一種預(yù)防散裝精粉礦貨物流態(tài)化的裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型涉及一種預(yù)防散裝精粉礦物流態(tài)化的裝置，由PVC排水管、水位傳感器、土工網(wǎng)紗和孔洞組成，通過(guò)船運(yùn)散裝精粉礦貨物中布設(shè)PVC排水管，在精粉礦體中形成水平和豎向的排水通道，從而使礦粉在波浪作用下析出的多余水分通過(guò)管壁孔洞快速排至排水管內(nèi)，避免形成自由液面。采用土工網(wǎng)紗包裹排水管管壁，隔離精粉礦顆粒，在PVC排水管內(nèi)形成儲(chǔ)水容器；排水管內(nèi)設(shè)置水位傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管內(nèi)水位高度，實(shí)現(xiàn)精粉礦貨物流態(tài)化的有效預(yù)警；待貨船安全抵港后，將排水管抽出，管內(nèi)的水分重新回流至精粉礦貨物中，保持貨物質(zhì)量。本實(shí)用新型具有使用安全有效、裝卸簡(jiǎn)單快捷、重復(fù)利用方便的優(yōu)點(diǎn)，并且可同時(shí)滿足載運(yùn)方、交易方對(duì)在載運(yùn)貨物的安全需求和貨物交易的重量要求。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種預(yù)防散裝精粉礦貨物流態(tài)化的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬海運(yùn)安全領(lǐng)域，涉及一種預(yù)防散裝精粉礦物流態(tài)化的裝置，該裝置 具有隔離多余析出水、不影響貨物交易重量、安裝拆卸方便、可以重復(fù)利用、安全經(jīng)濟(jì)可行 等特點(diǎn)。

【背景技術(shù)】
[0002] 精粉礦的主要運(yùn)輸方式是散裝海洋運(yùn)輸，其在儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程中需要采用人為噴 水來(lái)控制它的中心層溫度或者克服粉塵飛揚(yáng)等問(wèn)題。在精礦粉的含水率較高的情況下，由 于航行中船舶搖擺振動(dòng)，水分極易析出遷移并形成自由液面，引起精粉礦流態(tài)化，導(dǎo)致船舶 大角度橫傾后傾覆，對(duì)海運(yùn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，極易造成重大海難事故含水量。近年來(lái)，在 我國(guó)管轄水域發(fā)生了多起載運(yùn)精礦粉船舶沉船事故，造成海上人命、財(cái)產(chǎn)重大損失。
[0003] 精粉礦貨物的交易通常通過(guò)重量計(jì)算，很多載運(yùn)方在載運(yùn)過(guò)程中明知貨物含水率 超標(biāo)的情況下仍會(huì)運(yùn)載，甚至在貨物已經(jīng)形成自由液面的情況下，仍不愿意將多余水分抽 掉。目前，國(guó)內(nèi)外船舶運(yùn)輸公司大多采取的控制裝貨方式的預(yù)防措施包括審查貨物含水量， 設(shè)置污水井，埋桶積水，隔艙裝載等，然而這些預(yù)防措施都未能很好的取得預(yù)防效果，基本 還是經(jīng)驗(yàn)控制。雖然審查裝貨前的貨物的含水率需要進(jìn)出口檢疫檢驗(yàn)局的嚴(yán)格審核，但是 大多數(shù)船舶運(yùn)輸公司出于貨物交易重量的利益考慮會(huì)存僥幸心理；埋設(shè)積水桶時(shí)，桶內(nèi)必 須設(shè)置支架支撐，這種方法造價(jià)頗高且極易損壞，故只能在局部范圍內(nèi)使用；設(shè)置污水井， 隔艙裝載等方式，船員只有等析出水至精粉礦表面才能有所察覺(jué)，對(duì)海運(yùn)精粉礦流態(tài)化的 發(fā)生基本未預(yù)留任何預(yù)警時(shí)間，而一旦自由液面形成，船舶傾覆迫在眉睫。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型的目的在于提出一種操作簡(jiǎn)單、成本低廉、安全有效的預(yù)防散裝精粉 礦物流態(tài)化的裝置，并同時(shí)滿足載運(yùn)方、交易方對(duì)在載運(yùn)貨物的安全需求和貨物交易的重 量要求。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出的預(yù)防散裝精粉礦物流態(tài)化的裝置，由PVC 排水管1、水位傳感器2、土工網(wǎng)紗3和孔洞4組成，其中：PVC排水管1的管壁四周均勻分 布有孔洞4, 土工網(wǎng)紗3均勻包裹于PVC排水管1外，PVC排水管1底部設(shè)有水位傳感器2。
[0006] 本實(shí)用新型中，所述PVC排水管1管壁縱向位置采用鋼絲綁扎帶固定土工網(wǎng)紗。
