КОНТЕЙНЕР ДЛЯ ПОДДОНА
CONTAINER FOR PELLET

Изобретение относится к контейнеру для поддона с тонкостенной жесткой внутренней емкостью из термопластичной пластмассы для хранения и транспортировки жидких или текучих загружаемых продуктов, с решетчатым трубчатым опорным каркасом, плотно охватывающим пластмассовую емкость в качестве опорной рамы, и с поддоном, на котором установлена пластмассовая емкость и с которым жестко соединен опорный каркас. Решетчатый трубчатый опорный каркас (наружная емкость) контейнера для поддона состоит из сваренных друг с другом вертикальных и горизонтальных трубок. Для получения замкнутой наружной емкости окружные горизонтальные трубки, соответственно, по меньшей мере в одном месте соединены друг с другом.
Такие контейнеры для поддонов со сварным решетчатым трубчатым опорным каркасом общеизвестны, например, из ЕР 0734967 А (Sch). Решетчатый трубчатый опорный каркас известного отсюда контейнера для поддона состоит из профиля из круглых трубок, сильно сдавленного в соединенных сваркой местах перекрещивания. Из DE 29719830 U1 (vL) известен другой контейнер для поддона, стержни решетки которого имеют профиль трубки, отличный от круглого поперечного сечения, который, правда, по всей длине определенно должен иметь неизменное поперечное сечение без каких-либо вдавливаний или формовок, уменьшающих поперечное сечение. Другой контейнер для поддона с решетчатым трубчатым опорным каркасом из открытых фасонных прутков известен из DE 19642242 А. Кроме того, к известному уровню техники относятся различные контейнеры для поддонов с квадратным поперечным сечением трубок решетки. Закрепление решетчатого трубчатого опорного каркаса на поддоне, который может быть выполнен в виде плоского поддона из пластмассы, дерева, стального листа или элементов из них с рамой из стальной трубки (композитный поддон), обычно осуществляется с помощью крепежного средства, проходящего через нижнюю горизонтальную окружную трубку решетчатой рамы, например, винтов, зажимов, скоб или прихватов. Крепежные средства прибиваются, заштифтовываются, привинчиваются или привариваются к верхней плите или по верхнему наружному краю поддона. В случае стальных поддонов решетчатая трубчатая рама приваривается непосредственно. Для промышленного применения или при использовании контейнеров для поддона в химической промышленности они должны проходить официальный отбор для получения допуска к эксплуатации и при этом удовлетворять различным критериям качества. Так, например, проводятся тесты на внутреннее давление, а также на падение с заполненными контейнерами для поддона с определенных высот. Контейнеры для поддона или комбинированные средние контейнеры для сыпучих материалов (IBC = Intermediate Bulk Container) указанного здесь типа - из легких конструкций без массивных опорных угловых стоек с весом в порожнем состоянии порядка 60-80 кг в зависимости от вида поддона для IBC на 1000 л - предпочтительно, используются для транспортировки жидкостей. В частности, при транспортировке грузовыми автомобилями с наполненными комбинированными IBC в из-за тряски при перевозке и движения транспортного средства, в частности, на трудных участках дороги, возникают значительные волновые перемещения жидкого содержимого, вследствие чего на стенки внутренней емкости действуют переменные силы сжатия, в свою очередь, вызывающие в случае прямоугольных контейнеров для поддона радиальные колебания решетчатого трубчатого опорного каркаса (динамические постоянные колебательные нагрузки). В зависимости от варианта выполнения решетчатого трубчатого опорного каркаса при дальних перевозках по трудным участкам дороги нагрузки настолько велики, что места сварки на участках перекрещивания и даже отдельные прутки решетки могут испытать усталость и лопнуть.
Окружные трубные соединения горизонтальных труб решетчатого трубчатого опорного каркаса представляют собой, в частности, при транспортных нагрузках и приемочных испытаниях (виброиспытаниях в течение часа с последующими испытаниями на внутреннее давление порядка 100 кПа в течение 10 мин), особое место, в котором преимущественно могут возникнуть усталостные трещины или даже поломки трубок. Горизонтальные и вертикальные трубчатые стержни наиболее распространенных в настоящее время комбинированных IBC имеют круглое или квадратное поперечное сечение трубок.
