Контейнер с вакуумной изоляцией

 

Изобретение относится к области хранения и транспортировки продуктов, а именно к контейнерам с вакуумной изоляцией, предназначенным для перевозки продуктов, требующих хранения при низких температурах в течение относительно длительного времени, а также для хранения продуктов при температуре выше температуры окружающей среды. Цель изобретения - повышение надежности при эксплуатации. Контейнер с вакуумной изоляцией содержит герметичную наружную емкость и установленную в ней с зазором, образующим вакуумированную полость для теплоизоляции, герметичную внутреннюю емкость. Каждая из емкостей имеет заднюю, съемную переднюю, верхнюю, нижнюю и боковые стенки, каждая из которых выполнена из группы вогнутых листов, прикрепленных к поперечным балкам и заключенным между ними участкам продольных угловых балок. Листы закреплены таким образом, что расстояние между периферийными участками листов соответствующих наружных и внутренних стеновых рамных секций превышает расстояние между их центральными участками. Каждый лист наружной и внутренней стеновых рамных секций выполнен с возможностью передачи на балки каркаса действующих на них растягивающих нагрузок от окружающей среды и давления находящегося в контейнере продукта, что в целом повышает надежность эксплуатации контейнера. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (И1 (У) g В 6 и 88 00 81/38

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К FlATEHTY

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4028991/30-13 (22) 16.02.87 (46) 07.04.90. Бюл. N 13 (71) Дэнби Дивелопментс Инк. (СА) (72) Ян P.ÌêÀëëèñòåð (СА) (53). 621.798(088.8) (S4) КОНТЕЙНЕР С ВАКУУМНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ (57) Изобретение относится к области хранения и транспортировки продуктов, а именно к контейнерам с вакуумной изоляцией, предназначенным для перевозки продуктов, требующих хранения при низких температурах в течение относительно длительного времени, а также для хранения продуктов при температуре выше температуры окружающей среды. Цель изобретения - повышение надежности при эксплуатации. Контейнер с вакуумной изоляцией содержит герметичную наружную емкость и установленную в ней с зазором, образующим

Изобретение относится к области хранения и транспортировки продуктов, а именно к контейнерам с вакуумной изоляцией, предназначенным для перевозки продуктов, требующих хранения при низких температурах в течение относительно длительных периодов вре" мени, а также для .хранения продуктов при температуре выше температуры окружающей среды.

Цель изобретения - повышение надежности при эксплуатации.

На фиг. 1 изображен контейнер с вакуумной изоляцией, вид сбоку; на

2 вакуумированную полость для теплоизоляции, герметичную внутреннюю емкость.

Каждая из емкостей имеет заднюю, съемную переднюю, верхнюю, нижнюю и боковые стенки, каждая из которых выполнена из группы вогнутых листов, прикрепленных к поперечным балкам и заключенным между ними участкам продольных угловых балок. Листы закреплены таким образом, что расстояние между периферийными участками листов соответству" ющих наружных и внутренних стеновых рамных секций превышает расстояние между их центральными участками. Каждый лист наружной и внутренней стеновых рамных секций выполнен с возможностью передачи на балки каркаса действующих на, них растягивающих нагру" зок от окружающей среды и давления находящегося в контейнере продукта, что в целом повышает надежность эксплуатации контейнера. 6 ил. фиг. 2 - то же, вид сзади; на фиг. 3-" схема, иллюстрирующая то, каким о6разом стеновая рамная секция противодействует силам давления; на фиг.4 разрез А-А на фиг. ; на фиг. 5 - разрез Б-Б на фиг. 1; на фиг. 6 - разрез

В-В на фиг. 1, 1

Контейнер с вакуумной изоляцией имеет форму прямоугольной призмы и содержит герметичную наружную емкость 1 и установленную в ней посред:ством распорных элементов 2 с зазором, образующим вакуумированную по1551>534 лост ь для теплоизоля ции, внут реннюю герметичную емкость 3.

