專利名稱:真空絕熱運(yùn)輸用集裝箱和方法
本發(fā)明涉及真空絕熱集裝箱，更具體地說，本發(fā)明涉及適于裝運(yùn)這類貨物，如須在長時間內(nèi)保持很低溫度的貨物的集裝箱。
絕熱船運(yùn)集裝箱的通常用途之一是裝運(yùn)冷凍食物。這類集裝箱常設(shè)計(jì)成可產(chǎn)生低于0°F的溫度。然而，由于老化，最常見的是絕熱性下降，以及冷凍設(shè)備的質(zhì)量下降。這些便造成了這類設(shè)備冷藏能力的降低。如果使用這些絕熱裝貨集裝箱的操作者，試圖保持它們的優(yōu)質(zhì)服務(wù)能力，那么這樣做的成本就會逐年增大。還有，在許多情況下，將貨物的溫度保持在0°F，對保持食品的質(zhì)量并不理想。
多年以來，人們已知，速凍食物，如水果，蔬菜，魚和其他貨物，使用致冷劑，如液氮速凍后，就會變成優(yōu)良的市場貨。一方面。這些技術(shù)得到了應(yīng)用，進(jìn)行冷凍的自動設(shè)備也已研制出來，另一方面，在很低的溫度下(例如，近于-80°F)運(yùn)輸就變?yōu)橐粋€待解決的困難問題。所以，既便在0°F左右運(yùn)輸貨物，對保持食品的質(zhì)量并不理想，但在大多數(shù)情況下，在0°F左右進(jìn)行運(yùn)輸卻是集裝箱目前能夠?qū)崿F(xiàn)的。這是目前的技術(shù)狀況。
人們早已知道，在二物件之間形成真空，便形成了良好的絕熱能力。利用這個原理的常見器具是暖水瓶。暖水瓶是由彼此隔開的內(nèi)外二層壁面構(gòu)成的。在二壁面之間抽成真空。最常見的是，二壁面呈同心的圓柱形，圓柱體的二端為同心的半球形體。瓶口位于一半球形體上。
然而，暖水瓶的壁面承受有很大的力。由于在海平面上，大氣壓力大約為每平方英寸15磅(psi)，對3英寸外徑，12英寸長的標(biāo)準(zhǔn)暖水瓶膽而言，它將承受高達(dá)540磅的總側(cè)面力。瓶膽的內(nèi)壁面不要求很厚，因?yàn)閮?nèi)部力是沿其徑向向外的，所以內(nèi)壁承受的是張力，因而不會被壓凹。然而，外壁卻承受著可稱為可使之破碎的力，因此外壁在結(jié)構(gòu)上必須堅(jiān)固些，以能承受住能壓凹外壁的力。
由于制造真空絕熱集裝箱存在有結(jié)構(gòu)方面的問題，在多數(shù)情況下，不得不拋棄采用真空絕熱的想法，而采用了厚的高質(zhì)量絕熱層的方法。然而，既便采用了很厚的高質(zhì)量絕熱層的方法，以在長時間中能保持低溫，也是令人不滿意的。
另一種考慮是，對任何一種運(yùn)輸集裝箱而言，體積是一個重要問題。理想的是，集裝箱的總體積不要大于內(nèi)裝貨物的體積很多。還有，理想的是，運(yùn)輸集裝箱的外形應(yīng)該使得集裝箱能方便地裝上卡車或貨車，并能充分利用空間。
在查閱專利文獻(xiàn)的過程中，發(fā)現(xiàn)了許多專利，如下述。
美國4，343，413(查特齊普特羅斯等)提出了呈圓柱形的雙壁集裝箱。在雙壁之間安裝了一些隔開件。
美國3，370，470(安德遜)提出了一種所謂的“真空套連接結(jié)構(gòu)”。這是一種加強(qiáng)裝置，由于可承受對壁的壓力，從而可隔開雙壁?；厩闆r是，利用柱形部件垂直地支承壁件，并以張力索拉緊柱狀件。這些張力索用于使壁件不被壓凹。
美國2，633，264(丁斯莫爾等)提出了具有箱子外形的雙壁集裝箱，其中說“外壁和內(nèi)壁16間的空間抽成真空，也可以使此空間殘留一些空氣，也可以將其中填以絕熱材料”。
美國1，377，278(舒爾茨)提出了一種具有一般圓柱形的真空集裝箱，在其內(nèi)外壁之間填有隔離物。
本發(fā)明提出的真空絕熱集裝箱包括有一氣密的外裝貨構(gòu)件，它的第一壁板結(jié)構(gòu)暴露在大氣中。還包括一氣密內(nèi)裝貨構(gòu)件，構(gòu)成了裝貨區(qū)。還包括一第二內(nèi)壁板結(jié)構(gòu)，它位于第一壁板結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。在第一和第二壁板結(jié)構(gòu)之間為一基本上抽成真空的絕熱區(qū)，以防止大氣中的熱傳入到裝貨區(qū)。
外裝貨構(gòu)件包括有許多壁板件。它們是由周邊框決定其面積的?；旧鲜瞧降哪て惭b在壁板件上。每一個膜片包括有一主要的中間部，和固定在周邊框上的周邊部。膜片件的主要中間部的形狀是，相對于周邊框的向內(nèi)彎曲面。這種形狀可使作用于膜片件外表面上的大氣壓力，在膜片中僅引起張力，以便能承受住大氣壓力。
