Оболочка для металлической банки и крышка металлической банки, соединяемая посредством двойного закаточного шва - RU2357829C2
Код документа: RU2357829C2
Чертежи
Описание
ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к конструкции или формованию листовой металлической или алюминиевой оболочки для металлической консервной банки и крышки металлической банки, имеющей периферийный край или обод, который соединяют посредством двойного закаточного шва с верхней краевой частью листового металлического или алюминиевого корпуса металлической консервной банки. Такую крышку металлической консервной банки образуют из тянутой листовой металлической оболочки для металлической банки, например оболочки, получаемой посредством механической обработки, как описано в патенте США №5857374, который выдан автору этой заявки, описание которого включено в эту заявку в качестве ссылки. Как правило, формованная оболочка для металлической банки содержит круглую центральную панель, которая проходит к ограждающей стенке, которая проходит к внутренней стенке усиливающего ребра или зенковки или также образует внутреннюю стенку усиливающего ребра или зенковки, имеющей U-образную конфигурацию поперечного сечения. Зенковка соединена посредством, в общем, конической прилегающей к держателю стенки к кольцевому ободу, который образован с периферийной криволинейной стенкой. Для тары, предназначенной для напитков, центральную панель оболочки, как правило, предусматривают с E-Z укупорочным язычком и после заполнения корпуса металлической банки напитком обод с периферийной криволинейной стенкой оболочки соединяют посредством двойного закаточного шва с верхней краевой частью корпуса металлической банки.
Если корпус металлической банки заполняют газированным напитком или напитком, который должен быть пастеризован при высокой температуре, то важным для крышки металлической банки является наличие существенного сопротивления вспучиванию поверхности, чтобы выдерживать воздействие напитка, находящегося при повышенном давлении, например, сопротивление вспучиванию поверхности должно составлять, по меньшей мере, 90 фунт-силы на квадратный дюйм (621 кПа). Такое сопротивление давлению "вспучивания" и "горному" давлению подробно описано в патенте США №4448322, описание которого включено в эту заявку в качестве ссылки. Также желательно минимизировать массу листового металла или алюминия в крышке банки без уменьшения сопротивления вспучиванию поверхности. Это осуществляют либо путем уменьшения толщины или сортамента плоского листового металла, из которого тянут и формуют оболочку для металлической банки, и/или путем уменьшения диаметра круглой заготовки, вырезанной из листового металла для образования оболочки для металлической банки.
Имеется много листовых металлических оболочек (для металлических банок) и крышек (металлических банок), полученных или предложенных для увеличения сопротивления вспучиванию поверхности крышки металлической банки и/или для уменьшения массы листового металла в крышке металлической банки без уменьшения сопротивления вспучиванию поверхности. Например, в патентах США №3843014, №4031837, №4093102, вышеупомянутом патенте №4448322, №4790705, №4808052, №5046637, №5527143, №5685189, №6065634, №6089072, №6102243, №6460723 и №6499622 описаны различные формы и конфигурации оболочек для металлических банок и крышек металлических банок и различные размеры и конфигурации, которые были предложены или использованы для увеличения сопротивления вспучиванию поверхности крышки металлической банки и/или для уменьшения металла в крышке металлической банки. В опубликованной РСТ-заявке №WO 98/34743 описана также модификация оболочки для металлической банки и крышки металлической банки, описанная в вышеупомянутом патенте США №6065634. Помимо увеличения соотношения сопротивление (вспучиванию поверхности)/масса крышки металлической банки желательно формовать оболочку для металлической банки так, чтобы минимальные модификации требовались для экстенсивной механической обработки, существующей в этой области техники, для добавления E-Z укупорочных язычков к оболочкам металлических банок и соединения оболочек для металлических банок с корпусами металлических банок посредством образования двойного закаточного шва. Хотя некоторые из оболочек для металлических банок и крышек металлических банок, описанные в вышеупомянутых патентах, обеспечивают некоторые из требуемых конструктивных элементов, ни один из указанных патентов не обеспечивает все элементы.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение направлено на получение улучшенной листовой металлической оболочки для металлической банки, крышки металлической банки и способа образования (формования) крышки металлической банки, который обеспечивает требуемые элементы и преимущества, упомянутые выше, включая значительное уменьшение диаметра заготовки для формования оболочки для металлической банки и значительное увеличение соотношения сопротивление (вспучиванию поверхности)/масса получаемой в результате крышки металлической банки. Оболочка для металлической банки и крышка металлической банки, образованная в соответствии с настоящим изобретением, не только увеличивает сопротивление вспучиванию поверхности крышки металлической банки, но также минимизирует изменения или модификации в существующей механической обработке для добавления E-Z укупорочных язычков к оболочкам для металлических банок и для соединения оболочек для металлических банок с корпусами металлических банок посредством двойного закаточного шва.
В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения оболочку для металлической банки и крышку металлической банки образуют с общей высотой между ободом и зенковкой, составляющей менее 0,240 дюйма (6,1 мм), а предпочтительно составляющей менее 0,230 дюйма (5,8 мм), и зенковкой, имеющей, в общем, цилиндрическую внешнюю стенку и внутреннюю, соединенную с криволинейной ограждающей стенкой. В общем, коническая прилегающая к держателю стенка проходит из внешней стенки зенковки к внутренней стенке обода и имеет верхнюю стеновую часть, проходящую под углом, составляющим, по меньшей мере, 16 градусов, относительно центральной оси оболочки, а предпочтительно под углом, величина которого находится в диапазоне от 25-30 градусов. Зенковка может иметь, в общем, плоскую нижнюю стенку или наклонную внутреннюю стенку, которая соединяется с внешней стенкой зенковки с небольшим радиусом, существенно меньшим радиальной ширины нижней стенки, а внутренняя ширина зенковки в ее нижней части меньше радиуса ограждающей стенки.
