CN104159683B - 钢筒和用于制造这种钢筒的方法 - Google Patents

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Abstract

钢筒(1)由钢板制成并且具有带至少一个底部盖(4)的圆柱形形状件，所述底部盖与圆柱形形状件密封连接。钢筒包括在圆柱形形状件(2)的外周表面上的波纹图案(7、8)。波纹图案(7、8)包括聚集于至少一个簇(5、6、14)中的多个波纹(7、8)，并且波纹(7、8)具有大体相同的形状和尺寸。额外地，本发明涉及用于制造钢筒(1)的方法，包括：‑提供钢板；‑由钢板生产圆柱形形状件，‑在圆柱形形状件上产生多个波纹的图案(7、8)，以使得波纹(7、8)在圆柱形形状件(2)的外周表面上；‑将多个波纹(7、8)聚集于至少一个簇(5、6、14)中，并且‑使得波纹(7、8)中的每一个具有大体相同的形状和尺寸。

Description

钢筒和用于制造这种钢筒的方法
技术领域
本发明涉及钢筒。进一步，本发明涉及用于制造这种钢筒的方法。
背景技术
从先前技术已知由钢板制成的筒。这种筒具有大体上圆柱形形状件，所述圆柱形形状件在圆柱体的每个端部处带有闭合盖。进一步地，筒的圆筒形表面设置有在外周方向上的波纹。每个波纹通常包括：相对于平均圆柱体半径来说相对地升高的升高区域和相对于平均圆柱体半径来说相对加深的加深区域。
当前，现有钢筒由按尺寸切割的平坦矩形钢板制造，即在一个方向上成圆形以形成圆柱体形状。钢板的自由端部被接在一起并且在相同的过程中被接合或焊接。
其次，在波纹机中加工圆柱形形状件，所述波纹机在钢板中产生波纹，从而每一个波纹形成围绕圆柱体的主要轴线的圆形形状。
通常通过应用折叠接缝将闭合盖附接至钢圆柱体。可以额外地通过电源或放射源(即激光)焊接折叠接缝。在敞开头部的筒的情况下，盖能够被布置于开口上并且通过闭合环进行紧固。
可以通过滚轧工艺或者通过施加压力于圆柱形形状件的壁上而在模具内形成圆柱形形状件的机械变形，在圆柱形表面中生产波纹。通常，通过施加压力形成两个主要珠(bead)。在两个主要珠之间仍然存在平坦表面，与此同时在每一个主要珠和相应的闭合端部之间可以通过滚轧形成额外波纹。额外波纹如果存在的话则具有比主要珠更小的尺寸。
波纹提供结构增强件，所述结构增强件加固筒以抵抗负压。
通常，钢筒被两个主要波纹划分为底部圆柱体部分、中央圆柱体部分和顶部圆柱体部分，其中中央圆柱体部分为大体上平坦的。
底部圆柱体部分和顶部圆柱体部分可以包括与主要波纹相比具有深度较小(即升高部分和加深部分之间的水平差)的额外波纹。
现有钢筒以各种尺寸和容积制造。为了用于容器运输，钢筒具有圆柱形设计，并且具有用于最优化堆叠于ISO标准容器中的标准化直径。例如，根据ISO15750的标准化钢筒的典型内直径为大约570毫米(外直径585毫米)、且高度850毫米、且标称容积216升。
在容器运输中使用的钢筒的典型示例为例如在US5,950,472中描述的已知的W型珠型钢筒，所述W型珠型钢筒提供了足够的动态压缩强度(在堆叠过程中)和足够的真空破裂强度的组合。
为了降低每个筒的制造成本，趋向于使用尽可能薄的钢板，原因在于每个筒需要更少的原材料和更少的能量成本。额外地，将较薄钢板用作制造筒的原材料将导致每个筒的更轻重量和更低的运输能量成本，原因在于筒的自重和内容物的重量之间的比值能够被进一步地降低。
