本发明与诸如55加仑容量的标准钢制园桶及类似容器等较薄壁(其壁厚为钣规14~24号)的金属桶(园柱形)有关。具体而言,本发明涉及一种改进型园桶加注口,该加注口完全由制桶坯料制成,因而不需橡胶等类似的密封材料,消除园桶加注口附件所需的额外成本。另外,本发明涉及园桶加注口成形的一种改进方法,其封口由园桶顶部或端盖的材料加工成形。 薄壁园桶的加注口通常由一个带有阴螺纹环状凸颈的钢套或法兰套及一个环绕在套上的密封垫圈组成,此时凸缘下端为一个六边形底端。在某些园桶加注口处,一个带冲孔的桶壁覆在法兰颈部和底端的上面。法兰颈部上端未攻螺纹的部份向外翻卷,包覆在园桶坯料冲孔的四周,将法兰套固定。这种原有技术加工制造的加注口与塞盖采用螺纹连接和上置式防冲击密封。
原有技术加工的加注口所存在的问题是由于封口法兰四周的园桶坯料的刚性被削弱,使得法兰套与园桶坯料连接处抗扭能力降低。但是对于对位旋紧的塞盖和错位旋紧地塞盖来说,加注口都需要较高的抗扭能力,以保证园桶具有良好防泄漏性能。
为了提高轻型园桶(即钣规14~24号)法兰连接处的扭矩特性曾进行过多种尝试。一些薄壁园桶生产厂曾试图通过在加注口法兰套四周增设加强环以达到所需强度的办法来解决园桶加注口强度问题。但这种较为复杂的措施大大地提高了园桶的制造成本。的确,将一个外加的法兰件做为园桶加注口的一个另件装在其上,和法兰件其本身都是一笔相当可观的费用。由于这个外加法兰件松动、错位,会降低其抗扭的性能,使园桶报废。
在工业应用中的另一个问题是园桶倒空其中物料后的园桶清理问题。最初用户残留在园桶内的有害油污和化工物料,在清洗园桶时会造成严重的污染问题。多数采用法兰件的园桶在具顶部加注口处法兰件向内并且向下伸出,这个凸台使得园桶无法完全倒空,且凸台四周的接缝内嵌入残余物料无法排除,这样就会使再次装入桶内的物料受污染。
有些物料只有通过集中过热或火烤使其中残物熔化才能自桶中倒出,而加热往往会毁坏法兰件与桶坯之间的橡胶密封件。
为盛装有腐蚀性的化工原料产品,最通行的办法就是在园桶内喷涂一层防止所装腐蚀性物料腐蚀的内涂层。这种内涂层习惯上称为内衬。内衬必须掩盖园桶的加注口处下部以防腐蚀性液体侵蚀园桶加注口处下部的金属。由于加工时加注口处法兰件的卷边和安装定位,往往会造成法兰件下方的内衬受损,故需对整个加注口处再喷涂一遍,以使涂层、内衬、油漆或类似涂料覆盖住法兰件及附近暴露的金属。尽管如此,法兰加注口处涂层仍不如园桶其它部位内衬表面坚固。
另外一个问题是园桶制造者既需要库存一批法兰件,还必须耽误工时或增加费用,因为制造者必须花钱购买予先涂漆的法兰件。
本发明的优点在于因为没有另外装设的法兰件,,可喷涂和处理任何形式的标准顶端,一次加工即可得到带内衬的油桶顶端。本发明的园桶加注口处一次既可完成涂衬,并不需要专用设备,因此既可提供优质产品又可降低成本。
E.V.Sharpnack等获准的名为“金属桶”的美国专利(专利号2,686,610)展示了目前工业界通用金属桶的形式。这些金属桶的容量大多已标准化。例如15加仑、30加仑和55加仑。这些园桶常用来运送各种各样的液体产品,其中包括原油、石化产品、化工原料、溶剂、水和其它液体。
金属桶的构造通常为一个园柱侧壁和一个园形平顶板及一园形平底板构成。桶上通常设有一个较小的四分之三至二英吋(3/4U~2U)螺纹口,该开口用作将桶内的物料倾倒出来或向内添加物料。
起先阐述制造金属桶方法的专利为Mauck等人拥有的名为“制造金属桶的工艺过程”的美国专利(专利号1,095,014)。
