Способ и устройство для радиального расширения корпуса контейнера, радиально расширенный корпус контейнера и содержащий его контейнер

Изобретение относится к области обработки металлов давлением и может быть использовано для радиального расширения корпуса контейнера. Получают цилиндрический корпуса контейнера с продольным сварным швом. По меньшей мере на одном конце корпуса выполняют бортик. Фиксируют корпус вокруг бортика в подвешенном положении средством для фиксирования бортика и осуществляют его радиальное расширение от фиксированного конца по направлению к его подвешенному концу посредством упругого штамповочного инструмента. При этом штамповочный инструмент имеет непрерывную периферическую поверхность расширения. Имеется также средство для радиальной регулировки диаметра периферической поверхности расширения. Повышается качество контейнера за счет исключения неровностей его края. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Настоящее изобретение относится к способу и устройству для радиального расширения корпуса контейнера, а также к радиально расширенному корпусу контейнера и содержащему его контейнеру.

В настоящий момент контейнеры, обеспеченные суженным участком корпуса, используются для изготовления таких контейнеров, как вакуумные, герметизированные или аэрозольные контейнеры. Такие контейнеры содержат корпус, имеющий суженный участок, к которому присоединено верхнее укупорочное средство или крышка. Подобное укупорочное средство обычно расположено внутри цилиндрической оболочки корпуса контейнера. Другой конец этого корпуса обеспечен нижней частью. Для таких контейнеров, имеющих разную площадь поверхности нижней и верхней частей, можно использовать материалы разной толщины. Например, нижняя часть имеет диаметр около 65 мм, а диаметр верхней части составляет около 52 мм. В такой нижней части толщина стенки может быть около 0,18 мм, тогда как в верхней части крышка может иметь толщину около 0,26-0,28 мм или толще при больших диаметрах.

Изготовление такого герметизированного контейнера, имеющего суженный участок, обычно начинается с формирования цилиндрического корпуса контейнера, выполненного образованием цилиндрической формы из прямоугольного или квадратного листа металла, примыкающие или соединенные внахлестку продольные кромки которого сварены продольным сварным швом.

Затем этот цилиндрический корпус контейнера, имеющий продольный сварной шов, подвергается радиальному расширению, для чего используется штамповочное средство, которое проводится через один конец цилиндрического корпуса контейнера радиально расширяет наружу корпус контейнера в больший диаметр этого корпуса во время постепенного продвижения штамповочного средства через корпус контейнера. Во время этого радиального расширения путем прохождения штамповочного средства через цилиндрический корпус контейнера, этот корпус размещается на противодействующем столе для противодействия к движущим силам штамповочного средства, воздействующим на внутреннюю поверхность корпуса контейнера.

Радиально расширенный корпус контейнера, изготовленный вышеописанным традиционным способом, обнаруживает различные дефекты. Во-первых, волнистая структура присутствует на продольном сварном шве и других участках внешней поверхности цилиндрического корпуса контейнера. Во-вторых, конец корпуса контейнера, через который проходит штамповочное средство для радиального расширения этого корпуса, обнаруживает преимущественно неровный край, если этот конец был обеспечен бортиком, предназначенным для присоединения ко дну контейнера. Такой неровный или отбортованный край на конце контейнера упоминается как серьга. Этот нерегулярный край может вызывать проблемы при присоединении нижнего конца к контейнеру, предпочтительно через бортик корпуса контейнера. Подобные неровности могут быть в пределах от 0,1 до 0,5 мм. В-третьих, по всей высоте цилиндрического корпуса контейнера, подвергаемого радиальному расширению, толщина стенки не является по существу неизменной и стремится к увеличению от конца корпуса контейнера, где началось это радиальное расширение.

Неровности края корпуса контейнера могут быть устранены с помощью резки, что приводит к образованию по существу правильного края корпуса контейнера. Однако подобные операции резки обременительны и приводят к увеличению затрат.

Задача настоящего изобретения - усовершенствовать способ радиального расширения корпуса контейнера и устранить или минимизировать определенные выше недостатки.