然而副作用可能为：使用较薄(尤其是0.8毫米或更薄的)的钢板，将对钢筒的机械强度产生不利影响。
因此本发明的目的为提供一种钢筒，所述钢筒与现有钢筒相比具有相对降低的重量、机械性能相同或更好。
发明内容
通过如下的钢筒根据本发明实现目的，所述钢筒由钢板制成并且具有带至少一个底部盖的圆柱形形状件，所述底部盖与圆柱形形状件密封连接，所述钢筒包括在圆柱形形状件的外周表面上的波纹图案，其中波纹图案包括聚集于至少一个簇中的多个波纹，并且每个簇中波纹具有大体相同的形状和尺寸；每一个波纹包括波峰部分和波谷部分，并且波纹的波峰至波谷深度为大体上恒定的；在所述至少一个簇中每一个波峰部分具有大体上相同的弯曲波峰形状，并且每一个波谷部分具有大体上相同的弯曲波谷形状；波峰半径大体上等于波谷半径。
有利地，与W型珠波纹轮廓相比，所述至少一个波纹簇提供了改进的筒壁的机械结构增强件。
根据本发明的一个方面，提供有如上所述的钢筒，其中波峰部分相对于平均壁水平的最大高度与波谷部分相对于平均壁水平的最大高度大体相同。
根据本发明的一个方面，提供有如上所述的钢筒，其中，波峰部分和波谷部分中至少之一被限定为具有可变曲率半径的弯曲段。
根据本发明的一个方面，提供有如上所述的钢筒，其中，波峰部分被限定为具有固定波峰半径的圆形段，并且波谷部分被限定为具有固定波谷半径的圆形段。
根据本发明的一个方面，提供有如上所述的钢筒，其中，钢筒包括两个波纹簇，一个簇布置于圆柱形形状件的顶部部分中，并且另一个簇布置于底部部分中，顶部部分与底部部分被圆柱形形状件的中间部分分开；中间部分没有波纹。
根据本发明的一个方面，提供有如上所述的钢筒，其中，一个簇中的波纹的形状和/尺寸分别与另一个簇中的波纹的形状和/或尺寸不同。
根据本发明的一个方面，提供有如上所述的钢筒，其中，钢筒包括波纹簇，所述簇布置于圆柱形形状件的中间部分中，顶部部分定位于圆柱形形状件的顶部部分和底部部分之间；顶部部分和底部部分没有波纹。
根据本发明的一个方面，提供有如上所述的钢筒，其中，波峰半径和/或波谷半径为至少大约6毫米。
根据本发明的一个方面，提供有如上所述的钢筒，其中，波纹定位于至少大约15毫米的节距处。
根据本发明的一个方面，提供有如上所述的钢筒，其中，波纹具有在大约2.5至大约6毫米之间的波峰至波谷深度。
进一步地，本发明涉及用于制造钢筒的方法，包括：
-提供钢板；-由钢板生产圆柱形形状件，-在圆柱形形状件上生产多个波纹的图案，以使得波纹位于圆柱形形状件的外周表面上，其中，所述方法包括：将所述多个波纹聚集于至少一个簇中，和使波纹中的每一个具有大体相同的形状和尺寸；针对每一个簇，使得波纹具有大体相同的形状和尺寸；每一个波纹包括波峰部分和波谷部分，并且波纹的波峰至波谷深度为大体上恒定的；在所述至少一个簇中，使得每一个波峰部分具有大体上相同的弯曲波峰形状，并且使得每一个波谷部分具有大体上相同的弯曲波谷部分，和使得波峰半径大体上等于波谷半径。
附图说明
将在下文中参考示出本发明的说明性实施例的附图更详细地解释本发明。将被本领域的技术人员理解的是，本发明的其他替代和等价实施例能够被构想并且被简化以实践而不脱离本发明的真实精神，本发明的范围将仅被附属权利要求所限。
