抗跌性能提高的饮料罐.pdf

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摘要
申请专利号:

CN91102266.X

申请日:

1991.04.06

公开号:

CN1055333A

公开日:

1991.10.16

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

||||||公开

IPC分类号:

B65D1/00

主分类号:

B65D1/00

申请人:

鲍尔公司;

发明人:

加里·阿瑟·鲍德温; 格雷戈里·埃德温鲁宾逊; 约翰·M·尤里

地址:

美国印第安纳州

优先权:

1990.04.06 US 505,618

专利代理机构:

中国专利代理有限公司

代理人:

杨松龄

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内容摘要

一种抗累积跌落高度强度增高的饮料容器10,有一个大致圆柱形的侧壁12;一个环形支承部16,靠外连接部28与侧壁连接;一个配置在该环形支承部径向内侧的穹形片38;一个将穹形片与环形支承部相连接的内连接部40。按本发明方法及尺寸制造的容器,采用同一材料厚度,或甚至比过去薄的材料,可提高抗累积跌落高度的强度。

权利要求书

1: 1、一种具有提高的抗累积跌落高度能力的容器,该容器包括: 一个侧壁,围绕一条垂直轴线配置; 一个环形支承部,围绕所述垂直轴线配置,它具有一个带算术平均直径的环形支承面; 一个外连接部,将所述侧壁及所述环形支承部相连接; 一个凹片,配置在所述环形支承部的内侧,它具有一个曲率半径; 一个内连接部,将所述环形支承部与所述凹片相连接,向上方并向所述垂直轴线伸展; 所述曲率半径与所述算术平均直径联合选定,以提供所述抗累积跌落高度的能力,所述抗累积跌落高度的能力,随着所述选定曲率半径与所述选定算术平均直径的比例的减小而增高。 2、根据权利要求1所述的容器,其特征在于所述抗累积跌落高度的能力当该比例减低到
2: 05以下时增高。 3、根据权利要求1所述的容器,其特征在于具有理想的穹形反突静压,所述容器具有沿所述轴线从所述支承面测量到所述凹片的凹片高度,所述凹片高度经选定,以提供该理想穹形反突静压,当所述比例降低时,所述凹片高度随之升高。 4、根据权利要求3所述的容器,其特征在于当所述选定曲率半径与所述选定算术平均直径的比例减小时,所述选定凹片高度与所述选定算术平均直径的比例增大到0.2以上。 5、根据权利要求3所述的容器,其特征在于所述选定曲率半径与所述选定算术平均直径的比例作第一级减小,所述选定凹片高度作第二级减小,该第一级及第二度级减小经选定,以提供所述抗累积跌落高度强 度,及该穹形反突静压。 6、根据权利要求5所述的容器,其特征在于所述选定曲率半径与所述选定算术平均直径的所述比例小于1.05; 所述选定凹片高度与所述算术平均直径的比例大于0.2。 7、一种容器具有提高的抗累积跌落高度能力的容器,包括: 一个大致为圆柱形的侧壁,围绕一个垂直轴线配置,并具有一个直径; 一个环形支承部围绕所述垂直轴线配置,它具有一个环形支承面; 一个外连接部,将所述侧壁与所述环形支承部相连接; 一个凹片配置在所述环形支承部内侧,它具有一个曲率半径; 一个内连接部,将所述环形支承部与所述凹片相连接,向上方并向着所述垂直轴线伸展; 所述曲率半径与所述直径联合选定,以提供所述抗累积跌落高度的能力,当所述选定曲率半径与所述选定直径的比例减小时,所述抗累积跌落高度的能力增高。 8、根据权利要求7所述的容器,其特征在于当所述比例减小到0.8以下时,所述抗累积跌落高度的能力增高。 9、根据权利要求7所述的容器,其特征在于它具有理想的穹形反突静压,所述容器具有沿所述轴线从所述支承面向所述凹片测量的凹片高度,所述凹片高度经选定,以提供所述理想穹形反突静压,所述凹片高度随该比例减小而升高。 10、根据权利要求9所述的容器,其特征在于所述选定凹片高度与所述选定直径的比例,随该选定曲率半径与该选定直径的比例的减小而增大到0.15以上。 11、根据权利要求9所述的容器,其特征在于所述选定曲率半径与所述选定直径的比例作第一级减小,所述选定高度作第二级增大,所述 第一及第二级减小量经选定,以提供该抗累积跌落高度能力及所述穹形反突静压。 12、根据权利要求11所述的容器,其特征在于:所述选定曲率半径与所述定直径的所述比例小于0.8; 所述选定凹片高度与所述选定直径的所述比例大于0.15。 13、一种具有增高的抗累积跌落高度能力和理想的穹形反突压力的容器,包括: 一个侧壁,围绕一条垂直轴线配置; 一个环形支承部,围绕所述垂直轴线配置,它具有一个带算术平均直径的环形支承面; 一个外连接部,将所述侧壁及所述环形支承部相连接; 一个凹片,配置在所述环形支承部的内侧,它具有一个曲率半径,并具有一个沿该所述轴线从所述支承面测量到所述凹片的凹片高度; 一个内连接部,将所述环形支承部与该凹片相连接,向上方并向着所述该垂直轴线伸展; 所述曲率半径与所述算术平均直径联合选定,以提供所述抗累积跌落高度的能力,所述抗累积跌落高度的能力,随所述该选定曲率半径对所述选定算术平均直径的比例的减小而增高; 所述凹片高度经选定,以提供所述穹形反突静压,所述凹片高度随所述比例的减小而增高。

说明书


本发明一般涉及一种具有无缝侧壁和与之一体成形的底部的金属容器体。具体地说,本发明涉及一种可提高抗累积跌落能力的底部形状。

    制造厂已生产出多种的容器构形,尤其在两件头容器制造方面,即容器体的一端具有一个整体成形的底壁,其另一端的构形为具有与之固定的盖。容器制造厂用钢或铝合金制造的这种容器包装各类饮料。

