《金屬包裝設計與制造》(11)
標準鋼桶的結構與設計
文/吳若梅、劉躍軍
一、標準鋼桶的結構特點
鋼桶結構類似于三片罐,桶身有縱縫,桶身翻邊后與桶底、桶頂雙重卷邊(或三重卷邊)連接。卷邊內要注入密封膠。
1、鋼桶結構
(1) 閉口鋼桶
桶頂和桶底都是通過卷邊封口與桶身組合成一體。桶頂上設有兩個帶凸緣的孔,大孔為裝卸孔,小孔為通氣孔,裝料后封閉器密封,按封閉器尺寸分兩種。小開口鋼桶的注入口(封閉器)直徑不大千70mm,結構如圖8-8(a)所示。中開口鋼桶桶頂只有一個注入孔,其注入孔(封閉器)的直徑大于70mm,結構如圖8-8(b)所示。
(2) 開口鋼桶
桶身有搭接接縫,桶身與桶底通過二重卷邊或三重卷邊固定,桶頂則利用封閉箍固定在桶身上,封閉箍通過螺栓和杠桿機構鎖緊,封閉箍被拆卸后即可打開桶蓋。直開口鋼桶其開口直徑與桶身內徑相等,結構如圖8-9(a)所示。縮頸鋼桶直徑在上部逐漸向內縮小,其開口直徑與縮頸直徑相等,結構如圖8-9(b)所示。
2、設計及尺寸
(1) 基本尺寸及桶身設計
以閉口鋼桶為例,表8-3所示為閉口鋼桶的尺寸。為提高鋼桶的強度和剛度,可在鋼桶桶身上設計環筋、波紋,還可使鋼桶容易滾動。通常采用下列加強形式之一:具有兩道環筋;桶身上下兩端具有3~7道波紋;具有兩道環筋且環筋至桶頂、桶底之間各具3~7道波紋;具有三道環筋。
(2) 結構尺寸
鋼桶結構各部件尺寸確定,參見表8-4。鋼桶在確定內徑與高度時,計算容量可由公稱容量上浮4%~10%,盛裝物比重越大,上浮越少;比重越小,上浮越多。
(3) 外形尺寸
鋼桶的外形尺寸(圖8-10)是由鋼桶結構尺寸決定的。
①鋼桶外高為:
F=H+2t+2C????? (8-1)
式中,F——鋼桶外高,mm
H——鋼桶內高,mm
T——材料厚度 mm
C——桶底、頂深度,mm。
②鋼桶外緣直徑為(三重圓卷邊):
D=d+12t ???????(8-2)
式中,D——鋼桶外緣直徑,mm
D——鋼桶內徑,mm。
③鋼桶兩環筋之間的距離:
E=F/(3~3.5) ???????(8-3)
式中,E——環筋間距,mm。
二、三重卷邊結構
卷邊是鋼桶加工最關鍵的一道工序,通常使用三重卷邊(又稱七層卷邊)結構,把桶身和桶頂、桶底卷合,卷合部位要具有良好的強度和剛度、抗沖擊能力和密封性能,使鋼桶在灌裝、貯存、運輸和搬運過程中能承受碰撞、重壓、跌落等外部作用力。卷邊好壞,直接影響鋼桶品質的優劣。
1、三重卷邊(七層卷邊)結構
三重卷邊是指從金屬桶卷邊縱向剖視圖來看(圖8-11),以桶身與桶頂(底)的鉤接中心部位劃橫線,從最內側的桶頂(底)材料到最外側的桶頂(底)材料板料層數共有七層,故稱三重卷邊(又稱七層卷邊),主要用于重型閉口鋼桶。其常見結構類型如圖8-12所示。圖8-12(a)所示為德國三重螺旋形卷邊,圖8-12(b)所示為法國三重圓形卷邊,圖8-12(C)所示為德國三重梯形卷邊,圖8-12(d)所示為英國三重螺旋形卷邊,圖8-12(e)所示為德國三重平卷邊,圖8-12(f)所示為德國三重圓形卷邊。
2、三重卷邊的特點
(1) 密封性較好
三重卷邊與二重卷邊相比,多了兩層卷邊,即可增加桶身與桶頂(底)材料的重疊,也可增強防滲漏的防護性能,從而提高了金屬桶的密封性。
(2) 抗沖擊強度較高
當鋼桶受到外部碰撞或跌落沖擊時,鋼桶局部卷邊要承受很大的沖擊力,致使其產生破壞性變形,圖8-13所示為三重卷邊跌落后形狀,尚可基本能保證金屬桶的密封性能。從圖8-14所示可以看出,三重卷邊和二重卷邊金屬桶在500kPa水壓下兩種卷邊的破壞情況,可見三重卷邊鋼桶具有較好密封性能和較高的抗沖擊強度,可以從根本上提高卷邊的結構質最。
(3) 工藝要求較高
三重卷邊要求嚴格控制桶身與桶頂(底)半成品接合邊緣的組合尺寸和壓輥溝槽的曲線形狀。半成品接合邊緣的組合尺寸決定了卷邊能否完成以及卷合層數的基礎,而壓棍溝槽的曲線形狀則是卷邊能否順利達到所設計的卷邊形狀及尺寸的保證。因此,三重卷邊與二重卷邊相比,工藝要求相對就高。
|