專利名稱：耐高壓的氣體容器的制作方法
技術領域：
本發明關于氣體容器，尤其是關于一種能耐內部高壓的容器。
背景技術：
壓力容器通常包括三個基本部分，它們是一個罐，一個安裝蓋和密封裝置。鋁罐廣泛用于壓力容器中。這種罐具有基本的形狀、尺寸和制造方法，這些都已經相當標準化了。這些罐通常由如US-A-4441354中的例子所描述的擠壓或冷拉制成，在加工期間，圓柱形的中空鋁罐本體與由罐的彎邊部分限定的圓形頸部一起成形。圓形頸部設計成與安裝蓋合作，安裝蓋通常彎折到頸部上，因此將兩個部分連在一起，該連接是由容器的第三個構件、密封裝置來連接的。有人建議對這三個構件進行改進，使它們分開或合在一起。為了改進圓形頸部和安裝蓋之間的連接，也有人建議了多種密封或彎折方法。通常這些改進是對罐子的圓形頸部和安裝閥之間的密封裝置進行修改。該密封裝置可以是如WO-A-81/01695描述的金屬環管，一層聚合物層，或如EP-A-0033626描述的套筒形式的墊片。另一些改進與UA-A-4813576或US-A-5052577中的安裝蓋形狀的修改有關。尤其在US-A-5052577中，安裝蓋形狀的修改可與罐子的圓形頸部的形狀修改聯合，從而使罐子的圓形頸部包括一個平的罐形表面。這種修改的目的是改進安裝蓋和罐子圓形頸部之間連接處的密封。
本發明關于一種用于氣體的基本為圓柱形的罐，該罐包括基本為圓形的頸部，其中該頸部由彎邊部分確定，彎邊部分具有平的表面，從US-A-5052577可以看出這種罐是已知的。
在本發明的另一方面中，提出一種生產一個氣體容器的方法，該氣體容器包括一個罐，一個安裝蓋和密封裝置，其中罐基本上為一圓柱形罐，罐包括基本為圓形的頸部，頸部由彎邊部分限定，該方法包括成形罐和頸部的步驟，以及研磨彎邊部分上平的表面的研磨步驟。
在彎邊部分周圍具有平的表面的優點是可以消除會引起漏泄的頸部彎邊部分外側上的不平整或皺褶。事實上大多數頸部直徑超過50mm的鋁罐在頸部彎邊部分外側都磨成一個角度，從而產生基本為圓錐形的平的表面，在安裝蓋彎折時密封裝置能壓在該平的表面上。
除了上述優點外，圓錐形平的表面還具有其它優點。事實上在用于高壓容器的情況下而受到高的彎折力時，密封裝置將隨著錐形的斜面被壓下，因此就會使密封裝置抗高壓的壓力不足。另外，圓錐形平面大大減小了頸部在彎折時耐沿容器軸加上的力的能力。這會使頸部的彎邊部分變形，從而引起漏泄。
本發明力圖提供一種上述類型的容器，它的罐能經受高的彎折力，并使高壓漏泄降到最小。
發明概述按照本發明，該目的由上述類型的罐達到，其中平的表面限定了一個基本為平面的環，該環處于垂直于罐子主軸的平面中。
在本發明的另一個方面中，該目的由上述類型的方法達到，其中在垂直于圓柱形罐的主軸的平面內進行研磨，從而使平的表面基本是一個平面的環，該環位于垂直于圓柱形罐主軸的平面中。
按照本發明的罐具有許多優點。由于平的表面位于垂直于罐的主軸的平面中，該平的表面提供了改進的沿著該軸的抵抗力，沿著該軸的力與彎折時所加的力相對應。事實上這個力可均勻地配置到整個平的表面上，從而使密封件受到均勻的壓力，因此提高了彎折質量。這種情況不同于平的表面不垂直于罐子主軸的圓錐形的平的表面情況。另外，由于在平的表面上沒有斜面，密封裝置不會在一個方向或其它方向上受壓，這樣密封裝置可良好地保持對中并安置在恰當的位置上。除了這些優點外，本發明的罐還具有平的表面的優越性，它可防止由于頸部彎邊部分表面的皺褶或不平整而引起的漏泄。因此，本發明的罐具有改進的耐高壓能力并進而減小了漏泄的危險。
