CN1501875A - 柔性流体装运容器的端部及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种由织物制成的柔性流体装运容器,用于运输和盛装大量流体,特别是运输和盛装大量淡水,该容器具有在中部的管状结构外形成的锥形前部和/或后部,并且包括形成这种容器的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于运输和装盛大量流体的柔性流体装运容器(在下文中有时简称为“FFCV”),尤其涉及一种用于运输和装盛密度小于海水的流体的柔性流体装运容器,特别是运输和装盛大量淡水的柔性流体装运容器,以及制造这种柔性流体装运容器的方法。
发明背景
利用柔性容器来装盛和运输货物,尤其是流体或者液体货物已经为大家所公知。大家公知利用容器在水中,尤其是海水中运输流体。
如果货物是密度比海水密度小的流体或者液态化的固体,就没有必要使用刚性的散装驳船、油轮或者装运容器。相反,可以利用柔性装运容器,将柔性装运容器从一个地方拖到或者拉到另外一个地方。这种柔性装运容器同刚性容器相比具有明显的优点。此外,如果柔性容器构造恰当,在卸下货物以后,可以将柔性容器卷起或者折叠以用在返回途中存放起来。
在全世界,有很多地区都急需淡水。淡水是这样一种商品,它使得冰帽和冰山的采收正在迅速地成为一个很大的贸易。但是,无论在何地获得了淡水,将淡水经济地运输到目的地就成为了一个关注的问题。
比如,现在一个冰帽采收者打算利用一个容量为150000吨的油轮来运输淡水,明显地,这不仅涉及到使用这样一个运输设备的费用,而且涉及到为了装载淡水运输设备空载返回的附加支出。柔性装运容器在货物卸空后可以收拢,并存放在将它拖到卸货地点的拖船上,所以柔性容器降低了这方面的费用。
即使有这样的优点,经济学要求柔性容器的运输量要足以克服运输的费用。因此,就开发出了越来越大的柔性容器。但是,尽管在过去数年中出现了一些进展,但是关于这种容器的技术问题一直存在。在这一点上,在美国专利2,997,973;2,998,973;3,001,501;3,056,373;3,167,103中对柔性装运容器或者驳船的改进进行了描述。柔性装运容器的用途通常是用于运输或者装盛比重小于海水的液体或者可流态化的固体。
与液体或者可流体化固体的密度相比,海水的密度表明当一个部分或者完全装满的柔性运输袋被放到海水中牵引的时候,货物给柔性运输袋提供了浮力。货物的这个浮力为容器提供了一个漂浮力,有利于将货物从一个海港装运到另外一个海港。
在美国专利2,997,973中,披露了一种船,该船包括一个由柔性原料,比如一种浸渍了天然橡胶或者合成橡胶的浸胶织物制造的密封管,这种密封管具有流线型的前端,适合于与牵引装置相连,还有一个或者多个与船的内部相连的管道,以便能够将船装满或者卸空。浮力通过船中的液体成分来提供,船的形状取决于装满的程度。这个专利还提出柔性运输袋可以利用纺织成管状的单组纺织织物制作。但是,该专利没有讲述如何利用这么巨大的管道来完成运输袋的制作。显然,这样一种结构要解决接缝的问题。在商业柔性运输袋上通常都可以发现接缝,因为袋子通常都是利用缝合或者将小片防水材料连接到一起的其它方法以拼缝方式进行制造。参见美国专利3,779,196这个例子。可是,公知当袋子反复受到大载荷的作用时,接缝就是袋子破损的根源。在无缝结构中可以明显地消除接缝破裂。然而,由于缝合结构是简单机织织物的一个可选方案,它具有不同的优点,尤其是在生产方面具有优势。
在这一点上,于1994年11月1日授权并进行了一般转让,名称为“Press Felt and Method of Manufacture”的美国专利第5,360,656号披露了一个由螺旋编织布带制作的压榨毛毯底布,在此特此引用该发明披露的内容作为参考。
织物的长度将由纱线原料织物带的每个螺旋圈的长度来决定,而织物的宽度将由螺旋圈的数量来确定。
一个边缘接头可以通过无纺原料或者含有可熔化纤维的无纺原料的缝纫、熔化和焊接来完成(例如,在名称为“Ultrasonic Seaming ofAbutting Strips for Paper Machine Clothing”的第5,713,399号美国专利中提出的超声波焊接,该专利授权于1998年2月3日并进行了一般转让,在此特此引用该专利披露的内容作为参考)。
同时,那个专利还涉及到为压榨毛毯制作底布,这种技术可以在为运输容器制造足够牢固的管状结构的过程中进行应用。此外,计划的用途是用作一个运输容器而不是用作压榨毛毯,在压榨毛毯中需要实现布带之间的平滑过渡,所以这不是一个需要特别关注的事情,可以使用各种不同的连接方法(搭接和缝纫、粘结、钉在一起等)。本领域一般技术人员显然能够理解其它类型的连接方法。
