(57)【要約】【課題】【解決手段】  塩素などの危険物を運搬し、貯蔵するためのコンテナは、エンド・キャップをもつ円筒形の本体を含む。エンド・キャップは、圧力容器を形成するために、本体に溶接される。エンド・キャップは、衝突による損傷から溶接を保護するために、本体の端部に対して窪んだ周辺エッジをもつ。並置した構成要素の構造は、隅肉溶接で共に取り付けることができる重ね接合を形成する。【選択図】図１
2010509139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関連する加圧された物質を運搬するための輸送コンテナであって、
内部表面及び中心線軸を有するほぼ管状の本体と、
前記本体の遠位端に固定的に取り付けられた第１端部材及び第２端部材と、
関連する物質を前記輸送コンテナへ移すための少なくとも１つの第１弁とを含み、
前記本体の厚さ及び前記輸送コンテナの運転圧力が、
Ｐが前記コンテナの運転圧力であり、
Ｓが前記コンテナの材料の許容応力であり、
Ｒが前記中心線軸から前記内部表面までの距離であり、
ｔが前記管状の本体の厚さであるとした場合に、式
【数１】
2010509139.tif 000008
で計算される輸送コンテナ。
【請求項２】
前記第１端部材及び第２端部材が前記本体に溶接され、前記本体の最小の厚さと前記輸送コンテナの運転圧力とが、
Ｐが前記コンテナの運転圧力であり、
Ｓが前記コンテナの材料の許容応力であり、
Ｅが前記溶接接合の効率であり、
Ｒが前記本体の内側半径であり、
ｔが前記本体の最小の厚さであるとした場合に、式
【数２】
2010509139.tif 000009
で関係づけられる請求項１に記載の輸送コンテナ。
【請求項３】
最大の前記運転圧力が実質的に３５０ＰＳＩである請求項２に記載の輸送コンテナ。
【請求項４】
最大の前記運転圧力が実質的に３４２ＰＳＩ以下である請求項２に記載の輸送コンテナ。
【請求項５】
シェルの最小の厚さが実質的に０．２７６インチである請求項２に記載の輸送コンテナ。
【請求項６】
前記本体がＡＳＭＥ  ＳＡ−５１６グレード７０炭素鋼から形成される請求項２に記載の輸送コンテナ。
【請求項７】
前記本体が長手方向の継ぎ目を有するほぼ円筒形のコンテナに圧延成形され、前記長手方向の継ぎ目は融接される請求項２に記載の輸送コンテナ。
【請求項８】
前記第１端部材及び第２端部材が全体的に湾曲し、前記第１端部材及び第２端部材の向きは前記コンテナ内の前記運転圧力に対して凸である請求項２に記載の輸送コンテナ。
【請求項９】
前記第１端部材及び第２端部材が前記本体に融接される請求項８に記載の輸送コンテナ。
【請求項１０】
第１端部材及び第２端部材が、それぞれ前記本体の遠位端と重ね接合を形成する請求項９に記載の輸送コンテナ。
【請求項１１】
関連する加圧された危険物質を運搬するための輸送コンテナであって、
ほぼ管状の本体と、
前記本体の遠位端に溶接された第１端部材及び第２端部材と、
前記加圧された輸送コンテナに流体を加える少なくとも１つの第１弁とを含み、
前記本体の最小の厚さと前記輸送コンテナの運転圧力とが、
Ｐが前記コンテナの運転圧力であり、
Ｓが前記コンテナの材料の許容応力であり、
Ｅが前記溶接接合の効率であり、
Ｒが前記本体の内側半径であり、
ｔが前記本体の最小の厚さであるとした場合に、式
【数３】
2010509139.tif 000010
で関係づけられる輸送コンテナ。
【請求項１２】
前記本体の最小の厚さと前記輸送コンテナの運転圧力とが、
Ｐが前記コンテナの運転圧力であり、
Ｓが前記コンテナの材料の許容応力であり、
Ｅが前記溶接接合の効率であり、
Ｒが前記本体の内側半径であり、
ｔが前記本体の最小の厚さであるとした場合に、第１式
【数４】
2010509139.tif 000011
と、少なくとも１つの第２式
【数５】
2010509139.tif 000012