本發明的詳細描述
圖1是罐子彎邊部分區域在預壓和彎折前的部分剖視圖，該剖面是沿著含有容器主軸的徑向平面剖切的。
圖2是彎折期間罐子彎邊部分區域的部分剖視圖，該剖面是沿著含有容器主軸的徑向平面剖切的。
圖3是彎折后罐子彎邊部分區域的部分剖視圖，該剖面是沿著含有容器主軸的徑向平面剖切的。
本發明關于一種基本為圓柱形的用于氣體的罐，該罐包括由彎邊部分確定的基本為圓形的頸部，這種包括彎邊部分的罐通常是金屬罐，主要有兩種罐、鋼制或鋁制的罐。
鋼制的、最好為鍍錫鋼板制的罐可以由如卡諾德金屬盒的“錐形小罐”的兩部分構成，但通常包括三部分底座、頂拱和側部圓柱體。這三部分是這樣配合的，即底座和頂拱位于側部圓柱體的兩端。側部圓柱體通常用薄鋼板焊接而形成所需要的圓筒形。底部除了安全高壓釋放機構外通常沒有開口。然而頂拱部通常包括彎邊部分。彎邊是通過制造拱頂時機械加工鋼板而得到的。整個彎邊部分基本呈圓環面形狀，基本是繞圓柱形罐的軸的圓環形。該基本的圓環形在沿包含圓柱形罐的軸的平面剖開的彎邊部分的剖面上類似于問號端部，問號的底部11是拱形底座部分，半圓形端部上的另一部分12離開圓柱形容器的中心軸卷起。
鋁制罐的結構的不同之處在于它們通常為單個整體形成，這是采用如擠壓或冷拉的機械加工方法使一塊平的金屬形成一個中空的圓柱體。這意味著不必組裝底、拱和側部。然而這種鋁罐通常也具有彎邊部分，該彎邊部分具有與上述鋼罐的彎邊部分一樣的特性。
機械加工這樣的彎邊部分要求特殊的加工方法，它要具有能用于將罐子與安裝蓋連接的光滑而相對牢固的結構。在通常的生產氣體容器的方法中，罐子將裝有安裝蓋。安裝蓋是一個獨立部分，它通常包括一個閥，并與罐子的彎邊部分配合以密封罐子。閥門意味著具有控制產品流動的裝置，這里控制可以包括允許產品穿過或不穿過。通常，閥門包括一根閥桿。目的是得到一個密封的容器，僅有的出口是位于安裝蓋上的閥門。為了有效地密封容器，安裝蓋通常包括一個雙裙部。該雙裙部通常以下述方式與罐子的彎邊部分配合。罐子的彎邊部分插在形成雙裙的內裙21和外裙22之間。一旦這樣做了，安裝蓋緊密地貼靠在罐上，這樣彎邊部分的頂部與垂直于罐軸的平面相切，該頂部壓靠在連成內外裙部的安裝蓋的一部分上，安裝蓋也與罐軸垂直的一個平面相切。內裙部21、連接部分23和外裙部的截面類似于一個倒“U”形，彎邊部分置于該倒U形內。安裝蓋放置后用彎折方法來固定。該彎折方法包括用一彎折頭31從圓柱形罐的中心到側部的徑向壓迫內裙部。這樣，內裙部彎曲從而與罐子的內側接觸，因此形成金屬對金屬的接觸區32，由此將安裝蓋封裝到罐子上。
為了得到良好的密封，大多數容器還包括密封裝置40。這些密封裝置裝在罐子的彎邊部分和安裝蓋雙裙部的連接部分之間。從先有技術可以知道各種密封裝置，例如可以在安裝蓋的內側提供一層聚合物層。在大多數情況下，密封裝置包括一個放在罐子的彎邊部分和安裝蓋雙裙部的連接部分之間的環管。該密封裝置通常在安裝蓋緊密貼靠罐子固定時預先壓入，預先壓入工作最好是通過在安裝蓋上在容器的軸向上加一個力來進行的，彎折方法如上所述。
為了得到可靠的密封，在卷邊部分的表面上應避免出現皺褶，這些皺褶會有助于容器內物品流出。為了避免這一點，一些罐的彎邊部分上具有平的表面，在大尺寸的鋁罐上通常可以發現這種平的表面。這些平的表面是通過在一定角度上研磨罐子的彎邊部分、最好在彎邊部分外側而提供的。這個平的表面確定一個錐形表面，該錐形表面與罐軸呈45°角。這些平的表面的用途是改進密封裝置的密封區的接觸。