此外,如前面所述,需要一种无缝柔性容器,而且无缝柔性容器也在现有技术中提及过,制造这样一种结构的方法有它的困难。迄今,就像前面指出的那样,大的柔性容器一般都是由许多小片材料来制造的,这些小片材料被缝在一起或者粘接在一起的。这些小片材料必须是不透水的。如果这些小片材料不是由不透水材料制造,那么这些小片材料在被使用之前可以涂上这样一种防水涂料,通过传统的方法比如喷涂或者浸渍涂料方法就可以涂上涂料。
另外一个问题是如何密封容器末端,特别是形状适当为锥形的末端。端部可以单独制造然后再连接到管状结构上,这样的例子在前述的申请书以及其中引用的参考专利文件中进行了阐述,利用管状结构自身来制作端部并将端部做成需要的形状是最好不过的了(即,锥形等)。在这一点上,1961年8月29日授权给Hawthorne的第2,997,973号美国专利说明了将织物末端折叠,然后通过粘结/或者缝纫来提供所需形状的方法。
因此,存在着对一种用于运输大体积流体的FFCV的需求,这种FFCV能够克服前面所述的与这样一种结构和FFCV的操作环境所伴随的问题。
发明简述
本发明的主要目的是要提供一种用来运输包括淡水在内的密度小于海水的货物的相对大型的织物FFCV。
本发明的另外一个目的是要提供这样一种FFCV,该FFCV设有一种以需要的方式密封其末端的装置。
本发明的另外一个目的是提供一种利用锥形来密封FFCV末端的方法。
本发明的其它目的是提供一种用来密封FFCV,以便有效地在FFCV上分布载荷的装置。
这些以及其它的目的和优点都将通过本发明来实现。在这一点上,本发明提出了使用机织布管道或者螺旋形成管道来制造长度为300’或者更大以及直径为40’或者更大的FFCV。这样一个大型结构可以在生产造纸工人服(papermaker’s clothing)的设备上进行制造。管道的末端有时被称作前端和后端,或者船首与船尾,管道末端可以通过很多方法进行密封,包括将末端打褶、折叠或者缩小直径然后进行粘接、缝纫、用卡钉固定或者通过机械接头固定。更加特别的是,前述专利申请书披露了可以连接到管道上的端部或者螺旋成型的端部,本发明主要是利用管道自身来制造端部。在形成管道的圆周为40到75米或者更大的情况下,就需要缩小圆周,以便允许端盖或者牵引元件固定在上面。在这样做的时候,需要将端部做成一个锥形或者船首的形状,同时保持一个成套结构。在前述第一个专利申请书中披露了在螺旋成型的FFCV上制造这种端部的几种方法。下面将披露几种其它的方法。
这里提出了几种方法,同时牢记了要避免应力集中的要求。第一个方法就是将管道的末端进行折叠并打褶。褶皱在管道端部的长度上延伸,接近末端时其交叠的程度不断增加,这样使需要的机械配件能够固定在上面。褶皱的这种递进方法可以实现平稳的过度并在前端和后端都形成锥形。褶皱也可以是织物沿自身折叠而成的一堆或一组折叠层。褶皱也可以遍布在管道的整个长度上,但是末端除外,当管道装入货物的时候,管道就会膨胀。还设有一个适当的装置将褶皱固定在适当的位置。
第二种方法就是沿着焦点折叠管道,将船首做成需要的锥形,逐渐增加折叠程度,然后将褶皱末端固定在辅助折叠装置周围并将它最后固定。在前端可以连接上一个适当的牵引杆。
第三种方法就是在管道的末端采用链轮齿或者齿型布置方式,以减少其圆周。在这一点上,织物的折叠部分径向向上伸出并且与管道的圆周垂直。折叠的程度从最小一直增加到最大,在折叠程度最大的那个点固定了一个机械末端闭合装置。
第四种方法是通过机械方式将织物的径向星形褶皱固定在管道末端圆周周围的适当位置。
第五种方法是在纺织、编织或者针织管道的过程中在管道末端形成锥形。比如,在编织管状结构的过程中,通过连续方式去掉或者除去经纱并进行打结就可以形成一个锥形。
第六种方法是将管道末端的织物集中到心轴周围,然后向后折叠并通过机械方式将其固定。
当然,在所有的情况下都要设有一个或者多个开口以装入和卸空货物,比如在美国专利第3,067,712号和3,224,403号披露的那些开口。
附图简述
因此,通过本发明就可以实现其目的和优点,本发明的描述应当与附图结合在一起来进行考虑,其中:
图1是一个为大家所公知的具有尖船首或者前端的圆柱形FFCV的总透视图;
图2A、2B、2C是一个沿着其船首(以及在其船尾)有褶皱的FFCV的总透视图,FFCV的船首结合有本发明教导;
图3A-3C显示了褶皱沿着未膨胀、部分膨胀和完全膨胀的FFCV的长度排列的透视图,这些褶皱排列方式结合有本发明的教导;
图4A-4H为FFCV的总透视图,这些透视图显示了围绕焦点折叠织物来制造一个具有如图4H中显示的船首或者船尾的FFCV的步骤,图4H中显示的船首或者船尾结合有本发明的教导;
图5是一个设有结合有本发明教导的圆周齿状物或者径向褶皱的FFCV的正视图;