В соответствии с модификациями настоящего изобретения оболочка для металлической банки и крышка металлической банки имеют некоторую конструкцию, которая была описана выше, причем соединение нижней стеновой части прилегающей к держателю стенки и внешней стенки зенковки находится существенно ниже центральной панели. Нижняя стеновая часть зенковки проходит под углом, меньшим угла верхней стеновой части относительно центральной оси и соединена с верхней стеновой частью посредством короткой стеновой части, которая обеспечивает прилегающую к держателю стенку изломом или небольшой S-образной криволинейной конфигурацией. Зенковка имеет радиус кривизны, который существенно меньше радиуса кривизны или радиальной ширины ограждающей стенки, и внутренняя нижняя ширина зенковки также меньше радиуса или радиальной ширины ограждающей стенки и предпочтительно составляет менее 0,035 дюйма (0,9 мм). В предпочтительном варианте осуществления зенковка имеет наклонную нижнюю стеновую часть, а ограждающая стенка имеет наклонную плоскую стеновую часть.
Другие элементы и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего описания, сопроводительных чертежей и прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - вертикальное сечение листовой металлической оболочки для металлической банки, отформованной в соответствии с настоящим изобретении.
Фиг.2 - увеличенное фрагментарное сечение оболочки, иллюстрируемой на фиг.1, для металлической банки, иллюстрирующее конфигурацию одного варианта осуществления, соответствующего настоящему изобретению.
Фиг.3 - меньшее фрагментарное сечение оболочки, иллюстрируемой на фиг.2, для металлической банки, иллюстрирующее то, как оболочка для металлической банки становится крышкой металлической банки с помощью держателя и ролика первой стадии образования двойного закаточного шва.
Фиг.4 - фрагментарное сечение, аналогичное сечению, приведенному на фиг.3, иллюстрирующее крышку металлической банки, присоединенную посредством двойного закаточного шва, с помощью держателя и ролика второй стадии.
Фиг.5 - увеличенное фрагментарное сечение крышки металлической банки, присоединенной посредством двойного закаточного шва, иллюстрируемое на фиг.4, с фрагментом модифицированного держателя для получения двойного закаточного шва.
Фиг.6 - сечение, аналогичное сечению, иллюстрируемому на фиг.1, иллюстрирующее крышку металлической банки, присоединенную посредством двойного закаточного шва в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг.7 - увеличенное фрагментарное сечение, аналогичное сечению, иллюстрируемому на фиг.2, иллюстрирующее оболочку для металлической банки, отформованную в соответствии с модификацией настоящего изобретения.
Фиг.8 - увеличенное фрагментарное сечение, аналогичное сечению, иллюстрируемому на фиг.5, иллюстрирующее оболочку, иллюстрируемую на фиг.7, для металлической банки, соединенную посредством двойного закаточного шва с корпусом металлической банки.
Фиг.9 - увеличенное фрагментарное сечение, аналогичное сечению, иллюстрируемому на фиг.7, иллюстрирующее оболочку для металлической банки, образованную (отформованную) в соответствии с другой модификацией настоящего изобретения.
Фиг.10 - иллюстрация укладки в стопу и вкладывания оболочек для металлических банок одна в другую, образованных, как показано на фиг.9.
Фиг.11 - увеличенное фрагментарное сечение стенки, прилегающей к держателю, оболочки для металлической банки, иллюстрируемой на фиг.9.
Фиг.12 - увеличенное фрагментарное сечение, аналогичное сечению, иллюстрируемому на фиг.9, иллюстрирующее оболочку для металлической банки, образованную в соответствии с другой модификацией настоящего изобретения.
Фиг.13 - увеличенное фрагментарное сечение, аналогичное сечению, иллюстрируемому на фиг.12, иллюстрирующее оболочку для металлической банки, образованную в соответствии с дополнительной модификацией настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг.1 иллюстрируется цельная оболочка 10, которая образована по существу из круглой заготовки листового металла или алюминия, имеющей предпочтительно толщину, составляющую приблизительно 0,0085 дюйма (0,2 мм), и диаметр заготовки, составляющий приблизительно 2,705 дюйма (68,7 мм). Оболочка 10 имеет центральную ось 11 и содержит немного выпуклую центральную панель 12 с кольцевой частью 14, проходящей к криволинейной ограждающей стенке 16. Центральная часть 14 стеновой панели и ограждающая стенка 16 могут быть образованы с помощью последовательности сопрягающихся криволинейных стенок, имеющих радиусы R1, составляющий 1,489 дюйма (37,8 мм), R2, составляющий 0,321 дюйма (8,2 мм), R3, составляющий 0,031 дюйма (0,78 мм), R4, составляющий 0,055 дюйма (1,4 мм). Криволинейная ограждающая стенка 16 имеет нижний внутренний диаметр D1, составляющий приблизительно 1,855 дюйма (47,1 мм).
