装箱，包括集装箱体，以及安装于集装箱体内的管束式气瓶组，管束式气瓶组集成有若干个相互连通并用于存储高压气体的管束式气瓶；集装箱体内设有用于安全固定管束式气瓶组前端并安装安全泄放装置的安全舱，以及用于安全固定管束式气瓶组后端并对管束式气瓶组中的管束式气瓶进行连通和充放气操作的操作舱，操作舱内设有与管束式气瓶相连接的充放气装置。该发明的气瓶尺寸较长，导致运输过程中对道路环境要求高，实际运输中搭配通用型车架运输时有一定通行难度。
公开号为CN 112483893 A的说明书公开了一种缠绕气瓶管束式集装箱，包括：前端板、后端板以及九个大容积钢质内胆环向碳纤维缠绕气瓶，所述缠绕气瓶的两端分别与前端连接法兰和新型防转组合法兰连接，所述防转组合法兰由法兰盘、压紧块Ⅰ、压紧块Ⅱ组成，通过内六角螺栓将所述压紧块Ⅱ与法兰盘进行紧固，紧固后连接所述缠绕气瓶，旋靠后，通过内六角螺栓将压所述紧块Ⅰ与所述压紧块Ⅱ进行紧固，再用螺栓将所述法兰盘固定在所述后端板上。该发明主要采用由小容积缠绕气瓶组装成的管束式集装箱，由于其阀门数量较多，故造成了操作和定期检验的不便。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱，采用高压力的缠绕气瓶组装成管束式集装箱，降低单位运输成本，实现铁路及公路大范围长距离联运，降低运输难度。
一种用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱，包括集装箱体和设于所述集装箱体内的管束式缠绕气瓶组，所述集装箱体包括八边形框体和固定于所述八边形框体底部的车架连接支座，所述八边形框体的一端通过角钢挡板连接有前端板，另一端设有后箱门，所述八边形框体内近后箱门处固定有与其相抵的后端板，所述后端板与后箱门之间构成后仓；所述管束式缠绕气瓶组由呈梅花状布置的七支缠绕气瓶组成，所述缠绕气瓶的一端通过连接法兰固定于前端板处，另一端通过防转组件固定于后端板处。
所述八边形框体、前端板、后端板和后箱门形成一个封闭的集装箱体，通过设于八边形框体底部的车架连接支座与二类底盘的连接支座通过高强度螺栓固定，将缠绕气瓶长管拖车驾驶至铁路平板车上可实现铁路的运输。所述缠绕气瓶安装于所述集装箱体内时，缠绕气瓶的两端分别安装好防转组件和连接法兰，所述集装箱体的前端板拆卸并打开后箱门，再将缠绕气瓶放入八边形框体内至防转组件与后端板相抵，将防转组件通过螺栓与后端板固定；依次放入七支缠绕气瓶，形成梅花状布置；再将前端板与连接法兰相抵，将前端板通过螺栓与连接法兰固定。当所述缠绕气瓶从所述集装箱体取出时，先松开连接法兰与前端板的螺栓，并将前端板拆卸；打开后箱门进入后仓，松开防转组件与后端板的螺栓，将缠绕气瓶吊装出集装箱体；依次拆卸七个缠绕气瓶，完成缠绕气瓶的取出。
所述八边形框体包括设于前端板与后箱门之间相互平行的顶板和底板，所述顶板的两端向外对称分布有两个第一斜板，所述第一斜板的下端固定有与所述顶板垂直的侧壁，所述侧壁的下端向内布置有与所述顶板平行的平板，所述平板的内端和底板的两端设有对称分布的第二斜板；所述底板的下端设有两根底部纵梁。通过所述第一斜板和第二斜板的设置，使得所述八边形框体与管束式缠绕气瓶组的外形更为接近，不仅减小了缠绕气瓶长管拖车的外形体积，还对缠绕气瓶的外壁起到了有效的防护，降低整体高度。
优选地，所述八边形框体的顶板、第一斜板、侧壁、第二斜板和底板上固定有加强板。所述加强板不仅起到了防火防水的作用，同时也能在运输的时候阻挡砂石飞溅，有效地保护缠绕气瓶不受损，延长了缠绕气瓶的使用寿命。
所述平板的上方设有L形金属弯网，所述L形金属弯网的两端分别固定于侧壁和平板上，构成储物空间；所述储物空间可存放常用工具等。
所述储物空间内的侧壁上设有可开关的箱门，所述箱门的设置不仅方便常用工具的取放，还可以在缠绕气瓶长管拖车内部温度较高时加快内部空气的流动，实现快速降温。
