ES2335240T3

ES2335240T3 - Aparato para fabricar un ensamblaje de cierre de recipiente.

Info

Publication number: ES2335240T3
Application number: ES07253663T
Authority: ES
Inventors: Gary M. Baughman
Original assignee: Rieke LLC
Current assignee: Rieke LLC
Priority date: 2006-10-31
Filing date: 2007-09-14
Publication date: 2010-03-23
Anticipated expiration: 2027-09-14
Also published as: DE602007003172D1; EP1918040A1; US7591054B2; EP1918040B1; BRPI0703501A; US20080120830A1

Abstract

Herramienta de la matriz de inserción (20) para la instalación de una brida (24) en una abollonadura del extremo del cilindro (30), comprendiendo dicha herramienta de la matriz de inserción: Una estación de trabajo (21) construida y dispuesta para recibir una brida de metal enroscada internamente y una parte de un extremo del cilindro metálico, siendo formado dicho extremo del cilindro metálico con una abollonadura para ser posicionado sobre dicha brida metálica; y una unidad de presión (22) que incluye una elemento de pinza de sujeción (33), un porta-punzones (47) fijado a un anillo de sujeción (48) y un piloto (32) que es construido y dispuesto para ser movible con el movimiento de dicho porta-punzones, caracterizada por el hecho de que dicho piloto incluye una parte troncocónica (41) construida y dispuesta para acoplamiento con dicha abollonadura para formar una pared interna del extremo del cilindro contigua a una superficie interna de dicha brida.

Description

Aparato para fabricar un ensamblaje de cierre de recipiente.

Antecedentes de la invención

La presente invención se refiere en general a la fabricación de cilindro metálico y la herramienta de matriz de inserción asociada a esta fabricación. La presente invención se refiere más específicamente a la configuración del extremo del cilindro con una brida instalada, enroscada internamente y la herramienta de la matriz de inserción asociada. La brida mencionada es construida y dispuesta para la recepción de un tapón de cierre enroscado externamente. La presente invención se refiere a la construcción y disposición de la herramienta de matriz de inserción y las modificaciones de la herramienta que se refieren directamente a la instalación de la brida en una abollonadura formada en el metal del extremo del cilindro.

Antes de cargar el extremo del cilindro sobre una estación de trabajo correspondiente de la herramienta de la matriz de inserción, el extremo del cilindro metálico se forma con la abollonadura que proporciona una cavidad de forma anular que es construida y dispuesta para recibir la brida. Después, en cuanto a la secuencia de fabricación, el metal del extremo del cilindro es formado sobre, bajo, y alrededor de la brida de modo que sujete de modo seguro la brida al extremo del cilindro. Esta configuración y método de construcción básicos son bien conocidos en la industria y representan tecnología que ha sido practicada durante varios años. Generalmente, la formación inicial de la cavidad del extremo del cilindro o abollonadura incluía una pared externa anular que tenía una forma generalmente cilíndrica y un panel superior sustancialmente plano que era sustancialmente perpendicular a la pared externa anular. En esta configuración final, el material de extremo de cilindro no se extiende al interior abierto definido por la pared externa de la brida.

Esta construcción del extremo del cilindro y la brida y relación estructural son descritas generalmente en la patente U.S. nº. 5,943,757, en el contexto de una matriz nueva de inserción de un paso. La patente '757 expedida el 31 de agosto 1999 para Maglei y se incorpora por referencia aquí en su totalidad. Una diferencia entre la patente '757 y los métodos de fabricación del estado de la técnica y la herramienta es la formación de la abollonadura como un paso en la secuencia global como contraste con tener esa abollonadura preformada en el extremo del cilindro antes de cargar el extremo del cilindro sobre la estación de trabajo inferior. De manera importante, en el contexto de la presente invención, ni la patente '757 ni las construcciones de instalación del estado de la técnica para bridas metálicas revelan ninguna pared interna axial que sea formada como parte del extremo del cilindro. La referencia a "interna" se refiere a una pared axial que es formada en el interior de la brida. Mientras los fundamentos del procedimiento de compresión como instalar una brida en la cavidad del extremo del cilindro o la abollonadura son considerados conocidos, esta fabricación es realizada sin el uso de ninguna pared axial interna para estos tipos de bridas metálicas.

