FI98905C - Metallitölkkirunko - Google Patents

Description

98905

Metallitölkkirunko Tämä keksintö koskee tölkkejä ja nimenomaan metallista valmistettuja tölkkirunkoja, joissa on pöhjaseinämä 5 ja pöhjaseinämän kehältä pystysuoraan suuntautuva sivusei- nämä, jossa on lukuisia pituussuuntaisia, joustavia pintoja, ja erityisesti, mutta ei yksinomaan sellaisia metal-litölkkejä, jotka on tarkoitettu suljettaviksi kannella ja joita käytetään säilykkeille tai juomille.

10 Tölkkejä valmistettaessa ja käytettäessä jokaiseen tölkkirunkoon kohdistuu lukuisia jännityskuormituksia. Esimerkiksi muodostettaessa laippa runkoon tai kaksoissau-mattaessa kansi laippaan sivuseinämään kohdistuu tietty aksiaalipuristus.

15 Täytetyn ja kannella varustetun säilyketölkin ste- rilointikäsittelyssä siihen voi kohdistua aluksi ulkopuolelta ylipainetta syötettäessä höyryä retorttisäiliöön. Näihin asti tölkin sivuseinämän ympärille on tavallisesti muodostettu kehäpalteitä, jotka kestävät suurimman osan 20 tästä ylipaineesta tölkin sivuseinämässä olevan rengas- jännityksen reaktiosta johtuen. Tölkin pohja ja kansi taipuvat myös jonkin verran. Koska suurin sallittu rengasjännitys on materiaalin vahvuuden funktio, ylipainevaatimus rajoittaa nykyään sivuseinämän vahvuuden pienentämistä.

25 Tämän keksinnön eräänä tavoitteena onkin tämän vuoksi saada aikaan sellainen metallitölkki, joka vähentää paine-eroa sivuseinämien voidessa taipua sisäänpäin, jol-• loin tölkin tilavuus pienenee ja tölkin sisäinen paine kasvaa. Tästä on tölkin pohjan ja kannen taipumiseen ver-30 rattuna se etu, että rungon seinämän joustava pinta-ala on suurempi kuin tölkin päiden joustava pinta-ala, joten suuremmat tilavuuden muutokset ovat mahdollisia.

Tölkkien lämpötilan noustessa retorttisäiliössä tuotteen ja metallitölkin välinen laajenemisero on yleensä 35 700 %. Tähän mennessä tölkki on täytetty yleensä niin.

98905 2 että siinä oleva tuotemäärä on pienempi kuin sen tilavuus tietyn kaasutilan jättämiseksi tölkkiin. Kaasutila suojaa tölkkiä hydrostaattiselta paineelta, joka syntyy tuotteen laajentuessa tilavuudeltaan, koska kaasutila voi puristua 5 kokoon. Kaasutilan käyttämiseen liittyvänä epäkohtana on kuitenkin, että tölkin täyttötilavuus pienenee ja kaasutilan sisältäessä mahdollisesti happea tuotteen ja/tai tölkin pintakäsittely voi kärsiä tästä. Tavanomaisissa säily-ketölkkien pohjissa ja kansissa on yleensä samankeskiset 10 aallotukset, jotka mahdollistavat tölkin tilavuuden li sääntymisen tölkin päiden muodostuessa kaareviksi. Tällaiset tölkkien kannet palautuvat entiseen muotoonsa vain osittain tölkkien jäähtyessä, joten tölkin sterilointikä-sittelyn jälkeen siihen jää osatyhjiö. Tästä johtuen kek-15 sinnön toisena tavoitteena on tölkin täyttäminen niin, että siihen jäävä kaasutila on minimaalinen ja tuotteen tilavuuden lisääntyminen kompensoidaan sivuseinämien taipumisella ulospäin. Tölkin pohjan ja kannen taipumiseen verrattuna tähän liittyvänä etuna on, että suuremmat tila-20 vuuden muutokset ovat nyt mahdollisia.

Kun tölkkien lämpökäsittelyssä käytettävä lämpötila on noussut niin korkeaksi, että bakteerit kuolevat, tölkkiin muodostuu noin 4,5 ilmakehän (4,56 kN/m2) absoluuttinen paine. Tölkit saavat olla tässä kohotetussa lämpöti-25 lassa niin kauan, että lämpö menee kokonaan tuotteen läpi.

• Tässä vaiheessa retorttisäiliö jäähdytetään paineen py- * syessä yleensä 2 ilmakehän (203 kN/m2) suuruisena, kunnes tölkki on jäähtynyt niin paljon, että se voidaan ottaa pois retorttisäiliöstä normaaliolosuhteisiin. Tässä vai- 30 heessa tölkin sisäinen paine voi ylittää huomattavasti sen ulkoisen paineen. Tavanomaiset tölkit kestävät tämän paineen muodostamalla sivuseinämään pysyvän rengasjännityksen ja tölkin pohjan ja kannen päästessä taipumaan.

Tästä johtuen tämän keksinnön tavoitteena on lisäk-35 si mahdollistaa sivuseinämän taipuminen sellaiseen pistee- 98905 3 seen, jossa sivuseinämäpinnoissa olevien paikallisten ren-gasvoimien summa on niin suuri, että tölkki kestää tämän paineen ilman pysyvää deformaatiota. Tällainen ulospäin tapahtuva taipuminen lisää tölkin tilavuutta huomatta-5 vasti.

Kun tölkit on steriloitu, tuote jäähtyy asteittain ympäristön lämpötilaa vastaavaksi. Tämä aiheuttaa tuotteen ja tölkin välillä erilaisen tilavuuskutistumisen, joka on erittäin huomattava, jos tölkki on täytetty kuumana. Ta-10 vanomaisissa tölkeissä tämä aiheuttaa niihin osatyhjiön, koska kansi on laajentunut ja palautunut entiseen muotoonsa vain osittain, minkä vastavaikutuksena on kehäpaltei-siin muodostunut rengasjännitys.