从V.Simkus获准的名为“园桶加注口的美国专利(专利号4,004,709)中可看到采用另设法兰件与桶坯连接形成园桶加注口的范例。在Simkus的专利中公开了用于轻型钢桶的螺纹加注口构造。加注口将一个带有阴螺纹的加注口法兰件加工固定在桶壁上适当冲压出的一个开口内。该法兰件由一园环状颈部和一圈向外扩展的六角形底端组成,园环状颈部的下半部攻有阴螺纹。在法兰颈部与法兰底端连接部位紧紧地套有一个弹性密封圈。带有冲孔的园桶坯料从上方放置法兰底端,紧密地套在法兰颈部。法兰颈部上端向外翻圈包住四周的的园桶坯料,形成抗扭能力。该加注口与加注口塞盖采取螺纹连接,并采用上置式抗冲击密封。
容器液体排放构造是C.Wilson获准的美国专利(专利号4,032,047)的主要内容。该装置在容器的一端设有一个龙头用来排放容器内腔的液体,容器的另外一端设有一个可关闭的加注装置用来灌注液体。
Wilson发明的名为“隔膜控制式花果园喷雾器”的美国专利(专利号4,034,896)公开了一种上下两端均为平底的容器罐,其顶部有一个向上开启的螺纹开口与塞头相连。
Price曾获得名为“具有整体化螺纹紧固件的钣金另件的制造方法”的美国专利(专利号3,365,926),该方法先在板坯上加工出一个园柱孔,在侧限挤压力的作用下,金属形成挤压流,园柱孔周围的金属被挤出一个轴套。消除侧限挤压后,通过进一步向下作用冲压力,使轴套孔和板体表面之间形成一圈园锥状的凸台肩。这样就在钣金件上加工出向外突起一定高度的轴套,轴套表面与套口同心,且轴套的壁厚均匀,轴套内可加工精确定好的螺纹。这些螺纹中至少有钣75%能承受扭转载荷而不致永久变形,有30%超过螺纹所能承受的强度,因而需要用以下方法加大轴套壁厚:先将轴套内由于加工硬化的薄皮清除,再滚压加工攻制螺纹;由于滚压攻丝只使金属发生位移,而轴套内整个长度上的金属并没有损失。带螺纹的轴套件也可以采用金属-橡胶复合材料制成,其方法是在攻丝前,先模压加工出一个冲压成形的轴套元件,并与橡胶粘接在一起;再清除轴套内橡胶的飞边毛刺及内套筒表面加工硬化引起的薄皮;然后再滚压加工螺纹。
本发明对上述专利及原有技术进行了改造。本发明仅用制桶坯料而无需采用另外的法兰件或类似附件既可为轻型(14~24号)的园桶提供一个简单有效的加注口,并解决了园桶坯料抗扭强度问题及清洗前园桶彻底排放倒空与喷涂的问题。另外,本发明消除了法兰件与园桶坯料之间采用橡胶或类似材料密封而引起的因园桶被加热而致密封失效的问题(为了清除桶里的残留物而需要加热)。原有技术中园桶法兰件为一个单独另件,很容易松动或错位。
本发明仅采用园桶顶部或端盖上本体坯料冲压形成带螺纹的园桶排放口。本发明采用这种较薄壁或轻型园桶加注口成形的方法及装置解决了原有技术问题及缺陷
本发明解决这些问题的方法是先将桶坯料拉伸,使得在园桶坯料的顶部或顶盖上形成一大致为园形的园盘,不断使该园盘上的坯料从中心向外流动,造成园盘中间薄,周边较厚。园盘中心部位就会出现一个小孔,将小孔附近(即园盘上的坯料)桶坯料向上拉伸,小孔会逐渐扩大,形成一个向上伸出的环状凸台肩。将这个凸台肩再向下压挤以增大台肩的厚度,并在环状台肩的内侧攻丝加工出阴螺纹在本发明的特定装置中,采用丝锥在台肩内侧攻丝加工阴螺纹。在本发明特定装置的具体实施中,凸台肩向下压缩以增加台肩的强度,至少应使台肩的厚度与顶部园桶坯料的厚度一致。
在本特定装置中,环状台肩在两个冲模之间受压,两冲模的间距大于园桶顶部坯料的厚度。
在本特定装置中,园桶的顶部仍保持与园桶的水平面平齐。台肩断面按一定的角度向上延伸,使得园桶顶板下无外伸沟沿,故园桶能被完全排空。
在本特定装置中,冲出的小孔基本上是一个园形开口,另外在具体实施中,做为本装置的一部份,台肩同时被压缩并加厚。
在本特定装置中,台肩径向部份的内表面大致平齐,其外表面在园桶顶部与环形台肩的过渡处为一曲面。
本发明的方法中,台肩的内孔在台肩冲压过程中,始终保持园柱形不变。
为便于进一步了解本发明的特性,目的和优点,在进行详细说明本发明内容时,应提供参考资料及与此有关的附图。附图中相同的参考编号表示相同的另件。附图有:
图1:旧式园桶加注口的局部视图;
图2:旧式园桶加注口的剖视图;
