专利名称：真空绝热运输用集装箱和方法
技术领域：
本发明是关于真空绝热集装箱，更具体说是关于这类集装箱，即可用来装运须在长时间内保持低温的产品，如食品。
绝热船运集装箱的通常用处之一是装运冷冻食品。这类集装箱可设计成产生低于0°F的温度。然而，由于老化，最常见的是隔热性下降，以及冷冻设备的质量下降，这样就导致了这类设备的冷藏能力的下降。即使使用这类绝热装货集装箱的操作者试图保持它们的优质服务能力，这样做的成本也会逐年增加。此外，在许多情况下，将食品温度保持在接近0°F，对保持食品质量也不理想。
多年来，人们已知道速冻食品，如水果，蔬菜等，鱼和其它货物，使用致冷剂，如液氨速冻后，会变成优良的市场商品。由于已经采用了这些技术，也发展了多种自动设备完成冷冻工作，在相当低的温度下(即接近-80°F)运输的问题就急待解决。这样，虽然在0°F左右的运输温度对维持食品质量并不理想，但在大多数情况下，在0°F左右进行运输是现有集装箱能够实现的。
人们早已知道，在二物件之间形成真空，可以获得良好的绝热能力，利用这个原理的常见装置是热水瓶。热水瓶是由彼此隔开一定距离的内、外壁构成的，使两个壁之间的空间形成真空。最常见的是两壁为同心的圆柱体形侧壁，圆柱体的端部由同心的半球状部分封闭。瓶口位于其中一个半球部分上。
然而，暖水瓶的壁承受相当大的力。在海平面，大气压力接近每平方英寸15磅，外壁直径为3英寸，长度为12英寸的标准热水瓶要承受高达540磅的总侧面力。热水瓶的内壁不须要很厚，因为内力是径向向外的，所以形成内壁的材料承受张力，不会有压曲的倾向。然而，外壁却承受着可称为使之破碎的力，因此外壁在结构上必须更坚固以承受可压曲外壁的力。
由于制造真空绝热集装箱的结构问题，在许多情况下，不得不放弃使用真空区的想法，而采用了高质量的厚的绝热层。然而，为了在较长时间内维持很低的温度，即使使用特别厚的高质量绝热层也不能令人满意。
另一个考虑是，在任何运输集装箱中，集装箱所占体积是一重要问题。理想情况是集装箱的总体积不要大于内装货物的体积很多。另外，理想的是运输集装箱的外形应该使集装箱能方便地装上卡车或货车，并能充分利用空间。
本发明与美国专利申请S.N.06/821,381有密切联系，该专利是在1986年1月21申请的，名称为“真空绝热运输用集装箱和方法”，发明人与本发明的发明人是同一人。
在早些的专利申请中，描述了一个包括不透流体的外集装箱结构的集装箱，该外集装箱结构包括暴露在外界大气压下的第一外壁，集装箱还包括一个不透流体的内集装箱结构，它限定了容纳食品的区域，并有与第一外壁向内隔开的第二壁，在第一和第二壁之间限定了一个基本抽成真空的绝热区，以把装货区域与外界隔热。每个壁都包括一个框架，其上安装有板件。
在早些的专利申请中，已经知道，内、外壁之间的变化的温差，将由于热膨胀和收缩而在它们之间造成相对运动。为了补偿热膨胀和收缩，集装箱的前端被设计成允许在内、外壁的前周边框架之间有相对纵向运动。虽然该早些的专利描述的结构完全可以获得该发明的目的，该原始申请的发明人进徊椒⒄沽私峁沟牟季忠晕展辜娜扰 胀和收缩。本发明的目的就在于此。
在本发明中，有一个真空绝热集装箱，它限定了一个装货区域，并有一个纵向轴，一个前端和一个后端。该集装箱包括一个暴露在外界大气层下的第一不透流体的外侧壁结构。有一个与外侧壁结构向内隔开的第二不透流体的内侧壁结构，它限定了装货区域。在第一和第二侧壁结构之间限定了一个基本上被抽成真空的绝热区，以便使装货区域与外界隔热。
有一个不透流体的后端壁部分，它包括一个后部外壁部分和一个后部内壁部分，在它们之间限定了一个第二抽成真空的区域。至少后部内壁部分连接在第二内壁结构的后端从而可与其一起运动。第二内壁结构的后端和后部内壁部分被安装成可相对于外侧壁结构沿纵向运动，这样通过第二侧壁结构的后端和后部内侧壁部分相对于第一外侧壁结构的运动，而允许第一外侧壁结构和第二内侧壁结构的不同的热膨胀和收缩。
在一个最佳实施例中，后部外壁部分也被连接在第二内侧壁结构后端，从而与其一起运动。另外，在这个最佳实施例中，后部外壁部分包括一个后部外周边框架，它被安装在第一外侧壁结构的一个后部周边框架上，并通过不透流体的密封件连接于第一外侧壁结构的周边框架上，该密封件允许后部外壁部分的后部外周边框架相对于第一外侧壁结构的后部周边框架运动。更具体些，在这个最佳实施例中，后部外壁部分包括一个限定一个后部外壁部分区域的一个后部外周边框架。有一个通常为平的后部外板件跨过所述后部外壁部分区域延伸，并有一主中心部分和一个附装在后部外周边框架的周边部分。后部外板件的主中心部分相对于后部外周边框架有一向内凹的曲面形状，这样作用于所述后部外板件的外表面的大气压力，使得所述后部外板件基本上完全处于受张力状态，以承受大气压力。
此外，在最佳实施例中，后部内壁部分包括一个限定一后部内壁部分区域的后部内周边框架。一通常为平的后部内板件以类似于后部外板件的方式安装在后部内周边框架上，除了后部内板件在其上的张力作用下是向外弯曲。
在另一个实施例中，外壁结构的后端包括一个后部周边框架，外板件通常以上述的方式安装在其上。后部内壁部分如上所述的一样，其中后部内壁部分连接于内侧壁结构的后部，以便与其一起运动。然而，它可以相对于后部外壁部分运动。
在最佳形式中，至少外侧壁结构包括一组侧壁部分，每个侧壁部分有至少一个周边框架，一个板件如上所述安装在其上。在最佳形式中，内侧壁结构也类似这样地构成，但每个板件向外弯曲。
