CN1433344A - 罐盖封闭件以及把罐盖封闭件连接到罐体上的方法 - Google Patents

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Abstract

一种罐盖(10)，其有一个中心面板(12)，该面板的中心轴线与罐盖(10)的外缘边或者周边卷边部分(38)的直径垂直，还有围绕该中心面板的环形沉降部，在径向上由此环形的沉降部向外伸展的弧形夹盘壁，在径向上由弧形夹盘壁向外伸展的一个弧形台阶部分，在径向上由此弧形台阶部分向外伸展的一个过渡部分，以及在径向上由此过渡部分向外伸展的一个周边卷边部分。

Description

罐盖封闭件以及把罐盖封闭件连接到罐体上的方法
技术领域
一般说来，本发明涉及金属容器，更具体地说，涉及金属罐。
背景技术
铝罐主要以单份形式用作零售饮料的容器。这种罐的年销售量为几十亿个，因此，多年以来，已经对它们的设计作了改进，为的是降低成本和改进性能。为了生态方面的目的也已经作了其它的改进，为的是改进废物回收和促进循环使用。
通过节省材料，减少废品和改进生产速率可以实现成本的降低。性能的改进可以本质上是功能性的，比如密封得更好，以及有更高的最终耐压能力。这样的改进使得可以使用更薄的金属薄片，这直接导致材料成本的降低。性能的改进也可以在本质上是人机工程方面的，比如把罐端构形成可以更容易地接近拉片，或者可以与嘴唇更好地接触。
通常由预先涂布的铝合金比如铝合金5182制成铝罐。典型地由相当薄的金属薄片制成这些罐，这些罐必须能够承受接近100psi的压力，90psi是工业上公认的要求。这些罐通常由一个罐体形成，把一个罐盖或封闭件连接到该罐体上。这些部件中的每个部件有一定的性能和要求。例如，必须把罐盖的上表面的构形做成可以与罐底部的下表面叠套起来，使得可以容易地把这些罐一个叠放在另一个的顶上。也希望以一种叠放的布置把这些罐盖自身彼此叠放起来，为的是在把罐盖本身连接到罐体上之前进行处理和运输。利用甚至更少材料满足这些功能上的要求的能力得到了持续发展。
按照专利合作条约在国际公开号WO 96/37414中公开的一种先有技术文件揭示了用来减少金属使用和改进耐压能力的罐盖设计。这种罐盖包括一个周边部分或者“卷边”，一个由此周边卷边的内部悬垂的截头锥体形的夹盘壁，一个向外中凹的环形增强沿口或者由该夹盘壁在径向上向内伸展的“沉降部”，以及一个由该沉降部的内部支承的中心面板。该截头锥体形的夹盘壁以相对于与中心面板垂直的一个轴线成20°到60°的一个角度倾斜。在这种罐端与罐体之间通过一个过程形成一个双重卷边接缝，在该过程中，设计用来装配进罐盖的截头锥体形的夹盘壁中的一个截头锥体/圆柱形的夹盘使周边卷边在罐体突缘上居中。盖上的周边卷边与罐体突缘的重叠是一般的数量。罐盖/罐体首先抵靠一个接缝滚轮旋转且随后一个压平滚轮实现两部分之间的双重接缝。在压平操作的过程中，把夹盘壁与周边卷边邻近的那部分弯曲成圆柱形，并对着夹盘的圆柱形表面压平。国际公开号WO96/37414的罐盖对于接缝到罐上的周边卷边部分采用了已知的尺寸。
在国际公开号WO 96/37414中公开的罐盖需要比本发明的罐盖更多数量的金属，因此增加了制造成本。在这种先有技术中所增加的金属用量是由于较高或较深的沉降部，比在本发明中公开的要大的周边卷边部分，以及使用以相对于与中心面板垂直的一个轴线有单一角度为特征的一个截头锥体形的夹盘壁造成的。在WO 96/37414中公开的罐盖在接缝过程也容易有增加的金属变形，并在较低的压力下损坏。