[0007] 本實(shí)用新型的使用方法如下：現(xiàn)場(chǎng)裝載精粉礦貨物前，將土工網(wǎng)紗包裹管壁均布 孔洞的PVC排水管，堅(jiān)直埋設(shè)在散貨船貨艙周壁，在每個(gè)貨艙的四個(gè)角和每邊中部各布置 一根。排水管的管壁四周設(shè)有均勻孔洞，可形成利于精粉礦貨物析出水分的排水通道；采 用特定目數(shù)的土工網(wǎng)紗包裹PVC排水管管壁，防止精粉礦透過(guò)排水管壁孔洞進(jìn)入排水管內(nèi) 部；通過(guò)排水管的管道儲(chǔ)存精粉礦貨物析出的水分，隔離多余析出水與精粉礦貨物。管內(nèi)設(shè) 置水位傳感器，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)水位實(shí)時(shí)顯示。待貨船安全抵達(dá)港口后，將排水管抽出，排水管內(nèi) 析出水將回流至精粉礦貨物中，在載運(yùn)過(guò)程中將不產(chǎn)生任何貨物重量損失。
[0008] 本實(shí)用新型的有益效果能夠有效預(yù)防流態(tài)化現(xiàn)象的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)精粉礦流態(tài)化的預(yù) 警，并同時(shí)滿足載運(yùn)方、交易方對(duì)在載運(yùn)貨物的安全需求和貨物交易的重量要求。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為土工網(wǎng)紗包裹管壁均布孔洞的PVC排水管示意圖；
[0010] 圖2為土工網(wǎng)紗包裹管壁均布孔洞的PVC排水管局部放大圖，
[0011] 圖3為加入土工網(wǎng)紗包裹管壁均布孔洞的PVC排水管的船艙剖面圖；
[0012] 圖4為加入土工網(wǎng)紗包裹管壁均布孔洞的PVC排水管的模型試驗(yàn)的正視圖；
[0013] 圖5為加入土工網(wǎng)紗包裹管壁均布孔洞的PVC排水管的模型試驗(yàn)正視圖；
[0014] 圖6為加入土工網(wǎng)紗包裹管壁均布孔洞的PVC排水管的模型試驗(yàn)結(jié)果圖；
[0015] 圖7為未加入土工網(wǎng)紗包裹管壁均布孔洞的PVC排水管的模型試驗(yàn)結(jié)果圖。
[0016] 圖中標(biāo)號(hào)：1為PVC排水管，2為水位傳感器，3為土工網(wǎng)紗，4為孔洞。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面通過(guò)實(shí)施例結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0018] 實(shí)施例1 :結(jié)合5. 7萬(wàn)噸級(jí)散貨船船艙的具體數(shù)據(jù)，對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】 和操作步驟作進(jìn)一步描述。
[0019] 5. 7萬(wàn)噸級(jí)的散貨船，船艙寬度為28. 38m，船艙沿船體縱軸方向的長(zhǎng)度為 31. 160m，各艙均勻裝載時(shí)鐵精礦貨物的裝載高度為11. 387m。鐵精礦貨物進(jìn)行裝載前，采用 一種土工網(wǎng)紗3包裹管壁均布孔洞的PVC排水管1裝置堅(jiān)直埋設(shè)在船艙艙口四角以及艙口 四邊中部，共8根PVC排水管1 (見(jiàn)圖4)。每根PVC排水管1底部均投入水位傳感器，實(shí)時(shí) 監(jiān)測(cè)管內(nèi)水位高度。
[0020] 如圖1-圖3所示，該裝置包括管壁均布孔洞的PVC排水管1和土工網(wǎng)紗3。采用 直徑0. 50m、長(zhǎng)度18. 00m的PVC排水管1，管壁均勻布置孔洞4,橫向每圓周均勻布置10個(gè) 孔洞，縱向孔洞間隔為0. l〇m，孔徑直徑0. 05m ;采用網(wǎng)眼直徑為0. 1mm的土工網(wǎng)紗3,均勻 包裹PVC排水管1的管壁，并用鋼絲綁扎固定。
[0021] 在鐵精礦貨物載運(yùn)過(guò)程中，散貨船船體受到風(fēng)浪的作用產(chǎn)生晃動(dòng)，艙內(nèi)的鐵精礦 在振動(dòng)作用下析出的水分通過(guò)排水管管壁孔洞匯集到排水管內(nèi)，排水管的管道儲(chǔ)存精粉礦 貨物析出的水分，而鐵精礦顆粒被土工網(wǎng)紗隔離在排水管管外。載運(yùn)過(guò)程中，通過(guò)液面?zhèn)鞲?器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)排水管內(nèi)水位深度。散貨船載運(yùn)完成后，將排水管抽出，管內(nèi)水分回流至鐵精礦 中，散裝鐵精礦在載運(yùn)前后中的重量不發(fā)生減少。
[0022] 實(shí)施例2 :
[0023] (1)PVC排水管1 :將直徑20mm、長(zhǎng)度500mm的PVC排水管1管壁均勻布置孔洞4， 孔徑直徑4mm，縱向間隔25mm。土工網(wǎng)紗3的網(wǎng)眼直徑為0· 1mm，包裹PVC排水管1三層，并 用綁扎帶固定。