との組合せで関係づけられる請求項１１に記載の輸送コンテナ。
【請求項１３】
前記第１式及び少なくとも１つの第２式が、所与の運転圧力のための本体の厚さの範囲を画定する請求項１２に記載の輸送コンテナ。
【請求項１４】
最大の前記運転圧力が実質的に３４２ＰＳＩ以下である請求項１２に記載の輸送コンテナ。
【請求項１５】
シェルの最小の厚さが実質的に０．２７６インチである請求項１２に記載の輸送コンテナ。
【請求項１６】
前記第１端部材及び第２端部材が、ある曲率半径で全体的に湾曲し、
前記第１端部材及び第２端部材は前記本体に融接される請求項１２に記載の輸送コンテナ。
【請求項１７】
前記第１端部材及び第２端部材が、それぞれ重ね接合を形成する遠位端で前記本体内に位置決めされる請求項１６に記載の輸送コンテナ。
【請求項１８】
前記第１端部材及び第２端部材が、前記輸送コンテナの運転圧力に対して凸である請求項１６に記載の輸送コンテナ。
【請求項１９】
前記第１端部材及び第２端部材の厚さが、
Ｐが前記コンテナの運転圧力であり、
Ｓが前記材料の許容応力であり、
Ｅが前記溶接接合の効率であり、
ｔ１が前記第１及び第２端部材の最小の厚さであり、
Ｍがスカラ因子であり、
Ｌ０が前記第１及び第２端部材の曲率半径であるとした場合に、
P = ((2×S×E×t1)/(M×Lo)-t1(M-0.2))/1.67
で計算される請求項１８に記載の輸送コンテナ。
【請求項２０】
前記曲率半径Ｌ０が２７インチから３３インチまでの範囲内にある請求項１９に記載の輸送コンテナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２００６年１１月２日に出願された米国特許仮出願第６０／８６４，０８１号に対し優先権を主張する。
【０００２】
本発明は、加圧された運搬容器に関し、より詳細には、加圧された危険物質を運搬し貯蔵するためのコンテナに関する。
【背景技術】
【０００３】
有毒又は危険な化学薬品を貯蔵するために使用されるコンテナが、当技術分野ではよく知られている。長年の間、様々な化学物質の製造業者及び使用者は、これらの物質を運搬し貯蔵するためにコンテナを購入してきた。これらのコンテナに貯蔵された化学薬品のいくつかは、塩素、二酸化硫黄並びに多くの他の化学薬品を含む。これらの物質は、それらの意図された目的では有用であるが、ある状態で、人間に接触させられるならば、それらは危険となり得ることが理解される。
【０００４】
危険物質を運搬するためのコンテナの１つのタイプは、マルチユニット・タンク車である。このコンテナは、運搬用に特定の量の化学薬品を貯蔵するために、寸法決めし、形成することができる。一般に、このタイプのコンテナは炭素鋼から形成される。安全の目的で、壁厚及び材料タイプなどのいくつかの特徴が、危険物質を取り扱うためのコンテナに関連する政府の規定によって、規制されている場合がある。一般に、コンテナは極めて耐久性があり、多くの年又は何十年もの有効寿命をもつ。耐久性はこれらの物質を安全に貯蔵する耐用長命を保証するのに重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
さらに多くのコンテナが製造され、これらのコンテナの寿命が比較的長いので、このタイプのコンテナの必要性が減少し得る。したがって、業界において、優れた対費用効果で、競争できることが重要である。必要なのは、危険物質を貯蔵するためのコンテナであり、これらのコンテナをそれに基づいて作らねばならない基準を維持しながら、コストを下げるコンテナを形成するための方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの実施形態では、本発明は、溶接された圧力容器を形成する方法を含み、その方法は、端部分を有するほぼ円筒形の本体を準備し、その端部分が周辺リップを有し、周辺エッジを有する少なくとも１つの第１端部材を準備し、その第１端部材が凸の構造をもつ、すなわち容器の圧力側に対して凸であり、円筒形の本体の周辺リップの内部に、第１端部材の周辺エッジを位置決めし、重ね接合を形成し、第１端部材の周辺エッジを円筒形の本体の周辺リップに溶接することを含む。
