鋼筒和用于制造這種鋼筒的方法
【專利摘要】鋼筒(1)由鋼板制成并且具有帶至少一個底部蓋(4)的圓柱形形狀件，所述底部蓋與圓柱形形狀件密封連接。鋼筒包括在圓柱形形狀件(2)的外周表面上的波紋圖案(7、8)。波紋圖案(7、8)包括聚集于至少一個簇(5、6、14)中的多個波紋(7、8)，并且波紋(7、8)具有大體相同的形狀和尺寸。額外地，本發(fā)明涉及用于制造鋼筒(1)的方法，包括：-提供鋼板；-由鋼板生產(chǎn)圓柱形形狀件，-在圓柱形形狀件上產(chǎn)生多個波紋的圖案(7、8)，以使得波紋(7、8)在圓柱形形狀件(2)的外周表面上；-將多個波紋(7、8)聚集于至少一個簇(5、6、14)中，并且-使得波紋(7、8)中的每一個具有大體相同的形狀和尺寸。
【專利說明】鋼筒和用于制造這種鋼筒的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼筒。進(jìn)一步，本發(fā)明涉及用于制造這種鋼筒的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]從先前技術(shù)已知由鋼板制成的筒。這種筒具有大體上圓柱形形狀件，所述圓柱形形狀件在圓柱體的每個端部處帶有閉合蓋。進(jìn)一步地，筒的圓筒形表面設(shè)置有在外周方向上的波紋。每個波紋通常包括:相對于平均圓柱體半徑來說相對地升高的升高區(qū)域和相對于平均圓柱體半徑來說相對加深的加深區(qū)域。
[0003]當(dāng)前，現(xiàn)有鋼筒由按尺寸切割的平坦矩形鋼板制造，即在一個方向上成圓形以形成圓柱體形狀。鋼板的自由端部被接在一起并且在相同的過程中被接合或焊接。
[0004]其次，在波紋機(jī)中加工圓柱形形狀件，所述波紋機(jī)在鋼板中產(chǎn)生波紋，從而每一個波紋形成圍繞圓柱體的主要軸線的圓形形狀。
[0005]通常通過應(yīng)用折疊接縫將閉合蓋附接至鋼圓柱體?？梢灶~外地通過電源或放射源(即激光)焊接折疊接縫。在敞開頭部的筒的情況下，蓋能夠被布置于開口上并且通過閉合環(huán)進(jìn)行緊固。
[0006]可以通過滾軋工藝或者通過施加壓力于圓柱形形狀件的壁上而在模具內(nèi)形成圓柱形形狀件的機(jī)械變形，在圓柱形表面中生產(chǎn)波紋。通常，通過施加壓力形成兩個主要珠(bead)。在兩個主要珠之間仍然存在平坦表面，與此同時在每一個主要珠和相應(yīng)的閉合端部之間可以通過滾軋形成額外波紋。額外波紋如果存在的話則具有比主要珠更小的尺寸。
[0007]波紋提供結(jié)構(gòu)增強(qiáng)件，所述結(jié)構(gòu)增強(qiáng)件加固筒以抵抗負(fù)壓。
[0008]通常，鋼筒被兩個主要波紋劃分為底部圓柱體部分、中央圓柱體部分和頂部圓柱體部分，其中中央圓柱體部分為大體上平坦的。
[0009]底部圓柱體部分和頂部圓柱體部分可以包括與主要波紋相比具有深度較小(即升高部分和加深部分之間的水平差)的額外波紋。
[0010]現(xiàn)有鋼筒以各種尺寸和容積制造。為了用于容器運(yùn)輸，鋼筒具有圓柱形設(shè)計(jì)，并且具有用于最優(yōu)化堆疊于ISO標(biāo)準(zhǔn)容器中的標(biāo)準(zhǔn)化直徑。例如，根據(jù)IS015750的標(biāo)準(zhǔn)化鋼筒的典型內(nèi)直徑為大約570毫米(外直徑585毫米)、且高度850毫米、且標(biāo)稱容積216升。
[0011]在容器運(yùn)輸中使用的鋼筒的典型示例為例如在US5，950，472中描述的已知的W型珠型鋼筒，所述W型珠型鋼筒提供了足夠的動態(tài)壓縮強(qiáng)度(在堆疊過程中)和足夠的真空破裂強(qiáng)度的組合。
[0012]為了降低每個筒的制造成本，趨向于使用盡可能薄的鋼板，原因在于每個筒需要更少的原材料和更少的能量成本。額外地，將較薄鋼板用作制造筒的原材料將導(dǎo)致每個筒的更輕重量和更低的運(yùn)輸能量成本，原因在于筒的自重和內(nèi)容物的重量之間的比值能夠被進(jìn)一步地降低。
[0013]然而副作用可能為:使用較薄(尤其是0.8毫米或更薄的)的鋼板，將對鋼筒的機(jī)械強(qiáng)度產(chǎn)生不利影響。
[0014]因此本發(fā)明的目的為提供一種鋼筒，所述鋼筒與現(xiàn)有鋼筒相比具有相對降低的重量、機(jī)械性能相同或更好。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0015]通過如下的鋼筒根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的，所述鋼筒由鋼板制成并且具有帶至少一個底部蓋的圓柱形形狀件，所述底部蓋與圓柱形形狀件密封連接，所述鋼筒包括在圓柱形形狀件的外周表面上的波紋圖案，其中波紋圖案包括聚集于至少一個簇中的多個波紋，并且每個簇中波紋具有大體相同的形狀和尺寸；每一個波紋包括波峰部分和波谷部分，并且波紋的波峰至波谷深度為大體上恒定的；在所述至少一個簇中每一個波峰部分具有大體上相同的彎曲波峰形狀，并且每一個波谷部分具有大體上相同的彎曲波谷形狀；波峰半徑大體上等于波谷半徑。