图5A是图5中显示的结合有本发明教导的末端闭合装置的放大视图;
图5B是结合有本发明教导的图5A中沿A-A的剖视图;
图5C是图5A中显示的结合有本发明教导的FFCV的局部侧面透视图;
图6A和6B是显示了一个FFCV的正视图和侧视图,该FFCV显示了另外一个设有结合有本发明教导的星形径向褶皱的实施例FFCV,这些褶皱被夹具固定着;
图7A-7E是一个FFCV的透视图,该图显示了在另外一个结合有本发明教导的实施例上有效密封其末端的步骤。
优选实施例详述
通常,FFCV 10要使用不透水的织物管道来制造。管道或者管状结构12的构造可以多种多样,管道(见图1)通常为具有均匀直径(圆周)并且在每个末端14和16将其封闭并密封的圆柱。相应的末端14和16可以通过各种各样的方法进行封闭,如下面将进行讨论的那些方法,而本发明针对的正是这些内容。形成的不可渗透结构也要足够柔软,可以折叠或者卷起来,以便进行运输和储存。
在对本发明的FFCV设计进行更加详细的讨论之前,考虑到某些设计因素是非常重要的。牵引载荷的均匀分布和FFCV的稳定性对于FFCV的使用寿命和性能是至关重要的。
牵引力作为牵引速度的函数应当最小化。通常,FFCV要设计成看起来像一个潜水艇。这就是说FFCV有一个锥形的船首和船尾。FFCV的稳定性非常重要,因为一种被称做蛇行的牵引现象可以通过失控的正弦振动来破坏FFCV。FFCV的形状将决定容器在牵引过程中是否稳定。
由于前述的专利申请书已经讨论了在设计FFCV时要考虑的各种非常重要的作用力,本发明专门针对封闭FFCV船首/或者船尾的各种方法。本发明提出了一种锥形结构,同时能够避免应力集中,否则应力集中会损坏管道的完整性。除此以外,锥形部分还可以这样制作以便与管道成为一个整体,通过管道自身来制造锥形部分,特别是在应力载荷最大的容器船首部形成一个织物团。这样一个织物团允许FFCV分布施加在上面的载荷,就消除了在上面连接一个单独端盖的必要性。
考虑到这个想法,我们现在来讨论要用来制造FFCV的管道12的总结构。在这一点上,和前面所述第2个专利申请书披露的一样,管道12可以为无缝纺织而成。管道12也可以通过无缝针织或者无缝编织为完整的一块,大型纺织织布机,比如由奥尔巴尼(Alany)国际集团所有并操作的用来制造造纸工人服的这些织布机就可以纺织这样一种大型的管道12。关于这种管道的制造、使用的材料、纤维和涂料等等细节问题都在所述的专利申请书中进行了详细描述,因此,这里不再重复。或者,管道12可以通过前述第一个专利申请书以及美国第5,360,656号专利所阐述和披露的螺旋成型方式来制造,第5,360,656号专利的题目为“Press Felt and Method of Manufacturing it”,授权于1994年11月1日,这里特引用该专利披露的内容作为参考。
由于管道12从根本上讲是一个伸长的圆柱形织物,在引用专利中所描述的制造方法就可以用来为FFCV 10制造管道12。关于这种管道的制造、使用的材料、纤维和涂料等等细节问题都在所述的专利申请书中进行了详细描述,因此,这里也不再重复。
管道12末端的密封可以采用前述专利申请书中描述的一种方法来进行,本发明所针对的其它末端制造方法将在下面进行描述。
在这一点上,参考图2A和2B。图中显示的FFCV 10包括一个管道12和端部,通常将船首记作14而船尾记作16(图中未显示这些数字)。显示的构造允许人们将管道12转变为一个锥形船首14/或者一个锥形船尾16。将管道12的末端缩小为更小直径的一个方法就是将末端打褶,褶皱18在管道12的周围形成,以便使管道12的末端变成为锥形。
举例来说,假定管道12的圆周为40米,假定管道的末端直径需要缩小到使其圆周为2米。在这个例子中,将折叠相同尺寸的褶皱使褶皱数量达到40个。假定每个褶皱同样大小,则每个褶皱的单位尺寸一定包括管道末端上二十分之一米(5厘米)的密封表面(2米圆周除以40个褶皱)。由于在密封表面上的织物长度为5厘米,95厘米的织物构成了褶皱其余的折叠部分。
褶皱18可以以顺时针方向或者逆时针方向折叠。褶皱18可以以顺时针折叠和逆时针折叠相结合的方式来完成。褶皱18既可以尺寸相同也可以不相同。褶皱18还可以沿着端部或者船首14递进。距离末端20最远处的折叠量最小而在末端20具有最大的折叠量,如图2B所示。
还可以使褶皱18与管道12的轴线以一定角度来形成。当FFCV装满液体并在牵引时,这些倾斜的褶皱18能够使应力分布更加均匀。
如图2C中显示的那样,褶皱18’可以为多个折叠织物堆或者多个折叠织物组(显示了4个),这些折叠织物沿自身收拢并折叠起来。折叠方法的其它变化形式对于本领域一般技术人员是显而易见的。