    容器底壁的最理想类型为一个平壁,使高度最小的给定容器可有最大的容量。但是,这种容器在经济上不可行,因为,为防止变形,底壁厚度必须很大,从而容器的成本令人却步。

    为减少这种成本,近年来已设计了深冲拉薄工艺,并已广泛采用,尤其在铝罐制造业中。在使用这种深冲拉薄技术(drawing  and  ironing)生产容器时,使容器的容器体壁及底壁尽可能薄很重要,从而使容器可用竟争价格出售。对于拉薄体壁已经进行了许多工作。

    除了寻求薄体壁结构外,对各种底壁构形也已进行研究。在这方面,研究工作中的最重要部分为容器的强度。在早先的寻求底壁有足够刚度的探讨中,将底壁作成半圆穹形构形。其基本形状如1973年9月25日颁发给得恩(Dunn)等人的美国专利第3,760,751号所示。从而使底壁有内凹的穹形或凹陷,基本占据容器的全部底壁。实际上,这穹形构形可在容器内压增高下,使底壁强度增高并防止变形,而在容器的全部设计压力范围内,底壁的总几何形状变化很小。

    现已有穹形构形的各种变型被制造出来。在这方面,穹形结构本身与其他曲线形体或壁件整体形成,通常与容器纵轴线有各种不同地倾斜度,以便进一步加强容器结构。这种变型使钢度及稳定性提高,据发现,尽管消耗的金属极少,但仍能取得这种性能,在某些方面甚至有改善。

    虽然这穹形结构使容器厂可将金属厚度作某程度的减小,但厂商还在对技术继续作研究,使金属厚度可进一步减小,而不降低容器的强度。取得最佳化构形并非易事。

    介绍穹形底部的先有技术还包括1967年10月31日颁发给斯蒂芬(P、G、Stephan)的美国专利第3,349,956号;1972年9月26日颁发给克留塞尔(Kneusel等人)的美国专利第3,693,828号;1973年5月1日颁发得恩(Dunn等人)的美国专利第3,730,383号;1975年9月9日颁发给吐克曼年(Toukmanian)的美国专利第3,904,069号;1976年3月9日颁发里尤(Lyu等人)的美国专利第3,942,673号;1981年10月13日颁发米勒(Miler等人)的美国专利第4,294,373号;1989年5月30日颁发麦克米灵(McMillin)的美国专利第4,834,256号;1987年8月11日及1988年9月6日颁发普尔西安尼(Pulciani等人)的美国专利第4,685,582及4,768,672号。

    介绍制造穹形底容器的设备,和/或介绍有穹形底的容器的专利、包括1981年9月15日颁发给马易得等人(Maeder)的美国专利第4,289,014号;1982年7月27日颁发给贡巴斯(Gombas)的美国专利第4,341,321号;1983年2月8日颁发给埃勒尔特等人(Elert)的美国专利第4,372,143号;1986年11月4日颁发给普尔西安尼等人(Pulciano)的美国专利第4,620,434号。

    斯蒂芬在美国专利第3,349,956号中介绍使用一种减小直径的环形支承部,有向内的穹形底配置在减小直径的环形支承部之间。斯蒂芬还介绍了可将减小直径的环形支承部,叠放在另一容器的双接缝顶部中。

    克留塞尔等人在美国专利第3,693,828号中介绍了一种钢制容器,其底部为截头锥形,形成直径减小的环形支承部,还具有内穹形底,配置在环形支承部的径向内侧。对底部的各种形状作调节,以使内底表面的涂层均匀,这里包括将穹形底的半径减小。

    普尔西安里等人在美国专利第4,685,582号及4,768,672号中,介绍了一种容器圆柱形体与减小直径的环形支承部之间的过渡部,它包括一个第一环拱部,在容器的外径上突出,一个第二环拱部的容器外径上突出,取代克留塞尔等人的截头锥形部。

    麦克米灵在美国专利第4,834,256号中,介绍了在容器的圆柱形体与减小直径的环形支承部之间,有一个过渡部,其形状可供将具有直径与圆柱形体基本相同的双接缝顶部的容器稳定叠放,并且可将具有直径小于圆柱形体的双接缝顶部的容器稳定叠放。在该设计中,将带减小直径顶部的容器,叠放在减小直径的环形支承部中;将有大顶部的容器,叠放在形状特殊的过渡部上。

    先有技术的各种专利中,包括普尔西安诺等人的美国专利第4,620,434号,介绍的形状设计可提高容器内流体将容器底穹形反突的压力。这压力称为穹形反突静压(Static  dome  reversal  pressure)。在该专利中特别着重给出,过渡部的形状,然而对穹形片的半径仅规定了一般的范围,而无具体的理想实施方案。

    上面已提及,存在的问题之一是对于给定的金属厚度,要取得最大的穹形反突压力。而另一个问题是当注满的容器跌落在硬表面上时,要能抵抗住损坏。更具体地说,该另一问题包括对结构损坏的抵抗能力,这些结构损坏诸如由容器在硬表面上跌落,与容器内液压的结合所造成,内液压随饮料类型及温度而变化。

    用纸箱运输容器时,容器的损坏可由纸箱材料的弹性避免。然而,假如纸箱材料变薄,或者假如容器用塑料材料收缩裹覆而不用纸板容箱运输,则容器的抗跌能力变为与穹形反突压有相同的重要性,或重要性更大。

    在本行业中,抗跌能力试验称为累积跌落高度试验。在该试验中,将一个注满的容器向钢板上跌落,高度从三英寸开始,下一次的跌落高度,每次增加三英寸。因此跌落高度抵抗力,为容器全部跌落高度的总和,包括穹形反突或局部反突的高度。也就是说,跌落高度抵抗力,是底部形状剧烈损坏以致不能在平表面上稳定直立时的累积高度。此外,在累积跌落高度试验中,通过控制饮料温度,严格控制饮料的内液压在一定的升高压力范围内。因此,容器的损坏,是由于液压导致的应力,和反复跌落试验中容器内液体惯性力的冲击相结合而造成的。

