专利名称：组合式螺圈钢桶封闭器及密封方法
技术领域：
本发明涉及包装钢桶领域内一种组合式螺圈钢桶封闭器，该封闭器采用桶顶盖与密封圈直接接触的密封结构。本发明还涉及组合式螺圈封闭器的密封方法。
背景技术：
200升或英制216.5升闭口钢桶是目前世界上使用最广泛的钢制包装容器，它的桶顶盖上有2只嵌入式八角螺圈封闭器、G2封闭器是注入口(排放口)用于注入或排出原料，G3/4封闭器是透气口，用于注入或排出原料时打开透气口，平衡钢桶内外空气压力差，保证注入和排出工作正常进行。
这种嵌入式螺圈封闭器使用前，必须要在桶顶盖上固定一只带密封面和内螺纹的八角螺圈，所以先要在桶顶盖上冲压出八角形凸台和向上的翻孔，然后把套上橡胶衬圈的八角螺圈嵌入桶顶盖凸台翻孔内，在冲床上用卷边模具将螺圈工艺管壁向外翻卷并包裹住桶顶盖凸台翻孔，由于螺圈翻卷包裹挤压的作用，螺圈上的橡胶衬圈被压迫变形，充填入桶顶盖凸台翻孔与螺圈之间的间隙中，利用衬圈橡胶弹性体形成一道密封阻隔带，阻止桶内液体通过桶顶盖和八角螺圈之间的间隙渗漏出去，螺圈翻卷后形成的圆弧凹槽又做为密封面使用，当桶内装入液体物质后，将带有密封圈的桶塞旋入螺圈内，密封圈受到压缩使橡胶弹性体在螺圈凹槽和桶塞组成的环形密封槽内形成一道密封阻隔带，防止桶内液体从螺圈和桶塞之间的螺纹间隙渗漏出去。嵌入式八角螺圈封闭器的密封方法是先在桶顶盖上永久固定一只能与桶塞通过螺纹连接的螺圈，并把螺圈与桶顶盖联接处用衬圈密封。装入原料后再用桶塞和密封垫圈通过螺纹与螺圈联接密封，最终达到封闭钢桶的目的。
嵌入式八角螺圈封闭器是一种需要二次密封的间接式封闭器，由此可见桶内液体向外渗漏就存在两条通道，一条是桶顶盖凸台翻孔与嵌入式八角螺圈翻卷边锁装后的装配间隙，另一条是八角螺圈与桶塞安装后的螺纹间隙。当然这两条间隙通道都被螺圈衬圈和桶塞垫圈密封阻隔，钢桶在一般情况下是不会渗漏的。
但钢桶在运输和装卸中受到冲击、震动和跌落时，使桶内压力升高，钢桶桶顶盖产生变形，嵌入式八角螺圈就会在桶顶盖凸台翻孔卷边处产生较大间隙或者脱开，衬圈密封失去作用，造成桶内液体渗漏，这种嵌入式八角螺圈封闭器结构简单，安装方便，但翻卷边锁装机械强度不高，不能承受桶顶盖较大震动和变形。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在上述嵌入式八角螺圈封闭器基础上，提供一种桶顶盖与密封圈直接接触的组合式螺圈钢桶封闭器，本发明还提供一种组合式螺圈钢桶封闭器的密封方法。
为了解决上述技术问题，本发明对桶顶盖凸台翻孔结构作了改进，将凸台翻孔方向翻转180°，使翻孔方向朝向桶内，使桶顶盖凸台反面形成一个倒U字形环状浅槽。
为了满足桶顶盖与密封圈直接接触的特殊要求，本发明对螺圈结构也作了改进，螺圈也翻转180°，法兰平面向上，并在法兰平面靠近螺纹处冲压一个凹台，为了能使凹台螺圈与桶顶盖凸台永久联接，本发明在凹台螺圈法兰平面上冲压8个圆锥形凸焊点，便于电阻焊联接。
为了解决凹台螺圈倒置安装后，螺圈凸向桶顶盖内部，影响桶内残液排空能力，本发明在凹台螺圈台阶上靠近螺纹内径处钻4只与螺圈轴线呈60°的排水孔，排水孔朝向桶外，一旦堵塞可方便清理、疏通。
