КОРПУС КРУГЛОЙ ЦЕЛЬНОМЕТАЛЛИЧЕСКОЙ КОНСЕРВНОЙ БАНКИ

Полезная модель относится к консервной промышленности, в частности к изготовлению металлических консервных банок, предназначенных, главным образом, для консервирования и расфасовки пищевых продуктов, в том числе рыбных, мясных, овощных.
Известна сборная металлическая консервная банка, состоящая из корпуса, крышки и дна. Корпус сборной банки имеет сварной или паяный продольный шов. Банка изготовлена из листовой или рулонной жести. Дно и крышка сборной банки герметически прикатаны к корпусу, имеющему по торцам отбортовочные фланцы, образуя при этом закаточный шов (Чупахин В.М., Леонов И.Т., Производство жестяной консервной тары, 2 изд., М., 1967). Процесс изготовления известной банки является трудоемким, поскольку включает большое количество технологических операций. Наличие сварного или паяного шва требует дополнительных операций по его зачистке. Все это повышает себестоимость изготовления банки.
Известны цельные металлические консервные банки, имеющие круглый, овальный или прямоугольный корпус и крышку. Корпус известных банок не содержит швов и изготавливается методом листовой штамповки на полуавтоматических и автоматических прессах (Чупахин В.М., Леонов И.Т., Производство жестяной консервной тары, 2 изд., М., 1967).
3
Известен корпус круглой цельнометаллической консервной банки, содержащий дно, внутренний диаметр которого составляет 99,0 мм, и стенки, наружная высота которых составляет 50, 5 мм. Вместимость известной банки составляет 353 см (ГОСТ 5981-88 «Банки металлические для консервов»). Корпус банки изготавливается методом листовой штамповки, включающим технологическую операцию «вытяжки», осуществляемую за один ход ползуна штамповочного пресса. Известные банки характеризуются низкой
себестоимостью изготовления и удобны в использовании для расфасовки небольших партий продукции. Однако и при расфасовке средне- и крупнооптовых партий продукции требуется большое количество таких банок, что значительно повышает общую себестоимость товара.
Известен корпус круглой цельнометаллической консервной банки, наиболее близкий к заявляемой полезной модели по совокупности существенных признаков, и выбранный в качестве прототипа, содержащий дно, внутренний диаметр которого составляет 91,0 мм, и стенки, наружная высота которых составляет 70,0 мм. Корпус банки выполнен из алюминиевых лент или листов толщиной 0,25 мм, либо из листовой или рулонной жести толщиной 0,20 мм. Вместимость известной банки составляет 410±8,8-12,5 мм (ГОСТ 5981-88 «Банки металлические для консервов», табл.3). Указанная банка обладает повышенной вместимостью, удобна для расфасовки средне- и крупнооптовых партий. Однако процесс изготовления корпуса такой банки характеризуется повышенной энерго- и трудоемкостью, поскольку технологическая операция «вытяжки» стенок корпуса на высоту более 50,5 мм осуществляется не менее чем за два хода ползуна штамповочного пресса. Кроме того, изготовление цельных банок с высотой стенок более 50,5 мм требует особого оборудования, отличного от оборудования для изготовления банок с высотой стенок менее 50,5 мм.
3
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является снижение энерго- и трудоемкости изготовления круглой цельнометаллической консервной банки повышенной вместимости (более 353 см) и оптимизация использования имеющихся производственных мощностей.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемой полезной модели, заключается в:
а) сокращении количества технологических операций при изготовлении круглой цельнометаллической консервной банки повышенной вместимости, за счет уменьшения числа операций при изготовлении банки высотой более 50,5 мм.
b) снижении издержек производства за счет экономии капитальных затрат на приобретение дополнительного оборудования для изготовления банок повышенной вместимости.
Указанный технический результат достигается тем, что корпус круглой цельнометаллической консервной банки, содержащей дно и стенки, изготовлен из алюминиевых лент или листов толщиной 0,20÷0,27 мм, либо листовой или рулонной жести толщиной 0,18÷0,25 мм, при этом наружная высота стенок составляет диапазон 51,0÷66,0 мм, а внутренний диаметр дна составляет диапазон 99, 0÷99,4 мм.