Tölkit kuljetetaan yleensä kuormalavoilla, joissa 15 on useita pystysuoraan pinotuista tölkeistä koostuvia ker roksia. Alimmassa kerroksessa olevan tölkin aksiaalikuor-mitus voi olla jopa 595,3 kg/m2. Tähän mennessä säilyke-tölkkien aksiaalisuoritusta on vähennetty noin 50 % si-leäseinämäiseen tölkkiin verrattuna muodostamalla si-20 vuseinämän ympäri kehäpalteita.

Keksinnön eräänä suositettavana rakennepiirteenä on vielä päästä sileäseinämäiselle tölkille ominaiseen suoritukseen aksiaalikuormituksessa rajoittamalla tölkin poik-kileikkausmuodon muuttumismäärää sivuseinämässä, mikä on 25 mahdollista määräämällä suurin mahdollinen taivutuskulma ' seinämäpinnasta lieriöön.

’ Tölkit, joissa on ohuet, joustavat sivuseinämät, * vahingoittuvat helposti kuljetuksessa ja niihin voi myös tulla lommoja esittelytelineissä myyntipisteissä, joten 30 sivuseinämässä on oltava paikallisia vahvistusrakenteita.

Jo tunnettuihin pulloihin, jotka muottipuhalletaan polymeerimateriaalista, muodostetaan laajennuspintoja, koska pullon kaula ja korkki eivät taivu pullossa esiintyvien painevaihtelujen kompensoimiseksi. Esimerkkejä muo-35 vipulloista, joiden sivuseinämässä on laajennuspintoja.

98905 4 selostetaan ja havainnollistetaan kuvioiden avulla EP-pa-tenttihakemuksessa 0 279 628 (YOSHINO KOGYOSHO) ja GB-pa-tenttihakemuksessa 2 188 272. Näissä molemmissa julkaisuissa esitetyssä pullossa on kaula, joka on tuettu 5 olakkeeseen, joka liittyy pääasiassa lieriön muotoiseen runko-osaan, jossa on lukuisia joustavia pintoja, jotka on liitetty toisiinsa suunnilleen puolta pullon korkeutta vastaavalla pylvään muotoisella ulokkeella. Nämä monimutkaiset rakenteet on helppo muodostaa muottipuhallettaessa 10 termoplastista materiaalia, mutta niitä on vaikea muodos taa metallitölkkiin, koska metallilla on rajoitettu veny-vyys ja se on jäykempää. Näissä molemmissa aikaisemmissa pullorakenteissa on ryhmä rengaspalteita olakkeessa tai rungon yläosassa, ja tämä "vannehdittu" vyöhyke ei pysty 15 edistämään tölkin tilavuuden haluttua laajenemista, ja lisäksi se vähentää pystylujuutta, joka tarvitaan sitä ak-siaalikuormitusta varten, joka syntyy pinottaessa pullot kuorma1avoi1le.

EP-patenttihakemuksessa 0 246 156 (The Fresh Juice 20 Company) julkistetaan poikkileikkaukseltaan neliön muotoi nen pullo, joka on muottipuhallettu erittäin tiheästä po-lyeteenistä ja käsittää kaulan, joka on tuettu olakkeella, joka liittyy poikkileikkaukseltaan neliön muotoiseen, si-leäpintaiseen ylärenkaaseen, ja alarenkaan, joka on yhdis- ; : : 25 tetty ylärenkaaseen syvennetyllä runko-osalla, jossa on ·*·.· soikea, joustava pinta jokaisessa suoraviivaisessa pinnas- • · sa. Massatuotantona säilykkeitä ja juomia varten valmiste-tut tölkit tehdään tavallisesti lieriön muotoisiksi, koska • · · pyöreät tölkkien päät on helpompi kiinnittää sivuseinämään ,, 30 kaksoissaumalla kuin suorakaiteen muotoisissa tölkeissä, • · joita käytetään suolalihalle. Tässä patenttijulkaisussa • · · *·' * esitetyt laajennuspinnat eivät ole sellaisia, että ne mah- ;· dollistaisivat metallitölkin huomattavan taipumisen si- säänpäin säilykettä steriloitaessa.

li 35 9890b 5 EP-patenttijulkaisussa O 068 334 (TOPPAN PRINTING CO) selostetaan lieriön muotoista paperitölkkirunkoa, jossa voi olla metallifoliokerros. Lieriön muotoisessa sivu-seinämässä on kummassakin päässä lieriöosat, jotka on yh-5 distetty toisiinsa useilla pitkittäispinnoilla, joiden välissä on lineaarinen taitelinja. Jokainen pinta on aluksi kupera ja puristetaan tasaiseksi tölkin täyttämisen jälkeen tölkin sisällön jäähtyessä. Selostetut paperimateriaalit kestävät taittamisen, kun taas jäykkää terästä, 10 esimerkiksi nro 4, olevat sivuseinämämateriaalit tai präs sätyt sivuseinämät voivat murtua terävien taitelinjojen vaikutuksesta. Lisäksi täyttämisen jälkeen tapahtuva ta-soitustoiminto ei ole toivottava.

GB-patentissa 703 836 (FRANGIA) selostetaan metal-15 litölkkejä, joissa on sen toiseen päätyseinämään raken teellisesti kiinteästi liittyvä sivuseinämä. Selostetut sivuseinämät ovat kartiomaisia sivuseinämiä ja pääasiassa lieriön muotoisia sivuseinämiä, mutta näiden lisäksi esitellään myös muita seinämämuotoja, esimerkiksi suorakai-20 teen muotoisia tai soikeita. Jokaisessa rakenne-esimerkis sä sivuseinämässä on kehälaippa, lieriöosa, joka suuntautuu alaspäin laipan sisäpuolelta, runko-osa, joka suuntautuu alaspäin lieriöosasta ja käsittää lukuisia kuperia ulokkeita ja koveria uria, jotka muodostavat siniprofii-25 Iin, ja toinen lieriöosa, joka on yhdistetty pohjaseinä- .·. : mään.

