PL175682B1 - Trzpień urządzenia do formowania pobocznic pojemników i puszek metalowych - Google Patents

Abstract

1. Trzpien urzadzenia do formowania pobocznie pojemników i puszek metalowych zawierajacy: glowice oraz podluzna, cienko- scienna sekcja rurowa i tylna sekcje, przy czym glowica, sekcja rurowa i tylna sekcja sa ustawione wspólosiowo, a sekcja rurowa jest usytuowana pomiedzy glowica, a tylna sekcja, znamienny tym, ze tylna czesc (13) i sekcja rurowa (11) stanowia integralny, wydluzony, pojedynczy element, zas sekcja rurowa (11) jest polaczona na stale z glowica (12) spoina (14). FIG— 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest trzpień urządzenia do formowania pobocznie pojemników i puszek metalowych.

Pobocznica dwuczęściowego pojemnika metalowego lub puszki takiego typu, jaki często używa się do pakowania piwa/napojów, zawiera podłużną, cylindryczną ściankę boczną, integralnie z niąpołączone denko oraz otwartą część górną. Pobocznice tego typu formuje się na maszynach do wyciągania z przeciąganiem.

Znane są z amerykańskich opisów patentowych nr 3 704 619, 4 530 228 i 3 735 629 urządzenia do wytwarzania pobocznie puszek z wykrojów w postaci stosunkowo płytkich miseczek, za pomocą poruszającego się ruchem posuwisto-zwrotnym trzpienia, który przemieszcza każdą z miseczek przez zespół ciągadła złożony z szeregu pierścieniowych oczek ciągadłowych o zmieniających się stopniowo otworach. Każdy wykrój przechodzi najpierw przez największy otwór, a następnie przez kolejne otwory, nieco mniejsze od poprzednich.

Wymienny stempel osadzony w przedniej części trzpieniajest sprzęgany z każdą miseczką i przepycha ją przez zespół ciągadłowy. Tylny koniec trzpienia jest połączony z zespołem napędowym poruszającym trzpieniem ruchem posuwisto-zwrotnym wzdłużjego leżącej poziomo osi podłużnej w ten sposób, że trzpień wykonuje skok roboczy do przodu, a następnie skok powrotny do tylu.

Typowo, trzpienie wytwarza się z jednego pręta. Narzuca to surowe ograniczenia na łatwość obróbki wewnętrznych części wydrążonej, wydłużonej głównej sekcji centralnej trzpienia. Problem ten wynika z powodu ograniczonej średnicy osiowych kanałów na obu końcach trzpienia, która jest znacznie mniejsza od średnicy sekcji centralnej, dzięki czemu sekcja ta za175 682 chowuje odpowiednią wytrzymałość mechaniczną (bez nadmiernego pogrubiania ścian). Zatem, w znanych urządzeniach tego typu, grubość ścian głównej sekcji centralnej j est znacznie większa niż wynikałoby to z wymagań wytrzymałościowych, a tym samym trzpienie tego typu były niepotrzebnie zbyt ciężkie.

W opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 208 435 ujawniono trzpień w postaci konstrukcji spawanej, w której skład wchodzi podłużna rura, tylna sekcja spojona metalurgicznie z jednym końcem rury oraz głowica spojona metalurgicznie z drugim końcem rury. Trzpień ten pracuje skutecznie, ale występują w nim nadmierne naprężenia w strefach spawania, zwłaszcza w miejscu spojenia części tylnej z rurą, przy czym skutki tych naprężeń ulegająwzmocnieniu jeżeli spoina jest wadliwa.

Celem wynalazku jest trzpień do urządzenia do formowania pobocznie pojemników i puszek metalowych.

