裝運粘性液體的受熱柔性罐的制作方法

專利名稱：裝運粘性液體的受熱柔性罐的制作方法
背景技術：
許多流體只有在被加熱至高于正常的環境溫度時才是可泵吸的。例如，谷物漿液要易于被泵送則需要大約125 °F的溫度。另外，流體經常被裝運到寒冷區域或經過寒冷區域，該寒冷區域致使流體變為固態或半固態，并且由于這種寒冷的溫度致使流體不能被容易地泵出其容器。本發明提供了能夠使流體即使在降低溫度下仍能被容易地泵出柔性容器的方法和裝置。
現有技術長期以來現有技術已認識到裝運流體經過地球溫度降低的區域這一問題。例如，當裝運谷物漿液時，該漿液在其被泵出容器之前通常必須被加熱。在E.L.Orcutt的美國專利No.302,017中，尤其參照圖4，在鍋A的底部周圍設置了一個汽套，以使得糖漿能容易地流動。
在E.A.Rudigier的美國專利No.1,562,991中，鐵路罐車裝備有穿過罐內部的管子，蒸汽或其它加熱流體可通過該管子輸入以便加熱被輸送的物料并便于將該被輸送的物料卸出。
在E.W.Ady的美國專利No.3,945,534中，公開了一種用于盛裝不明食品的柔性袋子，該袋子包含處理流體24以便對容器中的食品進行加熱。
V.D.Smith的美國專利No.3,583,415示出了多個谷物漿液罐，這些罐內在運載有谷物漿液的管子88內及其周圍裝備有熱交換器和熱水管，以便將漿液加熱并使液體漿液可連續流動。
S.A.Jabarin等人的美國專利4,454,945示出了一種裝在板條箱或包裝箱內輸送的柔性袋21，但其并未披露對柔性袋中的內含物加以加熱的方法或裝置。
現有技術還包括不銹鋼或碳鋼罐，其可由牽引車等來輸送，在罐的下半部分圍繞罐的周邊具有某些結構的蒸汽通道。這些罐有時被認作“ISOTANKS”，其例如可以從位于得克薩斯州(77056)休斯敦的OneRiverway 1700號的Twinstar Leasing，Ltd.廣泛地購得。
不過，現有技術已不能滿足對例如美國專利No.4,454,945中所示的盛裝流體的容器等柔性容器進行裝運使之經過或到達溫度降低的區域的需要，并且不能滿足將柔性容器中的內含物容易地泵出而無需改進容器本身的需要。
發明概述概括而言，將一個包含有換熱器的襯墊放置在裝運容器的底部和/或圍繞該裝運容器的側面放置。裝有待裝運液體或擬將裝有這種液體的柔性容器被放置在襯墊上并且在需要時封閉該裝運容器并且將其運送。在到達裝運目的地時，啟動換熱器，提高所裝運物料的溫度使之變成液態并使得能容易地將該物料從柔性容器中泵出。
更具體而言，襯墊包括一個或多個軟管，通過該軟管可以泵送蒸汽或熱水以提高所裝運物料的溫度。
作為本發明的一個特點，襯墊中的軟管被構型成使得軟管的入口端和出口端的位置彼此非常接近并且與裝運容器的出入門非常接近。
作為本發明的另一個特點，在換熱器的下方設置有絕熱體以便減少換熱器經裝運容器的鋼制底部產生的熱量散失問題，因為過度的熱量散失將會延長加熱所裝運物料所需的時間。
從以下結合附圖對本發明的詳細描述中將顯而易見本發明的這些和其它目的、特點和優點。
附圖簡述

圖1是本發明的系統中使用的鋼制裝運容器的等軸側圖；圖2是位于本發明圖1所示裝運容器中的處于其充滿狀態的柔性容器的部分剖面側視圖；圖3是根據本發明的沿圖1中剖面線1-3截取的部分剖面端視圖；以及圖4是本發明所采用的換熱墊的底視圖。
優選實施方案描述圖1是鋼制裝運容器10的等軸側圖，它具有20英尺長(在點A和B之間)、8英尺寬和8英尺高的公稱尺寸。這種具有平行六面體形狀的裝運容器是傳統的并且也可以購買到40英尺長的容器。頂板12、側板14和16、端板20和22以及底板18全都焊接在一起，通向裝運容器10內部的唯一出入口是通過一對可鎖緊的鋼門24和26。在容器10的裝運過程中，裝運容器10的左門24通常在左側鎖緊關閉以便保持機械強度。正如后面將詳細描述的，右手門26提供了進行泵吸操作(加載和卸載)的出入口。
