RU2847380C1 - Банка для напитка - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к металлическим банкам для негазированных и газированных напитков и способам их изготовления. Банка для напитка имеет цилиндрическую форму и содержит корпус (1) и донышко (2), имеющие общую ось (3) симметрии. Донышко (2) имеет кольцевое ребро (4) с закругленной вершиной и вогнутую внутрь корпуса (1) область, ограниченную кольцевым ребром (4). Контур закругленной вершины, полученный пересечением донышка (2) плоскостью, в которой лежит ось (3) симметрии, сформирован первой дугой (5) и второй дугой (6), сопряженными с прямым участком (7), причем длина прямого участка (7) составляет от 0,55 до 1,35 мм. Также заявлен способ изготовления такой банки. Технический результат - снижение материалоемкости производства банки при сохранении требуемых прочностных характеристик и геометрических размеров банки, снижение нагрузки на инструмент, используемый для изготовления банки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к металлическим стаканам и способам их изготовления. В частности, изобретение относится к металлическим банкам для негазированных и газированных напитков и способам их изготовления.

Уровень техники

Хорошо известны банки для напитков, выполненные из металла, в частности, из алюминия или его сплавов. Такие банки характеризуются высокой прочностью, что особенно важно для хранения газированных напитков, при малом расходе материала. Последнее обеспечивается, во-первых, особой формой донышка банки, а во-вторых, процессом изготовления банки.

Примером такой известной банки является банка для напитков согласно публикации международной заявки WO 9416842. Известная банке имеет по существу цилиндрическую форму и содержит корпус и донышко, имеющие общую ось симметрии. На донышке выполняется кольцевое ребро с закругленной вершиной. Донышко выполняют вогнутым внутрь корпуса в области, ограниченной кольцевым ребром. Если смотреть в поперечном сечении, т.е. в сечении плоскостью, в которой лежит ось симметрии, то закругление вершины, или контур вершины, сформировано двумя дугами. При этом дуги в области их соединения друг с другом могут иметь разный радиус закругления, так что центры радиусов закругления лежат на одной прямой, параллельной оси симметрии, но на разном расстоянии от закругленной вершины. Такая форма донышка является общепринятой и широко используемой в данной области техники. Она обеспечивает достаточную жесткость донышка при относительно небольшом расходе материала, а также позволяет легко и надежно штабелировать банки.

Для формирования банки с таким донышком используют круглую деталь из подходящего материала, в частности, алюминия; выдавливают указанную круглую деталь с формированием заготовки в форме цилиндрического стакана (или чашки) с осью симметрии; осуществляют вытягивание заготовки с использованием соответствующих средств (инструментов), таких как пуансон и матрица, в банку одновременно с формованием донышка требуемой формы, обеспечиваемой формой используемых средств, в частности формой матрицы и пуансона. На предыдущих этапах и/или далее банка может проходить стадии разрезания, очистки, ополаскивания и сушки, нанесения покрытия, отбортовки и т.п. Банка, изготовленная в соответствии с известным способом, имеет минимальную толщину стенок корпуса, определяемую прочностными характеристиками использованного материала и требованиями к устойчивости банки в области донышка и переходной зоне между корпусом и донышком.

Однако у такой банки и способа ее изготовления есть недостатки. Прежде всего, невозможно дальнейшее снижение расхода материала, требуемого для изготовления банки, поскольку даже незначительное его уменьшение приводит к утонению корпуса и донышка, как следствие, к недопустимому снижению жесткости донышка банки и переходной области между донышком и корпусом. При этом утонение материала было бы желательным не только для снижения материалоемкости банки, но и уменьшения нагрузки на используемый для изготовления банки инструмент, который достаточно быстро изнашивается, учитывая объемы производства банок.

Раскрытие сущности изобретения

Перед авторами настоящего изобретения была поставлена техническая задача разработки новой банки и способа ее изготовления, которые позволили бы снизить расход материала и при этом сохранить возможность штабелировать банку с банками, уже существующими на рынке.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является снижение материалоемкости производства банки при сохранении требуемых прочностных характеристик и критичных для штабелирования геометрических размеров банки и, как следствие, снижение нагрузки на инструмент, используемый для изготовления банки.

Поставленная техническая задача решается, а заявленный технический результат достигается в банке для напитков согласно настоящему изобретению, имеющей преимущественно цилиндрическую форму и содержащей корпус и донышко с общей осью симметрии. Донышко заявленной банки содержит кольцевое ребро с закругленной вершиной и выполнено вогнутым внутрь корпуса в области, ограниченной кольцевым ребром. При этом контур вершины в поперечном сечении донышка сформирован двумя дугами, соединенными прямым участком.

