装运粘性液体的受热柔性罐 【发明背景】
许多流体只有在被加热至高于正常的环境温度时才是可泵吸的。例如，谷物浆液要易于被泵送则需要大约125 °F的温度。另外，流体经常被装运到寒冷区域或经过寒冷区域，该寒冷区域致使流体变为固态或半固态，并且由于这种寒冷的温度致使流体不能被容易地泵出其容器。本发明提供了能够使流体即使在降低温度下仍能被容易地泵出柔性容器的方法和装置。
现有技术
长期以来现有技术已认识到装运流体经过地球温度降低的区域这一问题。例如，当装运谷物浆液时，该浆液在其被泵出容器之前通常必须被加热。在E.L.Orcutt的美国专利No.302,017中，尤其参照图4，在锅A的底部周围设置了一个汽套，以使得糖浆能容易地流动。
在E.A.Rudigier的美国专利No.1,562,991中，铁路罐车装备有穿过罐内部的管子，蒸汽或其它加热流体可通过该管子输入以便加热被输送的物料并便于将该被输送的物料卸出。
在E.W.Ady地美国专利No.3,945,534中，公开了一种用于盛装不明食品的柔性袋子，该袋子包含处理流体24以便对容器中的食品进行加热。
V.D.Smith的美国专利No.3,583,415示出了多个谷物浆液罐，这些罐内在运载有谷物浆液的管子88内及其周围装备有热交换器和热水管，以便将浆液加热并使液体浆液可连续流动。
S.A.Jabarin等人的美国专利4,454,945示出了一种装在板条箱或包装箱内输送的柔性袋21，但其并未披露对柔性袋中的内含物加以加热的方法或装置。
现有技术还包括不锈钢或碳钢罐，其可由牵引车等来输送，在罐的下半部分围绕罐的周边具有某些结构的蒸汽通道。这些罐有时被认作“ISOTANKS”，其例如可以从位于得克萨斯州(77056)休斯敦的OneRiverway 1700号的Twinstar Leasing，Ltd.广泛地购得。
不过，现有技术已不能满足对例如美国专利No.4,454,945中所示的盛装流体的容器等柔性容器进行装运使之经过或到达温度降低的区域的需要，并且不能满足将柔性容器中的内含物容易地泵出而无需改进容器本身的需要。
发明概述
概括而言，将一个包含有换热器的衬垫放置在装运容器的底部和/或围绕该装运容器的侧面放置。装有待装运液体或拟将装有这种液体的柔性容器被放置在衬垫上并且在需要时封闭该装运容器并且将其运送。在到达装运目的地时，启动换热器，提高所装运物料的温度使之变成液态并使得能容易地将该物料从柔性容器中泵出。
更具体而言，衬垫包括一个或多个软管，通过该软管可以泵送蒸汽或热水以提高所装运物料的温度。
作为本发明的一个特点，衬垫中的软管被构型成使得软管的入口端和出口端的位置彼此非常接近并且与装运容器的出入门非常接近。
作为本发明的另一个特点，在换热器的下方设置有绝热体以便减少换热器经装运容器的钢制底部产生的热量散失问题，因为过度的热量散失将会延长加热所装运物料所需的时间。
从以下结合附图对本发明的详细描述中将显而易见本发明的这些和其它目的、特点和优点。
附图简述
图1是本发明的系统中使用的钢制装运容器的等轴侧图；
图2是位于本发明图1所示装运容器中的处于其充满状态的柔性容器的部分剖面侧视图；
图3是根据本发明的沿图1中剖面线1-3截取的部分剖面端视图；以及
图4是本发明所采用的换热垫的底视图。
优选实施方案描述
图1是钢制装运容器10的等轴侧图，它具有20英尺长(在点A和B之间)、8英尺宽和8英尺高的公称尺寸。这种具有平行六面体形状的装运容器是传统的并且也可以购买到40英尺长的容器。顶板12、侧板14和16、端板20和22以及底板18全都焊接在一起，通向装运容器10内部的唯一出入口是通过一对可锁紧的钢门24和26。在容器10的装运过程中，装运容器10的左门24通常在左侧锁紧关闭以便保持机械强度。正如后面将详细描述的，右手门26提供了进行泵吸操作(加载和卸载)的出入口。