发明内容
本发明设计了改进的铝罐盖，该罐盖把倾斜的夹盘壁与减小了的接缝结合起来。所公开的罐盖的一个优选实施例有一个中心面板，它的一个中心轴线与罐盖的外边缘的直径垂直，还有在径向上由中心面板向外伸展的环形的沉降部，在径向上由环形的沉降部向外伸展的弧形夹盘壁，在径向上由弧形夹盘壁向外伸展的一个台阶部分，一个弧形台阶部分，以及在径向上由过渡部分向外伸展的一个周边卷边。台阶部分改进了罐盖与罐体之间所形成的双重接缝的一致性和整体性，而与简单的截头锥体夹盘壁相比，弧形的夹盘壁改进了罐盖的强度。这些特点减少了在构造中金属的用量，并预期将减少充满的罐的损坏，使得对于罐盖可以使用较薄的薄片金属。
附图说明
把附图结合进本文件，这些图形成本文件的一部分，为的是帮助解释本发明。这些图只是为了说明的目的，并不想把它们作为本发明的实施例的精确表示。这些图还示出了如何可以实现本发明的优选实施例，但不要把它们的结构作为对本发明仅限制为所示出的和所描述的那些示例。从对图的考虑将会清楚本发明的各种优点和特点，在图中：
图1示出了按照本发明构造的罐盖的正剖面图；
图2示出了按照本发明构造的罐盖的正剖面图；
图3示出了按照本发明构造的罐盖的正剖面图；
图4示出了在形成双重接缝之前在罐体上的罐盖的正剖面图；
图5示出了在罐体上的罐盖在形成双重接缝的第一步骤中所出现的正剖面图；
图6示出了在罐体上的罐盖在形成双重接缝的最后步骤中所出现的正剖面图；
图7示出了按照本发明构造出的罐盖的叠放方式的正剖面图；和
图8示出了已经充满的本发明的罐的叠放方式的正剖面图。
具体实施方式
在下文中将参考着如何可以实现本发明和如何使用本发明的示例的图描述本发明。这些图仅只为了说明的目的，它们不是以精确的比例表示本发明的实施例。在这些图中，在所有的图中使用相同的附图标记表示相同的或对应的部件。图1示出了罐盖10的一个优选实施例。在这里所示出的和所描述的实施例是示例性的。在技术上许多细节是众所周知的，将既不示出也不描述这些部分。并非对在这里描述和示出的所有细节、部件、元件或步骤提出请求。尽管在这些图中和所附的文本中已经描述了本发明的许多特点和优点，但是，这些描述只是说明性的，在本发明的原理范围以内可以做出许多改变，这些原理相当于在权利要求书中使用的通常广义的术语所表示的整个范围，特别是在部件的布置、形状和尺寸方面可以做出许多改变。在描述中提供的尺寸是加工尺寸，而按照本发明构造的罐盖的实际尺寸可以改变。
图1是罐盖10的剖面图，示出了本发明的一个优选实施例。最好由金属铝薄片构造的罐盖10。典型地，采用铝合金，比如铝合金5182。薄片金属典型的厚度由大约0.080到大约0.100英寸，更可取的由大约0.082到大约0.094英寸，甚至更可取的由大约0.084到大约0.088英寸。至少在一个侧面上可以用一种涂层(未示出)涂布该金属薄片。这个涂层常常设在薄片金属的将形成罐的内部的那个侧面。常常在多步骤的操作中形成这些罐盖。本领域技术人员会很熟悉这样的形成罐盖的方法，提供如这里所描述的罐盖10的构形和几何形状。