Криволинейная ограждающая стенка 16 с радиусом R4 проходит от внутренней стенки 17 усиливающего ребра или зенковки 18, имеющей U-образную конфигурацию поперечного сечения и содержащей плоскую кольцевую нижнюю стенку 22 и, в общем, цилиндрическую внешнюю стенку 24, имеющую внутренний диаметр D2, составляющий, например, приблизительно 1,957 дюйма (49,7). Плоская нижняя стенка 22 зенковки 18 соединена с внутренней ограждающей стенкой 16 и внешней стенкой 24 зенковки посредством криволинейных угловых стенок 26, каждая из которых имеет внутренний радиус R5, составляющий приблизительно 0,010 дюйма (0,25 мм). Радиальная ширина W плоской нижней стенки 22 предпочтительно составляет приблизительно 0,022 дюйма (0,55 мм), так что внутренняя нижняя ширина W1 зенковки 18 составляет приблизительно 0,042 дюйма (1,07 мм).
Внешняя стенка 24 зенковки 18 соединяется, в общем, с конической прилегающей к держателю стенкой 32 посредством криволинейной стенки 34, имеющей радиус R6, составляющий приблизительно 0,054 дюйма (1,37 мм). Прилегающая к держателю стенка 32 проходит под углом А1, составляющим приблизительно 16 градусов, относительно центральной оси 11 или вертикальной опорной линии 36, которая параллельна центральной оси 11 оболочки. Угол А1 предпочтительно составляет от 25 до 30 градусов, приблизительно равняясь 29 градусов. Верхний край прилегающей к держателю стенки 32 соединяется с нижней частью криволинейной внутренней стенки 38 закругленного обода 42, имеющего криволинейную внешнюю стенку 44. Внутренняя стенка 38 обода 42 предпочтительно имеет радиус R7, составляющий приблизительно 0,070 дюйма (1,8 мм), внутренний диаметр D3 в нижней части криволинейной внутренней стенки 38 составляет приблизительно 2,039 дюйма (51,8 мм), а внешний диаметр D4 криволинейной внешней стенки 44 составляет приблизительно 2,340 дюйма (59,4 мм). Высота С криволинейной внешней стенки 44 находится в диапазоне, составляющем от 0,075 дюйма (1,9 мм) до 0,095 дюйма (2,4 мм), и предпочтительно составляет приблизительно 0,079 дюйма (2,0 мм). Высота D от нижнего края криволинейной внешней стенки 44 или от соединения 46 прилегающей к держателю стенки 32 и внутренней стенки 38 обода до внутренней поверхности нижней стенки 22 зенковки находится в диапазоне, составляющем от 0,108 дюйма (2,7 мм) до 0,148 дюйма (3,8 мм), а предпочтительно составляет приблизительно 0,126 дюйма (3,2 мм). Соединение 47 или средняя точка радиуса R6 имеет высоту G, составляющую приблизительно 0,079 дюйма (2,0 мм) от соединения 46 или нижнего края криволинейной внешней стенки 44 обода 42.
На фиг.3 иллюстрируется обод 42 оболочки 10, соединяемый посредством двойного закаточного шва с верхней периферийной краевой частью 48 листового металлического или алюминиевого корпуса 50 банки. Технологическую операцию соединения посредством двойного закаточного шва осуществляют с помощью вращающегося круглого держателя 55 для получения двойного закаточного шва, который входит в контактное взаимодействие с оболочкой 10 и имеет внешнюю поверхность 58, которая может быть немного наклонена под углом, находящимся в диапазоне от 0 градусов до 10 градусов, относительно центральной оси держателя 55 для получения двойного закаточного шва и общей центральной оси 11 оболочки 10. Поверхность 58 предпочтительно имеет небольшой наклон, составляющий приблизительно 4 градуса, и входит в контактное взаимодействие с внутренней стенкой 38 обода 42 в ответ на движение в радиальном направлении внутрь ролика 60 первой стадии двойной закатки, тогда как корпус 50 металлической банки и его содержимое и оболочку 10 поворачивают или вращают с держателем 55 для получения двойного закаточного шва. Держатель 55 для получения двойного закаточного шва имеет также коническую поверхность 62, которая сопрягается с конической поверхностью прилегающей к держателю стенки 32 оболочки 10 и входит с ней в контактное взаимодействие, а выступающая вниз кольцевая фланцевая часть 64 держателя 55 для получения двойного закаточного шва проходит в зенковку 18 и имеет нижнюю поверхность 66 (фиг.5) и цилиндрическую внешнюю поверхность 68, которые входят в контактное взаимодействие с нижней стенкой 22 и внешней стенкой 24 зенковки 18 соответственно.
На фиг.4 и фиг.5 иллюстрируется завершение технологической операции двойной закатки для образования обода 70 двойного закаточного шва между вращающимся держателем 55 для получения двойного закаточного шва и роликом 72 второй стадии двойной закатки, который также движется в радиальном направлении внутрь, тогда как держатель 55 для получения двойного закаточного шва, оболочка 10 и корпус 50 металлической банки вращают для преобразования оболочки 10 в крышку 75 металлической банки, которая непосредственно присоединена и уплотнена к верхней краевой части 48 корпуса 50 металлической банки. Край или обод 70 двойного закаточного шва имеет внутреннюю стенку 74, которая образована из внутренней стенки 38 обода 42 оболочки и также имеет внешнюю стенку 76, образованную из обода 42 оболочки, включающей в себя внешнюю криволинейную стенку 44. Обод 70 двойного закаточного шва имеет высоту Н2, находящуюся в диапазоне от 0,090 дюйма (2,3 мм) до 0,110 дюйма (2,8 мм), а предпочтительно составляющую приблизительно 0,100 дюйма (2,54 мм). Крышка 75 металлической банки имеет общую высоту H1, находящуюся между верхней частью обода 70 и нижней частью зенковки 18 в диапазоне, составляющем от 0,170 дюйма (4,3 мм) до 0,240 дюйма (6,1 мм), а предпочтительно составляющем приблизительно 0,235 дюйма (6,0 мм). Поскольку крышка 75 металлической банки имеет конфигурацию поперечного сечения, которая аналогична конфигурации поперечного сечения оболочки 10 за исключением обода 70 двойного закаточного шва, на фиг.4-6 для обозначения общей конструкции использованы аналогичные общие ссылочные номера.