    已知每年有大量容器被制造出来,制造商总是在自己追求在仍然保持相同的工作特性的情况下降低制造容器的金属使用量。

    由于容器的制造量很大,稍微减薄金属厚度,即使仅减少万分之五英寸的金属厚度,制造成本便有显著的降低。

    在本发明中,深冲拉薄的饮料容器包括:一个环形支承部,配置在容器侧壁的径向内侧,围绕一条垂直轴线并与之同轴线;一个穹形片,即凹入片,配置在环形支承部内侧;以及一个外连接部将环形支承与侧壁相连接。

    外连接部具有一个下凹环形拱部;还有一个上凸环拱部,与下凹环形支承部及侧壁相连接。

    环形支承部具有内、外凸环部,它们最好为拱形,围绕同一曲率中心配置。环形支承部及其内、外凸环部,形成一个环形支承面,将容器支持在水平的平表面上,并且在叠放容器时提供套叠的装置。

    容器具有一个内连接部,将穹形片,即凹片与环形支承部相连接。内连接部具有一个内凹环部,从穹形片沿径向向外伸,并向下向着内凹环部弯曲;一个内壁围绕垂直轴线而配置,将内凹环部与内凸环部相连接;将穹形片配置在环形支承面上方一定距离位置处。

    据发现,谨慎选择各种参数的大小,由累积跌落高度试验所测定的容器强度有出人意料的增高。

    本发明与先有技术有鲜明的对照。在先有技术中,要避免减小穹形片的曲率半径,这是因为会减小容器的穹形反突静压。而在本发明中,穹形片的曲率半径被减小至一定范围,使穹形反突静压下降,以致容器性能不佳。

    穹形片曲率半径的这种剧减,不仅使穹形反突静压产生完全不能接受的下降,而且使抵抗累积跌落高度的能力,产生巨大而出乎意料的增高。抵抗累积跌落高度的能力的增高,可达到甚至高出600%以上。抵抗累积跌落高度的能力的巨大提高,是在相同材料厚度下取得的。

    虽然抗累积跌落高度的能力的这种巨大提高有好处,但是如果这种优点没有附带措施,以便大部消灭或几乎完全消灭由于要求穹形片曲率半径减小而带来的穹形反突静压的有害降低,则没有商业价值。

    通过谨慎选择容器的各种其他参数,诸如从支承面到穹形片的位置距离,以及内连接部内壁的高度等,便可以完全或几乎完全避免穹形反突静压的降低。

    并且假如抗累积跌落高度能力的提高小于600%可以接受,则通过谨慎选择参数,甚至可能提高容器的穹形反突静压,而同时对抗累积跌落高度能力可有极大的提高。

    总而言之,本发明提出了一种有极佳穹形反突静压的容器,抗累积高度能力有惊人的提高,不仅可能使用缩裹塑料,和其他的廉价措施以取代包装箱的纸板,而且可使用较薄的金属料坯材料制罐,以减少材料的成本。

    在本发明三个方面中的第一方面,一种容器包括:一个侧壁,围绕一条垂直轴线配置;一个环形支承部围绕垂直轴线配置,具有一个围绕轴线配置、并与之垂直的环形支承表面;一个外连接部,将侧壁与环形支承部相连接;一个凹片配置在环形支承部内侧;以及一个内连接部与环形支承部相连接,向上伸入容器,并与凹片连接,使凹片的配置在支承表面上方的一定距离处。

    更具体地说,在本发明的第一个方面中,凹片的曲率在一个增幅范围中增大,使容器的穹形反突压力随压力的增高而减小,以提高容器的抗累积跌落高度能力。

    在本发明的第二个方面中,将支承表面与弧形部的位置距离增大,以增高容器的穹形反突压力。

    在本发明的第三个方面中,将凹板的曲率减小,容器的穹形反突压力随曲率的增大而减小,以增高容器的抗累积跌落高度能力,将支承表面与凹片之间的位置距离增大,达到至少能部分防止因凹片曲率的增大而使容器穹形反突压力减小。

    在本发明的第四及第五个方面中,一种容器包括:一个侧壁,基本上为圆柱形,同心围绕一个垂直轴线配置;一个环形支承部具有一个环形支承面,与垂直轴线垂直,并具有一个凸环形部围绕垂直线配置,向里弯曲,并从支承表面向上伸;一个外连接部在侧壁与支承部之间连接;一个凹片具有大致的球形形状,配置在凸环形部的径向内侧;一个凹环形部围绕凹片的圆周配置,与凹片连接,向着凸环形部向下弯曲;一个圆周内壁与凸环形部连接,从凸环形部向上伸,并与凹环形部相连接。

    较具体讲,在本发明的第四个方面中,将凹片的曲率半径减小到一个减幅范围,使凹片的穹形反突压力,随曲率半径的减小而减小,以增高容器的抗累积跌落高度能力。

    在本发明的第五个方面中,将凹片的曲率半径减小到一个减幅范围,使凹片的穹形反突压力,随曲率半径的减小而减小,以便提高容器的抗累积跌落高度能力,并且将内壁的高度增大,以增高凹片的穹形反突压力。

    在本发明的第五、第六及第七个方面中,提出一种增高容器强度的方法,其中该容器包括:一个侧壁围绕一条垂直轴线配置;一个支承部围绕垂直轴线配置,具有一个环形支承面围绕垂直轴线配置;一个外连接部将侧壁与支承表面相连接,一个凹片配置在环形支承部的内侧,一个内连接部与环形支承部连接,向上伸入容器,使凹片配置在支承面上方的一定位置距离处。