折叠设计为分布牵引应力提供了一个有效的方法。船首和船尾的应力一般集中在少量织物上。折叠设计在船首和船尾提供了更多的织物以应对牵引应力。这是非常重要的,因为在FFCV的船首和船尾牵引应力最大。
褶皱结构既可以手工完成也可以在机械化打褶机的帮助下完成。两种制作方法都要求将织物准备好,以便能够根据指定的设计要求折叠褶皱。比如,可以给管道12做上标记以显示包括褶皱尺寸、褶皱方向以及褶皱角度在内的折叠方案。
FFCV 10的船首14和/或者船尾16的末端20应当设有能够固定褶皱18和18’的机械夹具或者加固圈。还应当提供一个末端配件24,让这样一个末端配件24连接到打褶的末端上。在使用过程中,末端配件24使得FFCV 10能够根据要求进行密封或者打开。末端配件24设有外部部件和内部部件,当装配好以后,这些配件就是用来将阀门和/或者软管连接到或者装配到FFCV上的装置。粘合密封剂将被用来在配件24和构成FFCV的褶皱18之间形成防水密封。这些密封剂还被用来密封在配件24连接处褶皱18内部的织物接触表面。
除此以外,还可以这样形成褶皱,使整个管道从船首到船尾都进行打褶,如图3A-3C所示。在这种构造中,褶皱基本平行于管道12的轴线(参见图3A)。当把货物装入FFCV 10的时候(参见图3B),位于FFCV中部的褶皱将打开,但是在靠近FFCV 10的船首14和/或者船尾的褶皱仍然保持折叠(参见图3C)。
现在开始讨论制作FFCV船首和/或者船尾的备选方案,在这一点上,参考图4A-4H。为了举例,假定FFCV 10的最大圆周为62米,从船首到船位的长度为150米。FFCV 10的船首14和/或者船尾16设有夹具或者加固圈22以及一个直径为2米的船首(或者船尾)连接器或者配件24。图4A显示了一个长度方向上的FFCV 10横剖视图。FFCV 10的船首14升到了水面上,相比之下,船尾16就稍稍淹没在水中。在图4A中,标出了两个距离,L1是从船首14沿着FFCV 10的顶部中央一直到船尾16的距离,L2是从船首14沿着FFCV 10的底部中央一直到船尾16的距离。由于FFCV的锥形形状,所以L2比L1长。
在图4B中显示了与图4A中相同的FFCV 10的顶视图,在图4B’中显示了两个相等的距离,这个距离被记作L3,L3比L2或L1都长。总而言之,L3比L2长,而L2比L1长。
图4C显示了位于FFCV船首直径为2米的刚性连接器25。这个图显示了连接器的外圆周,FFCV的织物就固定在这个外圆周上。注意连接器25上的四个位置是顶部中心26,底部中心28以及其它两个位于顶部中心26和底部中心28之间并且距离相等的位置(右舷和左舷)30和32。
图4D显示了即将连接到船首和船尾连接器25上的管道12。管道12处于扁平收拢位置,涂层织物的上层位于最前面。距离L1、L2、L3与图4A中显示的距离相同,这些距离的标记与图4C中显示的四个位置直接对应。比如,图4C中显示的顶部中心26就是距离L1船首点的连接位置,图4C中显示的底部中心28就是距离L2船首点的连接位置。图4C中显示的两个其它位置(右舷和左舷)30和32就是两个距离L3的右舷点30和左舷点32的连接位置。
在管道12的顶面有四个焦点(34-40)。两个焦点34和38位于船首14,两个焦点36和40位于船尾16。这些焦点将在折叠操作中用到,下面将对折叠操作进行讨论。另外有四个焦点位于管道12的底面,这四个焦点将用加了“’”,符号的相同的数字来进行标记(比如38’)。这些另外的焦点具有与管道12顶面焦点的位置相对应的类似位置。所有焦点的位置都非常重要,因为它们将决定锥形的形状。
在船首和船尾,织物在位置30和32之间的形状为弯曲状和/或者呈一定角度。这可以通过切断或者其它适合于此目的方法来实现。当管道12的所有织物都按照最后形状连接和固定到船首或者船尾连接器25上时,利用切割末端的形状来形成一个几乎钝头的船首和船尾。术语钝头是形成一个几乎垂直于FFCV主轴线的成品末端连接。连接器25并不需要很精确地垂直于主轴线。
在图4D中显示了将图4D中显示的管道12与图4C中显示的连接器25的最初连接,注意在图4D中显示了四个连接点(42-48)。通过使用包括给织物卷边的传统技术,管道12的织物用螺栓固定并粘结到连接器25上。还必须将大批的织物连接到连接器25上面。
图4F显示了连接到连接器25上面的辅助折叠装置50-56。这些辅助折叠装置就是用来使织物的顺时针和逆时针折叠变得更加容易三角形附件,这些织物将被连接到连接器25上面。织物的一部分已经被连接到每个辅助折叠装置上50-56,使用传统的螺栓连接和粘贴的方法就可以实现这个连接。每个象限中织物未连接部分的内表面被相互密封。与织物的其它部分不同,涂层织物这些未连接部分不需要卷边加厚。
