專利名稱：帶摩擦焊接插頭的吹塑壓力罐的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明總體涉及一種由聚合物組件制造壓力罐的方法和裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及一種將這種壓力罐的吹模組件與其注塑組件連接在一起的方法和裝置。
這種現(xiàn)有技術(shù)中的方法已經(jīng)被證明是昂貴的，并且其實用性也值得懷疑；由這種方法連接的插頭在罐體和插頭之間沒有產(chǎn)生足夠的緊密密封，尤其是如果罐在使用期間經(jīng)受內(nèi)部壓力或溫度循環(huán)的情況下。
解決現(xiàn)有技術(shù)缺陷的一種嘗試在Liekens等人的專利號為4994132的美國專利中描述。按照Liekens的專利，所述壓力罐體是由一個圍繞插頭的型坯吹塑制成的，所述插頭與型坯的內(nèi)表面充分間隔開，以致在側(cè)壁的形成過程中不會被熱量損壞。當所述吹塑體形成后但是在其被冷卻前，將所述插頭從正好在所述腔體內(nèi)的一個位置向著在所述吹塑體的開口的內(nèi)表面移動。然后所述插頭由包圍所述開口的熱塑性罐體材料熔化，將保持固定插頭的裝置抽出。Liekens的這種方法有一些缺點，該方法需要復雜的制造設備和幾乎熔化連接的組件，這樣有形成熱變形的危險，并且有損壞離開熔化位置的罐體側(cè)壁的危險。
被稱作摩擦焊接的工藝技術(shù)在將兩個容器組件焊接在一起時的某些容器應用場合中也是已知的。授予Fortuna等人的美國專利4762249描述了一種將熱塑性材料容器端摩擦焊接到由一種復合材料制成的圓柱體容器體上的工藝技術(shù)。所述圓柱體具有一個厚紙板體和一層熱塑性塑料涂層。這種圓柱體涂層是摩擦焊接到所述容器端的。這種類型的容器對于包裝無壓力的液體如冷凍橘汁和油是有用的。Fortuna等人的美國專利4762249描述了在復合材料圓柱體的熱塑塑料層和熱塑塑料容器端之間的一個豎向界面(即，與所述圓柱體軸線對準的一個)。授予Fortuna的其它美國專利(如US4584037和US4534751)描述了類似的制造方法。授予Woerz的美國專利4353761和4411726描述了帶有一個向下懸垂凸緣邊的熱塑塑料端件，該件摩擦焊接到由內(nèi)襯以熱塑塑料的紙板制成的一個復合材料圓柱體開口端的內(nèi)部熱塑塑料涂層上。所述向下懸掛的凸緣邊或片帶有一個稍稍向內(nèi)的斜度。
授予Fortuna的美國專利4466845描述了兩個吹塑容器組件(一個頂部和一個底部)。沿縱向設置的所述頂部和底部組件的邊緣以過盈配合配合在一起并且摩擦焊接起來。所披露的這些容器為一些相對小的容器，并提供用于加壓的液體，如啤酒和汽水。
授予Barlics的美國專利4606470描述了一個容器的頸部，該頸部適合于通過摩擦焊接到一個容器蓋上而永久地被閉合。所述摩擦焊接沿著一個豎向界面進行，由摩擦焊接產(chǎn)生的碎屑被置于為此目的而設置的一個槽內(nèi)。
這些現(xiàn)有技術(shù)中沒有一個披露用摩擦焊接方法制造大型的塑料壓力罐，而沿著圓柱形界面的粘結(jié)方法在長時間的壓力下可能不足以保持完全密封。