Как очевидно из фиг.6, центральная часть центральной панели 12 ограничивает плоскость 80, которая по существу пересекает соединение 46 прилегающей к держателю стенки 32 с внутренней стенкой 74 обода 70 двойного закаточного шва. E-Z укупорочный язычок не показан на фиг.6 для обеспечения ясности и упрощения изображения и поскольку E-Z укупорочный язычок не является частью настоящего изобретения.
На фиг.7 и фиг.8 иллюстрируется другой вариант осуществления настоящего изобретения или вариант модификации настоящего изобретения, содержащий оболочку (фиг.7) для металлической банки и крышку (фиг.8) металлической банки, присоединенную посредством двойного закаточного шва. В соответствии с этим конструктивные компоненты, соответствующие компонентам, описанным выше со ссылкой на фиг.1-6, имеют аналогичные ссылочные номера, но с добавлением штриха. Таким образом, как следует из фиг.7, оболочка 10' для металлической банки имеет центральную ось, которая аналогична оси 11, и круглую центральную панель 12', соединенную с периферийной криволинейной ограждающей стенкой 16', которая соединяется с наклонной внутренней стенкой 17' зенковки 18', имеющей U-образную конфигурацию поперечного сечения. Зенковка имеет, в общем, цилиндрическую внешнюю стенку 24', которая проходит под углом, составляющим менее 10 градусов, и соединяется с прилегающей к держателю стенкой, имеющей коническую верхнюю стеновую часть 32' и немного изогнутую нижнюю стеновую часть 34'. Стеновые части 32' и 34' соединены с помощью, в общем, короткой вертикальной части 35', имеющей относительно небольшие внутренний и внешний радиусы, составляющие, например, приблизительно 0,020 дюйма (0,5 мм). Верхняя прилегающая к держателю стеновая часть 32' соединена посредством криволинейной стенки 37' с внутренней криволинейной стенкой 38' обода 42', имеющей криволинейную внешнюю стенку 44'.
Внутренняя стенка 38' обода 42' соединяется с верхней прилегающей к держателю стеновой частью 32' в соединении 46', а внешняя стенка 24' зенковки 18' соединяется с нижней прилегающей к держателю стеновой частью 34' в соединении 47'. Вертикальная высота G1 от нижней части зенковки 18' до вертикального элемента 35' составляет приблизительно 0,086 дюйма (2,2 мм). Радиус R10 составляет приблизительно 0,051 дюйма (1,3 мм), а нижняя стеновая часть 34' проходит под углом A3, составляющим приблизительно 15 градусов. Зенковка 18' имеет радиус R9, находящийся в диапазоне от 0,009 дюйма (0,23 мм) до 0,011 дюйма (0,28 м). Ниже приведены другие ориентировочные размеры и углы оболочки 10', иллюстрируемой на фиг.7.
С1=0,082 дюйма (2,1 мм),
С2=0,153 дюйма (3,9 мм),
D6=1,910 дюйма (48,5 мм),
D7=2,036 дюйма (51,7 мм),
D8=2,337 дюйма (59,4 мм),
D9=1,731 дюйма (44 мм),
W1=0,024 дюйма (0,61 мм),
W2=0,063 дюйма (1,6 мм),
W3=0,034 дюйма (0,86 мм),
А2=0,29 градуса,
А3=15 градусов,
А4=16 градусов,
А6=13 градусов,
Н5=0,078 дюйма (1,98 мм),
Н6=0,149 дюйма (3,78 мм).
Было установлено, что особая конфигурация поперечного сечения оболочки 10' для металлической банки, удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к рабочим характеристикам, обеспечивала в результате более высокие рабочие характеристики по сравнению с оболочкой 10 для металлической банки. В соответствии с этим элементы конфигурации оболочки 10' для металлической банки включают в себя верхнюю прилегающую к держателю стеновую часть 32', имеющую угол А2 относительно центральной оси, составляющий, по меньшей мере, 16 градусов и находящийся в диапазоне, составляющем от 25 градусов до 30 градусов. Нижняя прилегающая к держателю стеновая часть 34' образует угол A3, который составляет приблизительно 15 градусов. Внутренняя стенка 38' обода 42 образует угол А4, предпочтительно находящийся в диапазоне от 5 градусов до 30 градусов, и предпочтительно составляющий приблизительно 16 градусов. Внутренняя стенка 17' зенковки 18' образует угол А6, который больше 10 градусов и составляет приблизительно 13 градусов. Ширина W1 зенковки в нижней части между внутренней стенкой 17' и внешней стенкой 24' меньше 0,040 дюйма (1 мм) и предпочтительно составляет приблизительно 0,024 дюйма (0,6 мм). Радиус R8 криволинейной внутренней огораживающей стенки 16' значительно больше ширины W1 зенковки 18' и составляет приблизительно 0,049 дюйма (1,24 мм).
