用于包裝和運(yùn)輸散裝物料的系統(tǒng)和方法
【專利說(shuō)明】用于包裝和運(yùn)輸散裝物料的系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉參考
[0002]本申請(qǐng)是2012 年 2 月 7 日提交的題名為“Systems and Methods for Packagingand Transporting Bulk Materials”的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/367, 911的部分接續(xù)申請(qǐng)，所述美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/367,911要求享有2011年9月9日遞交的題名為“Transport ofGranular Materials”的英國(guó)專利申請(qǐng)序列N0.1115601.5和2011年2月7日遞交的題名為“Containerized Coal”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列N0.61/440, 202的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考包含于此。本申請(qǐng)要求還享有2012年5月8日遞交的題名為“Systems and Methodsfor Packaging and Transporting Bulk Materials”的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)序列 N0.61/644，166的優(yōu)先權(quán)，其全部?jī)?nèi)容通過(guò)參考包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本文所述的實(shí)施例涉及用于包裝和運(yùn)輸散裝物料的系統(tǒng)和方法。更具體地，本文所述的實(shí)施例涉及用于在柔性集裝箱內(nèi)包裝和運(yùn)輸煤的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0004]近期報(bào)道表明，美國(guó)具有約263，7810億噸的可回收煤。然而，令人驚訝地，美國(guó)每年僅出口大約0.9億噸的可回收煤。與此相反，俄羅斯每年出口其估計(jì)的173，0740億噸的可回收煤中的1.16億噸，并且即使估計(jì)澳大利亞僅具有美國(guó)的可回收煤的噸數(shù)的三分之一(84，4370億噸)，澳大利亞也每年出口 2.59億噸的可回收煤。
[0005]美國(guó)為何出口那么少的煤的一個(gè)原因是因?yàn)楝F(xiàn)有的運(yùn)輸設(shè)施和方法限制了運(yùn)煤的能力。根據(jù)現(xiàn)有的方法，煤以其原始形式經(jīng)由散裝貨船船舶(對(duì)于洲際運(yùn)輸而言)和經(jīng)由敞口的軌道車輛、駁船、煤漿管路和卡車(對(duì)于洲內(nèi)運(yùn)輸而言)運(yùn)輸。眾多因素限制這樣的運(yùn)輸方式的容量，包括:缺乏適當(dāng)?shù)纳钏劭?；和可以搬運(yùn)危險(xiǎn)品的煤搬運(yùn)設(shè)施的有限的可用率。
[0006]美國(guó)和其它產(chǎn)煤國(guó)家所利用的現(xiàn)有散裝運(yùn)輸處理也是低效的和不利于環(huán)保的。尤其，在提取煤之后，煤通常使用施工設(shè)備和傳送機(jī)系統(tǒng)被裝載到敞開的卡車上，并且繼而被運(yùn)輸?shù)浇K點(diǎn)站。在終點(diǎn)站處，煤被卸載，并且以露天的一大堆煤的形式儲(chǔ)存在戶外，直到在隨后的時(shí)間點(diǎn)被進(jìn)一步運(yùn)輸為止。當(dāng)安排進(jìn)一步運(yùn)輸時(shí)，煤被再次裝載到可用的火車上，所述可用的火車典型地是敞口的散裝軌道車輛。