本發明的罐子在其彎邊部分上包括平的表面10。然而該平的表面確定了一個位于垂直于容器主軸的平面內的平面環。事實上本發明的平的表面不是基本為一平面的圓錐形表面。這里基本為一平面，指的是它可稍作彎曲，從而使該平的表面在包含主軸的平面的橫截面上具有一個方向，該方向與垂直于主軸的方向之間的夾角在±5°之間。已經發現，這樣的結構可以大大改進密封質量。事實上，這種結構是兩種液體覆蓋技術的密封原理的結合，亦即與表面對表面接觸相對應的柱塞密封和與尖邊緣和表面接觸相對應的錐形密封。本發明的平的表面當它壓靠在安裝蓋的連接部分上時提供了柱塞密封51，連接部分和平的表面兩者均與垂直于圓柱形罐的方向的平面相切。在具有密封裝置的情況下，在平的表面和密封裝置之間、以及在密封裝置和安裝蓋之間建立柱塞密封，這種柱塞密封也是有效的。錐形密封是由平面環的雙側與其余的彎邊部分相交接而產生的。該側部是由在罐子軸上對中的并內接在垂直于軸的平面內兩個圓環邊緣確定的。事實上，這些環形結構起到產生貼靠安裝蓋的內裙部53和外裙部52的錐形密封的邊緣的作用，尤其在貼靠放在安裝蓋和平的表面之間的密封裝置時更是如此。為了既起到柱塞密封又起到錐形密封的作用，密封裝置應覆蓋平的表面，并且超出平的表面的側部的圓環邊緣，從而形成柱塞密封結構和雙錐形密封結構。這最適用于采用環管的情況，環管放在安裝蓋的內、外裙部之間并壓在安裝蓋的連接部分和平的表面之間、超出平的表面的邊緣。另外最好研磨平的表面，使它加工成精度至少為0.3mm、最好達0.2mm，從而使表面缺陷降到最小，由此來防止漏泄。
平的表面位于垂直于容器軸的一個平面內的事實從多個理由看都是最基本的。
首先，該平的表面垂直于生產時加上預壓力的方向，因此，該力均勻地加在表面上，所以減小了構成密封的各部件變形的危險，這些部件是諸如內裙部、外裙部或安裝蓋的連接部分、或罐子的彎邊部分。
另外，這種增加了的耐預壓力60的能力可以加上較大的力、優選值大于1000N，較好值為大于1200N，甚至大于1400N，最好大于1600N。為了經受這么大量級的力，彎邊部分中罐子的厚度61至少應為0.75mm，已經發現正常的厚度的較低限正好是研磨后的平的表面下方厚度。為了得到該合適的厚度，罐子可以做成彎邊區域的厚度比罐子的其余部分要大。
對平的表面的研磨可使預壓力均勻分布，這樣在整個彎折加工(所有包括彎折頭的單個彎折機械手)中能得到均勻的彎折尺寸，因此改進了在整個彎折加工中金屬/金屬接觸的均勻性。事實上，高壓罐的彎折尺寸應設定成比傳統彎折尺寸要緊一些，并應盡量減少緊密度的大的變化。與彎折有關的尺寸是彎折直徑和彎折高度，彎折高度33是安裝蓋連接部分頂部和在垂直于圓柱形罐的方向的平面中加上的徑向彎折力34之間的距離，彎折直徑與彎折頭的直徑相對應，它等于彎折產生時在彎折高度上的內裙部的直徑。事實上，彎折是由將內裙部壓靠在彎邊部分上形成金屬對金屬的接觸而形成的。當彎折直徑增大、彎折高度減小時，彎折尺寸更緊密了。應該看到彎折出現在密封件受到預壓時保持在受壓狀態，密封區彎折后再除去預壓力。事實上，預壓力壓在相互形成密封的元件上，而彎折使它們保持在該位置上。這意味著增加預壓力和緊密彎折的結合將會產生高質量的密封。