在一優(yōu)選的方案中，外裝貨構(gòu)件至少包括4個沿縱向伸展的角形梁，它們中的每一個至少與2個有關(guān)的膜片件相連接。每一個膜片件都有一相應(yīng)的定位面，即膜片件的周邊部位。將二個有關(guān)系的膜片件，連接到與它們相對應(yīng)的梁上的定位面之間的夾角小于180°。這樣使二個有關(guān)的膜片件中的每一個，都以張力作用于與它們有關(guān)的梁上。它們還將對與它們有關(guān)的梁產(chǎn)生一向內(nèi)的合力，此力的方向是沿一分力作用線的方向。此方向指向內(nèi)，并在二定位面之間。
每一對有關(guān)的角形梁，由橫向梁連接在一起。這些橫向梁橫向地安裝在有關(guān)的角形梁對之間。每一個角形梁都將承受存在于有關(guān)的角形梁對之間的壓縮力。每一鄰近的橫向梁對，都將與有關(guān)的角形梁的有關(guān)部位，構(gòu)成周邊框中的有關(guān)的一個。
在優(yōu)選的方案中，內(nèi)裝貨構(gòu)件的組成，與外裝貨構(gòu)件的是相似的，它包括許多個第二壁板件。每一個第二壁板件包括一個第二周邊框，它決定了第二壁板件的面積。如同外裝貨構(gòu)件，有一平的第二膜片件，它連接到與它有關(guān)的周邊框上。第二膜片件是向外彎曲的。這樣便可使從集裝箱內(nèi)部，作用了該膜片件的內(nèi)表面上的壓力，在膜片件中僅引起張力，以便能承受住集裝箱內(nèi)部的壓力。
在優(yōu)選方案中，真空集裝箱的外形為一矩形棱柱體。它的第一角形梁至少包括有二上角形梁，和二第一下角形梁。第二角形梁至少包括二個第二上角形梁，和二個第二個角形梁。第二角形梁位于第一角形梁的內(nèi)側(cè)。
在優(yōu)選方案中，有許多個框架內(nèi)連件。用它們可將第一和第二框架內(nèi)連起來，并將第一和第二框架彼此間隔開一些?？梢詫?nèi) 裝在鄰近的第一和第二橫向梁對之間，至少是部分地這樣布置。這樣便可使膜片件中的張力，作用到橫向梁上。而在內(nèi)連件中將產(chǎn)生壓縮力。
另外，本發(fā)明還包括一絕熱結(jié)構(gòu)，它有一第一和第二周邊框，在所述周邊框之間安裝有作用有張力的膜片。
還有，本發(fā)明包括一蓋，它用于封住所述集裝箱的端口。所述蓋包括有第一和第二周邊密封件。所述第一密封件借助一彈簧，使蓋與集裝箱內(nèi)壁構(gòu)件的邊緣部位密封接觸。
每一膜片件都有一寬度尺寸，還有一彎曲距離，即其要裝平面與膜片件主要中間部位最大彎曲點(diǎn)間的距離。膜片件有一彎曲量相對于寬度的值，即彎曲尺寸除以寬度的值。在優(yōu)選方案中，該值至少不小于0.02，最好至少不小于0.04。還有，該值應(yīng)該不大于
0.1左右，最好不大于0.07左右。
本發(fā)明的其他特點(diǎn)，可以從下面的詳細(xì)說明中了解到。
圖1A所示為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的集裝箱的側(cè)視圖;
圖1B示意地示出了壓力作用于本發(fā)明提出的集裝箱的膜片和框架部分的狀況;
圖2示出了圖1所示集裝箱的，取自箱端部封閉屜的端視圖;
圖3所示為沿圖1中的3-3線所取的橫斷面圖;
圖4所示為沿圖1中的4-4線所取的斷面圖;
圖5所示為沿圖1中的5-5線所取的斷面圖，表示了端盍的結(jié)構(gòu);
圖6所示為本發(fā)明提出的第二個實(shí)施例的等角視圖;
圖7所示為沿一平面(該平面與圖6所示集裝箱的垂直中心線重合)所取的斷面圖;
圖8所示為固定在一對梁間的彎曲膜層的示意略圖，還示出了某些尺寸關(guān)系，可用于分析變化膜片件的彎曲量導(dǎo)致的效果;
圖9所示為一曲線，它表示出由于變化膜片件的彎曲量導(dǎo)出的某些關(guān)系;
圖10所示為第二個實(shí)施例的盍的端視圖，此盍用于封住本發(fā)明提出的集裝箱;
圖11為沿圖10的11-11線所取的斷面圖。
本發(fā)明提出的第一個實(shí)施例示于圖1-5，所示的集裝箱10為一具有方形斷面的矩形棱柱體。在構(gòu)形方面，集裝箱10包括一頂壁12，一底壁14，二側(cè)壁16，一端壁18和一安置于集裝箱10一端部的可移動端蓋20，它位于端壁18的另一端。靠近蓋20的集裝箱端部可稱為集裝箱的前端，而端壁18的附近部位，可稱為集裝箱10的后端。
在結(jié)構(gòu)方面，集裝箱10有一內(nèi)結(jié)構(gòu)件22，一外結(jié)構(gòu)件24，后者基本上包圍住前者，并向外稍離開一間距。二者構(gòu)成一真空絕熱區(qū)，以26表示。
外結(jié)構(gòu)件24包括一框架28，上覆有多個板件或膜片件30。在此處所示的具體構(gòu)形方面，框架28包括有二個上縱向梁32，它位于側(cè)壁16和頂壁12的相交線上。還包括二個下縱向梁34，它位于二側(cè)壁16和底壁14的相交線上。另外，有4個端梁36，位于端壁18的棱處。第二組端梁38，在蓋20處構(gòu)成一方形，這樣，第二組端梁38中的二個位于側(cè)壁16的前棱處，而另外二個則位于頂壁12的前棱處，和底壁14的前棱處。