另外，在最佳实施例中，外侧壁结构包括一个支承框架，它有一组纵向延伸的角梁和一组横梁。在更佳的实施例中，内侧壁结构也类似这样地构成。内、外侧壁结构的内、外框架的前端是被刚性连接的，内侧壁结构的后部相对于外侧壁结构的后部的运动允许产生热膨胀。
从下面的详细描述中，本发明的其它特征将更明显。
图1是实施本发明集装箱的第一实施例的侧视图1A示意性地示出了压力作用于本发明的集装箱的板件和框架部分的状况；图2是从集装箱的封闭后部所见的图1的集装箱的端视图。
图3为沿图1中的3-3线所取的横断面图；图4是沿图1的4-4线所取的断面图；图5是沿图1的5-5线所取的断面图，示出了前端盖的形状；图6示意性地示出了一个安装在一对梁上的弯曲板件，示出了一定的尺寸关系，以分析板件变形量的变化造成的效果；图7示出了一曲线，示出了板件变形量的变化导出的某些关系；图8是类似于图5的视图，示出了本发明的另一实施例。
申请人的1986年1月21日申请的美国待批专利No.821,381中已公开了本发明的大部分基本结构，并对该申请中的主题要求了优先权日，在本文的第一部分，将描述本发明中与美国专利No.821,381中所述的相同或相类似的部分，然后，对本发明新公开的特征进行讨论。
本发明提出的第一个实施例示于图1-5，所示的集装箱10为一具有方形断面的矩形棱柱体，并具有一纵向的中心轴11。在构成方面，集装箱10包括一顶壁12，一底壁14，两个侧壁16，一端壁18，和一个位于集装箱10的一端，并与端壁18相对的可移动端盖20。集装箱10靠近端盖20的端部可称为集装箱10的前端，而端壁18附近的部分可称为集装箱10的后端。
在结构方面，集装箱10可以被认为有一内侧壁结构22和一外侧壁结构24，外侧壁结构24基本上包围内侧壁结构22，并与其隔开一短距离从而与内侧壁结构22一起限定一个真空绝热区，以26表示。
外侧壁结构24包括一个框架28，其上覆有多个板件或隔板件30。在这里所示的具体结构中，框架28包括两个上纵向梁32，它们位于侧壁16和顶壁12的相交线上，还包括两个下纵向梁33，它们位于两个侧壁16和底壁14的相交线上。此外，还有四个位于端壁18的边缘附近的后端梁36，和在端盖20的位置处构成一正方形的第二组前端梁38，这样，第二组端梁38中的两个位于侧壁16的前边缘处，而另外两个端梁18则分别位于顶壁12和底壁14的前边缘处。
在每个上纵向梁32和位于其下方的相关的下纵向梁34之间，有一组均匀隔开的垂直中间梁40。同样地，有一组上中间梁42在两个上纵向梁32之间水平地延伸，及一组下中间梁44在两个下纵向梁34之间水平地延伸。
这样，可以看出梁32-44一起构成了一组连接成矩形的框架部分46，例如一对相邻的垂直中间梁40与在它们之间延伸的上、下纵向梁32和34的这部分一起形成一个矩形框架部分。
每个框架部分46有一个相关的板件30，板件30的两个边缘52连接于纵向梁32和/或34，板件30的两个第二边缘54连接于中间梁40或梁36或38。板件30被制成不透流体，故可防止空气通过，板件边缘52和54被连接在相应的梁上，而形成不透流体的连接。
如前面已指出的，在内侧壁结构22和外侧壁结构24之间的区域26被抽成真空。由于每个板件30的外表面56暴露在大气中，而每个板件30的内表面58面对真空，所以很明显，作用于板件30的大气压力形成一个相当大的力总是把板件30向集装箱10的内部推。如后面将要更详细地讨论的那样，每个板件30上的该相当大的力受到平行于板件30的曲面的张力的反作用。这就使得每个板件30的外表面56形成一个适当的下凹曲面。
为易于说明，每个板件30可被认为有一个与板件的周边(即边缘52和54)重合的定位平面，在该平面，板件30与相关的周边框架连接。然后，板件可被认为被定位在一曲面内，其周边位置与定位平面吻合，而该曲面弯曲出该定位平面。
可以认为，此时对作用在各板件30上的张力负荷的性质和结果做一简单的分析，可对下面的描述有更好的理解，现在参照图1A，这是一个相当简化的图，该图示出了理论上是无限长的两个梁60，一个板件62在两个梁60之间延伸，这个板件60也是无限长的。在这个例子中，我们假定梁60在载荷作用下不变形，及板件62在张力载荷作用下不会延长。
在这个例子中，板件的宽度尺寸(即两个梁60之间的距离)由W表示。作用于板件62外表面上的大气压力，以多个小箭头“P”表示，该压力的合力由“Fr”表示。假定板件62相对于梁60的间距而铺设，所以板件62的中间部分将从在梁60与板件62的连接点处延伸的平面偏离一距离“d”。
该力Fr使整个板件62承受的是张力。为了计算作用于板件62上的张力，在板件62与梁60的连接处引一条切于板件62的切线，以68表示。由切线68与线或平面64形成的角由“0”表示，在切点66处的张力以“Ft”表示。力Ft可以被分解成两个分力，即指向与力Fr相反的力Fa和第二分力“Fb”，该分力垂直于分力Fa。很容易理解，随着角θ的减小，作用于板件62上的合张力就增大。作为一个例子，假设角θ为10°。张力Ft将等于Fa(它等于Fr)乘上cscθ。csc10°等于约5.7，张力Ft就等于5.7乘以合力Fr。
另外还要考虑板件承受的变形量。对一个给定的宽度ω，变形量d的值可以根据下式计算d＝ω/2(csc0-cotθ)对于角θ为10°，该变形量约为0.09ω。
对于相对较小的角θ(即10°或更小)，作用于板件62上的张力与角θ的大小几乎成反比。另一方面，板件62的变形量d基本上与角θ成正比。当然，我们希望使变形量d的值尽可能地小，这样相对于集装箱10占有的总体积采说，可使得集装箱10的装物容积尽可能地大。另一方面，有一个变形量d可减小到的实际可行的下限，若再减小将使板件62和梁60上的应力过大，从而使得梁60和板件62的体积和重量过大。
