耐熱瓶瓶身抗外力變形結構的製作方法
2023-05-27 02:56:21 1
專利名稱：耐熱瓶瓶身抗外力變形結構的製作方法
技術領域：
本實用新型為耐熱瓶瓶身抗外力變形結構，屬於瓶裝設計技術領域。
由於目前的耐熱瓶在充填時均採用熱充填，因此，瓶身在設計上，必須考慮熱充填液與瓶身外側大氣壓力的關係如下1．高溫充填液其高溫熱脹對瓶身的影響；2．充填液的深度×密度=重力壓(充填液對瓶身的側向正壓變形量)；3．充填液冷卻時其冷縮在瓶內的真空度，造成大氣壓力對耐熱瓶產生的負壓變形量。
在上述問題中之所以仍採用熱充填，主要在針對充填液為天然成分的產品如果汁、茶品等，可確保天然成分產品保存較長久的時間。
因此，耐熱瓶必須設計一應力集中區以克服下列兩點1．熱充填液充填後，在未封蓋前因液體的重力產生對外的壓力必須克服，以防常溫時瓶身永久變形，而無法維持原設計應力集中區的特點和功能；2．當充填液因耐熱瓶密封后，該充填液經冷卻而造成瓶內產生一負壓(真空現象)時，能將負壓所產生之應力集中在該集中區，以防止該耐熱瓶的變形(應變量)，以保持原設計之形狀及商業價值。
故，此應力集中區的設計為一必須重要的設計，且其最大功能在能克服上述之兩相反作用力之作用，而達到防止變形的功能；然而，傳統在設計上卻無法真正的解決上述問題，其乃將應力集中區平均分布在圓周上，以吸收來自於負壓變形的應力，且該集中區則利用平面或長條狀曲面為應力集中區設計。
請參閱
圖1A-C即為傳統在圓周上之應力集中區示意圖，此法的缺點甚多，其系採用彈性設計原理，其應力集中區W必須有相同的品質，然而實際常因生產的側向擠壓或充填時的垂直壓擠而造成各應力集中區的微量變形(如瓶身肉厚強度不均勻等)，或承受不等值壓應力而造成變形，致使以彈性設計的應力集中區無法復原而成為永久變形，如
圖1C當圓周上肉厚強度不均勻時，強度較弱一側先發生收縮變形向內凹，反而抑制較強一側的收縮而造成反向外凸如
圖1B，當然此一現象亦受真空度的大小所影響，其真空度越高越容易產生收縮變形。
為解決此一應力集中區因外力變形的缺點和問題，本實用新型的目的就是在設計上對抗熱重力，以防常溫永久變形為重點1．應用硬性設計以結構強度之力學原理來消除熱應力所造成的常溫永久變形，非傳統之彈性設計；2．以瓶身之軸向設計圓弧，藉由圓弧隨直徑的改變而增加瓶身強度；如圖3A-C所示，以A、B兩點為支撐點，當瓶內之熱重力P(密度×深度)向外施於應力集中區時熱重力Pi′大於造成應力F′由兩端支撐點A、B向中心集中區壓縮狀態，使中心的圓弧C之弧徑變小如圖3C之C′，而該圓弧C的強度隨直徑R的變小而增強，因此當Pi′→↑時，R→R′變小(↓)則圓弧C強度→圓弧強度C′變大(↑)故利用此原理設計出對抗熱重力的硬性應力集中區，而傳統的設計如
圖1A-C所示，其彈性設計不過中心線，當應力集中區W受熱重力時，其應力集中區W必超越中心線如
圖1B，待密封冷卻後再收縮復原為彈性設計，如上述受瓶身肉厚及真空度的大小的影響使收縮無法復原維持在
圖1B狀態為永久變形。
本實用新型耐熱瓶瓶身抗外力變形結構，其系在耐熱瓶瓶身之圓周上，沿耐熱瓶之軸向設一復曲面的應力集中區，藉由該復曲面使瓶內、外承受之壓力分散在不同的作用點，而達到相互平衡使耐熱瓶不變形的功效。該復曲面兩側連設有斜面沿周向以強化應力集中區之結構，使應力集中區的復曲面不因外力而彎曲變形。
本實用新型的優點是解決了傳統瓶類結構因受外力作用而產生變形的問題，能保持熱充填不變形。
本實用新型具有如下附圖
圖1A、B、C．系傳統之應力集中區示意圖。
圖2．系本實用新型外觀形狀示意圖。
圖3A、B、C．系本實用新型之應力原理示意圖。
圖4A、B、C．系本實用新型之應力集中區示意圖。
圖5．系本實用新型之應力集中區作用力示意圖。
圖6．系本實用新型之應力集中區周向結構示意圖。
圖中標號如下W．應力集中區 W′．反向集中區P．熱重力G．外應力 Pi．側向壓 A．支撐點B．支撐點 F．應力C．圓弧H．復曲面 D1．弦長 D2．弦長D3．弦長M．斜面M′．曲線茲舉實施例並配合附圖詳述如下請參閱圖4A-C、圖5所示，在中心線上設計一復曲面H，使該復曲面H貫穿在中心線兩側，而構成應力之集中區W及反向集中區W′，以提高軸向在抗負壓時，對真空抵抗力的提升為目的，當向外之熱重力P產生，受內凹之集中區W使熱重力P之側向壓Pi朝反向集中區W′作用，此為集中區W因內凹曲面設計形成抗外凸結構，同理，瓶外側之大氣壓力形成之外壓力G，受反向集中區W′作用而集中在集中區W之瓶外側，形成圓力點集中原理，使內外壓應力集中點不同，減少各負壓力之差異；經由此一設計，當外壓力G增大於熱重力P的側向壓時，反向集中區W′亦相對的增力，使應力復曲面H(應力曲線)與外應力G及反向集中區W′之熱重力的側向壓產生相互平衡，進而達到防止應力變形之目的，使耐熱瓶保持原設計之形狀。
請參閱圖6所示，在復曲面H之兩側設一斜面M，其與復曲面H之弦長D1、D2、D3的接合端形成一曲線M′，而形成一橋梁的周向強化結構，作為復曲面H的軸向彎曲的強化功能，同時，弦長D2＜D1及D3使復曲面H與斜平面M之梁距原理，構成以最小的跨距形成沿周向強化應力集中區之結構，進而提高耐熱瓶受高溫充填液充填後再冷卻的過程中耐熱瓶不會產生結構變形。
權利要求1．一種耐熱瓶瓶身抗外力變形結構，其特徵在於其系在耐熱瓶瓶身之圓周上，沿耐熱瓶之軸向設一復曲面的應力集中區，復曲面兩側連設有斜面。
專利摘要本實用新型提供耐熱瓶瓶身抗外力變形結構,系在耐熱瓶瓶身軸向設有復曲面,復曲面兩側連設有斜面,該種結構能保持瓶身不因外力而產生瓶身變形。
文檔編號B65D1/02GK2312179SQ9721886
公開日1999年3月31日 申請日期1997年7月2日 優先權日1997年7月2日
發明者秦光澤 申請人:秦光澤