    较具体讲,在本发明的第五个方面中,增大凹片的曲率半径,并将增大限制于穹形反突压力的允许减幅范围内,便可增高容器的抗累积跌落的能力。

    在本发明的第六个方面中,增大支承面与凹片的位置距离,便可增加容器的穹形反突压力。

    在本发明的第七个方面中,将穹形片的曲率增大,使穹形反突压力减小到比小曲率产生的穹形反突压力小,从而增高抗累积跌落的能力,并且增大位置距离,达到至少部分补偿穹形反突压力的降低,于是容器的穹形反突压力及抗累积跌落的能力变为最佳化。

    在本发明的第八个及第九个方面中,一种容器包括:大致圆柱形、并含有第一直径的侧壁,围绕着一条垂直轴线在圆周上配置;一个环形支承部围绕垂直轴线在圆周上配置,配置于侧壁的径向内侧,具有一个外凸环形部,并具有一个内凸环形部配置在外突环形部的径向内侧,并与外凸环形部相连,以便支持容器;一个外连接部具有一个上凸环形部与侧壁相连,具有一个凹环形部,配置在一条与外凸环形部及上凸环形部相切的线段的径向内侧,以将侧壁与环形支承部的外凸环形部相连;一个大致为球形的穹形片配置在环形支承件的径向内侧,相对于垂直轴线向上弯;一个内连接部具有一个内圆周壁,相对于垂直轴线大致向上伸,以将穹形片与环形支承件相连接,穹形片的穹形半径小于容器的平均直径。

    最后,在本发明的第十个方面中一种在冲撞时基本上可以抵抗穹形反突的容器,其结构中有一个无接缝的圆柱形侧壁,和在侧壁下端与侧壁一体成型的底壁;一个外连接件,从侧壁向着容器的垂直轴线向内下方伸展,外连接件具有一个带内半径的上凸出部,并具有一个带外半径的下凹入部,两半径基本相等;一个环形底部件与下凹部一体连接,从下凹部向下伸展,以形成容器的支承件;一个截头圆锥表面与环形底部件一体连接,从环形底部件向内上方伸展,该截头圆锥表面相对于容器垂直轴线形成一个小夹角;一个向下的凹中心片与截头圆锥表面一体连接,从截头圆锥表面向内上方伸展,向下凹的中心片的曲率半径,基本相等于或小于环形支承面的直径。

    图1为用塑料薄膜缩裹集束的饮料罐的前视图;

    图2为按图1中线2-2所看到的集束饮料罐的俯视图;

    图3为图1与图2中的一个饮料罐下部的剖视图,示出与两种先有技术结构大致相同的饮料罐底部的细节;

    图4为饮料罐下部的剖视图,示出与本发明各理想实施方案基本相同的细节;

    图5为一放大剖视图,示出与图3及4中基本相同的细节;

    图6为累积跌落高度相对于穹形片曲率半径,及相对于曲率半径与环形支承部平均直径的比例的曲线图,其中支承面与穹形片的距离为恒定;

    图7为累积跌落高度相对于穹形片曲率半径,及相对于曲率半径与环形支承部平均直径的比例的曲线图,与图6中曲线的不同之处在于内壁高度等参数已经选定,以提供恒定的穹形反突静压;

    图8为穹形反突静压相对于曲率半径,及相对于曲率半径与环形支承部平均直径的比例的曲线图,其中穹形高度,即支承面与穹形片间的距离为恒定;

    图9为穹形反突静压相对于穹形片曲率半径,及相对于曲率半径与环形支承部平均直径的比例的曲线图。

    现参看图3、4和5,这些构形一般与普尔西安尼等人的美国专利第4,685,582号;第4,768,672号及第4,620,434号等,与本发明受让人的产品型式,并与本发明的各实施方案等相似。具体而言,图3与上述先有技术相似,图4与先有技术中的两实施方案相似,图5以放大比例示出图3及图4中的某些细节。

    由于本发明与先有技术不同之处,主要在于对图3-5中所示的某些参数的选择不同。下面的说明,除另有说明外,都是对照全部这些附图的。关于图3及图4的某些尺寸,为免拥掖仅在图5中标注。

    继续参看图3-5,一种深冲拉薄的饮料容器10,包括:一个具有第一直径D的大致圆柱形的侧壁12,围绕着一条垂直轴线14而在圆周上配置;一个环形支承部,即环形支承件16,围绕着垂直轴线14而在圆周上配置,它处于侧壁12的径向内侧,形成一个与基线19重合的环形支承面18。

    环形支承部16具有一个最好为拱形的外凸环形部20,一个最好为拱形的内凸环部22,处在外凸环部20的径向内侧,与外凸环形部20相连接。内、外凸环形部22及20的半径为R2及R1,有共同的曲率中心。具体而言,半径R1及R2曲率中心点24,和点24的回转圆26。回转圆26具有第二直径D2。

    外连接部或外连接件28具有一个上凸环部30,最好为拱形,其半径为R3,并与侧壁12相连。外连接部28还具有一个凹环部32,位于一条线段34或截头圆锥旋转面36的径向内侧,线段34或旋转面36与外凸环部20及上凸环部30相切。因此外连接件28将侧壁12与外凸环部20相连接。

    穹形片或凹片38最好为环形,但可有任何适当的弧形,其曲率半径或穹形半径R4处在环形支承部16的径向内侧。穹形片38向上弯曲伸入容器10内。亦就是说,当容器10处于直立位置时,穹形片38在垂直轴线14附近向上弯曲。

    容器10还包括一个内连接部或内连接件40。内连接部具有一个内周壁或圆柱形内壁42,其高度为L1,相对于垂直轴线14向上伸,可为圆柱形,或为截头锥形,以角度α1向着该垂直轴线14向内倾斜。内连接部40还具有一个内凹环形部44,其半径为R5,将内壁42与穹形片38进行连接。因此,内连接部40将穹形片38与环形支承部16相连接。

    内连接部40使穹形片38的周缘45处在基线19上方的距离为L2的位置上。从图5可见,位置距离L2约等于内壁42的高度、内凹环部44的曲率半径R2、内凸环部22的半径R2以及内凸环部22处的材料厚度的总和,而较之略小。