记住以上所述的内容，现在我们继续描述集装箱10的结构。内部结构的框架与外部结构的框架几乎完全一样。因此，为便于描述，与外部结构中的梁相对应的内部结构的梁，皆以同样的数字表示，仅用一注脚“a”区分出内部结构的梁。这样，内部结构22就有一框架28a，它由上和下纵向梁32a和34a，梁36a和38a及中间梁40a-44a构成。
同样，有多个板件30a在内部框架28a上的各种框架部分46a之间延伸。然而，内部板件30a也承受张力，压力从集装箱10的内部施加到板件30a上，这样就使得板件30a朝着与它们对应的外部板件30向外弯曲。前文给出的对板件30的分析也适用于板件30a。
在内和外框架28a和28之间，有必要提供内连接支承件。然而，应当以这种方式制造内连接支承件，即使得这些内连接结构形成的传热途径最少。有三种方法可达此目的，第一，内连接结构应由低导热性的材料制成。第二，该结构的布置应使导热途径尽可能地长。第三，导热途径上的内连接结构的断面积尽可能地小。另外，应当知道由于每个框架28和28a承受着由外大气层和集装箱10内的大气或液体所施加的压力产生的巨大负荷，所以框架28和28a之间的内连接结构应有足够的强度，以支承内部结构22加上所装物品的重量，也要经受住集装箱10可能受到的冲击负荷。此外，如此后要更详细地讨论的，内连接结构应能允许在框架28和28a之间有有限的相对运动，以允许热膨胀和收缩，尤其是沿长度方向的轴11。
这里仅示意性地示出了内连接件仅用数字70来表示它们，应当知道，内连接结构可以采用现有技术中已知的结构元件。这些内连接件70应沿各对相邻梁40-40a，42-42a和44-44a的长度定位，彼此隔开。困为内外二侧的梁承受着使它们靠拢的弯矩，内连接件70将抵掉这些弯矩。由于热膨胀和收缩，内连接件70应当允许在框架28和28a之间有些相对的运动。
在这里所示的具体结构中，上和下纵向梁32和34是大致相同的，它们包括一对以直角74相交的板72，而板72的相对于直角的一端向内弯曲，如76处所示。可以安装加强筋78。采用传统的连接技术将板件30连接到梁32和34上，并且，板件30的边缘52可在弯曲处76连接在梁32或34上，以便将局部应力减至最小。
很明显，集装箱10应装有内外面板和/或壁构件。图3中的79即表示这种内壁构件。
以上所述的零部件相同于，或基本类似于上述美国专利No.821,381中所示的零部件。此后所描述的零部件将在各方面都不同于现有专利申请所示的相应的零部件。
盖20应按照主集装箱10的内外结构22和24的结构原理制造。如图所示，端盖20有一个正方形的外框架82，它支承着承受张力的外板件84，故通常有内凹形状。还有一个支承内板件88的内框架86。盖20和集装箱10的前边缘部分应装有适当的密封件，这些密封件是或可以是现有的密封件。所以，这里仅示意性地示出该密封结构，并用90表示。另外，当盖20在集装箱10的端部就位时，如图1的92所示的锁定装置就可将盖20保持在其位。两个框架82和86通过一个不透流体的隔热连接装置刚性地连接在一起，该隔热连接装置示意性地以94表示。如前所述，应当知道连接装置94可以有各种形式，可以类似于由70示意性地表示的连接装置或隔离物。
就主集装箱10的前边缘部分而论，两个前端框架部分38和38a借助于一个不透流体的隔热连接装置刚性地连接在一起，该隔热连接装置以96示意性地表示。隔热连接装置96的目的是将两个前端框架部分刚性地内连在一起。
后端壁18的结构在本发明中可以被认为有很大意义，这将参照图4进行描述。有一个呈正方形的外周边框架98，和一个从框架98向内隔开一短距离的内周边框架100。有一个适当的隔热连接装置102，两个框架93和100通过该隔热连接装置102固定地相互连接。如前所述，该隔热连接装置102这里仅示意性地示出，各种这类隔热连接装置都可以使用。
有外、内板件104和106，它们分别与外、内框架98和100连接。在外和内结构22和24中及在盖20中使用的结构原理与后壁18所采用的结构原理一样，其中板件104和106在它们之间限定了一个隔热的真空区域，板件104和106基本上以承受张力的形式受到来自外大气层及集装箱内的流体介质的压力(即空气或其它介质)。
外框架98借助于一个不透流体的柔性密封件108连接在外结构22的后端框架36上，柔性密封件108允许在后端壁18和框架36之间向前和向后的相对运动。也应当知道，密封件108在框架36和98之间提供了足够的结构支承，使得后壁18相对于框架36适当地对中。除此之外，也可以将适当的隔离物放在框架36和框架98、100中的一个之间。或是放在框架36和框架98、100两者之间，而采用一个不承载密封件。为了描述本发明的原理，假定集装箱10用来船运一种产品，如一种温度很低(如-80°F)的冷冻食品。采用传统方法可将食品降到所述的低温，例如使用冷冻液，然后将食品放入集装箱10内。在某些情况下，可将一定数量的冷冻液(如液氨)放入集装箱10内，以延长其低温状态，同时随时将蒸发了的流体排走以防止压力过高。
如前所述，外和内结构22和24之间的区域26已被抽成真空，结果板件30被暴露于大气压下(14.7psi，在海平面处)，而内板件30a所承受的压力至少和外大气压力一样高，并且如果在集装箱10内的冷冻液蒸发，压力或许还要高一些。盖20的板件84和88之间的区域及后壁18的板件104和106之间的区域也被同样地抽成真空。