[0016]有利地，與W型珠波紋輪廓相比，所述至少一個波紋簇提供了改進(jìn)的筒壁的機(jī)械結(jié)構(gòu)增強(qiáng)件。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有如上所述的鋼筒，其中波峰部分相對于平均壁水平的最大高度與波谷部分相對于平均壁水平的最大高度大體相同。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有如上所述的鋼筒，其中，波峰部分和波谷部分中至少之一被限定為具有可變曲率半徑的彎曲段。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有如上所述的鋼筒，其中，波峰部分被限定為具有固定波峰半徑的圓形段，并且波谷部分被限定為具有固定波谷半徑的圓形段。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有如上所述的鋼筒，其中，鋼筒包括兩個波紋簇，一個簇布置于圓柱形形狀件的頂部部分中，并且另一個簇布置于底部部分中，頂部部分與底部部分被圓柱形形狀件的中間部分分開；中間部分沒有波紋。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有如上所述的鋼筒，其中，一個簇中的波紋的形狀和/尺寸分別與另一個簇中的波紋的形狀和/或尺寸不同。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有如上所述的鋼筒，其中，鋼筒包括波紋簇，所述簇布置于圓柱形形狀件的中間部分中，頂部部分定位于圓柱形形狀件的頂部部分和底部部分之間；頂部部分和底部部分沒有波紋。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有如上所述的鋼筒，其中，波峰半徑和/或波谷半徑為至少大約6毫米。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有如上所述的鋼筒，其中，波紋定位于至少大約15毫米的節(jié)距處。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供有如上所述的鋼筒，其中，波紋具有在大約2.5至大約6毫米之間的波峰至波谷深度。
[0026]進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及用于制造鋼筒的方法，包括:
[0027]-提供鋼板；_由鋼板生產(chǎn)圓柱形形狀件，-在圓柱形形狀件上生產(chǎn)多個波紋的圖案，以使得波紋位于圓柱形形狀件的外周表面上，其中，所述方法包括:將所述多個波紋聚集于至少一個簇中，和使波紋中的每一個具有大體相同的形狀和尺寸；針對每一個簇，使得波紋具有大體相同的形狀和尺寸；每一個波紋包括波峰部分和波谷部分，并且波紋的波峰至波谷深度為大體上恒定的；在所述至少一個簇中，使得每一個波峰部分具有大體上相同的彎曲波峰形狀，并且使得每一個波谷部分具有大體上相同的彎曲波谷部分，和使得波峰
半徑大體上等于波谷半徑。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]將在下文中參考示出本發(fā)明的說明性實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。將被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的是，本發(fā)明的其他替代和等價實(shí)施例能夠被構(gòu)想并且被簡化以實(shí)踐而不脫離本發(fā)明的真實(shí)精神，本發(fā)明的范圍將僅被附屬權(quán)利要求所限。
[0029]在下圖中，在每一個附圖中相同的參考標(biāo)記指代類似或一樣的部件。
[0030]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鋼筒的立體圖；
[0031]圖2示出圖1的鋼筒的波紋輪廓的視圖；
[0032]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的波紋輪廓的細(xì)節(jié)；
[0033]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鋼筒的立體圖；
[0034]圖5示出圖4的鋼筒的波紋輪廓的視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0035]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鋼筒的立體圖。