Обод 42' оболочки 10' имеет высоту С1, величина которой находится в диапазоне от 0,075 дюйма (1,9 мм) до 0,095 дюйма (2,4 мм), а предпочтительно составляет приблизительно 0,082 дюйма (2,08 мм), и высоту С2, величина которой находится в диапазоне от 0,120 дюйма (3 мм) до 0,170 дюйма (4,3 мм), а предпочтительно составляет приблизительно 0,153 дюйма (3,9 мм). Общий диаметр D8 оболочки 10' металлической банки составляет приблизительно 2,337 дюйма (59,4 мм), а диаметр D7 соединения 46' составляет приблизительно 2,036 дюйма (51,7 мм). Внутренний диаметр D6 нижней части внешней стенки 24' зенковки составляет приблизительно 1,910 дюйма (48,5 мм), а разность W2 между D7 и D6 больше ширины W1 зенковки и составляет приблизительно 0,063 дюйма (1,6 мм). Диаметр D9 центра радиуса R8 составляет приблизительно 1,731 дюйма (44 мм). Очевидно, что, если требуется оболочка другого диаметра, то диаметры D6-D9 должны быть изменены пропорционально. Величина высоты Н5 центральной панели 12' над нижней частью зенковки 18' находится в диапазоне, составляющем от 0,070 дюйма (1,8 мм) до 0,110 дюйма (2,8 мм), и предпочтительно составляет приблизительно 0,078 дюйма (2 мм). Величина высоты Н6 оболочки 10' между верхней частью центральной панели 12' и верхней частью обода 42' находится в диапазоне, составляющем от 0,125 дюйма (3,2 мм) до 0,185 дюйма (4,7 мм), и предпочтительно составляет приблизительно 0,149 дюйма (3,8 мм).
Как следует из фиг.8, оболочка 10' соединена посредством двойного закаточного шва с верхней краевой частью 48 формованного корпуса 50' металлической банки при использовании механической обработки, по существу аналогичной механической обработке, которая была описана выше со ссылкой на фиг.3-5, для образования крышки 75' металлической банки. То есть держатель (не показан)закаточной машины, аналогичный держателю 55, содержит нижнюю часть, аналогичную части 64, которая выступает в зенковку 18' и имеет поверхности, соответствующие поверхностям 58, 62 и 68 держателя 55 закаточной машины для обеспечения контактного взаимодействия с внешней стенкой 24' зенковки и прилегающей к держателю стеновой частью 32' и для образования внутренней стенки 74' обода 70' двойного закаточного шва. На фиг.8 также показано, что внутренняя стенка 74' двойного закаточного шва проходит под небольшим углом А5, составляющим приблизительно 4 градуса, а величина общей высоты Н3 крышки 75' металлической банки меньше 0,240 дюйма (6,1 мм) и предпочтительно составляет приблизительно 0,235 дюйма (5,97 мм). Величина высоты Н4 обода 70' двойного закаточного шва имеет порядок 0,100 дюйма (2,54 мм), а величина высоты Н7 от верхней части обода 70' до верхней части центральной панели 12' больше величины высоты Н5 центральной панели и предпочтительно составляет приблизительно 0,148 дюйма (3,76 мм).
На фиг.9-11 иллюстрируется другой вариант осуществления или модификации настоящего изобретения, содержащий оболочку для металлической банки (фиг.9), в котором конструктивные компоненты, соответствующие компонентам, описанным выше со ссылкой на фиг.7 и фиг.8, имеют подобные ссылочные номера, но с добавлением двух штрихов. Таким образом, как следует из фиг.9, оболочка 10'' для металлической банки имеет центральную ось, которая подобна оси 11, и содержит круглую центральную панель 12'', соединенную с периферийной криволинейной ограждающей стенкой 16'', которая соединяется с наклонной внутренней стенкой 17'' зенковки 18'', имеющей U-образную конфигурацию поперечного сечения. Зенковка имеет, в общем, цилиндрическую внешнюю стенку 24'', которая проходит под углом, составляющим менее 10 градусов, и соединяется с прилегающей к держателю стенкой, имеющей коническую верхнюю стеновую часть 32'' и слегка криволинейную нижнюю стеновую часть 34''.
Стеновые части 32'' и 34'' соединены выступом или, в общем, вертикальной, или, в общем, цилиндрической короткой вертикальной стеновой частью 35", имеющей относительно небольшие внутренний и внешний радиусы, например, порядка 0,020 дюйма (0,5 мм). Верхняя прилегающая к держателю стеновая часть 32'' соединена с внутренней стенкой 38'' обода 42'', имеющего криволинейную внешнюю стенку 44''. Как показано на фиг.11, вертикальная стеновая часть 35'' имеет вытесненную внешнюю поверхность 105, которая в результате приводит к тому, что стеновая часть 35'' имеет толщину, которая немного меньше, чем толщина соседних стеновых частей 32'' и 34''.