提供一個設備來旋轉(zhuǎn)所述容器體和插頭中的至少一個，使得它們中的一個相對于另一個旋轉(zhuǎn)，并且沿軸線將它們移動靠近在一起直到所述旋轉(zhuǎn)非圓柱表面接觸為止。響應于這種接觸以及一個組件相對于另一個組件的旋轉(zhuǎn)運動，所述旋轉(zhuǎn)非圓柱形表面相互摩擦焊接在一起而在所述兩個部件之間形成一個不透液體的接合，所述接合足以承受加壓的液體和由于溫度循環(huán)過程中不同的撓曲性所產(chǎn)生的分離力。
按照本發(fā)明的另一方面，在將容器體和插頭接合在一起之前，在鄰近容器體孔的外表面上提供一個被犧牲消耗掉的焊道。在至少是圍繞所述孔的區(qū)域內(nèi)形成所述容器體的所述熱塑塑料的粘度被選擇成低于所述插頭的粘度。以這種方式，所述焊道的材料被用于形成所述兩個組件沿著其界面的摩擦焊接。
按照本發(fā)明的又一個方面，所述容器體的初始輪廓包括一個區(qū)域，在摩擦焊接過程中，該區(qū)域最先被接觸，并且被犧牲消耗掉而形成熔化的焊道。在所述容器體上形成的凸肩作為一個進一步的焊接面，它保證在加工完成后的容器的溫度循環(huán)期間，所述插頭和容器體組件將不分離。
按照本發(fā)明的進一步的方面，鄰近所述孔的吹塑容器體的外表面相對于遠離所述孔的容器體的外表面被成形為一個凹陷部分。換言之，所述容器體的外表面靠近所述孔徑向向內(nèi)呈臺階狀。所述插頭的第二個界面被容納在所述凹陷部分內(nèi)。所述凹陷部分用于引導被犧牲消耗焊道的所述熔化材料，以便將該被熔化的材料置于一個有益位置，并且一旦所述兩個組件被接合在一起就形成一個大體上連續(xù)的外表面。
圖5是本發(fā)明插頭和罐襯套的詳細軸向剖面圖，交叉重疊的插頭和罐襯套的圖象表示在摩擦焊中犧牲消耗的材料；圖6是本發(fā)明罐的襯套/插頭部分剖面圖和其摩擦焊機的部分正視圖；圖7是圖6的詳圖，表示本發(fā)明的插頭驅(qū)動頭組件；圖8是本發(fā)明襯套側(cè)壁的一部分被去除后的插頭和罐襯套體的軸向剖面示意圖，表示組裝的第一步驟；圖9類似于圖8是一個剖面示意圖，表示組裝的第二步驟；圖9a是圖9中一部分的放大圖；

圖10是類似于圖8和圖9的剖面示意圖，表示組裝的最后步驟；圖10a是圖10的詳圖；圖11是按照本發(fā)明第二實施例的一個完整容器的端部等軸視圖，表示兩個插頭的使用；圖12是圖11所示的容器的端視圖；圖13是圖11所示容器的端部的側(cè)視圖。
所示實施方案詳述圖1示出一個如罐襯套體20這樣的容器的本體件。在所述的實施例中，罐襯套體20繞軸線22形成。罐襯套20的縮短型的一端24以虛線表示，所述罐襯套20的縮短型的整體長度稍微小于一英尺。所述的具有相同直徑的罐襯套體20和較長的罐襯套體可以采用吹塑法工藝容易地制造。較長的罐襯套體20(長度約18英寸)具有在26處虛線表示的一個端壁。更長一些的罐襯套體按照本發(fā)明制造。罐襯套體20的圓柱形側(cè)壁28可延伸一段距離，使得整個罐襯套的長度為三英尺或更多。
所述罐襯套體20由熱塑性材料制成，在所描述的實施例中是由比重為0.940的高密度聚乙烯(HDPE)聚合物制成。其它在摩擦熱作用下熔化的合適的熱塑性材料也可被采用，例如ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)，其它苯乙烯聚合物例如SAN、聚丙烯、尼龍和聚亞苯基氧化物(PPO)。所述罐襯套體20的壁30足夠厚可以承受例如200psi壓力下的液體。
所述罐襯套體20在其兩個軸向端具有彎曲端壁32和24或26。在圖2中以正面視圖表示一個相對的或無開口端壁26。