首先注意外板件30施加于外框架28上的力。首先，就上和下纵向梁32和34而论，侧板件30总是施力于相关的上纵向梁32上，该梁32平行于板件的曲面在板件与梁32连接点处的那部分。该力总是有一向内的合力，但主分力总是沿垂直方向的。同样地，每个顶板件30也将施加一侧向向内的力于两个梁32上。施加于每个上梁30上的总力是侧和顶板件30施加的垂直和侧向力的合力，并且由于顶板件32和侧板件30的面积大致相同，因而合力是一个与水平面呈45°的向下并侧向向内的力。类似的力也作用于下纵向梁34上。这些力将由中间梁40、42和44承受，它们承受的是压缩力。
板件30也将对每个中间梁40，42和44施加张力。然而，请注意两个相邻板件的侧向分力基本上可彼此抵消，所以中间梁40，42和44将仅承受向内的合力分力。然而，即使这个向内的分力也可能是相当大的。例如，如果一板件30的高度为4英尺，宽度为3英尺，海平面大气压力作用的总的向内分力接近150,000磅。此负荷由一对相邻的中间梁40、42或44及在它们之间延伸的纵向梁32和/或34的那部分分担。还有，如上所述，隔离件70将在内外梁40-44a，42-42a和44-44a之间提供支承。
作用于四个端梁36上的力有些不同于作用在纵向梁32上的力，其中这些端梁36将通过提供一个反向于相邻板件30作用的张力的反力来承受板件30施加的力，该张力通常平行于板件的板件与梁36连接处的平面。
如前所述，从尽量提高集装箱10内的有效存放容积(相对于集装箱所占的总容积)的观点来看，板件30-30a的变形(与曲率有关)应减至最小。然而，当板件30-30a的曲率和变形量减小时，作用于板件30-30a和支承这些板件的梁上的应力就增大。
为了说明这些关系，将参照图6和图7。图6有些理想化地及示意性地示出了一个外框架部分的形状。“ω”是集装箱的侧面总尺寸，假定为90英寸。假定角梁(如前所述的以32和34表示)占有一定的空间，并假定长度“RA”等于角梁的宽度，每根梁的该宽度假定为8英寸。这样，板件的侧面弯曲部分的尺寸(图6中以L表示)就是74英寸。曲率半径(由板件的“RM”表示)将随板件的变形量(以“D”表示)变化。在此理想化了的例子中，假定变形量“D”在1到10英寸之间变化。对于这些变形量，计算出在板件的一英寸宽度上，由大气压力的作用所产生的张力。在本发明书的最后列出了一个表示各种情况及计算值的表。
为了说明这些关系，现在参照图7。在水平轴上，以英寸为单位给出了变形量D及D/L的值。在垂直轴上，给出了对于各种变形量板件的每一英寸宽度上的张力，及集装箱的外部体积与其内部体积的比(Ao/Ai)，在此理想化了的例子中，假设板件的厚度为零，每对内、外板件的间隔，在最大变形点处也为零。并假定集装箱的长度是无限的，这样不会有由于端壁的存在形成的间隙造成的容积损失，另外，为了简化计算假定内侧表面是正方形的。
从图7中可看出，在变形量很小时(在1～2英寸范围，D/L在0.014～0.027之间)，作用于板件系牧 也是作用于框架结构上的总力)急剧增大。另一方面，对于较大的变形量(从5～10英寸，D/L为0.068～0.135)，相对于变形量的增加作用于板件上的张力的减少是相当小的)。此外，还可看出对于很小的变形量，Ao/Ai的值不会增大很多。然而，当变形量增大，此面积比(由于该集装箱理论上有无限的长度，该面积比直接与集装箱的容积比有关)对于变形量的每次增加都以更大的比率增大。
为了对这些关系与一圆柱形真空集装箱进行比较，假设有一无限长的圆柱形真空集装箱，其厚度为零，壁间的间隔也为零。此外，由于大多数货物是由方形集装箱装运的，并且在圆柱形真空集装箱内必须有一地板面，所以我们假定装货面积是呈在圆柱形真空集装箱限定的圆周范围内的方形。此外，由于各种圆柱形真空集装箱必须装入到一个矩形的大装货集装箱(如一挂车或一个货车)，故我们认为圆柱形集装箱的外侧有效面积等于一方形表面，其中该方形各边的长等于圆柱形集装箱的直径。在这些理想化的条件下，可以看出该理想化的圆柱形集装箱的Ac/Ai值是2。这样，将此值画在图7上，可以看出，在图6例中的集装箱的变形量是6英寸或更小时，本发明的集装箱的Ao/Ai值就小于(即优于)圆柱形集装箱的该值。换句话说，对于7英寸或更大的变形量，本发明的集装箱Ao/Ai值就大于(即劣于)圆柱形集装箱的该值。
应强调指出，这些关系是以相当理论化的方式给出的，主要是为了说明这些关系。在本发明的集装箱的实际设计中，必须考虑到结构件所占的体积，结构件之间的间隔，板件厚度等。此外，对圆柱形真空集装箱的分析是高度理想化的，没有考虑结构因素，尤其圆柱形集装箱的外壳的结构，该结构必须有足够的强度以避免它受到的隆起载荷。
为了讨论本发明的其它方面，应当注意一对相关的角梁32-32a，34-34a相互排列成与垂直和水平线呈45°角，参照图3。还应注意，如前面已讨论过的，作用于这些角梁32-32a，34-34a上的分力也是沿一条与垂直和水平线成45°角的直线。由于部件的对直线呈45°，外梁32和34的最外侧点到内梁32a或34a的最内侧点之间的距离最大。这样，对于一对内外壁板件的总厚度尺寸的每个单位长度而言，离相互隔开的梁表面的最大距离，约为它的接近1.4倍 。这样就可以在最大力的作用方向上使这些梁32-32a，34-34a之间的距离最大，从而使这些梁的结构最佳以承受这些力。