En la patente U.S. nº. 4,588,103, un cierre plástico (20), formado como una pestaña internamente enroscado, es instalado en la protuberancia (41) que se forma en el extremo del cilindro metálico (42) como se ilustra en la Fig. 2 de la patente '103. La herramienta de inserción ilustrada en la Fig. 5 de la patente '103 incluye una retención central y matriz de forma (53) que tiene forma anular y está contorneada a lo largo de su superficie inferior de forma que ajuste bien con la pared superior (45) después de la formación de la pared interna (44) de la protuberancia (41). La pared interna (44) y la pared externa (43) están sustancialmente concéntricas una respecto a la otra. La parte central anular (55) ayuda a formar la pared interna (44) y es posicionada contra la pared interna (44) puesto que los elementos de compresión o pinzas (54) actúan sobre la protuberancia (41). De manera importante, la parte central anular (55) es cilíndrica.

En la solicitud de patente U.S. nº. de serie 10/971,874 solicitada el 22 de octubre 2004 y publicada el 8 de diciembre 2005 con el Número de publicación US-2005-0269330-A1, una pared interna anular se forma en un extremo del cilindro metálico como una parte de la construcción de inserción global para una brida metálica enroscada internamente. La formación del extremo del cilindro incluye la formación de una pared externa anular que es generalmente cilíndrica, un panel superior generalmente plano, y la pared interna. Como se ilustra en Fig. 10 de la solicitud '874, la pared interna (27) se estrecha hacia el interior y hacia abajo en una forma trococónica. La inserción de la brida metálica en el extremo del cilindro y su instalación final implica la aplicación de las fuerzas opuestas internas y externas dirigidas contra partes del material del extremo del cilindro.

La descripción presente se refiere a una mejora en la herramienta de la matriz de inserción por cambio de la forma cilíndrica de la parte central anular o piloto en una forma troncocónica. Como un ejemplo de un piloto, se refieren a parte (55) en la patente '103. Esta misma modificación, según la descripción presente, sería aplicable para cualquier matriz de inserción del estado de la técnica donde una forma central cilíndrica o piloto se usan para el modelado de una pared interna generalmente cilíndrica Este cambio particular en la herramienta de la matriz de inserción resulta en una estructura mejorada en comparación con una forma de herramienta interna que es cilíndrica Un beneficio derivado de la descripción presente es la capacidad para cambiar el espesor del material de extremo del cilindro sin tener que cambiar la herramienta de la matriz de inserción para instalación apropiada de la brida.

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Resumen breve

Herramienta de la matriz de inserción para la instalación de una brida en una abollonadura del extremo del cilindro según la presente invención comprende una estación de trabajo construida y dispuesta para recibir una brida de metal enroscada internamente y una parte de un extremo del cilindro metálico, siendo formado el extremo del cilindro metálico con una abollonadura para ser posicionado sobre la brida metálica y una unidad de presión movible que incluye una pinza de sujeción, un porta-punzones fijado a un anillo de sujeción, y un piloto que es construido y dispuesto para ser movible con el movimiento del porta-punzones, incluyendo el piloto una parte troncocónica construida y dispuesta para acoplamiento con la abollonadura para formar una pared interna del extremo del cilindro contigua a una superficie interna de la brida.

Un objeto de la descripción presente es describir la herramienta de matriz de inserción mejorada para la instalación de una brida en una abollonadura del extremo del cilindro.

Breve descripción de diferentes vistas de los dibujos

Fig. 1 es una vista frontal elevacional, en sección completa, de la herramienta de la matriz de inserción en una posición abierta según una forma de realización típica de la presente invención.

Fig. 2 es una vista frontal elevacional, en sección completa, de la herramienta de la matriz de inserción de la Fig. 1 en una posición cerrada con una brida y extremo del cilindro insertados.

Fig. 3 es una vista frontal elevacional, en sección completa, de una abollonadura del extremo del cilindro formada antes de posicionar el extremo del cilindro en la herramienta de la matriz de inserción.

Fig. 4 es una vista frontal elevacional, en sección completa, que muestra la instalación final de la brida en la abollonadura como formada por la herramienta de la matriz de inserción de la Fig. 1.