В случае горизонтальных трубных соединений одна сторона трубки сужается и примерно на 50 мм вставляется в другой открытый конец трубки, после чего место соединения доводится различными способами. У известных контейнеров для поддонов с круглым поперечным сечением стержней решетки (US 5,678,688) эта доводка осуществляется горизонтально с внутренней стороны; трубное соединение радиально вдавливается изнутри таким образом, чтобы задняя половина трубки прилегала к передней половине трубки с внутренней стороны, будучи вдавлена заподлицо, а затем снаружи в четырех стенках этого трубного соединения выштамповываются крепежные язычки/отверстия.
У других известных контейнеров для поддона с квадратным поперечным сечением трубок (US 5,645,185) наружный конец трубки после введения внутреннего конца трубки снабжается несколькими впрессованными окружными надрезами на угловых участках углов поперечного сечения трубки. Для усиления наиболее нагруженных трубных соединений дополнительно используются также крепежные винты.
У другого известного контейнера для поддона с квадратным поперечным сечением трубок (US 6,244,453) наружная половина трубного соединения на некотором участке длины сдавливается в вертикальном направлении и волнообразно схватывается. При этом внутренняя половина трубного соединения остается без деформаций. Чтобы противостоять возникающим растягивающим нагрузкам, например, при испытаниях на внутреннее давление, обоюдный клинч все же должен выполняться сравнительно глубоким, т.е., с острыми краями, так что в этом месте, расположенном снаружи, при обычной нагрузке может существовать опасность перегрузки материала. Все известные трубные соединения обычно установлены концентрично по одной линии друг над другом в решетчатой стенке решетчатого трубчатого опорного каркаса, в которой посредине в области дна пластмассовой внутренней емкости находится арматура для отбора жидкого содержимого.
Задачей настоящего изобретения является устранение недостатков уровня техники и создание усовершенствованного трубного соединения без дополнительных крепежных средств, как, например, винтов, обладающего высокой устойчивостью, в частности, к циклическим переменным нагрузкам (например, виброустойчивостью с последующим испытанием на внутреннее давление) и к длительным нагрузочным встряскам при одновременной нагрузке со стороны стапеля (например, к транспортировочным нагрузкам).
Задача решается тем, что соединение горизонтальных трубок осуществляется с помощью клинча с геометрическим замыканием, образованного на внутренней стороне горизонтальных трубок, причем наружная сторона горизонтальных трубок не имеет никаких деформаций. Клинч выполнен в виде соединения с геометрическим замыканием в результате волнообразного взаимного проникновения только на внутренней половине горизонтальных трубок путем вертикальной запрессовки сверху и снизу посредством соответствующих штампов. Таким образом, благодаря созданию согласно изобретению клинча горизонтальных трубок с геометрическим замыканием на участке их соединения с внутренней стороны деформируется исключительно внутренняя половина концов трубок, а наружная половина горизонтальных трубок с квадратным поперечным сечением остается свободной от каких-либо вдавливаний. Поскольку холодная деформация, как, например, клинч упрочняет структуру материала, это одновременно означает уменьшение прежней упругости. Наложение материала вследствие геометрического замыкания и взаимная поддержка верхней и нижней сторон трубок (сдвоенных трубок) означает также придание трубкам жесткости.
При виброиспытании боковые стенки решетчатой рамы в результате движения жидкого содержимого попеременно упруго колеблются внутрь и наружу от нормального плоского положения. Упругая деформация боковых стенок в средней области наибольшая, причем «выпуклость» наружу примерно вдвое больше, чем «вогнутость» внутрь. В результате при деформации наружу на наружной стороне горизонтальных стержней возникают вдвое большие растягивающие напряжения, чем при деформации внутрь на внутренней стороне горизонтальных стержней. Растягивающие напряжения в отличие от сжимающих напряжений, в частности, при динамичных переменных сжимающих нагрузках являются крайне критическими и, начиная с какой-то определенной высоты, могут повредить материал. Они обычно приводят к растрескиванию чаще всего в местах перехода к изменениям поперечного сечения трубок. Благодаря выполнению трубного соединения согласно изобретению, недеформированная наружная половина горизонтальных трубок располагается предпочтительно на участке большего прогиба (наружу) с большими растягивающими напряжениями, а внутренняя половина горизонтальных трубок с клинчем с геометрическим замыканием (и с большей жесткостью при меньшей упругости) располагается на участке меньшего прогиба стержней трубки (внутрь) с меньшими там растягивающими напряжениями.