[0024] (2 )試驗(yàn)?zāi)Ｐ拖洌翰捎檬覂?nèi)小型振動(dòng)臺(tái)模型箱，通過(guò)振動(dòng)臺(tái)機(jī)械加載帶動(dòng)模型箱基 底的水平往復(fù)振動(dòng)，模擬5. 7萬(wàn)噸級(jí)散貨船在風(fēng)浪作用下的水平橫搖作用。模型箱模型比 例為1:25,內(nèi)部尺寸為：660mm (長(zhǎng)）X320mm (寬）X600mm (高)，模型箱側(cè)壁為透明有機(jī)玻 璃，方便試驗(yàn)過(guò)程中的現(xiàn)象觀測(cè)(見(jiàn)圖5)。
[0025] (3)試樣制備：試驗(yàn)材料為出自上海進(jìn)入境羅涇碼頭自由堆場(chǎng)的鐵精礦，顆粒比重 為4. 95,平均粒徑0. 19mm，不均勻系數(shù)4. 6,曲率系數(shù)1. 469。配置含水率為10%的鐵精礦 試樣后米用分層落樣方制備試樣，控制干密度為2. 72g/cm3,控制相對(duì)密度33%。在表面鋪 設(shè)濕潤(rùn)毛氈后靜置2小時(shí)，待水分在試樣內(nèi)部充分均勻。
[0026] (4)試驗(yàn)前，在模型箱內(nèi)部?jī)杀诘拈L(zhǎng)度方向上每隔220_，各垂直布置一根排水管， 共布置8根排水管（見(jiàn)圖5)，試驗(yàn)中鐵精礦的模型高度為400mm，模型高度方向每隔100mm 設(shè)置橫向標(biāo)志砂，在模型中部設(shè)置高度為400mm的堅(jiān)向標(biāo)志砂。
[0027] (5)設(shè)計(jì)模型試驗(yàn)振動(dòng)加速度為0. 3g，振動(dòng)頻率為1HZ。接通振動(dòng)臺(tái)電源后，模型 箱開(kāi)始來(lái)回水平振動(dòng)。
[0028] (6)在振動(dòng)過(guò)程中，可測(cè)量排水管內(nèi)的析出水水位深度，可通過(guò)模型箱側(cè)壁的透 明玻璃觀測(cè)精粉礦試樣的滑移情況；若發(fā)生流態(tài)化，記錄流態(tài)化發(fā)生的時(shí)間，若未發(fā)生流態(tài) 化，記錄水分液面上升的高度、排水管內(nèi)的水位深度。試驗(yàn)結(jié)束后，將PVC排水管抽出，管內(nèi) 多余析出水重新回到鐵精礦試樣內(nèi)部。
[0029] (7)試驗(yàn)結(jié)果表明：未加入PVC排水管的試樣在振動(dòng)5min后，鐵精礦隨著振動(dòng)析出 水分，形成自由液面到達(dá)礦粉表面，流態(tài)化形成，并且通過(guò)標(biāo)志砂的位移可以看出上層鐵精 礦有往復(fù)的滑移，見(jiàn)圖7所示。加入PVC排水管的試樣在振動(dòng)lOmin后，仍沒(méi)有流態(tài)化的現(xiàn) 象產(chǎn)生,試樣水分液面的高度保持在240mm的位置穩(wěn)定，鐵精礦試樣沒(méi)有產(chǎn)生往復(fù)的滑移， 試驗(yàn)結(jié)束后測(cè)量排水管內(nèi)多余析出水平均水位深度為8cm，見(jiàn)圖6所示。
[0030] (8)經(jīng)過(guò)兩組對(duì)比試驗(yàn)驗(yàn)證，本實(shí)用新型的效果顯而易見(jiàn)，可以很好從源頭上控制 鐵精礦流態(tài)化的產(chǎn)生，且可以同時(shí)在精粉礦試樣在振動(dòng)過(guò)程中安全需求和振動(dòng)結(jié)束后不折 減重量的需求。
[0031] 以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行 業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)例的限制，上述實(shí)例和說(shuō)明書(shū)中描述的只 是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有 各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求 保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1. 一種預(yù)防散裝精粉礦物流態(tài)化的裝置，由PVC排水管（1)、水位傳感器（2)、土工網(wǎng)紗 (3)和孔洞（4)組成，其特征在于：PVC排水管（1)的管壁四周均勻分布有孔洞（4)，土工網(wǎng) 紗（3)均勻包裹于PVC排水管（1)外，PVC排水管（1)底部設(shè)有水位傳感器（2)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種預(yù)防散裝精粉礦物流態(tài)化的裝置，其特征在于所述PVC 排水管（1)管壁縱向位置采用鋼絲綁扎帶固定土工網(wǎng)紗。
【文檔編號(hào)】B63B25/04GK203889009SQ201420201594
【公開(kāi)日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】周健, 白彪天, 李寧, 簡(jiǎn)琦薇, 謝鑫波 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué), 上海出入境檢驗(yàn)檢疫局工業(yè)品與原材料檢測(cè)技術(shù)中心