【０００７】
溶接された圧力容器を形成する方法の１つの態様は、第１端部材の凸部分が、ほぼ円筒形の本体の内部に面するように、第１端部材を位置決めすることを含む。
【０００８】
溶接された圧力容器を形成する方法の別の態様は、端部分を有するほぼ円筒形の本体を準備するステップであって、端部分が周辺リップを有し、周辺リップが、円筒形の本体の中心線軸の方向に曲げられることを含む。
【０００９】
溶接された圧力容器を形成する方法のさらに別の態様は、円筒形の本体と、端部材との間の縁処理（ｃｈｉｍｅ）の内周に溶接部を形成する重ね接合を隅肉溶接することを含む。
【００１０】
溶接された圧力容器を構成する方法のさらに別の態様は、端部分を有するほぼ円筒形の本体を準備することであって、端部分が周辺リップをもち、本体が５１６グレード７０炭素鋼から形成されることを含む。
【００１１】
溶接された圧力容器を構成する方法のさらに別の態様は、安全逃し装置を準備することと、少なくとも１つの第１端部材に、安全逃し装置を取り付けることを含む。
【００１２】
本発明の別の実施形態では、関連する加圧された物質を運搬するための輸送コンテナが、内部表面及び中心線軸をもつほぼ管状の本体を含み、本体の遠位端に第１端部材及び第２端部材が固定的に取り付けられる。関連する物質を輸送コンテナへ移すための少なくとも１つの第１弁が含まれる。本体の厚さ及び輸送コンテナの運転圧力は、
Ｐがコンテナの運転圧力であり、
Ｓがコンテナの材料の許容応力であり、
Ｒが中心線軸から内部表面までの距離であり、
ｔが管状の本体の厚さであるとした場合に、式
【数１】
2010509139.tif 000003
によって計算できる。
【００１３】
本発明の実施形態の１つの態様では、第１端部材及び第２端部材は本体に溶接され、本体の最小の厚さと輸送コンテナの運転圧力とは、
Ｐがコンテナの運転圧力であり、
Ｓがコンテナの材料の許容応力であり、
Ｅが溶接接合の効率であり、
Ｒが本体の内側半径であり、
ｔが本体の最小の厚さであるとした場合に、式
【数２】
2010509139.tif 000004
によって関係づけられる。
【００１４】
本発明の実施形態のさらに別の態様では、最大の運転圧力は実質的に３５０ＰＳＩであり、さらに詳細には３４２ＰＳＩ以下である。
【００１５】
本発明の実施形態のさらに別の態様では、シェルの最小の厚さは実質的に０．２７６インチである。
【００１６】
本発明の実施形態の別の態様では、本体はＡＳＭＥ  ＳＡ−５１６グレード７０炭素鋼から形成される。
【００１７】
本発明の実施形態のさらに別の態様では、本体は長手方向の継ぎ目を有するほぼ円筒形のコンテナに圧延成形され、長手方向の継ぎ目は融接される。さらに、第１端部材及び第２端部材は湾曲してもよく、第１端部材及び第２端部材の向きはコンテナ内の運転圧力に対して凸であり、第１端部材及び第２端部材は本体に融接される。
【００１８】
本発明の実施形態のさらに別の態様では、第１端部材及び第２端部材は、それぞれ本体の遠位端と重ね接合を形成する。
【００１９】
別の実施形態では、関連する加圧された危険物質を運搬するための輸送コンテナは、本体の遠位端に溶接された第１端部材及び第２端部材を有する、ほぼ管状の本体と、加圧された輸送コンテナに流体を加えるための少なくとも１つの第１弁とを含むことができ、本体の最小の厚さと、輸送コンテナの運転圧力とは、
Ｐがコンテナの運転圧力であり、
Ｓがコンテナの材料の許容応力であり、
Ｅが溶接接合の効率であり、
Ｒが本体の内側半径であり、
ｔが本体の最小の厚さであるとした場合に、式
【数３】
2010509139.tif 000005
で関係づけられる。