由于預壓力的比較均勻的分布和金屬/金屬的接觸比較均勻，在彎折步驟后在密封裝置上的推力分布就比較均勻，加上本發明的平面研磨，可以看到在使用可壓縮的密封裝置、如環管的情況下，就可在彎折步驟后將該密封裝置壓成少于原來厚度的85％，優選少于80％，最好少于75％，壓縮后的厚度是沿線41測量的，線41的方向為罐主軸的方向，該線穿過安裝蓋的連接區上的垂直于安裝蓋的點。當罐內達到高壓、即50℃時大于10巴、優選值50℃時大于10.5巴、甚至50℃時大于11巴、更高值為50℃時大于11.5巴時優選采用這種壓力。在容器含有表面活化劑產品時，該壓力特別有用，表面活化劑具有與表面結合的能力，這樣它們有可能穿過該密封件的周圍，而當采用本發明教導的密封件的良好壓力時就可避免這一點。本發明尤其可用于部分裝有液態混合物的表面活化劑的罐子上，其中表面活化劑的重量占18％～90％、最好30％～50％。另外，這種產品通常不會引起環管的膨脹，這樣彎折中的任何死點將不會由于環管與產品接觸引起的膨脹而中斷，從而環管能被有效地壓縮成沒有死點。這里的死點是指密封區的點，彎折力未加在該點上。
采用本發明的平的表面10的另一個理由是由于本發明的平的表面是基本為一平面，故密封裝置不會由于錐形的平的表面的斜度而使密封區的一側或另一側上受壓。
如上所述，本發明尤其適用于50℃以上的達到高壓時的容器。這種壓力是考慮溫度情況下的均衡壓力。這種均衡壓力包括由于推進劑氣體產生的部分壓力和由于含有的氣體形式的產品產生的部分壓力。這些部分壓力相加得到均衡壓力，這里的均衡指的是一旦達到均衡時，壓力和溫度與時間無關，它是一種熱動態均衡。當采用能溶解在將被排放的產品中的氣體推進劑時特別會到達高壓，這種氣態推進劑的例子包括CO2和N2O。這些推進劑在特殊情況下與容器中所含的發泡混合物的產品聯合使用。
在本發明的一個特殊實施例中，本發明用于具有1英寸開口、即彎邊部分具有約2.54cm的開口的整體鋁罐中。該罐和彎邊部分采用后擠壓或深拉方法成形。在美國專利US-A-4441354中描述了這種罐的加工的例子。一旦成形后就研磨罐的彎邊部分，研磨工作是除去罐子的部分彎邊部分，從而形成本發明的平的表面。在本例子中，研磨是沿著垂直于罐軸的一個平面進行的、在形成的平的表面和垂直于罐軸的平面之間角度偏差小于5°，推薦值為小于4°，較好值為小于3°、更好值為小于2°，最好值為小于1°。通過研磨形成寬度在1～2mm之間的平的環。在本優選實施例中，研磨的平的表面的高度差不大于0.2mm。另外，每個罐子在施加彎折力的點和平的表面的任何點之間的高度變化值最好不大于0.3mm，這包括平的表面的高度差值和罐子彎邊部分形狀引起的差值。這與這種罐的標準接觸高度差值相比是一個改進，標準接觸高度差值是一個標準化的值，按FEA標準203是0.5mm量級。罐子的彎邊部分做成研磨后留下的厚度大于0.75mm。然而為了保持彎折時金屬對金屬的高質量的接觸，該彎邊部分不宜太厚。一旦罐子成形和研磨后就可加上預壓力。
本實施例中的預壓力是通過加上一個罐軸方向的力60來產生的。該力加在安裝蓋上。安裝蓋包括一個閥門和一個雙裙部，雙裙部包括由連接部分連接的內、外裙部。雙裙部與罐子的彎邊部分配合，使內裙部沿彎邊部分內側插入1英寸的開口，而外裙部沿彎邊部分的外側插入。在本例中，具有基本為長方形截面的圓的環管插在安裝蓋和裙之間的罐子之間，并壓在連接部分和平的表面之間，兩者都基本與垂直于罐軸的平面相切，因此預壓力將壓迫環管，將形成如上所述的柱塞密封和雙錐形密封。在加上預壓力和彎折后環管受壓，它的厚度小于原厚度的85％，該厚度是沿罐子主軸在連接部分頂部測量的。該預壓力、彎折力和由于金屬/金屬接觸的推力全部稱為壓力，在本例中當它們以垂直于平的表面的方向加上時，它們均勻地分布在整個平的表面上，這樣壓力就均勻而且質量較高。