• · · • · ....: Vaikka ulokkeilla varustetun runko-osan tarkoitusta • · ei selostetakaan, näiden ulokkeiden ja urien tehtävänä on « I · luultavasti vahvistaa tölkkejä niihin kohdistuvaa aksiaa- .. 30 likuormitusta vastaan, joka syntyy, kun täytetyt tölkit • · pinotaan päällekkäin. Ulokkeet ja urat vahvistavat tölk- • · « **| * kiä, mutta niiden kehäpituus on tölkin seinämän vahvuuteen ·· nähden liian pieni, jotta seinämä pääsisi taipumaan sanot tavasti säilyketuotetta steriloitaessa.

35 98905 6

Keksinnön tekijät ovat todenneet, että metallista valmistetuilla tölkkirungoilla voidaan päästä näihin tavoitteisiin, jos sivuseinämään tehdään useita pituussuuntaisia, joustavia, kuperia pintoja, joilla on tietty le-5 veys, jokaisen pinnan ollessa liitetty viereiseen pintaan kuperalla olakkeella, niin että muodostuu kouruprofiili.

On todettu, että pintojen määrän tulisi olla mieluimmin kolmella jaollinen luku, niin että tölkki voi kutistua melkein monikulmioksi, kuten oheisten piirustusten 10 kuviossa 2b esitetään. On todettu, että 12-24 pintaa on edullinen määrä säilyketölkissä ja että 15 pinnalla saadaan erittäin edullinen tölkkirakenne.

Lisäksi on todettu, että lukuisia joustavia pintoja käsittävänä tölkki on edullinen hiilihappoa sisältäville 15 juomille. Tällaisiin tölkkeihin ei muodostu ylipainetta ja niiden on näin ollen vain laajennuttava jonkin verran tilavuudeltaan. Tölkkirunkoja käsiteltäessä pieniä lommoja voi muodostua lieriöseinämään, ja nämä lommot muodostavat paikallisia heikennyskohtia, jotka voivat aiheuttaa rypis-20 tyrnistä kaulaa laipoitettaessa ja kantta kiinnitettäessä, kun runkoon kohdistuu tietty aksiaalikuorma. On todettu, että muodostamalla erillisiä pintoja tölkkiin monia tällaisia lommoja saadaan jäämään pois ja pystytään lisäämään tölkin aksiaalista lujuutta. Tällaisia tölkkejä varten on 25 todettu olevan edullista käyttää jopa 45 pintaa. Täytetys- ;*·.· sä tölkissä pinnat taipuvat ulospäin ulokkeiden välissä ja • · ....: tulevat tuskin näkyviin.

• · Tällä keksinnöllä saadaan siis aikaan sellainen • · · metallitölkkirunko käytettäväksi tiiviisti suljettuna ruo- .. 30 ka- tai juomasäiliönä, joka runko on tehty metallilevystä • · •ja käsittää pohjaseinämän ja putkimaisen sivuseinämän, • · · *.* * joka suuntautuu ylös pohjaseinämän kehältä, jolloin putki- ;· mainen sivuseinämä käsittää useita vierekkäisiä, ulospäin koveria pitkittäisiä pintoja, jotka ovat yhdensuuntaisia 35 sivuseinämän keskiakselin kanssa ja muodostavat keskiakse-

9890E

7

Iin kanssa 8 - 30° kulman ja ovat liitetyt viereisiin pintoihin kuperilla ulokkeilla pintojen vastakkaisten päiden yhtyessä vastaaviin lieriöosiin, joiden kunkin aksiaalinen pituus on alle 25 % sivuseinämän korkeudesta. Tälle raken-5 teelle on tunnusomaista, että kehän pituus tölkin sillä alueella, jolla ulokkeet ja syvennetyt pinnat sijaitsevat, vastaa oleellisesti tölkkirungon lieriömäisten osien ympärysmittaa, syvennetyt pinnat sisältävän alueen ollessa kykenevä joustamaan sisään- tai ulospäin sivuseinämän poikki 10 vaikuttavaa paine-eroa vastaavasti, niin että huomattavat sisäiset tilavuuden muutokset ovat kompensoitavissa.

Eräässä rakenteessa tölkin keskiakselin ja ulkopuolelta kuperien ulokkeiden kärjen välinen etäisyys vastaa tölkin ylemmän ja alemman lieriöosan sädettä. Tässä ta-15 pauksessa on huomattava, että tölkki on tehty sileästä, lieriön muotoisesta tölkkirungosta ja että pintarakenne on muodostettu rungon materiaalia venyttämättä.

Jokainen syvennetty pinta päättyy pintaosaan, joka on kallistettu sivuseinämän lieriöosiin 150 - 177° kulmassa 20 K°. Jokainen syvennetty pinta voi olla poikkileikkauksel taan kaareva tai prismamainen, ja ulkopuolelta kupera uloke yhdistää viereiset pinnat toisiinsa tölkkirungon ympärillä.

On toivottavaa, että kuperien ulokkeiden sisäsäde . : : 25 on alle 5 % lieriöosien säteestä. Pienestä kulmasta joh- tuen pinnoista saadaan suhteellisen syviä. Jos kulma on • · ....j kuitenkin liian pieni, se aiheuttaa tölkin murtumisen, jolloin se on käyttökelvoton.

• · ·

Metallitölkki voidaan varustaa kuperalla rengaspal- .. 30 teella, joka liittää sivuseinämän pöhjaseinämään. Tätä • m *..[ rengaspalletta voidaan käyttää parantamaan tölkkien käsit- • · · *·| ‘ telykestävyyttä ja helpottamaan niiden varustamista etike- ’· teillä, kuljettamista pyörittämällä niitä ja niiden pinoa mista.