Предпочтительно, чтобы наружная высота стенок круглой металлической консервной банки составляла диапазон 60,0±0,3 мм, а внутренний диаметр дна составлял 99,4 мм.
Предпочтительно также, чтобы корпус круглой цельнометаллической консервной банки был отштампован за один ход ползуна штамповочного пресса.
Сопоставительный анализ заявляемой полезной модели с прототипом показал, что во всех случаях исполнения корпуса круглой цельнометаллической консервной банки, он отличается от известного, наиболее близкого технического решения:
- изготовлением корпуса из алюминиевых листов или лент толщиной 0,20÷0,27 мм, либо листовой или рулонной жести толщиной 0,18÷0,25 мм;
- выполнением внутреннего диаметра дна корпуса, составляющим диапазон 99,0÷99,4 мм;
- выполнением наружной высоты стенки корпуса, составляющей диапазон 51,0÷66,0 мм.
В отдельных случаях выполнения заявляемая полезная модель отличается от известной:
- выполнением высоты стенки составляющей диапазон 60,0±0,3 мм;
- выполнением внутреннего диаметра дна корпуса, составляющим 99,4 мм
- штамповкой корпуса за один ход ползуна штамповочного пресса
3
3
В результате проведения экспериментальных испытаний было установлено, что именно выполнение корпуса круглой цельнометаллической консервной банки из алюминиевых лент или листов толщиной 0,20÷0,27 мм, либо из листовой или рулонной жести толщиной 0,18÷0,25, с габаритами по высоте стенок корпуса составляющими 51,0÷66,0 мм, а внутреннего диаметра дна, составляющим диапазон 99,0÷99,4 мм, обеспечивает возможность изготовления консервной банки повышенной вместимости (от 393 смдo 504 см) штамповкой за один ход ползуна штамповочного пресса. При этом используется оборудование для изготовления металлических консервных банок с наружной высотой стенок не более 50,5 мм. Это позволяет:
a) сократить количество технологических операций при изготовлении круглой цельнометаллической консервной банки повышенной вместимости, в результате чего снижаются энерго- и трудозатраты, и
b) снизить издержки производства за счет оптимизации использования производственных мощностей и экономии на капитальных затратах по приобретению дополнительного оборудования для изготовления банок повышенной вместимости с высотой стенок более 50,5 мм.
Указанный технический результат достигается только при выполнении банки с заявленными габаритами. При выполнении корпуса круглой цельнометаллической консервной банки с габаритами, превышающими указанные размеры: по высоте наружной стенки - более 66,00 мм, по внутреннему диаметру дна - более 99, 4 мм, и изготовлении из алюминиевых лент или листов толщиной более 0,27 мм, либо листовой или рулонной жести толщиной более 0, 25 мм, не удается осуществить штамповку цельнометаллической банки за один ход ползуна штамповочного пресса на оборудовании, предназначенном для штамповки банки с высотой стенок корпуса менее 50,5 мм. При выполнении корпуса круглой цельнометаллической консервной банки с габаритами, меньшими, чем указанные диапазоны (по наружной высоте стенки менее 51,0 мм, по внутреннему диаметру дна - менее 99,0 мм не обеспечивается значительного увеличения вместимости банки. При изготовлении корпуса из алюминиевых листов или
лент толщиной менее 0,20 мм, либо листовой или рулонной жести толщиной менее 0,18 мм, готовое изделие характеризуется низкой прочностью и возможны прорывы стенок и дна.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими иллюстративными материалами.
На фиг.1 изображен корпус цельнотянутой металлической консервной банки, вид сбоку и вид сверху.
1
1
2
Корпус цельнотянутой металлической консервной банки состоит из дна 1 и стенки 2. Наружная высота Н стенок 2 составляет диапазон 51,0÷66,0 мм. Внутренний диаметр D дна 1 составляет диапазон 99,0÷99,4 мм. Верхний край (торец) корпуса банки содержит отбортовочный фланец 3, обеспечивающий герметичность прикатывания крышек при фасовании консервной продукции. Корпус изготовлен из алюминиевых лент или листов толщиной 0,20÷0,27 мм, либо листовой или рулонной жести толщиной 0,18÷0,25 мм. Дно может иметь рельефное исполнение и содержать, например, выемку 4. Выполнение корпуса круглой цельнометаллической консервной банки с габаритными размерами: наружной высотой стенок Н, равной 60,0±0,3 мм, внутренним диаметром D дна, равным 99,4 мм, обеспечивает наиболее оптимальные габаритные, объемные и стоимостные характеристики изготовления и использования заявленной полезной модели. Предпочтительно, чтобы наружный диаметр D отбортовочного фланца 3, составлял 105,4 мм.