    观察可见,也可用三角学计算,位置距离L2小于上述总和的值为角α1的函数,并且是穹形片38周缘45与内凹环形部44相连处的角α3的函数。

    举例来说,当内凹环形部44的半径R为0.050英寸,内凸环部22的半径R为0.040英寸,内凸环部22处的材料厚度约为0.012英寸,则位置距离L2约为内壁42的高度L1加0.102英寸,但略小于该数。

    因此,若半径及金属厚度如上所述,当内壁42的高度L1为0.060英寸时,位置距离L2约为0.162英寸,但略小于0.162英寸。

    环形支承部16具有在外凸环部20与内凸环部22的连接处的算术平均直径D3。因此,平均直径D3与回转圆26的直径D2为同一直径。穹形半径R4的中心在垂直轴线14上。

    凹环部32具有外周壁46,从外凸环部20上向上伸,并以角度α2向外偏离该垂直轴线;还具有下凹环部48,其直径为R6。此外,根据选定的角α2、半径R3及半径R6的大小,凹环部32可包括上凸环部30的下部。

    最后,容器10含有从支承面18测量到穹形片38的穹形高度或穹片高度H1,以及内壁42的支撑直径(post diameter)或小直径D4。上凸环部30与侧壁12相切,其曲率中心为50。曲率中心50在支承面18上方的高度为H2。下凹环形部48的曲率中心52在直径D5的位置上。曲率中心52在支承面18的下方。具体而言,支承面18在中心52上方距离为H3处。

    现参看图3和图5,在上述三项专利的先有技术实施方案中,采用的尺寸如下:D1=2.597英寸;D2、D3=2.000英寸;D5=2.365英寸;R1、R2=0.040英寸;R3=0.200英寸;R4=2.375英寸;R5=0.050英寸;R6=0.100英寸;α1<5°。应当注意,虽然R4为2.375英寸,实际的加工工具的半径为2.12英寸。

    再参看图3和图5,在本发明受让人的先有技术实施方案中,采用的尺寸如下:D1=2.598英寸;D2、D3=2.000英寸;D4=1.882英寸;D5=2.509英寸;R1,R2=0.040英寸;R3=0.200英寸;R4=2.375英寸;R5=0.050英寸;R6=0.200英寸;H1=0.385英寸;H2=0.370英寸;H3=0.008英寸;α1=5°9′;α2=30°。应当注意,虽然R4为2.375英寸,但实际加工工具的半径为2.12英寸。

    现参看图4和图5,在结合本发明的试验中,采用的尺寸如下:D1=2.598英寸;D2、D3=2.000英寸;D5=2.509英寸;R1、R2=0.040英寸;R3=0.200英寸;R5=0.050英寸;R6=0.200英寸;H2=0.370英寸;H3=0.008英寸;α2=30°。

    试验中采用的其他尺寸诸如R4、D4、H1、α1、L1以及材料厚度,详列于本文的附表中,其中同时列出其试验结果。

    在各表中,穹形反突静压(S.D.R.)的单位采用磅每平方英寸,累积跌落高度(C.D.H.)的单位为英寸,进行累积跌落高度试验的内压(I.P.)的单位为磅每平方英寸。

    现参看表1-10,表中详列的穹形片38的曲率半径R4为容器的实际曲率半径的测量结果,并非穹形的加工工具的曲率半径。例如,2.375英寸的曲率半径R4是由半径为2.120英寸的加工工具加工出来的。实际容器与加工工具的曲率半径的差别,对上述三个专利以及本发明受让人的先有技术实施方案都适用。

    具体而言,对于表1-10,下表A列出了容器的加工工具半径和实际穹形半径R4的比较值。

    工具尺寸  罐头尺寸

    2.12英寸  2.375英寸

    2.05英寸  2.288英寸

    1.95英寸  2.163英寸

    1.85英寸  2.038英寸

    1.75英寸  1.913英寸

    1.65英寸  1.750英寸

    因此,在各表中,用2.375的曲率半径R4比拟图3及图4中先有技术方案的2.120英寸的穹形加工工具半径。本发明在其他的曲率半径时的改进,可以从与2.375英寸的R4相对比来看到。

    表1-10中的试验是采用表中所示两种厚度的金属来进行的。厚度0.0118英寸是美国采用的标准规格;厚度0.0127英寸应用于特殊要求情况,特别应用于美国以外的国家。使用的全部试验材料为铝合金,代号为3104H19,试验材料来源于生产坯料。

    在各表中,累积跌落高度表示18次试验的平均数,穹形反突静压表示十次试验的平均数。在每次跌落试验的记录表中,列出了在跌落前的各容器的内液压。

    累积跌落高度测定的目的,是测定满注容器其穹形片显现局部或完全反突时的累积跌落高度。

    试验程序如下:(1)将容器内物品加热到90±2华氏度;(2)将跌落高度试验器的管件与垂直线倾斜5度放置,以取得一致的容器跌落状况;(3)从管顶放入容器,将之下降到3英寸位置,用一个手指支持容器;(4)使容器自由下落,冲撞钢底板;将高度逐步增高,每次增高3英寸,重复进行试验;(5)在作下一高度试验前,触摸穹形片,检查穹片有无鼓突或“反突”;(6)记录出现穹片反突时的高度;(7)计算累积跌落高度,即,将一给定容器的各次跌落高度相加,其中包括出现穹形反突时的这一次跌落高度;(8)求出10个容器试验结果的平均数。

    某饮品生产商建议:供给该公司的容器,应具有的最低的抗累积跌落高度的能力为60英寸。过去容器制造厂未能达到这种抗累积跌落高度的能力。因此不知道应采取工业标准:60英寸,抑或30英寸,或仅需20英寸。并且,不能确定是否需要采取工业标准。

    然而,本发明提出了一种容器,其抗累积跌落高度的强度比先有技术的容器高很多;按本发明制造的容器可使累积跌落高度符合20、30、40甚至60英寸的要求,不需增加材料的厚度规格,并且不需增加成本。