罐盖10有一个中心面板12。该中心面板12的形状大致为圆形，但是也可以有意地为非圆形。该中心面板12的直径d1可以由大约1.5到大约2英寸，更可取的由大约1.6到大约1.9英寸，甚至更可取的由大约1.7到大约1.8英寸。虽然所示出的中心面板12是平的，但是，它也可以有带峰的构形或者带拱顶的构形，并不必然把它限制为平的或平面的构形。该中心面板12有一个中心轴线14，此轴线与罐盖10的外缘边或者罐盖的周边卷边部分38的一个直径d2垂直。中心面板12的直径d1最好小于罐盖10的外缘边或者周边卷边部分38的直径d2的80％。
围绕该中心面板的是一个环形的沉降部16，其由一个内壁20和一个外壁28形成，一个弯曲的底部24把这两个壁分离开，并且连接在一起。内壁和外壁20、28通常是平的，并且可以彼此平行，或者彼此成一个小角度，而底部24是弯曲的。内壁和外壁20、28最好与中心轴线14平行，但是任何一个壁或两个壁可以扩张开大到约15°的一个角度。沿着内壁20的上边缘把环形的沉降部16连接到中心面板12上。连接内壁20和中心面板12的边缘的弯曲连接部分18有曲率半径r1，把此曲率半径由大约0.013到大约0.017英寸，更可取的由大约0.014到大约0.016英寸，甚至更可取的由大约0.1425到大约0.01525英寸，但是，并不认为此曲率半径r1是严格的。曲率半径r1的中心点位于罐盖的型面下方。具有曲率半径r2的弯曲的连接部分22把内壁20连接到底部24上。曲率半径r2由大约0.006到大约0.018英寸，更可取的由大约0.009到大约0.015英寸，甚至更可取的由大约0.011到大约0.013英寸，但是，并不认为此曲率半径r2是严格的。曲率半径r2的中心点位于罐盖10的型面上方。有曲率半径r3的弯曲的连接部分26把底部24连接到外壁28上，此曲率半径由大约0.010到大约0.022英寸，更可取的由大约0.012到大约0.020英寸，甚至更可取的由大约0.014到大约0.018英寸。曲率半径r3的中心点位于罐盖10的型面上方，也不认为这是严格的。环形沉降部16的高度h1由大约0.03到大约0.115英寸，更可取的由大约0.05到大约0.095英寸，甚至更可取的由大约0.06到大约0.085英寸。
有曲率半径r4的弯曲的连接部分30把环形的沉降部16连接到夹盘壁132上，此曲率半径由大约0.03到大约0.07英寸，更可取的由大约0.035到大约0.06英寸，甚至更可取的由大约0.0375到大约0.05英寸，但是，并不认为这是严格的。曲率半径r2的中心点位于罐盖10的型面以下。所示出的夹盘壁132为有曲率半径r5的弧形夹盘壁，此曲率半径由大约0.4到大约1英寸，更可取的由大约0.520到大约0.845英寸，甚至更可取的由大约0.620到大约0.745英寸，最可取的由大约0.670到大约0.695英寸。曲率半径r5的中心点位于罐盖10的型面以下。弧形的夹盘壁132使得靠近弯曲的连接部分30的末端穿过弧形的夹盘壁132的最里端并且靠近台阶部分34的开始处穿过弧形的夹盘壁132的最外端的一条线相对中心面板12的中心轴线14形成一个锐角。这一锐角由大约20°到大约80°，更可取的由大约30°到大约60°，甚至更可取的由大约40°到大约50°。
台阶部分34在径向上由弧形的夹盘壁132向外伸展。较好地台阶部分34弯曲的曲率半径r6由大约0.02到大约0.06英寸，更可取的由大约0.025到大约0.055英寸，甚至更可取的由大约0.03到大约0.05英寸，最可取的由大约0.035到大约0.045英寸。曲率半径r6的中心点位于罐盖10的型面上方。
