БУТЫЛЬ МНОГОРАЗОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИЗ НЕРЖАВЕЮЩЕЙ СТАЛИ ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ И ХРАНЕНИЯ ЖИДКОСТЕЙ

Полезная модель относится к емкостям для безопасного хранения и транспортировки жидкостей, в частности питьевой воды, безалкогольных напитков, соков, вина, пива, молока и др., а более конкретно - бутылям многоразового использования малого, среднего и большого размеров, предназначенных для заполнения их питьевой водой на линиях автоматического розлива воды и последующего использования в кулерах для воды, с помпами, а также в бытовых условиях, и способу их изготовления.
2
Наиболее распространенными бутылями для транспортировки и хранения питьевой воды являются бутыли из пластических материалов, в частности, из поликарбоната и полиэтилентерефталата (ПЭТ). Поликарбонат получают путем полимеризации бисфенола-А и фосгена (СОСl). Бисфенол А - это соединение, структурно похожее на гормоны группы эстрогенов, которое получают методом конденсации фенола с ацетоном в присутствии катализаторов, например, соляной кислоты, и используют в производстве пластмасс с 1960-х годов XX века. Полиэтилентерефталат - это гетероцепочный полиэфир терефталевой кислоты и этиленгликоля, который получают путем поликонденсации компонентов. Полиэтилентерефталат используют с конца 1940-х годов XX века, и он является наиболее широко распространенным представителем класса полиэфиров, известных в мире под разными названиям: ПЭТФ, ПЭТ, PET, полиэфир, лавсан и др.
В данное время установлено, что бисфенол-А, из которого вырабатывают поликарбонат, отрицательно влияет на мозг, репродуктивную систему, а также является причиной ряда онкологических заболеваний, в частности рака предстательной железы, яичника и молочной железы. Поэтому поликарбонат является потенциально опасным материалом и в ряде стран его запретили для производства товаров детского ассортимента.
Преимуществом бутылей из ПЭТ является отсутствие в них бисфенола-А и, соответственно, большая их безопасность для здоровья людей. К их преимуществам нужно отнести также высокую ударную прочность, благодаря которой бутыли с ПЭТ не бьются, стойкость к низким температурам и слабую абсорбцию запахов. К недостаткам бутылей из ПЭТ нужно отнести более низкую в сравнении с поликарбонатом стойкость к высоким температурам и сложность утилизации (например, путем сжигания или переработки на вторичные продукты). Уже при температуре больше +60°С корпус такой бутыли размягчается и он может изменить свою форму. А именно, при такой температуре гибнут большинство бактерий и вредных микроорганизмов. Также к недостаткам бутылей из ПЭТ нужно отнести то, что они склонны к царапинам и довольно быстро теряют внешний вид. Поэтому их, по обыкновению, используют с защитными одноразовыми пакетами. Существенным недостатком ПЭТ-тары являются также ее относительно низкие барьерные свойства. Она пропускает ультрафиолетовый лучи и кислород, а наружу углекислоту, которая ухудшает качество и сокращает срок хранения жидкости.
Принимая во внимание вышеуказанное, в области производства бутилированной воды всегда существовала задача - найти альтернативу бутылям, изготовленным из поликарбоната и ПЭТ.
К сожалению, стекло, которое представляет собой наиболее экологически безопасный материал, малопригодно для применения в области производства бутилированной воды по причине чрезмерного веса изготовленных из него бутылей и риска разбивки бутылей при транспортировке. Кроме того, стекло может иметь внутренние сколы, что может вызвать попадание частичек стекла в жидкость.
Поэтому перспективным альтернативным материалом для замены поликарбоната и ПЭТ является нержавеющая сталь, которая, как и стекло, признана одним из наилучших и безопасных для здоровья материалом, пригодным для прямого контактирования с пищевыми продуктами и водой. Поверхность нержавеющей стали не подвергается коррозии при контакте с водой, водородный показатель которой (рН) является щелочным или кислотным. Она не содержит пор или трещин, в которых возможно размножение микрофлоры. Дополнительным преимуществом нержавеющей стали является ее непрозрачность, которая препятствует размножению микрофлоры в продукте или воде под действием света. Преимуществом нержавеющей стали является также ее низкая теплопроводность. Поэтому локальное нагревание емкости, изготовленной из нержавеющей стали, не приводит к быстрому нагреванию всего продукта или воды, которые хранятся в такой емкости, нержавеющая сталь не вступает в химическую реакцию с водой.
Из уровня техники известны бутыли из нержавеющей стали разной вместительности (2 л, 5 л, 10 л, 20 л.) производства компании Cole-Parmer, которые предназначены для использования в медицинской промышленности как лабораторное оборудование http://www.coleparmer.com/Category/Stainless Steel Bottles/56701. Такие емкости изготавливают методом литья, они имеют толстые стенки и, соответственно, большой вес, их конструкция, особенно горловина, делает их непригодными для использования в области производства бутилированной воды. К недостаткам известных емкостей нужно также отнести их высокую стоимость.