Емкость 1 включает каркас, образованный продольными угловыми и поперечными балками 4 и 5 соответственно, и заднюю, сьемную переднюю, нижнюю, верхнюю и боковые стенки 6 — 10 соот ветственно, Емкость 3 включает каркас, образованный продольными угловыми и поперечными балками 11 и 12 соответственно, и заднюю, сьемную переднюю, нижнюю, верхнюю и боковые стенки

13 — 17 соответственно. Ках<дая из стенок наружной емкости 1 и внутренней емкости 3 выполнена из группы листов

18, прикрепленных. к паре соседних поперечных балок 5 (в наружной емкости) и 12 (во внутренней емкости) и отрезкам продольных угловых балок 4 (в ем- 20 кости 1) и 12 (в емкости 3), заключенным ме»<ду ними (между поперечными балками) и образующим соответственно наружную и внутреннюю стеновые рамные секции. Каждый лист 18 наружной и внутренней стеновых раиных секций выполнен вогнутым и закреплен таким образом, что расстояние между периферийными участками листов 18 соответствующих наружных и внутренних секций превышает расстояние между их центральными участками, при этом каждый изогнутый лист нару»<ной и внутренней стеновой рамной секции выполнен с возможностью передачи на балки каркаса действующих на них растягивающих нагрузок соответственно от окружающей среды и давления в контейнере.

Зазор между наружной и внутренней емкостями 1 и 3 образует вакуумирован40 ную полость. Поскольку на наружную поверхность листа 18 каждой наружной стеновой рамной секции действует окружающая атмосфера, а внутренняя поверхность листа 18 обращена к вакууму, то действующее на него атмосферное давление создает значительную силу, стремящуюся вдавить лист 18 внутрь контейнера. Каждый лист 18 выполнен вогнутым так, что нагрузки от этой довольно значительной силы точки полностью затрачиваются на растяжение по линиям действия силы, параллельным криволинейной поверхности листа 18.

Каждый лист 18 можно рассматривать как мембрану, имеющую установочную плоскость, которая совпадает с пе риметром листа, т.е, с его периферийными участками, которыми он прикреплен к поперечным балкам 5 и 12 и заключенным между ними участкам продольных угловых балок 4 и 11. B этом случае мембрану можно рассматривать как криволинейную поверхность, которая пересекается с установочной плоскостью и искривлена. относительно последней.

На фиг. 3 изображена схема, иллюстрирующая действие растягивающих нагрузок на листы 18, где показана довольно простая схема с двумя балками 4 теоретически бесконечной длины и с размещенным между балками листом 18 (мембраной), также бесконечной длины.

Допустим, что в данном примере балки

4 не прогибаются под действием нагрузки и что мембрана (лист 18) не удлиняется под действием растягивающих нагрузок. Иирина мембраны, т.е. расстояние между баг<ками, обозначена буквой Ы. Атмосферное давление, действующее на наружную поверхность мембраны, показано маленькими стрелками

Р, а результирующая сит<а этого давления обозначена т ", Д<>пустим, что мембрана выполнена так, что средняя ее часть будет прогибаться на величину d от плоскости, проходящей между балками 4 в месте соединения с мембраной.

Указанная сила <- полностью затрачивается на натяжение листа 18.Чтобы вычислить рЛстягивающую силу, действующую на лист 18, нужно провести линию 19, касательную к листу 18 в точке стыка, где он присоединен к балке. Угол между линией !9 и установочной плоскостью обозначен В, а растягивающая сила в точке 20 касания

Ft.., Сила Г1 может быть разложена на дге составляющие, а именно на силу

F„, направленную противоположно силе

1 „, и силу <, направленную перпендикулярно к составляющей <>. При уменьшении угла 6 действующая на мембрану результирующая растягивающая сила Ft увеличивается, Допустим, например, что угол 6 равен 10 . Растягивающая сила 1 t будет равна Р<> (которая была равна V<, умноженной на

cosec < } . С<>so< 10 5, 7, следовательно растягивающая сила Г равна результирующей силе F, умноженной на 5 7.

Другим важным фактором является вели<.ина прогиба мембраны. Для данной ширины У величина прогиба d может быть вычислена по формуле

1556534

M д — (сО$ес 8 сся И ) Для угла 6, равного 10, указанный прогиб d составляет примерно

0,09 W.