所述缠绕气瓶包括两端设有瓶口的钢质内胆，所述钢质内胆外设有碳纤维缠绕承压层，所述碳纤维缠绕承压层外设有玻璃纤维缠绕保护层，所述瓶口的外壁处均设有螺纹，所述一瓶口内设有前端塞、另一瓶口内设有后端塞；所述前端塞和后端塞均设有用于向缠绕气瓶内充装和泄放介质的内孔，所述后端塞处设置有阀门。所述大容积的缠绕气瓶与钢质气瓶相比具有自重轻、重容比小，有效降低了单位运输成本。
所述缠绕气瓶的阀门采用螺旋柔性管与用于充放气的管路系统连通。采用螺旋柔性管能够使管路系统更加稳定不易发生泄漏。
所述防转组件包括与所述挡板螺栓连接的法兰盘，所述法兰盘上固定有通过凹槽和凸台相互配合的第一压紧块和第二压紧块，所述第一压紧块和第二压紧块之间还设有固定用的顶紧件；所述防转组件可以有效防止缠绕气瓶在运输中的周向转动及轴向窜动。
本发明还提供了一种用于公路铁路联运的缠绕气瓶长管拖车，通过所述的缠绕气瓶管束式集装箱和二类底盘装配得到，减小长管拖车的拐弯半径，适应山区公路运输、实现铁路及公路大范围长距离联运，降低运输难度。
一种用于公路铁路联运的长管拖车，包括设有连接支座的二类底盘和固定于所述二类底盘上的缠绕气瓶管束式集装箱，所述缠绕气瓶管束式集装箱采用上述的用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱。
所述车架连接支座采用底部设有通孔的U形支架，所述U形支架固定于所述底部纵梁上，通过所述通孔与所述二类底盘的连接支座螺栓固定，使连接更安全可靠。
本发明相比现有技术，其优点在于：
1、本发明降低了缠绕气瓶管束式集装箱的整体高度，减小了顶部宽度，实现长缠绕气瓶长管拖车整体铁路公路联运；
2、本发明减少了缠绕气瓶长管拖车的拐弯半径，提升了缠绕气瓶长管拖车的通过性，适应更多的道路特别是山区道路运输；
3、本发明采用缠绕气瓶，减小了缠绕气瓶管束式集装箱的自重，增加了气体的载质量；
4、本发明的缠绕气瓶采用梅花状环向排布，尽可能缩小了缠绕气瓶之间的距离，提升了空间利用率，将四边型的集装箱体外形改成八边形，进一步减小了集装箱体的外形体积，减小缠绕气瓶管束式集装箱的高度；
5、本发明减少了缠绕气瓶及阀门的数量、减少了管路的连接点及焊点的数量，漏点少，降低了运输过程中的风险；
6、本发明的管路部分集中在后仓，操作方便，年度检验和定期检验方便。
附图说明
图1是本发明实施例中用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱的结构示意图。
图2是图1中缠绕气瓶管束式集装箱的A向的结构示意图。
图3是图1中缠绕气瓶管束式集装箱的B向的剖面示意图。
图4是图1中缠绕气瓶管束式集装箱的C向的剖面示意图。
图5是图1中缠绕气瓶管束式集装箱的D向的结构示意图。
图6是图1中缠绕气瓶管束式集装箱的Ⅰ处的局部放大示意图。
图7是图1中缠绕气瓶管束式集装箱的Ⅱ处的局部放大示意图。
图8是图7中防转组件的结构示意图。
图9是图4中缠绕气瓶的结构示意图。
图10是图9中缠绕气瓶管束式集装箱的Ⅲ处的局部放大示意图。
图11是本发明实施例中用于公路铁路联运的缠绕气瓶长管拖车的结构示意图。
图12是图11中Ⅳ处的局部放大示意图。
具体实施方式
如图1-图10所示，用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱13包括集装箱体1和设于集装箱体1内的管束式缠绕气瓶组2。
集装箱体1包括八边形框体5、前端板3、角钢挡板15、后端板6、后箱门4和车架连接支座7。八边形框体5的一端焊接角钢挡板15，角钢挡板15与前端板3采用可拆卸的螺栓连接，八边形框体5的另一端设有后箱门4，后箱门4为向外的双开门。后端板6焊接于八边形框体5内近后箱门4处，且于与八边形框体5的内壁相抵，后端板6与后箱门4之间构成后仓。
八边形框体5、前端板3、后端板6和后箱门4形成一个封闭的集装箱体1，八边形框体5包括设于前端板3与后箱门4之间相互平行的顶板51和底板52，顶板51的两端向外对称分布有两个第一斜板53，第一斜板53的下端固定有与顶板51垂直的侧壁54，侧壁54的下端向内布置有与顶板51平行的平板55，平板55的内端和底板52的两端设有对称分布的第二斜板56。底板52的下端平行焊接有两根底部纵梁16。