Из уровня техники известна бутыль многоразового использования из нержавеющей стали для питьевой воды, ее хранения и транспортировки. Известная бутыль имеет цилиндрическую форму или форму призмы с закругленными ребрами и ребрами жесткости для придания бутыли соответствующей прочности. Бутыль выполнена с возможностью укупоривания на автоматической линии розлива питьевой воды (UA 83871 U, опубл. 25.09.2013 г.).
Недостатком известной бутыли является сложность ее конструкции, которая нуждается в определенном количестве ребер жесткости для придания бутыли прочности, чрезмерный вес и низкое качество шлифования внутренней поверхности, что влияет на качество воды.
В основу полезной модели поставлена задача - создать безопасную для здоровья бутыль многоразового использования из нержавеющей стали для транспортировки и хранения жидкостей, в частности питьевой воды, упрощенной конструкции, которую можно широко использовать в помещениях общего пользования и в быту.
Поставленная задача достигается тем, что в бутыли многоразового использования из нержавеющей стали для транспортировки и хранения жидкостей, которая имеет форму цилиндра и включает следующие компоненты: верхнюю цилиндрическую часть и соединенную с ней горловину, нижнюю цилиндрическую часть, согласно полезной модели, все компоненты бутыли соединены между собой сварными швами, причем, по крайней мере, один из сварных швов образует ребро жесткости.
Кроме того, ребро жесткости образовано сварным швом, который соединяет верхнюю цилиндрическую часть и нижнюю цилиндрическую часть.
Кроме того, горловина предназначена для применения на линии автоматического розлива питьевой воды, последующего укупоривания бутылей стандартной пробкой и последующего использования бутыли вместе с кулером для воды или с помпами разных конструкций.
Кроме того, горловина выполнена с резьбой для навинчивания на нее колпачка или крышки с резьбой.
Кроме того, внутренняя поверхность бутыли выполнена гладкой без существенных выступов и углублений.
Кроме того, бутыль содержит дополнительное ребро жесткости в месте соединения горловины с верхней цилиндрической частью.
Кроме того, бутыль изготовлена из нержавеющей стали толщиной от 0,2 мм до 2,0 мм.
Кроме того, между верхней и нижней цилиндрическими частями бутыль дополнительно содержит среднюю цилиндрическую часть, которая имеет вертикальный сварной шов, образующий ребро жесткости.
Кроме того, бутыль предназначена для транспортировки и хранения жидкостей, выбранных из группы, которая включает питьевую воду, безалкогольные напитки, соки, вино, пиво, молоко.
Кроме того, жидкостью является питьевая вода.
Для лучшего понимания полезной модели приводятся следующие графические материалы.
Фиг. 1 - общий вид бутыли многоразового использования из нержавеющей стали, изготовленной согласно полезной модели.
Фиг. 2 - общий вид верхней цилиндрической части с образованной «фигурной кромкой» на месте стыка верхней цилиндрической части и нижней цилиндрической части до процедуры их сваривания.
Фиг. 3 - общий вид нижней цилиндрической части с образованной «фигурной кромкой» на месте стыка верхней цилиндрической части и нижней цилиндрической части до процедуры их сваривания.
Фиг. 4 - общий вид в разобранном состоянии элементов бутыли многоразового использования из нержавеющей стали, изготовленной согласно второму варианту воплощения.
На Фиг. 1 изображена бутыль многоразового использования из нержавеющей стали, которая состоит из верхней цилиндрической части 1, которая представляет собой пустотелый цилиндр, верхняя часть которого в данном варианте воплощения плавно переходит в конусообразную срезанную вершину, нижней цилиндрической части 2 и горловины 3. В другом варианте воплощения поверхность верхней части может быть плоской. Верхняя цилиндрическая часть 1 и нижняя цилиндрическая часть 2 соединены между собой сварным швом на месте стыка фигурных кромок верхней цилиндрической части 1 и нижней цилиндрической части 2 с образованием ребра жесткости 4. На Фиг. 2 изображена «фигурная кромка» 5а на верхней цилиндрической части. Фиг. 3 показывает расположение «фигурной кромки» 5b на нижней цилиндрической части.
Заявленную бутыль многоразового использования из нержавеющей стали изготавливают следующим образом.