圖2示出處于其充滿狀態的軟囊30，其例如可充滿谷物漿液。柔性罐30緊位于換熱墊40的上面。參照圖3和4詳細描述的換熱墊40位于一個絕熱墊32上，在一個優選的實施方案中，該絕熱墊32為兩英尺厚的異氰脲酸酯泡沫塑料。絕熱墊32可制成20英尺×8英尺或者稍微小一些的矩形形式以便符合裝運容器10的底板18的內部尺寸，或者可以根據需要制造得稍微小一些以便配合襯墊40的尺寸。
柔性罐30是常規的并且包含有一個軟管連接件42，以便通過出入門26將物料泵入和泵出軟囊30。
下面參照圖3，其示出沿圖1中剖面線1-3截取的裝運罐10的部分剖視圖，示出放置在襯墊40上的處于其充滿狀態下的軟囊30，該襯墊40放置在絕熱墊32上，而該絕熱墊32又放置在裝運容器10的底板或地板18上。所示出的襯墊40具有多個連接成環路的終止于入口連接件48和出口50的平行段，這些平行段一起形成了如圖4所示的軟管46。
圖4示出襯墊40的底視圖，該襯墊40具有以特別適用于本發明的型式被縫入該襯墊中的軟管46，其中用于軟管46的入口48和出口50彼此靠近。這是特別有利的，因為通入軟管46的出入口被嚴重限制到一個非常有限的空間內，其僅能通過裝運容器10的右手門26進入。在優選的實施方案中，當使用在20英尺長的裝運容器中時，襯墊40為225英寸長，約18.5英尺，且6英尺寬。僅為6英尺的寬度為環路52在容器10的內部尺寸中提供了空間，其中該環路52為稍小于8英尺寬。
與封套類似的襯墊40由兩層防風雨材料構成，例如為焦油帆布。軟管46以圖中所示的圖型被鋪置在襯墊40的底層上。頂層和底層以
英寸的平行接縫縫合在一起以便將軟管構型固定就位，具有60個平行的凹槽將軟管46保持其所需構型。軟管46為550英尺長。優選的軟管是雙壁的，具有螺旋纏繞的尼龍內支承體，該軟管的內徑(I.D.)為1/2英寸，其外徑(O.D.)為13/16英寸，額定容量為150PSI @ 200°F。其中一個接縫處于軟管46的每段長度之間以防止軟管的任何摩擦或纏結。
在圖1-4所示系統操作的初始階段，裝運容器10的門24和26都被打開并且絕熱墊32位于地板、即底板18上。然后將襯墊40放置在襯墊32的頂部上，軟管的入口和出口位于容器10的入口處、與右手門26相鄰。處于排空狀態下的軟囊30可以裝在增塑織物裝運袋中的形式購得。當排空時，軟囊基本上是扁平的。將軟囊30從袋中取出并將其放置在襯墊40的頂部上，注意要將軟管42的端部放置在靠近出入門26的位置處。軟管46的出入口端部48和50也鄰近于出入門26。軟管42是柔性的并且易于與另一軟管(未示出)相連，被泵送的物料、例如谷物漿液可以通過出入門26從該另一軟管中泵送。被泵送到柔性容器中的物料通常被加熱以利于采用常規的加熱和泵送設備(未示出)泵送到柔性容器中。從開始將物料泵送到軟囊30中直到最終將物料泵出軟囊30，左手門24被鎖緊關閉以便保持系統的機械整體性。一旦軟囊30被泵送充滿，軟管42即與所泵送物料源脫開連接，此時右手門26鎖緊關閉且容器10可以通過鐵路、卡車、輪船、飛機和任何其它可利用的裝運裝置進行運送。
將物料裝運到大的柔性容器中所產生的問題極大。當裝有物料時，這種柔性容器的重量將近50000磅并且僅可通過位于鋼制裝運容器一端的一單個門進入。根據物料的比重可以采用不同容積尺寸的軟囊以便應付由各種政府機構所施加的重量限制，但是20英尺長裝運容器中采用的一般軟囊將容納4000至6000加侖的物料。本發明意圖將任何無害的大容積液體裝運在軟囊中，其中該液體需要加熱以便將物料、即谷物漿液、用于鉆油井和鉆氣井所用的鉆井液等進行泵送。