过渡部分36在径向上由台阶部分34向外伸展。过渡部分36的曲率半径r7由大约0.04到大约0.09英寸，更可取的由大约0.05到大约0.08英寸，甚至更可取的由大约0.06到大约0.07英寸。曲率半径r7的中心点位于罐盖10的型面以下。周边卷边部分38在径向上由过渡部分36向外伸展。周边卷边部分38的高度h2由大约0.04到大约0.09英寸，更可取的由大约0.0475到大约0.0825英寸，甚至更可取的由大约0.055到大约0.075英寸，最可取的由大约0.06到大约0.07英寸。
图2示出了与图1相同的罐盖实施例10，区别只是夹盘壁132。图2中的夹盘壁232不是弧形的夹盘壁，而是由剖面图看大致是平的或平面的。夹盘壁232没有曲率半径。夹盘壁232相对于中心轴线14倾斜一个角度，此角度由大约20°到大约80°，更可取的由大约30°到大约60°，甚至更可取的由大约40°到大约50°。
图3示出了与图1相同的罐盖实施例10，区别只是夹盘壁132和台阶部分34。图3中的夹盘壁332不是弧形的夹盘壁，而是由剖面图看大致是平的或平面的。夹盘壁332没有曲率半径。夹盘壁332相对于中心轴线14倾斜一个角度，此角度由大约20°到大约80°，更可取的由大约30°到大约60°，甚至更可取的由大约40°到大约50°。过渡部分36在径向上由图3中的夹盘壁332向外伸展，与在图1中在径向上由台阶部分34向外伸展不同。过渡部分36把夹盘壁332连接到周边卷边部分38上。
图4示出了座放在罐体40上的罐盖10，且具体地是座放在罐体40的突缘42上。底座板45(未示出)支承着罐体40，该底座板与夹盘44一起安装成关于轴线14旋转。夹盘44包括一个驱动表面46，此表面的构形成与夹盘壁132的表面匹配，并与该表面接合，该驱动表面有曲率半径r6。夹盘44包括一个基本上为圆柱形的上部48。如下面将讨论的那样，为了生产的目的可以把上部48改进成有一个牵引角(draft angle)。在夹盘44与底座板45(未示出)之间的一个有限的夹紧作用力在夹盘44与夹盘壁132之间提供适当的摩擦，为的是使罐盖10和罐体40可靠地旋转。
图5示出了在罐盖10与罐体40之间形成双重接缝的初始阶段。滚轮50压靠在周边卷边部分38上，且夹盘44施加居中的作用力。夹盘44驱动罐盖10和罐体40旋转，产生滚压，锻造作用，这种作用把过渡部分36、周边卷边部分38和突缘42变形成中间的周边接缝52。曲率半径r6压靠在夹盘44上，以支承着过渡部分36，周边卷边部分38引导在滚轮50上的滚压变形。这样，可靠的支承与引导一起起作用，以在产生中间的周边接缝52的过程中得到一致的和可靠的结果。
图6示出了在罐盖10与罐体40之间形成双重接缝的最后阶段。在这个阶段，滚轮60压靠在中间的周边接缝52上，同时其被夹盘44支承。夹盘44驱动罐盖10和罐体40旋转，从而滚轮60的压力把中间的周边接缝52抵靠夹盘44的上部48压平，产生双重接缝54。为了在这个操作之后容易把罐盖10分开，可以把夹盘44的上部48改进成有一个牵引角。
图7示出了多个罐盖10叠放的方式，用来进行处理、包装和对接缝机器进行送料。罐盖10a的环形沉降部分16a向下压靠在夹盘壁132b上，靠近相邻的罐盖10a的弯曲的连接部分30b。把罐盖10a支承起来，使它与罐盖10b离开一个高度h3，此高度足以容纳一个拉片(未示出)的厚度。这样，可以对罐盖10进行紧凑和有效的处理，并且对于接缝的机械操作的自动储存送料来说更容易定位。