[0007]當(dāng)將煤運(yùn)往諸如亞洲的海外地點(diǎn)時(shí)，煤通過(guò)軌道車輛運(yùn)送到可以搬運(yùn)散裝物料的港口。根據(jù)現(xiàn)有的方法，在這些港口處，煤被卸載并且以露天的一大堆煤的形式被儲(chǔ)存在戶夕卜，直到煤被安排裝載在船舶上為止。一旦船舶到達(dá)用于運(yùn)輸煤的港口，則煤被裝載到船舶的一個(gè)或多個(gè)散裝貨艙上。一旦船舶到達(dá)其目的地港口，則煤被卸載、被儲(chǔ)存和被再次裝載以用于通過(guò)陸地或軌道進(jìn)一步運(yùn)輸?shù)桨l(fā)電廠或其它最終用戶。在發(fā)電廠處，煤被再次卸載并且以露天的一大堆煤的形式被儲(chǔ)存在戶外，在該處煤一直停留到需要的時(shí)間為止。因而，在現(xiàn)有的運(yùn)輸方法期間的多個(gè)階段處，煤被裝載、被卸載、被儲(chǔ)存和被再次裝載。該散裝物料的重復(fù)裝載、卸載、儲(chǔ)存和再次裝載是效率極低的。
[0008]另外，在運(yùn)輸處理中的每個(gè)階段處，煤暴露于空氣和地表。由于煤塵是對(duì)環(huán)境有害的，所以這樣的現(xiàn)實(shí)是不利于環(huán)保的。此外，高度酸性的材料會(huì)從儲(chǔ)料堆過(guò)濾到附近的地下蓄水層。另外，由于風(fēng)和雨的影響而損失產(chǎn)品，風(fēng)和雨對(duì)產(chǎn)品有負(fù)面的經(jīng)濟(jì)影響。
[0009]深水港口的缺乏也可以是使用現(xiàn)有的方法出口煤的限制因素。例如，遍布美國(guó)，尤其在美國(guó)西海岸，只有有限數(shù)量的深水港口。雖然幾乎全部美國(guó)港口通常可以容納輕便級(jí)別的散裝船舶，所述輕便級(jí)別的散裝船舶典型地具有在35噸至40，000噸范圍內(nèi)的容量，但是大部分美國(guó)港口不能容納更大的散裝運(yùn)輸船舶。例如，大部分美國(guó)港口不能容納大噸位吃水船舶，例如，巴拿馬型船舶(其具有在60噸至80，000噸的范圍內(nèi)的容量)和好望角船舶(其具有在100噸至150,000噸或更大范圍內(nèi)的容量)。雖然許多美國(guó)西海岸港口正試圖擴(kuò)大其容納更大散裝船的能力，但是這些努力已經(jīng)由于成本、環(huán)境法律法規(guī)和社區(qū)問(wèn)題而被延遲或被阻止。結(jié)果，煤供應(yīng)商和出口商別無(wú)選擇，只能承擔(dān)高額成本，所述高額成本與經(jīng)由輕便型船舶通過(guò)繁忙港口的運(yùn)輸、經(jīng)由加拿大港口的航運(yùn)或在加拿大和其它國(guó)家的港口中的裝貨相關(guān)聯(lián)。
[0010]直到最近，亞洲國(guó)家已經(jīng)從中國(guó)、澳大利亞、印度尼西亞、南非和俄羅斯供給他們的煤需求的大部分。然而，因?yàn)橹袊?guó)現(xiàn)在已經(jīng)成為煤凈進(jìn)口國(guó)，所以增加了對(duì)大型散裝貨船容量的需求，并且已經(jīng)開始進(jìn)行若干港口舉措來(lái)解決這些缺陷。不幸地，這些經(jīng)常與關(guān)于航運(yùn)的基礎(chǔ)設(shè)施的改變有關(guān)的舉措是高成本的長(zhǎng)期工程，這些工程面對(duì)日益增加的本地和國(guó)際關(guān)注問(wèn)題，所述本地和國(guó)際關(guān)注問(wèn)題是克服當(dāng)前的用于煤的搬運(yùn)和運(yùn)輸方法的環(huán)境影響。