Trzpień urządzenia do formowania pobocznie pojemników i puszek metalowych zawierający: głowicę oraz podłużną, cienkościenną sekcją rurową i tylną sekcję, przy czym głowica, sekcja rurowa i tylna sekcja są ustawione współosiowo, a sekcja rurowa jest usytuowana pomiędzy głowicą, a tylną sekcją,' według wynalazku charakteryzuje się tym, że tylna część i sekcja rurowa stanowią integralny, wydłużony, pojedynczy element, zaś sekcja rurowa jest połączona na stałe z głowicą spoiną.

Korzystnie przedni koniec sekcji rurowej jest na stałe umieszczony na części głowicy.

Korzystnie część ma długość co najmniej 3/4 cala (1,9 cm).

Korzystnie spoina stanowi spojenie metalurgiczne sekcji rurowej i głowicy.

Korzystnie tylna sekcja, sekcja rurown i głowica są ze stali stopowej.

Korzystnie sekcja rurowa ma długość sto razy większą od grubości swojej ścianki.

Korzystnie w głowicy sekcji rurowej i tylnej sekcji są usytuowane osiowe kanały, przy czym średnica osiowego kanału w sekcji rurowej jest co najmniej dwa razy większa od średnicy kanałów osiowych zarówno w głowicy jak i tylnej sekcji.

Korzystnie sekcja rurowa ma osiowy kanał o średnicy większej niż 75% zewnętrznej średnicy sekcji rurowej.

Dzięki takiej konstrukcji trzpienia uzyskano zmniejszenie poziomu naprężeń zginających w spoinie spawanej, wspomaganej obszarem skurczowego pasowania na zakładkę.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia trzpień według wynalazku, w rzucie bocznym, częściowo w przekroju; fig. 2 - korpus trzpienia, w rzucie bocznym, częściowo w przekroju; fig. 3 - korpus trzpienia, w rzucie od końca w kierunku wskazanym strzałkami 3-3 na fig. 2; fig. 4 - głowicę trzpienia, w rzucie bocznym, częściowo w przekroju; fig. 5 - głowicę trzpienia, w rzucie od końca w kierunku wskazanym strzałkami 5-5 na fig. 4.

Trzpień 10 składa się z głowicy 12 i korpusu 15. Trzpień 10 jest wykonany w ten sposób, że spaja się metalurgicznie spoiną 14 głowicę 12 z przednim końcem 19 cienkościennej, sekcji rurowej 11 korpusu 15. Korpus 15 jest wykonany z jednego kawałka (tj. jest konstrukcjąjednoczęściową) z podłużną, cienkościenną sekcjąrurową 11 mającąkoniec przedni 19 i tylną sekcję 13. Korzystnie, korpus 15 wykonuje się wiercąc i usuwając materiał z litego pręta lub rury, w wyniku czego powstaje cienkościenna sekcja rurowa 11 i integralna z nią sekcja tylna 13. Dzięki skonstruowaniu korpusu 15 w taki sposób, że ma integralną sekcję rurową. 11 i tylną sekcję 13, eliminuje się spoinę lub połączenie pomiędzy obu tymi sekcjami w tym punkcie trzpienia 10, w którym podczas wytwarzania pobocznicy puszki powstająwiększe naprężenia, co zwiększa spoistość strukturalną trzpienia 10 ze względu na brak złączy wrażliwych na pękanie.

Przeważnie, długość L głównej sekcji rurowej 11 wynosi w przybliżeniu 42 cale (106,68 cm) lub mniej i jest co najmniej sto razy większa od grubości T sekcji rurowej 11. W praktycznej konstrukcji średnica zewnętrzna sekcji rurowej 11 wynosi w przybliżeniu 2,5 cala (6,35 cm) a średnica wewnętrzna około 2 cale (5,08 cm). W rezultacie grubość ścianki wynosi 1/4 cala (0,63 cm), czyli jest mniejsza o 64% w porównaniu z grubością 5/8 cala (1,59 cm) do 11/16 cala (1,75 cm), jakąmiały ścianki sekcjirurowej w znanych trzpieniach wyrabianych zjednego kawałka pręta. Kiedy grubość ścianki sekcji rurowej 11 wynosi 1/8 cala (0,32 cm), oznacza

175 682 to 82% zmniej szenie w porównaniu z grubością 11/16 cala (1,75 cm) ścianek dotychczasowych. Korzystnie, w sekcji rurowej 11 znajduje się osiowy kanał o średnicy, która jest większa niż 75% średnicy zewnętrznej sekcji rurowej 11.