Введение в форму донышка прямого участка, соединяющего указанные две дуги, все вместе формирующие контур вершины, позволяет сгладить один из самых напряженных и нагруженных участков всей банки в целом, а именно закругленной вершины кольцевого ребра. При этом снижаются нагрузки на область сопряжения двух дуг с прямым участком, а значит в этой области можно формировать более тонкие стенки, что влечет за собой формирование более тонких стенок всего донышка и корпуса банки в целом. В итоге обеспечивается достаточно существенное снижение материалоемкости банки. При этом ухудшения механических свойств банки не происходит даже при хранении в банке сильногазированных напитков, поскольку сохраняется жесткость и прочность в области кольцевого ребра - самой критичной области для банки.

Также наличие прямого участка при его разумных размерах и размещении не исключает возможности штабелирования такой банки с уже имеющимися на рынке банками. В частности, исследования показали, что для обеспечения требуемой жесткости и одновременно сохранения возможности штабелирования длина прямого участка может составлять от 0,55 до 1,35 мм, предпочтительно от 0,75 до 1,15 мм, наиболее предпочтительно от 0,90 до 1,05 мм. Дальнейшее увеличение длины прямого участка не дает каких-либо значимых преимуществ с точки зрения повышения жесткости и прочности и при этом может не позволить штабелирование с имеющимися на рынке банками. Уменьшение же длины прямого участка в сравнении с указанными значениями практически нивелирует преимущества его наличия, лишь незначительно или даже вообще не повышая механические характеристики в области кольцевого ребра.

Является предпочтительным, если прямой участок проходит, по существу, перпендикулярно оси симметрии банки. Это позволяет проще выполнить сопряжение (соединение) с первой дугой и второй дугой, не усложняет используемый для формирования банки инструмент, обеспечивает наибольшую механическую прочность в данной области донышка и, конечно, оставляет возможность штабелирования с имеющимися банками.

Также является предпочтительным, хотя и не обязательным, если закругление первой дуги в области ее сопряжения с прямым участком выполнено с первым радиусом, а закругление второй дуги в области ее сопряжения с прямым участком выполнено с вторым радиусом, и при этом первый радиус отличается от второго радиуса. Это обеспечивает наиболее оптимальное распределение нагрузки в области кольцевого ребра, а значит, повышает прочность банки в целом. При этом центр первой окружности, соответствующей указанному первому радиусу, и центр второй окружности, соответствующей второму радиусу, могут лежать на расстоянии друг от друга в направлении, параллельном оси симметрии банки, и/или на расстоянии друг от друга в направлении, перпендикулярном оси симметрии банки. Длина и расположение прямого участка, величины первого и второго радиусов, размещение центров первой окружности и второй окружности, наиболее оптимальные с точки зрения жесткости и прочности донышка и банки в целом, определяются рядом параметров, таких как формат используемой банки (в частности, диаметром донышка), толщина используемой заготовки, тип материала и др., но в любом случае обеспечивают повышенную прочность донышка и банки в целом в сравнении с уже известными банками.

Таким образом, поставленная техническая задача решается, а заявленный технический результат достигается также и в описанных выше частных вариантах исполнения заявленной банки.

Поставленная техническая задача решается, а заявленный технический результат достигается еще в одном объекте заявленного изобретения, а именно способе изготовления банки для напитка. Заявленный способ включает этапы получения заготовки, преимущественно в виде стакана цилиндрической формы с осью симметрии, путем выдавливания плоского листа. При этом формируют корпус банки путем вытяжки полученной заготовки и формируют донышко путем прессования с образованием на донышке кольцевого ребра с закругленной вершиной и вогнутой внутрь корпуса области, ограниченной кольцевым ребром. Контур закругленной вершины, получаемый пересечением донышка плоскостью, в которой лежит ось симметрии, формируют первой дугой и второй дугой, сопрягаемыми с формируемым прямым участком, соединяющим указанные первую дугу и вторую дугу.

Возможны и частные варианты реализации заявленного способа, в которых также решается поставленная задача и достигается заявленный технический результат.

Так, в одном варианте исполнения заявленного способа прямой участок формируют проходящим, по существу, перпендикулярно оси симметрии, причем прямой участок может иметь длину от 0,55 до 1,35 мм, предпочтительно от 0,75 до 1,15 мм, наиболее предпочтительно от 0,90 до 1,05 мм.