[0011]現(xiàn)有的散裝運(yùn)輸方法也限制了其輸送不同等級(jí)的物料的能力，所述不同等級(jí)的物料包括增值形式的煤，例如，加工過(guò)的煤。具體地，當(dāng)根據(jù)現(xiàn)有的方法通過(guò)散裝貨船運(yùn)輸物料時(shí)，難以隔離物料，并且難以維持它們的質(zhì)量。雖然散裝運(yùn)輸方法對(duì)于運(yùn)輸原煤而言會(huì)是可接受的，但是這些散裝運(yùn)輸方法經(jīng)常不適于將各種形式的加工過(guò)的煤運(yùn)輸?shù)蕉鄠€(gè)最終用戶，除非通過(guò)將煤包含在流化床或管路中以外。然而，流化床和管路的建造、維修和/或利用昂貴。
[0012]雖然貨物聯(lián)合運(yùn)輸?shù)募b箱化使貨物的運(yùn)輸比其它運(yùn)輸方法明顯更加有效，但是諸如煤的散裝商品由于各種原因還不能從聯(lián)合運(yùn)輸?shù)募b箱化運(yùn)輸系統(tǒng)受益。例如，其中一個(gè)原因是煤當(dāng)暴露于空氣和壓力時(shí)傾向于自燃。因而，根據(jù)現(xiàn)有的系統(tǒng)和方法通過(guò)集裝箱航運(yùn)的煤會(huì)增加自燃的可能性。
[0013]因而，需要包裝和運(yùn)輸散裝物料的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]本文說(shuō)明了用于在柔性集裝箱內(nèi)容納散裝物料的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。在某些實(shí)施例中，方法包括將柔性集裝箱維持在膨脹構(gòu)造中以限定內(nèi)部容積。散裝物料被輸送到膨脹的柔性集裝箱的內(nèi)部容積內(nèi)。柔性集裝箱隨后從膨脹構(gòu)造運(yùn)動(dòng)到塌陷構(gòu)造，從而限制散裝物料在內(nèi)部容積內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是在用散裝物料填充時(shí)處于膨脹構(gòu)造中的、根據(jù)實(shí)施例的柔性集裝箱的示意圖；
[0016]圖2是在膨脹構(gòu)造中的圖1的柔性集裝箱的示意圖；
[0017]圖3是在塌陷構(gòu)造中的圖1的柔性集裝箱的示意圖；
[0018]圖4和5分別是在第一構(gòu)造和第二構(gòu)造中的根據(jù)實(shí)施例的柔性集裝箱的示意圖；
[0019]圖6A-6C是根據(jù)各實(shí)施例的柔性集裝箱的透視圖；
[0020]圖7是圖6A的柔性集裝箱的一部分的正視圖；
[0021]圖8是包含在圖6A的柔性集裝箱中的隔板的正視圖；
[0022]圖9是包含在圖8的隔板中的標(biāo)簽的視圖；
[0023]圖10是圖6A的柔性集裝箱的后視圖；
[0024]圖11是圖6A的柔性集裝箱的側(cè)視圖；
[0025]圖12是圖6A的柔性集裝箱的一部分的正視圖；
[0026]圖13是圖6A的柔性集裝箱的底視圖；
[0027]圖14是根據(jù)一實(shí)施例的用于包裝和/或成形柔性集裝箱的裝置的示意圖；
[0028]圖15是根據(jù)一實(shí)施例的集裝箱的透視圖；
[0029]圖16是根據(jù)一實(shí)施例的集裝箱的頂部透視圖；
[0030]圖17是根據(jù)一實(shí)施例的集裝箱的底部透視圖；
[0031]圖18是根據(jù)一實(shí)施例的集裝箱的底部透視圖；
[0032]圖19是根據(jù)一實(shí)施例的集裝箱的透視圖；
[0033]圖20是包含在根據(jù)一實(shí)施例的柔性集裝箱中的閥組件的示意圖；
[0034]圖21是包含在根據(jù)一實(shí)施例的集裝箱中的滑動(dòng)艙蓋和釋放機(jī)構(gòu)的透視圖；