一旦将密封剂用于织物未连接部分的内表面58,织物的未连接部分就要这样折叠,使得折叠的织物能够贴身地或者紧紧地固定在辅助折叠装置范围内或者在辅助折叠装置旁边。折叠至少可以以三种方式完成。一种方式是沿自身卷起织物,使织物形成一个如图4G中所示的螺旋。第二种方法是以一种摆动方式将织物向前和向后折叠。第三种方法是使用摆动和螺旋折叠方式相结合的一种方式来形成一个紧凑的结构。一旦折叠完成,整个末端结构通过机械方式固定在适当的位置。用来固定这个结构的是一个在连接器25周围进行固定的圆周夹具或者加固圈22。作为一个选择的方案是,利用螺栓将织物固定在适当位置,从而将褶皱固定。最终结果如图4H所示。
正确的折叠要求在两个参数的基础上来形成褶皱,一个参数是每次折叠的焦点,图4D中显示的焦点确定了每次折叠的长度和方向。第二个参数是初始折叠宽度,如图4G所示。初始折叠宽度确定了褶皱能与辅助折叠装置靠多紧。折叠宽度和焦点的结合确定了得到的锥形形状。
在其它实施例的情况下,折叠技术的一个非常重要的好处就是在FFCV的船首和船尾所保持的强度,大量的织物保持在船首和船尾为承受和分配贯穿FFCV 10的牵引载荷提供了一种简单的装置。将牵引应力分配到大量的织物上能够使FFCV 10的磨损最小并延长FFCV10的使用期限。褶皱还可以为整个机构提供一些刚度。这个刚度可以提供稳定的牵引特性。
褶皱可以以这样一种方式完成,使这个结构能够绕在卷筒上以便进行存放或者运输。折叠方法有很多可能的变体。比如,在船首或者船尾上的连接点数量可以少到1个也可以多到6个或者更多。独立褶皱的数量也可以变化。焦点的位置可以变化以得到不同的锥形形状。辅助折叠装置并不是必须的,如果使用了辅助折叠装置,它们的形状可以根据人们需要在折叠织物上得到的结果而变化。
折叠技术的一个重要方面就是对未固定织物内表面的密封,以防止货物的泄漏和污染。有效的密封可以通过机械扣件、胶粘或者其它适合于这个目的方法来实现。
以上讨论主要集中在船首14上。船尾16满足与上述内容相同的原理。船首14和船尾16之间的差别可以在于锥形的形状不同。
现在开始讨论另外一个在FFCV 10船首14和/或者船尾16缩小FFCV圆周的实施例,讨论中参考图5-5B。本实施例的目的也是在不损害用来制作端部的管道12的完整性的情况下,将管道的圆周缩小以形成锥形末端。在这一点上,如图5所示,船首14包括多个径向伸出的织物褶皱或齿状物60。这些褶皱围绕圆周伸出并通过多个末端闭合装置62固定在适当的位置。
在这一点上,参考图5A和5B,在图5A和5B上对装置62进行了详细显示。
如所示,装置62包括一个设有齿状物64和66的结构,该结构为带有顶点69的第一个褶皱68以及两个邻近褶皱70和72的相应侧面提供支撑。在织物的外侧,装置62包括一个刚性齿状元件74,优选地,该元件由设有螺栓孔76的金属,比如铝来制造,螺栓78可以从螺栓孔76中穿过。
在织物的内侧设有一个柔性铸件80,柔性铸件80使织物的里面部分与齿状元件70的内部形状保持一致。铸件80包括一个螺栓接受元件或者金属嵌件82,在螺栓78穿过织物而且织物也处于满足需要形状的位置之后,螺栓接受元件或者金属嵌件82能够使铸件80与元件74通过螺栓连接到一起。两个沿着圆周方向伸出的密封垫圈84设在螺栓78的一侧并且位于元件74和铸件80之间。
如图5中可以看到的那样,由于元件62的结构,它允许其它每两个相隔开的折叠通过螺栓连接,因为邻近的元件用于使中间的褶皱保持在合适的位置。同样,管道12圆周要缩小的程度将确定褶皱的深度以及元件62的使用数量。
如图5C所示,在管道末端利用径向褶皱或者齿状物将把织物收拢在那里,后面的织物沿着由褶皱确定的线逐渐向外伸出,直到圆周变为整个初始圆周。因此,就形成了锥形船首14。另外利用一个装配有配件的适当末端闭合装置,就可以对船尾进行同样的处理。
上面所述方法的一个变体就是在图6A和6B中显示的方法。图6A显示了FFCV 10的末端(船首、船尾或者两者)的轴向视图。在这一点上,织物被折叠成多个径向褶皱10。在进行折叠之前,折叠织物的内表面就要进行密封。很明显,织物的折叠量将决定FFCV末端102的圆周,末端配件24固定在末端102上面。褶皱通过多个U型箍或者夹具104固定在适当位置。利用例如穿过织物褶皱100的螺栓,邻近的夹具104通过机械方式连接在一起。在U型夹具104的中心是相应的制动挡块108,制动挡块108利用机械方式(通过螺栓110)固定到一个设在FFCV末端的内侧的钢性环带或者心轴112上,钢性环带或者心轴112确定了末端(船首、船尾或者两者)开口的圆周。末端配件24可以固定到钢性环带112上,或者其本身构成一个环带让夹具104固定在上面。
如图6B所示,夹具104在FFCV长度方向上沿褶皱100相对较短的一部分延伸,因此,当褶皱向后延伸时,褶皱100逐渐缩小,直到到达管道12的完整圆周。