Корпус цельнотянутой металлической консервной банки изготавливается на известном оборудовании для производства цельнотянутых консервных банок, с высотой стенок менее 50,5 мм, например, например, на прессе типа КЕ 2330.
Процесс штамповки корпуса банки производится за один ход ползуна в двойном или однорядном варианте в зависимости от типа штампа. При движении ползуна вниз обрезной пуассон вырезает заготовку. Заготовка зажимается между нижней стороной обрезного пуассона и протяжным кольцом, а затем вытяжным кольцом тянется при дальнейшем движении ползуна вниз и формируется нижним рельефом. В конце
процесса вытяжки вытяжное кольцо насаживается на обрезное кольцо, обрезной пуассон продолжает движение вниз и обрезает при этом банку. Готовая банка движется с верхней плитой штампа вверх и выталкивается в верхней части выталкивателя. При помощи сдува банка попадает на упаковочный стол.
Влияние признаков, включенных в формулу полезной модели, на достижение заявленного технического результата, и возможность получения технического результата во всем заявленном интервале подтверждают испытания, проведенные с опытной партией изделий.
Как показали результаты проведенных испытаний, при выполнении корпуса круглой цельнометаллической консервной банки с габаритами, превышающими указанные размеры: по высоте наружной стенки - более 66,00 мм, по внутреннему диаметру дна - более 99,4 мм, и изготовлении из алюминиевых лент или листов толщиной более 0,27 мм, либо листовой или рулонной жести толщиной более 0,25 мм), не удается осуществить штамповку цельнометаллической банки за один ход ползуна штамповочного пресса на оборудовании, предназначенном для штамповки банки с высотой стенок корпуса менее 50,5 мм.
При выполнении корпуса круглой цельнометаллической консервной банки с габаритами, меньшими, чем указанные диапазоны (по наружной высоте стенки менее 51,0 мм, по внутреннему диаметру дна - менее 99,0 мм), не обеспечивается значительного увеличения вместимости банки.
Выполнение корпуса консервной банки из алюминиевых лент или листов толщиной 0,20÷0,27 мм, либо листовой или рулонной жести толщиной 0,18÷0,25 мм с наружной высотой стенок, составляющей диапазон 51,0÷66,0 мм, и внутренним диаметром дна, составляющим диапазон 99,0÷99,4 мм обеспечивает возможность изготовления банки за один ход ползуна штамповочного пресса на оборудовании, предназначенном для штамповки банки с высотой стенок корпуса менее 50,5 мм.
Технологическая схема процесса производства корпусов цельных металлических консервных банок определяется их размерами, а также отношением высоты стенок и диаметра дна. При расчетах корпуса банок (полых заготовок) используют показатель «предельный коэффициент вытяжки» m, который является функцией пластичности материала, при заданном внутреннем диаметре дна D1 мм готового изделия и диаметре заготовки (вырубки) D мм.
m=D1/D
В таблице №.1 представлены сведения о показателе «предельный коэффициент вытяжки» m для обычных цельнотянутых банок с высотой стенок менее 54 мм.
Табл.№.1
№
Наименование изделия
Высота стенок (Н), мм.
Внутренний диаметр дна (D1), мм.
Диаметр вырубки (D), мм
предельный коэффициент вытяжки (m)
Толщина стенок (S), мм
Объем банки см<sup>3</sup>
1
Банка №2
27,8
99,4
151,0
0,658
0,27-0,3
175
2
Банка №3
38
99,4
164,5
0,604
0,27-0,3
250
3
Банка №8
50,3
99,4
178,0
0,558
0,27-0,3
240
4
Банка №5
48,6
83,4
159,0
0,523
0,27-0,3
270
5
Банка №6
54,1
83,4
164,5
0,507
0,27-0,3
353
При одинаковом диаметре готового изделия D1 с увеличением высоты стенки банки Н, а следовательно и диаметра вырубки D - коэффициент m уменьшается, что приводит к образованию складок и гофры на готовом изделии.