在下图中，在每一个附图中相同的参考标记指代类似或一样的部件。
图1示出根据本发明的实施例的钢筒的立体图；
图2示出图1的钢筒的波纹轮廓的视图；
图3示出根据本发明的实施例的波纹轮廓的细节；
图4示出根据本发明的实施例的钢筒的立体图；
图5示出图4的钢筒的波纹轮廓的视图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的实施例的钢筒的立体图。
根据本发明的钢筒1具有带至少一个底部盖4的圆柱形形状件，所述至少一个底部盖4与圆柱形部分2密封连接。圆柱形部分2由钢板制成。
圆柱形部分2在其外周表面上包括顶部部分2a、底部部分2c，每一个均设置有多个波纹簇5、6。顶部部分和底部部分由中间部分2b分开，所述中间部分2b不含波纹、大体平坦且没有波纹轮廓。
根据本发明，每一个波纹簇包括多个形状和尺寸大体相同的波纹。
将在下文中参考图2更详细地描述每一个簇中的波纹图案。
图2示出图1的钢筒的壁中的波纹轮廓的剖视图。
在图2中，水平地示出钢筒的圆柱形主要轴线。
在顶部部分2a和底部部分2c中，每一个簇中的波纹为彼此大体相同的。
应当理解的是，虽然对于两个簇来说一个簇的波纹和另一个簇的波纹可以为大体相同的，但是也可行的是，一个簇中的大体相同的波纹可以与另一个簇中的大体相同的波纹不同。
每一个波纹包括波峰部分7(相对于平均壁水平或位置升高)和波谷(或下降)部分8。波纹的波峰至波谷深度为大体上恒定的。
在实施例中，波峰部分相对于平均壁水平的最大高度与波谷部分相对于平均壁水平的最大高度大体相同。
波峰部分在平行于圆柱形形状件的主要轴线方向上均具有大体上相同的弯曲波峰形状，并且波谷部分也具有相同的弯曲波谷形状。然而，波峰部分的曲率并非必需与波谷部分的曲率一样。
还有，每一个波峰部分和/或波谷部分的曲率可以分别在波峰部分和/或波谷部分的宽度上为不恒定的。
在进一步的实施例中，波峰部分被限定为具有固定波峰半径R1的圆形段，并且波谷部分被限定为具有固定波谷半径R2的圆形段。
在进一步的实施例中，波峰半径R1大体上等于波谷半径R2。
图3示出根据本发明的实施例的波纹轮廓的细节。
筒的顶部部分2a的簇中的波纹数量优选地与筒的底部部分2c中的波纹数量相同。
每一个簇内所能够实现的波纹的波峰波谷半径和节距主要由波纹工艺过程中钢板的塑性变形和弹性变形以及强化来确定。
在示范性实施例中，钢板具有0.8(0.75-0.85)毫米的标称厚度。每一个波纹的波峰至波谷深度选自2.5-6毫米的范围，其在外周上在至少三个测量点处平均得到。
在实施例中，波峰半径R1被选定为最少(即至少)大约6毫米。类似地，波谷半径R2被选定为最少大约6毫米。
在进一步的实施例中，波峰半径R1可以等于波谷半径R2。
在替代的实施例中，波谷半径R2被选择为与波峰半径R1不同，且R1或R2具有大约6毫米的最小半径。
簇内的波纹定位于大约15毫米的最小节距处。在每一个簇中的波纹数量最少为五个。
应当强调的是，波纹的波峰至波谷深度可以示出由钢板的机械特性和制造工艺的变化而引起的变化，正如能够被本领域的技术人员理解的。
顶部部分2a中的波纹簇和底部部分2c中的波纹簇由平坦的中间部分2b分开。
平坦的中间部分2b可以有利地被用作筒的可打印区域。
应当强调的是，其中所述簇中的一个簇中的波纹的形状和/或尺寸可以被设计为分别与另一个簇中的波纹的形状和/或尺寸分别不同。