图2示出处于其充满状态的软囊30，其例如可充满谷物浆液。柔性罐30紧位于换热垫40的上面。参照图3和4详细描述的换热垫40位于一个绝热垫32上，在一个优选的实施方案中，该绝热垫32为两英尺厚的异氰脲酸酯泡沫塑料。绝热垫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装运容器10的底板18的内部尺寸，或者可以根据需要制造得稍微小一些以便配合衬垫40的尺寸。
柔性罐30是常规的并且包含有一个软管连接件42，以便通过出入门26将物料泵入和泵出软囊30。
下面参照图3，其示出沿图1中剖面线1-3截取的装运罐10的部分剖视图，示出放置在衬垫40上的处于其充满状态下的软囊30，该衬垫40放置在绝热垫32上，而该绝热垫32又放置在装运容器10的底板或地板18上。所示出的衬垫40具有多个连接成环路的终止于入口连接件48和出口50的平行段，这些平行段一起形成了如图4所示的软管46。
图4示出衬垫40的底视图，该衬垫40具有以特别适用于本发明的型式被缝入该衬垫中的软管46，其中用于软管46的入口48和出口50彼此靠近。这是特别有利的，因为通入软管46的出入口被严重限制到一个非常有限的空间内，其仅能通过装运容器10的右手门26进入。在优选的实施方案中，当使用在20英尺长的装运容器中时，衬垫40为225英寸长，约18.5英尺，且6英尺宽。仅为6英尺的宽度为环路52在容器10的内部尺寸中提供了空间，其中该环路52为稍小于8英尺宽。
与封套类似的衬垫40由两层防风雨材料构成，例如为焦油帆布。软管46以图中所示的图型被铺置在衬垫40的底层上。顶层和底层以英寸的平行接缝缝合在一起以便将软管构型固定就位，具有60个平行的凹槽将软管46保持其所需构型。软管46为550英尺长。优选的软管是双壁的，具有螺旋缠绕的尼龙内支承体，该软管的内径(I.D.)为1/2英寸，其外径(O.D.)为13/16英寸，额定容量为150PSI @ 200°F。其中一个接缝处于软管46的每段长度之间以防止软管的任何摩擦或缠结。
在图1-4所示系统操作的初始阶段，装运容器10的门24和26都被打开并且绝热垫32位于地板、即底板18上。然后将衬垫40放置在衬垫32的顶部上，软管的入口和出口位于容器10的入口处、与右手门26相邻。处于排空状态下的软囊30可以装在增塑织物装运袋中的形式购得。当排空时，软囊基本上是扁平的。将软囊30从袋中取出并将其放置在衬垫40的顶部上，注意要将软管42的端部放置在靠近出入门26的位置处。软管46的出入口端部48和50也邻近于出入门26。软管42是柔性的并且易于与另一软管(未示出)相连，被泵送的物料、例如谷物浆液可以通过出入门26从该另一软管中泵送。被泵送到柔性容器中的物料通常被加热以利于采用常规的加热和泵送设备(未示出)泵送到柔性容器中。从开始将物料泵送到软囊30中直到最终将物料泵出软囊30，左手门24被锁紧关闭以便保持系统的机械整体性。一旦软囊30被泵送充满，软管42即与所泵送物料源脱开连接，此时右手门26锁紧关闭且容器10可以通过铁路、卡车、轮船、飞机和任何其它可利用的装运装置进行运送。
将物料装运到大的柔性容器中所产生的问题极大。当装有物料时，这种柔性容器的重量将近50000磅并且仅可通过位于钢制装运容器一端的一单个门进入。根据物料的比重可以采用不同容积尺寸的软囊以便应付由各种政府机构所施加的重量限制，但是20英尺长装运容器中采用的一般软囊将容纳4000至6000加仑的物料。本发明意图将任何无害的大容积液体装运在软囊中，其中该液体需要加热以便将物料、即谷物浆液、用于钻油井和钻气井所用的钻井液等进行泵送。
在装运目的地，蒸汽或热水可以通过软管入口48输入，然后将通过软管出口50流出。申请人已发现当采用220-230 °F的不受阻断的低压(20磅)蒸汽加热时，500英尺长的传热软管将在48小时将初始温度为65°F的4000加仑水加热到125°F。由于衬垫40具有约为6英尺×18.5英尺的相当大的传热面积，该系统将不会象现有技术中采用较小的传热面积那样容易对敏感产品造成损害。如果需要缓慢加热，可以用热水代替蒸汽。