本发明提供的组合式螺圈封闭器的密封方法，是将桶顶盖凸台翻孔与凹台螺圈通过电阻凸焊永久联接，形成组合螺圈，桶顶盖凸台翻孔依托凹台螺圈作为密封面。当装有密封圈的桶塞旋入组合螺圈，桶塞将桶顶盖凸台翻孔和密封圈牢牢夹紧在凹台内，密封圈受到压缩产生回弹力，在桶顶盖凸台翻孔和桶塞环形槽固定空间内形成密封作用，当钢桶在装卸中受到跌落，桶内压力迅速上升，环形槽固定空间能使密封圈借助桶内介质压力产生自封作用。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步详细说明图1为本发明组合式螺圈钢桶封闭器的整体剖视图；图2为图1所示的桶顶盖凸台2的剖视图；图3为图1所示的凹台螺圈3的剖视图；图4为图3所示的凹台螺圈3的俯视图；图5为图1所示的组合式钢桶封闭器桶塞安装前局部剖视图；图6为图1所示的组合式钢桶封闭器，桶塞安装后局部剖视图。
具体实施例方式
图1为本发明组合式螺圈钢桶封闭的整体剖视图，在桶顶盖1上冲压凸台2和一个向桶内弯曲的凸台翻孔10，凹台螺圈3通过电阻凸焊点7与凸台2永久联接在一起、形成组合螺圈6。凹台螺圈3与凸台2联接面间隙中没有密封衬圈和其他填料，二者之间是不密封的。组合螺圈6的作用是将凹台螺圈3自身的结构强度和螺纹夹紧功能部分转移到桶顶盖凸台2和凸台翻孔10，使组合后的桶顶盖凸台翻孔10能够承受很大的接触压力，并作为密封面使用。当带有密封圈5的桶塞4旋入组合螺圈6，密封圈5就直接压在桶顶盖凸台翻孔10上，当桶塞4压紧定位后，密封圈5利用压缩产生的回弹力在桶顶盖凸台翻孔10，凹台螺圈3和桶塞4之间形成的环状密封槽空间8内。形成一道橡胶弹性体阻隔带。能有效防止桶内液体渗漏。
从图2可知，桶顶盖1上的凸台2中间有一个凸台翻孔10，翻孔的直径为60.4毫米，凸台2与翻孔10的过渡处圆孤12是密封圈5的导向部位，圆弧12的半径为2.25毫米，最大不超过2.50毫米。翻孔高度从凸台2的平面到翻孔底面13为3.50毫米，凸台2高出桶顶盖1为5.0毫米，凸台2的反面16与凸台翻孔外壁15和凸台内壁17形成的倒U字形环状浅槽18的宽度应保证装配时与凹台螺圈3的法兰外径28和凹台内壁22保持0.3毫米至0.5毫米的安装调整间隙。
图3、图4所示的凹台螺圈3可采用下列加工步骤制造，先落料拉深冲压出螺圈毛坯件，然后冲孔整形将毛坯件精整到零件要求的工艺尺寸，再冲压凹台23、凸焊点21、钻排水孔24，最后上攻丝机，攻制管螺纹29。凹台23的直径为64.0毫米，凹台深度为3.0毫米，凹台螺圈法兰平面20与凹台壁22的过渡圆弧27的半径为1.0毫米，凹台壁22与凹台台阶25的过渡圆弧26的半径也是1.0毫米，凹台台阶25与螺圈孔30的圆弧19半径不大于1.75毫米。圆锥形凸焊点21的直径为2.4毫米，高度为2.0毫米。排水孔24的直径为3.0毫米，注入口凹台螺圈攻制G2 55°非密封管螺纹，透气口凹台螺圈攻制G3/4 55°非密封管螺纹。凹台螺圈材料厚度为2.8毫米，总高度为13.5毫米。凹台螺圈法兰直径为82.0毫米，如保留八角形，其对边尺寸为77.9毫米。
当凹台螺圈3与桶顶盖凸台2通过电阻凸焊组装时，凹台螺圈3法兰面上凸焊点21，在电阻焊机的压力和强大电流通过凸焊点时产生的高温下熔化，凸焊点21的尖锥边熔化边挤入凸台底面16正在溶化的材料中，直到凹台螺圈法兰面20与凸台底面16全部贴合，凸焊点21全部熔化挤入凸台底面16的材料中熔为一体。冷却后形成牢固的凸焊熔核7，使凹台螺圈3与凸台2永久紧密联接在一起，形成组合螺圈6，凸焊熔核直径约为3.0毫米，每个凸焊点焊接强度大于20N·m。G2组合螺圈6的整体焊接强度大于160N·m，G3/4组合螺圈的整体焊接强度大于100N·m。组合螺圈6成形后凸台翻孔10与凹台螺圈3的同轴度允差0.2毫米。桶塞4采用标准钢制挤压结构桶塞，所有结构尺寸不改变，密封垫圈5采用标准距形橡胶密封圈，所有结构尺寸不改变。