在上縱向梁32和相關(guān)的下縱向梁34之間，均勻分布有多個垂直中間梁40。同樣地，在上梁32之間。水平地裝有多個上中間梁42，而在二下縱向梁34之間，水平地裝有多個下中間梁44。
這樣，可以看出，由梁32-44為主構(gòu)成了多個矩形框架。例如，一對鄰近的垂直中間梁40和在它們之間經(jīng)過該部位的上、下縱向梁32、34構(gòu)成了一矩形框架。同樣，由第一個端梁36構(gòu)成了一方形框架，第二端梁38也如此。由鄰近的一對中間梁40、42或44構(gòu)成的框架將被稱為中間件，并以46表示。由第一端梁36構(gòu)成的框架，將以第一端件48表示。而由第二端梁38構(gòu)成的構(gòu)件，則以第二端件50表示。
每一個框架46和48都裝有一膜片件30，它有二連接邊52，以它們連接到縱向梁32和(或)34上，還裝有二個第二邊54，它們被連接到中間梁46上。膜片件30是氣密的，因而將阻止空氣通過，而膜片邊52和54被連接到與它們對應(yīng)的梁上，以形成氣密連接。
正如前面已提出的，在內(nèi)外構(gòu)件22和24之間的區(qū)26將被抽成真空。每個膜片件30的外表面56暴露在大氣中，而內(nèi)表面58的一側(cè)則是一真空，很容易理解，由于大氣壓力作用在膜片件30上，從而形成一個將膜片向里推向集裝箱10的內(nèi)部的力量。正如后面將要更詳盡討論的那樣，每一個膜片件對應(yīng)很大的力產(chǎn)生的僅作用力基本上為純張力，其作用線平行于膜片30的曲面。這將使每個膜片30的外表面56形成一適當(dāng)?shù)南掳记妗?br>為易于說明，膜片30可認(rèn)為有一安裝平面，也即膜片的周邊(即52和54)。膜片30或30a以此面與有關(guān)的周邊框架連接。然后，可認(rèn)為膜片實(shí)際上已被安裝成一曲面，并在安裝邊52和54處，與安裝平面相接，然后自該安裝平面處，彎曲出安裝平面。
我們相信，對作用在各膜片30上的張力負(fù)荷的性質(zhì)和結(jié)果，做一簡單分析，將會使人們更好地理解本說明。從圖1A可以看出，這是一個十分簡化的圖，它表示了在理論上是無限長的二梁60，在二梁60之間有一膜片62，它也是無限長的。在此實(shí)例中，假定在負(fù)荷作用下，梁60不變形，以及在張力作用下，膜片62不會變長。
在此例中，膜片的寬度(即二梁60之間的距離)以“W”表示。作用于膜片62外表面上的大氣壓力，以多個小箭頭“P”表示，其合力以“Fr”表示。假定膜片62在梁60的中間部位已安裝好，則膜片62的中間部位，將向膜片62的連接點(diǎn)處延伸，并在梁60之間構(gòu)成的假想平面處，彎曲一距離“d”。
力Fr使整個膜片62中承受的是張力。為計(jì)算作用在膜片62上的張力，現(xiàn)從膜片62與梁60的連接點(diǎn)66處，引一條與膜層62相切的線，以68表示。線63與線或平面64之間的夾角，以θ表示，在相切點(diǎn)66處作用的張力，以“Ft”表示。力Fe可分解為二分力，即“Fa”與力Fr的方向相反，第二個分力以“Fb”表示，與分力Fa垂直。很容易理解，當(dāng)角θ減小時，則作用于膜片62的合張力將增大。舉例來說，現(xiàn)假定θ為10°。張力Ft將等于CSCθ的Fa(等于Fn)倍。CSC10°約等于5.7，張力Ft將等于合力Fr的5.7倍。
還需考慮的是膜片產(chǎn)生的彎曲值。對一給定的寬度ω而言，可按下式計(jì)算彎曲值d＝ω/2(CSCθ-Cotθ)若θ為10°，則d約等于0.09ω。
若θ較小(例如10°或更小)則作用于膜片62的張力，與θ角的大小幾乎成反比。換句話說，膜片62的彎曲值d基本上與θ角成正比。自然，人們希望d值越小越好，以使集裝箱10的裝物容積，相對于集裝箱10的總體積，具有盡可能大的值。另一方面，d有一個實(shí)際可行的下限，d可以減少至此下限，再減少將使膜片62和梁60上的應(yīng)力過大，從而使梁60和膜片62的體積和重量過大。
下面繼續(xù)對集裝箱的構(gòu)造進(jìn)行說明。內(nèi)部構(gòu)件的框架構(gòu)造，與外部構(gòu)件幾乎完全一樣。因此，為易于說明，與外構(gòu)件中的梁相對應(yīng)的內(nèi)構(gòu)件中的梁，皆以同樣的數(shù)字表示，僅加一注腳“a”于內(nèi)構(gòu)件梁的數(shù)字上，以示區(qū)別。所以，內(nèi)構(gòu)件22有一框架28a，它是由上下縱向梁32a和34a，梁36a和38a，以及中間梁40a-44a組成的。