Descripción detallada

Para los objetivos de promover una comprensión de la descripción, la referencia será ahora hecha a las formas de realización ilustradas en los dibujos y el idioma específico será usado para describir el mismo.

En referencia a Figs. 1 y 2, la herramienta de la matriz de inserción 20 es ilustrada según la descripción presente. La descripción presente describe una forma de realización preferida de la invención. La herramienta 20 incluye una estación de trabajo fija, inferior 21 y una unidad de presión superior 22 movible axialmente. La estación de trabajo inferior 21 es construida y dispuesta para recepción de la brida 24 y una parte del extremo del cilindro 23. La forma de realización preferida se ilustra para una brida 24 de pulgada de tres cuartos (¾'') que representa el tipo típico de brida para la ubicación de ventilación del cilindro. Se espera que una segunda estación de trabajo será incluida para instalación de una brida de dos pulgadas (2'') que se usa para un cierre de dispensación. Como ilustrado y descrito en la patente U.S. nº. 5,943,757, el suministro de dos estaciones de trabajo, una para la brida de dos pulgadas y una para la brida de tres cuartos de pulgada, permite el uso del mismo tipo de unidad de presión, una parte de la cual es mostrada como unidad 22, y la misma secuencia (simultánea) de fases de instalación. Para los objetivos de esta descripción, la herramienta de la matriz de inserción 20 para una brida de dos pulgadas 24 es seleccionada e ilustrada. La misma estructura básica y fases tendrían validez para brida de tres cuartos de pulgada, simplemente escalada dimensionalmente para el dimensionamiento apropiado. Tiene que ser entendido también que la combinación de las dos estaciones de trabajo proporciona eficiencia añadida puesto que el extremo entero del cilindro 23, en una fase, es capaz de ser cargado sobre ambas estaciones de trabajo, al mismo tiempo, y ambas bridas instaladas con sustancialmente las mismas fases de proceso y secuencia.

Fig. 1 ilustra la herramienta de la matriz de inserción 20 en la que es descrita como una posición "abierta" antes de la carga de la brida 24 y antes de la colocación del extremo del cilindro 23 sobre la brida dentro de la herramienta 20. Fig. 2 ilustra la herramienta de la matriz de inserción 20 en la que es descrita como una posición "cerrada" después de haber sido realizadas todas todas las fases de formación e instalación. Al progresar desde la posición de la Fig. 1 a la posición de la Fig. 2, la brida seleccionada 24 se coloca en la cavidad receptora 27 que se define por fijación 28. La fijación 28 sucesivamente se ensambla en posición sobre la base 29 que forma parte de la estación de trabajo inferior 21. Cuando el extremo del cilindro 23 es formado para la recepción de la brida 24 por una matriz de inserción de una fase, como aquella descrita en la patente U.S. nº. 5,943,757, el extremo del cilindro 23 llega a la estación de trabajo 21 con una parte interior sustancialmente llana o plana que será formada para recibir las bridas de dos pulgadas y tres cuartos de pulgada. Cuando el extremo del cilindro no se forma por una matriz de inserción de una fase, el extremo del cilindro 23 se preforma con una abollonadura de receptor de reborde 30, como se ilustra en Fig. 3.

La brida 24, como situada en la cavidad 27, es centrada en la línea central axial 31 que se extiende a través del centro axial (geométrico) de la cavidad 27 y a través del centro axial del piloto 32 que se ensambla en la unidad de presión 22 y se rodea por la pinza de sujeción 33. La pinza de sujeción 33 en realidad consiste en una serie de segmentos o secciones de pinza individuales o, denominadas en este caso pinzas de sujeción 33. La brida 24 incluye una superficie superior 34 y una pared anular interna (desenroscada) 35 (véase Fig. 4). El diámetro interno de pared 35 es mayor que el diámetro interno de la abertura 36 de la abollonadura 30. La abertura 36 es sustancialmente circular con una línea central axial 37 que es sustancialmente coincidente con la línea central 31. De esta manera, el labio radial 38 de la abollonadura 30 se extiende interiormente hacia la línea central 37 más allá de la superficie interna anular 35a de la pared anular 35. En los diseños del estado de la técnica para la combinación de la brida metálica y el extremo del cilindro, el labio radial 38 de la abollonadura 30 no se extendía (en el ensamblaje final) más allá de la superficie interna de la pared anular de la brida metálica. Esto se muestra en la patente U.S. nº. 5,943,757 en la Fig. 5A.