Тем самым создается соединение, способное нести нагрузку, при котором нет необходимости в дополнительных вспомогательных средствах, как, например, винтах, и которое обладает явно большей нагрузочной способностью и устойчивостью к переменным изгибающим напряжениям и, в частности, к длительным динамичным циклическим переменным нагрузкам.
Другие варианты выполнения согласно изобретению выглядят следующим образом.
В одном из модифицированных вариантов выполнения изобретения конструкция трубного соединения с клинчем горизонтальных трубок решетчатого трубчатого опорного каркаса при одинаковом расположении по периметру может быть выполнена с попеременно разными направлениями заправки. При этом у одного горизонтального стержня, с одной стороны, уменьшенный правосторонний конец трубки вставляется в левосторонний конец трубки, а, с другой, у следующего горизонтального стержня уменьшенный левосторонний конец трубки вставляется в правосторонний конец трубки и т.д. Таким образом, достигается выравнивание соединительного участка, причем ни одно из направлений заправки не является предпочтительным. В другом варианте выполнения изобретения трубные соединения горизонтальных трубок решетки могут быть расположены эксцентрично линейно друг над другом в боковой стенке решетчатого трубчатого опорного каркаса. Поскольку наибольшая деформация имеет место посредине решетчатых стенок, в результате этой предпочтительной меры происходит перемещение трубных клинчей на участки с более низкими пиковыми напряжениями. В следующем варианте выполнения изобретения трубные соединения горизонтальных трубок решетки могут располагаться эксцентрично попеременно друг над другом в боковой стенке решетчатого трубчатого опорного каркаса. Поскольку клинч горизонтальных трубок на соединительном участке всегда придает этому месту также жесткость, в этом варианте выполнения достигается выравнивание упругих свойств всей боковой стенки с соединительным участком по сравнению с другими боковыми стенками решетчатой рамы без соединительных участков горизонтальных стержней.
Достигаемые преимущества:
- установка трубных соединений горизонтальных трубок решетчатого трубчатого опорного каркаса внутрь в направлении внутренней емкости повышает устойчивость к долговременным переменным изгибающим нагрузкам;
- установка трубных соединений горизонтальных трубок решетчатого трубчатого опорного каркаса внутрь в направлении внутренней емкости визуально является более предпочтительной, так как волнообразный клинч при взгляде снаружи не виден, т.е., он непосредственно не просматривается сверху;
- разрыв горизонтальных трубок в соединениях с клинчем как слабого места в результате надреза с наружной стороны предотвращается, поскольку трубные соединения отныне располагаются в находящейся с внутренней стороны области допустимых растягивающих напряжений переменных изгибающих нагрузок, обычно возникающих при длительных перевозках или при виброиспытаниях.
В развитие изобретения предусмотрено, чтобы соединения с клинчем устанавливались не в центральной области боковой стенки (области наибольшего прогиба), а вне центральной области боковой стенки. Перенесение трубных соединений в нецентральные области решетчатого трубчатого опорного каркаса имеет то большое преимущество, что там происходят еще меньшие прогибы боковых стенок с меньшими пиковыми значениями переменных растягивающих/сжимающих нагрузок.
Внешние или находящиеся с внешней стороны участки поперечного сечения горизонтальных стержней (с максимальной растягивающей нагрузкой) в наружных трубках (натянутых на соединительном участке на вставленный другой конец трубки) предпочтительным образом не деформируются клинчем, внутренняя трубка снаружи деформирована лишь в продольном направлении, так что внутренние участки трубок (с деформацией от клинча) преимущественно подвергаются безвредным сжимающим напряжениям.
Ниже изобретение более подробно поясняется и описывается на примерах выполнения, схематически изображенных на чертежах, на которых
фиг.1 изображает контейнер для поддона согласно изобретению,
фиг.2 - местный вид возникающей упругой деформации решетчатого трубчатого опорного каркаса при транспортировочных нагрузках,
фиг.3 - деформацию решетчатого трубчатого опорного каркаса на виде решетчатой стенки сверху,
фиг.4 - участок клинча горизонтальной трубки с внутренней стороны,
фиг.5 - участок клинча горизонтальной трубки с наружной стороны,
фиг.6 - вид сверху участка клинча горизонтальной трубки с внутренней емкостью в статическом состоянии покоя,
фиг.7 - такой же вид сверху участка клинча горизонтальной трубки с внутренней емкостью в состоянии деформации наружу,
фиг.8 - разрез соединительного участка (клинча) на фиг. 7,
фиг.9 - другой вариант выполнения контейнера для поддона с участками клинча в разных установочных направлениях,
фиг.10 - принцип распространения трещин при виброиспытаниях с клинчем в том же положении по периметру,
фиг.11 - очередной вариант выполнения контейнера для поддона с участками клинча в другом установочном положении,
фиг.12 - принцип распространения трещин при решетчатом трубчатом опорном каркасе с участками клинча в разных положениях по периметру и
фиг.13 - очередной вариант выполнения контейнера для поддона с участками клинча в местах меньших переменных изгибающих напряжений.