[0035]圖22是包含在圖21的集裝箱中的裝載和卸載裝置的透視圖；
[0036]圖23A-23C是示出根據(jù)各實(shí)施例的用于存儲(chǔ)和運(yùn)輸散裝物料的方法的流程圖；
[0037]圖24是根據(jù)一實(shí)施例的用于運(yùn)輸散裝物料的方法的流程圖；
[0038]圖25是根據(jù)一實(shí)施例的柔性集裝箱的透視圖；以及
[0039]圖26-28是根據(jù)各實(shí)施例的具有緩沖肋的柔性集裝箱的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0040]本文說(shuō)明了用于在柔性集裝箱內(nèi)容納散裝物料的設(shè)備、系統(tǒng)和方法。在某些實(shí)施例中，柔性集裝箱包括集裝箱本體和柔性蓋。集裝箱本體限定內(nèi)部容積，并且包括限定開口的側(cè)壁。開口構(gòu)造成通過(guò)開口接收散裝物料，以便使散裝物料可以布置在集裝箱本體的內(nèi)部容積內(nèi)。例如，在某些實(shí)施例中，開口可以具有非圓形的形狀以容納輸送構(gòu)件，例如，運(yùn)煤機(jī)。柔性蓋可以圍繞開口聯(lián)接到側(cè)壁。蓋構(gòu)造成將內(nèi)部容積與柔性集裝箱的基本外部的容積流體地隔離。
[0041]在某些實(shí)施例中，一種方法包括將柔性集裝箱維持在膨脹構(gòu)造中以限定內(nèi)部容積。散裝物料被輸送到膨脹的柔性集裝箱的內(nèi)部容積中。柔性集裝箱隨后從膨脹構(gòu)造運(yùn)動(dòng)到塌陷構(gòu)造，從而限制散裝物料在內(nèi)部容積內(nèi)的運(yùn)動(dòng)。例如，將柔性集裝箱運(yùn)動(dòng)到塌陷構(gòu)造能夠包括減小集裝箱的頂部空間(head space)，從而阻止散裝物料的第一部分相對(duì)于散裝物料的第二部分的運(yùn)動(dòng)。
[0042]在某些實(shí)施例中，柔性集裝箱包括由第一材料構(gòu)造的第一部分和由第二材料構(gòu)造的第二部分。柔性集裝箱限定內(nèi)部容積，并且當(dāng)內(nèi)部容積接收諸如原煤或加工過(guò)的煤的散裝物料時(shí)放置在膨脹構(gòu)造中。柔性集裝箱構(gòu)造成當(dāng)散裝物料經(jīng)由內(nèi)部容積內(nèi)的壓力減小而布置在內(nèi)部容積內(nèi)時(shí)從膨脹構(gòu)造運(yùn)動(dòng)到塌陷構(gòu)造。第一部分構(gòu)造成當(dāng)柔性集裝箱從膨脹構(gòu)造運(yùn)動(dòng)到塌陷構(gòu)造時(shí)變形了第一量。第二部分構(gòu)造成變形了與第一量基本不同的第二量。
[0043]在某些實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)包括剛性航運(yùn)集裝箱和柔性集裝箱，所述柔性集裝箱構(gòu)造成聯(lián)接在剛性航運(yùn)集裝箱內(nèi)。柔性集裝箱限定內(nèi)部容積，并且可以當(dāng)內(nèi)部容積接收散裝物料時(shí)放置在膨脹構(gòu)造中。柔性集裝箱構(gòu)造成當(dāng)散裝物料經(jīng)由內(nèi)部容積內(nèi)的壓力減小而布置在內(nèi)部容積內(nèi)時(shí)從膨脹構(gòu)造運(yùn)動(dòng)到塌陷構(gòu)造。系統(tǒng)還包括至少一個(gè)柔性系繩，所述至少一個(gè)柔性系繩構(gòu)造成將柔性集裝箱錨固在剛性航運(yùn)集裝箱內(nèi)以形成所述系統(tǒng)。該系統(tǒng)沒有充氣袋和/或舷墻。類似地闡明，散裝物料可以僅經(jīng)由至少一個(gè)柔性系繩聯(lián)接在剛性航運(yùn)集裝箱內(nèi)。