Еще в одном варианте заявленного способа закругление первой дуги в области ее сопряжения с прямым участком выполняют с первым радиусом, а закругление второй дуги в области ее сопряжения с прямым участком выполняют со вторым радиусом, при этом первый радиус отличается от второго радиуса. Кроме того, центр первой окружности, соответствующей первому радиусу, и центр второй окружности, соответствующей второму радиусу, могут располагать на расстоянии друг от друга в направлении, параллельном и/или перпендикулярном оси симметрии.

Далее изобретение и некоторые варианты его исполнения, которыми, однако, изобретение не ограничивается, более подробно поясняются со ссылками на приложенные фигуры.

Краткое описание фигур

На фигурах показано следующее:

фиг. 1 - схематичное изображение банки согласно уровню техники (в разрезе);

фиг. 2 - схематичное изображение банки согласно настоящему изобретению (в разрезе);

фиг. 3 - увеличенное схематичное изображение области закругленной вершины кольцевого ребра банки согласно уровню техники;

фиг. 4 - увеличенное схематичное изображение области закругленной вершины кольцевого ребра банки согласно настоящему изобретению;

Позициями на фигурах отмечены следующие элементы:

1 - корпус;

2 - донышко;

3 - ось симметрии;

4 - кольцевое ребро;

5 - первая дуга;

6 - вторая дуга;

7 - прямой участок;

O1 - центр первой окружности;

O2 - центр второй окружности;

R1 - первый радиус;

R2 - второй радиус.

Осуществление изобретения

Банка для напитка согласно уровню техники (фиг. 1) и настоящему изобретению (фиг. 2) состоит из корпуса 1 и донышка 2. Банка имеет, по существу, цилиндрическую форму с осью 3 симметрии и выполняется преимущественно из металла, например, алюминия или сплава алюминия, хотя могут использоваться и другие материалы.

Донышко 2 банки согласно уровню техники и настоящему изобретению имеет кольцевое ребро 4 с закругленной вершиной и вогнутую внутрь корпуса область, ограниченную кольцевым ребром 4. Такая форма донышка 4 обеспечивает требуемую жесткость банки в целом, позволяя сохранять свою форму, особенно при использовании банки для хранения газированных и сильногазированных напитков: вогнутая часть препятствует вспучиванию донышка 2, а кольцевое ребро 4 усиливает донышко 2 и собственно вогнутую часть. При этом важно, чтобы кольцевое ребро 4 имело закругленную вершину, более равномерно распределяющую нагрузку в этой области донышка 2 и таким образом исключающую вероятность разрушения донышка 2. Кроме того, определенная форма кольцевого ребра 4 обеспечивает штабелирование банок одна на другую при их хранении и транспортировке.

В банке согласно уровню техники закругленная вершина кольцевого ребра 4 сформирована двумя дугами - первой дугой 5 и второй дугой 6, если смотреть сечение донышка 2 плоскостью, в которой лежит ось 3 симметрии, как показано на фиг. 3. По сути эта плоскость является плоскостью, в которой лежит фиг. 3.

При этом в банке согласно уровню техники, включая банку согласно уже упомянутому документу WO 9416842, первая дуга 5 и вторая дуга 6 в области их сопряжения друг с другом имеют соответственно первый радиус R1 и второй радиус R2, и указанные радиусы отличаются. При этом центр O1 первой окружности, соответствующей первому радиусу R1, и центр O2 второй окружности, соответствующей второму радиусу R2, лежат на расстоянии друг от друга, хотя остаются на одной прямой, параллельной оси 3 симметрии.

В банке согласно настоящему изобретению первая дуга 5 и вторая дуга 6 сопрягаются посредством прямого участка 7, как показано на фиг. 4. При этом вершина кольцевого ребра 4 все так же остается сглаженной, но содержит менее резкие переходы от одной кривой к другой. Как показали многочисленные испытания, это позволяет существенно снизить нагрузку на данную область кольцевого ребра 4, а значит, уменьшить толщину донышка 2, что снижает количество материала, требуемого для производства банки.

Авторами были проведены испытания вариантов выполнения прямого участка 7, в частности, касающиеся его длины и положения, которые показали следующее.

Прямой участок 7 может проходить перпендикулярно оси 3 симметрии либо под углом к этому направлению, что обуславливается сопряжением прямого участка 7 с первой дугой 5 и второй дугой 6 с целью обеспечения наиболее плавного перехода между указанными участками закругленной вершины кольцевого ребра 4.