Odpowiednie długości osiowe głowicy 12 i tylnej sekcji 13 korpusu 15 wynoszą odpowiednio, około 6,6 cala (16,76 cm) i 1,7 cala (4,32 cm). Średnice osiowych kanałów 16,17 dla odpowiednich sekcji głowicy 12 i tylnej sekcji 13 wynoszą około 3/4 cala (1,90 cm). Średnica kanału osiowego sekcji rurowej 11 jest, korzystnie, co najmniej dwa razy większa od średnicy kanałów osiowych zarówno głowicy 12 jak tylnej sekcji 13.

Głowica 12 jest przystosowana do montażu i ustawiania roboczej głowicy stempla i tulei (nie pokazanych), przy czym ta ostatnia otacza i jest ściśle wpasowana w cylindryczną część 18 powierzchni zewnętrznej głowicy 12. Elementy stempla można utrzymywać na miejscu za pomocą wkręta ustalającego z gwintem zewnętrznym współpracującym z gwintem wewnętrznym w kanale przednim 16. Głowica stempla może być przymocowana do głowicy 12 pokazanej na fig. 1 za pomocą wkręta ustalającego.

Tylna sekcja 13 jest przystosowana do łączenia z zespołem napędowym (nie pokazanym) do poruszania ruchem posuwisto-zwrotnym trzpienia 10 wzdłuż jego osi podłużnej 25.

Spawanie tworzące spoinę 14 oraz spajane ze sobą metalurgiczne elementy tworzące 12 i korpus 15 zapewniają wytrzymałość połączenia, która jest, z praktycznego punktu widzenia, równa wytrzymałości urządzenia o konstrukcji jednoczęściowej. Korzystnie, w celu zmniejszenia poziomu naprężeń w spoinie 14, przedni koniec 19 sekcji rurowej 11 i głowica 12 są skonstruowane w taki sposób, że część jednego z tych elementów zachodzi na zakładkę i jest ściśle wpasowana na część drugiego elementu w celu uzyskania pasowania skurczowego ich ze sobą tj. łączy się je ze sobą ogrzewając zachodzącąna zakładkę część przedniego końca 19 korpusu 15 w celu rozszerzenia go i suwliwego nasunięcia na leżącą pod spodem część 20 głowicy 12. Warunkiem uzyskania dobrego pasowania skurczowego jest długość części zachodzących na zakładkę co najmniej 3/4 cala (1,9 cm), korzystnie 11/4 cala (3,17 cm) do 11/2 cala (3,81 cm). Odpowiednie pasowanie skurczowe osiąga się ogrzewając korpus 15 do temperatury 400-450° F (204°C-232°C), a następnie wprowadzając leżącą pod spodem część 20 głowicy 12 w zachodzącąna zakładkę część przedniego końca 19 korpusu 15. Pasowanie skurczowe głowicy 12 i korpusu 15 pomaga utrzymywać naprężenia z dala od spoiny 14 podczas procesu formowania pobocznicy puszki, to znaczy rozprowadza wszystkie poziomy naprężeń pierścieniowych wywołane zginaniem do obszaru spoiny spawanej, co zwiększa spójność trzpienia 10. Spoinę 14 można wytworzyć konwencjonalnątechniką spawania elektrodą wolframową w osłonie gazu obojętnego. Podczas badań próbek na rozciąganie spawana spoina nie pękała pod obciążeniem 100 000 funtów (445 KN).