[0044]在某些實(shí)施例中，一種方法包括將柔性集裝箱設(shè)置在剛性集裝箱內(nèi)。柔性集裝箱被磁性地聯(lián)接到剛性集裝箱，從而在柔性集裝箱內(nèi)限定內(nèi)部容積。散裝物料被輸送到柔性集裝箱的膨脹的內(nèi)部容積內(nèi)。能夠減小內(nèi)部容積內(nèi)的壓力，以使得在內(nèi)部容積和內(nèi)部容積外的體積之間的壓差克服磁性聯(lián)接部。在某些實(shí)施例中，當(dāng)柔性集裝箱從剛性集裝箱分開時(shí)，柔性集裝箱的內(nèi)部容積能夠限定塌陷的內(nèi)部容積。在某些實(shí)施例中，能夠減小內(nèi)部容積內(nèi)的壓力，以基本上消除散裝物料和柔性集裝箱之間的所有頂部空間，從而柔性集裝箱的容積大致等于散裝物料的體積。
[0045]在某些實(shí)施例中，具有磁性部分的柔性集裝箱能夠磁性聯(lián)接到剛性航運(yùn)集裝箱的側(cè)壁，以限定柔性集裝箱內(nèi)的內(nèi)部容積。當(dāng)柔性集裝箱磁性聯(lián)接到剛性航運(yùn)集裝箱時(shí)，柔性集裝箱的內(nèi)部能夠例如具有大致等于剛性航運(yùn)集裝箱的內(nèi)部容積的容積和/或形狀。散裝物料能夠被輸送到柔性集裝箱的內(nèi)部容積。能夠通過(guò)將柔性集裝箱的磁性部分和剛性航運(yùn)集裝箱分開而將柔性集裝箱從膨脹構(gòu)造運(yùn)動(dòng)到塌陷構(gòu)造。當(dāng)被分開時(shí)，柔性集裝箱的磁性部分能夠與剛性航運(yùn)集裝箱的側(cè)壁間隔開。
[0046]在某些實(shí)施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)包括剛性航運(yùn)集裝箱和柔性集裝箱，所述柔性集裝箱構(gòu)造成聯(lián)接在剛性航運(yùn)集裝箱內(nèi)。柔性集裝箱限定內(nèi)部容積，并且可以當(dāng)內(nèi)部容積接收散裝物料時(shí)放置在膨脹構(gòu)造中。柔性集裝箱構(gòu)造成當(dāng)散裝物料經(jīng)由內(nèi)部容積內(nèi)的壓力減小而布置在內(nèi)部容積內(nèi)時(shí)從膨脹構(gòu)造運(yùn)動(dòng)到塌陷構(gòu)造。系統(tǒng)還包括至少一個(gè)系繩，所述至少一個(gè)系繩包括第一部分和第二部分。第一部分構(gòu)造成聯(lián)接到柔性集裝箱。第二部分構(gòu)造成聯(lián)接到剛性航運(yùn)集裝箱。系繩限定長(zhǎng)度，所述長(zhǎng)度構(gòu)造成當(dāng)柔性集裝箱在膨脹構(gòu)造與塌陷構(gòu)造之間運(yùn)動(dòng)時(shí)變化。
[0047]在某些實(shí)施例中，本發(fā)明的方法包括:將散裝物料經(jīng)由由柔性集裝箱所限定的開口傳送到柔性集裝箱的內(nèi)部容積中。該方法還包括:圍繞開口聯(lián)接蓋以將內(nèi)部容積與柔性集裝箱外部的體積流體地隔離。該方法還包括:在蓋聯(lián)接到柔性材料之后減小內(nèi)部容積內(nèi)的壓力以使柔性集裝箱運(yùn)動(dòng)到塌陷構(gòu)造中。這樣，散裝物料和柔性集裝箱可以共同地形成可以被搬運(yùn)和/或航運(yùn)的基本實(shí)心的本體。