Внутренняя стенка 38'' обода 42'' соединяется с верхней прилегающей к держателю стеновой частью 32'' в соединении 46'', а внешняя стенка 24'' зенковки 18'' соединяется с нижней прилегающей к держателю стеновой частью 34'' в соединении 47''. Вертикальная высота G1 от нижней части зенковки 18'' до короткой вертикальной стеновой части 35'' составляет приблизительно 0,099 дюйма (2,5 мм). Радиус R10 составляет приблизительно 0,100 дюйма (2,54 мм), а нижняя стеновая часть 34'' проходит под углом A3, составляющим приблизительно 15 градусов. Зенковка 18" имеет внутренний радиус R9, составляющий приблизительно 0,021 дюйма (0,53 мм), а внешний радиус R11 приблизительно 0,016 дюйма (0,4 мм). Другие ориентировочные размеры и углы оболочки 10'', показанные на фиг.9, имеют следующие значения:
С3=0,249 дюйма (6,3 мм)
D6=1,900 дюйма (48,3 мм)
D8=2,336 дюйма (59,3 мм)
D9=1,722 дюйма (43,7 мм)
W1=0,030 дюйма (0,76 мм)
W2=0,047 дюйма (1,2 мм)
W3=0,043 дюйма (1,1 мм)
А2=0,29 градусов
А6=0,8 градусов
G3=0,045 дюйма (1,14 мм)
G4=0,117 дюйма (2,97 мм)
Н5=0,081 дюйма (2,1 мм)
R8=0,051 дюйма (1,3 мм)
Было установлено, что особая конфигурация поперечного сечения оболочки 10'' для металлической банки, удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к рабочим характеристикам, обеспечивала в результате отчасти более высокие рабочие характеристики по сравнению с оболочкой 10' для металлической банки. В соответствии с этим элементы конфигурации оболочки 10'' для металлической банки включают в себя верхнюю прилегающую к держателю стеновую часть 32'', имеющую угол А2 относительно центральной оси, составляющий, по меньшей мере, 16 градусов и находящийся в диапазоне, составляющем приблизительно от 25 градусов до 30 градусов. Нижняя стеновая часть 34'' прилегающей к держателю стенки образует угол A3, который составляет приблизительно 15 градусов. Внутренняя стенка 17'' зенковки 18'' образует угол А6, который меньше 10 градусов и составляет 8 градусов. Ширина W1 зенковки в нижней части между внутренней стенкой 17'' и внешней стенкой 24'' меньше 0,040 дюйма (1 мм) и предпочтительно составляет приблизительно 0,030 дюйма (0,8 мм). Радиус R8 криволинейной внутренней огораживающей стенки 16'' значительно больше ширины W1 зенковки 18'' и составляет приблизительно 0,051 дюйма (1,3 мм).
Обод 42'' оболочки 10'' имеет высоту С3 от нижней части зенковки 18'', составляющую 0,249 дюйма (6,3 мм). Общий диаметр D8 оболочки 10'' составляет приблизительно 2,336 дюйма (59,3 мм). Внутренний нижний диаметр D6 внешней стенки 24'' зенковки составляет приблизительно 1,900 дюйма (48,3 мм), а диаметр W2 больше ширины W1 приблизительно на 0,047 дюйма (1,19 мм). Диаметр D9 центра радиуса R9 составляет приблизительно 1,722 дюйма (43,7 мм). Очевидно, что если требуется другой диаметр оболочки, то диаметры D6, D8 и D9 изменяются пропорционально. Высота Н5 центральной панели 12'' над нижней частью зенковки 18'' предпочтительно составляет 0,081 дюйма (2,1 мм). Как показано на фиг.9, криволинейная ограждающая стенка 16'' имеет вытесненную часть 107 с толщиной, меньшей толщины соседних частей ограждающей стенки 16".
На фиг.12 иллюстрируется другой вариант осуществления или модификации настоящего изобретения, в котором оболочка 110 для металлической банки имеет конструктивные компоненты, соответствующие компонентам, описанным выше со ссылкой на фиг.7-9, и имеющие подобные ссылочные номера используемым на фиг.9, но с добавлением "100". Таким образом, как следует из фиг.12, оболочка 110 для металлической банки имеет центральную ось, которая аналогична оси 11, и содержит центральную панель 112, соединенную с периферийно проходящей криволинейной ограждающей стенкой 116, имеющей радиус между приблизительно 0,040 дюйма (1 мм) и 0,060 дюйма (1,5 мм). Ограждающая стенка 116 образует криволинейный скос и соединяется с наклонной внутренней стенкой 117 зенковки 118, имеющей U-образную конфигурацию поперечного сечения. Внутренняя стенка 117 проходит под углом А7, составляющим, по меньшей мере, приблизительно 30 градусов, при этом зенковка 118 имеет внешнюю стенку 124, которая проходит под углом, составляющим 3-9 градусов, и соединяется с наклонной прилегающей к держателю стенкой, имеющей, в общем, коническую верхнюю стеновую часть 132 и немного криволинейную нижнюю стеновую часть 134.
Стеновые части 132 и 134 интегрально соединены криволинейной частью 135, приводящей в результате к угловому излому или небольшой обратной криволинейной конфигурации, образованной радиусами R10, R12, R13. Верхняя прилегающая к держателю стеновая часть 132 соединена с внутренней стеновой частью 138 обода 142, имеющего криволинейную внешнюю стенку 144. Внутренняя стенка 138 обода 142 соединяется с верхней прилегающей к держателю стеновой частью 132 в первом соединении 146, а внешняя стеновая часть 124 зенковки 118 соединяется с нижней прилегающей к держателю стеновой частью 134 во втором соединении 147.