应当观察到的是，对于相同的壁厚(即钢板的厚度)来说，与仅具有两个波纹或者具有两个主要波纹和若干小波纹的现有钢筒相比，本发明的钢筒1具有更好的机械性能。
额外地，应当观察到的是，根据本发明的具有相对较小壁厚的钢筒具有至少与前述现有钢筒相比至少等同的机械性能。
作为说明机械性能改进的示例，在表1和表2中示出针对根据本发明示范性实施例的钢筒的实验数据、以及与根据ISO15750标准的570毫米标准化内直径(外直径585毫米)的W型珠钢筒的实验数据的对比。
实验数据涉及在筒中具有均匀负载并且无负压的动态压缩试验(沿圆柱形主要轴线)并且涉及真空破裂测试。
测试数据示出用于0.9毫米标称厚度和0.8毫米标称厚度的钢筒的结果。
根据这个示范性实施例的钢筒具有在两个簇(在顶部部分和底部部分中)中的波纹，且对于0.9毫米厚度的钢筒来说，平均波峰至波谷深度为2.9毫米、每个簇中8个波纹，并且对于0.8毫米标称厚度的钢筒来说，平均波峰至波谷深度为3.7毫米、每个簇中8个波纹。
表1.针对本发明的具有两个波纹簇的钢筒、以及针对现有W型珠筒的动态压缩测试(破裂处的负载、均匀负载、无负压)
表2.针对本发明的钢筒、以及针对现有W型珠筒的真空破裂测试(破裂处的压力[bar])；无外部负载
图4示出根据本发明的实施例的钢筒的立体图。
在这个实施例中，钢筒10具有带至少一个底部盖4的圆柱形形状件，所述至少一个底部盖4与圆柱形部分11密封连接。圆柱形部分11由钢板制成。
圆柱形部分11在其外周表面上包括顶部部分11a、底部部分11c、以及设置有一个波纹簇图案14的中间部分11b。顶部部分和底部部分不含波纹、大体上平坦且没有波纹轮廓。
根据本发明，每一个波纹图案包括多个形状和尺寸大体上相同的波纹。
将在下文中参考图4更详细地描述簇中的波纹图案。
图5示出图4的钢筒的波纹轮廓的视图。
在图5中，水平地示出钢筒的圆柱形主要轴线。
在中间部分11b中，簇中的波纹彼此大体相同。每一个波纹包括波峰部分7和波谷部分8。波纹的波峰至波谷深度为大体上恒定的。
在一个实施例中，波峰部分相对于平均壁水平的最大高度与波谷部分相对于平均壁水平的最大高度大体相同。
在进一步的实施例中，波峰部分被限定为具有固定波峰半径R1的圆形段，并且波谷部分被限定为具有固定波谷半径R2的圆形段。
在进一步的实施例中，波峰半径R1大体上等于波谷半径R2。
图3示出根据本发明的实施例的波纹轮廓的细节。
在示范性实施例中，钢板具有0.8(0.75-0.85)毫米的厚度。每一个波纹具有从2.5-6毫米范围中选定的波峰至波谷深度。波峰半径R1被选定为最少大约6毫米并且等于波谷半径R2。波纹定位于大约15毫米的最小节距处。根据筒上的可用空间以及尺寸/节距选择波纹数量。在示例中，每一个簇中的波纹数量被选择为10至40个，例如20。
波纹可以示出由于钢板的机械特性和制造工艺的变化而引起的波峰至波谷深度的一些变化，正如能够被本领域的技术人员理解的。
根据所获得的机械性能，其他实施例是可行的。
在替代的实施例中，钢板的厚度为最小0.5毫米。
能够通过波纹机器制造上述钢筒，所述波纹机器利用钢板生产具有至少一个波纹簇的钢筒。
根据一个方面，本发明涉及用于制造钢筒的方法，包括：
-提供钢板；
-由钢板生产圆柱形形状件，
