本發(fā)明涉及一種罐式集裝箱框架，尤其是用于裝運(yùn)液化天然氣(LNG)的罐式集裝箱用框架，該框架可使罐式集裝箱通過(guò)鐵路、公路、水路運(yùn)輸LNG。

背景技術(shù)：

近年來(lái)LNG罐式集裝箱發(fā)展迅速，尤其是適用于鐵路運(yùn)輸?shù)腖NG罐式集裝箱。為了使罐式集裝箱能夠承受較大的鐵路縱向沖擊載荷，現(xiàn)有的鐵路LNG罐式集裝箱框架要么結(jié)構(gòu)復(fù)雜、局部應(yīng)力高、自重大；要么受力雖好，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不利于罐式集裝箱加排系統(tǒng)的合理布置。

圖1～圖5是現(xiàn)有的一種鐵路LNG罐式集裝箱框架結(jié)構(gòu)，其主要由罐體1a、裙座2a、縱梁組成3a、端框4a、縱梁墊板5a等組成。裙座2a一端通過(guò)箱體21a、后封板22a與罐體1a焊接連接，另一端與端框4a焊接連接?？v梁組成3a一端通過(guò)左右對(duì)稱的一組縱梁32a與縱梁墊板5a、罐體1a焊接成一體，另一端通過(guò)左右對(duì)稱的一組斜撐梁31a分別與端框4a的兩個(gè)底角件組焊，縱梁32a通過(guò)一根橫撐梁33a連接成一體。端框4a由角件41a、上斜撐42a、立柱43a、上端梁44a及下端梁45a組成。該框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于裙座2a兼做閥門箱，其結(jié)構(gòu)空間寬敞，有利于罐箱加排系統(tǒng)的合理布置。存在的缺點(diǎn)主要有：第一，集裝箱承受的縱向沖擊力主要集中在端框4a的下部，而后封板22a是通過(guò)角焊縫將裙座2a下部與罐體1a連接成一體。罐式集裝箱受到縱向沖擊時(shí)角焊縫處承受較大的剪應(yīng)力和彎曲應(yīng)力，集裝箱端框4a承受的縱向沖擊力并不能很好的通過(guò)裙座2a傳遞至罐體1a。第二，罐式集裝箱承受的縱向力需依次通過(guò)端框4a的底角件、斜撐梁31a、縱梁32a、縱梁墊板5a才能傳遞至罐體1a，力的傳遞路徑復(fù)雜多變，框架結(jié)構(gòu)多處應(yīng)力集中?？v向力較大時(shí)，斜撐梁31a的拐角處還會(huì)因承受較大的附加彎矩而發(fā)生彎曲變形甚至斷裂，致使縱梁組成3a削弱或喪失傳遞縱向力的作用。第三，框架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自重較大。

圖6～圖10是現(xiàn)有的另一種鐵路LNG罐式集裝箱框架結(jié)構(gòu)，其主要由罐體1b、裙座2b、縱梁組成3b、端框4b、縱梁墊板5b等組成。裙座2b為直筒形結(jié)構(gòu)，外徑與罐體1b的外徑相同，其一端與罐體1b焊接連接，另一端與端框4b焊接連接?？v梁墊板5b焊接在罐體1b和裙座2b的底部?？v梁組成3b由斜撐梁31b、縱梁32b和橫撐梁33b構(gòu)成，縱梁32b的一端與端框4b焊接成一體，兩立邊與縱梁墊板5b焊接成一體。左右對(duì)稱的一組斜撐梁31b一端分別與端框4b的左右底角件焊接，另一端與縱梁32b焊接。端框4b由角件41b、上斜撐42b、立柱43b、上端梁44b、下端梁45b及下斜撐46b組成。該框架結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于：第一，裙座2b結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其截面形狀與罐體1b保持一致，二者連接處不會(huì)形成較大的應(yīng)力集中。第二、端框4b承受的縱向力可通過(guò)多條途徑均勻分散的傳遞至罐體1b，且每條傳遞路徑均簡(jiǎn)單、直接。存在的缺點(diǎn)主要是：LNG罐箱加排系統(tǒng)的管路、閥門、支撐較多，且主要集中布置于閥門箱下部，裙座2b兼做閥門箱時(shí)因其結(jié)構(gòu)空間狹小且底部不平整，致使加排系統(tǒng)很難做到合理布置。

上述兩種LNG鐵路罐箱框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)均存在一些不足，不能同時(shí)兼顧承載較大的縱向沖擊力和合理布置加排系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有LNG鐵路罐箱框架結(jié)構(gòu)不能同時(shí)兼顧承載較大的縱向沖擊力和合理布置加排系統(tǒng)的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種既能滿足鐵路運(yùn)輸工況，又能使加排系統(tǒng)中的管路、閥門、支撐等得到合理布置的LNG罐式集裝箱裙座及框架。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明所提供的罐式集裝箱裙座，包括箱體及兩個(gè)后封板，其特殊之處在于：所述箱體包括頂部直筒圓弧段、底部直筒圓弧段、第一連接段及第二連接段，所述頂部直筒圓弧段的一端通過(guò)第一連接段與底部直筒圓弧段的一端連接，所述頂部直筒圓弧段的另一端通過(guò)第二連接段與底部直筒圓弧段的另一端連接；

所述第一連接段及第二連接段沿頂部直筒圓弧段到底部直筒圓弧段的方向均依次包括垂直段、過(guò)渡段及水平段；

所述頂部直筒圓弧段和底部直筒圓弧段的外徑均與罐體外徑相同。

以上為本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，基于該基本結(jié)構(gòu)，本發(fā)明還做出以下優(yōu)化限定：

優(yōu)化的，為確保裙座頂部圓弧段與罐體對(duì)接連接焊縫長(zhǎng)度盡可能長(zhǎng)，利于縱向力進(jìn)行傳遞，本發(fā)明的頂部直筒圓弧段的圓心角為200°～240°；進(jìn)一步的，為確保裙座底部圓弧段與罐體對(duì)接連接焊縫長(zhǎng)度盡可能長(zhǎng)，利于縱向力進(jìn)行傳遞的同時(shí)充分降低端框下端梁高度，本發(fā)明的底部直筒圓弧段的圓心角為60°～70°。

優(yōu)化的，本發(fā)明兩個(gè)后封板的外沿分別與第一連接段和第二連接段的內(nèi)壁相貼合并與之焊接，所述兩個(gè)后封板的內(nèi)壁呈圓弧狀并與頂部直筒圓弧段、底部直筒圓弧段形成整圓。該結(jié)構(gòu)一方面將裙座形成一個(gè)封閉的箱體結(jié)構(gòu)，增大其剛度，另一方面確保裙座在整圓范圍內(nèi)與罐體有效連接，確?？v向力進(jìn)行傳遞。

采用上述的裙座的罐式集裝箱框架，還包括罐體、縱梁組成、端框及縱梁墊板，所述裙座一端與罐體固定連接，另一端與端框固定連接；所述縱梁組成一端與端框連接，另一端通過(guò)焊接在罐體上的縱梁墊板與罐體、裙座連接成一體；其特征之處在于：上部圓弧段和下部圓弧段均與罐體通過(guò)對(duì)接焊縫連接。

上述矩形框架的相鄰兩個(gè)邊框之間均設(shè)置有一個(gè)斜撐，上部的兩個(gè)斜撐與裙座的頂部直筒圓弧段焊接，下部的兩個(gè)斜撐分別與裙座的過(guò)渡段焊接。

上述矩形框架及四個(gè)斜撐朝向罐體的端面位于同一平面，可確保裙座與端框有效連接。

上述縱梁墊板為圓弧板，其內(nèi)徑與底部直筒圓弧段外徑及罐體外徑相同，保證其與罐體和裙座密貼焊接。

上述縱梁組成3c與縱梁墊板連接的一段進(jìn)行了尾翼切割。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)是：