另外，本發明的平的表面使罐結構能承受得住150N的力，該力高于通常的罐在損壞前所能承受的力，上述力均為沿罐軸方向加到罐上的力。壓力是通過將安裝蓋彎折到罐上保持的。對鋁閥來說，彎折時彎折直徑為27.2±0.1mm，彎折高度是5.2±0.1mm。對鋼閥來說，彎折直徑是27.4±0.1mm，彎折高度是5.0±0.1mm。試驗表明，彎折直徑越大和彎折高度越小，可得到的壓力就越大。容器中裝有含表面活化劑的混合物，活化劑占混合物重量的18％～90％，最好為30％～50％，容器中還裝有壓縮氣體推進劑，這里它們可以是CO2、空氣、N2、N2O或它們的混合物。這種容器將表明在溫度為45℃上儲存兩周后沒有產品泄漏，當容器充裝成其均衡壓力為50℃上12巴時，在35℃上儲存一年后重量損失少于0.5克。應該看到，現有的具有一個罐的容器，罐子具研磨成與垂直于罐子方向的平面成大于45°角的錐形平的表面，這種容器在45℃上存放一周后就有漏泄，而本發明的容器在45℃上存放三個月后仍沒有漏泄。這就可使用戶避免采用推進劑部分或完全漏掉的容器，從而避免使一個容器不能得到令人滿意的利用。應該看到，本發明解決了微量泄漏的問題，而微量泄漏在制造容器時的泄漏試驗中在熱水池中進行試驗時是不能觀察到的。
權利要求
1.一種基本為圓柱形的氣體罐，該罐包括一個基本為圓形的頸部，其中該頸部是由彎邊部分確定的，彎邊部分具有平的表面(10)，其特征在于平的表面(10)確定了一個在垂直于容器罐的主軸的平面中的平面環。
2.按照權利要求1的環，其中該罐是整體的鋁罐。
3.一種生產氣體容器的方法，該氣體容器包括一個罐、一個安裝蓋和密封裝置，其中該罐是一個基本為圓柱形的罐，罐包括基本為圓形的頸部，該頸部是由彎邊部分確定的；該方法包括成形罐和頸部的罐子成形步驟和在彎邊部分上研磨平的表面(10)的步驟；其特征在于研磨在垂直于圓柱形罐的主軸的平面中進行，從而使該平的表面是一個位于垂直于圓柱形罐的主軸的平面內的平面環。
4.按照權利要求3的生產氣體容器的方法，該氣體容器包括一個罐、一個安裝蓋和密封裝置(40)，其中該方法還包括一個預壓步驟，其中密封件通過加上一個圓柱形罐的軸向的預壓力(60)，預壓在平的表面(10)和安裝蓋之間；還包括彎折步驟，其中在預壓時用彎折頭(34)使安裝蓋圍繞彎邊部分彎折。
5.按照權利要求4的方法，其中密封件(40)包括一個環管，其中環管在彎折后被壓縮到它原來厚度的85％，該壓縮后的厚度是沿著罐主軸方向的線(41)測出的，該線在垂直于安裝蓋的點上穿過安裝蓋。
6.按照權利要求4的方法，其中預壓力至少是1000N。
7.按照權利要求3的方法，其中平的表面(10)研磨成使其高度差少于0.3mm。
8.按照權利要求3的方法，其中罐子充裝含有表面活性劑的液態混合物。
9.按照權利要求3的方法，其中該氣體容器充裝液態混合物和推進劑，充裝后容器內的均衡壓力至少為在50℃上11巴。
10.按照權利要求3的方法，其中罐子在彎邊部分研磨后留下的厚度(61)至少為0.75mm。
全文摘要
本發明關于一種用作氣體容器的圓柱形罐,該罐包括彎邊部分,其中研磨了彎邊部分以得到一個平的表面(10)。該平的表面位于垂直于罐軸的平面內,因此確定了一個基本為平的環,從而在高壓氣體容器的情況下,該表面改進了罐子和安裝蓋之間的密封性能。
文檔編號B21D51/24GK1278228SQ98810706
公開日2000年12月27日 申請日期1998年11月2日 優先權日1997年10月31日
發明者希爾德·安托瓦尼特·埃爾扎·勞韋斯 申請人:普羅克特和甘保爾公司