【００２０】
本発明の実施形態の１つの態様では、本体の最小の厚さと輸送コンテナの運転圧力とは、
Ｐがコンテナの運転圧力であり、
Ｓがコンテナの材料の許容応力であり、
Ｅが溶接接合の効率であり、
Ｒが本体の内側半径であり、
ｔが本体の最小の厚さであるとした場合に、第１式
【数４】
2010509139.tif 000006
と、少なくとも１つの第２式
【数５】
2010509139.tif 000007
との組合せで関係づけられる。
【００２１】
本発明の実施形態の別の１つの態様では、前記第１式及び少なくとも１つの第２式が、所与の運転圧力のための本体の厚さの範囲を画定する。
【００２２】
本発明の実施形態のさらに別の態様では、第１端部材及び第２端部材の厚さは、
Ｐがコンテナの運転圧力であり、
Ｓが材料の許容応力であり、
Ｅが溶接接合の効率であり、
ｔ１は第１端部材及び第２端部材の最小の厚さであり、
Ｍがスカラ因子であり、
Ｌ０が第１端部材及び第２端部材の曲率半径であるとするが、ただし、曲率半径Ｌ０は２７インチから３３インチの範囲である場合に、
P = ((2×S×E×t1)/(M×Lo)-t1(M-0.2))/1.67
で計算できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態による危険物質を貯蔵するためのコンテナの斜視図である。
【００２４】
【図２】本発明の実施形態による危険物質を貯蔵するためのコンテナの構成要素を示す部分切断側面図である。
【００２５】
【図３】本発明の実施形態による危険物質を貯蔵するためのコンテナの部分切断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図示が本発明の実施形態を説明するためだけの目的であり、同一のものに限定するものではない図面を次に参照して、図１は全体を１で示された運搬及び貯蔵コンテナを示す。コンテナ１は、複数の物質のうちの１つ又は複数を収容するように構成することができる。１つの実施形態では、物質は、危険物質、或いは塩素、二酸化硫黄、無水アンモニア又は他の危険物などの化学薬品でよい。一般に、このタイプのコンテナは、塩素２０００ポンドを収容するように構成されている。そのようなものとして、このタイプのコンテナを示すのに、「トン・コンテナ」という表現が作りだされた。コンテナ１を、図に示すようなほぼ円筒形のコンテナとして作ることができる。このようにして、貯蔵コンテナ１の本体３は、中心軸Ｘの周りで湾曲してもよく、円形の断有することができる。コンテナ１は端壁又は端部材６を含むこともできる。危険物質を運搬及び貯蔵する際、コンテナ１を加圧できるように、端部材６を本体３に取り付けることができる。１つの実施形態では、以下の段落でさらに説明されるように、端部材６を本体３に溶接することができる。したがって、コンテナ１は、操作弁１５’でよい、１つ又は複数の弁１５を含むこともできる。弁１５は、加圧された危険物の貯蔵で使用するのに適切であるような任意のタイプの弁でよい。弁１５は、望むようにコンテナ１を満たし、及び／又はコンテナ１に収容された物質を空にするために、使用することができる。さらに、安全逃し装置１７であってよい、他の装置を、過剰圧力の場合に圧力除去を行うために、使用することができる。さらに、本発明の実施形態で使用するのに適切なように、弁１５及び／又は安全逃し装置１７を使用する任意の方法を選ぶことができる。
【００２７】