通过第一斜板53和第二斜板56的设置，使得八边形框体5与管束式缠绕气瓶组2的外形更为接近，不仅减小了缠绕气瓶长管拖车的外形体积，还对管束式缠绕气瓶组2起到了有效的防护。
八边形框体5的顶板51、第一斜板53、侧壁54、第二斜板56和底板52上焊接有加强板。加强板采用1.2mm的钢板，钢板不仅可以起到防火防水的作用，同时也能在运输的时候阻挡砂石飞溅，有效地保护管束式缠绕气瓶组2不受损，
平板55的上方设有L形金属弯网57，L形金属弯网57的两端分别固定于侧壁54和平板55上，构成储物空间58。储物空间58内的侧壁54的下部处设有可开关的箱门59。储物空间58的设置可存放常用工具等，储物空间58处箱门59的设置不仅方便常用工具的取放，还可以在缠绕气瓶长管拖车内部温度较高时加快内部空气的流动，实现快速降温。
管束式缠绕气瓶组2由呈梅花状布置的七支缠绕气瓶21组成。
缠绕气瓶21包括两端设有瓶口的钢质内胆22，钢质内胆22外设有碳纤维缠绕承压层23，碳纤维缠绕承压层23外设有玻璃纤维缠绕保护层24，瓶口的外壁处均设有螺纹，一瓶口内设有前端塞25、另一瓶口内设有后端塞26。
前端塞25和后端塞26均设有用于向缠绕气瓶21内充装和泄放介质的内孔(图中未示出)，后端塞26处设置有阀门27。大容积的缠绕气瓶21与钢质气瓶相比具有自重轻、重容比小，有效降低了单位运输成本。
缠绕气瓶21的一端通过连接法兰10固定于端板31处，另一端通过防转组件9固定于后端板6处。
防转组件9包括与后端板6螺栓连接的法兰盘91、第一压紧块92和第二压紧块93，第一压紧块92为方形板件且其中心处设有用于瓶口穿过的开口，第一压紧块92的一端设有与开口连通的凹槽，第二压紧块93设有与凹槽配合的凸台。第一压紧块92和第二压紧块93之间还设有固定用的顶紧件94。
缠绕气瓶21的瓶口贯穿挡板6，防转组件9可以有效防止缠绕气瓶21在运输中的周向转动及轴向窜动。
缠绕气瓶21的阀门27采用螺旋柔性管与用于充放气的管路系统11连通。采用螺旋柔性管能够使管路系统11更加稳定不易发生泄漏。
如图11-图12所示，用于公路铁路联运的缠绕气瓶长管拖车，包括设有连接支座14的二类底盘12、固定于二类底盘12上的缠绕气瓶管束式集装箱13。
车架连接支座7为底部设有两个通孔的U形支架，U形支架焊接于八边形框体5的底部纵梁16上，其位置与二类底盘12的连接支座14相对应，通过高强度螺栓固定缠绕气瓶管束式集装箱13与二类底盘12。
缠绕气瓶21安装于集装箱体1内时，缠绕气瓶21的两端分别安装好防转组件9和连接法兰10，将集装箱体的前端板3与角钢挡板15拆卸，并打开后箱门4；再将缠绕气瓶21放入八边形框体5内至防转组件9与后端板6相抵，将防转组件9通过螺栓与后端板6固定；依次放入七支缠绕气瓶21，形成梅花状布置；再将前端板3与连接法兰10相抵，将前端板3与前端连接法兰10螺栓及角钢挡板15固定。
缠绕气瓶21从集装箱体1取出时，先松开连接法兰10与前端板3的固定螺栓，并将前端板3拆卸；打开后箱门4进入后仓，松开防转组件9与后端板6的固定螺栓，再将缠绕气瓶21吊装出集装箱体5；依次拆卸七个缠绕气瓶21，完成缠绕气瓶21的取出。
以20MPa的大容积的缠绕气瓶21为例：
当缠绕气瓶21的外径为719mm，则单支缠绕气瓶21的容积达到2370L。
采用梅花状布置七支缠绕气瓶21，则本实施例中的长管拖车的高度为23.5英尺，此时缠绕气瓶管束式集装箱13的容积为16.59m3。与常规的20英尺钢质气瓶长管拖车相比，在同样充装氦气时，总容积、外形尺寸和自重的比较如表1所示。
表1本实施例中的长管拖车和20英尺钢质气瓶长管拖车的数据对比
Figure BDA0003280295580000081
由表1可得，本实施例中的长管拖车与常规的20英尺钢质气瓶长管拖车相比自重降低了45％，重容比降低了36％，重心降低了120mm。因缠绕气瓶长管拖车的截面外形是八边形，故其截面积有很大程度的减小。