Ориентировочные предпочтительные размеры и углы для оболочки 10, иллюстрируемой на фиг.12, имеют следующие значения
С3=0,246 дюйма (6,2 мм)
D6=1,895 дюйма (48,1 мм)
D8=2,335 дюйма (59,3 мм)
D9=1,718 дюйма (43,6 мм)
W1=0,030 дюйма (0,76 мм)
W2=0,042 дюйма (1,07 мм)
W3=0,043 дюйма (1,09 мм)
А2=29 градусов
А3=15 градусов
А7=42 градусов
R8=0,050 дюйма (1,27 мм)
R9=0,022 дюйма (0,56 мм)
R10=0,054 дюйма (1,37 мм)
R11=0,009 дюйма (0,22 мм)
R12=0,031 дюйма (0,79 мм)
R13=0,190 дюйма (4,8 мм)
G1=0,091 дюйма (2,3 мм)
G3=0,047 дюйма (1,19 мм)
G4=0,101 дюйма (2,54 мм)
Н5=0,082 дюйма (2,08 мм)
Было установлено, что конфигурация поперечного сечения оболочки 110 для металлической банки, имеющая вышеуказанные размеры и углы, удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к рабочим характеристикам, обеспечивала в результате отчасти более высокие рабочие характеристики по сравнению с оболочкой 10' и 10'' для металлической банки. Дополнительные преимущества угловой или наклонной внутренней стенки 117 зенковки описаны в вышеуказанном патенте №5685189, описание которого включено в эту заявку в качестве ссылки. Помимо всего прочего, комбинация скошенной ограждающей стенки 116 и наклонной внутренней стенки 117 зенковки обеспечивает повышенное сопротивление вспучиванию поверхности. Вышеприведенные утверждения и преимущества оболочек 10' и 10'' для металлических банок также применимы к оболочке 110 для металлической банки, иллюстрируемой на фиг.12.
На фиг.13 иллюстрируется другой вариант осуществления или модификации настоящего изобретения, в котором оболочка 210 для металлической банки имеет конструктивные компоненты, соответствующие компонентам, описанным выше со ссылкой на фиг.7-9 и 12 и имеющим аналогичные ссылочные номера, которые используются на фиг.9 и фиг.12, но с добавлением "200". Таким образом, как следует из фиг.13, оболочка 210 для металлической банки имеет вертикальную центральную ось, которая аналогична оси 11, и содержит круглую центральную панель 212, соединенную с наклонной или скошенной ограждающей стенкой 216. Наклонная или ограждающая стенка 216 проходит под острым углом А6, величина которого находится в диапазоне 30-60 градусов и соединяется с наклонной внутренней стенкой 217 зенковки 218, образованной радиусами R9 и R11 и имеющей, в общем, U-образную конфигурацию поперечного сечения. Зенковка 218 имеет наклонную внешнюю стенку 224 и соединяется с прилегающей к держателю стенкой, имеющей наклонную или криволинейную верхнюю стеновую часть 232, образованную радиусами R12 и R14, и наклонную нижнюю стеновую часть 234. Внешняя стенка 224 зенковки 218 и нижняя стеновая часть 234 прилегающей к держателю стенки проходят под углом A3, который находится в диапазоне 3-19 градусов.
Прилегающие к держателю стеновые части 232 и 234 интегрально соединены короткой стеновой частью 235, образующей излом между верхней и нижней прилегающими к держателю стеновыми частями 232 и 234 соответственно и образованной радиусом R10. Верхняя прилегающая к держателю стеновая часть 232 соединена с внутренней стеновой частью 238 обода 242, имеющего криволинейную внешнюю стенку 244. Внутренняя стенка 238 обода 242 проходит под углом менее 16 градусов и соединяется радиусом R15 с верхней прилегающей к держателю стеновой частью 232 в соединении 246. Внешняя стеновая часть 224 зенковки 218 соединяется с нижней прилегающей к держателю стеновой частью 234 в соединении 247.
Ориентировочные и предпочтительные размеры и углы для оболочки 210, иллюстрируемой на фиг.13, имеют следующие значения:
С3=0,235 дюйма (5,97 мм)
D6=1,873 дюйма (47,6 мм)
D7=2,008 дюйма (51 мм)
D8=2,337 дюйма (56,8 мм)
D9=1,728 дюйма (43,9 мм)
W1=0,029 дюйма (0,74 мм)
W2=0,068 дюйма (1,73 мм)
W3=0,044 дюйма (1,12 мм)
W4=0,036 дюйма (0,91 мм)
А3=14 градусов
А6=45 градусов
R8=0,014 дюйма (0,36 мм)
R9=0,029 дюйма (0,74 мм)
R10=0,022 дюйма (0,56 мм)
R11=0,009 дюйма (0,23 мм)
R12=0,077 дюйма (1,96 мм)
R13=0,021 дюйма (0,53 мм)
R14=0,035 дюйма (0,89 мм)
R15=0,018 дюйма (0,46 мм)
G1=0,068 дюйма (1,73 мм)
G3=0,031 дюйма (0,79 мм)
G4=0,102 дюйма (2,59 мм)
Н5=0,084 дюйма (2,13 мм)
Н6=0,151 дюйма (3,84 мм)
Было установлено, что конфигурация поперечного сечения оболочки 210 для металлической банки, имеющая вышеуказанные размеры и углы, удовлетворяющая требованиям, предъявляемым к рабочим характеристикам, обеспечивала в результате отчасти более высокие рабочие характеристики по сравнению с оболочками 10', 10'' и 110 для металлической банки. Наклонная или скошенная ограждающая стенка 216 взаимодействует с наклонной внутренней стенкой 217 зенковки 218 и относительно небольшим радиусом R11 для увеличения сопротивления вспучиванию поверхности, а наклонные стенки 224 и 234 и образующая излом стеновая часть 235 взаимодействуют для увеличения прочности и предотвращения утечке в течение теста на падение. Криволинейная ограждающая стенка 116 (фиг.12) или линейная стенка 216 (фиг.13) могут быть также образованы с короткими линейными стеновыми секциями в аксиальном поперечном сечении, обеспечивая в соответствии с этим многогранную наклонную кольцевую ограждающую стенку. Помимо всего прочего, вышеуказанные утверждения и преимущества оболочки 10', 10'' и 110 для банок также применимы к оболочке 210, иллюстрируемой на фиг.13.