    表1

    金属厚度:  0.0118  0.0127  0.0118  0.0127

    R42.375 2.375 2.375 2.375

    D41.8820 1.8820 1.8820 1.8820

    H10.3861 0.3832 0.3861 0.3832

    α13 2 3 2

    L10.110 0.090 0.110 0.090

    S.D.R.  95.8  110.9  95.8  110.9

    C.D.H.  5.0  17.5  5.0  17.5

    I.P.  62.4  61.0  62.4  61.0

    R4/D21.188 1.188 1.188 1.188

    R4/D10.914 0.914 0.914 0.914

    H1/D20.193 0.192 0.193 0.192

    H1/D10.149 0.149 0.149 0.147

    L1/D20.055 0.045 0.055 0.045

    L1/D10.042 0.035 0.042 0.035

    表2

    金属厚度:  0.0118  0.0127  0.0118  0.0127

    R42.288 2.288 2.288 2.288

    D41.8870 1.8870 1.8870 1.8870

    H10.3855 0.3864 0.3855 0.3864

    α12 1.5 2 1.5

    L10.095 0.090 0.095 0.090

    S.D.R.  95.9  113.1  95.9  113.1

    C.D.H.  9.0  23.6  9.0  23.6

    I.P.  63.6  60.0  63.6  60.0

    R4/D21.144 1.144 1.144 1.144

    R4/D10.881 0.881 0.881 0.881

    H1/D20.193 0.193 0.193 0.193

    H1/D10.148 0.149 0.148 0.149

    L1/D20.048 0.045 0.048 0.045

    L1/D10.037 0.035 0.037 0.035

    表3

    金属厚度:  0.0118  0.0127  0.0118  0.0127

    R42.288 2.288 2.288 2.288

    D41.8820 1.8820 1.8820 1.8820

    H10.3851 0.3851 0.3928 0.3851

    α12 2 1.5 2

    L10.080 0.085 0.095 0.085

    S.D.R.  94.3  109.7  95.5  109.7

    C.D.H.  8.7  22.0  8.3  22.0

    I.P.  63.2  62.2  64.7  62.2

    R4/D21.144 1.144 1.144 1.144

    R4/D10.881 0.881 0.881 0.881

    H1/D20.193 0.193 0.196 0.193

    H1/D10.148 0.148 0.151 0.148

    L1/D20.040 0.043 0.048 0.043

    L1/D10.031 0.033 0.037 0.033

    表4

    金属厚度:  0.0118  0.0127  0.0118  0.0127

    R42.163 2.163 2.163 2.163

    D41.8870 1.8870 1.8870 1.8870

    H10.3863 0.3856 0.4021 0.3971

    α11.5 1 1.5 1.5

    L10.075 0.075 0.085 0.090

    S.D.R.  92.9  106.0  96.9  111.7

    C.D.H.  18.0  37.7  13.5  37.7

    I.P.  62.6  62.5  64.8  62.8

    R4/D21.081 1.081 1.081 1.081

    R4/D10.833 0.833 0.833 0.833

    H1/D20.193 0.193 0.201 0.199

    H1/D10.149 0.148 0.155 0.153

    L1/D20.038 0.038 0.043 0.045

    L1/D10.029 0.029 0.033 0.035

    表5

    金属厚度:  0.0118  0.0127  0.0118  0.0127

    R42.163 2.163 2.163 2.163

    D41.8820 1.8820 1.8820 1.8820

    H10.3839 0.3839 0.4101 0.4057

    α12 2.75 2.5 1.25

    L10.060 0.070 0.100 0.090

    S.D.R.  89.2  104.7  97.6  112.7

    C.D.H.  17.5  36.7  16.5  29.8

    I.P.  63.0  61.2  63.3  63.3

    R4/D21.081 1.081 1.081 1.081

    R4/D10.833 0.833 0.833 0.833

    H1/D20.192 0.192 0.205 0.203

    H1/D10.148 0.148 0.158 0.156

    L1/D20.030 0.035 0.050 0.045

    L1/D10.023 0.027 0.038 0.035

    表6

    金属厚度:  0.0118  0.0127  0.0118  0.0127

    R42.038 2.038 2.038 2.038

    D41.8870 1.8870 1.8870 1.8870

    H10.3863 0.3851 0.4178 0.4137

    α11.5 1 1 1.5

    L10.055 0.055 0.090 0.090

    S.D.R.  87.9  102.4  97.2  112.8

    C.D.H.  31.7  65.5  26.0  57.0

    I.P.  63.0  60.3  62.5  61.3

    R4/D21.019 1.019 1.019 1.019

    R4/D10.784 0.784 0.784 0.784

    H1/D20.193 0.193 0.209 0.207

    H1/D10.149 0.148 0.161 0.159

    L1/D20.028 0.028 0.045 0.045

    L1/D10.021 0.021 0.035 0.035

    表7

    金属厚度:  0.0118  0.0127  0.0118  0.0127

    R42.038 2.038 2.038 2.038

    D41.8820 1.8820 1.8820 1.8820

    H10.3855 0.3865 0.4246 0.4222

    α14.5 2 2.5 1.5

    L10.065 0.060 0.100 0.105

    S.D.R.  86.1  101.8  98.4  113.4

    C.D.H.  40.0  59.0  25.9  53.0

    I.P.  60.5  63.2  62.4  64.2

    R4/D21.019 1.019 1.019 1.019

    R4/D10.784 0.784 0.784 0.784

    H1/D20.193 0.193 0.212 0.211

    H1/D10.148 0.149 0.163 0.163

    L1/D20.033 0.030 0.050 0.053

    L1/D10.025 0.023 0.038 0.040

    表8

    金属厚度:  0.0118  0.0127  0.0118  0.0127

    R41.913 1.913 1.913 1.913

    D41.8870 1.8870 1.8870 1.8870

    H10.3868 0.3852 0.4250 0.4216

    α13 2.5 1.5 2

    L10.050 0.045 0.085 0.090

    S.D.R.  85.5  101.7  96.0  111.0

    C.D.H.  59.7  112.2  44.2  89.1

    I.P.  60.6  63.5  61.3  60.0

    R4/D20.956 0.956 0.956 0.956

    R4/D10.736 0.736 0.736 0.736

    H1/D20.193 0.193 0.213 0.211

    H1/D10.149 0.148 0.164 0.162

    L1/D20.025 0.023 0.043 0.045

    L1/D10.019 0.017 0.033 0.035

    表9

    金属厚度:  0.0118  0.0127  0.0118  0.0127

    R41.913 1.913 1.913 1.913

    D41.8820 1.8820 1.8820 1.8820

    H10.3868 0.3843 0.4273 0.4265

    α15 5 3.5 2.5

    L10.045 0.045 0.085 0.090

    S.D.R.  84.3  99.5  93.2  108.9

    C.D.H.  54.5  114.7  51.0  92.0

    I.P.  62.7  60.2  61.2  63.3

    R4/D20.956 0.956 0.956 0.956

    R4/D10.736 0.736 0.736 0.736

    H1/D20.193 0.192 0.214 0.213

    H1/D10.149 0.148 0.164 0.164

    L1/D20.023 0.023 0.043 0.045

    L1/D10.017 0.017 0.033 0.035

    表10

    金属厚度:  0.0118  0.0127  0.0118  0.0127

    R41.750 1.750 1.750 1.750

    D41.8870 1.8870 1.8870 1.8870

    H10.3850 0.3850 0.4289 0.4275

    α14 5 2.5 2

    L10.035 0.035 0.080 0.075

    S.D.R.  83.3  98.6  91.4  106.9

    C.D.H.  73.5  137.7  70.0  136.0

    I.P.  63.6  60.4  64.8  62.7

    R4/D20.875 0.875 0.875 0.875

    R4/D10.674 0.674 0.674 0.674

    H1/D20.193 0.193 0.214 0.214

    H1/D10.148 0.148 0.165 0.165

    L1/D20.018 0.018 0.040 0.038

    L1/D10.013 0.013 0.031 0.029

    表11(穹形反突静压恒定)

    试验  R4  D4  R4/D2  SDR  SDR  CDH  CDH

    .0118  .0127  .0118  .0127

    B6A  2.375  1.882  1.188  95.8  110.9  5.0  17.5

    X0133  2.288  1.887  1.144  85.9  113.1  9.0  23.6

    X0132  2.288  1.882  1.144  94.3  109.7  8.7  22.0

    X0131  2.163  1.887  1.081  92.9  106.0  18.0  37.7

    X0130  2.163  1.882  1.081  89.2  104.7  17.5  36.7

    X0129  2.038  1.887  1.019  87.9  102.4  31.7  65.5

    X0123  2.038  1.882  1.019  86.1  101.8  40.0  59.0

    X0128  1.913  1.887  0.956  85.5  101.7  59.7  112.2

    X0113  1.913  1.882  0.956  84.3  99.5  54.5  114.7

    X0135  1.750  1.887  0.875  83.3  98.6  73.5  137.7

    表12(穹形高度恒定)

    试验  R4  D4  R4/D2  SDR  SDR  CDH  CDH

    .0118  .0127  .0118  .0127

    B6A  2.375  1.882  1.188  .386  .383  5.0  17.5

    X0133  2.288  1.887  1.144  .386  .386  9.0  23.6

    X0132  2.288  1.882  1.144  .393  .385  8.3  22.0

    X0131  2.163  1.887  1.081  .402  .397  13.5  37.7

    X0130  2.163  1.882  1.081  .410  .406  16.5  29.8

    X0129  2.038  1.887  1.019  .418  .414  26.0  57.0

    X0123  2.038  1.882  1.019  .425  .422  25.9  53.0

    X0128  1.913  1.887  0.956  .425  .422  44.2  89.1

    X0113  1.913  1.882  0.956  .427  .427  51.0  92.0

    X0135  1.750  1.887  0.875  .429  .428  70.0  136.0

    现参看表1,可见竖行3及4中的数字与第一、第二行完全一致。原因是第3、4行中的试验目的,是将穹形深度进行改变,使之符合图4中先有技术中穹形反突静压。因为表1的参数与图4中先有技术的参数相同,故竖行3及4中的数字与竖行1及2相同。

    继续参看表1及图4中先有技术结构的试验结果,金属厚度为0.0118及0.0127英寸时,累积跌落高度分别为5.0及17.5英寸,内压分别为62.4及61.0磅/平方英寸。注意两种金属厚度的穹形反突静压分别为95.8及110.9磅/平方英寸。

    重要的是要记住,表1所列穹形片曲率半径为2.375英寸,这是先有技术的实际曲率半径,其穹形加工工具半径为2.120英寸。

    现参看表10,与表1中先有技术的试验结果有鲜明的对比,同样两种金属厚度为0.118及0.0127英寸的容器,穹形半径R4为1.750英寸,支撑直径D4为1.887英寸,内压分别为63.6及60.4磅/平方英寸,本发明的累积跌落高度分别为73.5及137.7英寸,如竖行1及2所示。注意穹形反突静压分别为83.3及98.6磅/平方英寸。

    也就是说,本发明可将累积跌落高度提高14倍以上,即对于薄料坯,从5.0英寸提高到73.5英寸,对于厚料坯提高近八倍,从17.5英寸提高到137.7英寸。

    然参看表1及表10,累积跌落高度的剧增,伴随着穹形反突静压的不利的大幅下降。表1中的薄、厚料的穹形反突压力,从95.8及110.9磅/平方英寸,分别降低到表10中薄、厚料的83.3及98.6磅/平方英寸。

    本发明提出了措施,消除或至少改善这伴随累积跌落高度剧增的穹形反突静压的下降。

    现参看表1及表10的3及4竖行,本发明将薄、厚料的累积跌落高度,分别从5.0及17.5英寸,增高到70.0及136.0英寸。因此,本发明对薄料提高累积跌落高度14倍,对厚料提高几近八倍。