同樣，有許多膜片件30a，安裝在框件46a-50a之間，它們是由框架28a構(gòu)成的。內(nèi)膜片件30a也承受張力，壓力是從集裝箱內(nèi)部對膜片件30a起作用的，這將使膜片件30a向外彎向與它的各自對應(yīng)的外膜片件30。
在內(nèi)外框架28和28a之間，需要安裝一些內(nèi)連的支承件。然而，這些內(nèi)連支承件應(yīng)有最少量的熱傳導(dǎo)途徑。有三種方法。第一，內(nèi)連構(gòu)件應(yīng)由低導(dǎo)熱性的材料制成。第二，構(gòu)件的布置應(yīng)使導(dǎo)熱途徑盡可能地長。第三，導(dǎo)熱途徑上的內(nèi)連構(gòu)件的斷面積應(yīng)盡可能小。還有，應(yīng)知道，由于框架28和28a承受著由大氣壓力，以及集裝箱10內(nèi)的氣體或液體的壓力產(chǎn)生的巨大負(fù)荷，因而在框架28和28a之間安裝的內(nèi)連構(gòu)件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，以支承內(nèi)構(gòu)件24a和內(nèi)裝物的重量，還能經(jīng)受住對集裝箱10作用的沖擊力。
內(nèi)連件僅在圖中示意示出，并簡單地以70代表。內(nèi)連件可采用已知先有技術(shù)的構(gòu)件。這些內(nèi)連件70，應(yīng)沿各對相鄰梁40-40a，42-42a和44-44a的長度安裝，彼此間有一定距離。因?yàn)閮?nèi)外二側(cè)的梁承受著使它們靠攏的彎矩，構(gòu)件70將承受這些彎矩。
在本文所示的具體結(jié)構(gòu)中，上下縱向梁32和34，基本上是相同的，它們包括一對板72，它們構(gòu)成一直角形構(gòu)件74。它的二端部向內(nèi)彎曲，以76表示，可以安裝加強(qiáng)筋78。可以使用普通的連接技術(shù)，將膜片件30連接到梁32和34上，而膜片件30的邊緣52，可在曲面76處連接到梁32或34上，以減少局部應(yīng)力。
很明顯，集裝箱10應(yīng)裝有內(nèi)外面板和(或)壁構(gòu)件。圖3中的79即表示這種內(nèi)壁構(gòu)件。在梁38和38a之間應(yīng)裝有適宜的壓力密封件81。
蓋20應(yīng)按照主集裝箱10的內(nèi)外結(jié)構(gòu)件22和24的結(jié)構(gòu)形式制造。如圖所示，蓋20有一外框架82，呈方形，用以支承膜片件84，如前所述，此膜片件受張力作用，所以有一種通常的內(nèi)凹形狀。內(nèi)框86也安裝有膜片件88。蓋20和集裝箱10的前端部位，應(yīng)裝有適宜的密封件，這些密封件可采用現(xiàn)有的密封件。因此，這里以示意方式，并以數(shù)字90簡單地代表這種密封件。另外，當(dāng)蓋20已被推至集裝箱10的端部時，可用適宜的緊固裝置(如圖1中的92)將蓋20固定在該處。外部壓力密封件以93表示。
為了說明本發(fā)明的使用情況，可假設(shè)集裝箱10準(zhǔn)備用于裝運(yùn)冷凍食物(例如，-80°F的低溫)?？梢圆捎闷胀ǖ姆椒?，例如用冷凍液，將貨物冷至需要的溫度，然后將貨物放入集裝箱10中。在某些情況下，可以將一定量的冷凍液(例如液氮)放入到集裝箱10中，以保持低溫狀態(tài)，同時需隨時將蒸發(fā)了的氣體排走，以防止內(nèi)部壓力增高。
如前所述，向外構(gòu)件22和24之間的部位已抽成真空，而外膜片件30則承受大氣壓(14.7psi，在海平面處)。內(nèi)膜片件30a所承受的，至少為大氣壓。如果集裝箱10內(nèi)部的冷凍液蒸發(fā)時，其中的壓力可能稍大于大氣壓。
首先注意一下外膜片件30對外框架28作用的力。先看一下上、下縱向梁32和34。側(cè)面膜片件30在與梁32的連接處，對與它相關(guān)的上縱向梁32作用有力，此梁與該部位的彎曲面平行。此力有一向內(nèi)的分力，但主要的分力是垂直方向的。同樣，各頂膜片件30對二梁32，將產(chǎn)生一側(cè)向的向內(nèi)力。對上梁32作用的總力，是由側(cè)和上膜片件30作用的，垂直和側(cè)向力的合力。由于上膜片件和側(cè)膜片件的面積基本相同，因而合力是一個與水平面呈45°角的，向下并自側(cè)面向內(nèi)的力。同樣的力也將作用在下縱向梁34上。這些力將會附加在中間梁40、42和44上，這些力是壓縮力。
膜片件30對各中間梁40、42和44還將作用有張力。然而，將要提及，二相鄰膜片件產(chǎn)生的側(cè)向分力，基本上可彼此抵消。這樣，中間梁40、42和44將僅承受內(nèi)向的合力分力。然而，即便這個向內(nèi)的分力也可能是很大的。例如，如果一膜片件的高為4英尺，寬為3英尺，在承受海平面大氣壓的條件下，總的向內(nèi)分力約等于150，000磅。此負(fù)荷將由一對相鄰的中間梁40、42和43，以及在它們之間通過的縱向梁32和(或)34分擔(dān)。還有，如上述，在內(nèi)外梁40-40a，42-42a和44-44a之間的內(nèi)連件70將起支承作用。