Presumiendo que el diámetro exterior de la brida metálica de dos pulgadas permanezca sustancialmente igual y presumiendo que el diámetro interno de la brida en su superficie superior permanezca sustancialmente igual, reduciendo entonces el tamaño de la abertura 36 de la abollonadura 30, hay material suficiente para formar sobre una pared interna anular que se extiende hacia abajo al interior de la brida fuera de la superficie superior de la brida. Esta pared interna del extremo del cilindro se ilustra en la patente U.S. nº. de serie 10/971,874. Una pared interna del extremo del cilindro, para una brida de plástico de cierre, se describe en la patente U.S. nº. 4,588,103.

En la patente U.S. nº. 4,588,103, la parte central anular (55) que se mueve axialmente hacia la abertura definida por la pared interna (44) del extremo del cilindro (42), es cilíndrica De una manera similar, el piloto o la parte de inserción para la pared interna angulosa de la solicitud de patente U.S. nº. de serie 10/971,874 puede ser cilíndrica El diámetro de este piloto que se mueve axialmente ayuda a determinar a su vez si hay cualquier ángulo de inclinación de la pared interna del extremo del cilindro y si están los detalles de su forma troncocónica, incluyendo las dimensiones finales. Puesto que la pared interna angulosa o inclinada influye en la compresión y liberación de la junta, los tamaños del ángulo de inclinación y del diámetro interno de la pared interna a lo largo de su longitud axial son importantes.

La herramienta de la matriz de inserción 20 proporciona un cambio nuevo y discutible respecto a la forma cilíndrica previa del piloto que fue usado para una brida de plástico de cierre. La herramienta de la matriz de inserción 20 incluye un piloto 32 que es construido y dispuesto con una superficie troncocónica 41 que está contigua a y empuja contra el labio radial 38 del material del extremo del cilindro en el proceso de creación de la pared interna troncocónica del extremo del cilindro 42. El piloto es rodeado por una serie de seis pinzas de sujeción 33 que giran hacia el interior para empujar el material del extremo del cilindro bajo el labio de la brida 43 y contra el borde externo 44 del labio de la brida 43. Mientras las pinzas de sujeción 33 están girando hacia el interior, el piloto 32 está en movimiento en una dirección axial hacia abajo para empujar hacia abajo y hacia el exterior en la pared interna troncocónica del extremo del cilindro 42. Estas fuerzas que se oponen internas y externas aseguran fuertemente el metal del extremo del cilindro 23 en, sobre, bajo, y alrededor de la brida 24, específicamente el labio de la brida 43 y pared 35. Como fue notado en la solicitud de patente U.S. nº. de serie 10/971,874, estas fuerzas que se oponen que actúan unas contra otras también proporcionan un tipo de soporte de apoyo entre si, permitiendo que se apliquen fuerzas de compresión mucho mayores, en comparación con las estructuras del estado de la técnica para una brida metálica que no incluye una pared interna anular. Como tales, cualesquiera dientes que puedan ser incluidos sobre la superficie externa de la brida del labio no son requeridos para una brida 24 instalada de modo fuerte y seguro en la abollonadura 30 del extremo del cilindro 23.

Con referencia continuada a las Figs. 1 y 2, la unidad de presión 22 incluye además un porta-punzones 47 que es montado sobre un anillo de sujeción 48 por tres tornillos de cabeza hueca igualmente distanciados 49. Un tornillo de cabeza hueca 50 se extiende a través del porta-punzones 47 y se enrosca en la parte superior 51 de piloto 32, generalmente concéntrico con la línea central axial 52. Las cavidades cilíndricas 53 son torneadas en el porta-punzones 47 y reciben resortes 54 que asisten en el movimiento de las pinzas de sujeción 33. Las pinzas de sujeción 33 flotan en el interior hueco del anillo de sujeción 48 y son capturadas por su forma y por las formas de las partes circundantes, incluyendo el anillo de sujeción 48, porta-punzones 47, y piloto 32. Como sería entendido de la patente U.S. nº. 5,943,757, movimiento hacia abajo de unidad de presión 22 inicialmente posiciona la superficie inferior 58 de cada pinza 33 directamente contra la superficie superior 59 del extremo del cilindro 23 justo inmediatamente al exterior del borde externo 44 del labio de la brida 43. Basado en la ilustración de la Fig. 1, el piloto 32 todavía no se ha movido completamente en la brida.