现在开始讨论制作FFCV 10端部的另外一个方法,如所述的那样,FFCV可以利用通过纺织、针织或者编织而成的一块完整圆筒织物来进行制造。这种结构没有接缝是再好不过的了,因为在FFCV结构中的接缝或者接头是强度不够的根源,并经常出现问题。
为了在利用圆筒织物来制造的FFCV上制作锥形端,一个方法就是在纺织、针织或者编织过程中制作这种形状。管状织物纺织工业已经开发出一种能够纺织大型管状织物的纺织机。例如,这个行业有宽度为31米的纺织机,通过使用双层环行纺织技术,这些纺织机可以用来制造圆周达124米的管状结构。
然而,目前的管状织物针织业还没有能够在大小上与管状编织行业的大型纺织机可比的针织机,制造这样大型的设备来编织大型管状针织结构是有可能的,利用这种设备,就可以在编织这种结构的过程中逐渐减少编织针,从而形成锥形。制作锥形的这种方法对于针织行业的一般技术人员是公知的,虽然是在较小的范围内。
目前的管状编织行业现在也没有能够在大小上与管状纺织行业的大型纺织机可比的编织设备。但是,可以制造这种大型设备来制作大型管状编织结构。利用这种设备,通过调节拉紧装置相对于编织中的纱线的速度就可以制作锥形。这个方法可以用于三轴编织方法中,在三轴编织方法中部分纱线朝向FFCV的轴向。这种制作锥形的方法对于编织行业的一般技术人员是公知的,但是范围也较小。
在管状织物纺织工艺中,当纺织织物的时候,以连续方式除去或者去掉位于织布机远端的经纱,就可以形成锥形。除去的经纱被打结编织到主结构中。这样得到的结果就是一个编织的锥形管状结构。形成锥形的这种方法对于管状织物纺织技术领域的一般技术人员是公知的。
在纺织管道的时候,通过使用不同节距的能够在织管时将经线引入的钢筘(reed),也可以在管状织物编织过程中形成锥形。这种方法允许在纺织过程中保留所有的经纱,而在上面讨论的方法中要将经纱去掉。
在上面描述的针织和纺织方法中,织物单位宽度上可以用来承担牵引载荷的纱线数量有限。其结果是纱线承担的载荷比要求的载荷大。这样大的纱线载荷对成品FFCV的强度有不利影响。
当管状构件从大直径变缩小为小直径的时候,这个过程可以修正为去掉一些纱线来制作锥形,还有一个公知的方法是通过增加纱线数量(与前面的过程相反)从反方向来制作锥形,即从直径小地方开始一直编织到直径大的地方。虽然存在这种局限性,但仍然可以在FFCV的一端制作锥形。这种方法还可以用来制造能够连接到管道12上的单独锥形末端。比如,可以编织两个锥形端部然后连接到管道12上。各种各样的连接方法都可以使用,这些方法包括缝纫、胶合、热粘合、或者机械连接(或者这些方法的组合)。不同的纺织方法也可以用来制作管道。比如锥形端部就可以利用编织技术来制作。端部可以与纺织管道12连接在一起,反过来,纺织管道12也可以与针织锥形端部连接到一起。结果就是得到一个在船首和船尾都有所需要的锥形的FFCV。
现在看图7A到7E,这些图显示了另外一种形成FFCV 10的管道12的末端的方法。如图7A所示,当管道12的一个末端或者两个末端14和16(船首、船位或者两者)形成以后,将织物刺穿以便在沿它的圆周形成开孔120。然后将一根拉线122(绳子、缆索等)穿过开孔120作为一个拉紧装置。将一个心轴124设在管道12的开口端,然后拉线122拉紧,使织物收缩在心轴124周围(图7B)。然后将一个刚性圈126(金属、复合材料等制成)通过收拢的织物向后滑动(图7C)。心轴124可以在需要的时候取下,将刚性圈126前面的织物都向后折叠到刚性圈126上,然后利用在它们之间提供的适当密封装置将织物固定到刚性圈126上(图7D)。当然,刚性圈126除了在织物上滑动外,刚性圈126也可以沿着呈径向向内折叠并被固定的织物上的开口滑动。在这种情况下,心轴就变成了刚性圈。然后利用在它们之间提供的适当密封装置,将端盖或者配件24通过机械方式(即,用穿过织物的螺栓来连接)固定到刚性圈126上(图7E)。注意末端配件24与刚性环126之间的固定可以自行并完全足够地将织物固定到刚性环126上。
利用前面所述的任何一种方法,一旦将FFCV结构制造完毕,就将其涂上涂料(当需要的时候)以制造一个不渗水的FFCV。同样,如前面所述,应当连接上的适当末端配件或者连接器设有用来装入和卸空货物的开口、用于牵引绳的连接装置以及其它所需要的特点。
虽然在这里对优选实施例进行了详细的披露和描述,但是它们的范围并不局限于此,相反,它们的范围应当由附加的权利说明书来确定。
Claims (43)
1.一种柔性流体装运容器,用于运输和/或盛装由流体或者可流态化材料组成的货物,所述装运容器包括:
由织物构成的伸长柔性管状结构,该结构具有第一圆周;
用于使所述管状结构不渗水的装置;
所述管状结构具有前端和一后端;