所述襯套體20有一個將該襯套體20的內(nèi)部與外界連通的開口34。在所描述的實施例中，圓形開口34端接在端壁32上并且繞本體軸線22形成。至少在開口34的附近，形成成形為非圓柱形旋轉(zhuǎn)面的端壁32的外表面36，例如在所述實施例中表示的平直凸出彎曲表面36。在可替換實施例中，所述表面36可以是一個圓盤、一個拋物面、一個旋轉(zhuǎn)橢圓球面、一個截頭圓錐面或一個更復雜的形狀，其截面可以是光滑連續(xù)的或不連續(xù)的或呈臺階狀，或者向著外面翻轉(zhuǎn)或者向著內(nèi)部翻轉(zhuǎn)。一個通常的凸出彎曲面36是優(yōu)選的，這是由于其承受壓力的特性和通過吹塑法比較容易加工生產(chǎn)的特性決定的。
在未示出的又一個實施例中，開口34不必與襯套體軸線22共軸。開口34可被改為在圓柱形側(cè)壁30的一部分上形成，只要側(cè)壁30的外表面的附近部分與圍繞開口34軸線旋轉(zhuǎn)的非圓柱形表面相符即可。在這些可替換的實施例中，在繞開口34的周邊形成一個凸臺，其具有一個偏離于側(cè)壁30的總圓柱形外表面的表面。
所述外表面36具有繞開口34形成的一個凹陷部分38。該凹陷部分38具有上部側(cè)表面或交界面41。
在圖3和圖4中表示的襯套體20的示例性插頭42是一個螺紋接頭。類似于襯套體20，所述插頭也是由如高密度聚乙烯這樣的熱塑性材料制成，代替這種材料可以采用其它的熱塑性聚合物，如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、其它如SAN這樣的苯乙烯共聚物、聚丙烯、尼龍和聚亞苯基氧化物(PPO)。優(yōu)選地，在熔化狀態(tài)下插頭42的粘度高于在相同溫度下的本體20的粘度，或者至少高于開口34周圍的本體20的組分粘度。在插頭42的組分中玻璃纖維顆粒中的夾雜物將其粘度提高了一個量，該量足以引起所述的摩擦熔化并且將開口34周圍的襯套體材料的某些部分移動，而插頭42的材料一點也沒有移動。在插頭玻璃纖維顆粒中的夾雜物也使得插頭表面磨耗更大，加強了下面描述的摩擦焊過程。在所描述的實施例中，插頭42的組分中含有約30％的玻璃纖維，插頭42的熔點為約204℃。襯套體20的熔點約為204℃。在一個可替換實施例中，可選擇使插頭42的組分比襯套體20的組分的熔點高。
由于其作為如其它管道裝置或流體運載部件的一個接頭的特定作用，插頭42的制造公差比吹塑法制成的襯套體20的公差窄，并且其具有不同的組分，即將玻璃纖維吹制其內(nèi)。為此，將插頭42作為一個單獨件通過注塑法形成。所描述的插頭42是一個螺紋接頭，在其向下延伸的主側(cè)壁48的圓柱表面46的內(nèi)側(cè)具有螺紋44。側(cè)壁48的外表面50是一個從上部邊界凹進環(huán)形表面或止擋部分52到插頭42之下端54的圓柱形。
凹進表面52在本實施例中是一個在垂直于軸線22的平面內(nèi)形成的環(huán)狀盤，該凹進表面52沿向外輻射的方向由一個向下延伸的圓柱表面56限制，該表面56向下延伸一段短的距離，如延伸0.16％英寸。在其底端，所述向下延伸的表面與徑向向外輻射的延伸表面58形成一個角，該角在所述實施例中垂直于軸線22并向外延伸約1/10英寸。進一步，更向外隔開的圓柱形表面59從水平面58的外邊緣向下延伸到一個點61。一個邊緣或凸緣62的下表面或界面60從該點向下并向外相對于軸線22以一個銳角延伸。界面60是一個繞軸線22旋轉(zhuǎn)的非圓柱形表面，以致它可以將一個軸向力的分力傳遞給被設計為與之匹配的凹陷部分38的表面41(圖4)。在所描述的實施例中，界面60呈凹形彎曲，其彎曲形狀與凹陷部分38的凸出彎曲表面41互補。所述裙緣62終止于一個外邊界64。選擇凹陷部分38的深度和外徑邊界尺寸以及裙緣62的厚度和外徑裙界尺寸，以致所述裙緣62與經(jīng)過摩擦焊接而熔化的材料一起填充所述凹陷部分38。在這種方式中，完成后的容器端壁的外表面將大體上是連續(xù)的。
如圖5所示，當插頭重疊在被設計用來與之連接的開口34之上時，很清楚襯套體20的直立側(cè)壁或邊緣40的一部分68與插頭42的輪廓不符合。通過部分68的頂面70與凹進表面52接觸并且相對于其旋轉(zhuǎn)所述表面52，側(cè)壁40的部分68和在其下面一個較小程度形成的襯套凸肩70由所產(chǎn)生的摩擦而發(fā)生熔化，隨后在所述摩擦焊接中，接觸并旋轉(zhuǎn)在側(cè)壁40之凸肩70上的插頭表面58以形成一個熔化焊縫。這種熱塑性材料的流體焊縫流到一面由裙緣62的下部內(nèi)表面60界定、另一面由凹陷部分38的表面41界定的槽74中。當熔化材料離開產(chǎn)生摩擦熱的區(qū)域時，其冷卻并且再凝固，在下部插頭表面60和凹陷部分38的橫向表面41之間形成一個堅固且寬的圓周焊縫。凹陷部分38的端部凸緣76作為凹陷部分38的邊界并用于保持熔化材料。
圖6是由80表示的機器一部分的正視圖，該機器用來將插頭42摩擦焊接到襯套體20的開口34內(nèi)。圖6表示剛剛連接到襯套體20上的插頭42和在一個縮回位置的機器80。一個馬達82(在本實施例中是一個線性液壓馬達)控制框架83的水平位置。連接到框架83上的是一個旋轉(zhuǎn)頭86，，該旋轉(zhuǎn)頭適合于由一個也安裝在框架83上的旋轉(zhuǎn)馬達84以高速旋轉(zhuǎn)，如4000rpm(轉(zhuǎn)/分)。一個由87示意性地表示的夾緊機構(gòu)相對于軸線22沿軸向和角度方向固定所述襯套體20和其開口34，例如所述夾緊機構(gòu)87可以是一個自動定心的V形塊夾緊機構(gòu)，其中V形塊的支架面被設置在平行于軸線22的平面內(nèi)并且相互交叉。旋轉(zhuǎn)頭86被設置成與開口34共軸。插頭42被放置在頭86上。頭86然后旋轉(zhuǎn)，最好具有一個平行于軸線22的沖程的氣缸82將旋轉(zhuǎn)頭86向著本體22移動。
在圖7中更詳細地表示出旋轉(zhuǎn)頭86的一定結(jié)構(gòu)特征的正視圖。驅(qū)動頭插入板88包括一個插入接頭42開口內(nèi)的中心插頭90。接頭42(圖3)的凸肩92被插入到一個環(huán)形接收槽94中。凸肩92裝備有一系列鍵或扳手面96，在所描述的實施例中它們是在凸肩92的外側(cè)壁上形成的凸出的半圓柱形凸起。這些鍵表面96配合在所述驅(qū)動頭插入板88中的相應的凹形鍵或扳手面98內(nèi)。所述鍵表面98在驅(qū)動頭插入板88的外側(cè)壁100的內(nèi)表面上形成。
參看附圖6，驅(qū)動頭86通過螺栓102安裝在一個夾緊機構(gòu)104上。該夾緊機構(gòu)104有選擇地由旋轉(zhuǎn)馬達84如一個液壓馬達給驅(qū)動頭86施加扭矩。在所描述的實施例中，通過管路108將泵106連接到一個液壓口109，一返回液壓管路110將液壓口112連回到所述泵106。液壓傳感器114安裝在管路108用于檢測管路108的壓力。泵106由一電源116啟動。