1、本發(fā)明的罐式集裝箱通過(guò)對(duì)裙座結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，所承受的縱向沖擊力可通過(guò)多條路徑(端框→裙座→罐體；端框→縱梁→裙座→罐體；端框→斜撐梁→縱梁→裙座→罐體)進(jìn)行均勻分散傳遞，且每條傳遞路徑簡(jiǎn)單、直接，整個(gè)框架受力合理，不會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，能完全滿足鐵路運(yùn)輸工況。

2、框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)定可靠，且自重輕。

3、本發(fā)明裙座頂部圓弧段和底部圓弧段與罐體通過(guò)對(duì)接焊縫連接，確保裙座可承受較強(qiáng)的沖向沖擊力。裙座結(jié)構(gòu)寬敞、整端，便于LNG罐箱加排系統(tǒng)的管路、閥門、支撐合理布置。

4、本發(fā)明裙座底部圓弧直圓筒外徑與罐體外徑相同，可滿足上述縱梁墊板同時(shí)與罐體和裙座密貼焊接，亦可間接保證縱梁組成貫通的連接罐體和裙座，極大的提高了罐箱承受和傳遞縱向沖擊的能力，同時(shí)避免罐體和裙座連接處產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力集中。

5、本發(fā)明縱梁組成由一組左右對(duì)稱的斜撐梁、縱梁和橫撐梁構(gòu)成。斜撐梁和縱梁構(gòu)成三角結(jié)構(gòu)，受力時(shí)具有較好的穩(wěn)定性,縱梁一端進(jìn)行尾翼切割，保證其與罐體的連接截面不發(fā)生突變，避免應(yīng)力集中。

6、本發(fā)明端框的組成部件上斜撐、立柱、上端梁、下端梁和下斜撐朝向罐體的端面位于同一平面，可確保裙座與端框有效連接。

附圖說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有第一種鐵路LNG罐式集裝箱框架等軸測(cè)視圖。

圖2為現(xiàn)有第一種鐵路LNG罐式集裝箱框架仰視圖。

圖3為現(xiàn)有第一種鐵路LNG罐式集裝箱框架縱梁組成等軸測(cè)視圖。

圖4為現(xiàn)有第一種鐵路LNG罐式集裝箱框架端框主視圖。

圖5為現(xiàn)有第一種鐵路LNG罐式集裝箱框架裙座等軸測(cè)視圖。

圖6為現(xiàn)有第二種鐵路LNG罐式集裝箱框架等軸測(cè)視圖。

圖7為現(xiàn)有第二種鐵路LNG罐式集裝箱框架仰視圖。

圖8為現(xiàn)有第二種鐵路LNG罐式集裝箱框架裙座等軸測(cè)視圖。

圖9為現(xiàn)有第二種鐵路LNG罐式集裝箱框架端框主視圖。

圖10為現(xiàn)有第二種鐵路LNG罐式集裝箱框架縱梁組成等軸測(cè)視圖。

圖11為本發(fā)明框架等軸測(cè)視圖。

圖12為本發(fā)明框架裙座等軸測(cè)視圖。

圖13為本發(fā)明框架(不含縱梁組成)仰視圖。

圖14為本發(fā)明框架端框及縱梁組成等軸測(cè)視圖。

圖中：1a(1b、1c)罐體；2a(2b、2c)裙座；3a(3b、3c)縱梁組成；4a(4b、4c)端框；5a(5b、5c)縱梁墊板；21a(21c)箱體；22a(22c)后封板；31a(31b、31c)斜撐梁；32a(32b、32c)縱梁；33a(33b、33c)橫撐梁；41a(41b、41c)角件；42a(42b、42c)上斜撐；43a(43b、43c)立柱；44a(44b、44c)上端梁；45a(45b、45c)下端梁；46a(46b、46c)下斜撐；211-頂部直筒圓弧段；212-底部直筒圓弧段、213-垂直段、214-過(guò)渡段、215-水平段。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明創(chuàng)造的技術(shù)方案做進(jìn)一步說(shuō)明，對(duì)本本發(fā)明創(chuàng)造所做任何形式上的變通或更改都將落入本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍。