La fase siguiente en el proceso es para la combinación del porta-punzones 47 y anillo de sujeción 48 (es decir, ensamblado junto con tornillos de cabeza) para mover axialmente hacia el extremo del cilindro 23 y la brida 24. Cuando tiene lugar este movimiento, la cara angulosa 60 del anillo de sujeción empuja hacia el interior en la cara contactada 61 de cada pinza. Esto causa que cada pinza 33 gire su extremo inferior hacia el interior, sacando el material del extremo del cilindro hacia el interior debajo del labio de la brida 43. El movimiento axial del porta-punzones 47 hace el mismo movimiento axial para el piloto 32. El piloto 32 contacta primero el borde interno del labio radial 38 del extremo del cilindro que define la abertura superior 36. Con el desplazamiento axial continuado del piloto 32, la pared interna 42 es formada cuando el piloto empuja hacia abajo y el exterior contra la pared interna 42. Esta fuerza dirigida hacia el exterior es aplicada al mismo tiempo que la fuerza dirigida hacia el interior desde la pinzas 33. Como descrito, estas fuerzas que se oponen y el refuerzo de apoyo o soporte proporcionado por el piloto 32 permite fuerzas compresivas significativamente más altas por ser aplicadas al material del extremo del cilindro que se extiende alrededor del interior y exterior de la brida 24.

La herramienta correspondiente 20 es nueva y discutible en cuanto a su estructura y uso. La creación de una forma troncocónica 41 para esa parte del piloto 32 que forma la pared interna 42 es una mejora. Además, la capacidad de usar esa forma troncocónica como un refuerzo de apoyo y como un modo de generar una fuerza dirigida hacia el exterior es una mejora.

Otro beneficio adicional ha sido identificado como resultado de una forma troncocónica para esa parte del piloto 32, como contrastado con una construcción de piloto que emplea una forma cilíndrica Cuando el diseño de la brida y su instalación en una abollonadura del extremo del cilindro permitiría un material del extremo del cilindro más fino por ser usado, que resultaría en un ahorro de coste. Una razón para usar un material más delgado sería aceptable debido a las fuerzas compresivas más altas que pueden ser usadas. La cuestión entonces es si la herramienta de la matriz de inserción puede permanecer la misma puesto que el espesor del material cambia y se vuelve más fino o cambia de nuevo a una forma más gruesa. Un factor critico en este análisis es la adición de la pared interna del extremo del cilindro 42.

Cuando una pared interna del extremo del cilindro anular es incluida como parte de la construcción de instalación de la brida, una abertura del diámetro interno, es creada mostrada como D_{1}, en Fig. 4. Cuando se usa un piloto generalmente cilíndrico, típico del estado de la técnica conocido, su diámetro exterior es fijado y es el mismo a lo largo de su longitud o extensión axial. Este diámetro exterior ayuda a definir la magnitud de las fuerzas dirigidas hacia el exterior y el grado de interferencia con la pared interna 42. Cuando el material del extremo del cilindro se hace más fino, entonces para formar y comprimir la pared interna 42 de la manera deseada, el tamaño cilíndrico del piloto tiene que ser aumentado para alcanzar la dimensión D_{2} (véase Fig. 4). La variación o cambio de la profundidad axial de la inserción del piloto cilíndrico en la brida no afecta a la condición creada por la diferencia de tamaño. Si el tamaño del piloto no es cambiado para el material más fino del extremo del cilindro, entonces la pared interna 42 no será completamente formada de la manera deseada. Cambiando la herramienta de la matriz de inserción 20 para incluir una parte troncocónica 41 como parte del piloto 32, cambios en el espesor del material de extremo del cilindro pueden ser realizados sin la necesidad de cambiar o rediseñar el aparato. Puesto que el tamaño de diámetro de la parte 41 aumenta cuando el cono troncocónico diverge en una dirección fuera de la brida, cuanto tendría que ser hecho es insertar el piloto más lejos en la brida para conseguir que el diseño destinado forme la pared interna 42 y para ejercer la fuerza deseada dirigida hacia el exterior.

