CN2312179Y - 耐热瓶瓶身抗外力变形结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供耐热瓶瓶身抗外力变形结构,系在耐热瓶瓶身轴向设有复曲面,复曲面两侧连设有斜面,该种结构能保持瓶身不因外力而产生瓶身变形。

Description

耐热瓶瓶身抗外力变形结构

本实用新型为耐热瓶瓶身抗外力变形结构，属于瓶装设计技术领域。

由于目前的耐热瓶在充填时均采用热充填，因此，瓶身在设计上，必须考虑热充填液与瓶身外侧大气压力的关系如下：

1．高温充填液其高温热胀对瓶身的影响；

2．充填液的深度×密度=重力压(充填液对瓶身的侧向正压变形量)；

3．充填液冷却时其冷缩在瓶内的真空度，造成大气压力对耐热瓶产生的负压变形量。

在上述问题中之所以仍采用热充填，主要在针对充填液为天然成分的产品如果汁、茶品等，可确保天然成分产品保存较长久的时间。

因此，耐热瓶必须设计一应力集中区以克服下列两点：

1．热充填液充填后，在未封盖前因液体的重力产生对外的压力必须克服，以防常温时瓶身永久变形，而无法维持原设计应力集中区的特点和功能；

2．当充填液因耐热瓶密封后，该充填液经冷却而造成瓶内产生一负压(真空现象)时，能将负压所产生之应力集中在该集中区，以防止该耐热瓶的变形(应变量)，以保持原设计之形状及商业价值。

故，此应力集中区的设计为一必须重要的设计，且其最大功能在能克服上述之两相反作用力之作用，而达到防止变形的功能；

然而，传统在设计上却无法真正的解决上述问题，其乃将应力集中区平均分布在圆周上，以吸收来自于负压变形的应力，且该集中区则利用平面或长条状曲面为应力集中区设计。

请参阅图1A-C即为传统在圆周上之应力集中区示意图，此法的缺点甚多，其系采用弹性设计原理，其应力集中区W必须有相同的品质，然而实际常因生产的侧向挤压或充填时的垂直压挤而造成各应力集中区的微量变形(如瓶身肉厚强度不均匀等)，或承受不等值压应力而造成变形，致使以弹性设计的应力集中区无法复原而成为永久变形，如图1C当圆周上肉厚强度不均匀时，强度较弱一侧先发生收缩变形向内凹，反而抑制较强一侧的收缩而造成反向外凸如图1B，当然此一现象亦受真空度的大小所影响，其真空度越高越容易产生收缩变形。

为解决此一应力集中区因外力变形的缺点和问题，本实用新型的目的就是在设计上对抗热重力，以防常温永久变形为重点：

1．应用硬性设计：以结构强度之力学原理来消除热应力所造成的常温永久变形，非传统之弹性设计；

2．以瓶身之轴向设计圆弧，藉由圆弧随直径的改变而增加瓶身强度；如图3A-C所示，以A、B两点为支撑点，当瓶内之热重力P(密度×深度)向外施于应力集中区时热重力Pi′大于造成应力F′由两端支撑点A、B向中心集中区压缩状态，使中心的圆弧C之弧径变小如图3C之C′，而该圆弧C的强度随直径R的变小而增强，因此：

当Pi′→↑时，R→R′变小(↓)

则圆弧C强度→圆弧强度C′变大(↑)

故利用此原理设计出对抗热重力的硬性应力集中区，而传统的设计如图1A-C所示，其弹性设计不过中心线，当应力集中区W受热重力时，其应力集中区W必超越中心线如图1B，待密封冷却后再收缩复原为弹性设计，如上述受瓶身肉厚及真空度的大小的影响使收缩无法复原维持在图1B状态为永久变形。

本实用新型耐热瓶瓶身抗外力变形结构，其系在耐热瓶瓶身之圆周上，沿耐热瓶之轴向设一复曲面的应力集中区，藉由该复曲面使瓶内、外承受之压力分散在不同的作用点，而达到相互平衡使耐热瓶不变形的功效。该复曲面两侧连设有斜面沿周向以强化应力集中区之结构，使应力集中区的复曲面不因外力而弯曲变形。

本实用新型的优点是：解决了传统瓶类结构因受外力作用而产生变形的问题，能保持热充填不变形。

本实用新型具有如下附图：

图1A、B、C．系传统之应力集中区示意图。

图2．系本实用新型外观形状示意图。

图3A、B、C．系本实用新型之应力原理示意图。

图4A、B、C．系本实用新型之应力集中区示意图。

图5．系本实用新型之应力集中区作用力示意图。

图6．系本实用新型之应力集中区周向结构示意图。

图中标号如下：

W．应力集中区   W′．反向集中区    P．热重力

G．外应力       Pi．侧向压         A．支撑点

B．支撑点       F．应力            C．圆弧

H．复曲面       D1．弦长           D2．弦长

D3．弦长        M．斜面            M′．曲线

兹举实施例并配合附图详述如下：

请参阅图4A-C、图5所示，在中心线上设计一复曲面H，使该复曲面H贯穿在中心线两侧，而构成应力之集中区W及反向集中区W′，以提高轴向在抗负压时，对真空抵抗力的提升为目的，当向外之热重力P产生，受内凹之集中区W使热重力P之侧向压Pi朝反向集中区W′作用，此为集中区W因内凹曲面设计形成抗外凸结构，同理，瓶外侧之大气压力形成之外压力G，受反向集中区W′作用而集中在集中区W之瓶外侧，形成圆力点集中原理，使内外压应力集中点不同，减少各负压力之差异；经由此一设计，当外压力G增大于热重力P的侧向压时，反向集中区W′亦相对的增力，使应力复曲面H(应力曲线)与外应力G及反向集中区W′之热重力的侧向压产生相互平衡，进而达到防止应力变形之目的，使耐热瓶保持原设计之形状。

请参阅图6所示，在复曲面H之两侧设一斜面M，其与复曲面H之弦长D1、D2、D3的接合端形成一曲线M′，而形成一桥梁的周向强化结构，作为复曲面H的轴向弯曲的强化功能，同时，弦长D2＜D1及D3使复曲面H与斜平面M之梁距原理，构成以最小的跨距形成沿周向强化应力集中区之结构，进而提高耐热瓶受高温充填液充填后再冷却的过程中耐热瓶不会产生结构变形。

Claims (1)

1．一种耐热瓶瓶身抗外力变形结构，其特征在于：其系在耐热瓶瓶身之圆周上，沿耐热瓶之轴向设一复曲面的应力集中区，复曲面两侧连设有斜面。

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