Соответственно, первый радиус R1 (радиус первой дуги 5 в области ее сопряжения с прямым участком 7) и второй радиус R2 (радиус второй дуги 6 в области ее сопряжения с прямым участком 7) могут быть одинаковыми или отличаться. Центры O1 и O2 соответственно первой окружности и второй окружности могут лежать на расстоянии друг от друга, при этом оставаясь на одной прямой, параллельной оси 3 симметрии, а могут отстоять друг от друга также и в направлении, перпендикулярном оси 3 симметрии.

Что касается длины прямого участка 7, авторами было обнаружено, что его величина предпочтительно составляет от 0,55 до 1,35 мм, более предпочтительно - от 0,75 до 1,15 мм, наиболее предпочтительно - от 0,90 до 1,05 мм. Как уже отмечалось выше, такие значения длины прямого участка 7 выбраны для обеспечения требуемой жесткости и одновременного сохранения возможности штабелирования с уже имеющимися на рынке банками. Дальнейшее увеличение длины прямого участка 7 свыше значения 1,35 мм не дает каких-либо значимых преимуществ с точки зрения повышения жесткости и прочности и теоретически даже может привести к ухудшению этих характеристик и невозможности штабелирования с имеющимися на рынке банками. Уменьшение же длины прямого участка 7 ниже 0,55 мм снижает преимущества наличия прямого участка 7: механические характеристики в области кольцевого ребра 4 хоть и остаются повышенными, но не так существенно, как при более высоких значениях длины прямого участка 7.

Таким образом, у специалиста в области техники, решившего повторить заявленное изобретение, появляется выбор при формировании кольцевого ребра 4: можно варьировать длину прямого участка 7 независимо или комбинируя ее с наклоном прямого участка 7 и/или значениями первого и второго радиусов R1 и R2, а также положением центров O1 и O2 первой и второй окружности. Это может оказаться полезным для банок разного диаметра корпуса 1, банок для конкретных напитков (разной степени газированности), разного используемого инструмента для изготовления таких банок, поскольку может потребоваться использовать новый инструмент, в частности, пуансон новой формы, либо использовать дополнительные вставки или насадки для пуансона и/или матрицы при изготовлении банки.

Однако в любом случае наличие прямого участка 7 позволит ослабить нагрузку в области кольцевого ребра 4. Это, в свою очередь, дает возможность использовать в производстве банки более тонкие листы материала, а значит существенно экономить материал.

Согласно изобретению, банка изготавливается следующим образом.

Выдавливанием плоского листа материала банки, такого как, например, алюминия или его сплава, получают заготовку, преимущественно имеющую форму в виде стакана (или чашки) цилиндрической формы с осью 3 симметрии.

Далее производят формирование корпуса 1 банки путем вытяжки полученной заготовки и формирование донышка 2 путем прессования с образованием на донышке кольцевого ребра 4 с закругленной вершиной и вогнутой внутрь корпуса 1 области, ограниченной кольцевым ребром 4. При этом контур закругленной вершины, получаемый пересечением донышка 2 плоскостью, в которой лежит ось 3 симметрии, формируют первой дугой 5 и второй дугой 6, сопрягаемыми с формируемым прямым участком 7, соединяющим указанные первую дугу 5 и вторую дугу 6.

Указанный способ можно реализовать любым известным в данной области техники средством (инструментом), в частности, с использованием матрицы и пуансона подходящей формы, либо как описано в документе WO 9416842.

Способ может включать и другие стадии, такие как химическая и/или механическая очистка листа материала, заготовки, конечной банки, которые известны специалисту в данной области техники и, например, из документа WO 9416842, но при этом не являются объектом настоящего изобретения и поэтому не описываются в деталях.

Согласно изобретению, для изготовления банки с требуемыми или желаемыми параметрами в заявленном способе прямой участок 7 могут формировать проходящим, по существу, перпендикулярно оси 3 симметрии. Также могут первую дугу 5 выполнить с первым радиусом R1, совпадающим или отличающимся от второго радиуса R2 второй дуги 6 в области сопряжения указанных дуг 5, 6 с прямым участком 7. Кроме того, первую дугу 5 и вторую дугу 6 можно формировать таким образом, чтобы центр O1 первой окружности и центр O2 второй окружности располагались на оси, параллельной оси 3 симметрии, либо вне ее. Наконец, прямой участок 7 могут выполнять с длиной от 0,55 до 1,35 мм, предпочтительно - от 0,75 до 1,15 мм, наиболее предпочтительно - от 0,90 до 1,05 мм.