35 8 9690b

Halkaisijaltaan pienempi renkaan muotoinen kaulaosa voi yhdistää ylemmän lieriöosan ulospäin suuntautuvaan laippaan, jonka ulkohalkaisija on pienempi kuin sivuseinä-män muun osan ulkohalkaisija.

5 Tämän keksinnön mukaiset metallitölkit voidaan val mistaa syvävetomenetelmällä, jolloin pohjaseinämä ja sivu-seinämä vedetään asianomaiseen muotoon yhdestä metallile-vykappaleesta. Sivuseinämä voidaan tehdä päätyseinämää ohuemmaksi valssausmenetelmällä. Vaihtoehtoisesti sivusei-10 nämä voidaan tehdä suorakaiteen muotoisesta aihiosta, jos ta tehdään lieriö, jossa on mieluimmin hitsattu sivusauma. Hitsattuun lieriöön voidaan sitten muodostaa edellä mainitut pinnat ja ulokkeet.

Tämä keksintö tekee mahdolliseksi tölkkirunkojen 15 valmistamisen alustavasta lieriömuodosta materiaalin jän nityksen ollessa muotoilun aikana minimaalinen.

Säilyketölkit täytetään yleensä sellaisella tuotteella, joka tulee kiinteäksi tölkkien steriloinnin ja niiden ympäristön lämpötilaa vastaavaksi tapahtuvan jääh-20 dyttämisen jälkeen. Näihin asti on tölkin käyttäjän ir rotettua sen kannen ollut vaikea saada tölkin koko tuote-sisältö ulos siitä, koska tuote tarttuu ja kiilautuu sivu-seinämäkartioihin, jotka kuuluvat olennaisena osana kehä-palteeseen.

: 25 Tästä johtuen tämän keksinnön lisäetuna on, että .*..· saadaan aikaan sellainen metallitölkki, josta tuote saa- • · daan irtoamaan niin, että sitä jää tölkkiin vain mini- ·;·. mimäärä. Tähän päästään kahdella rakenteella: ensinnäkin 1 · · rajoittamalla tölkin poikkileikkauksen vaihteluastetta 30 sivuseinämässä ja toiseksi antamalla sivuseinämien taipua • · • ulospäin alkuperäiseen muotoonsa, kun kansi avataan ja • · · *.* * tölkissä oleva osatyhjiö loppuu.

·;· Jo ennestään tunnetaan sellaisia tölkkejä, joiden sivuseinämissä on suuria tasaisia pintoja, mutta saadut 35 kokemukset ovat osoittaneet niiden juuttuvan herkästi kul- 9 96905 jetusjärjestelmiin, koska tölkin leveys vaihtelee tölkki-rungon suunnasta riippuen. Tämän keksinnön eräänä lisätavoitteena onkin tämän juuttumisvaaran minimointi. Tähän päästään kolmella rakenteella: ensinnäkin sivuseinämän 5 yläosa ja alaosa ovat lieriön muotoisia, niin että tölkki voidaan sijoittaa tarkasti käsittelykoneisiin, toiseksi pinnat käsittävässä sivuseinämän osassa on maksimisäde, joka vastaa lieriön muotoisten sivuseinämäosien sädettä, ja kolmanneksi tölkissä on mieluimmin pariton määrä pin-10 toja, joten tölkin leveyden vaihtelu on minimoitu.

Lisäetuna on, että ulokerakenteiset sivuseinämät kestävät kovankin käsittelyn, mutta mahdollistavat kuitenkin paperietikettien tai kutistusetikettien kiinnittämisen tuotteiden tunnistamiseksi. Painovärillä suoritettava ko-15 ristepainatus on myös mahdollista.

Eri rakenteita selostetaan nyt esimerkkinä ja viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 on osaleikkauksena esitetty perspektiivikuva tölkkirungon ensimmäisestä rakenteesta, 20 kuvio 2a esittää kuvion 2 b tölkkirunkoa linjaa II-II pitkin, kuvio 2b vastaa kuviota 2a ja esittää sivuseinämää ulkoisen ylipaineen alaisena, kuvio 3 on osaleikkauksena esitetty perspektiiviku- : 25 va tölkkirungon toisesta rakenteesta,

:1 2 3·.· kuvio 4a esittää kuvion 3 tölkkirunkoa linjaa IV-IV

• · ....j pitkin, kuvio 4b on suurennettu osaleikkaus pinnasta ja kahdesta ulokkeesta, .. 30 kuvio 5 on osaleikkauksena esitetty perspektiiviku- • · va kolmannesta rakenteesta, • · · 1 2 • · · 3 1 kuvio 6 on osaleikkauksena esitetty sivukuva kuvion !· 5 tölkkirungosta kannen ollessa paikallaan, kuvio 7 on graafinen esitys kuvion 1 mukaisen kan-35 neliä varustetun tölkin sisällä olevasta paineesta tila- 9890ΐ 10 vuuden muutoksen funktiona kehäpalteen käsittävään tölkkiin verrattuna, kuvio 8 on osaleikkauksena esitetty sivukuva neljännestä rakenteesta, ja 5 kuvio 9 esittää kuvion 8 tölkkirunkoa kuvion 8 lin jaa X-X1 pitkin.

Kuvioissa 1 ja 2 esitetty säilyketölkkinä käytettävän tölkkirungon 1 ensimmäinen rakenne käsittää pyöreän pohjaseinämän 2 ja putkimaisen sivuseinämän 3, joka suun-10 tautuu ylöspäin pohjaseinämän 2 kehältä. Tölkki valmiste taan yleensä vetämällä metallilevyaihiosta, esimerkiksi tinalla päällystetystä levystä, sähkökromatusta levystä tai alumiiniseoslevystä, jonka vahvuus on 0,3 mm. Tölkki valssataan sitten lopulliseen muotoonsa, jolloin sen hal-15 kaisija on 73 mm, korkeus 113 mm, sivuseinämän vahvuus "t" 0,093 mm, mutta pohjaseinämän vahvuus "T" on muuttumaton, siis 0,3 mm. Laipan 4 ja sen vieressä olevan sivuseinämä-reunan "m” vahvuus tx on suurempi kuin sivuseinämän vahvuus, yleensä 0,155 mm.