Соответственно настоящее изобретение обеспечивает способ радиального расширения корпуса контейнера, содержащий следующие этапы:

i) обеспечение цилиндрического корпуса контейнера, имеющего продольный сварной шов;

ii) обеспечение бортика по меньшей мере на одном конце корпуса контейнера;

iii) фиксирование корпуса контейнера вокруг бортика в подвешенном состоянии; и

iv) радиальное расширение подвешенного и зафиксированного корпуса от его зафиксированного конца по направлению к подвешенному концу.

Настоящее изобретение основано на понимании того факта, что когда цилиндрический корпус контейнера подвешен и не касается противодействующего стола во время радиального расширения, то преодолены по существу все вышеперечисленные недостатки. Предположительно, это происходит потому, что в свободном подвешенном состоянии радиальное расширение не будет стимулировать или создавать противодействующую силу или нагрузку, как произошло бы, если бы корпус контейнера опирался на противодействующий стол. Соответственно, во время радиального расширения формирующий корпус контейнера металл будет перемещаться как радиально наружу, так и аксиально в сторону свободно подвешенного конца корпуса контейнера, что позволяет скорректировать или нейтрализовать нагрузки во время радиального расширения и аксиального удлинения почти до предела текучести этого металла.

Таким образом, радиально расширенный корпус контейнера по существу не будет обнаруживать волнистую структуру вдоль продольного сварного шва или в других радиально расширенных участках этого корпуса. Кроме того, кромка корпуса контейнера или отбортованный край будут по существу ровными, без серьги, что позволяет исключить операции резки или вмешательства в процесс присоединения дна к радиально расширенному корпусу контейнера. Кроме того, неожиданно было обнаружено, что после радиального расширения и во время извлечения штамповочного средства, это штамповочное средство освобождается легче, предположительно, из-за минимального уменьшения растягивания на величину около 0,2-0,4%. Таким образом, можно избежать использования масла для смазки внутренней поверхности корпуса контейнера во время радиального расширения, что имеет большое значение в отношении последующего использования этого корпуса в контейнере, содержащем пищу, корм или напиток.

Кроме того, для контейнера может быть использован более твердый металлический материал, имеющий высокую жесткость до DR8. Это означает дальнейшее уменьшение возникновения выпучивания или образования волнистой структуры. Еще важнее тот факт, что это может привести к последующему уменьшению толщины стенки цилиндрического корпуса контейнера, который будет радиально расширен, а также изготовленного корпуса контейнера и, в конечном счете, самого контейнера. Наконец, представляется, что благодаря способу согласно этому изобретению относительное удлинение является большим.

Согласно предпочтительному варианту выполнения, используя способ согласно данному изобретению, можно расширить корпус на 10-40%, предпочтительно на 15-30%. Способ согласно данному изобретению по существу подходит для радиального расширения любого корпуса контейнера, имеющего симметричное сечение. Хотя данное изобретение применимо к любому размеру и диаметру, в качестве примера, цилиндрический корпус контейнера имеет диаметр 30-100 мм, предпочтительно 40-80 мм.

Для надежного и ровного процесса радиального расширения и введения штамповочного средства предпочтительно для этого радиального расширения обеспечить корпус раструбным отверстием над частью высоты корпуса. Соответственно, через это раструбное отверстие цилиндрического корпуса контейнера можно надежно и быстро ввести средство для радиального расширения.

Из-за уменьшения времени обработки предпочтительно, чтобы это раструбное отверстие формировалось во время того же процесса, когда происходит образование бортика контейнера по меньшей мере в том конце, где начнется радиальное расширение. Тем не менее, очевидно, что бортики или оба бортика и, в частности, бортик для нижней части могут формироваться в то же время, после или заранее.

Согласно предпочтительному варианту выполнения радиальное расширение цилиндрического корпуса контейнера не происходит по всей его длине, а совершается в значительной части высоты этого корпуса, образуя тем самым часть уменьшенного диаметра, которая как вариант может формировать суженный участок контейнера. Очевидно, что можно и дальше уменьшать диаметр этого суженного участка, выполнив дополнительную операцию поперечного сужения. Само собой разумеется, что в пределах идеи данного изобретения корпус контейнера может быть радиально расширен по всей своей суммарной высоте.

Материал, из которого выполнен корпус контейнера, может быть металлом любого типа, но предпочтительно является сталью, например, низкоуглеродистой сталью и т.п. При необходимости, до или после радиального расширения на внутреннюю и внешнюю поверхности цилиндрического корпуса контейнера могут быть нанесены покрытия. Предпочтительно наносить покрытие после радиального расширения, поскольку в этом случае внутренняя и предпочтительно также внешняя поверхности радиально расширенного цилиндрического корпуса контейнера будут по существу круглыми и ровными.

Дополнительно настоящее изобретение обеспечивает устройство для изготовления радиально расширенного корпуса, содержащее:

i) средство для периферического фиксирования бортика цилиндрического корпуса контейнера, так чтобы зажатый корпус свободно подвешивался во время радиального расширения;

ii) штамповочное средство, обеспеченное периферической поверхностью расширения; и

iii) средство для продвижения штамповочного средства через фиксированный конец подвешенного корпуса контейнера по меньшей мере вдоль части высоты корпуса контейнера.

Важно чтобы средство для периферического фиксирования бортика цилиндрического корпуса контейнера, который должен быть радиально расширен, располагалось на такой высоте, чтобы другой конец цилиндрического корпуса контейнера не касался противодействующего стола по существу во время всего процесса радиального расширения.

Предпочтительно, периферическая поверхность расширения обеспечена средством для радиальной регулировки ее диаметра. Соответственно, после радиального расширения по требуемой высоте цилиндрического корпуса контейнера можно извлекать штамповочное средство с минимальными усилиями, поскольку оно больше не соприкасается с внутренней поверхностью цилиндрического корпуса контейнера после радиального расширения. Далее предпочтительно, чтобы движущее средство возвратно-поступательно перемещало штамповочное средство по корпусу контейнера, который должен быть радиально расширен. Соответственно, процесс радиального расширения и последующего извлечения штамповочного средства является плавным и равномерным. Соответственно, является предпочтительным, чтобы средство радиальной регулировки устанавливало меньший диаметр поверхности периферического расширения, когда штамповочное средство выводится из радиально расширенного корпуса контейнера после радиального расширения.

Как показано здесь и ранее, предпочтительно радиально расширить цилиндрический корпус контейнера, обеспеченный раструбным отверстием. Таким образом, предпочтительно, чтобы устройство согласно изобретению содержало средство для обеспечения цилиндрического корпуса контейнера бортиком и/или раструбным отверстием.

Другой аспект настоящего изобретения относится к радиально расширенному корпусу контейнера, получаемому вышеприведенным способом или применением ранее упомянутого устройства. Этот радиально расширенный корпус контейнера демонстрирует вышеупомянутые усовершенствования радиально расширенных цилиндрических корпусов контейнера предшествующего уровня техники.

Наконец, настоящее изобретение также относится к контейнеру, содержащему такой радиально расширенный корпус, и обеспеченному дном на одном конце и/или крышкой для укупоривания контейнера, например, вакуумного контейнера, на другом конце. Подобные контейнеры прекрасно подходят, например, для аэрозольных контейнеров или контейнеров со взбитыми сливками.

Упомянутые или другие признаки корпуса контейнера устройства согласно данному способу и контейнер согласно данному изобретению будут в дальнейшем разъяснены со ссылкой на варианты выполнения настоящего изобретения, которые даются для информации и не ограничивают объем настоящего изобретения. В этом отношении, будет сделана ссылка на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг.1-3 схематически показывают образование цилиндрического корпуса контейнера, обеспеченного раструбным отверстием;

фиг.4-5 показывают образование радиально расширенного корпуса контейнера по первым вариантам выполнения; и

фиг.7-14 показывают способ и устройство для радиального расширения корпуса контейнера согласно второму варианту выполнения.

Фиг.1 показывает цилиндрический корпус 1 контейнера, опирающийся на противодействующий стол 2. Противодействующий стол 2 снабжен желобком 3, в котором корпус 1 будет обеспечен бортиком 4 во время процесса, показанного на фиг.2. Далее показан штамповочный инструмент 5, обеспеченный внешней конструкцией 6 поверхности для образования раструбного отверстия 7 (см. фиг.5). Кроме того, этот штамповочный элемент 5 обеспечен направляющей конструкцией 8 для формирования бортика 9 в корпусе 10 контейнера.

Как показано на фиг.2, штамповочный инструмент 5 запрессован в корпус 1 контейнера, образуя, таким образом, раструбное отверстие 7, бортик 4 и бортик 9.

Как показано на фиг.3, раструбное отверстие содержит примыкающую к бортику 9 радиально расширенную секцию 11 и переходную секцию 12.

Как показано на фиг.4-6, этот цилиндрический корпус 10 обеспеченный раструбным отверстием 7, установлен в устройстве 13 для изготовления радиально расширенного корпуса 14 согласно данному изобретению. Устройство 13 содержит опору 15, поддерживающую раму 16, несущую средство 17 для фиксирования бортика 9 между нижним зажимным кольцом 18 и верхним зажимным кольцом 19, прижатыми друг к другу стяжными болтами 20. Это прижимное средство 17 смонтировано на таком уровне над опорой 15, чтобы корпус 10, зафиксированный прижимным средством, находился в подвешенном состоянии на расстоянии 21 над опорой 15 в течение всего процесса радиального расширения (см. фиг.5).

Следуя стрелке 22, штамп 23 для радиального расширения корпуса 10 контейнера продвигается через зафиксированный конец 24 подвешенного корпуса 10 контейнера. Этот штамп 23 несет штамповочный инструмент 25, внешняя структура которого соответствует намеченной радиально расширенной форме контейнера, полученной, когда штамп 23 опускается до такого предела, что инструмент 25 достигает другого конца 26 теперь уже радиально расширенного корпуса 14 контейнера, бортик 9 которого все еще зажат в фиксирующем средстве 17. Штамповочное средство извлекается из радиально расширенного корпуса 14 контейнера возвратно-поступательным движением. Благодаря радиальному расширению в свободно подвешенном состоянии, штамп 23 относительно просто извлекается из корпуса 14 контейнера, даже без применения смазки.

Фиг.6 показывает контейнер 14 согласно изобретению, содержащий суженный участок 27, включающий в себя суженную секцию 28 и переходную секцию 29. Замечено, что этот суженный участок может быть при необходимости дополнительно сужен или расширен. Кроме того, корпус 14 контейнера может быть присоединен ко дну и крышке (не показаны) бортиками 4 и 9 соответственно.

Фиг.7-14 показывают другое устройство 30 согласно данному изобретению для радиального расширения корпуса контейнера. Опять бортик 9 цилиндрического корпуса 10 контейнера фиксируется в зажимных кольцах 18 и 19 прижимного средства 17.

Штамповочное средство 31 несет штамповочный наконечник 32, присоединенный к корпусу 34 штампа болтом 33. Этот наконечник 32 обеспечен осью 35, вокруг которой располагаются радиально перемещаемые клиновидные элементы 37, соединенные на скошенной поверхности с клиновидными кольцевыми частями 38. Эти клиновидные кольцевые части опираются на внутреннюю поверхность штамповочного инструмента 39, который формирует с поверхностью штамповочного наконечника 32 непрерывное, но последовательно увеличивающееся в диаметре штампованное отверстие.

Как показано на фиг.8, штамповочное средство 31 продвигается вниз в раструбное отверстие 7 корпуса 10 контейнера под действием усилия в соответствии со стрелками 40 и 41. Согласно стрелкам 41, усилие через переходные элементы 42 воздействует на клиновидные элементы 37, чьи клиновидные поверхности 43 заставляют клиновидные кольцевые части 38 перемещаться наружу, примыкая к штамповочному инструменту 39, который радиально расширяет корпус 10 контейнера.

Как описано в отношении фиг.10, штамповочное средство 31 продвигается на расстояние, показанное на фиг.9, кроме того, когда радиально расширенный корпус 14 контейнера свободно подвешен на опоре 15.

Перед извлечением штамповочного средства 31 из положения, как показано на фиг.12, давление согласно стрелке 41 на фиг.10 и 11 освобождается так, чтобы клиновидные кольцевые части 38 под воздействием упругих свойств штамповочного инструмента 39 могли перемещаться внутрь, т.к. клиновидному элементу 37 разрешено двигаться вверх. В результате возникает зазор 45 между радиально расширенным корпусом 14 контейнера и штамповочным средством 31. Пропорционально этому переходный элемент 42 перемещен вверх на расстояние 46 (см. фиг.14).