На фиг.1 позицией 10 обозначен контейнер для поддона согласно изобретению с жесткой тонкостенной внутренней емкостью 12 из термопластичной пластмассы для хранения и транспортировки, в частности, опасных жидких загружаемых продуктов, с решетчатым трубчатым опорным каркасом 14, плотно охватывающим пластмассовую емкость 12 в качестве опорной рамы, и с поддоном 16, на котором установлена пластмассовая емкость 12 и с которым жестко соединен опорный каркас 14. Решетчатый трубчатый опорный каркас 14 (наружная емкость) контейнера 10 для поддона состоит из сваренных между собой вертикальных и горизонтальных трубок 18, 20. Для получения замкнутой наружной емкости окружные горизонтальные трубки 18, соответственно, соединены друг с другом. Здесь соединительный участок горизонтальных трубок 18, как было общепринято до сих пор, располагается посредине обеих более коротких боковых стенок контейнера 10 для поддона над арматурой 22 для отбора, подсоединенной строго посредине нижней области внутренней емкости 12. В данном случае обращенного влево острия стрелки, нарисованной на горизонтальной трубке 18, показано, что правосторонний конец трубки выполнен уменьшенным и вставлен в неизменный левосторонний конец трубки. При этом клинч горизонтальных трубок выполнен с внутренней стороны и потому снаружи не виден.
Для уменьшения поперечного сечения одного конца трубки и заправки другого конца трубки у заправляемого конца трубки предварительно неотформованные соответствующие попарно параллельные друг другу боковые стенки квадратного поперечного сечения трубки на участке длиной примерно 50 мм вдавливаются внутрь таким образом, чтобы образовалось почти Х-образное поперечное сечение трубок, угловатые кромки которых при этом вытягиваются внутрь, так что они могут быть заправлены в неотформованное поперечное сечение другого конца трубок.
Для пояснения упругого прогиба боковых стенок контейнера 10 для поддона при транспортировочных нагрузках на фиг. 2 схематично изображено, что максимальный прогиб трубчатых решетчатых стенок происходит в месте центра «S» масс наполненного контейнера для поддона, расположенного примерно на 33% высоты, считая от поддона 16, причем прогиб «Da» наружу примерно вдвое больше прогиба «Di» внутрь. Для этого на виде сверху на фиг. 3 показано, что максимальный прогиб располагается, соответственно, посредине боковой стенки.
На фиг.4 на виде сверху внутренней стороны горизонтальной трубки 18 изображен соединительный участок согласно изобретению, расположенный с внутренней стороны клинч горизонтальной трубки 18. При этом три резца штампа для клинча выполнены во внутренней половине горизонтальной трубки 18 вертикально сверху, а четыре резца, смещенных по отношению к ним, вертикально снизу таким образом, что образуется жесткое неразъемное волнообразное соединение обоих концов 26, 28 трубок с геометрическим замыканием.