图3:另一种原有技术制造的园桶加注口的局部视图;
图4:另一种原有技术制造的园桶加注口的剖视图;
图5:本发明特定方法局部剖视图;
图6:采用本发明特定方法制成的园桶加注口局部视图;
图7:本发明园桶加注口的局部剖视图;
图8:本发明装置特定结构中变形模部份的局部立面图;
图9A-I:本发明成形方法各顺序工步的局部视图;
图10:加注口塞盖和本发明装置特定结构的局部剖视图;
图11:加注口塞盖和本发明装置特定结构的剖视图;
图12:本发明装置的另一种结构的局部视图。
图1-4展示了原有式样的圆桶加注口,在图1中为局部视图,可以看到圆桶12的顶盖11的一部分,圆桶12的坯料相当薄,例如用16-20号薄板。顶板11有一个中心孔13,通过圆桶顶盖11这个孔可以灌送液体或(或和)将液体加注入圆桶内部,其方式都是已知的。图1和2这种现有技术的接头是一个铸件14,它有一个多角形基板15和一个圆柱形部分,后者有内螺纹17。在接头14和圆桶顶盖11之间用一个弹性垫圈18形成一个密封。顶盖11需加工成配合接头的式样,以19号标出的成形部分包括一个多角形部件20和一个圆柱形部件21。圆桶顶盖有一个圆盘形下凹22低于圆盘11的水平平面23,在图1和2中都看得很清楚。这就造成了圆桶不能完全倒尽的问题。
这种型式原有的接头式样的另一个问题是弹性元件18通常用橡胶或类似材料制成,它常常不够耐热,在加热圆桶以便清除桶中废料时它可能粘在里面,整个圆桶可能由于弹性元件18因加热而损坏或失效而导致破坏。此外,分离式的接头可能移动或松开而减少了抗扭能力。
在图3-4中是另一种现有技术的圆桶加注口,它包括一块顶盖11,其坯料例如用14-24号薄钢板,圆桶12的顶盖11有一个孔13。一个圆环形向上伸出又向内伸出的台肩25形成与接头26的连接,接头26有着圆形构造,从接头底板伸出许多每隔一定间距配置的突出27,在图3上看得很清楚。圆桶顶盖11做成与接头26相配合,并加以碾挤使圆桶顶盖11的坯料与接头26的圆形底板28伸出的许多突出27相互接合。接头26的中心孔29中有许多阴螺纹30。在圆桶顶盖11和接头之间用密封件31做成完全能防止液体泄漏的密封。一层衬里,例如防化学腐蚀的油漆或其它衬里材料用于涂覆圆桶,覆盖了圆桶内部包括顶盖11,台肩35和螺纹37。
图5-7中展示的是本发明的圆桶加注口的最佳实施例,以编号10标出。圆桶加注口10做在圆桶的顶盖11上,通常圆桶是15、30、或55加仑容量,制造材料是比较薄的板,例如14-24号薄钢板。顶盖11的成形的现用方法是用图8的模压设备,使圆环形台肩35从圆桶平顶盖11的同一水平平面23向上伸出,按照本发明的方法,孔36就在圆桶顶盖11坯料中成形。圆桶顶盖11邻近孔36的金属坯料向上拉出,从顶盖11的水平面23上做成向上伸出的圆环形台肩。台肩向下压缩以加厚台肩,使其厚度接近或超过顶顶盖11坯料。然后给台肩攻丝,优先使用螺纹成形丝锥,以在台肩35内部造成许多阴螺纹37。一个标准圆桶加注口盖40,它有外螺纹41,就可以与台肩35的内螺纹37配成螺纹密封连接。在盖40和台肩35之间可以放一个垫圈或其它密封件42。注意,在台肩35和圆桶顶盖11之间的界面上并没有要求放橡胶垫圈或类似的密封材料。这样,圆桶可以加热而不怕损坏橡胶的或易受破坏的密封,因为密封圈42在为清洁工作加热之前很简单地已随盖40拿掉了。
在本发明的方法中,一个有衬里的薄钢板坯料圆桶容器做成有一个一般是平的、圆的、封闭的底,一个一般是平的、圆的、封闭的薄板顶盖带有内表面,和连续的边壁带有一个有螺纹的分配液体的孔口。在这个方法中,首先是在圆桶顶盖坯料中做出一个孔。第二步是将邻近孔口的圆筒金属向上拉,从顶盖内壁向外拉以形成向上的圆环形台肩,台肩的内表面与圆桶顶盖的内表面是连通的。台肩向下压缩以使台肩加厚,在圆环形台肩内表面上做出阴螺纹。邻近孔口的圆桶金属圆环形台肩的内表面和其阴螺纹在本方法的最后一个步骤中都同时做衬里。衬里L在一次操作中涂覆于整个圆桶内表面上。在做衬里L这一步骤中,不要加任何分离式的接头在圆桶上。