此时缠绕气瓶管束式集装箱与二类底盘固定时，连接点的数量由原来的4个，增加到采用12个车架连接支座，分散了单个连接点所受的力，提升了安全性。
由于二类底盘的车间的轮胎直径更大，胎面更宽，能够应对恶劣的道路运输环境，提高了通过性。

Claims (10)

1.一种用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱，其特征在于，包括集装箱体和设于所述集装箱体内的管束式缠绕气瓶组，所述集装箱体包括八边形框体和固定于所述八边形框体底部的车架连接支座，所述八边形框体的一端通过角钢挡板连接有前端板，另一端设有后箱门，所述八边形框体内近后箱门处固定有与其相抵的后端板，所述后端板与后箱门之间构成后仓；所述管束式缠绕气瓶组由呈梅花状布置的七支缠绕气瓶组成，所述缠绕气瓶的一端通过连接法兰固定于前端板处，另一端通过防转组件固定于后端板处。
2.如权利要求1所述的用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱，其特征在于，所述八边形框体包括设于前端板与后箱门之间相互平行的顶板和底板，所述顶板的两端向外对称分布有两个第一斜板，所述第一斜板的下端固定有与所述顶板垂直的侧壁，所述侧壁的下端向内布置有与所述顶板平行的平板，所述平板的内端和底板的两端设有对称分布的第二斜板；所述底板的下端设有两根底部纵梁。
3.如权利要求2所述的用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱，其特征在于，所述八边形框体的顶板、第一斜板、侧壁、第二斜板和底板上固定有加强板。
4.如权利要求2所述的用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱，其特征在于，所述平板的上方设有L形金属弯网，所述L形金属弯网的两端分别固定于侧壁和平板上，构成储物空间。
5.如权利要求4所述的用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱，其特征在于，所述储物空间内的侧壁上设有可开关的箱门。
6.如权利要求1所述的用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱，其特征在于，所述缠绕气瓶包括两端设有瓶口的钢质内胆，所述钢质内胆外设有碳纤维缠绕承压层，所述碳纤维缠绕承压层外设有玻璃纤维缠绕保护层，所述瓶口的外壁处均设有螺纹，一瓶口内设有前端塞、另一瓶口内设有后端塞；所述前端塞和后端塞均设有用于向缠绕气瓶内充装和泄放介质的内孔，所述后端塞处设置有阀门。
7.如权利要求6所述的用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱，其特征在于，所述缠绕气瓶的阀门采用螺旋柔性管与用于充放气的管路系统连通。
8.如权利要求1所述的用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱，其特征在于，所述防转组件包括与所述挡板螺栓连接的法兰盘，所述法兰盘上固定有通过凹槽和凸台相互配合的第一压紧块和第二压紧块，所述第一压紧块和第二压紧块之间还设有固定用的顶紧件。
9.一种用于公路铁路联运的长管拖车，包括设有连接支座的二类底盘和固定于所述二类底盘上的缠绕气瓶管束式集装箱，其特征在于，所述缠绕气瓶管束式集装箱采用如权利要求1-8任一权利要求所述的用于公路铁路联运的缠绕气瓶管束式集装箱。
10.如权利要求9所述的用于公路铁路联运的长管拖车，其特征在于，所述车架连接支座采用底部设有通孔的U形支架，所述U形支架固定于所述底部纵梁上，通过所述通孔与所述二类底盘的连接支座螺栓固定。
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