對4個端梁36作用的力，與作用在縱向梁32上的力是很相似的。這些端梁36將承受安裝成直角的膜片件30的作用力。這樣，合力是向內(nèi)的，并與各相鄰的膜片件30所在的平面約成45°角。
本發(fā)明的第二個實(shí)施例示于圖6和7中。此集裝箱100稍小，整個外形為一方形斷面的矩形棱柱體。如同第一個實(shí)施例，它有內(nèi)外構(gòu)件102和104，各相關(guān)的框架和膜片件106和108構(gòu)成。外組件106是由12個梁110(沿外構(gòu)件104的有關(guān)邊角安裝)內(nèi)框108也是以同樣方式，由一組12根梁112組成。外內(nèi)膜片件114和116的情況如同前一實(shí)施例，其作用也基本上與前一實(shí)施例相同。還有，第二實(shí)施例中的蓋118與第一實(shí)施例中的蓋20可以是相同的，或基本上是相同的。
第二實(shí)施例的工作方式也基本上與第一個實(shí)施例的相同。所以不再予以說明。
正如前面已指出的，從提高集裝箱10內(nèi)的有效存放容積(相對于集裝箱的總?cè)莘e)的觀點(diǎn)看來，應(yīng)使膜片30-30a的彎曲量(與曲率有關(guān))最小。然而，當(dāng)膜片30-30a的曲率和彎曲量減少時，膜片30-30a和支承這些膜片的梁中的應(yīng)力卻增大了。
為說明這些關(guān)系，可參見圖8和9。
圖8所示為一個外框件外形的簡化示意圖?！唉亍北硎炯b箱的側(cè)面總尺寸，假定為90英寸。由于角形梁(如前面所說明的，以32和34表示)將占有一定空間，現(xiàn)以“RA”表示與角形梁相當(dāng)?shù)膶挾龋F(xiàn)假設(shè)為8英寸。這樣，膜層彎曲部分的側(cè)面尺寸(以圖8中的“L”表示)為74英寸。曲率半徑(以“RM”表示)將隨膜片的彎曲程度(以“D”表示)變化。在此理想化了的例子中，假設(shè)彎曲量“D”在1～10英寸間變化。對此計(jì)算出，在1英寸的膜片寬度上，由于大氣壓力的作用所產(chǎn)生的張力。在本說明書的后面部分，列出了一表示各種情況與計(jì)算值的對照表。
為說明這些關(guān)系，可參見圖9。水平軸表示彎曲量“D”(英寸)，還表示“D/L”。垂直軸則表示在各種彎曲量條件下，膜片每一英寸寬度上的張力，還表示集裝箱外側(cè)體積與其內(nèi)側(cè)體積的比率(Ao/Ai)。在此理想化了的例子中，假設(shè)膜片的厚度為零，每一對內(nèi)、外膜片間的間隔，在最大彎曲點(diǎn)處也為零。還有，假設(shè)集裝箱的長度是無限的，這樣，便不存在由于有端壁造成的容積損失，并由此造成的誤差。還有，為使計(jì)算簡化，假設(shè)內(nèi)側(cè)表面是方形的。
從圖9可以看出，當(dāng)彎曲量很小時(在1～2英寸范圍，D/L則在0.014～0.027之間)，對膜片的作用力(因而是作用于框架構(gòu)件上的總力)將急劇增大。但對較大彎曲量(5～10英寸，D/L0.068～0.135)而言，由于彎曲量的增大所導(dǎo)致的作用于膜片上的張力的減小，是相當(dāng)小的。還有，可以看出，在彎曲量很小的情況下，Ao/Ai增加的不多。然而，當(dāng)彎曲量變大時，此面積比(對此無限長的理論性集裝箱而言，面積比與集裝箱的體積比成正比)，較彎曲量的增量增大得多些。
為了對這些關(guān)系與一圓柱形真空集裝箱進(jìn)行比較，假設(shè)有一無限長的圓柱形真空集裝箱，其壁厚為零，壁間的間隔也為零。還有，因?yàn)榇蠖鄶?shù)貨物是用方形集裝箱裝運(yùn)的，還因?yàn)樵趫A柱形真空集裝箱中必須有一底面，因而假設(shè)裝物面積是方形的，此方形是由圓柱形真空集裝箱的圓形限定的。還有，因?yàn)楦鞣N圓柱形真空集裝箱還必須裝入到一矩形的大裝貨集裝箱(例如，一掛車或一貨車)中，可認(rèn)為，圓柱形集裝箱的外側(cè)有效表面等于一方形表面，其各邊長等于一圓柱形集裝箱的直徑。在此理想化了的條件下，可以看出，此理想化的圓柱形集裝箱的Ao/Ai比率為2。這樣，將此值畫在圖9中。可以看出，在圖8例中所示集裝箱的彎曲量等于6英寸或小于此值時，則本發(fā)明提出的集裝箱的Ao/Ai值，將小于(也就是優(yōu)于)圓柱形集裝箱的該值。換句話說，當(dāng)彎曲量達(dá)到7英寸或大時，本發(fā)明提出的集裝箱的Ao/Ai值大于(即劣于)圓柱形集裝箱的該值。