用于密封所述前端和后端的装置;
用于填充和卸空所述货物装运容器的装置;
其中,至少一个所述前端或者所述后端包括多个管状结构织物的折皱或者褶皱,所述褶皱设有密封的末端,还包括设在所述褶皱周围的夹紧装置,用于将所述褶皱保持在固定的位置,所述褶皱末端形成小于第一圆周的第二圆周,所述褶皱在所述管状结构的一部分上延伸,并且从管状结构上的一点向所述的褶皱末端逐渐增加尺寸,以形成圆锥形或者锥形末端。
2.如权利要求1所述的装运容器,其特征在于,包括配件,该配件与褶皱末端相连并将褶皱的末端密封到所述的配件上。
3.如权利要求1所述的装运容器,其特征在于,沿顺时针方向、反时针方向或者顺时针与反时针方向相结合的方式折叠褶皱,或者围绕第二圆周以堆叠布置的方式将褶皱折叠与其自身之上。
4.如权利要求1所述的装运容器,其特征在于,管状结构设有纵向轴线,并且多个褶皱与所述纵向轴线成一定角度而形成。
5.如权利要求1所述的装运容器,其特征在于,所述前端和所述后端都是这样形成的。
6.一种柔性流体装运容器,用于运输和/或装盛装由流体或者可流态化材料构成的货物,所述装运容器包括:
由织物构成的伸长的柔性管状结构,该结构具有第一圆周和纵向轴线;
用于使所述管状结构不渗水的装置;
所述管状结构具有前端和后端;
用于密封所述前端和所述后端的装置;
用于填充和卸空所述货物装运容器的装置;
其中,所述管状结构包括多个从前端延伸到后端并且基本与纵向轴线平行的织物折皱或褶皱,所述褶皱设有密封的末端以及将所述褶皱末端固定在适当位置上的装置,因此,将货物装入到所述的管状结构中使得所述褶皱展开,但是所述褶皱末端仍保持固定。
7.如权利要求6所述的装运容器,其特征在于,包括配件,该配件与褶皱末端相连并将褶皱的末端密封到所述的配件上。
8.一种柔性流体装运容器,用于运输和/或盛装由流体或者可流态化材料构成的货物,所述装运容器包括:
由织物构成的伸长柔性管状结构,该结构具有第一圆周和一个纵向轴线;
用于使所述管状结构不渗水的装置;
所述管状结构具有前端和后端;
用于密封所述前端和所述后端的装置;
用于填充和卸空所述货物装运容器的装置;
其中,至少一个所述前端或者后端包括一部分从管状结构收拢的织物,该收拢织物沿着部分纵向轴线从其上的一点延伸到形成端部的所述末端,所述织物从所述点向所述末端逐渐收拢,所述收拢的织物具有内表面和外表面,所述的内表面被密封,所述收拢织物通过机械方式固定到所述末端的适当位置上,所述末端形成比第一圆周小的第二圆周,并且通过这种方式形成的所述末端为圆锥形或者锥形。
9.如权利要求8所述的装运容器,其特征在于,包括配件,该配件与所述末端相连并将所述末端密封。
10.如权利要求8所述的装运容器,其特征在于,所述收拢织物的收拢方式包括以螺旋方式沿自身折叠,以摆动方式沿自身向后折叠或者沿自身向前折叠,或者两种方式相结合的方式进行折叠。
11.如权利要求8所述的装运容器,其特征在于,包括多个相互间以一定间隔距离设置的收拢织物部分。
12.如权利要求11所述的装运容器,其特征在于,在所述尾部周围所述多个收拢织物部分相互间的距离相等。
13.如权利要求8所述的装运容器,其特征在于,包括辅助折叠装置,该装置使收拢织物的折叠操作更加容易。
14.如权利要求11所述的装运容器,其特征在于,包括用于相应收拢织物部分的多个辅助折叠装置
15.如权利要求8所述的装运容器,其特征在于,所述收拢织物被设在所述末端周围的夹具通过机械方式固定在适当的位置。
16.如权利要求8所述的装运容器,其特征在于,所述前端和所述后端都是这样形成的。
17.一种柔性流体装运容器,用于运输和/或盛装由流体或者可流态化材料构成的货物,所述装运容器包括:
由织物构成的伸长柔性管状结构,该结构具有第一圆周和纵向轴线;
用于使所述管状结构不渗水的装置;
所述管状结构具有一前端和后端;
用于密封所述前端和所述后端的装置;
用于填充和卸空所述货物装运容器的装置;
其中,至少一个所述的前端或者后端包括多个管状结构织物的径向延伸褶皱或者齿状物,所述褶皱设有末端,还包括用于将所述末端固定到适当位置的装置,所述末端形成比第一圆周小的第二圆周;所述褶皱在所述管状结构的一部分上延伸,并且从管状结构上的一点向所述褶皱末端褶皱深度逐渐增加,以形成圆锥形或者锥形末端。
18.如权利要求17所述的装运容器,其特征在于,用于将所述褶皱固定在适当位置的所述装置包括位于所述末端的末端闭合装置。
19.如权利要求18所述的装运容器,其特征在于,所述褶皱具有内表面和外表面,而所述末端闭合装置包括位于外表面上的第一部分和位于内表面上的第二部分,所述第一部分和所述第二部分通过机械方式连接在一起,将所述褶皱定位在第一部分和第二部分之间。