В соответствии с этим на фиг.5 изображен тот же соединительный участок горизонтальной трубки 18 на фиг.4. Отчетливо видно, что наружная сторона наружного конца 26 трубки не имеет никаких деформаций клинча и таким образом не имеет никаких вдавливаний. На фиг.6 изображен вид сверху части продольного сечения соединительного участка горизонтальной трубки 18 с прилегающей изнутри пластмассовой емкостью в статическом состоянии покоя. При этом боковая стенка контейнера для поддона практически не имеет прогиба. В то же время на фиг. 7 изображен тот же соединительный участок в состоянии нагрузки от наплыва переливающегося туда-сюда жидкого содержимого с соответствующим прогибом боковой стенки наружу. Согласно линии сечения VIII - VIII на фиг.8 изображен поперечный разрез клинча на соединительном участке 24. С левой стороны отчетливо видно, как оба конца 26, 28 трубок соединены друг с другом в клинч с геометрическим замыканием. При этом наружная стенка наружного конца 26 трубки с правой стороны изображения не имеет абсолютно никаких вдавливаний. Именно эта не деформированная наружная стенка, еще сохраняющая свою первоначальную большую упругость (в отличие от участков клинча с уменьшенной упругостью, ужесточенных в результате холодной деформации), без ущерба для себя воспринимает максимальные значения критических растягивающих напряжений. Вид волнообразного соединения с геометрическим замыканием согласно изобретению только с внутренней стороны горизонтальных трубок в отличие от других трубчатых соединений (посредством винтов и отверстий под винт или выштампованных проушин крюка) представляет собой оптимальное решение, поскольку в материале происходит лишь складкообразование, но не происходит никаких разрывов или разломов структуры материала, так как по всем правилам они являются источником растрескивания.
На фиг.9 изображен вариант выполнения, при котором оба конца 26, 28 горизонтальных трубок решетки попеременно вставлены друг в друга и соединены в клинч. Сначала левый конец трубки уменьшен (острие стрелки) и вставлен в правый не деформированный конец трубки, в следующей горизонтальной трубке трубчатое соединение выполнено, соответственно, обратным.
На фиг.10 показано растрескивание критического трубчатого соединения и последующий разрыв других соседних клинчей. Обычно растрескивание начинается со стороны нагрузки. Это по всем правилам происходит в средней области второго снизу стержня № 3 между вертикальными стержнями В и С. Если там треснул или совсем лопнул клинч в стержне 3, дополнительная нагрузка через стержни В и С передается на клинчи горизонтальных стержней 4 и 2, которые затем под действием дополнительной нагрузки вследствие отказа разорванного трубного соединения рвутся также на своем соединительном участке.
На фиг.11 изображено предпочтительное расположение клинчей согласно настоящему изобретению в разных положениях по периметру. При этом трубные соединения попеременно эксцентрично устанавливаются в решетчатой стенке со смещением, соответственно, то с правой, то с левой стороны. Благодаря этому при таком варианте выполнения никакие растягивающие усилия не передаются разорванными клинчами на другие соседние клинчи, и которые последним также не приходится воспринимать.
С этой целью для этого варианта выполнения на фиг.12 схематично изображено, что разрыв трубки, даже если бы он здесь произошел, был бы относительно не критическим, поскольку при выходе из строя лопнувшего трубного соединения другие соседние трубные соединения дополнительно не нагружаются и тем самым не перегружаются. Это происходит потому, что при этом любое трубное соединение из его окружения замкнуто, соответственно, с шестью жестко сваренными местами перекрещивания вертикальных и горизонтальных стержней решетки и располагается в одном поле решетки (прямоугольнике решетки), в котором соседние горизонтальные трубки не имеют никакого трубного соединения. Трубные соединения соседних горизонтальных стержней в противоположность этому всегда установлены в более удаленном поле решетки, и изгибающие напряжения лопнувшего трубного соединения не могут непосредственно передаваться следующему трубному соединению и нагружать его.
Наконец, на фиг.13 изображен еще один пример выполнения, в котором трубные соединения 24 установлены в передней боковой стенке контейнера для поддона 10 хотя и друг над другом, но эксцентрично. При этом трубные соединения 24 могут быть предусмотрены с левой или с правой стороны от середины боковой стенки (точно над арматурой 22 для отбора). Там они находятся в области меньшего прогиба и тем самым не подвергаются также дальше большим критическим растягивающим напряжениям. Таким образом, в общем, с помощью настоящего изобретения подается идея того, как самим по себе простым способом может быть улучшена или повышена устойчивость решетчатой рамы контейнера для поддона со сварными горизонтальными и вертикальными трубками с квадратным поперечным сечением к динамичным переменным циклическим нагрузкам.
Перечень позиций
10 онтейнер для поддона
12 пластмассовая емкость
14 решетчатая рама
16 поддон
18 горизонтальная трубка решетки (14)
20 вертикальная трубка решетки (14)
22 арматура для отбора
24 соединительный участок с клинчем (18)
26 расположенный с внешней стороны конец (24) трубки
28 расположенный с внутренней стороны конец (24) трубки