続けて図１を参照して、本体３又はシェルは、圧延成形された鋼板から直円筒形の構造に形成することができる。１つの実施形態では、本体３又はシェル３は、０．２７６インチの最小の厚さをもつことができ、８０  ３／４インチと８９  １／４インチの公称範囲内の長さをもつことができる。別の実施形態では、コンテナの長さの範囲は、実質的に５０インチから１２５インチまで延長することができると考えられている。圧延成形されたとき、Ｉ．Ｄ．、すなわち内径は、２５から３５インチの範囲内でよいが、約２９  １／４インチでよい。さらに、本体３を形成するのに使用される鋼のタイプはＡＳＭＥ  ＳＡ−５１６グレード７０炭素鋼でよい。しかし、連邦規則集のタイトル４９に限らないが、それを含む適切な規則制限又は免除に従う鋼の他のグレードを使用してもよい。本体３の最小の厚さは、Ｐがコンテナ１の運転圧力であり、Ｓが材料の許容応力であり、Ｅが溶接接合の効率であり、ＲＳがコンテナ１の内側半径であり、ｔがシェルの最小の厚さであるとした場合に、次の式
P = (2×S×E×t)/(Rs-0.4t)
に基づき計算することができる。１つの実施形態では、運転圧力は実質的に３５０ＰＳＩでよい。しかし、運転圧力は、実質的に３４２ＰＳＩに限らないが、それを含み、又は、本発明の実施形態での使用に適切なように選ぶことができる。内径が与えられ、溶接接合の効率を１に等しくするとしたら、厚さｔを、シェル材料の１つ又は複数のグレード、及び／又はタイプのために計算することができることは容易に理解されよう。他の実施形態は、次に限らないが、それに類似した式を含んでもよい。
P = (S×E×t)/(Rs+0.6t)
コンテナ１のシェル３が最小の厚さに達したときは、これまで列記した式を合同して考慮してよいと解釈されるべきである。
【００２８】
端部材６の最小の厚さは、Ｐがコンテナ１の作動圧力であり、Ｓが材料の許容応力であり、Ｅが溶接接合の効率であり、ｔが端部材形成後の端部材の最小の厚さであり、Ｍが、少なくとも部分的に端部材の内側クラウンの半径Ｌ０及びナックルの半径ｒｋに基づいてもよい、スカラ因子であり、Ｌ０がクラウンの半径であるとした場合に、次の式
P = ((2×S×E×t)/(M×Lo)-t(M-0.2))/1.67
に基づいて計算することができる。１つの実施形態では、クラウンの半径Ｌ０は、実質的に２９．９インチでよい。クラウンの半径は、２７インチから３３インチまでの範囲内にあってもよい。しかし、クラウンのための他の半径を、合理的な工学的判断で選ぶことができる。他の実施形態が、Ｂがスカラ因子であり、Ｒ０が端部材６の外側半径であり、ｔが端部材形成後の端部材の最小の厚さであるとした場合に、次に限らないが、それと類似した式を含んでもよい。
P = B/(Ro/t)
同様に、コンテナ１の端部材６の最小の厚さに達した場合、これまで列記した式を合同して考慮してよいと解釈されるべきである。鋼の本体３が円筒に形成されると、本体３の側部を接合するために、溶接によって継ぎ目７を共に融着することができる。１つの実施形態では、継ぎ目を鍛接することができる。別の実施形態では、継ぎ目７を融接することができる。より詳細には、溶接された接合は二重溶接つき合せ接合でよい。コンテナ１が形成された後で、応力除去処理などの溶接後処理を行ってもよい。
【００２９】
続けて図１を参照し、次に図２を参照して、ヘッドとも呼ばれる、端部材６は、本体３と同じタイプの材料、すなわちＳＡ−５１６グレード７０炭素鋼で形成することができる。しかし、端部材６の厚さは、本体３より厚くてよい。１つの実施形態では、厚さは名目上約０．８１２５インチでよい。最小の厚さは０．６８７５インチ（１１／１６インチ）でよい。しかし、本発明の実施形態で使用するのに適するような合理的な判断によって、前記最小の厚さより大きい任意の厚さを、選ぶことができる。端部材６を、本体３の内径に対応する外径を有する円板又は板の形状に作ることができる。これは、本体３と端部材６との間の接点が、加圧容器を形成するために融着されるので、必要であり、そのことは、以下で詳細に説明される。端部材６を、そのそれぞれの中心部分９で湾曲でき、それによって、対応する半径を有するドーム形状を有する。本体３内に位置決めされるとき、端部材６の湾曲部分は、容器１内の圧力に対して凸状でよい。コンテナ１内の圧力を減らすための安全機構として、これを使用することができる。