Было установлено, что благодаря формованию оболочки для металлической банки и крышки металлической банки с профилем или конфигурацией и размерами, которые были описаны выше, и особенно с профилем скошенной ограждающей стенки 216, зенковки 218 и стеновой части 234, иллюстрируемым на фиг.13, крышка металлической банки, присоединяемая посредством закаточного шва, может быть образована из алюминиевого листа, имеющего толщину, составляющую приблизительно 0,0082 дюйма (0,21 мм), и будет выдерживать давление в банке, превышающее давление, составляющее 110 фунт-силы на квадратный дюйм (759 кПа), прежде чем вспучится поверхность крышки металлической банки. Конфигурация и относительно мелкий профиль оболочки для металлической банки приводят также в результате к общей высоте соединенной закаточным швом крышки металлической банки, составляющей менее 0,240 дюйма (6,1 мм), обеспечивая, таким образом, значительное уменьшение свыше 0,040 дюйма (1 мм) диаметра круглой заготовки, которую используют для формования оболочки. Такое уменьшение в диаметре приводит в результате к значительному уменьшению ширины алюминиевого листа или полотна, используемого для получения оболочек, и, таким образом, приводит к уменьшению массы и затрат на алюминий, предназначенный для формования крышек металлических банок, что представляет собой существенную важность, принимая во внимание большой объем производства крышек металлических банок, выпускаемых каждый год.
Оболочка для металлических банок, соответствующая настоящему изобретению, также минимизирует модификации, требуемые при механической обработке, существующей в производстве для формования обода 70 или 70' двойного закаточного шва или обода 42'' или 142 или 242 двойного закаточного шва. То есть единственной требуемой модификацией в механической обработке для формования обода двойного закаточного шва является замена обычного или стандартного держателя для получения двойного закаточного шва новым держателем, имеющим коническую или сопряженную поверхность 62 (фиг.5) и сопряженную поверхность 68 на нижней части 64 держателя, которая проходит в зенковку и входит в контактное взаимодействие с внешней стенкой зенковки. Стандартные держатели для получения двойного закаточного шва, как правило, имеют коническую поверхность 58 с небольшой конусностью, которая проходит под углом, составляющим приблизительно 4 градуса относительно центральной оси держателя для получения двойного закаточного шва. Как также показано на фиг.10, небольшой излом или S-образная криволинейная конфигурация промежуточной части 35'', или 135, или 235 прилегающей к держателю стенки оболочки помимо увеличения сопротивления поверхности крышки металлической банки, образованной из оболочки, вспучиванию, обеспечивает укладку оболочек в стопу, плотно вложенных друг в друга.
Как очевидно квалифицированному специалисту в этой области техники, конечные крышки или оболочки, описанные в этой заявке со ссылкой на фиг.1-11, могут быть, в общем, получены при использовании обычных инструментов, известных на предшествующем уровне техники. Что касается фиг.12 и фиг.13, геометрия крышки или оболочки или профили, описанные со ссылкой на них, то представляется, что многочисленные преимущества в способе получения и образованных конечных крышек, могут быть реализованы при использовании улучшенного способа и установки, описанных в находящейся на рассмотрении предварительной патентной заявки США, поданной 29 июля 2004 года и названной "Способ и устройство для профилирования металлической крышки", описание которой во всей ее полноте включено в эту заявку в качестве ссылки.
Хотя описанные в этой заявке формы оболочки для металлической банки и крышки металлической банки и способ образования оболочки и крышки металлической банки соответствуют предпочтительным вариантам осуществления настоящего изобретения, должно быть очевидным, что настоящее изобретение не ограничено этими конкретными формами оболочки для металлической банки и крышки металлической банки и что могут быть сделаны их изменения без отклонения от объема и сущности настоящего изобретения, ограниченного прилагаемой формулой изобретения.
Реферат
Изобретение относится к области обработки металлов давлением, в частности к конструкции листовой металлической оболочки. Тянутая алюминиевая оболочка для металлической банки имеет периферийный обод, который соединен посредством двойного закаточного шва с краевой частью алюминиевого корпуса металлической банки для обеспечения крышки металлической банки, имеющей, в общем, плоскую центральную панель, соединенную посредством наклонной криволинейной или прямолинейной ограждающей стенки с наклонной внутренней стенкой кольцевой U-образной зенковки. Зенковка имеет внешнюю стенку, которая соединяется с наклонной нижней стеновой частью прилегающей к держателю стенки в соединении ниже центральной панели, причем прилегающая к держателю стенка имеет криволинейную или наклонную верхнюю стеновую часть, которая соединяется с внутренней стенкой обода. Прилегающая к держателю стенка также имеет промежуточную стеновую часть, образующую излом, а внутренняя нижняя ширина зенковки меньше радиальной ширины ограждающей стенки. Наклонная верхняя стеновая часть прилегающей к держателю стенки проходит под углом, превышающим угол наклонной нижней стеновой части прилегающей к держателю стенки. Повышается качество оболочки. 9 з.п. ф-лы, 13 ил.
