用于集装箱的柔性罐的制作方法

背景技术：

这漫长的货物运输经常涉及多种运输方式，例如远洋船舶、铁路车辆和卡车。标准化的多式联运集装箱便于多式联运，因为它们使各种货物可以轻松地在港口和仓库之间以及在轮船和铁路车辆之间来回运输。一些组织，例如国际标准化组织(iso)，已经制定并继续维持运输集装箱的标准，例如尺寸、门的位置以及特定拐角或配件的使用，从而可以通过起重设备牢牢抓住并移动集装箱。使用标准化运输集装箱的能力是一个优点，因为当不需要特定的定制运输集装箱时，简化了集装箱处理设备和进行特殊货物运输的物流。例如，可以通过将液体放在运输集装箱的柔性罐中来运输大量液体(也可以用来运输干货物)，并且然后该集装箱优选地可以像对待其它运输集装箱一样处理而不用考虑其内装物的性质。

有用于通过公路、铁路和轮船运输散装液体产品的专用设备。然而，人们期望利用标准容器设备来达到节省成本。标准化的运输集装箱在国内和国际贸易通道中都很普遍，因此使用起来更便宜。例如，在北美就很容易获得40'或53'的集装箱。在某些多式联运的路线中，此类大型运输集装箱是普遍存在的，因此在其中使用具有与较小的20’运输集装箱相同容量的柔性罐在经济上可能是有益的。

这些大型集装箱比较小的20’运输集装箱的内部容积要大得多。由于重量的限制，其可能难以充分利用较大的内部容积。要运输的液体比重(每加仑的重量)可能相差很大，并且在重量限制范围内可运输的液体体积也相应发生变化。常规的柔性罐通常是大量生产的，并且是单容量的。这对于具有高内部容积的大型运输集装箱是不利的，因为在大型运输集装箱中，在保持重量限制的情况下，更可能需要运输体积不同的液体。在运输液体时，还必须解决大型运输容器的其它缺点。

例如，一个40英尺长的集装箱可能并不总是便于使用隔板。设计为用于带隔板的20英尺集装箱的柔性罐通常比集装箱的内部长度长，使得柔性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罐可以例如有23英尺长。40英尺的运输集装箱可能不便于使用隔板和前壁，因此柔性罐必须是独立式的，而不依赖于任何端壁或隔板支撑的可用性。

柔性罐不会使放置它的集装箱的任一侧壁或端壁变形。有时，多式联运集装箱在船舶的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。如果没有其因素，40英尺的集装箱侧壁比20英尺的集装箱侧壁更容易变形，因为这些侧壁更长并且没有额外的支撑。通过装满液体的柔性罐而产生的施加在40英尺容器的侧壁上作用力的大小应该受到限制。

但是，如果将20英尺的集装箱的柔性罐简单地“加长”或制成更大的40英尺的集装箱，在大型运输集装箱内使用柔性罐的最大缺点是增加了泄漏或破裂的可能性。突然的运动会导致柔性罐的破裂(即使，柔性罐没有制造缺陷或“弱点”)。突然的启动、停止或撞击会导致大的波浪，从而在柔性罐的末端产生巨大的压力。柔性罐破裂或泄漏的危险在很大程度上取决于其内部液体的体积以及柔性罐两端之间的长度。流体动力学因柔性罐的形状、比例和体积而异。具体地，40’集装箱的柔性罐通常会比20’集装箱的柔性罐具有更低的轮廓(高度)。图3(a)-图3(c)示出了现有技术的柔性罐中的缝合端接缝。这些端部接缝易受流体动力学的影响(如图3(c)中的箭头所示)，这会影响将其缝合在一起的相交处的端部接缝，迫使其两个半部分开并彼此远离。

因此，即使有大型运输集装箱，由于破裂的危险，大型的已知柔性罐在历史上也不可行。例如，在由environmentalpackagingtechnologies,inc.提交的公开号为no.2017/0144833美国专利申请中，在40英尺或53英尺的集装箱中使用了三个不同的柔性罐，而不是一个较大的柔性罐。这种系统的缺点是每个柔性罐必须单独地装载和卸载，并且三个柔性罐的成本要比只有一个柔性罐的成本要高。历史上，由于可能存在的破裂或泄漏，因此在大型运输集装箱中不可能使用单个较大的柔性罐。