组合螺圈钢桶封闭器的密封方法如图5、图6所示，当桶塞4套上密封圈5旋入组合螺圈6，密封圈在桶塞4的颈部35定位和桶塞盖边34的压迫下，首先接触到凸台翻孔圆弧面12，并在圆弧面12的导向下滑入组合螺圈6的翻孔10内，密封圈5继续受到挤压开始变形，并顺着桶顶盖凸台翻孔壁11和桶塞颈部35形成的环形槽8向下移动，随着密封圈5的挤压力增大，桶顶盖凸台翻孔10的直径会产生微小的弹性变形，使翻孔10的直径扩大，桶顶盖翻孔外壁15与凹台螺圈内壁22的间隙39逐渐减小。当翻孔外壁15接触到凹台螺圈内壁22时，由于其支撑定位作用，翻孔直径停止变化，随着桶塞4的盖边尖角31或桶塞盖底面34接触到桶顶盖凸台翻孔圆弧面12时，翻孔10在桶塞4的盖边33的压力下会向桶内产生微小的弹性变形，翻孔底边13与凹台螺圈台阶25的间隙38逐渐减小，当翻孔尖角14接触到凹台螺圈圆弧26或翻孔底边13接触到凹台螺圈台阶25时，由于凹台螺圈台阶25的支撑定位作用，桶顶盖翻孔10停止下降，桶塞4盖边尖角31和桶塞盖底面34同时受到凸台2和翻孔圆弧12的定位而停止下降。
此时距形密封圈5在桶顶盖凸台翻孔内壁11和桶塞4的颈部35、桶塞盖边34之间组成的环状密封槽固定空间8内，形成一道弹性体阻隔带。它产生的初始接触压力比较大，足以阻止一般情况下桶内液体渗漏。
当钢桶在运输或装卸中受到冲击、跌落，桶内液体受到挤压或环境温度变化，引起桶内化学物质蒸汽压升高时，由于凹台螺圈3不直接与密封圈5接触，凹台螺圈法兰面20与桶顶盖凸台底面16之间的凸焊间隙40与桶内空间连通，凹台螺圈3的内螺纹29与桶塞4的外螺纹36的螺纹间隙37也与桶内空间连通，凹台螺圈完全处于桶内压力中，螺圈表面没有压力差，所以桶内压力不会对凹台螺圈产生任何影响。
由于桶顶盖凸台2与凹台螺圈3通过电阻凸焊联接成组合螺圈6，桶顶盖凸台翻孔10和密封圈5被凹台螺圈3和桶塞4牢牢夹在凹台23内，它们的整体刚度很好，不会因桶内介质压力升高而产生变形。桶内压力只能通过桶顶盖凸台底面16与凹台螺圈法兰面20的联接间隙40和凹台螺圈内螺纹29与桶塞外螺纹36的螺纹间隙37对密封槽固定空间8内的密封圈5产生挤压力。密封圈5在桶内压力作用下，朝作用力方向移动，密封圈5在向桶顶盖凸台翻孔圆弧12与桶塞盖边尖角31形成的剩余空间移动时改变断面形状，使所有空间充满橡胶弹性体，密封面上的接触压力随着桶内压力相应升高。这种借助桶内介质本身压力来改变密封圈接触状态使之实现密封的过程，又称为“自封作用”。自封作用使桶顶盖凸台翻孔内壁11和桶塞颈部35、桶塞盖边34密封面上的接触压力总是大于桶内压力，这种结构的密封方法使组合式螺圈钢桶封闭器具有优良的密封性能。
本发明不局限于桶顶盖凸台翻孔形状和凹台螺圈形状，只要桶顶盖凸台翻孔朝向桶内，并作为密封面直接与密封圈接触，在桶塞和螺圈夹紧下，具有密封功能，均属于本发明范围。
权利要求
1.一种组合式螺圈钢桶封闭器，它包括桶顶盖凸台(2)、凹台螺圈(3)、桶塞(4)和密封圈(5)，其特征在于桶顶盖凸台(2)与凹台螺圈(3)通过电阻凸焊永久连接形成组合螺圈(6)，使桶顶盖凸台翻孔(10)有能力作为密封面。当桶塞(4)旋入组合螺圈(6)，密封圈(5)在凸台翻孔(10)、凹台螺圈(3)和桶塞(4)组合的环形槽固定空间内形成一道橡胶弹性体阻隔带。