應(yīng)強(qiáng)調(diào)指出，這些關(guān)系是理論上的，主要為了說明這些關(guān)系。在本發(fā)明的實(shí)際設(shè)計(jì)方案中，必須考慮進(jìn)結(jié)構(gòu)件所占的容積，間隔這些構(gòu)件的容積，膜片的厚度等。還有，對圓柱形真空集裝箱的分析是極理想化的，未考慮進(jìn)結(jié)構(gòu)因素，特別是圓柱形集裝箱外殼的結(jié)構(gòu)因素。它必須有足夠的強(qiáng)度，以經(jīng)受住使它變形的力。
為了討論本發(fā)明的其他方面，應(yīng)指出，一對有關(guān)的角形梁32-32a和34-34a，彼此排列的方向，相對于垂直和水平線呈45°角。還應(yīng)指出，如前面已討論過的，作用于這些角梁32-32a和34-34a上的分力，其方向也是沿一條與水平軸和垂直軸約呈45°角的線。因?yàn)榘惭b的部件呈45°角，外梁32或34的最外側(cè)點(diǎn)，與內(nèi)梁32a或34a的最內(nèi)點(diǎn)間的距離最大。這樣，對內(nèi)外一對壁板件的總厚度尺寸的每個單位長度而言，梁的最遠(yuǎn)表面間的最大距離，約為它的1.4倍。這樣，便可以在最大力的作用方向上，使這些梁間(32-32a和34-34a)的距離最大，從而使這些梁構(gòu)件能更好地經(jīng)受住力的作用。
還應(yīng)指出，對在連接點(diǎn)上與有關(guān)的梁連接的各個膜片30或30a而言，梁的表面與膜片的曲面是相切的，以使膜片有一均勻的曲面。例如，可以看出，在膜片30與梁32的連接點(diǎn)處52(見圖3)，梁的曲面部位與膜片30相切。自接觸點(diǎn)處引出的切線，與壁板件所在平面成一角度，此角度等于圖1A中所示的O角。這樣，在膜片與相關(guān)的梁的連接部位處，將基本上不會再有彎曲力矩作用在膜片30或30a上。
在圖10和11中示出了一個蓋構(gòu)件(120)的具體外形，它適用于本發(fā)明，蓋120的總外形與前述的蓋20總外形是相同的，它有一由4個梁122連接成的方形外框件，4個內(nèi)梁124也連接成一方形框。梁124的長度稍小于梁122，這樣，由梁124構(gòu)成的框件周邊，便比由外梁122構(gòu)成的框件周邊靠里些。同前述的實(shí)施例一樣，在梁122之間裝有一外膜片126，在內(nèi)梁124之間裝有內(nèi)膜片128，膜片126和128之間的空間將被抽空。
同前述的實(shí)施例一樣，集裝箱的端頭構(gòu)件包括4個外梁130和4個內(nèi)梁132，每4個梁構(gòu)成一方形框件。這些梁130和132的結(jié)構(gòu)和作用基本上與前述實(shí)施例相同。然而，外梁130有一前延部分，由此構(gòu)成一方形的外周構(gòu)件134。當(dāng)蓋120位于它的關(guān)蓋位置時，便將位于此構(gòu)件之中。
蓋120與構(gòu)件134為鉸鏈連接。蓋120有一對從鉸接部位136處延伸來的板狀固定件138。在蓋120的約中間部位，這些固定件138裝有中間鉸接件140，作用是使蓋120能更好地與集裝箱的端頭部位的外形適配。
在蓋120外周的不同部位處，有許多鎖定桿或夾扣把手142。每一個都有一個主桿144，它以鉸接方式固定在蓋146處。每個桿或把手142還有一鎖定銷148，它將插入到外周構(gòu)件134的有關(guān)的槽中，以鎖定住蓋。
每個夾扣把手142可通過一對帶有斜凸輪表面的凸輪150起作用。借助凸輪150使把手142移向它的鎖定位置時，凸輪即壓緊一相對應(yīng)的主壓縮彈簧152，此彈簧即壓緊蓋120的主要構(gòu)件，以使它與集裝箱10的端頭緊密接合。壓縮彈簧152可安裝在相對應(yīng)的圓筒154中。
圖10和11中所示的實(shí)施例的一個顯著特點(diǎn)是，蓋120和集裝箱10之間是密封的。在集裝箱的梁件132和盍的梁件124的相對應(yīng)表面之間，安裝有第一密封件156。然而，存在這樣一個問題，即當(dāng)集裝箱10中裝有很冷的貨物時，內(nèi)框件的溫度將很接近于貨物的溫度。另一方面，外框件的溫度則很接近于大氣的溫度。這樣，內(nèi)框件有從外框件處縮回的似向，因而有可能使內(nèi)梁132與梁124離開，從而降低密封件156的密封能力。
為了防止這種情況發(fā)生，在蓋120上還安裝有第二密封件158，它被安裝在梁124的外側(cè)表面，和構(gòu)件134后方部位的內(nèi)向表面之間。密封件158可借助多個第二壓縮彈簧160，向后移動并與外梁130的向前延伸的凸邊表面接合。這些壓縮彈簧可沿蓋120的四周布置。這樣，密封件158便能使外梁130的前表面，與梁124的外向側(cè)表面接合，以構(gòu)成適當(dāng)?shù)拿芊狻?br>如同第一個實(shí)施例，安裝有適宜的壓力密封件162。