參看圖11～圖14，是本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施例。該罐式集裝箱框架結(jié)構(gòu)主要包括罐體1c、裙座2c、縱梁組成3c、端框4c、縱梁墊板5c。裙座2c一端與罐體1c焊接連接，另一端與端框4c焊接連接，將罐體1c和端框4c連接成一體。

裙座2c由箱體21c和后封板22c組成，箱體21c上部為半直圓筒結(jié)構(gòu)，圓筒外徑與罐體外徑相同；其下部整體為倒角矩形結(jié)構(gòu)，且在最低部設(shè)置有一段圓弧直圓筒結(jié)構(gòu)，圓筒外徑與罐體外徑相同。箱體21c與罐體1c連接時(shí)，其圓弧段與罐體1c的焊縫為對(duì)接焊，該類型接頭可承受較高的沖擊力和疲勞載荷；非圓弧段通過(guò)后封板22c與罐體焊接成一體。箱體21c與端框4c連接的端面全部開(kāi)外坡口，保證裙座2c與端框4c的組焊質(zhì)量。所述縱梁墊板5c為圓弧板，其內(nèi)徑與箱體21c底部圓弧直圓筒外徑及罐體1c外徑相同，保證其與罐體1c和裙座2c密貼焊接?？v梁墊板5c靠近端框4c的端頭開(kāi)坡口，坡口角度與箱體21c一致，和箱體21c與端框4c組焊成一體。

所述縱梁組成3c由一組左右對(duì)稱的斜撐梁31c、縱梁32c和橫撐梁33c構(gòu)成。縱梁32c一端與端框4c焊接連接，同時(shí)兩立邊通過(guò)焊接在縱梁墊板5c上與罐體1c、裙座2c連接成一體?？v梁32c與端框4c、縱梁墊板5c的連接板全部開(kāi)外坡口以保證焊接質(zhì)量?？v梁32c非連接端尾翼進(jìn)行圓弧過(guò)渡處理，保證其與罐體1c的連接截面不發(fā)生突變，避免應(yīng)力集中。斜撐梁31c一端與端框4c的底角件焊接，另一端與縱梁32c立邊側(cè)面焊接。縱梁32c在與斜撐梁31c的連接處設(shè)置了兩組橫撐梁33c，從而提高縱梁32c受力點(diǎn)的剛度。斜撐梁31c和縱梁32c構(gòu)成三角結(jié)構(gòu)，受力時(shí)具有較好的穩(wěn)定性。

端框4c由角件41c、上斜撐42c、立柱43c、上端梁44c、下端梁45c、下斜撐46c組焊構(gòu)成。上斜撐42c、立柱43c、上端梁44c、下端梁45c和下斜撐46c朝向罐體1c的端面位于同一平面，確保裙座2c與之連接端面的平整性，從而提高焊接質(zhì)量和焊接效率。

綜上，采用本實(shí)施例的管式集裝箱框架具有以下優(yōu)點(diǎn)：第一、罐式集裝箱承受的縱向沖擊力可通過(guò)端框4c→裙座2c→罐體1c、端框4c→縱梁32c→裙座2c→罐體1c、端框4c→斜撐梁31c→縱梁32c→裙座2c→罐體1c等多條路徑進(jìn)行均勻分散傳遞，且每條傳遞路徑簡(jiǎn)單、直接，整個(gè)框架受力合理，不會(huì)產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，能完全滿足鐵路運(yùn)輸工況。第二、整個(gè)框架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，自重輕，實(shí)際使用中穩(wěn)定可靠。第三、裙座結(jié)構(gòu)寬敞整端，兼做閥門箱時(shí)便于加排系統(tǒng)合理布置。