对于多式联运，在大型集装箱会通过铁路运输的一定情况下，发生柔性罐体破裂的泄漏风险甚至更大。特别是在装载时，铁路车辆又大又重。铁路车辆通常通过将它们相互碰到一起而相互连接，使得它们在有时称为分流的过程中被钩在一起。即使在低速下，这些碰撞也会产生非常大和非常突然的减速力，例如2g的减速力，其等同于突然完全停止时所经历的减速力。但是这个问题已经通过本发明的优选实施例解决了。具体地，虽然本发明的优选实施例的柔性罐是独立式的、一次性的，并且特别为在40英尺的运输集装箱中使用而制成，但是即使在反复遭受铁路车辆碰撞的冲击时，该柔性罐也不会泄漏或破裂。

附图说明

图1(a)示出了根据本发明的优选实施例的用于40英尺的运输集装箱的柔性罐(当柔性罐部分地填充有液体时)。

图1(b)示出了利用容量带的可选的优选实施例。

图2是铁路车辆承受冲击的示意图，本发明的优选实施例经受了这种冲击，没有使其所放置的集装箱泄漏、破裂或损坏。

图3(a)-3(c)示出了现有技术的柔性罐的端部接缝。

图4示出了优选实施例的强度提高的端封件。

图5示出了在图4中端封件的组件的装配示意图。

图6是图4中的端封件的分解图。

图7(a)至图7(e)示出了根据优选实施例的形成柔性罐的步骤。

图8是本发明的优选实施例中的端封件的透视图。

图9示出了可选的优选实施例，其中，端盖被用来进一步加强柔性罐的端封件。

图10示出了与优选实施例之一的柔性罐结合使用的示例性隔板的端视图。

图11示出了与优选实施例之一的柔性罐结合使用的示例性隔板的侧视图。

具体实施方式

当然，在特定的多式联运部分期间，当大型运输集装箱在铁路车辆上时，对大型运输集装箱的实际影响无法事先确定。但是，可以对它们进行预测和模拟。据信本发明的优选实施例首次实现了能够令人满意地经受住这些冲击而不产生泄漏、破裂、隔板固定杆的屈曲、集装箱壁的损坏或变形。典型的模拟冲击试验如图2所示。

装有运输集装箱和柔性罐的铁路车辆在铁轨降级约0.8％的情况下，向一列具有标准牵引装置并且总重为250,000磅(113.40公吨)的空的铁砧车释放，同时在所有撞击车辆上都装有气刹，在第一辆和最后一辆车上都装有手刹。选择预定位置，使得在冲击点处，装有柔性罐的铁路车辆的速度约为每小时4-6英里(mph)。

图1(a)示出了放置在运输集装箱的地板上的根据本发明的柔性罐的优选实施例(水平剖视图)。该柔性罐比运输集装箱的内部长度短，并且其端部低于集装箱的端壁。它由三层低密度聚乙烯(优选为125x2微米厚)和一层编织聚丙烯外套或外层(优选为550x2微米厚)组成。覆盖层沿柔性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层，优选地由每平方米610克的乙烯基织物层构成，该织物层在14×14或20×20每厘米聚酯线的基底加强稀松布上。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罐的所需容量。柔性罐的顶部可能只有一个填充/排出口，也可能在柔性罐的一端有一个顶部填充口和一个排放阀。

根据本发明的优选实施例的用于40英尺的集装箱的柔性罐的优选尺寸是长40.5英尺，宽9.6英尺，并且装载时高约27英寸，从而具有5,812美制加仑(22,00升)的容量。装满后，顶部略呈圆顶形，中间比其端部和侧面高。参见图1(a)。优选实施例的另一个重要方面是，柔性罐未装满的情形。鉴于人们对引起柔性罐端部破裂的波浪的担忧，这是反直觉的。先前的想法是，如果将柔性罐完全装满以至于没有空的空气空间，就不会形成会从头到尾传播的波浪，这可能会有破裂的风险。但是发明人认为，液体动力学仍然是通过对端部施加压力的突然冲击来产生的。除了改进的端封件之外，优选实施例在容量方面也采用不同的方法。所述柔性罐是故意未装满的。例如，对于容量为5,812美制加仑(22,000升)的柔性罐，它是仅部分填充的，优选地填充5,425美制加仑(20,560升)。