[0036]根據(jù)本發(fā)明的鋼筒I具有帶至少一個底部蓋4的圓柱形形狀件，所述至少一個底部蓋4與圓柱形部分2密封連接。圓柱形部分2由鋼板制成。
[0037]圓柱形部分2在其外周表面上包括頂部部分2a、底部部分2c，每一個均設(shè)置有多個波紋簇5、6。頂部部分和底部部分由中間部分2b分開，所述中間部分2b不含波紋、大體平坦且沒有波紋輪廓。
[0038]根據(jù)本發(fā)明，每一個波紋簇包括多個形狀和尺寸大體相同的波紋。
[0039]將在下文中參考圖2更詳細(xì)地描述每一個簇中的波紋圖案。
[0040]圖2示出圖1的鋼筒的壁中的波紋輪廓的剖視圖。
[0041]在圖2中，水平地示出鋼筒的圓柱形主要軸線。
[0042]在頂部部分2a和底部部分2c中，每一個簇中的波紋為彼此大體相同的。
[0043]應(yīng)當(dāng)理解的是，雖然對于兩個簇來說一個簇的波紋和另一個簇的波紋可以為大體相同的，但是也可行的是，一個簇中的大體相同的波紋可以與另一個簇中的大體相同的波紋不同。
[0044]每一個波紋包括波峰部分7 (相對于平均壁水平或位置升高)和波谷(或下降)部分8。波紋的波峰至波谷深度為大體上恒定的。
[0045]在實(shí)施例中，波峰部分相對于平均壁水平的最大高度與波谷部分相對于平均壁水平的最大高度大體相同。
[0046]波峰部分在平行于圓柱形形狀件的主要軸線方向上均具有大體上相同的彎曲波峰形狀，并且波谷部分也具有相同的彎曲波谷形狀。然而，波峰部分的曲率并非必需與波谷部分的曲率一樣。
[0047]還有，每一個波峰部分和/或波谷部分的曲率可以分別在波峰部分和/或波谷部分的寬度上為不恒定的。
[0048]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，波峰部分被限定為具有固定波峰半徑Rl的圓形段，并且波谷部分被限定為具有固定波谷半徑R2的圓形段。
[0049]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，波峰半徑Rl大體上等于波谷半徑R2。
[0050]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的波紋輪廓的細(xì)節(jié)。
[0051]筒的頂部部分2a的簇中的波紋數(shù)量優(yōu)選地與筒的底部部分2c中的波紋數(shù)量相同。
[0052]每一個簇內(nèi)所能夠?qū)崿F(xiàn)的波紋的波峰波谷半徑和節(jié)距主要由波紋工藝過程中鋼板的塑性變形和彈性變形以及強(qiáng)化來確定。
[0053]在示范性實(shí)施例中，鋼板具有0.8(0.75-0.85)毫米的標(biāo)稱厚度。每一個波紋的波峰至波谷深度選自2.5-6毫米的范圍，其在外周上在至少三個測量點(diǎn)處平均得到。
[0054]在實(shí)施例中，波峰半徑Rl被選定為最少(即至少)大約6毫米。類似地，波谷半徑R2被選定為最少大約6毫米。
[0055]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，波峰半徑Rl可以等于波谷半徑R2。
[0056]在替代的實(shí)施例中，波谷半徑R2被選擇為與波峰半徑Rl不同，且Rl或R2具有大約6毫米的最小半徑。
[0057]簇內(nèi)的波紋定位于大約15毫米的最小節(jié)距處。在每一個簇中的波紋數(shù)量最少為五個。
[0058]應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，波紋的波峰至波谷深度可以示出由鋼板的機(jī)械特性和制造工藝的變化而弓I起的變化，正如能夠被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的。
[0059]頂部部分2a中的波紋簇和底部部分2c中的波紋簇由平坦的中間部分2b分開。
[0060]平坦的中間部分2b可以有利地被用作筒的可打印區(qū)域。
[0061]應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，其中所述簇中的一個簇中的波紋的形狀和/或尺寸可以被設(shè)計(jì)為分別與另一個簇中的波紋的形狀和/或尺寸分別不同。
[0062]應(yīng)當(dāng)觀察到的是，對于相同的壁厚(即鋼板的厚度)來說，與僅具有兩個波紋或者具有兩個主要波紋和若干小波紋的現(xiàn)有鋼筒相比，本發(fā)明的鋼筒I具有更好的機(jī)械性能。
[0063]額外地，應(yīng)當(dāng)觀察到的是，根據(jù)本發(fā)明的具有相對較小壁厚的鋼筒具有至少與前述現(xiàn)有鋼筒相比至少等同的機(jī)械性能。