20 Kuvioissa 1 ja 2 esitetyllä tavalla tölkkirungon sivuseinämä 2 käsittää kehälaipan 4, joka rajaa tölkkirungon suun, ensimmäisen lieriöosan 5, joka suuntautuu alaspäin laipan sisäpuolelta, lukuisia ulkopuolelta koveriksi syvennettyjä pintoja 6, jotka suuntautuvat alaspäin ensim-25 mäisestä lieriöosasta, toisen lieriöosan 7 koverien pinto- jen alapuolella ja vaihtoehtoisena osana rengaspalteen 8, • · ....: joka liittyy pohjaseinämän kehään. Pohjaseinämä 2 käsittää /;·. renkaan muotoisen pystypalteen 9, joka ympäröi keskipin- • · · taa, jossa on matalat rengasaallotukset 11, jotka mahdol-30 listavat pohjaseinämän laajenemisen tölkkirungossa olevan • · • ” sisäisen paineen vaikutuksesta.

• « · 1

Kuviosta 2 nähdään, että jokainen kovera syvennetty * ·· pinta 6 on yhdistetty viereiseen pintaan pitkänomaisella , ·. ulokkeella 12, joka on muodostettu taitteena, jonka sisä- 35 säde "r" on alle 5 % lieriöosan säteestä "P". Esimerkiksi, 9890b 11 jos P on noin 36,5 mm, r on alle 1,83 mm, mutta se ei ole kuitenkaan niin pieni, että metallista valmistettu sivu-seinämä voi murtua. Tällä pintojen ja ulokkeiden järjestelyllä tölkin mediaaniosaan saadaan kouruprofiili.

5 Jokainen kovera pinta 6 (mitattuna ulokkeesta toi seen kummallakin puolella) muodostaa 24° kulman A° sivu-seinämän keskiakselin kanssa. Tässä rakenteessa on siis 15 pintaa. Myös muita kulman A° arvoja voidaan käyttää haluttaessa saada keskiakselin kanssa 15 - 30* kulma. Toisin 10 sanoen pintoja voi olla 12 - 14. Jokainen pinta 6 liittyy lieriöosaan tölkin kummassakin päässä mieluimmin lievästi kaareutuvana profiilina kulman K maksimikaltevuuden ollessa 150°, mutta 150 - 177° kulmia voidaan myös käyttää. Tölkin kehän pituus on vakio tämän siirtymistoiminnon aikana, 15 mistä johtuen kaarevuussäde (kohtisuoraan tölkin akseliin) on suunnilleen vakio jokaisessa tasossa pintojen koko korkeudella ja vastaa tölkin lieriöosien 5, 7 sädettä miinus kaksi kertaa ulokkeen säde, toisin sanoen R = P - 2r. Jokaisen lieriöosan 5, 7 lieriökorkeus hl, h2 on alle 25 % 20 sivuseinämän 3 korkeudesta H ja mieluimmin alle 10 %. Esi merkiksi hx = 5mmjah2 = 5 mm tölkissä, jonka korkeus on 113 mm ja halkaisija 73 mm.

Koveran pinnan 6 kaarevuussäde on merkitty kirjaimella R ja se on yleensä 20 - 100 mm, joten pinta on 25 riittävän matala ja tällöin joustava. Kuviossa 2a kaare- ;*.J vuussäde R on suunnilleen sama kuin P, joka on lieriöosien • · ....: säde, nimittäin 36 mm.

• · ·.· Lieriöosien 5, 7 ulokkeet 12 muodostavat sellaiset • · · * · · sivuseinämäosat, jotka ottavat vastaan aksiaaliset puris-30 tuskuormitukset, joita syntyy laipoitettaessa runko ja • · ; ** kaksoissaumattaessa kansi tölkkirunkoon, niin että kuvios- *.** sa 2a esitetyn tölkin aksiaalinen kuormituskyky on suun- ··· nilleen kaksinkertainen tavanomaiseen tölkkiin verrattuna kääntöpalteen 8 lujuushäviöstä riippuen. Koverat syven-; 35 netyt pinnat 6 muodostavat joustavia pintoja, jotka voivat 9890 b 12 laajentua, kun niihin kohdistuu rungon 1 sisäpuolella tietty paine, joka syntyy tölkissä olevan tuotteen lämpökäsittelyn aikana. Viisitoista uloketta 12 ja viisitoista koveraa syvennystä 6 on muotoiltu niin, että ne pysyvät 5 muuttumattomina tölkkejä kuljetettaessa ja esiteltäessä normaalisti myyntipisteessä.

Kuvio 2b esittää viisisivuista rakennemuotoa, joksi sivuseinämä muuttuu elastisesti, kun tölkkiin kohdistuu ulkopuolelta 2,5 ilmakehän (253 kN/m2) absoluuttinen paine, 10 joka syntyy hydrostaattisissa keittimissä. Kuten kuviosta 2b voidaan nähdä, joka kolmas pinta on siirtynyt ulospäin, jolloin niiden välissä olevat pinnat voivat siirtyä parit-tain sisäänpäin säteen suunnassa. Ylipaineen loppuessa tölkki palautuu kuviossa 2a esitettyyn muotoon. Kuviosta 15 2b nähdään selvästi, että tölkissä olevassa tuotteessa tapahtuvat huomattavat tilavuuden muutokset pystytään kompensoimaan. On huomattava, että suurin deformaatio tapahtuu pintojen aksiaalisessa keskipisteessä.