Для относительно небольших углов

6 (т,е. 1О или меньше) растягивающая сила, действующая на лист 18, 10 приблизительно обратно пропорциональна величине угла 6 . Прогиб d листа

18, прямо пропорционален углу 6

Желательно иметь величину прогиба d как можно меньшую, чтобы вмещающий объем контейнера по отношению к общему объему, занимаемому контейнером, был как можно больше. С другой стороны, существует практический нижний предел величины прогиба d, ниже кото- 20 рого напряжение в мембране и балках становится настолько большим, что размеры и вес балок 4 и листов 18 будут непомерно большими.

Распорные элементы 2 соединяют между собой каркасы внутренней и на,ружной емкостей 1 и 3 с обеспече нием промежутка между ними, причем элементы 2 должны быть установлены таким образом, чтобы растягивающим наг- З0 рузкам, передаваемым от листов 18 рамных секций, действующих на поперечные балки 5 и 12, противодействовало соп;ротивление сжатию распорных элемен:тов 2.

Распорные элементы 2 должны быть

1 выполнены таким образом, чтобы теплопередача через указанные элементы была минимальной, Это может быть выполнено тремя способами. Во-первых, распорные элементы 2 должны быть выполнены из материала, имеющего низкую теплопроводность, Во-вторых, элементы 2 должны быть такими, чтобы путь теплопередачи через них был как можно длиннее. В-третьих, распорные элементы 2 должны иметь как можно меньшую площадь поперечного сечения проводящего тракта. Наружний и внутренний каркасы подвергаются воздействию очень высоких нагрузок от давления окружающей среды и атмосферы или жидкости в контейнере, в связи с чем распорные элементы 2 должны быть достаточно прочными, чтобы нести вес внутренней емкости и помещенного в него материала, а также выдерживать любые ударные нагрузки, которым может быть подвергнут контейнер.

Каждая из продольных угловых балок 4 и 11 содержит две полки 21, сходящиеся одна с другой под прямым углом, противоположные кромки полок 21 загнуты внутрь. Листы 18 могут быть присоединены к балкам 4 и 11 путем использования известных способов соединения, причем для сведения к минимуму всяких местных напряжений кромки лис-; тов 18 могут быть присоединены к загнутым внутрь кромкам полок 21 балок

4 и 11.

Съемные передние стенки 7 и 14 наружной и внутренней емкостей 1 и 3 соединены между собой и образуют крышку 22 контейнера. Крышка контейнера и его передняя концевая часть снабжены уплотнениями 23. Для удержания крышки 22 в закрытом положении в контейнере предусмотрены закрепляющие приспособления 24. Контейнер имеет находящиеся под давлением герметичные уплотнения 25.

Контейнер работает следующим образом.

Допустим, что контейнер должен быть использован для перевозки продуктов, например замороженного пищевого продукта, при низких температурах, например -б2,2 С. Продукт может быть доведен до желаемой низкой температуры путем использования известных средств (например, криогенной жидкости), после чего продукт помещают в контейнер. В некоторых случаях для продления существования низких температур в контейнере, в него может быть помещено некоторое количество криогенной жидкости (например, жидкого азота), при этом испарившуюся жидкость время от времени выпускают в атмосферу для предотвращения черезмерного нарастания давления. Зазор между наружной и внутренней емкостями и 3 образует вакуумированную полость, в результате чего наружные и внутренние стеновые рамные секции подвергаются воздействию давления соответственно окружающей среды и содержимого конт ей нера .

Листы 18 боковых стенок рамных секций действуют на соответствующую верхнюю продольную угловую балку 4 с некоторой силой, которая параллельна той части криволинейной поверхности листа 18 и приложена в той точке,где лист 18 прикреплен к балке 4. Эта сила имеет направленную внутрь составля1556534 ющую, но основная составляющая сила направлена вертикально. Аналогичным образом каждый лист 18 верхних стеновых рамных секций воздействует на верхние продольные угловые балки 4

5 главным образом с силой, направленной вбок и внутрь. Результирующей силой, действующей на каждую из верхних продольных угловых балок 4 и 11, будет равнодействующая вертикальных и боковых сил, возникающих от воздействия листов 18 боковых и верхних стеновых раиных секций, причем когда последние имеют одинаковую г>лощадь, результирующая сила направлена вниз, вбок и внутрь под углом примерно

45 к горизонтали. Аналогичные силы действуют на нижние продольные. угловые балки 4. Воздействию этих сил соп-20 ротивляются поперечные балки, которые работают на сжатие.