Из листового проката нержавеющей стали, например марки AISI 304, толщиной 0,2-2,0 мм формируют две круглые заготовки. Следует отметить, что, с целью уменьшения массы бутыли, лучше использовать нержавеющую сталь по возможности меньшей толщины. С одной круглой плоской заготовки методом штамповки (холодной вытяжки) формируют нижнюю цилиндрическую часть 2. С помощью следующей операции штамповки на нижней цилиндрической части 2 формируют фигурную кромку 5b для будущей сварки. Внутреннюю поверхность нижней цилиндрической части 2 подвергают шлифованию. С помощью обрезного штампа удаляют лишний металл вокруг кромки. Нижнюю цилиндрическую часть 2 подвергают промыванию. Из второй круглой плоской заготовки методом штамповки формируют верхнюю часть 1, которая имеет форму цилиндра, который переходит в форму конуса. С помощью следующей операции штамповки внизу верхней цилиндрической части 1 формируют фигурную кромку 5а для будущей сварки, которая за размером и формой зеркально отвечает кромке нижней цилиндрической части 2. С помощью обрезного штампа на верхней цилиндрической части с конусоподобным верхом 1 вырубают отверстие под размер горловины. Для соединения компонентов бутыли между собой лучше использовать сварку, в частности, такие виды сварки как MIG/MAG, TIG, лазерная сварка, ММА или любой другой тип сварки, пригодной для сварки компонентов из нержавеющей стали. Лучшим типом сварки является T.I.G. (tungsten inert gas) с помощью разработанных авторами полезной модели сварочных аппаратов, которые позволяют: А. точно отцентрировать место соединения горловины с верхней цилиндрической частью и осуществить их сварку. В. точно отцентрировать, а также сварить фигурные кромки верхней цилиндрической части 1 и нижней цилиндрической части 2. При сварке составных частей бутыли экспериментальным путем подобраны вращательная скорость движения соединенных и отцентрированных верхней цилиндрической 1 и нижней цилиндрической части 2 вокруг своей оси, частота тока и мощность сварочной дуги. При этом, на место соединения подается аргон как с внешней, так и с внутренней стороны. Такая технология сварки позволяет получить достаточный класс чистоты внутреннего шва. Сваренные между собой фигурные кромки верхней цилиндрической 1 и нижней цилиндрической части 2 вместе со сварочным швом образуют ребро жесткости 4 заявленной бутыли. Внутреннюю поверхность верхней цилиндрической части 1 и место сварки изнутри подвергают шлифованию. Лишний металл вокруг кромок удаляют перед сваркой.
Горловину 3 изготавливают из цилиндрической трубы путем токарной обработки поверхности. Сваренные верхнюю и нижнюю части, вместе с горловиной, подвергают промыванию. На сконструированном авторами полезной модели полуавтоматическом станке, который позволяет плотно прижать и точно отцентрировать верхнюю цилиндрическую часть 1 вместе с горловиной и нижнюю цилиндрическую часть 2, обеспечивается их равномерное вращение и сварка с одновременным образованием ребра жесткости, что не имеет известных аналогов при изготовлении изделий из тонколистовой нержавеющей стали, а потому данный способ и изготовленная в соответствии с ним бутыль имеет существенные признаки новизны. Согласно одному из вариантов воплощения на месте соединения горловины 3 с верхней цилиндрической частью 1 образуют дополнительное ребро жесткости 6. Потом проводят шлифование внешней поверхности бутыли.
Бутыль многоразового использования из нержавеющей стали согласно второму варианту воплощения в разобранном состоянии показана на Фиг. 4. Бутыль включает горловину 3, верхнюю часть 7, которая в данном варианте воплощения имеет форму конуса, среднюю цилиндрическую часть 8 и нижнюю часть 9, которая в данном варианте воплощения имеет форму чаши. Все элементы бутыли соединены между собой сварными швами. Верхнюю часть 7 и нижнюю часть 9 изготавливают методом штамповки, а среднюю цилиндрическую часть 8 изготавливают методом скручивания заготовки из прямоугольного листа нержавеющей стали и сварки вертикальным сварным швом 10, который образует ребро жесткости.
Бутыль, изображенную на Фиг. 4, изготавливают следующим образом.
Верхнюю 7 и нижнюю 9 части изготавливают из тонколистовой нержавеющей стали толщиной 0,2-2 мм методом штамповки из круглых заготовок, которые предварительно подготавливают с помощью обрезного штампа. При этом в верхней заготовке с помощью обрезного штампа образуют круглое отверстие с размером, соответствующим внешнему диаметру горловины. Среднюю цилиндрическую часть 8 также изготавливают из нержавеющей стали из прямоугольного листа соответствующих размеров путем предварительного скручивания и последующей сварки на аргонно-дуговом устройстве или на лазерной установке вертикальным сварным швом 10, который также выполняет функцию ребра жесткости. Горловину 3 изготавливают из трубной заготовки из нержавеющей стали путем токарной обработки поверхности с образованием необходимых пазов и соответствующей верхней кромки, которая должна быть совместимой с крышкой для автоматизированного укупоривания на линии розлива жидкостей, например воды. После подготовки всех 4-х составных частей они соединяются между собой методом сварки. Так, к верхней части 7 приваривается горловина 3, а потом к средней цилиндрической части 8 приваривается нижняя часть 9 и верхняя часть 7 вместе с горловиной 3. Образованные сварные швы тщательно шлифуют.