При производстве консервных банок из алюминия и жести в мировой практике предельный коэффициент вытяжки m принят в пределах 0,53-0,6. Поэтому банки с предельным коэффициентом вытяжки m менее 0,53 производят за две и более операций. На первой операции происходит предварительная вытяжка цилиндра небольшой высоты, а на второй происходит вытяжка цилиндра до необходимой высоты и отделение облойного кольца (кольцо металла, остающееся от вырубки заготовительного круга).
Так, например, фирма «Континенталь Кэн» (США) для вытяжки алюминиевых банок с внутренним диаметром дна D1=99 мм и высотой стенок 60-75 мм толщиной S=0,27 мм рекомендует для первой предварительной операции вытяжки m=0,68, для второй окончательной операции m=0,72. Изготовление таких банок производится не на одном прессе, а на трех прессах, объединенных транспортерами для передачи заготовок от пресса к прессу в одну линию. Также банки с такими предельными параметрами изготавливаются сборными из жести на специальных сварочных линиях.
Краткое описание двух операционных линий с указанием основных параметров представляет следующее. Первый пресс усилием от 40 до 60 тонн, ход пресса 100-120 мм, мощность двигателя от 10 до 15 кВт предназначен для предварительной операции вытяжки; второй пресс усилием от 40 до 60 тонн, ход пресса 100-120 мм, мощность двигателя от 10 до 15 кВт предназначен для окончательной операции вытяжки; третий пресс усилием от 5 до 10 тонн, ход пресса 20-25 мм, мощность двигателя от 3 до 5 кВт. предназначен для обрезки облойного кольца.
Заявленный корпус круглой цельнометаллической консервной банки, габаритные размеры которого составляют по наружной высоте стенок диапазон 51,0÷66,0 мм, по внутреннему диаметру дна диапазон 99,0÷99,4 мм, изготовленный из алюминиевых лент или листов толщиной 0,20÷0,27 мм, либо листовой или рулонной жести толщиной 0,18÷0,25 мм, может быть изготовлен за одну операцию на прессе КЕ 2330 усилием 100 тонн с ходом 120-150 мм, мощностью двигателя 13 кВт, предназначенном для изготовления обычных банок высотой 50,5 мм, но без применения дополнительного оборудования и механизмов, применяемых при изготовлении высоких цельнотянутых банок.
Результаты проведенных испытаний показали, что наиболее предпочтительным является выполнение корпуса круглой цельнометаллической консервной банки с высотой стенок, составляющей диапазон 60,0±0,3 мм, и внутренним диаметром дна, составляющим 99,4 мм. Корпус банки с указанными габаритными размерами не содержит складок и гофр, изделие обладает повышенной вместимостью, при этом габаритные размеры банки незначительно отличаются от габаритных размеров банки по ГОСТ 5981-88 с внутренним диаметром дна 99,0 мм, наружной высотой стенок 50,5 мм, что делает ее удобной в хранении и транспортировке.
В таблице 2 приведены параметры банки, наружная высота стенки которой составляет 60 мм, а внутренний диаметр дна 99,4 мм
Табл. 2
№
Наименование изделия
Высота стенок (Н), мм.
Внутренний диаметр дна (D1), мм.
Диаметр вырубки (D), мм
предельный коэффициент вытяжки (m)
Толщина стенок (S), мм
Объем банки см<sup>3</sup>
1
Банка №12А
60
99,4
189,6
0,524
0,20-0,27
430
Опытная партия корпусов цельных металлических консервных банок, изготовленных из алюминиевых лент или листов толщиной 0,20÷0,27 мм, либо листовой или рулонной жести толщиной 0,18÷0,25 мм, с наружной высотой стенок, составляющей диапазон 51,0÷66,0 мм, и внутренним диаметром дна, составляющим диапазон 99,0÷99,4 мм прошли испытания на химическую стойкость и на стойкость к стерилизации. Образцы банок при стерилизации испытывались в лабораторном автоклаве в течение 30 мин. при температуре 130°С в модельных растворах, затем выдерживались в течение 48 часов при температуре 37°С. Нарушения лакового покрытия поверхностей образцов банок не обнаружено.