前面主要說明的是本發(fā)明用于裝放冷凍貨物的方面，很明顯，本發(fā)明也可用于裝放高于大氣溫度的貨物。例如，在結(jié)冰的大氣溫度下。本發(fā)明可用于防止內(nèi)裝貨物結(jié)冰。還有，由于集裝箱是氣密的，在裝貨區(qū)可以充入有助于保存貨物的氣體介質(zhì)。
很明顯，根據(jù)本發(fā)明的基本概念可設(shè)計(jì)出多種方案。
下面是有關(guān)圖8和圖9的計(jì)算結(jié)果表。
膜片面積對彎曲量的比值表圓 定義D 膜片的彎曲量-英寸L 膜片的弧長-英寸P 壓力-psiRA 角形梁寬度-英寸THETA 傾斜角RM 膜片曲率半徑-英寸F 張力-磅/英寸(寬度)W 總寬度-英寸Ao 外側(cè)面積-平方英寸Ai 內(nèi)側(cè)面積-平方英寸Ao/Ai 比值D/L 比值A(chǔ)OC 外側(cè)面積圓-平方英寸AIC 內(nèi)側(cè)面積圓-平方英寸
權(quán)利要求
1.一真空絕熱集裝箱，包括有1)一氣密的外裝貨構(gòu)件，具有第一壁板結(jié)構(gòu)，外露于大氣中；2)一氣密的內(nèi)裝貨構(gòu)件，具有第二壁板結(jié)構(gòu)，位于第一壁板結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，并構(gòu)成一裝貨區(qū)；3)在所述第一和第二壁板結(jié)構(gòu)之間，為一基本上抽成真空的絕熱區(qū)，以隔絕大氣中的熱傳入到所述的裝貨區(qū)；4)所述外裝貨構(gòu)件包括有許多板件，每一所述板件包括i.一框件，由它決定了板件的面積；ii.一安裝在所述板件上的，一般說來是平的膜片，它由一主要的中間部位和一固定于所述框件上的周邊部位；iii.模片的主要中間部位的形狀，相對于所述周邊框件呈內(nèi)凹形，這樣，當(dāng)大氣壓力作用于所述膜片的外表面時，將使所述膜片所承受的基本是張力，從而能經(jīng)受住所述大氣壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1提出的集裝箱，其中所述外裝貨構(gòu)件至少有4個沿縱向伸展的角形梁，它們中的每一個，都與至少2個有關(guān)的膜片連接，而其中的每一個都有一定位平面部分，也即該膜片的周邊部分，二相對應(yīng)的膜片的定位平面(借此使膜片連接到所述相對應(yīng)的梁上)構(gòu)成一小于180°的內(nèi)角，由于此情況，所述二有關(guān)的膜片(每一個對與它有關(guān)的所述梁作用以張力)將對與它們有關(guān)的所述梁作用以合力，其方向向內(nèi)，并沿一分力的作用線。此作用線指向內(nèi)，并位于所述二定位平面之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2提出的集裝箱，其中的每一對所述角形梁，彼此以橫向梁連接起來，這些橫向梁，一般說來，是在有關(guān)的所述角形梁對之間橫向安裝的，所述橫向梁中的每一個，將承受存在于與它有關(guān)的角形梁對間的壓縮力，每一對相鄰的所述橫向梁對，將與它們有關(guān)的所述角形梁的有關(guān)部位，構(gòu)成所述周邊框中的一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1提出的集裝箱，其中所述內(nèi)裝貨構(gòu)件包括有多個第二壁板結(jié)構(gòu)，所述第二壁板結(jié)構(gòu)中的每一個包括有1)一決定第二壁板結(jié)構(gòu)面積的第二周邊框件;2)一般說來是平的第二膜片件，它在所述第二壁板結(jié)構(gòu)中延伸，該膜片包括一主要的中間部分，和一固定在所述第二周邊框件上的周邊部分組成的;3)第二膜片件的主要的中間部位的形狀是，它相對于所述周邊框件是一向外的曲面，這將使所述集裝箱內(nèi)，作用于所述膜片件的內(nèi)表面上的壓力，使所述膜片件承受的基本上是張力，從而易于承受住集裝箱內(nèi)側(cè)的所述壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1提出的集裝箱，其中每一個所述膜片件，都有一有關(guān)的定位面，此定位面即該膜片件的周邊部位，每一個膜片件都有一寬度尺寸，以及一彎曲距離，即定位平面與膜片件主要中間部位的最大彎曲點(diǎn)之間的距離，所述膜片件有一彎曲量相對于寬度的值，此值等于彎曲尺寸除以寬度，所述該值至少不小于0.02左右，但不大于0.1。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1提出的集裝箱，其中的每一個所述膜片件都有一有關(guān)的定位平面，即該膜片件的周邊部位，每一個膜片件都有一寬度尺寸，還有一彎曲距離，即定位平面與膜片件主要中間部位的最大彎曲點(diǎn)之間的距離，所述膜片件有一彎曲量相對于寬度的值，此值等于彎曲尺寸除以寬度，所述該值至少不小于0.04左右，但不大于0.07。