20.如权利要求19所述的装运容器,其特征在于,包括设在所述末端周围并且确定所述第二圆周的多个闭合装置。
21.如权利要求20所述的装运容器,其特征在于,包括连接到所述末端闭合装置的配件。
22.如权利要求17所述的装运容器,其特征在于,所述前端和所述后端都是这样形成的。
23.一种柔性流体装运容器,用于运输和/或盛装由流体或者可流态化材料构成的货物,所述装运容器包括:
由织物构成的伸长柔性管状结构,该结构具有第一圆周;
用于使所述管状结构不渗水的装置;
所述管状结构具有前端和后端;
用于密封所述前端和所述后端的装置;
用于填充和卸空所述货物装运容器的装置;
其中,至少一个所述前端或者后端包括多个管状结构织物的径向延伸褶皱,所述褶皱设有末端,还包括用于使所述末端固定到适当位置的装置,所述末端呈星状布置,该星状的形成小于第一圆周的第二圆周,所述褶皱在所述管状结构的一部分上延伸,并且从管状结构上的一点向所述的褶皱末端褶皱深度逐渐增加,以形成圆锥形或者锥形末端。
24.如权利要求23所述的装运容器,其特征在于,用于将所述褶皱固定在适当位置的所述装置包括位于所述末端的末端闭合装置。
25.如权利要求24所述的装运容器,其特征在于,所述褶皱具有内表面和外表面,并且所述末端闭合装置包括位于外表面上的第一部分和位于内表面上的第二部分,所述第一部分和所述第二部分通过机械方式连接在一起。
26.如权利要求25所述的装运容器,其特征在于,包括设在所述末端之间的多个末端闭合装置,末端闭合装置通过机械方式被连接在一起,将所述褶皱夹在其间。
27.如权利要求26所述的装运容器,其特征在于,包括连接到所述末端闭合装置的配件。
28.如权利要求23所述的装运容器,其特征在于,所述的前端和后端都是这样形成的。
29.一种制造大型柔性流体装运容器的方法,所述装运容器用于运输和/或盛装由流体或者可流态化材料构成的货物,所述方法包括:
制作由织物构成的伸长柔性管状结构,该结构具有第一圆周;
使所述管状结构不渗水;
制作前端和后端;
密封所述前端和所述后端;
提供用于填充和卸空所述货物装运容器的装置;
纺织、针织或者编织至少一个管状结构的前端或者后端,管状结构的前端或者后端具有终止于第二圆周的锥形,该第二圆周小于第一圆周。
30.如权利要求29所述的方法,该方法包括这样一个步骤,编织带有经线和纬线纤维或者纱线的管状结构,并且在编织所述末端时,以连续方式通过逐渐除去经线纤维从而在所述末端编织出锥形。
31.如权利要求29所述的方法,该方法包括这样一个步骤,编织带有经线和纬线纤维或者纱线的管状结构,在编织所述末端时,通过引入经线纤维从而在所述末端编织出锥形。
32.如权利要求29所述的方法,包括这样一个步骤,在编制所述末端的时候,通过逐渐减少编织针而在所述末端形成锥形。
33.如权利要求29所述的方法,包括针织管状结构这个步骤。
34.如权利要求29所述的方法,包括这样一个步骤,相对于编织中的纤维或者纱线的速度来调节拉线装置的速度,从而在所述末端编织出锥形。
35.如权利要求29所述的方法,包括编织管状结构的这个步骤。
36.如权利要求29所述的方法,包括纺织、针织或者编织带有锥形的前端和后端的步骤。
37.一种柔性流体装运容器,用于运输和/或装盛装由一种流体或者可流态化材料构成的货物,所述装运容器包括:
由织物构成的伸长柔性管状结构,该结构具有第一圆周;
用于使所述管状结构涂不渗水的装置;
所述管状结构具有前端和后端;
用于密封所述前端和所述后端的装置;
用于填充和卸空所述货物装运容器的装置;
其中,至少有一个所述前端或者后端包括收拢的织物,以便在其中一个末端形成小于第一圆周的第二圆周,以及包括将所述收拢织物保持在固定位置的环行装置。
38.如权利要求37所运的装运容器,包括通过机械方式与所述环行装置相连的末端配件。
39.如权利要求37所运的装运容器,其特征在于,所述收拢织物折叠在所述环行装置上并固定在适当的位置。
40.如权利要求37所述的装运容器,其特征在于,所述前端和所述后端都是这样形成的。
41.一种制造柔性流体装运容器的前端和后端的方法,所述柔性流体装运容器用于运输和/或盛装由一种流体或者可流态化材料构成的货物,该方法包括以下步骤:
提供由织物构成的伸长柔性管状结构,该结构具有第一圆周以及前端和后端;
至少在一个所述前端或者后端围绕心轴收拢织物,以便形成小于第一圆周的第二圆周;
将环形件设在所述收拢织物周围;并且
将所述收拢织物折叠在所述环形件上并固定在环形件上。
42.如权利要求41所述的方法,包括将末端配件固定到所述环形件上面的其它步骤。
43.如权利要求41所述的方法,包括以这样方式形成所述前端和所述后端的其它步骤。
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