Kuvioiden 1 ja 2 mukainen tölkki valmistetaan syvä-20 vetämällä sileä lieriörunko metalliaihiosta. Runkoon muo dostetaan sitten pinnat 6 ja ulokkeet 12 materiaalin venymisen ollessa tällöin minimaalinen.

Kuviot 3 ja 4 esittävät toista tölkkirunkorakennet-ta, jossa koverat syvennetyt pinnat on muutettu prismamai-25 siksi ja järjestetty vaihtoehtoinen pohjaseinämä 22.

·*·.· Kuvioissa 3 ja 4 esitetyssä tölkkirungossa 21 on • · pyöreä pohjaseinämä 22 ja putkimainen sivuseinämä 23, joka suuntautuu ylös pohjaseinämän kehältä.

« · ·

Sivuseinämässä 23 on ulospäin suuntautuva laippa .. 30 24, ensimmäinen lieriöosa 25, joka suuntautuu alaspäin • · laipan sisäpuolelta, useita pyöreäpohjäisiä "prismamaisia" • · · '·* * pintoja 26 rungon ympäri järjestettyinä jokaisen pinnan ··· liittyessä viereiseen pintaan pitkänomaisella ulokkeella 27. Jokainen uloke 27 on ulkopuolelta kupera ja käsittää 35 kaarevan, kuperan pinnan, jonka vieressä on kaltevat pin- 13 98905 nat 29, jotka liittyvät "prismamaisten" pintojen 26 kaarevaan keskiosaan, kuten kuvioista 4a ja 4b voidaan parhaiten nähdä.

Kuviosta 4b voidaan nähdä, että prismamaiset pinnat 5 26 käsittävät poikkileikkauksena kaksi kaltevaa, tasaista pintaa 29, joiden välissä on kaareva osa 28. Pinnat 26 liittyvät ulokkeeseen 27 kummallakin puolella. Ulokkeilla on sisäsäde rx, joka vastaa tässä esimerkissä suunnilleen jokaisen pinnan 26 keskellä olevan kaarevan osan 28 sädet-10 tä r2. Jokainen pinta liittyy alempaan lieriöosaan 30 kal tevilla pintaosilla 31, jotka liittyvät viereisiin lieriö-osiin 25, 30 matalassa kulmassa. Kuvioon 1 viittaamalla selostettua rakennetta vastaavalla tavalla tämä näiden kaltevien pintaosien 31 ja lieriöosien 25, 30 välinen kul-15 ma on mieluimmin 150 - 1771. (Kuten kuviossa 3 esitetään, nämä kulmat voidaan ilmaista kulmina kl, k2 esiin suuntautuvan kaltevan pinnan ja vaakatason välissä kulmien ollessa tällöin 60 - 871). Kuten jo mainittiin, lieriö-osien 25, 30 korkeudet, jotka on merkitty vastaavasti hl 20 ja h2, eivät ylitä 25 % tölkin koko korkeudesta H.

Pohjaseinämä 22 käsittää tasaisen keskipinnan 32, jonka ympärillä on poikkileikkaukseltaan kupera, kaareva pystypalle 33. Haluttaessa tölkkirunko voidaan tehdä vetämällä metallilevystä kuppi, minkä jälkeen kupin sivuseinä- , . : 25 mä valssataan pidemmän tölkin muodostamiseksi. Kuviossa 3 ·1·β· esitetty muotoiltu tölkki voidaan kuitenkin valmistaa sy- • · vävetomenetelmällä, niin että sivuseinämä ja pohja ovat suunnilleen yhtä vahvoja. Ulokkeet 27 ja pinnat 26 muodos- « · · tetaan sitten sellaisena toimintona, joka ei venytä enää 30 tölkin materiaalia.

• · • * ’1 Jos tölkin sivuseinämä on valssattu, tasainen kes- « · · ' « · i V 1 kipinta 32 ja pystypalle 33 ovat sivuseinämää paksumpia ja ·· suhteellisen jäykkiä, niin että tölkissä käytetään hyväksi pintojen 26 joustavuutta tuotteen tilavuuden muutoksen 35 kompensoimiseksi lämpökäsittelyssä, jota käytetään elin- 98905 14 tarvikkeille, ja nesteille suoritettavissa pastörointikä-sittelyissä.

Kuvio 5 esittää säilyketölkkirungon 41 kolmatta rakennetta, jossa on kuviossa 1 esitetyn rakenteen sivu-5 seinämärakenteet ja kuviossa 3 esitetyt pöhjaseinämäraken- teet, jolloin vastaavat osat on merkitty jo käytetyillä viitenumeroilla eivätkä edellytä lisäselostusta.

Kuviossa 5 esitetyssä tölkkirungossa 41 on kuitenkin ulospäin suuntautuva laippa 42, joka liittyy lieriön 10 muotoiseen kaulaan 43, joka liittyy puolestaan olakkeeseen 44, joka kääntyy sisäänpäin ylemmästä lieriöosasta 5. Kuvio 6 esittää kuvion 5 olakekaulaa ja laippaa kiinnitettynä tölkin päähän 45 kaksoissaumalla 46. Tämän olakekaulaa ja laippaa koskevan järjestelyn etuina on, että 15 a) tarvitaan pienempi tölkin pää, b) kaksoissauman kehä ei suuntaudu sivuseinämän yli, jolloin tölkit eivät mene päällekkäin kuljettimilla tai "BUSSE"-pakkauksissa, c) kaksoissauman kehä ei suuntaudu sivuseinämän 20 yli, jolloin tölkkiä voidaan pyörittää suoraviivaisesti.