在裝運目的地，蒸汽或熱水可以通過軟管入口48輸入，然后將通過軟管出口50流出。申請人已發現當采用220-230 °F的不受阻斷的低壓(20磅)蒸汽加熱時，500英尺長的傳熱軟管將在48小時將初始溫度為65°F的4000加侖水加熱到125°F。由于襯墊40具有約為6英尺×18.5英尺的相當大的傳熱面積，該系統將不會象現有技術中采用較小的傳熱面積那樣容易對敏感產品造成損害。如果需要緩慢加熱，可以用熱水代替蒸汽。
絕熱墊32在某種程度上是可任選的，并且通常是不需要的，除非當該系統暴露在低于50°F的溫度的環境下。然而，如果在這種較低環境溫度下未采用絕熱墊32，則襯墊40的熱量將局部通過底板18散失，這使得加熱時間加長。
當在非常冷的環境溫度下例如35°F以下采用該系統時，根據需要可以圍繞軟囊30的側面放置一個附加的換熱墊例如襯墊40，蒸汽或熱水可以流經其軟管以加快加熱時間。
一旦在裝運目的地將物料泵出軟囊30，軟囊30將根據其類型而被折疊且運回到貨主處或者被丟棄。襯墊40被折疊、放置到其裝運袋中且返送至所需位置以便再次利用。
實施了以下實驗以確定本發明系統的最優操作條件。
實施例1一個標準的20英尺長裝運容器在地板、側面和端部裝備有其穩定的K因子為0.14Btu-in/ft2(英熱量單位-英寸/英尺2)的兩英寸厚異氰脲酸酯泡沫絕熱體(兩側有鋁箔)。25psi的絕熱體壓縮強度使得安裝裝配人員能在絕熱體上行走而不會將其損壞。裝載的柔性罐的頂部覆蓋有兩英寸厚的Fiberglas(玻璃纖維)氈層。平均環境溫度為55°F。
加熱墊被安裝在地板絕熱體上并且一個23000升的R罐被安裝在加熱墊上。加熱墊并不會妨礙柔性罐的安裝。絕熱和安裝需要兩個人花費45分鐘。
柔性罐裝有60°F的4000加侖水并且利用標準的家用熱水器將該罐加熱到80°F。這證明是無效的，然后利用50psi/230 °F的低壓蒸汽來加熱軟管。柔性罐的底部暴露于200°F的最大溫度。
一個標準的爪形扭轉鎖連接件用于與蒸汽歧管相連。蒸汽歧管被設定在30psi。當在蒸汽歧管上設定其它要求時，這在過渡狀態可降低至20psi。
4000加侖的水在變為蒸汽后經過24小時達到140°F的最大溫度，而平均環境溫度從65°F降至50°F。
蒸汽被關斷且使柔性罐冷卻。在第一個12小時，溫度降低了10°F而降至130°F，而平均環境溫度為55°F。在下一個12小時，溫度降至115°F，而平均環境溫度降至50°F。沒有獲取其它讀數。
柔性罐被排空并要求進一步實驗。對加熱軟管和柔性罐的觀測表明幾乎沒有磨損和撕裂產生。
實施例2第二組以65°F的試驗水和25磅壓力的直接蒸汽開始。在柔性罐的頂部上沒有絕熱體，但在容器中和前述一樣安裝了底部和側面絕熱體。平均環境溫度為60°F。在第一個24小時內，溫度升至101°F，經下一個24小時，溫度升至122°F。
柔性罐被排空。觀測表明幾乎沒有磨損或撕裂產生。
試驗柔性罐和加熱墊被重新裝到容器中，開始第三組試驗。
實施例3第三組以65°F的試驗水和25磅壓力的直接蒸汽開始。在柔性罐的頂部上沒有絕熱體，但在容器中和前述一樣安裝有底部和側面絕熱體。平均環境溫度為65°F。在第一個24小時內，試驗水的溫度升至101°F。且經下一個24小時，其溫度升至122°F。
實施例4第四組以67°F的水和25磅壓力的直接蒸汽開始。在柔性罐的頂部上沒有絕熱體，且將底部和側面的絕熱體拆除。平均環境溫度為60°F。在第一個24小時內，試驗水的溫度升至88°F，且經下一個24小時，其溫度升至108°F。