图8示出了把充满的罐64a叠放在一个相同的充满的罐64b上的方式，这些罐是按照本发明闭合和密封起来的。
下面的表列出先有技术罐盖和本发明的一个实施例对箍紧压力的模型试验结果。此箍紧压力是密封的罐使接缝破坏的压力。工业上对于最低可接受的箍紧压力的标准是大约90psi。这个表仅只是以模型试验结果为基础的，包括这个表仅只是为了说明的目的。这些模型试验结果显示实施本发明的实施例将获得决不比先有技术罐盖差的箍紧压力。
罐盖  箍紧压力(PSI)
有小接缝和非弧形夹盘壁的先有技术罐盖 基础值
有接缝降低了的周边卷边，弧形的夹盘壁和台阶部分的图1的罐盖 基础值以上4psi
上面示出和描述的实施例是示例性的。在技术上常常发现许多细节，因此，既没有示出也没有描述许多这样的细节。并非对在这里描述和示出的本发明的所有细节、部件、元件或步骤提出请求。尽管在这些附图中和所附的文本中已经描述了本发明的许多特点和优点，但是，这些描述只是说明性的，在本发明的原理范围以内可以做出许多改变，这些原理相当于在权利要求书中使用的通常广义的术语所表示的整个范围，特别是在部件的布置、形状和尺寸方面可以做出许多改变。
上面对特定示例的受到限制的描述和附图没有指出什么是对本专利的侵权，但是，至少对于如何使用和实现本发明提供了一个解释。本发明的范围和专利保护的边界由下面的权利要求书衡量和确定。

Claims (26)

1.一种用于罐体的盖，其包括：
中心面板，其有一个与所述盖的外缘边的直径垂直的中心轴线；
围绕所述中心面板的环形沉降部；
在径向上由所述环形的沉降部向外伸展的夹盘壁，其中，穿过所述夹盘壁的端部的一条线与中心面板的所述中心轴线的夹角为大约20°到大约80°；以及
一个周边卷边部分，其高度小于0.091英寸，在径向上由所述夹盘壁向外伸展。
2.按照权利要求1所述的罐盖，其特征在于，穿过所述夹盘壁的端部的一条线与中心面板的所述中心轴线的夹角由大约30°到大约60°。
3.按照权利要求1所述的罐盖，其特征在于，穿过所述夹盘壁的端部的一条线与中心面板的所述中心轴线的夹角由大约40°到大约50°。
4.按照权利要求1所述的罐盖，其特征在于，所述周边卷边部分的高度由大约0.04到大约0.09英寸。
5.按照权利要求1所述的罐盖，其特征在于，其还包括在径向上由所述夹盘壁向外伸展的一个过渡部分，其中，周边卷边部分在径向上由所述过渡部分向外伸展。
6.按照权利要求1所述的罐盖，其特征在于，所述中心面板基本上是平的或平面的。
7.按照权利要求1所述的罐盖，其特征在于，所述中心面板是弧形的。
8.按照权利要求1所述的罐盖，其特征在于，所述夹盘壁是弧形的夹盘壁。
9.按照权利要求8所述的罐盖，其特征在于，所述弧形的夹盘壁的曲率半径为由大约0.4到大约1英寸，所述半径的中心点位于所述盖的型面的下面。
10.按照权利要求1所述的罐盖，其特征在于，其还包括在径向上由所述夹盘壁向外伸展的一个台阶部分。
11，按照权利要求10所述的罐盖，其特征在于，所述台阶部分是弧形的。
12.按照权利要求11所述的罐盖，其特征在于，所述弧形的台阶部分的曲率半径为由大约0.02到大约0.06英寸，所述半径的中心点位于所述盖的型面的上方。
13.按照权利要求10所述的罐盖，其特征在于，所述夹盘壁是弧形的夹盘壁。