Листы 18 стеновых рамных секций воздействуют на каждую из поперечных балок 5 и 12 значительными растягива- 25 ющими силами, Однако боковые составляющие сил от двух соседних листов 18 будут уничтожать друг друга, так что поперечные балки 5 будут сопротивлять ся главным образом только направленной внутрь составляющей результирующих сил. Но даже эта направленная внутрь составляющая может быть значительной. Например, если стеновая рамная секция имеет высоту 1,2 м и ширину 0,9 м, то общая направленная внутрь составляющая силы давления окружающей среды на уровне моря составляет приблизительно 68000 кг. Эта нагрузка разделена между двумя соседними попереч- 40 ными балками 5 и проходящими между ними участками продольных угловых балок

4, Кроме того, распорные элементы 2 обеспечивают опору между внутренними и наружнь!ми угловыми балками 5 и 4. 4

Силы, действующие на балки задней и передней стенок, похожи на те, что действуют на продольные угловые балки

4.тем, что это силы воздействия на указанные балки стеновых рамных секций, расположенных под прямым углом друг к другу. Следовательно, результирующая сила направлена внутрь под углом - 45 к плоскости каждого из соседних листов 18.

Соответствующие пары верхних и нижних наружных и внутренних угловых продольных балок 4 и 11 расположены на одной линии, проходящей под углом

45 к вертикальной и горизонтальной осям. Составляющие сил, действующих на эти угловые продольные балки 4 и

11, также направлены по линии, проходящей под углом приблизительно 45 к горизонтальной и вертикальной осям.

Поскольку прямая, на которой расположены указанные балки, проходит под углом 45, рассстояние между крайней наружной точкой угла наружной балки 4 и крайней внутренней точкой угла внутренней балки 11 максимально. Следовательно, в каждой паре внешних и внутренних стеновых рамных секций максимальное расстояние между наиболее удаленными друг оТ друга поверхностями балок 4 и l1 приблизительно в 1,4 раза больше толщины указанной пары секций. Это позволяет максимально увеличить размер этих балок 4 и ll в направления действия наибольших сил, что дает возможность оптимизировать конструкцию этих балок, чтобы они могли противостоять гоздействию этих сил.

Там, где каждый лист l8 присоединен к соответствующей балке 4 и 11, т.е. в месте стыка, лист 1S расположен относительно балки так, L!TQ поверхность ее касательна к кривизне листа 18, который имеет равномерную кривизну. Например, в точке присоединения листа 18 к балке 4 изогнутая часть полки 21 указанной балки касательна к листу l8 Касательная линия, проведенная в точке контакта, будет составлять с общей плоскостью, в которой находится стеновая секция, угол, равный, как показано на фиг. 3, углу 6 .Следовательно, в местах соединения листов 18 с соответствующими балками к этим листам не будет приложено никаких изгибающих моментов.

Предлагаемый контейнер обеспечивает надежность при эксплуатации.

Формула изобретения

Контейнер с вакуумной изоляцией, содержащий герметичную наружную емкость и установленную в ней посредством распорных элементов с зазором, образующим вакуумированную полость для теплоизоляции, внутреннюю герметичную емкость, каждая из емкостей включает каркас, образованный продольными угловыми и поперечными балками, и заднюю, сьемную переднюю, нижнюю, верхнюю и боковые стенки, каждая из 1556534 которых выполнена из группы листов, прикрепленных к паре соседних поперечных балок и отрезкам продольных угловых балок, заключенным между ними и образующим соответственно наруж5 ную и внутреннюю стеновые рамные секции, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности при зксплуатации, каждый лист наружной и внутренней стеновых рамных секций выполнен вогнутым и закреплен так, что расстояние между периферийными участками листов соответствующих наружных и внутренних секций превышает расстояние между их центральными участками, при этом каждый изогнутый лист наружной и внутренней стеновых рамных секций выполнен с возможност ью передачи на балки каркаса действующих на них растягивающих нагрузок соответственно от окружающей среды и давления в контейнере.

1556534

6uz.З

11 Рог. 4

1556534

17 10 2

6ю5

1556534

Составитель Д. Теплова

Техред И.Ходанич Корректор A° . обруцар

Редактор Н. Яцола

Заказ 567 Тираж 513 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина,101