Ponieważ grubość cylindrycznej sekcji rurowej 11 nie jest w zasadzie większa od wymaganej, trzpień 10 jest stosunkowo lekki, tak, że siły bezwładności są mniejsze. W porównaniu z konwencjonalnymi trzpieniami drążonymi o konstrukcji jednoczęściowej trzpień 10 jest lżejszy o około 45%. Dzięki temu mniejsze są wibracje fundamentu i znacznie wolniej zużywa się maszyna, co umożliwia zwiększenie jej prędkości działania bez szkodliwych efektów ubocznych. Trzpień 10 można również stosować zamiennie z konwencjonalnymi trzpieniami o konstrukcji jednoczęściowej.

Głowica 12 i korpus 15 są wykonane ze stali stopowej, przy czym odpowiednią do tego celu stałąjest 9310 VAR. Po wyosiowaniu głowicy 12 i korpusu 15, pasowaniu skurczowym, a następnie połączeniu ich ze sobą spoiną spawaną 14, zespół poddaje się obróbce odprężającej, nawęglaniu i końcowej obróbce skrawaniem. Alternatywnie, przed zmontowaniem głowicy 12 i korpusu 15 ze sobąi po nałożeniu spoiny 14, poddaje sięje obróbce odprężającej tylko w określonych obszarach w sąsiedztwie spoiny 14.

Niniejszy wynalazek opisano na konkretnych przykładach wykonania, ale każdy o odpowiednich umiejętnościach z tej dziedziny techniki zauważy możliwość wprowadzania w nim zmian i modyfikacji. Z tego względu, korzystnie, niniejszy wynalazek nie ogranicz.ająkonkretne, przedstawione tu rozwiązania, ale wyłącznie załączone zastrzeżenia.

175 682

FIG—2

FIG-3

Γ i

La5

FIG-5

175 682

FIG-1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 2,00 zł

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Trzpień urządzenia do formowania pobocznie pojemników i puszek metalowych zawierający; głowicę oraz podłużną, cienkościenną sekcją rurową i tylną sekcję, przy czym głowica, sekcja rurowa i tylna sekcja są ustawione współosiowo, a sekcja rurowa jest usytuowana pomiędzy głowicą, a tylnąsekcją, znamienny tym, że tylna część (13) i sekcjarurowa (11) stanowią integralny, wydłużony, pojedynczy element, zaś sekcja rurowa (11) jest połączona na stałe z głowicą (12) spoiną (14).
2. 2. Tropień według zastrz. 1, znamienny tym, że przedni koniec (19) sekcji rurowej (11) jest na stałe umieszczony na części (20) głowicy (12).
3. 3. Trzpień według zastrz. 2, znamienny tym, że część (20) ma długość co najmniej 3/4 cala (1,9 cm).
4. 4. Trzpień według zastrz. 1, znamienny tym, że spoina (14) stanowi spojenie metalurgiczne sekcji rurowej (11) i głowicy (12).
5. 5. Trzpień według zastrz. 1, znamienny tym, że tylna sekcja (13), sekcja rurowa (11) i głowica (12) są ze stali stopowej.
6. 6. Trzpień według zastrz. 5, znamienny tym, że sekcja rurowa (11) ma długość sto razy większą od grubości swojej ścianki (T).
7. 7. Trzpień według zastrz. 5, znamienny tym, że w głowicy (12) sekcji rurowej (11) i tylnej sekcji (13) są usytuowane osiowe kanały, przy czym średnica osiowego kanału w sekcji rurowej (11) jest co najmniej dwa razy większa od średnicy kanałów osiowych zarówno w głowicy (12) jak i tylnej sekcji (13).
8. 8. Trzpień według zastrz. 7, znamienny tym, że sekcja rurowa (11) ma osiowy kanał o średnicy większej niż 75% zewnętrznej średnicy sekcji rurowej (11).

   * * *