2.按照权力要求1所述的组合式螺圈钢桶密封器，其特征在于所述的桶顶盖凸台(2)外观为圆盘形、也可以是八角形。凸台(2)中间有一个向桶内弯曲的圆柱形翻孔(10)，翻孔也可以是L形、圆弧形，翻孔(10)的内壁(11)和翻孔圆弧(12)是密封圈接触面。
3.按照权力要求1所述的组合螺圈钢桶封闭器，其特征在于所述的凹台螺圈(3)，外形是圆法兰形，也可以是八角法兰形，法兰面(20)有一个圆柱形凹台(23)，凹台也可以是锥形、圆弧形。凹台内壁(22)是桶顶盖凸台翻孔外壁(15)的支撑面，凹台台阶(25)是桶顶盖凸台翻孔底面(13)的支撑面。
4.按照权力要求1所述的组合式螺圈钢桶封闭器，其特征在于所述的凹台螺圈(3)在法兰面(20)上冲压8个圆锥形凸焊点。
5.按照权力要求1所述的组合式螺圈钢桶封闭器，其特征在于所述的凸台翻孔(10)，凹台螺圈(3)和桶塞(4)组成的环形槽固定空间，是一个封闭的固定空间。
6.一种组合式螺圈钢桶封闭器的密封方法，桶顶盖凸台(2)与凹台螺圈(3)通过电阻凸焊永久联接，形成组合螺圈(6)，桶顶盖凸台翻孔(10)依托凹台螺圈(3)成为密封面，密封圈(5)在桶顶盖凸台翻孔(10)凹台螺圈(3)和桶塞(4)组成的环形槽固定空间内形成一道橡胶弹性体阻隔带，它所产生的初始压力足以阻止桶内液体渗漏。当钢桶在运输或装卸中受到跌落桶内液体压力迅速上升，封闭的环形槽固定空间能使密封圈(5)借助桶内介质压力，改变密封圈截面形状，使密封面上的接触压力总是大于桶内介质压力。
7.按照权力要求6所述的密封方法，其特征在于所述的组合螺圈(6)通过电阻凸焊联接，将凹台螺圈(3)的结构强度转移到桶顶盖凸台翻孔(10)，使凸台翻孔(10)能承受很大的接触压力，并作为密封面使用。
8.按照权力要求6所述的密封方法，其特征在于所述的凹台螺圈(3)与桶顶盖凸台(2)通过电阻凸焊永久联接时，联接面间隙不使用密封材料。
9.按照权力要求6所述的密封方法，其特征在于所述的组合螺圈(6)采用桶顶盖凸台翻孔(10)直接与密封圈(5)接触，组合式螺圈钢桶封闭器整个密封过程只使用一只密封圈。
10.按照权力要求6所述的密封方法，其特征在于所述的桶顶盖凸台翻孔(10)、凹台螺圈(3)和桶塞(4)组成的环形槽固定空间，不但能使密封圈(5)产生密封作用，还能使密封圈(5)借助桶内介质压力在其中产生自封作用。
全文摘要
本发明公开了包装钢桶领域内一种组合式螺圈钢桶封闭器及密封方法。本发明组合式螺圈钢桶密封器，通过电阻凸焊将桶顶盖凸台(2)和凹台螺圈(3)永久连接在一起、形成组合螺圈(6)，使桶顶盖凸台(2)和凸台翻孔(10)具有定位，密封功能。当带有密封圈(5)的桶塞(4)旋入组合螺圈(6)，密封圈(5)利用压缩产生的回弹力在桶顶盖凸台翻孔(10)和桶塞(4)组成的环状密封槽固定空间内形成一道橡胶弹性体阻隔带，可有效防止桶内液体渗漏。当钢桶在运输和装卸中受到冲击、跌落时，桶内液体受到挤压，这种密封结构能借助桶内产生的介质压力，改变密封圈的接触状态，使密封面上产生的接触压力总能大于桶内压力。
文档编号B65D47/32GK101070108SQ20071002244
公开日2007年11月14日 申请日期2007年5月21日 优先权日2007年5月21日
发明者张连元 申请人:张连元