应当注意在每个板件30或30a连接到一个相关的梁上时，在连接点处板件30或30a是这样对准梁的，即梁的表面与板件的曲面相切，使得板件为一均匀的曲面。例如，可以看出在梁32与板件30的连接点处52(见图3)梁32的曲面部分与板件30相切。从接触点处引出的切线与壁板件所在平面形成一角度，该角度与图1A所示的角θ相等。这样，在板件与相关的梁的连接处就基本上不会有作用于板件30或30a上的弯曲力矩。
以上给出的各种分析一般适用于上述美国专利No.821,381以及本发明。下面的分析更具体地涉及到本发明的新技术特征。
在外界大气层相当温暖，所装运的产品温度很低的情况下(也存在与此相反的条件)，就存在热膨胀的问题。参照图4，可以看出柔性密封件108就是允许这种热膨胀的。进一步参照图4，现在让我们分析一下这种力负荷是如何作用于结构上的。可以看出，在集装箱10内的气态介质的压力作用在后部内板件106上，而产生一个总的向后的力，该力又被作用到周边框架100上。同样地，作用于后部外板件104上的外界大气压产生一个与作用在板件106上的力相反的力，该力又作用在框架98上。总的效果是这两个力相互抵消。
为了认墩飧鲂Ч囊庖澹朐俨握胀 a。前面已经讨论过作用在图1a中的62表示的板件上的张力产生一个大致平行的力，这个力趋向于将两个梁(图1a中60所表示的)拉向一起。这个原理也同样适于集装箱10，在每组横梁40-44之间的板件30将这些横梁相互拉向一起。这些张力由纵向梁32和34及受压缩力的梁32a和34a的部分抵消。
为了继续进一步分析，现在还是参照图4。如上所述，作用于板件104和106上的气体压力相互抵消。外界大气压产生一个总的向前的力挤推没有来自集装箱10内的反作用力的框架36的周边部分，密封件108和框架98。实际上，有一个区域，这个区域与在这个区域的间隙大致成比例，这个区域是由框架36限定的，及由暴露于集装箱10内压力下的框架100的内部部分限定的，并且作用于该周边区域的外界大气压力导致向前的力。这个总的向前的力由纵向梁32和34承受。
然而，即使作用于梁32，32a，34，34a上的总力很大，应当知道后壁18的这种具体布置不会产生作用于这些梁上的任何不希望的附加载荷。
图8示出了本发明的第二个实施例。第二个实施例的基本结构大致与第一个实施例相同，除了集装箱的后端部分被改变。与第一个实施例的部件类似或相应的第二实施例的部件用相同的数字表示，只是加一个(，)来表示第二个实施例的部件。这样，集装箱10′有一个后端壁18′，包括一个外板件104′和一个内板件106′。
有一个后部外周边框架110，呈正方形状，外板件104′以前文所述的方式安装在框架110上。还有一个后部内周边框架112，也呈正方形状，并装在框架110内。框架110的横断面形状有些类似于梁32和34，框架112的横断面形状相当类似于梁32a和34a的横断面形状。当然，这些梁的横断面形状有变化。
绝热的隔离件114将框架110和112分隔。这些隔离件被相当示意性地示出，如果愿意，每个隔离件114可以类似于隔离件70。隔离件114是这样，即允许内部框架112可相对于外部框架110有向前或向后地有限的运动。这样就允许由于热膨胀和收缩在内、外构件中产生的相对运动。
就结构载荷作用于框架上的方式而论，应当注意作用于外板件104的外界气压会产生一个作用在外梁110上的向前的合力。这个力就要作用到外部结构24′的纵向梁上。这样，与第一个实施例比较，对于一个类似尺寸的结构，第二个实施例的外纵向梁(第一个实施例中的数字32和34表示，但第二个实施例未示出)将承受更大的压缩力负荷。
另一方面，集装箱10′内的气态介质将推挤后部内板件106′，产生一个作用于后部内框架112上的向后的合力。这样，该力作为张力负荷又作用到内纵向梁上(第一个实施例的数字32a和34a所示，但在第二个实施例中未示出)。这个张力负荷将趋向于反抗压缩力负荷，这个压缩力负荷是由内板件30a′作用的张力造成的。这样，与第一个实施例比较，第二个实施例对类似尺寸及形状的集装箱来说，在内纵向梁32a和34a上造成较低的压缩力负荷。
应当知道在不背离本发明基本特征的情况下，可以有各种变化。
板件的面积对变形量的比值表定义D 板件的变形量 英寸L 板件的弧长 英寸P 压力 PsiPA角梁宽度 英寸THETA 倾斜角RM板件的曲率半径 英寸F 张力磅/英寸(宽度)W 总宽度 英寸Ao外侧面积 英寸2Ai内侧面积 英寸2Ao/Ai 比值D/L 比值AOC 外侧面积圆 英寸2AIC 内侧面积圆 英寸2
D 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6.592L74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74 74P15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 15RA8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8THETA (BASIN(L/(2*RM)))*180/PPI 3.096 6.188 9.271 12.340 15.392 19.422 21.426 24.401 27.343 30.248 20.204RM((4*D^2)+L^2)/(8*D) 685 343230 173 139 117 101 90 81 73 107F +P*RM 10275 5149 344525972091175615191343120811021607W +L+2*RA 