7.一真空絕熱集裝箱，有一縱軸線，一垂直軸線和一橫軸線1)一氣密的外裝貨構(gòu)件，具有第一外壁板結(jié)構(gòu)，外露于大氣中;2)一氣密的內(nèi)裝貨構(gòu)件，具有第二壁板結(jié)構(gòu)，位于第一壁板結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)，并構(gòu)成一裝貨區(qū);3)在所述第一和第二壁板結(jié)構(gòu)之間，為一基本上抽成真空的絕熱區(qū)，以隔絕大氣中的熱傳入到所述的裝貨區(qū);4)所述外裝貨構(gòu)件包括有一第一支承框件，所述第一支承框件包括有ⅰ.許多個第一縱向伸展的角形梁，位于所述集裝箱的邊角位置上;ⅱ.許多個第一橫向梁，它們橫向地安裝在鄰近的所述第一角形梁對之間，相鄰的每一對第一橫向梁，將與它們有關(guān)的所述角形梁的部位，構(gòu)成一個第一周邊框件;5)所述集裝箱外構(gòu)件還包括安裝于第一框件上的第一膜片結(jié)構(gòu)，每一第一周邊框件決定了有關(guān)的第一壁板件的面積，所述膜片結(jié)構(gòu)包括有許多個一般說來是平的第一膜片件，它們分別在每一第一壁板構(gòu)件中延伸，每一第一膜片件有一主要的中間部位，和一有關(guān)的周邊部位，并以此部位固定到所述有關(guān)的第一周邊框件上，每一第一膜片件的主要的中間部位的形狀是，相對于與它有關(guān)的第一周邊框件，是一向內(nèi)凹的曲面，由此可使作用于第一膜片件外表面的大氣壓力，僅在所述第一膜片件中產(chǎn)生張力，以承受住所述大氣壓力;6)所述內(nèi)裝貨構(gòu)件，包括一第二支承框件，所述第二支承框件包括ⅰ.許多個沿縱向伸展的第二角形梁，位于所述集裝箱的邊角處;ⅱ.在相鄰的所述第二角形梁對之間，橫向地安裝有許多個第二橫向梁，每一相鄰的第二橫向梁對，與它們有關(guān)的角形梁部位構(gòu)成了一個第二周邊框件;7)所述內(nèi)裝貨構(gòu)件還包括有，安裝于所述第二框結(jié)構(gòu)上的第二膜片結(jié)構(gòu)，每一第二周邊框件決定了有關(guān)的第二壁板件的面積，所述膜片結(jié)構(gòu)由許多個一般說來是平的第二膜片件組成，它們分別在每一所述的第二壁板構(gòu)件中延伸，每一個第二膜片件都有一主要的中間部分，以及一固定于有關(guān)的所述第二周邊框件的周邊部位;每一個第二膜片件的主要中間部位的形狀是一向外彎曲的面，它可使由所述集裝箱內(nèi)部產(chǎn)生的壓力，將作用于所述第二膜片件的內(nèi)表面上，并在所述第二膜片件中基本上僅產(chǎn)生張力，以承受住所述壓力。
8.根據(jù)權(quán)利要求
7提出的集裝箱，其中每一個所述第二角形梁，和第二橫向梁設(shè)置在鄰近所述第一角形梁中的其中之一和第一橫向梁中的其中之一處，并靠里。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8提出的集裝箱，其中所述集裝箱的整個外形為一矩形棱柱體，所述第一角形梁組包括至少二個第一上角形梁，以及二個第一下角形梁，所述第二角形梁組包括至少二個第二上角形梁，和二個第二下角形梁，每一個所述第二上角形梁設(shè)置在所述第一上角形梁中有關(guān)一個的下面、側(cè)向靠里處，每一個所述第二下角形梁，設(shè)置在所述第一下角形梁中有關(guān)的一個的上面，側(cè)向靠里處。
10.根據(jù)權(quán)利要求
7提出的集裝箱，其中所述集裝箱還包括有框架內(nèi)連件，內(nèi)連所述第一和第二框架，以使所述第一和第二框架隔開一些，內(nèi)連件設(shè)置在(至少部分如此)鄰近的第一和第二橫向梁之間，由此即可使所述膜片件中的有關(guān)一個中的張力，作用于所述第一和第二橫向梁上，并在所述內(nèi)連件間產(chǎn)生壓縮力。
專利摘要
一絕熱真空集裝箱，它包括有內(nèi)、外壁板結(jié)構(gòu)，每一壁板結(jié)構(gòu)是由一框架，以及包覆在各框架上的膜片組成。外壁板結(jié)構(gòu)上的膜片向內(nèi)彎曲，而內(nèi)壁板結(jié)構(gòu)上的膜片則向外彎曲。作用在膜片上的壓力，將使框架基本上全部承受的是張力。
文檔編號B65D81/38GK87101896SQ87101896
公開日1988年12月21日 申請日期1987年3月14日
發(fā)明者伊恩·阿·麥克勒斯特 申請人:丹布開發(fā)公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan