Концевая панель и корпус контейнера или контейнер, обеспеченный посредством двойного фальцевого шва такой концевой панелью
Изобретение относится к концевой панели, подлежащей соединению швом посредством двойного фальцевого шва с корпусом контейнера. Двойной фальцевый шов содержит концевой крючок, ограниченный корпусом контейнера, и крючок корпуса контейнера. При этом край концевой панели образует концевой крючок и содержит по меньшей мере одну выемку и по меньшей мере две соседние краевые части, первая из которых выполнена с первым радиусом, а вторая краевая часть – со вторым радиусом, или представляет собой прямолинейный край. Выемка выполнена с соотношением ширины к глубине, составляющим от около 10 до 150, и образована в обеих соседних краевых частях. Изобретение также относится к корпусу контейнера и к контейнеру, обеспеченному такой концевой панелью. В результате обеспечивается исключение образования складок. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 18 ил.
Настоящее изобретение относится к концевой панели и к корпусу контейнера или контейнеру, обеспеченному посредством двойного фальцевого шва такой концевой панелью.
Контейнеры типа, соответствующего изобретению, содержат концевую панель, которая соединена с корпусом контейнера посредством двойного фальцевого шва. Двойной фальцевый шов образован сначала посредством расположения края панели на край корпуса. В первой операции край панели закручивается радиально наружу на край корпуса и затем вверх, образуя завиток и переходную стенку двойного фальцевого шва. Затем край панели побуждается перемещаться радиально внутрь до тех пор, пока не разместится рядом с или на корпусе контейнера, тем самым образуя концевой крючок. Край корпуса тем самым ограничивается или заключается в петлю панели, образованную краем панели, завитком и соседней частью концевой панели. Во второй операции петля панели толкается на корпус контейнера, посредством чего край панели становится ограниченным между краем корпуса и корпусом контейнера. В образованном двойном фальцевом шве край панели образует концевой крючок, а край корпуса образует крючок корпуса двойного фальцевого шва.
Во время радиального внутреннего перемещения края панели и в некоторой степени также края корпуса диаметр в его криволинейной секции будет уменьшаться. Это уменьшение диаметра создает сжимающие напряжения в тангенциальных направлениях в металлическом материале краев, то есть в направлении вдоль окружности края панели и края корпуса. Сжимающие напряжения локально создают дефекты в металле и, в конечном счете, будут приводить к сгибам или складкам.
Это явление будет более выраженным при использовании более тонких металлических концевых панелей и корпусов контейнеров. Возможным решением для явления образования складок может быть образование двойного фальцевого шва, в котором концевой крючок, и иногда также крючок корпуса, имеет уменьшенную длину и таким образом проходит на меньшее расстояние в двойной фальцевый шов. Такой двойной фальцевый шов, имеющий более короткий концевой крючок и, возможно, также более короткий крючок корпуса, имеет больший риск протечки, в частности, когда содержимое закрытого контейнера (временно) находится под давлением. Это внутреннее давление генерирует внутреннее разделяющее усилие на корпусе контейнера и концевой панели и, в конечном счете, может раскрутить двойной фальцевый шов.
Образование складок представляет собой присущую проблему относительно двойных фальцевых швов, так как край панели в обязательном порядке требует перемещения радиально внутрь для образования петли панели, перекрывающей край корпуса. Так как проблема образования складок будет более выраженной с более тонкими концевыми панелями и корпусами контейнеров, очевидно, что почти невозможно выполнить надежный двойной фальцевый шов с более тонкими концевыми панелями и корпусами контейнеров, если не предпринять увеличивающих стоимость дополнительных мер, таких как сжатие или сдавливание двойного фальцевого шва или использование уплотняющего состава.
В US 2455737 раскрыт прямоугольный контейнер, выполненный с прямоугольным закрывающим элементом. Этот закрывающий элемент соединен посредством двойного фальцевого шва с корпусом контейнера посредством края панели. Край панели обеспечен в криволинейных секциях края панели с острыми V-образными выемками. Выемки являются такими глубокими, что выемка также имеется в переходной стенке между завитком стенки панели и концевым крючком. Острые V-образные выемки имеют такие размеры, что в образованном двойном фальцевом шве края выемки приводятся в непосредственный контакт, выемка закрывается и образуется непрерывная стенка. Эта конструкция предназначена для исключения протечки.
Однако остается риск протечки, так как закрывание не может управляться, и таким образом выемка может не полностью закрываться. Кроме того, при чрезмерном закрывании выемки края больше не прилегают, а перекрываются, приводя к окружным напряжениям и к неправильной "сморщивающей" деформации, препятствующим образованию и непроницаемости двойного фальцевого шва. Это еще более является таковым, когда выемки образуются в некруглой концевой панели, так как при разных радиусах и/или прямолинейных краях сжимающее напряжение и/или растягивающее напряжение не является по существу постоянным на окружности.
Кроме того, V-образные выемки имеют острый нижний конец. Такая острая V-образная форма склонна к инициированию трещин вследствие напряжения, когда край закручивается радиально наружу и вверх во время образования завитка между стенкой панели и переходной стенкой двойного фальцевого шва.
Настоящее изобретение имеет своей целью обеспечить решение вышеупомянутых проблем и делает возможным выполнение надежного двойного фальцевого шва, при этом используя более тонкие материалы для, в частности, концевой панели некруглых корпусов контейнера и контейнеров. Это осуществляется посредством настоящего изобретения с помощью концевой панели в соответствии с изобретением, причем концевая панель подлежит соединению швом посредством двойного фальцевого шва с корпусом контейнера, причем двойной фальцевый шов содержит концевой крючок, ограниченный корпусом контейнера, и крючок корпуса, при этом край панели концевой панели образует указанный концевой крючок и обеспечен по меньшей мере одной выемкой, причем край панели содержит по меньшей мере две соседние краевые части, из которых первая краевая часть имеет первый радиус, и вторая краевая часть имеет второй радиус или представляет собой прямолинейный край, и выемка имеет отношение ширины к глубине от около 10 до 150 и образована в обеих соседних краевых частях.
Настоящее изобретение основано на понимании того, что образование складок может быть исключено, когда генерируются меньшие сжимающие напряжения или по существу не генерируются во время перемещения внутрь края металлической панели, когда выемка обеспечена только в части края панели, то есть для образования концевого крючка. Соответственно, выемка может быть обеспечена во внешней части края панели, но должна иметь конкретное отношение ширины к глубине для удовлетворения требования на размещение и нет необходимости полностью закрывать выемку во время формирования двойного фальцевого шва и/или чтобы выемка проходила по части ширины края панели, но по-прежнему исключая протечку и образование складок. Эта выемка образует зазор, который будет уменьшаться в размере и становиться сжатым в латеральном направлении, тем самым нейтрализуя в достаточной мере генерируемые сжимающие напряжения. Эффективным образом выемка обеспечивает пространство для излишка материала, излишнего при образовании во время радиально внутреннего перемещения. Уменьшение сжимающего напряжения также будет приводить к меньшему количеству складок или их отсутствию. Таким образом, изобретение обеспечивает возможность выполнения двойных фальцевых швов, используя материалы меньших размеров, то есть использовать более тонкие материалы, без изменения формы и высоты двойного фальцевого шва. Очевидно, что размер и количество выемок будут выбираться таким образом, чтобы по существу исключить возникновения сжимающих напряжений для конкретного контейнера.
Изобретение не только включено в контейнеры с двойным фальцевым швом, содержащие сжатые выемки, но также в конец панели и корпус контейнера, край которого обеспечен по меньшей мере одной выемкой, которая будет сжиматься во время операции двойной фальцовки. Соответственно, оба аспекта изобретения будут описаны в дальнейшем сначала с описанием предпочтительных вариантов выполнения контейнера настоящего изобретения.
Во время выполнения двойного фальцевого шва, сжимающие напряжения и/или образующее трещины растягивающее напряжение также могут возникать в крае корпуса, образующем крючок корпуса в двойном фальцевом шве. Соответственно, предпочтительный контейнер в соответствии с изобретением отличается тем, что крючок корпуса обеспечен по меньшей мере одной окружной выемкой.
Сжимающее напряжение по существу генерируется только в секции двойного фальцевого шва, где внутреннее перемещение приводит к уменьшению диаметра и, таким образом, к излишку материала, причем такая секция представляет собой криволинейную секцию. Соответственно, выемка имеется в переходе между двумя разными радиусами или радиусом и прямой линией. Очевидно, что одна или более выемок могут иметь место в непосредственной близи (например, в пределах 1-5 мм) первой выемки.
Является предпочтительным, что нейтрализация сжимающих напряжений вследствие уменьшения диаметра и образования излишнего материала, которое имеет место, компенсируется в переходе между соседними краевыми частями с разными радиусами или между криволинейной краевой частью и прямолинейной краевой частью. Исследование показало, что достаточная компенсация является возможной, когда выемка имеется в переходе, где существует разница в величине образованного дополнительного материала вследствие двойной фальцовки.
Предпочтительно, отношение ширины к глубине составляет от около 20 до 100 и более предпочтительно от около 30 до 80. Однако отношение также зависит от высоты образованного двойного фальцевого шва и, таким образом, высоты концевого крючка. Таким образом, высота выемки может ограничиваться и обычно варьируется от около 0,1 до 0,8 мм и более предпочтительно от около 0,1 до 0,4 мм. Ширина выбирается таким образом, чтобы обеспечивать возможность компенсации образованного дополнительного материала, обычно от около 2 до 20 мм, на практике от около 5 до 15 мм. Когда относительно глубокие выемки (например, от около 0,3 до 0,6 мм) имеются в комбинации с узкими выемками, в таком случае отношение может составлять от 10 до 80, например от 30 до 80.
Изобретение обеспечивает оптимальные результаты с концевой панелью, в которой отношение первого радиуса и второго радиуса находится в диапазоне от около 0,05 до 0,5, предпочтительно в диапазоне от около 0,1 до 0,5, и более предпочтительно в диапазоне от 0,1 до 0,3. Таким образом, могут использоваться относительно по-разному искривленные концевые панели и соответствующие корпуса контейнеров. Например, концевая панель имеет овальную форму. Овальная форма представляет собой форму, в которой переходы между двумя формами с разными радиусами являются одинаковыми для всех углов. Для оптимальных результатов в соответствии с изобретением выемки образованы в каждом из переходов между первыми (или меньшими) радиусами и вторыми радиусами.
Изобретение также может использоваться для контейнеров и концевых панелей с менее правильной формой и имеющими по меньшей мере одну секцию с прямолинейной формой, например концевая панель, имеющая грушевидную форму. При грушевидной форме контейнера концевая панель имеет по меньшей мере один переход между криволинейной секцией с радиусом и прямолинейной секцией (радиус бесконечный). Соответственно, является предпочтительным, что концевая панель содержит переходы между первыми радиусами и вторыми радиусами, и радиусы переходов с прямолинейной линией и выемки образованы в переходах.
Форма выемки должна быть такой, что генерируемые сжимающие напряжения и натяжения приводят к латеральному сжатию выемки, тем самым образуя сжатую выемку. Таким образом, форма выемки может варьироваться по толщине края, в котором образована выемка, с ее расположением в или рядом с криволинейной секцией. Любая форма, которая будет обеспечивать такую функцию, рассматривается как находящаяся в пределах изобретения. Другие конкретные формы могут быть предпочтительными при определенных обстоятельствах. Выемка может представлять собой краевую выемку, имеющую острые или угловые переходы между зазором выемки и краем. Выемка может представлять собой скругленную выемку, которая обычно является предпочтительной для образования гладкого и равномерного двойного фальцевого шва. Когда сжимающее напряжение генерируется на обеих сторонах выемки, то является предпочтительным использовать симметричную выемку. При других обстоятельствах выемка также может быть асимметричной, то есть иметь разную форму на обеих ее сторонах. Предпочтительно выемка имеет криволинейную форму.
Другой аспект изобретения относится к корпусу контейнера, соединенному с концевой панелью посредством двойного фальцевого шва, причем двойной фальцевый шов содержит концевой крючок, ограниченный корпусом контейнера, и крючок корпуса, при этом край панели концевой панели образует концевой крючок, и концевая панель представляет собой концевую панель в соответствии с изобретением. Корпус контейнера может иметь в поперечном сечении овальную форму или грушевидную форму.
Другой аспект изобретения относится к способу изготовления контейнера в соответствии с изобретением. Этот способ обеспечивает контейнер, содержащий корпус контейнера и концевую панель, причем концевая стенка соединяется швом с корпусом контейнера посредством двойного фальцевого шва, содержащего концевой крючок, ограниченный корпусом контейнера, и крючок корпуса.
Способ отличается тем, что содержит этапы:
i) обеспечения корпуса контейнера;
ii) обеспечения конца панели в соответствии с изобретением;
iii) формирования двойного фальцевого шва конца панели с корпусом контейнера таким образом, что во время по меньшей мере радиального внутреннего перемещения края панели выемка сжимается в окружном направлении вследствие сжимающих напряжений, при этом после формирования фальцевого шва края панели с корпусом контейнера край панели концевой панели образует концевой крючок и обеспечивается по меньшей мере одной выемкой, причем край панели содержит по меньшей мере две соседние краевые части, из которых первая краевая часть имеет первый радиус, а вторая краевая часть имеет второй радиус или представляет собой прямолинейный край, и выемка имеет отношение ширины к глубине около 10-150 и образуется в обеих соседних краевых частях.
Упомянутые и другие признаки настоящего изобретения будут дополнительно описываться, обсуждаться и иллюстрироваться в нижеследующем описании нескольких вариантов осуществления настоящего изобретения без намерения ограничивать изобретение этими вариантами осуществления. В этом отношении ссылка будет делаться на прилагаемые чертежи, на которых:
Фиг. 1-3 представляют собой некруглые концевые панели в соответствии с изобретением, имеющие выемки в переходе между по-разному искривленными секциями или между криволинейной и прямолинейной секцией;
Фиг. 4А представляет собой перспективный вид прямоугольного корпуса контейнера, подлежащего обеспечению концевой панелью по изобретению;
Фиг. 4В представляет собой увеличенный участок фиг. 4А;
Фиг. 5А-5С представляют собой разрезы по линии VA-VA на фиг. 4В, показывающие способ формирования двойного фальцевого шва;
на фиг. 6А-6F показаны различные варианты выполнения выемок в соответствии с изобретением; и
Фиг. 7A и 7B и 8A и 8B представляют собой перспективный вид и увеличенный участок для грушевидного и овального корпуса контейнера соответственно по изобретению.
На Фиг. 1 показана овальная концевая панель 1 по изобретению. Концевая панель 1 обеспечена выемками 2 в соседних криволинейных краевых частях 3 и 4. Радиус R1 (45 мм) криволинейной части 3 отличается и больше радиуса R2 (20 мм) криволинейной части 4. Выемки совпадают с переходом 5 между радиусами R1 и R2.
На Фиг. 2 показана прямоугольная концевая панель 6 по изобретению. Прямоугольная концевая панель 6 обеспечена выемками 2 в соседних криволинейной краевой части 7 и прямолинейной краевой части 8. Радиус R3 криволинейной части 7 составляет, например, 20 мм. Выемки 2 совпадают с переходом 9 между криволинейными краевыми частями 7 и прямолинейными краевыми частями 8.
На Фиг. 3 показана грушевидная концевая панель 10 по изобретению. Грушевидная концевая панель 10 обеспечена с выемками 2 в соседних криволинейных частях 11 и 12, и между криволинейными частями 11 и прямолинейной краевой частью 14. Радиус R4 (варьирующийся от 150 мм до 190 мм) криволинейной части 11 отличается и больше радиуса R5 (варьирующегося от 30 мм до 50 мм) криволинейной части 12. Выемки совпадают с переходом 15 между радиусами R4 и R5. Выемки 2 также обеспечены в соседних криволинейной краевой части 11 и прямолинейной краевой части 14. Радиус R4 криволинейных частей 11 составляет, например, 170 мм. Выемки 2 совпадают с переходом 17 между криволинейной краевой частью 13 и прямолинейными краевыми частями 14 и с переходом 16 между криволинейными секциями 11 и 13. Радиус R4 (170 мм) криволинейной части 11 отличается и больше радиуса R6 (30 мм) криволинейной части 13.
На Фиг. 4А и 4В показано формирование двойного фальцевого шва прямоугольной панели 6 с прямоугольным корпусом 18 контейнера. Корпус 18 контейнера размещается в панель 6, причем криволинейный край 19 панели проходит наружу от края 20 корпуса контейнера (см. фиг. 5А). Край 19 панели дополнительно искривляется и сгибается внутрь, тем самым заключая в себя криволинейную краевую часть 7 и прямолинейную краевую часть 8 (не показано) и также выемку 2 (см. фиг. 5В). Затем, край 19 панели закручивается вверх, тем самым образуя двойной фальцевый шов 21. На фиг. 5D показан двойной фальцевый шов 21, в котором начальный край 7 панели теперь перекрывает край 19 корпуса контейнера, который теперь ограничен или заключен в петлю, образованную краем 7 панели, завитком и переходной стенкой 22. Двойной фальцевый шов содержит так называемый концевой крючок, образованный первоначальным краем 7 панели, содержащим выемки 2. Концевой крючок ограничен или заключен в корпус 18 контейнера и крючок 10 корпуса, который образован первоначальным краем 20 контейнера. На внешней части двойного фальцевого шва [9] имеется переходная стенка 22, соединяющая концевой крючок 7 посредством завитка 23 со стенкой 24 панели концевой панели 6.
На фиг. 6А-Е показаны различные варианты выполнения выемок 2 в соответствии с изобретением. Все выемки имеют отношение ширины W к глубине D в пределах диапазона от около 10 до 150, см. фиг. 6F.
На фиг. 6А показана выемка 25, образованная в крае 26 панели и имеющая крючки или угловые переходы 27 по направлению к периферии 17 края 5 панели. Выемка 25 имеет отношение W:D, составляющее около 30.
На фиг. 6В показана выемка 28, которая имеет переходы 29, которые скруглены по направлению к периферии 30. Отношение W:D составляет около 40.
На фиг. 6С показана выемка 30, имеющая скругленные или криволинейные переходы 31, но имеющая асимметричную форму. Такая асимметричная форма может быть выгодной, когда операция двойной фальцовки, использующая роликовый инструмент, выполняется вдоль периферии 30 справа, как показано на фиг. 6С стрелкой 38. Но фальцовка с обратного направления (левая сторона на фиг. 6С) также является возможной.
На фиг. 6D показана выемка 33, которая имеет скругленный переход 34 на одной стороне и крюкообразный переход 35 на левой стороне, тогда как выемка 33 дополнительно является асимметричной. Отношение W:D составляет около 50.
На фиг. 6Е показана выемка 36, которая является симметричной и имеет скругленные переходы 37, но является менее крутой или имеет меньшую глубину, чем выемка 28 согласно фиг. 7В, при этом отношение W:D составляет около 70.
На фиг. 7А и 7В показана грушевидная концевая панель 10, на которой размещен корпус 38 контейнера, имеющий грушевидную форму в поперечном сечении. Прямолинейный край 14 панели и криволинейные края 13 и 11 обеспечены на переходах 40. Края панели проходят за пределы края 39 корпуса. Двойной фальцевый шов сформирован так, как обсуждается относительно варианта осуществления, показанного с помощью фиг. 5А-5С.
Аналогичным образом, на фиг. 8А и 8В показан овальный корпус 41 контейнера, размещенный на овальной концевой панели 1. На переходах 40 имеются криволинейные края 3 и 4, обеспеченные с выемкой 2.
Хотя не описано подробно и в виде варианта осуществления, для специалиста в данной области будет очевидным, что криволинейные и прямолинейные края могут содержать дополнительные выемки в непосредственной близи выемок 2, например в пределах нескольких миллиметров от них.
Материалы, подлежащие использованию для формирования двойного фальцевого шва в соответствии со способом согласно настоящему изобретению, в частности представляют собой металлы, такие как сталь, сталь с покрытием, листовое олово и алюминиевые сплавы. Композиты из металла и пластиков также могут использоваться, например ламинированная сталь, изготовленная посредством экструдирования или совместного ламинирования. В зависимости от диаметра изготавливаемого контейнера толщина стали или листового олова может находиться в диапазоне от 0,14 мм до 0,32 мм и предпочтительно в пределах диапазона от 0,16 мм до 0,22 мм, в том числе в зависимости от диаметра банки и от типа двойного фальцевого шва, характеризующегося таким параметром, как длина фальцевого шва. В случае алюминиевого сплава толщина металла для по меньшей мере края 5 панели может находиться в диапазоне от 0,16 мм до 0,38 мм, предпочтительно от 0,18 мм до 0,28 мм, в том числе в зависимости от диаметра банки, и от типа двойного фальцевого шва, и от длины фальцевого шва.
Исследование и эксперименты показали, что посредством использования имеющих выемки краев панели и, возможно, имеющих выемки краев контейнера, размеры толщины металла, подлежащего использованию, могут быть уменьшены по меньшей мере на 10%, с дополнительной модификацией геометрии фальцовки вплоть до 30%, и предпочтительно вплоть до 20%. Очевидно, что толщина металла также зависела бы от диаметра контейнера.
1. Концевая панель, подлежащая соединению посредством двойного фальцевого шва с корпусом контейнера, причем двойной фальцевый шов содержит концевой крючок, ограниченный корпусом контейнера, и крючок корпуса контейнера, при этом край концевой панели выполнен с возможностью образования указанного концевого крючка и содержит по меньшей мере одну выемку и по меньшей мере две соседние краевые части, первая из которых выполнена с первым радиусом, а вторая краевая часть - со вторым радиусом или представляет собой прямолинейный край, причем выемка выполнена с отношением ширины к глубине, составляющим от около 10 до 150, и образована в обеих соседних краевых частях.
2. Концевая панель по п.1, в которой отношение ширины к глубине составляет от около 20 до 100, предпочтительно от около 30 до 80, или отношение ширины к глубине составляет от около 10 до 80, предпочтительно от около 30 до 80.
3. Концевая панель по п.1 или 2, в которой отношение первого радиуса и второго радиуса находится в диапазоне около 0,05-0,5, предпочтительно в диапазоне около 0,1-0,5, и более предпочтительно в диапазоне 0,1-0,3.
4. Концевая панель по любому из пп.1-3, которая выполнена овальной формы.
5. Концевая панель по п.4, в которой выемки образованы в каждом из переходов между первыми радиусами и вторыми радиусами.
6. Концевая панель по любому из пп.1-3, которая выполнена грушевидной формы.
7. Концевая панель по п.6, которая содержит переходы между первыми радиусами и вторыми радиусами и переход между радиусами с прямолинейной линией, при этом выемки образованы в переходах.
8. Концевая панель по любому из пп.1-7, в которой выемка имеет криволинейную форму.
9. Корпус контейнера, соединенный с концевой панелью посредством двойного фальцевого шва, причем двойной фальцевый шов содержит концевой крючок, ограниченный корпусом контейнера, и крючок корпуса, при этом край концевой панели выполнен с возможностью образования указанного концевого крючка, а концевая панель выполнена по любому из пп.1-8.
10. Корпус контейнера по п.9, который имеет в поперечном сечении овальную форму.
11. Корпус контейнера по п.9, который имеет в поперечном сечении грушевидную форму.
12. Контейнер, содержащий корпус контейнера по любому из пп.9-11.