-在圆柱形形状件上产生多个波纹的图案，以使得波纹位于圆柱形形状件的外周表面上，
其中该方法包括：将所述多个波纹集中于至少一个簇中，并且为每一个波纹提供大体相同的形状和尺寸。
如上所述的实施例示出具有多种规格(诸如尺寸、直径和壁厚)的钢筒的示例，以说明本发明。应当强调的是，根据本发明的钢筒并非受限于具有这些规格的实施例。具有其他尺寸的钢筒是可以构想的并且在本发明的范围内。
对于本领域的技术人员应当显而易见的是，本发明的其他实施例能够被构想并且被简化以实践而不脱离本发明的真实精神，本发明的范围仅受到最终授权的附属权利要求的限制。本说明并非意欲限制本发明。

Claims (9)

1.一种钢筒，所述钢筒由钢板制成并且具有带至少一个底部盖的圆柱形形状件，所述底部盖与圆柱形形状件密封连接，所述钢筒设有在圆柱形形状件的外周表面上的多个波纹，所述多个波纹聚集于至少一个簇中，
其特征在于：
每个簇具有至少5个波纹，其中，每个波纹具有相同形状和尺寸的轮廓；
每一个波纹的轮廓包括波峰部分和波谷部分，并且波纹的波峰至波谷深度为恒定的并且介于2.5毫米到6.0毫米之间；
在所述至少一个簇中每一个波峰部分具有相同的弯曲波峰形状，并且每一个波谷部分具有相同的弯曲波谷形状；
波峰半径等于波谷半径，
波峰部分被限定为具有固定波峰半径的圆形段，并且波谷部分被限定为具有固定波谷半径的圆形段。
2.根据权利要求1所述的钢筒，其中，波峰部分相对于平均壁水平的最大高度与波谷部分相对于平均壁水平的最大高度相同。
3.根据上述权利要求1-2中任一所述的钢筒，其中，钢筒包括两个波纹簇，一个簇布置于圆柱形形状件的顶部部分中，并且另一个簇布置于底部部分中，顶部部分与底部部分被圆柱形形状件的中间部分分开；中间部分没有波纹。
4.根据权利要求3所述的钢筒，其中，一个簇中的波纹的形状和/或尺寸分别与另一个簇中的波纹的形状和/或尺寸不同。
5.根据权利要求1-2中任一所述的钢筒，其中，钢筒包括波纹簇，所述簇布置于圆柱形形状件的中间部分中，中间部分定位于圆柱形形状件的顶部部分和底部部分之间；顶部部分和底部部分没有波纹。
6.根据权利要求1所述的钢筒，其中，波峰半径和/或波谷半径为至少6毫米。
7.根据权利要求6所述的钢筒，其中，波纹以至少15毫米的节距进行定位。
8.根据权利要求1所述的钢筒，其中，钢筒的板厚为最小0.5毫米，波峰半径和/或波谷半径为至少6毫米，每个簇的波纹的数量为至少8个，并且波纹以至少15毫米的节距进行定位。
9.一种用于制造钢筒的方法，包括：
-提供钢板；
-由钢板生产圆柱形形状件，
-在圆柱形形状件上形成多个波纹，以使得波纹位于圆柱形形状件的外周表面上，
其中，所述方法包括：
将所述多个波纹聚集于至少一个簇中；
针对每一个簇提供至少5个波纹，使得波纹具有相同的形状和尺寸；
每一个波纹包括波峰部分和波谷部分，并且波纹的波峰至波谷深度为恒定的并且介于2.5毫米到6.0毫米之间；
在所述至少一个簇中，使得每一个波峰部分具有相同的弯曲波峰形状，并且使得每一个波谷部分具有相同的弯曲波谷部分，和
使得波峰半径等于波谷半径；
波峰部分被限定为具有固定波峰半径的圆形段，并且波谷部分被限定为具有固定波谷半径的圆形段。
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