Преимущества указанных вариантов осуществления способа определяются подробно описанными выше преимуществами, которые обеспечиваются банкой, полученной согласно тому или иному варианту способа.

Таким образом, заявленные банка и способ ее изготовления позволяют снизить расход материала, т.е. снизить материалоемкость производства банки и при этом сохранить прочностные характеристики банки и возможность ее штабелировать с банками, уже существующими на рынке.

Claims (12)

1. Банка для напитка, выполненная по существу цилиндрической формы и содержащая корпус (1) и донышко (2), имеющие общую ось (3) симметрии, при этом донышко (2) содержит кольцевое ребро (4) с закругленной вершиной и вогнутую внутрь корпуса (1) область, ограниченную кольцевым ребром (4), отличающаяся тем, что контур закругленной вершины, полученный пересечением донышка (2) плоскостью, в которой лежит ось (3) симметрии, сформирован первой дугой (5) и второй дугой (6), сопряженными с прямым участком (7), соединяющим указанные первую дугу (5) и вторую дугу (6), причем длина прямого участка (7) составляет от 0,55 до 1,35 мм.

2. Банка по п. 1, в которой прямой участок (7) проходит, по существу, перпендикулярно оси (3) симметрии.

3. Банка по п. 1, в которой закругление первой дуги (5) в области ее сопряжения с прямым участком (7) выполнено с первым радиусом (R1), а закругление второй дуги (6) в области ее сопряжения с прямым участком (7) выполнено со вторым радиусом (R2), при этом первый радиус (R1) отличается от второго радиуса (R2).

4. Банка по п. 3, в которой центр (O1) первой окружности, соответствующей первому радиусу (R1), и центр (O2) второй окружности, соответствующей второму радиусу (R2), лежат на расстоянии друг от друга в направлении, параллельном оси (3) симметрии банки.

5. Банка по п. 3 или 4, в которой центр (O1) первой окружности, соответствующей первому радиусу (R1), и центр (O2) второй окружности, соответствующей второму радиусу (R2), лежат на расстоянии друг от друга в направлении, перпендикулярном оси (3) симметрии банки.

6. Банка по любому из пп. 1-5, в которой длина прямого участка (7) составляет от 0,75 до 1,15 мм, предпочтительно от 0,90 до 1,05 мм.

7. Способ изготовления банки для напитка, включающий: получение заготовки банки, преимущественно в виде стакана цилиндрической формы с осью (3) симметрии, путем выдавливания плоского листа, формирование корпуса (1) банки путем вытяжки полученной заготовки и формирование донышка (2) банки путем прессования с образованием на донышке (2) кольцевого ребра (4) с закругленной вершиной и вогнутой внутрь корпуса (1) области, ограниченной кольцевым ребром (4), отличающийся тем, что контур закругленной вершины, получаемый пересечением донышка (2) плоскостью, в которой лежит ось (3) симметрии, формируют первой дугой (5) и второй дугой (6), сопрягаемыми с формируемым прямым участком (7), соединяющим указанные первую дугу (5) и вторую дугу (6), причем прямой участок (7) выполняют с длиной от 0,55 до 1,35 мм.

8. Способ по п. 7, в котором прямой участок (7) формируют проходящим, по существу, перпендикулярно оси (3) симметрии.

9. Способ по п. 7, в котором закругление первой дуги (5) в области ее сопряжения с прямым участком (7) выполняют с первым радиусом (R1), а закругление второй дуги (6) в области ее сопряжения с прямым участком (7) выполняют с вторым радиусом (R2), при этом первый радиус (R1) отличается от второго радиуса (R2).

10. Способ по п. 9, в котором центр (O1) первой окружности, соответствующей первому радиусу (R1), и центр (O2) второй окружности, соответствующей второму радиусу (R2), располагают на расстоянии друг от друга в направлении, параллельном оси (3) симметрии.

11. Способ по п. 9 или 10, в котором центр (O1) первой окружности, соответствующей первому радиусу (R1), и центр (O2) второй окружности, соответствующей второму радиусу (R2), располагают на расстоянии друг от друга в направлении, перпендикулярном оси (3) симметрии.

12. Способ по любому из пп. 7-11, в котором прямой участок (7) выполняют с длиной от 0,75 до 1,15 мм, предпочтительно от 0,90 до 1,05 мм.