С зазором 45 между радиально расширенным корпусом 14 контейнера и штамповочным средством 31 штамповочное средство, следующее по стрелкам 47, теперь может перемещаться вверх по существу без фрикционного сопротивления с радиально расширенным корпусом 14 контейнера. Таким образом, больше не требуется применять смазку для радиального расширения и возвратно-поступательного извлечения штамповочного средства из радиально расширенного корпуса контейнера.

Радиально расширенный корпус контейнера согласно данному изобретению и содержащий его контейнер не обнаруживают, в особенности, на продольном сварном шве, волнистой структуры, а бортик, использующийся для фиксирования, имеет по существу правильную форму, не требует резки и может применяться как бортик для присоединения к нижнему концу. Наконец, толщина стенок радиально расширенного корпуса контейнера является по существу постоянной величиной. Например, корпус контейнера, начинающийся с диаметра около 52 мм и с толщиной стенки примерно 0,18 мм, имеет на суженном участке и радиальном расширенном участке толщину, колеблющуюся в пределах около 0,165-0,175 мм.

1. Способ радиального расширения корпуса контейнера, включающий следующие этапы:
i) получение цилиндрического корпуса (1) контейнера, имеющего продольный сварной шов;
ii) получение бортика (9) корпуса (1) контейнера по меньшей мере на одном конце;
iii) фиксирование корпуса (1) контейнера по периферии бортика (9) в подвешенном состоянии; и
iv) радиальное расширение подвешенного и зафиксированного корпуса (1) от его зафиксированного конца по направлению к подвешенному концу,
отличающийся тем, что радиальное расширение осуществляют с использованием средства (37+38) для радиальной регулировки диаметра непрерывной периферической поверхности расширения упругого штамповочного инструмента (39), воздействующего на внутреннюю поверхность упругого штамповочного инструмента (39), где указанное средство (37+38) для радиальной регулировки диаметра содержит радиально перемещаемые клиновидные кольцевые части (38), опирающиеся на внутреннюю поверхность упругого штамповочного инструмента (39).

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что корпус (1) расширяют на 10-40%, предпочтительно на 15-30%.

3. Способ по любому из пп.1 или 2, отличающийся тем, что цилиндрический корпус (1) контейнера имеет диаметр 30-100 мм, предпочтительно 40-80 мм.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что корпус (1) выполняют с раструбным отверстием (7) на части высоты корпуса.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что раструбное отверстие (7) образуют при формировании бортика (9) корпуса контейнера.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что корпус (1) радиально расширяют на значительной части высоты корпуса, оставляя суженный конец (27) корпуса.

7. Устройство (30) для изготовления радиально расширенного корпуса (14), содержащее:
i) средство (17) для периферийного фиксирования бортика (9) цилиндрического корпуса контейнера, так чтобы зафиксированный корпус (10) свободно висел во время радиального расширения;
ii) штамповочное средство (31), содержащее штамповочный инструмент (39) с периферийной поверхностью расширения; и
iii) средство для продвижения штамповочного средства (31) через зажатый конец (24) подвешенного корпуса (10) контейнера по меньшей мере по части высоты корпуса контейнера,
отличающееся тем, что периферическая поверхность расширения упругого штамповочного инструмента (39) является непрерывной, при этом штамповочное средство (31) снабжено средством (37+38) для радиальной регулировки диаметра непрерывной периферической поверхности расширения упругого штамповочного инструмента (39), где указанное средство (37+38) для радиальной регулировки диаметра содержит радиально перемещаемые клиновидные кольцевые части (38), опирающиеся на внутреннюю поверхность упругого штамповочного инструмента (39).

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что средство для продвижения выполнено с возможностью обеспечения возвратно-поступательного движения штамповочного средства (31) через корпус (1) контейнера, подвергаемого радиальному расширению.

9. Устройство по п.8, отличающееся тем, что радиальное регулирующее средство (37+38) выполнено с возможностью установки диаметра периферической поверхности расширения на меньшее значение при извлечении штамповочного средства (31) из радиального расширенного корпуса контейнера после радиального расширения.

10. Устройство по любому из пп.7-9, отличающееся тем, что оно содержит средство (3, 6) для получения бортика (9) цилиндрического корпуса и/или раструбного отверстия (7).