[0048]如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“柔性的”和/或“柔性”指的是物體在作用力下有偏轉(zhuǎn)、變形和/或位移的趨向。例如，具有較大柔性的材料當(dāng)經(jīng)受力時(shí)比具有較小柔性的材料更加可能偏轉(zhuǎn)、變形和/或位移。類似地闡明，具有較大程度的柔性的材料的特征可以在于比具有較小程度的柔性的材料具有更低的剛性。柔性的特征可以在于以下方面:施加到物體的力量；和由此導(dǎo)致的物體的第一部分相對(duì)于物體的第二部分所偏轉(zhuǎn)、變形和/或位移的距離。在某些情況下，這可以用圖表繪制為應(yīng)力應(yīng)變曲線。當(dāng)描繪物體的柔性的特征時(shí)，偏轉(zhuǎn)的距離可以被測(cè)量為與物體的直接施力的部分不同的物體的一部分的偏轉(zhuǎn)。換言之，在某些物體中，偏轉(zhuǎn)的點(diǎn)與施力的點(diǎn)不同。
[0049]柔性是所描述的物體的外延性質(zhì)，并且因而取決于形成物體的材料和物體的某些物理特征(例如，物體的形狀、用于構(gòu)造物體的材料的簾布層的數(shù)量和邊界條件)。例如，物體的柔性可以通過(guò)在物體中選擇地包括具有期望的彈性模量、撓曲模量和/或硬度的材料而增大或減小。彈性模量是組分材料的強(qiáng)度性質(zhì)(即，組分材料的固有性質(zhì))，并且說(shuō)明了物體響應(yīng)于作用力彈性地(即，非永久性地)變形的趨勢(shì)。在存在有相等的作用力的情況下，具有較高彈性模量的材料將沒有如具有較低彈性模量的材料偏轉(zhuǎn)得那么多。因而，物體的柔性可以例如通過(guò)將具有較低的彈性模量的材料引入物體中和/或通過(guò)由具有較低的彈性模量的材料構(gòu)造物體而增大。
[0050]類似地，撓曲模量用于說(shuō)明作用在物體上的作用應(yīng)力在撓曲時(shí)與物體的最外部分中的對(duì)應(yīng)應(yīng)變的比。撓曲模量，而不是彈性模量，用于說(shuō)明諸如塑料的某些材料的特征，所述材料不具有在一系列條件下基本線性的材料性質(zhì)。具有第一撓曲模量的物體比具有大于第一撓曲模量的第二撓曲模量的物體具有更大的彈性，并且在物體的最外部分上具有更低的應(yīng)變。因而，物體的柔性可以通過(guò)在物體中包括具有較低的撓曲模量的材料而增大。
[0051]由聚合物構(gòu)造的物體的柔性可以例如受到聚合物內(nèi)的單體的化學(xué)成分和/或布置的影響。例如，物體的柔性可以通過(guò)減小聚合物內(nèi)的分支的鏈長(zhǎng)和/或減少分支的數(shù)量而增大。物體的柔性也可以通過(guò)在聚合物內(nèi)包括塑化劑而增大，所述塑化劑在聚合物鏈之間產(chǎn)生間隙。
[0052]如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“可膨脹的”、“膨脹構(gòu)造”、“可塌陷的”和/或“塌陷構(gòu)造”涉及一種限定第一橫截面積(或容積)和第二橫截面積(或容積)的柔性集裝箱。例如，本文所述類型的柔性集裝箱可以當(dāng)處于膨脹構(gòu)造中時(shí)限定大于塌陷構(gòu)造中的柔性集裝箱的橫截面積(或容積)的橫截面積(或容積)。本文所述的可膨脹的部件可以由具有任何適當(dāng)性質(zhì)的任何材料構(gòu)造。這樣的材料性質(zhì)可以包括例如這樣的柔性材料，即，所述柔性材料具有較高的抗張強(qiáng)度、較高的耐撕裂性、較高的耐刺穿性、適當(dāng)水平的順應(yīng)性(例如，可膨脹的部件膨脹明顯超出其公稱尺寸的能力)和/或適當(dāng)?shù)膹椥阅Ａ?例如，如上所述)。
[0053]在某些實(shí)施例中，例如，可膨脹的部件(例如，柔性集裝箱)可以包括由高柔順性的材料構(gòu)造的至少一部分，所述高柔順性的材料成形為當(dāng)膨脹時(shí)基本彈性地變形。在其它實(shí)施例中，可膨脹的部件(例如，柔性集裝箱)可以包括由低順應(yīng)性的材料(例如，成形為膨脹成沒有明顯彈性變形的材料)構(gòu)造的至少一部分。例如限定內(nèi)部容積的可膨脹的部件的順應(yīng)性是可膨脹