所進行的試驗說明了申請人已針對長期認識到的需求提供了一個解決方案，該需求即改進柔性袋中所裝運物料的泵送能力，使得該柔性袋中所裝運的物料能被泵送至或泵送通過比容易泵送該物料時所需溫度要低的環境溫度。
從上述附圖和說明書可知，對于本領域的技術人員而言對上述優選實施方案的改型是顯而易見的。換熱墊可包括其它構型，例如用于循環蒸汽或熱水的圓形軟管型式。類似地，裝運容器可以是方形的，并且其尺寸可小于或大于20英尺或40英尺長的平行六面體，并且可以具有一個圓形側壁。本發明意圖包括所有這些顯而易見的改型，并且僅由下述權利要求及其等同物限定。
權利要求
1.一種將可泵送物料裝運至或裝運通過溫度降低的區域所用的裝置，包括一個具有至少一個側壁、一個頂表面和一個底表面的容器；一個放置在所述底表面附近并且放置在所述容器內部的便攜式換熱墊，以及一個設置在所述換熱墊頂部緊上方且至少部分填充有所述可泵送物料的軟囊，所述換熱墊具有至少一個軟管，該軟管具有與所述軟管的至少一個端部相連的連接件，使得被加熱的流體被泵送通過所述軟管并由此有助于將所述物料從所述軟囊的內部泵送出。
2.權利要求1的裝置，其特征在于，所述容器是一個六面體，它具有兩個矩形側壁、一個矩形頂表面、一個矩形底表面、一個第一方形端部和一個第二方形端壁，其中第一端壁具有一對門。
3.權利要求1的裝置，其特征在于，一個絕熱墊被定位在所述換熱墊和所述底表面之間。
4.權利要求3的裝置，其特征在于，絕熱墊為大約2英寸厚的異氰脲酸酯泡沫塑料。
5.權利要求1的裝置，其特征在于，所述軟囊具有一個與其上表面成整體的L形軟管，從而提供了通向所述軟囊內部的通路，以便將物料泵入或泵出所述軟囊。
6.權利要求1的裝置，其特征在于，所述加熱流體是蒸汽。
7.權利要求1的裝置，其特征在于，所述加熱流體是熱水。
8.一種用于將軟囊中的可泵送物料裝運至裝運通過溫度降低的區域所用的換熱墊，包括一個防水材料制成的底層；一個具有第一端部和第二端部的軟管，該軟管以一種構型鋪置在所述底層的頂部上使得所述軟管的第一端部和第二端部的位置彼此靠近，以及一個鋪置在所述軟管之上的防水材料頂層，所述頂層被縫合在所述底層上以便保持所述軟管的構型。
9.權利要求8的換熱墊，其特征在于，所述軟管的環路延伸到所述防水材料底層和上層中的至少一個的尺寸的外面。
10.權利要求8的換熱墊，其特征在于，軟管的中央部分鋪置成多個平行段，各平行段由一縫合的接縫隔開以防止這些軟管段的摩擦或纏結。
11.一種用于將可泵送物料裝運至或裝運通過溫度降低的區域的方法，包括將包含軟管的一個換熱墊放置在裝運容器的內部；在所述裝運容器的內部將一軟囊放置在所述換熱墊的頂部上；將可泵送物料泵送至所述軟囊中；將所述裝運容器運送至目的地；使加熱流體流經所述換熱墊的軟管；以及將物料泵出所述軟囊。
12.權利要求11的方法，包括將泡沫墊放置在所述裝運容器的底板和所述換熱墊之間的附加步驟。
13.權利要求11的方法，其特征在于，加熱流體是蒸汽。
14.權利要求11的方法，其特征在于，加熱流體是熱水。
全文摘要
一種具有兩個可鎖緊門(24,26)的鋼制裝運容器(10),其至少一個端部具有設置在其地板上的絕熱墊(32)。一個其中埋置有熱水/蒸汽軟管(46)的換熱墊(42)被放置在絕熱墊的頂部上,軟管的入口/出口端(48,50)位于第一個端部門的附近。一個設置在換熱墊頂部上的軟囊(30)被泵送充滿物料。鎖緊第一門并且運送裝運容器。在目的地,將熱水或蒸汽泵送通過換熱墊以便提高軟囊中物料的溫度,此后將物料泵出軟囊。
文檔編號F28D1/00GK1268097SQ98808563
公開日2000年9月27日 申請日期1998年6月15日 優先權日1997年6月26日
發明者查爾斯·M·納爾遜 申請人:查爾斯·M·納爾遜