14.按照权利要求13所述的罐盖，其特征在于，穿过所述夹盘壁的端部的一条线与中心面板的所述中心轴线的夹角由大约30°到大约60°。
15.按照权利要求13所述的罐盖，其特征在于，穿过所述夹盘壁的端部的一条线与中心面板的所述中心轴线的夹角由大约40°到大约50°。
16.按照权利要求13所述的罐盖，其特征在于，所述弧形的夹盘壁的曲率半径由大约0.4到大约1英寸，所述半径的中心点位于所述盖的型面的下面。
17.按照权利要求1所述的罐盖，其特征在于，所述环形的沉降部的高度由大约0.030到大约0.115英寸。
18.按照权利要求17所述的罐盖，其特征在于，所述弧形的夹盘壁的曲率半径由大约0.4到大约1英寸，所述半径的中心点位于所述盖的型面的下面。
19.按照权利要求17所述的罐盖，其特征在于，其还包括在径向上由所述夹盘壁向外伸展的一个台阶部分。
20.按照权利要求19所述的罐盖，其特征在于，所述夹盘壁是弧形的夹盘壁。
21.一种用于罐体的盖，其包括：
中心面板，其具有与所述盖的外缘边的直径垂直的一个中心轴线；
围绕所述中心面板的环形沉降部；
在径向上由所述环形的沉降部向外伸展的夹盘壁，其中，穿过所述夹盘壁的端部的一条线与中心面板的所述中心轴线的夹角由大约20°到大约80°；
在径向上由所述夹盘壁向外伸展的一个台阶部分；
在径向上由所述台阶部分向外伸展的一个过渡部分；以及
一个周边卷边部分，其高度小于0.091英寸，在径向上由所述过渡部分向外伸展。
22.按照权利要求21所述的罐盖，其特征在于，所述夹盘壁是弧形的夹盘壁。
23.按照权利要求21所述的罐盖，其特征在于，所述台阶部分是弧形的台阶部分。
24.按照权利要求21所述的罐盖，其特征在于，所述夹盘壁是弧形的夹盘壁，并且，所述台阶部分是弧形的台阶部分。
25.一种用于罐体的盖，其包括：
中心面板，其具有与所述盖的外缘边的直径垂直的一个中心轴线；
围绕所述中心面板的环形沉降部，其中，所述环形的沉降部的高度由大约0.030到大约0.115英寸；
在径向上由所述环形的沉降部向外伸展的弧形夹盘壁，其中，所述弧形的夹盘壁的曲率半径由大约0.4到大约1英寸，所述半径的中心点位于所述盖的型面的下面，其中，穿过所述夹盘壁的端部的一条线与中心面板的所述中心轴线的夹角为由大约20°到大约80°；
在径向上由所述弧形夹盘壁向外伸展的一个弧形台阶部分，其中，所述弧形的台阶部分的曲率半径由大约0.02到大约0.06英寸，所述半径的中心点位于所述盖的型面的上方；
在径向上由所述弧形台阶部分向外伸展的一个过渡部分；以及
在径向上由所述过渡部分向外伸展的一个周边卷边部分，其中，所述周边卷边部分的高度小于0.091英寸。
26.一种形成把一个罐体连接到一个罐盖上的双重接缝的方法，该罐盖有一个以由大约20°到大约80°的角度倾斜的夹盘壁，把该夹盘壁连接到一个过渡部分上的台阶部分，以及一个周边卷边，并且，罐体有一个罐体突缘，此方法包括如下步骤：
把罐体支承在一个底座板上；
把罐盖在罐体上定位，过渡部分座放在罐体突缘上；
提供一个夹盘，它有一个下部和一个基本上圆柱形的上部，把下部构形成当夹盘与罐盖接合时与夹盘壁的表面和台阶部分的表面的形状一致；
使罐盖与夹盘接合；
把周边卷边与罐体突缘滚压在一起，以形成中间的相互锁住的周边接缝；以及
抵靠夹盘的上部压此中间的相互锁住的周边接缝，以形成双重接缝。
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