[0064]作為說明機(jī)械性能改進(jìn)的示例，在表I和表2中示出針對根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的鋼筒的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、以及與根據(jù)IS015750標(biāo)準(zhǔn)的570毫米標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)直徑(外直徑585毫米)的W型珠鋼筒的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對比。
[0065]實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)涉及在筒中具有均勻負(fù)載并且無負(fù)壓的動態(tài)壓縮試驗(yàn)(沿圓柱形主要軸線)并且涉及真空破裂測試。
[0066]測試數(shù)據(jù)示出用于0.9毫米標(biāo)稱厚度和0.8毫米標(biāo)稱厚度的鋼筒的結(jié)果。
[0067]根據(jù)這個示范性實(shí)施例的鋼筒具有在兩個簇(在頂部部分和底部部分中)中的波紋，且對于0.9毫米厚度的鋼筒來說，平均波峰至波谷深度為2.9毫米、每個簇中8個波紋，并且對于0.8毫米標(biāo)稱厚度的鋼筒來說，平均波峰至波谷深度為3.7毫米、每個簇中8個波紋。
[0068]表1.針對本發(fā)明的具有兩個波紋簇的鋼筒、以及針對現(xiàn)有W型珠筒的動態(tài)壓縮測試(破裂處的負(fù)載、均勻負(fù)載、無負(fù)壓)
[0069] 厚度(毫米)負(fù)載(kM)負(fù)載(kN)__示例實(shí)施例__現(xiàn)有鋼筒
___57__34_
_0,8__37__26_
[0070]表2.針對本發(fā)明的鋼筒、以及針對現(xiàn)有W型珠筒的真空破裂測試(破裂處的壓力[bar]);無外部負(fù)載
[0071]
厚度(毫米)壓力(bar )壓力(bar )__示例實(shí)施例__現(xiàn)有鋼筒
___-0.70__-0.66_
___-0.69__-0.58_
[0072]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鋼筒的立體圖。
[0073]在這個實(shí)施例中，鋼筒10具有帶至少一個底部蓋4的圓柱形形狀件，所述至少一個底部蓋4與圓柱形部分11密封連接。圓柱形部分11由鋼板制成。
[0074]圓柱形部分11在其外周表面上包括頂部部分I la、底部部分11c、以及設(shè)置有一個波紋簇圖案14的中間部分lib。頂部部分和底部部分不含波紋、大體上平坦且沒有波紋輪廓。
[0075]根據(jù)本發(fā)明，每一個波紋圖案包括多個形狀和尺寸大體上相同的波紋。
[0076]將在下文中參考圖4更詳細(xì)地描述簇中的波紋圖案。
[0077]圖5示出圖4的鋼筒的波紋輪廓的視圖。
[0078]在圖5中，水平地示出鋼筒的圓柱形主要軸線。
[0079]在中間部分Ilb中，簇中的波紋彼此大體相同。每一個波紋包括波峰部分7和波谷部分8。波紋的波峰至波谷深度為大體上恒定的。
[0080]在一個實(shí)施例中，波峰部分相對于平均壁水平的最大高度與波谷部分相對于平均壁水平的最大高度大體相同。
[0081]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，波峰部分被限定為具有固定波峰半徑Rl的圓形段，并且波谷部分被限定為具有固定波谷半徑R2的圓形段。
[0082]在進(jìn)一步的實(shí)施例中，波峰半徑Rl大體上等于波谷半徑R2。
[0083]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的波紋輪廓的細(xì)節(jié)。
[0084]在示范性實(shí)施例中，鋼板具有0.8(0.75-0.85)毫米的厚度。每一個波紋具有從
2.5-6毫米范圍中選定的波峰至波谷深度。波峰半徑Rl被選定為最少大約6毫米并且等于波谷半徑R2。波紋定位于大約15毫米的最小節(jié)距處。根據(jù)筒上的可用空間以及尺寸/節(jié)距選擇波紋數(shù)量。在示例中，每一個簇中的波紋數(shù)量被選擇為10至40個，例如20。
[0085]波紋可以示出由于鋼板的機(jī)械特性和制造工藝的變化而引起的波峰至波谷深度的一些變化，正如能夠被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的。
[0086]根據(jù)所獲得的機(jī)械性能，其他實(shí)施例是可行的。
[0087]在替代的實(shí)施例中，鋼板的厚度為最小0.5毫米。
[0088]能夠通過波紋機(jī)器制造上述鋼筒，所述波紋機(jī)器利用鋼板生產(chǎn)具有至少一個波紋簇的鋼筒。
[0089]根據(jù)一個方面，本發(fā)明涉及用于制造鋼筒的方法，包括:
[0090]-提供鋼板；