Kuvio 7 on graafinen esitys, joka on saatu soveltamalla sisäisen paineen muutosta edellä selostettuun ja :‘ kuviossa 1 esitettyyn tölkkiin. Kuviossa 7 sisäisen pai neen ja ulkoisen paineen välinen ero on esitetty käyränä 25 tölkin tilavuuteen nähden. Verrattaessa edellä selostet- tuihin tölkkeihin liittyvää käyrää a) käyrään b), joka • · käsittää tölkkiä, jossa käytetään vain tavanomaisia laa- • · •ym jennuspintoja tölkin pohjassa ja/tai sen kannessa, voidaan X · m nähdä, että tämän keksinnön mukaisella sivuseinämien pin-30 tarakenteella tuotteen tilavuuden muutokset pystytään kom- • · • ’* pensoimaan paljon paremmin. Tavanomaisissa tölkeissä nii- • « · *.* * den tilavuuden suurentuminen tapahtuu tölkin pohjan ja ··· tölkin kannen muuttuessa kaareviksi. Tavanomaiset tölkit ,···. kutistuvat kokoon hyvin vähän, kun taas käsiteltävän kek- 35 sinnön mukaisten tölkkien voidaan todeta kutistuvan kokoon

II

98905 15 tilavuudeltaan varsin huomattavasti, kun niihin kohdistuu ulkopuolelta tietty ylipaine.

Sovellettaessa keksintöä säilyketölkkeihin pystytään pienentämään tölkkien kaasutilaa (tölkkien täyttämä-5 töntä osaa), jolloin eliminoidaan tölkissä olevan hapen aiheuttama pilaantuminen.

Vaikka keksintöä onkin selostettu nyt viittaamalla poikkileikkaukseltaan kaareviin (kuvio 2) tai prismamai-siin (4) sivuseinämäpintoihin, on huomattava, että voidaan 10 käyttää myös muuta joustavaa seinämäpintaa, esimerkiksi puolielliptistä pintaa. Vaikka niitä kaarevia pintoja, jotka yhdistävät jokaisen erillisen pinnan sen vieressä olevaan lieriöosaan, on selostettu kaarimaisina (kuvio 2) tai kaltevina (kuvio 4) pintoina, matalia yhdistelmäkaaria 15 voidaan myös käyttää.

Ulokkeiden ja joustavien pintojen muoto saadaan aikaan taitemuotoilulla minimoimalla tällöin paikallinen venyminen. Tästä on se etu, että tölkin halkeamisvaara pienenee ja lisäksi tölkki voidaan lakata pyöreänä ja muo-20 töillä vasta sen jälkeen, jolloin lakkakalvon paino jakau tuu tasaisemmin.

Kuvio 8 esittää tölkin 5 neljättä rakennetta, joka käsittää laipan 52, kaulaosan 53, joka suuntautuu alaspäin ; laipan sisäpuolelta, kaulaosasta ulospäin suuntautuvan :25 olakkeen 54, lyhyen lieriöosan 55, joka liittää olakkeen .\j erilliset pinnat käsittävään osaan 56, joka suuntautuu • · alempaan lieriöosaan 57, ja pohjaseinämän 58, joka liittyy .···, alempaan lieriöosaan. Muotoiltu pohjaseinämä on tyypilli- 4 « · nen rakenne olut- tai virvoitusjuomatölkkien pohjissa ja 30 käsittää ulomman, katkaistun kartion muotoisen renkaan 59, i · pystypalteen 60 ja sisemmän, katkaistun kartion muotoisen • · · *·* * seinämän 61 ja keskellä sijaitsevan kaarevan pinnan 62, jonka sisempi katkaistun kartion muotoinen seinämä tukee. Tämän rakenteen mukainen tölkki sopii hiilihappoa sisältä-35 ville juomille. Tällaisiin tölkkeihin ei kohdisteta ulkoi- 16 96906 siä ylipaineita, ja näin ollen niiden ei tarvitse kutistua sisäänpäin kuten säilyketölkkien. Kuviossa 8 esitettävällä tavalla sivuseinämän erillisiä pintoja käsittävässä osassa 56 on 30 pintaa 63, jotka on liitetty aina niiden vieressä 5 oleviin pintoihin ulokkeella 64. Jokainen pinta 63 on 12* kulmassa tölkin keskiakseliin nähden. Näin ollen pintoja on 30. Jokaisen pinnan kovera kaarevuussäde on noin 31 mm ja vastaa suunnilleen ylemmän ja alemman lieriöosan 55, 57 sädettä, joka on 32 mm.

10 Vaikka kuviossa 8 esitetäänkin 30 pintaa, 24 - 25 pintaa on erittäin sopiva määrä olut- tai virvoitusjuoma-tölkeille, niin että ne voidaan pinota ja ne eivät vahingoitu kuljetuksessa.

Kuvioissa 8 ja 9 esitettyyn tölkkiin liittyy seu-15 raavia etuja. Tölkkirungon seinämän ohutseinämäisen osan jakaminen pieniksi pinnoiksi käyttämällä yleensä 24 - 45 pystyuloketta tekee tölkistä kestävämmän, kun on kysymys pienistä runkoseinämiin kohdistuvista vahingoista, joita voi sattua valmistuksessa ja sitä seuraavassa käsittelyssä 20 joko ennen pinnan ja ulokkeen muotoiluvaihetta tai sen jälkeen. Jopa 45 pintaa käytettäessä muotoilu voidaan suorittaa vielä runkoseinämää venyttämättä. Tällaiset pinnat ovat myös vielä riittävän syviä edullisen laajentumiskyvyn takaamiseksi.

25 Tällä rakenteella tölkin aksiaalikuormitusta voi- » : daan lisätä tai vaihtoehtoisesti runkoseinämästä voi tulla • · · * · kevyt sen lujuuden kärsimättä.