    与此同时,将薄料内壁42的高度L1从0.035英寸增高到0.080英寸,将厚料从0.035增高到0.075英寸,容器的穹形反突静压分别为91.4及106.9磅/平方英寸。

    因此,增高内壁42的高度L1,使薄料的穹形反突静压的降低限制于5%以下,使厚料限制于4%以下,而根据金属厚度的不同,累积跌落高度的增高可提高约8至14倍。

    现参看图9,图中示出相对于穹形片38各种曲率半径R4,及相对曲率半径R4与环形支承部16平均半径D3的各种比例的累积跌落高度及穹形反突静压。

    注意图9,内壁42的高度L1增高时,便可能取得累积跌落高度的不寻常的增高,虽并非最大的增高,并使穹形反突静压不致下降到低于先有技术所能达到的高度。

    或者,现参看表1及8,注意图1中的先有技术的穹形反突静压95.8及110.9,为表1中的穹形反突静压96.0及111.0所超过,并且累积跌落高度分别从5.0英寸增高到44.2英寸,从17.5英寸增高到89.1英寸。

    因此,本发明可显著提高累积跌落高度而不致降低穹形反突静压。

    此外,据信改变诸如内壁42的角α1,及内壁的高度L1等参数时,还可能有进一步的提高;因为,本文提供的试验结果,表明增高高度L1可增高穹形反突静压;减小内壁42的角α1,则使穹形反突静压增高。

    现参看图6及表11,表1-10中的试验数据在表11中重组,以说明保持穹形高度H1为恒定时试验结果的变化;在图6中作出了表11中的数据的曲线图,它示出将穹形高度H1保持恒定在0.385英寸上作试验时,累积跌落高度相对于曲率半径R4的曲线。

    应当注意,在表11及12中,号B6A表示一个容器,其尺寸按本发明受让人的现有的先有技术容器的尺寸来制造。其他容器的标号(例如X0133)对照各试验工具试验图标号。

    与之相似,现参看图7及表12,表1-10中的试验数据在表12中重组,示出将穹形高度H1变化,使0.0118英寸厚度坯料的穹形反突静压在96磅/平方英寸上保持恒定或接近恒定,以及使0.0127英寸厚度的坯料,在111磅/平方英寸上保持恒定或接近恒定时的试验结果的变化。在图7中作出表12中各数据的曲线,表示按表12将穹形反突静压保持恒定或接近恒定进行试验时,累积跌落高度相对于曲率半径R4的关系。

    现参看图8,其中画出了相对于穹形片38的各种曲率半径R4,及相对于曲率半径R4与环形支承部16平均直径D3各种比例的穹形反突静压曲线。在图8的曲线中,将穹形高度H1,即支承面18与穹片38的沿着轴线14的距离,保持恒定为0.385英寸。

    总而言之,本发明产生了意想不到的效果。据信普通技术人员未曾预料,将穹形半径R4减小时,会使累积跌落强度有这样显著的增高。并且,据信在先有技术未曾有过揭示,未有如本文所揭示及要求保护的那样,在将穹形半径R4减小时,便可增高抗累加跌落强度。

    此外,通过增大内壁42的高度L1,便可以在累积跌落高度有这种不一般的增高的同时,减少或消除穹形反突静压的下降,甚至可以增高穹形反突静压,这便构成了意想不到的效果。

    为使权利要求书更易理解,应认识到,当穹形片38的曲率半径R给定,增大内壁42的高度L1,便可使穹形高度H1增高。

    因此,述及穹形高度H1的增大或其限制时,也就是述及将内壁42的高度L增高或限制的另一种方式。

    并且,应理解,增大内壁42的高度L1便增大了位置距离L2。

    因此,述及位置距离L2的增大或限制,也就是述及将内壁42的高度L1增大或限制的另一种方式。

    此外,应理解,述及位置距离L2时,显然是对本发明的尺寸或限制作界定,而与内凸环部22的尺寸或形状,内凹环部44的尺寸或形状,内壁22的形状或斜度,或金属厚度等等无关。

    最后,本发明通过本文中就发明各个方面所述的装置或方法,提出了上述的显著而未曾预料的改进。

    虽然研究的是铝容器,但相信这些原理同样可有效增高由其他材料制成的容器的强度,包括黑色及有色金属,塑料及其他非金属材料。这些原理是:减小穹形半径R4,增大内壁42的高度L1,增大穹形高度H1,增大支承面18与穹片38间的位置距离L2,并且对内壁42的角α1作选定,并/或减为最小等。

    最后参看图1及2,示出上面的容器103叠放在下面的容器10上,使上面容器10的外连接部28,套在下面容器10的内双接缝顶部56中;并且用缩裹塑料60,将相邻配置和垂直叠放的容器10集束成一个包装58。

    虽然这种包装方法比过去的装箱方法经济,但可能由于鲁莽搬运造成损坏而成为问题,从而对容器10的抗累积跌落强度的要求较严格。本发明所针对并解决的就是这个问题。

    虽然具体的方法及设备已在前面的说明中揭示,但应理解,对这些细节的叙述,目的在于揭示本发明的原理,其许多变化对普通技术人员是显而易见的。因此,本发明的范围应以后附的权利要求书决定。

    本发明适用于由铝及各种材料制成的容器。具体而言,本发明适用于深冲拉薄无接缝圆柱形主体类型的饮料容器,有带环形支承部的一体形成的底部。

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一种抗累积跌落高度强度增高的饮料容器10,有一个大致圆柱形的侧壁12;一个环形支承部16,靠外连接部28与侧壁连接;一个配置在该环形支承部径向内侧的穹形片38;一个将穹形片与环形支承部相连接的内连接部40。按本发明方法及尺寸制造的容器,采用同一材料厚度,或甚至比过去薄的材料,可提高抗累积跌落高度的强度。 。

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