可采用兩個控制線路的一個或兩個來控制液壓馬達84是否將旋轉(zhuǎn)力施加到所述驅(qū)動頭86。首先，可以由檢測線路118將壓力傳感器114連接到一個控制器120，該控制器通過一個適當?shù)目刂凭€路122控制所述夾緊機構(gòu)104。可借助液壓閥和與其連接的脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號線路來控制所述夾緊機構(gòu)104。此外，可通過一個檢測線路124將壓力傳感器114連接到一個可用開關(guān)控制的電源116；如果由傳感器114檢測到的壓力變得太高，將中斷電源116通過電源線126供應到泵106上的電能。由于由傳感器114檢測到的液壓與由驅(qū)動頭86施加的扭矩有關(guān)，所以傳感器114有效地檢測驅(qū)動頭扭矩，電源116和/或控制器120可采用來自傳感器114的信號來有效地檢測何時驅(qū)動頭186的扭矩增加超過預定的界限，反過來指示出在槽74內(nèi)的熔融焊縫熔化的開始。
可替換地，所述摩擦焊接過程可被簡單地定時并在預定的可調(diào)節(jié)的時限端終止。
線性液壓缸82帶有液壓口128和130，用來控制線性液壓缸82的啟動。通過適當?shù)碾娐房刂坪鸵簤洪y(未示出)將液壓流體供應到缸體82；在一個實施例中，泵106可將加壓后的液壓流體供應到機器的所有液壓馬達。氣缸82被安裝在一個機械調(diào)節(jié)螺桿132上以調(diào)節(jié)其沖程和位置。
參看圖7，驅(qū)動頭86進一步包括一個其上支撐有所述驅(qū)動頭插入板88的螺旋加壓彈簧134。所述螺旋彈簧134設置在所述插入板88和驅(qū)動頭安裝板136之間。彈簧134用來調(diào)節(jié)由驅(qū)動頭86抵靠著所述襯套20傳遞的軸向力。所述螺旋彈簧134存在于一個圓柱件138內(nèi)，該件終止于一個環(huán)形前端面140。該端面140有助于限定由142表示的行程范圍。只要插入板88的后表面144處在所述行程142的范圍內(nèi)，則由驅(qū)動頭86給插頭42和圓柱體20施加的力將大體上被所述螺旋彈簧134提供的壓力所決定。只要表面144處在行程142的范圍內(nèi)，則由驅(qū)動頭86施加的壓力將與表面144從所示位置向后的位移量和加壓彈簧134的彈性常數(shù)成正比。插入板88的彈性載荷防止將過量的軸向力傳遞到插頭42和襯套體20上，并保證所述兩個襯套件20和42在摩擦焊接過程中處于恒定的壓力下。
圖8-圖10a描述出本發(fā)明的摩擦焊接過程的連續(xù)階段。圖8表示這個過程的第一階段。將插頭42安裝在驅(qū)動頭插入板88內(nèi)并繞開口軸線22例如以順時針方向旋轉(zhuǎn)，并且通過線性氣缸82(圖6)沿軸向向著襯套體20移動該插頭42。下一階段由圖9示出，其中已使得插頭42的凹進表面52與犧牲消耗部分68的頂面72接觸。如在圖9a中詳細描述的那樣，在這種情況下直立邊緣40的凸肩66和插頭42的水平面58之間仍有一個間隙。當表面52和72接觸時，由于摩擦產(chǎn)生的熱，使得邊緣40的犧牲消耗部分68將開始熔化。這些熔化材料流入插頭界面60和凹陷部分38的橫向表面41之間的槽74內(nèi)。