• ♦ ..._ On valmistettu kuvioissa 8 ja 9 esitettyä tyyppiä t « ' ‘ vastaavia juomatölkkejä, joissa on 30 pystyuloketta ja 30 joiden alumiiniseinämän vahvuus on 0,1 mm. Näissä tölkeis- • * • " sä kaulan 53 ja olakkeen 55 vahvuus on noin 0,15 mm ja « « · V * pohjan 59 vahvuus on noin 0,3 mm. Viidenkymmenen tölkin keskimääräinen aksiaalinen kokoonpuristumiskestävyys oli 472 kg/m2, ja viidenkymmenen sileärunkoisen ja samanvahvui-35 sesta materiaalista valmistetun tölkin vastaava kestävyys 17 98905 oli 406 kg/m2 ja 0,11 mm vahvuista materiaalia käytettäessä taas 484 kg/m2.

Vaikka keksintöä on selostettu viittaamalla pieniin säilyke- tai juomatölkkeihin, sitä voidaan soveltaa myös 5 suurempiin tölkkeihin, joiden koko on esimerkiksi AIO

(halkaisija 150 mm, korkeus 180 mm) ja tynnyrin muotoisiin säiliöihin.

On huomattava, että tölkit voidaan valmistaa erilaisista metallilevyistä kuten tinalla päällystetystä le-10 vystä ja sähkökromatuista teräslevyistä, joilla on erilai set kromi- ja kromioksidipitoisuudet. Metallilevy voidaan lakata valmiiksi tai vaihtoehtoisesti voidaan käyttää metallilevystä ja polymeerikalvosta muodostettua laminaat-tia. Sopivia kalvoja ovat polyeteeni, tereftalaatti, poly-15 propeeni tai nailon.

< i t * · • · · • * · • · « · • ·· f « · • 4 · ·· • · 4 ·· ♦ · * e m · » 1 I « ;

Claims (12)

18 98905

1. Metallitölkkirunko (1, 23, 41, 51) käytettäväksi tiiviisti suljettuna ruoka- tai juomasäiliönä, joka runko 5 on tehty metallilevystä ja käsittää pöhjaseinämän (2, 22) ja putkimaisen sivuseinämän (3, 23), joka suuntautuu ylös pöhjaseinämän kehältä, jolloin putkimainen sivuseinämä käsittää useita vierekkäisiä, ulospäin koveria pitkittäisiä pintoja (6; 26; 63), jotka ovat yhdensuuntaisia si-10 vuseinämän keskiakselin kanssa ja muodostavat keskiakselin kanssa 8 - 30° kulman ja ovat liitetyt viereisiin pintoihin kuperilla ulokkeilla (12; 27; 64) pintojen (6; 26; 63) vastakkaisten päiden yhtyessä vastaaviin lieriöosiin (5, 7; 25, 30; 55, 57), joiden kunkin aksiaalinen pituus on 15 alle 25 % sivuseinämän korkeudesta, tunnettu sii tä, että kehän pituus tölkin sillä alueella, jolla ulokkeet (5, 7; 25, 30, 55, 57) ja syvennetyt pinnat (6; 26; 63. sijaitsevat, vastaa oleellisesti tölkkirungon lieriömäisten osien (5, 7; 25, 30; 55, 57) ympärysmittaa, 20 syvennetyt pinnat (6; 26; 63) sisältävän alueen ollessa kykenevä joustamaan sisään- tai ulospäin sivuseinämän poikki vaikuttavaa paine-eroa vastaavasti, niin että huomattavat sisäiset tilavuuden muutokset ovat kompensoitavissa. ; 25

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen metallitölkkirun- i ko, tunnettu siitä, että tölkin keskiakselin ja # · ulkopuolelta kuperien ulokkeiden (12; 27; 64) kärjen väli- • * ** *··, nen etäisyys vastaa tölkin ylemmän ja alemman lieriöosan (5, 7; 25, 30; 55, 57) sädettä. .„30

3. Jomman kumman edellä olevan patenttivaatimuksen • 0 • *' mukainen metallitölkkirunko, tunnettu siitä, että *.* * jokainen syvennetty pinta (6; 26; 63) päättyy pintaosaan 9 (31), joka on kallistettu sivuseinämän lieriöosiin 150 -177° suuruisessa kulmassa K°. 98 90 E

4. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen metallitölkkirunko, tunnettu siitä, että jokainen syvennetty pinta on kaareva (6) tai prismamainen (26) poikkileikkaukseltaan tölkin akseliin nähden koh- 5 tisuorassa tasossa.

5. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen metallitölkkirunko, tunnettu siitä, että kuperien ulokkeiden (12; 27; 64) sisäpuolinen kaarevuussäde on alle 5 % lieriöosien kaarevuussäteestä.

6. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai nen metallitölkkirunko, tunnettu siitä, että kupera rengaspalle (8) yhdistää sivuseinämän pohjaseinämään.

7. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen metallitölkkirunko, tunnettu siitä, että hal- 15 kaisijaltaan pienempi rengasosa (44) yhdistää ylemmän lie- riöosan (5) ulospäin suuntautuvaan laippaan (42).

8. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukainen metallitölkkirunko, tunnettu siitä, että poh-jaseinämä (2, 32, 62) ja sivuseinämä (3, 23, 51) on muoto- 20 vedetty samasta metallilevykappaleesta.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen metallitölkkirunko, tunnettu siitä, että sivuseinämä on ohuempi kuin pohjaseinämä.

10. Jonkin edellä olevan patenttivaatimuksen mukai- : 25 nen metallitölkkirunko, joka on tarkoitettu käytettäväksi • i * · säilyketölkkinä, tunnettu siitä, että pintojen lu- kumäärä on 12 - 24.

·;··; 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen metallitölkki- .*:*_ runko, tunnettu siitä, että pintojen lukumäärä on 30 15.

12. Jonkin patenttivaatimuksen 1-9 mukainen tölk- • · · *... ki, joka on tarkoitettu käytettäväksi hiilihappopitoista • · · juomaa sisältävänä tölkkinä, tunnettu siitä, että pintojen lukumäärä on 24 - 45. 98905