En cuanto al desplazamiento axial del piloto 32 y por consiguiente de la superficie troncocónica 41, ocurre un efecto interesante. Con un material del extremo del cilindro más fino, la superficie superior del material del labio radial 38 que se extiende sobre el labio de la brida 43 es inferior, es decir, más cerca del labio de la brida 43. Esto a su vez significa que antes de que la superficie inferior de las pinzas 33 contacte con la superficie superior del labio radial, la unidad de presión debe desplazarse axialmente un poco más lejos, correspondiendo esta distancia añadida a la reducción del espesor. Esto entonces significa que la posición inicial del piloto 32 y superficie 41 esté un poco más lejos en la dirección de la brida. El desplazamiento axial de la combinación del porta-punzones 47 y anillo de sujeción 48 puede permanecer sustancialmente igual, pero el piloto en realidad profundiza más en la brida para una cantidad aumentada del desplazamiento que generalmente corresponde al cambio en el espesor material del extremo del cilindro. Mientras no hay una correlación 1:1 debido al ángulo troncocónico del cono, es muy cerca considerando la magnitud de los cambios dimensionales en el espesor del material del extremo del cilindro.

Mientras la forma de realización preferida de la invención ha sido ilustrada y descrita en los dibujos y descripción precedente, la misma debe ser considerada como ilustrativa y no restrictiva en el carácter, siendo entendido que todos los cambios y modificaciones que caen dentro del campo de las reivindicaciones se desea que sean protegidos.

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Referencias citadas en la descripción

Esta lista de referencias citada por el solicitante ha sido recopilada exclusivamente para la información del lector. No forma parte del documento de patente europea. La misma ha sido confeccionada con la mayor diligencia; la OEP sin embargo no asume responsabilidad alguna por eventuales errores u omisiones.

Patentes citadas en la descripción

\bullet US 5973757 A [0003] [0011] [0012] [0013] [0017]

\bullet US 4588103 A [0004] [0014] [0015]

\bullet US 97187404 A [0005]

\bullet US 20050269330 A1 [0005]

\bullet US 971874 A [0014] [0015] [0016]

Claims

1. Herramienta de la matriz de inserción (20) para la instalación de una brida (24) en una abollonadura del extremo del cilindro (30), comprendiendo dicha herramienta de la matriz de inserción:

Una estación de trabajo (21) construida y dispuesta para recibir una brida de metal enroscada internamente y una parte de un extremo del cilindro metálico, siendo formado dicho extremo del cilindro metálico con una abollonadura para ser posicionado sobre dicha brida metálica; y

una unidad de presión (22) que incluye una elemento de pinza de sujeción (33), un porta-punzones (47) fijado a un anillo de sujeción (48) y un piloto (32) que es construido y dispuesto para ser movible con el movimiento de dicho porta-punzones, caracterizada por el hecho de que dicho piloto incluye una parte troncocónica (41) construida y dispuesta para acoplamiento con dicha abollonadura para formar una pared interna del extremo del cilindro contigua a una superficie interna de dicha brida.

2. Herramienta de la matriz de inserción según la reivindicación 1 donde dicho piloto incluye una línea central axial y siendo construida dicha estación de trabajo y dispuesta para centrar dicha brida en dicha línea central axial.

3. Herramienta de la matriz de inserción según la reivindicación 1 o 2 donde dicha unidad de presión incluye además una pluralidad de resortes que son construidos y dispuestos para asistir en el movimiento de dicho elemento de pinza de sujeción.

4. Herramienta de la matriz de inserción según cualquiera de las reivindicaciones precedentes donde dicho elemento de pinza incluye una pluralidad de segmentos de pinza.

5. Herramienta de la matriz de inserción según cualquiera de las reivindicaciones precedentes donde la estación de trabajo es fija, la unidad de presión es movible, y la pinza de sujeción es construida y dispuesta con una pluralidad de segmentos de pinza.

6. Herramienta de la matriz de inserción según la reivindicación 5 donde dicha unidad de presión movible incluye además una pluralidad de resortes que son construidos y dispuestos para asistir en el movimiento de dicha pluralidad de segmentos de pinza.