圖10表示在連接過程最后階段的插頭42和襯套體20。在該圖中，表面66和58(圖10a)相互抵靠在一起。表面66和58提供了一個與所述犧牲消耗部分68間隔開的進一步熔化的界面，這形成了一個進一步的焊接面。在所述完成后的容器的熱循環(huán)過程中，第二焊接面對于防止插頭與襯套體的分離是重要的。因為插頭42的形狀和截面輪廓必然與罐襯套體20的形狀和輪廓不同，并且由于兩個組件的組分也不同，所以當罐被加熱和冷卻時它們將以不同的方式膨脹和彎曲。如果這種不同的彎曲不相抵消，將會引起分離和損壞。與犧牲消耗的焊道68間隔開提供的這一焊接面與邊緣界面41/60存在不同的柔性，并且使得這兩個組件的熱膨脹和收縮更加在幾何上相適應。從旋轉(zhuǎn)開始到完成焊接的整個結(jié)合過程需要約3秒鐘。
本發(fā)明的主要工藝優(yōu)點在于用于將插頭與襯套體20連接的焊道150穿過一個相對大的界面41/60。這種連接方法的強度足以承受幾百psi的罐內(nèi)部的內(nèi)部壓力。在一個相對短的時間內(nèi)，插頭42連接到襯套體20上的連接過程可用相對簡單的機械設備完成，并且要被連接的組件的熱變形沒有產(chǎn)生大的變形或結(jié)構(gòu)損壞。
圖11-13表示本發(fā)明的第二實施例200，其中，一個主要連接插頭202和一個側(cè)連接插頭204已被連接到圓柱形罐襯套體容器組件208的一個彎曲端壁206上。采用前述的方法和一個在開口34周圍的凹陷部分36將主要插頭202摩擦焊接到端壁206上，在所述凹陷部分內(nèi)容納有一個向下彎曲的插頭裙緣62。如前所述，連接插頭202的軸線22與容器組件208的軸線共軸。
然而，第二開口212的軸線210與容器軸線不共軸，而是與之以一個角度形成。端壁206的外表面在平凸臺214處改變其通常的扁球狀。當凸臺214的表面如圖所示在一個與軸線210垂直的平面內(nèi)時，它可以與任何繞軸線210旋轉(zhuǎn)的表面相符。在所述實施例中，凸臺214沒有被形成為一個凸緣狀凹陷部分，但在其它的實施例中可以形成。如圖13所示，側(cè)插頭204具有一個摩擦焊接到凸臺214上的簡單的平環(huán)形表面216。在這一個和其它的實施例中，側(cè)插頭204的裙緣可以在形狀方面與形成凸臺214的至少一部分的旋轉(zhuǎn)表面相符。
雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例和它們的優(yōu)點已進行了描述，但是本發(fā)明并不僅限于此，而是由后面的權(quán)利要求所確定的范圍限定。
權(quán)利要求
1．一種制造容器的方法，包括下列步驟利用吹塑法將一個容器體組件吹塑成一個側(cè)壁、一個由所述側(cè)壁界定的腔體和一個孔，所述孔在所述側(cè)壁的一端將所述腔體與外界連通；用注塑法生產(chǎn)一個插頭組件；在容器體組件外的一個位置沿著容器體組件孔的軸線對準所述插頭組件；使得所述插頭組件相對于所述容器體組件產(chǎn)生軸向移動，以減小插頭組件與容器體組件之間的距離；繞所述軸線使所述插頭組件和容器體組件中的至少一個相對于所述插頭組件和容器體組件中的另一個旋轉(zhuǎn)；響應于產(chǎn)生軸向移動的這一步驟，沿著鄰近于容器體組件孔的至少一個界面配合所述插頭組件，同時實施旋轉(zhuǎn)步驟；響應于所述旋轉(zhuǎn)和配合步驟，熔化所述容器體組件和插頭組件中的至少一個的材料，以響應于在所述容器體組件和插頭組件之間產(chǎn)生的摩擦熱來形成一個焊道；以及再凝固所述焊道，從而將所述插頭組件焊接到所述容器體組件上。