[0091]-由鋼板生產(chǎn)圓柱形形狀件，
[0092]-在圓柱形形狀件上產(chǎn)生多個波紋的圖案，以使得波紋位于圓柱形形狀件的外周表面上，
[0093]其中該方法包括:將所述多個波紋集中于至少一個簇中，并且為每一個波紋提供大體相同的形狀和尺寸。
[0094]如上所述的實(shí)施例示出具有多種規(guī)格(諸如尺寸、直徑和壁厚)的鋼筒的示例，以說明本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)本發(fā)明的鋼筒并非受限于具有這些規(guī)格的實(shí)施例。具有其他尺寸的鋼筒是可以構(gòu)想的并且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0095]對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)顯而易見的是，本發(fā)明的其他實(shí)施例能夠被構(gòu)想并且被簡化以實(shí)踐而不脫離本發(fā)明的真實(shí)精神，本發(fā)明的范圍僅受到最終授權(quán)的附屬權(quán)利要求的限制。本說明并非意欲限制本發(fā)明。
【權(quán)利要求】
1.一種鋼筒，所述鋼筒由鋼板制成并且具有帶至少一個底部蓋的圓柱形形狀件，所述底部蓋與圓柱形形狀件密封連接，所述鋼筒包括在圓柱形形狀件的外周表面上的波紋圖案，其中 波紋圖案包括聚集于至少一個簇中的多個波紋，并且 每個簇中波紋具有大體相同的形狀和尺寸；每一個波紋包括波峰部分和波谷部分，并且波紋的波峰至波谷深度為大體上恒定的； 在所述至少一個簇中每一個波峰部分具有大體上相同的彎曲波峰形狀，并且 每一個波谷部分具有大體上相同的彎曲波谷形狀； 波峰半徑大體上等于波谷半徑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼筒，其中，波峰部分相對于平均壁水平的最大高度與波谷部分相對于平均壁水平的最大高度大體相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼筒，其中，波峰部分和波谷部分中至少之一被限定為具有可變曲率半徑的彎曲段。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋼筒，其中，波峰部分被限定為具有固定波峰半徑的圓形段，并且波谷部分被限定為具有固定波谷半徑的圓形段。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一所述的鋼筒，其中，鋼筒包括兩個波紋簇，一個簇布置于圓柱形形狀件的頂部部分中，并且另一個簇布置于底部部分中，頂部部分與底部部分被圓柱形形狀件的中間部分分開；中間部分沒有波紋。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鋼筒，其中，一個簇中的波紋的形狀和/尺寸分別與另一個簇中的波紋的形狀和/或尺寸不同。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求1-4中任一所述的鋼筒，其中，鋼筒包括波紋簇，所述簇布置于圓柱形形狀件的中間部分中，頂部部分定位于圓柱形形狀件的頂部部分和底部部分之間；頂部部分和底部部分沒有波紋。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一所述的鋼筒，其中，波峰半徑和/或波谷半徑為至少大約6毫米。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的鋼筒，其中，波紋定位于至少大約15毫米的節(jié)距處。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求1-9中任一所述的鋼筒，其中，波紋具有在大約2.5至大約6毫米之間的波峰至波谷深度。
11.一種用于制造鋼筒的方法，包括: -提供鋼板； -由鋼板生產(chǎn)圓柱形形狀件， -在圓柱形形狀件上形成多個波紋的圖案，以使得波紋位于圓柱形形狀件的外周表面上， 其中，所述方法包括: 將所述多個波紋聚集于至少一個簇中，和 使波紋中的每一個具有大體相同的形狀和尺寸； 針對每一個簇，使得波紋具有大體相同的形狀和尺寸； 每一個波紋包括波峰部分和波谷部分，并且波紋的波峰至波谷深度為大體上恒定的； 在所述至少一個簇中，使得每一個波峰部分具有大體上相同的彎曲波峰形狀，并且使 得每一個波谷部分具有大體上相同的彎曲波谷部分，和
使得波峰半徑大體上等于波谷半徑。
【文檔編號】B21D51/12GK104159683SQ201280067288
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月7日
【發(fā)明者】D·C·E·霍倫斯范海寧根, P·J·塔米斯, J·穆爾德 申請人:格雷夫國際控股有限責(zé)任公司