绝热垫32在某种程度上是可任选的，并且通常是不需要的，除非当该系统暴露在低于50°F的温度的环境下。然而，如果在这种较低环境温度下未采用绝热垫32，则衬垫40的热量将局部通过底板18散失，这使得加热时间加长。
当在非常冷的环境温度下例如35°F以下采用该系统时，根据需要可以围绕软囊30的侧面放置一个附加的换热垫例如衬垫40，蒸汽或热水可以流经其软管以加快加热时间。
一旦在装运目的地将物料泵出软囊30，软囊30将根据其类型而被折叠且运回到货主处或者被丢弃。衬垫40被折叠、放置到其装运袋中且返送至所需位置以便再次利用。
实施了以下实验以确定本发明系统的最优操作条件。
实施例1：
一个标准的20英尺长装运容器在地板、侧面和端部装备有其稳定的K因子为0.14Btu-in/ft2(英热量单位-英寸/英尺2)的两英寸厚异氰脲酸酯泡沫绝热体(两侧有铝箔)。25psi的绝热体压缩强度使得安装装配人员能在绝热体上行走而不会将其损坏。装载的柔性罐的顶部覆盖有两英寸厚的Fiberglas(玻璃纤维)毡层。平均环境温度为55°F。
加热垫被安装在地板绝热体上并且一个23000升的R罐被安装在加热垫上。加热垫并不会妨碍柔性罐的安装。绝热和安装需要两个人花费45分钟。
柔性罐装有60°F的4000加仑水并且利用标准的家用热水器将该罐加热到80°F。这证明是无效的，然后利用50psi/230 °F的低压蒸汽来加热软管。柔性罐的底部暴露于200°F的最大温度。
一个标准的爪形扭转锁连接件用于与蒸汽歧管相连。蒸汽歧管被设定在30psi。当在蒸汽歧管上设定其它要求时，这在过渡状态可降低至20psi。
4000加仑的水在变为蒸汽后经过24小时达到140°F的最大温度，而平均环境温度从65°F降至50°F。
蒸汽被关断且使柔性罐冷却。在第一个12小时，温度降低了10°F而降至130°F，而平均环境温度为55°F。在下一个12小时，温度降至115°F，而平均环境温度降至50°F。没有获取其它读数。
柔性罐被排空并要求进一步实验。对加热软管和柔性罐的观测表明几乎没有磨损和撕裂产生。
实施例2：
第二组以65°F的试验水和25磅压力的直接蒸汽开始。在柔性罐的顶部上没有绝热体，但在容器中和前述一样安装了底部和侧面绝热体。平均环境温度为60°F。在第一个24小时内，温度升至101°F，经下一个24小时，温度升至122°F。
柔性罐被排空。观测表明几乎没有磨损或撕裂产生。
试验柔性罐和加热垫被重新装到容器中，开始第三组试验。
实施例3：
第三组以65°F的试验水和25磅压力的直接蒸汽开始。在柔性罐的顶部上没有绝热体，但在容器中和前述一样安装有底部和侧面绝热体。平均环境温度为65°F。在第一个24小时内，试验水的温度升至101°F。且经下一个24小时，其温度升至122°F。
实施例4：
第四组以67°F的水和25磅压力的直接蒸汽开始。在柔性罐的顶部上没有绝热体，且将底部和侧面的绝热体拆除。平均环境温度为60°F。在第一个24小时内，试验水的温度升至88°F，且经下一个24小时，其温度升至108°F。
所进行的试验说明了申请人已针对长期认识到的需求提供了一个解决方案，该需求即：改进柔性袋中所装运物料的泵送能力，使得该柔性袋中所装运的物料能被泵送至或泵送通过比容易泵送该物料时所需温度要低的环境温度。
从上述附图和说明书可知，对于本领域的技术人员而言对上述优选实施方案的改型是显而易见的。换热垫可包括其它构型，例如用于循环蒸汽或热水的圆形软管型式。类似地，装运容器可以是方形的，并且其尺寸可小于或大于20英尺或40英尺长的平行六面体，并且可以具有一个圆形侧壁。本发明意图包括所有这些显而易见的改型，并且仅由下述权利要求及其等同物限定。