图8展示了本发明的模压装置50,它用于使本发明的圆桶加注口10的成形。在图8中,一条参考线X-X将图竖向地分成左右两部分,分别标以50A和50B。应该了解到图50A,即参考线X-X右边的部分,是说明圆环形台肩35形成以前的圆桶坯料11的,而参考线X-X左边的图50B展示了台肩35形成以后的圆桶顶盖11及其台肩部分。
在图8中,模压装置50包括一个有中心圆环形断面52的底座元件B,和一个运动压模部分,它包括压模断面51和55。压模断面51有一个一般是平的上表面52,它邻接圆桶顶盖11的底面11B,支承圆桶顶盖11,压模断面51和55可以相对于底座元件B做竖向滑动。弹簧“S”能够使元件51和55回到上面的起始位置。在操作中,元件52和51从图8的50A所示的初始位置相对运动至图8的50B所示的终止位置,这样,圆桶顶盖11的内侧部分向上拉,形成在圆桶顶盖11上的初始上升的圆盘D。
在图8中圆盘部分的中心标以编号53,而圆盘的周边部分由压模元件51的最内边表面54所规定。圆盘D是压模下压元件55向下运动一个小距离所形成。在初始圆盘形成之后,圆盘中切出一个孔。圆盘D先开始成形然后切孔,这是为了将尽可能多的材料从圆盘中心侧向流动,使材料可以用于形成圆环形台肩35。
在图9A-9I中可以见到圆环形台肩35形成的一系列步骤。在图9A中压模装置50在圆桶顶盖11的圆桶坯料中形成了初始圆盘D。圆盘D有一个周边70与一个圆环形,向内并向上伸出的台肩71相连接。圆盘73的一个中心的圆环形平的部分,其周边74连接着圆盘形台肩71的顶边。由于在顶盖11中的圆桶坯料受到初始的拉力,金属向外作径向流动,在图9A中用箭头75指明了这流动方向。由于金属流向圆盘D的周边,所以有更多的金属可供形成圆环形台肩35之用。
在圆盘D形成之后,由此金属也已流向周边,在圆盘中切出孔口13,得出内环形边76。边76规定了一个圆形孔口,其直径D1小于加工完毕后的接头内径D2。
在图9B-9H中,孔13当环形肩从图9B的向内伸出形状变到图9I向上伸出形状时逐渐地增大。在孔13逐渐变大的同时,优先地要使台肩71缩短以使最后的台肩(图9I)变厚。
为了加厚和缩短环形台肩71,压模元件56竖向地向下运动,从它的起始上升位置50A到板的最低位置50B,在这里压模元件56的表面57与台肩35相接触并压缩它。在这种压缩中,压模元件52和55规定了圆环形台肩35的最终厚度。压模元件56有一个平面58用来与压模元件55的平面59相啮合。表面58和59规定了压模元件56下降运动的终点,也就是规定了台肩35的竖向压缩量。
压模元件55有一个内表面60,它和压模元件52的表面61结合在一起规定了台肩35的侧向厚度“t”,攻丝时宜用螺纹成形丝锥以制成阴螺纹37(见图5)。
图10和11展示了一个改进的加注口盖,在图10和11中对它标以编号40A。加注口盖40A包括一个圆环形外边82,它向下伸出直至标有编号83的最低位置,这是圆环形台肩的最低表面。圆环形边82的内表面84邻接台肩35并加强了它。一个橡胶密封圈81完善了在加注口盖40A和台肩35之间的液体密封。在台肩35螺纹37和加注口盖40A的螺纹41A之间形成了螺纹密封。
一个保护密封盖80是可供出售的盖,它包括一个圆环形密封元件86。密封环86(见图12)可以向下沿圆环形边82伸出并密封最下端部分也就是圆环形边82和台肩35的界面。当密封盖80的下端部88被卷曲,液密的密封即形成。保护密封盖可以由塑料或金属制成。
鉴于在本发明的精神范围内就可以对这里所论述的特定装置做出很多修改,所以这里所说的细节只能认为是一种说明而不包含限定的意义。