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90 90AO +W^28100 8100 810081008100810081008100810081008100AI (W-4*D)^2 7396 6724 609454764900435638443364291625004049AO/AI +AO/AI 1.095 1.205 1.331 1.479 1.653 1.860 2.107 2.408 2.778 3.240 2.000D/L +D/L 0.014 0.027 0.041 0.054 0.068 0.081 0.095 0.108 0.122 0.135 0.089CIRCLEAOC/AIC +AOC/AIC 1.571AO/AIC +AO/AIC 2AOC @PI*(W/2)^26361.72AIC (W*PCOS(@PI/4))^2 4050
权利要求
1.一真空绝热集装箱，限定了一装货区并具有一纵轴，一前端和一后端，该集装箱包括a.一个第一不透流体的外侧壁结构，外露于大气中；b.一个第二不透流体的内侧壁结构，位于上述外侧壁结构内并与其隔开，并限定了上述装货区；c.上述第一和第二侧壁结构之间，限定了一基本上抽成真空的绝热区，以防止大气中的热传入到所述的装货区d.上述外侧壁结构包括一组侧壁部分，每一侧壁部分包括1)一周边框架，由它决定了侧壁部分的面积；2)一安装在所述侧壁部分上的，一般说来是平的板件，它有一主中心部位和一附装于所述周边框架上的周边部位3)板件的主中心部位的形状，相对于所述周边框架为向内的弯曲面，这样，当大气压力作用于所述板件的外表面时，将使所述板件几乎全部承受张力，从而经受住所述的大气压力；e.一不透流体的后端壁部分包括一后部外壁部分和一后部内壁部分，两者之间限定了一基本上抽成真空的区，至少所述后部内壁部分被连接到上述第二内侧壁结构的后端，以便可与其一起运动，上述第二内侧壁结构的后端和后部内壁部分安装成可沿上述纵轴相对于上述外侧壁结构移动，通过上述第二侧壁结构的后端和后部内壁部分相对第一外侧壁结构的运动，可允许第一外侧壁结构和第二内侧壁结构有不同的热膨胀和收缩。
2.按照权利要求1的集装箱，其中，上述后部外壁部分也连接到到上述第二内侧壁结构的后端，以便与其一起移动。
3.按照权利要求2的集装箱，其中，上述后部外壁部分包括一后部外周边框架，它安装在第一外侧壁结构的后部周边框架附近并通过不透流体的密封件连接于第一外侧壁结构的周边框架上，该密封件可使得后部外壁部分的后部外周边框架可相对第一外侧壁结构的后部周边框架运动。
4.按照权利要求1的集装箱，其中，a.上述后部外壁部分包括1)一决定后部外壁部分面积的后部外周边框架，2)一般说来是平的后部外板件，它在所述的后部外壁部分面积内延伸并具有一主中心部分和一附装在所述后部外周边框架上的周边部分；3)后部外板件主中心部分的形状是，它相对于所述后部外周边框架是一向内的曲面，这样，作用于上述后部外板件外表面的大气压力使后部外板件几乎全部承受张力，以承受该大气压；b.上述后部内壁部分包括1)一决定后部内壁部分的面积的后部内周边框架；2)一般来说是平的后部内板件，它在所龅暮蟛磕谥鼙呖蚣苊 积内延伸并具有一主中心部分和一附装在所述后部内周边框架上的周边部分；3)后部内板件的主中心部分的形状是，它相对于所述后部内周边框架是一向外的弯曲面，这样，集装箱内的作用于上述后部内框架的内表面上的压力使后部内板件几乎全部承受张方，以承受该压力。
5.按照权利要求1的集装箱，其中，外侧壁结构的后端包括一后部周边框架，上述后部外壁部分包括一后部外板件，它在由后部外周边框架限定的后部外壁部分的面积内延伸，后部外板件具有一主中心部分和一附装在外侧壁结构的后部周边框架上的周边部分，上述主中心部分的形状是，相对于上述后部周边框架为向内的弯曲面，这样，作用于该后部外板件的外表面的大气压力使板件几乎全部承受张力，以承受该气压，后部内壁部分相对于后部外壁部分可活动地安装。
6.按照权利要求5的集装箱，其中，后部内壁部分包括a.一决定后部内壁部分的面积的后部内周边框架；b.一般来说是平的后部内板件，它在后部内壁部分的面积内延伸并具有一主中心部和一附装在后部内周边框架上的周边部分；c.)后部内板件的主中心部分的形状是，相对于后部内周边框架为向外的弯曲面，这样，集装箱内的作用于后部内板件内表面的压力使后部内板件几乎全部承受张力，以承受集装箱内的压力。
7.按照权利要求1的集装箱，其中，上述内侧壁结构包括一组第二壁部分，每一第二壁部分包括a.一决定第二壁部分的面积的第二周边框架；b.一般来说是平的第二板件，它在第二壁部分的面积内延伸并具有一主中心部分和一附装到第二周边框架上的周边部分；c.第二板件的主中心部分具有的形状是，相对于所述周边框架为向外的弯曲面，这样，集装箱内的作用于板件内表面上的压力使板件几乎全部承受张力，以承受集装箱内的压力。
8.按照权利要求7的集装箱，其中，上述后部外壁部分还连接到第二内侧壁结构的后端，以便可与其一起移动。
9.按照权利要求8的集装箱，其中，上述后部外壁部分包括一后部外周边框架，它安装在第一外侧壁结构的后部周边框架附近并通过不透流体的密封件连接于第一外侧壁结构的周边框架上，该密封件使后部外壁部分的后部外周边框架可相对于第一外侧壁结构的后部周边框架运动。