コンテナ１内の圧力が特定の閾値まで増加した場合、中央部分９が圧力に対して凹になるように、端部材６の中央部分９を逆にできる。逆にされた端部材６は、コンテナ１の全体の体積を増加させ、それによって、コンテナ１内の圧力を下げることが理解される。ここで、コンテナ１は２つの端部材６を含むこととしてもよく、端部材それぞれが本体３の遠位端に配置されることに注意すべきである。各端部材６を圧力に対して凸に、又はコンテナ１の内部に対して凸状に挿入することができる。端部材６は、端部材６の中心線Ｃに対して実質的に平行に延びる周辺エッジ８を含むこともできる。端部材６はほぼ円形なので、周辺エッジ８のＯ．Ｄ．、すなわち外径は、本体３のＩ．Ｄ．に対応できる。１つの実施形態では、端部材６を所定の位置に溶接するために、端部材６は、本体３のＩ．Ｄ．内にぴったりはめ合わせてもよい。
【００３０】
続けて図１及び２を参照して、周辺エッジ８が周辺リップ４に対してひっこむように、端部材６を、本体３の内部に位置させることができる。このようにして、重ね接合又は隅肉重ね接合の構造を生み出すように、周辺エッジ８及び周辺リップ４を並置することができる。上述のように、端部材６を、本体３に溶接することができる。詳細には、周辺エッジ８を、本体３の周辺リップ４に溶接することができる。溶接接合部１１が本体３の外面の反対の位置に作られることに注意すべきである。すなわち、溶接接合部は、他の物体との衝突から起こり得るような外部損傷にさらされない。炭素鋼材料の使用に適している水中アーク・プロシージャを使用して、これらの構成要素を溶接することができる。しかし、シールド・ガス溶接、又は合理的な工学的判断で選ばれる任意の他の溶接プロセスを使用して、重ね接合を溶接することもできる。
【００３１】
図２を続けて参照し、次に図３を参照して、コンテナの構造の構成要素３及び６が、互いに取り付けられた後、溶接された接合をさらに保護するために、縁処理（ｃｈｉｍｉｎｇ）として知られるプロセスで、本体の端部５を、中心軸Ｘに向かって内側にテーパを付けることとしてもよい。周辺エッジ８は、本体３に実質的に平行な、事前に縁処理をした外形をもってもよい。しかし、コンテナ１を形成する際に使用に適するように、周辺エッジにどんな構成があってもよいと解釈されるべきである。
【００３２】
続けて図のすべてを参照して、コンテナ１を形成するプロセスが次に説明される。平面の鋼板を、本体の遠位端に開口を有する直円筒形の本体に圧延成形することで、コンテナ１を形成することができる。それから、円筒形の本体の長手方向の接合を溶接し、必要ならば、続いて応力除去処理してもよい。それから、それぞれ本体の内部に対して凸状の構造を有する、第１端部材及び第２端部材を、本体のそれぞれの端部に挿入することができる。それから、端部材の周辺エッジとリップが、本体のキャビティの内部に、隅肉重ね接合を形成するように、端部材を本体の周辺リップに並置することができる。それから、接合を溶接することができ、コンテナの加圧に適するように、構成要素、すなわち、端部材及び本体のインターフェースを密封する。コンテナを形成するプロセスの任意のところで、コンテナの構成要素に穴を開け、弁、プラグ又は加圧された危険物を貯蔵するコンテナでの使用に適する任意の他のものを受けるために使用するために、ねじを切ることができる。
【００３３】
本発明は好ましい実施形態を参照して本明細書内で述べられてきた。明らかに、本明細書を読み、理解することで、修正及び変更が他の人に考えつく。それらが添付の請求の範囲及びその等価の範囲に入る限り、本発明にはすべてのそのような修正及び変更を含むことを意図するものである。
【図１】
2010509139.tif 000013
【図２】
2010509139.tif 000014
【図３】
2010509139.tif 000015
【国際調査報告】
2010509139.tif 000016
2010509139.tif 000017