可以任选地在柔性罐的长度上的各个点处使用容量带，以调节柔性罐的容量，从而例如,在保持在重量限制之内的同时,允许运输不同比重的液体。当完全装满时，所述带的长度略小于柔性罐的周长。因此，这些带“挤压”了柔性罐，从而给柔性罐赋予了一种四峰驼的形状，并影响了柔性罐的容量，如图1(b)所示。所述带的数量和长度在不同程度上影响柔性罐的容量。可以增加带的数量和/或可以使带更短来减小容量。对于上面提供的尺寸，所述带的优选连接长度包括122英寸的周长。优选地，这些带沿着柔性罐的长度以对称的方式设置，从而避免对液体动力学的任何不成比例的影响。可能具有三个带，中间带位于中心。或者，可能会沿着柔性罐的长度成比例地隔开偶数个带。

所述带的容量的一个重要方面是，它们是与柔性罐主要部分分开的部件，并且在安装时根据要运输的液体进行选择。这使得柔性罐的主要部分能够大量生产，并且通过选择性地使用带，其容量可选地降低。容量带未缝入或以其它方式固定在柔性罐的主要部分上。它们围绕外部，有点像一条人的腰带，依靠挤压将它们固定在适当的位置。重要的是，所述带不需设置带扣或其它带有边缘的物品，从而得以设置其长度或将其固定在适当的位置。测试表明，在运输过程中，容量带和柔性罐之间存在明显的磨损，必须注意容量带本身不会引起泄漏或刺穿。优选地，将容量带的端部缝合在一起以形成连续的环。容量带的合适结构是由聚酯和尼龙材料的混合物制成的两英寸宽的织物。

优选实施例的另一个关键特征是图4-8所示的改进的端封件。与图3(a)-3(c)所示的现有技术的缝合端相比，它们封闭了罐的两端，并且为内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在端部上更大强度的柔性罐。

根据本发明的优选实施例，图7(a)-7(e)示出了形成柔性罐的过程。

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外部层相同的宽度，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，端翼片将如图7(b)中的虚线b所示进行定位。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4-6。

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。内衬层(其2-4层已经形成并在端部焊接在一起)插入到靠近阀的袋的开口端，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，使得其平置靠于外层。将在袋的闭合端的内衬的任一“试件”折叠，然后从如图7(b)所示的虚线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层上。替代地，可以使用索环代替交替的环以将其系在一起。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。端翼片在覆盖层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。

该封闭件提供了极高的强度，这对于柔性罐的端封件特别有用。但是，封闭件的使用限于本文所述的优选实施例。它也可以用于矩形柔性罐的侧面，或需要更高强度替代缝合接缝的任何地方。这里的端封件基于在2018年10月31日提交的pct国际申请pct/us2018/058530和2017年10月31日提交的美国临时专利申请62/579,612中公开的那些端封件，这些公开内容通过引用合并于此。

图9示出了端封件的另一优选实施例。除了图7(a)-7(e)所示的优选实施例的内层和外层以及端翼片c之外，附加的端盖c被固定到内层的端部。端盖c由呈矩形的pvc织物层形成，对于具有上述优选尺寸的柔性罐来说，端盖c约为116”宽x60”长。将其对折，使其整体为116”宽x30”长。然后将折叠后的材料焊接在30”长的侧面上，使产品充满水后呈独木舟一样形状。临界点上的这一附加层为端封系统整体上增加了强度。端盖c有助于形成柔性罐的形状，并进一步增强其抵抗由铁路车辆的突然启动、停止和颠簸引起的巨大液体动力的能力。

除了上述特征之外，在集装箱的门内部直接具有门凹槽通道的情况下，可以将隔板系统插入该凹槽通道中。隔板系统可以是图10的端视图和图11的侧视图中所示的隔板系统。具有多个3/16号钢管材的方形杆5，它们可装在门柱槽中。尽管在图10和11中示出了五个杆，但是也可以有四个或六个这样的杆。底部伸缩杆2优选地由钢管形成并且包括内部伸缩钢管3。两个竖直定向的短带4优选是扁钢杆，所述短带4将钢杆5和伸缩钢杆2固定在一起，例如在钢杆和每个短带的重叠处用六角螺栓固定。钢杆5和伸缩钢杆2水平地伸出，以将隔板固定到凹槽通道中，并从隔板到门留出2英寸的间隙。通过使扎带穿过瓦楞板1并且围绕相应的杆，将瓦楞纹聚丙烯波纹板1固定到每个隔板的杆5和伸缩杆2。所述板优选是厚的，例如10-12mm。集装箱壁还衬有单壁瓦楞纸，优选地没有任何附加的侧面或壁进行加固。