10.按照权利要求7的集装箱，其中，a.上述后部外壁部分包括1)一决定后部外壁部分的面积的后部外周边框架；2)一般来说为平的后部外板件，它在后部外壁部分的面积内延伸并具有一主中心部分和一附装到后部外周边框架上的周边部分；3)后部外板件的主中心部分的形状是，相对于后部外周边框架为向内的弯曲面，这样，作用于后部外板件外表面的外界大气压力使后部外板件几乎全部承受张力，以承受该外界大气压力；b.上述后部内壁部分包括1)一决定后部内壁部分的面积的后部内周边框架；2)一般来说为平的后部内板件，它在后部内壁部分的面积内延伸并具有一主中心部分和一附装到后部内周边框架上的周边部分；3)后部内板件主中心部分的形状是，相对于后部内周边框架为向外的弯曲面，这样，集装箱内的作用于后部内板件内表面的压力使后部内板件几乎全部承受张力，以承受该压力。
11.按照权利要求7的集装箱，其中，外侧壁结构的后端包括一后部周边框架，后部外壁部分包括一后部外板件。它在由后部周边框架限定的后部外壁部分的面积内延伸，后部外板件具有一主中心部分和一附装在外侧壁结构的后部周边框架上的周边部分，后部外板件的主中心部分具有的形状是，相对于后部周边框架为向内的弯曲面，这样，作用于后部板件的外表面的大气压使板件几乎全部承受张力，以承受该大气压，后部内壁部分安装成相对于后部外壁部分可活动。
12.按照权利要求11的集装箱，其中，后部内壁部分包括a.一决定后部内壁部分的面积的后部内周边框架，b.一般来说是平的后部内板件，它在后部内壁部分的面积内延伸，并具有一主中心部分和附装在后部内周边框架上的周边部分；c.后部内板件的主中心部分的形状是，相对于后部内周边框架为向外的弯曲面，这样，集装箱内的作用于后部内板件内表面上的压力使后部内板件几乎全部承受张力，以承受集装箱内的压力。
13.一真空绝热集装箱，限定了一装货区并具有一前端、一后端、一纵轴、一垂直轴和一横轴，该集装箱包括a.一第一不透流体的外侧壁结构，外露于外界大气中；b.一第二不透流体的内侧壁结构，位于上述外壁板内并与其间隔开，并限定了上述装货区；c.上述第一和第二侧壁结构之间，限定了一基本上抽成真空的绝热区，以防止大气中的热传入到所述的装货区；d.上述外侧壁结构包括一第一支承框架，该框架包括1)一组第一纵向伸展的角梁，位于所述集装箱的边角位置上；2)一组第一横向梁，它们横向地安装在邻近的所述第一角梁对之间，一对相邻的第一横向梁，和与它们相关的所述角梁的部分构成一个第一周边框架；e.上述外侧壁结构还包括安装于第一支承框架上的第一板件结构，每一第一周边框架限定了相关的第一壁部分的面积，所述板件结构限定了多个一般来说是平的第一板件，它们分别在相关的一个第一壁部分的面积内延伸，每一第一板件有一主中心部分和周边部分，此周边部分附装到所述相关的第一周边框架上，每一第一板件的主中心部分的形状是，相对于与它相关的周边框件，是一向内的弯曲面，这样，作用于第一板件外表嫔系拇笃沽κ沟谝话寮负跞砍惺苷 力，以承受该大气压；f.上述内侧壁结构包括一第二支承框架，该支承框架包括1)一组沿纵向延伸的第二角梁，位于所述集装箱的边角处；2)在相邻的所述第二角梁对之间，横向地安装有一组第二横向梁，每一对相邻的第二横向梁和与其相关的角梁部分构成了一个第二周边框架；g.上述内侧壁结构还包括安装于所述第二支承框架上的第二板件结构，每一第二周边框架限定了相关的第二壁部分的面积，所述板件结构限定了多个一般说来是平的第二板件，它们分别在相关的一个第二壁部分的面积内延伸，每一个第二板件都有一主中心部分以及一附装于相关的上述第二周边框架的周边部分，每一第二板件的主中心部分的形状是一向外的弯曲面，这样，集装箱内的压力作用于第二板件的内表面上使第二板件几乎全部承受张力，以承受上述压力；h.一不透流体的后端壁部分包括一后部外壁部分和一后部内壁部分，它们之间限定了一大致抽成真空的第二区域，至少后部内壁部分连接到第二内侧壁结构的后端，以便可与其一起移动，第二内侧壁结构的后端和后部内壁部分安装成可沿上述纵轴相对外侧壁结构运动，这样，通过第二侧壁结构的后端和后部内壁部分相对第一外侧壁结构的运动，使得第一外侧壁结构和第二内侧壁结构的热膨胀和收缩可以不同。
14.按照权利要求13的集装箱，其中，每一上述第二角梁位于一个相关的第一角梁的内侧附近。
15.按照权利要求14的集装箱，其中，上述后部外壁部分还连接到第二内侧壁结构的后端，以便与其一起移动。
16.按照权利要求15的集装箱，其中，后部外壁部分包括一后部外周边框架，它安装在第一外侧壁结构的后部周边框架的附近并通过不透流体的密封件与第一外侧壁结构的周边框架连接，该密封件使后部外壁部分的后部外周边框架可相对于第一外侧壁结构的后部周边框架运动。
17.按照权利要求14的集装箱，其中，a.上述后部外壁部分包括1)一决定后部外壁部分的面积的后部外周边框；2)一般说来是平的后部外板件，它在后部外壁部分的面积内延伸并具有一主中心部分和一附装到后部外周边框架上的周边部分；3)后部外板件的主中心部分的形状是，相对于后部外周边框架为向内的弯曲面，这样，作用于后部外板件外表面的大气压力使后部外板件几乎全部承受张力，以承受上述大气压力。b.上述后部内壁部分包括1)一限定后部内壁部分面积的后部内周边框架；2)一般说来是平的后部内板件，它在后部内周边框架的面积内延伸并具有一主中心部分和一附装到后部内周边框架上的周边部分；3)后部内板件的主中心部分的形状是，相对于后部内周边框架为向外的弯曲面，这样，集装箱内的压力作用于后部内板件的内表面上使板件几乎全部承受张力，以承受集装箱内的压力。
18.按照权利要求14的集装箱，其中，外侧壁结构的后端包括一后周边框架，上述后部外壁部分包括一后部外板件，它在由后部周边框架限定的后部外壁部分的面积内延伸，后部外板件具有一主中心部和一附装到外侧壁结构的后周边框架上的周边部分，后部板件的主中心部分的形状是，相对于后部周边框架为向内的弯曲面，这样，作用于后部外板件外表面上的大气压力使得该板件大致全部承受张力，以承受该大气压力，后部内壁部分相对于后部外壁部分可活动地安装。
19.按照权利要求18的集装箱，其中，后部内壁部分包括a。一决定后部内壁部分的面积的后部内周边框架；b。一般说来是平的后部内板件，它在后部内壁部分的面积内延伸并具有一主中心部分和一附装到后部内周边框架上的周边部分；c.后部内板件的主中心部分的形状是，相对于后部内周边框架为向外的弯曲面，这样，集装箱内的作用于后部内板件内表面上的压力使后部内板件大致全部承受张力，以承受集装箱内的压力。
20.按照权利要求13的集装箱，其中，后部外壁部分还与第二内侧壁结构的后端连接，以便与其一起移动。
21.按照权利要求20的集装箱，其中，后部外壁部分包括一后部外周边框架，它安装在第一外侧壁结构的后周边框架附近，并通过一个不透流体的密封件与第一外侧壁结构的后周边框架连接，该密封件使后部外壁部分的后部外周边框架可相对于第一外侧壁结构的后部周边框架运动。
22.按照权利要求13的集装箱，其中，a.后部外壁部分包括1)一限定后部外壁部分面积的后部外周边框架，2)一般来说是平的后部外板件，它在后部外壁部分面积内延伸并具有一主中心部分和一附装到后部外周边框架上的周边部分，3)后部外板件的主中心部分的形状是，相对于后部外周边框架为向内的弯曲面，这样，作用于后部外板件外表面上的大气压使后部外板件几乎全部承受张力，以承受该大气压；b.后部内壁部分包括1)一限定后部内壁部分面积的后部内周边框架，2)一般来说是平的后部内板件，它在后部内周边框架的面积内延伸并具有一主中心部分和一附装到后部内周边框架上的周边部分，3)后内板件的主中心部分的形状是，相对于后部内周边框架为向外的弯曲面，这样，集装箱内的作用于后部内板件内表面的压力使后部内板件几乎全部承受张力，以承受集装箱内的压力。
23.按照权利要求13的集装箱，其中，外侧壁结构的后端包括一后部周边框架，上述后部外壁部分包括一后部外板件，它在由后部外周边框架限定的后部外壁部分面积内延伸，后客獍寮哂幸恢 中心部分和一附装到外侧壁结构的后部周边框架上的周边部分，后部外板件的主中心部分的形状是，相对于后部周边框架为向内的弯曲面，这样，作用于后部外板件外表面上的大气压使该板件几乎全部承受张力，以承受该大气压，后部内壁部分相对于后部外壁部分可活动地安装。
24.按照权利要求23的集装箱，其中，后部内壁部分包括a.一限定后部内壁部分面积的后部内周边框架；b.一般来说是平的后部内板件，它在后部内壁部分面积内延伸并具有一主中心部分和一附装到后部内周边框架上的周边部分；c.后部内板件的主中心部分的形状是，相对于后部内周边框架为向外的弯曲面，这样，集装箱内的作用于后部内板件内表面上的压力使后部内板件几乎全部承受张力，以承受集装箱内的压力。
25.一真空绝热集装箱，限定了一装货区并具有一纵轴、一前端和一后端，该集装箱包括a.一第一不透流体的外侧壁结构，外露于大气中；b.一第二不透流体的内侧壁结构，位于上述外侧壁结构内并与其间隔开，并限定了上述装货区；c.上述第一和第二侧壁结构之间，限定了一基本上抽成真空的绝热区，以防止大气中的热传入到所述装货区；d.一不透流体的后端壁包括一后部外壁部分和一后部内壁部分，两者之间限定了第二个大致抽成真空的区，上述后部内壁部分和后部外壁部分被连接到第二内侧壁结构的后端，以便与其一起运动，第二内侧壁结构的后端和后部内、外壁部分安装成可沿上述纵轴相对于外侧壁结构运动，这样，通过第二侧壁结构后端和后部内，外壁部分相对于第一外侧壁结构的运动，使第一外侧壁结构和第二内侧壁结构的热膨胀和收缩可以不同。
26.按照权利要求25的集装箱，其中，后部外壁部分包括一后部外周边框架，它安装到第一外侧壁结构的后部周边框架上，是通过一不透流体的密封件连接于第一外侧壁结构的周边框架上，该密封件使后部外壁部分的后部外周边框架可相对于第一外侧壁结构的后部周边框架运动。
27.按照权利要求25的集装箱，其中，a.后部外壁部分包括1)一限定后部外壁部分面积的后部外周边框架，2)一般来说是平的后部外板件，它在后部外壁部分面积内延伸并具有一主中心部分和一附装到后部外周边框架上的周边部分，3)后部外板件的主中心部分的形状是，相对于后部外周边框架为向内的弯曲面，这样，作用于后部外板件外表面的大气压使后部外板件几乎全部承受张力，以承受该大气压。b.后部内壁部分包括1)一限定后部内壁部分面积的后部内周边框架，2)一般说来是平的后部内板件，它在后部内周边框架面积内延伸并具有一主中心部分和一附装到后部内周边框架上的周边部分，3)后部内板件的主中心部分的形状是，相对于后部内周边框架为向外的弯曲面，这样，集装箱内的作用于后部内板件内表面上的压力使后部内板件几乎全部承受张力，以承受集装箱内的压力。
全文摘要
一真空绝热集装箱，它包括内、外壁部分，每一壁部分是由一框架和包在框架上的板件组成。外壁部分上的板件向内弯曲，而内壁部分上的板件则向外弯曲。作用在板件上的压力，使框架基本上全部承受张力。有一后端壁，安装成可沿纵向轴相对外壁部分运动，使得内壁部分可相对外壁部分有不同的热膨胀或收缩。
文档编号B65D81/38GK1031059SQ88101088
公开日1989年2月15日 申请日期1988年3月2日 优先权日1987年3月2日
发明者艾恩·R·姆科奥里斯特 申请人:丹彼开发公司