2．一種由熱塑塑料制成的容器，包括一個容器體組件，該組件具有一個孔、包圍所述孔的邊緣和在所述邊緣處相互連接的容器體的一個外端壁和一個內(nèi)端壁；以及一個插頭組件，該組件具有接合到所述容器體組件的所述外端壁上的基本上非圓柱形的第一界面和鄰接于所述容器體組件之所述內(nèi)端壁的第二界面，至少所述插頭組件的第一界面通過摩擦焊接接合到所述容器體組件上。
3．如權(quán)利要求2所述的容器，其特征在于，所述插頭組件通過注塑方法制成，所述容器體組件通過吹塑法制成。
4．如權(quán)利要求2所述的容器，其特征在于，所述插頭組件和容器體組件具有不同的成分。
5．如權(quán)利要求2所述的容器，其特征在于，所述孔的軸線和所述容器體組件的軸線是對準的。
6．如權(quán)利要求2所述的容器，其特征在于，所述孔的軸線和所述容器體的軸線相互之間成一個角度。
7．一種將熱塑塑料插頭組件接合到一個熱塑塑料容器體組件的孔上的方法，包括下列步驟選擇一個插頭組件使之具有一個焊接界面和第一熔化粘度；選擇一個容器體組件使之具有鄰近于所述孔的一個焊接界面并具有低于所述第一熔化粘度的第二熔化粘度；繞所述孔的軸線使該插頭組件和容器體組件中的一個相對于所述插頭組件和容器體組件中的另一個旋轉(zhuǎn)；將所述插頭組件與所述孔配合；響應于所述旋轉(zhuǎn)步驟，在所述容器體組件孔的附近產(chǎn)生摩擦熱；響應于產(chǎn)生摩擦熱的所述步驟，由所述容器體組件的材料熔化一熱塑塑料焊道；以及利用熱塑塑料焊道熔化所述插頭組件和容器體組件的所述焊接界面。
8．一種通過摩擦焊接被接合到一個容器體組件的一個端壁上的插頭組件，包括一個帶有貫穿通道和內(nèi)表面的本體，所述本體具有一個外表面、一個底部和一個頂部，所述底部適合于被插入到所述容器體組件的孔內(nèi)；一個從其與所述本體外表面的接合處以與其呈一個角度的方式向外延伸的焊接裙緣，所述焊接裙緣具有焊接到所述容器體上的下表面；以及在所述焊接裙緣和本體的接合處的下方位置形成的一個本體側(cè)壁部分，所述裙緣的下表面適合于被摩擦焊接到繞容器體組件孔形成的旋轉(zhuǎn)表面上，所述側(cè)壁部分適合于鄰接著所述孔的凸緣。
9．一種如權(quán)利要求8所述的插頭組件，其特征在于，所述焊接裙緣的下表面是一個平面。
10．一種如權(quán)利要求8所述的插頭組件，其特征在于，所述焊接裙緣的下表面向下彎曲。
11．一種如權(quán)利要求8所述的插頭組件，其特征在于，所述本體的內(nèi)表面有螺紋。
12．一種如權(quán)利要求8所述的插頭組件，其特征在于，所述插頭組件是注塑而成的。
13．一種如權(quán)利要求8所述的插頭組件，其特征在于，所述插頭組件是由包括具有磨蝕作用的顆粒的熱塑塑料制成。
14．一種如權(quán)利要求13所述的插頭組件，其特征在于，所述顆粒由玻璃纖維形成。
15．一種構(gòu)成一個容器的容器體組件，包括一個具有外表面的中空體，一個穿過所述外表面并具有一個邊緣和一軸線的孔；以及一個焊接界面，該界面包括一個圍繞所述邊緣的并且作為一個繞所述軸線旋轉(zhuǎn)的非圓柱形表面形成的凹陷部分，所述凹陷部分適合于接收插頭的邊緣并且適合于被摩擦焊接在其上，所述凹陷部分用作一個接收在摩擦焊接期間所形成的熔化材料的槽。
16．一種如權(quán)利要求15所述的容器體組件，其特征在于，所述孔在所述容器體組件的一個端壁內(nèi)形成，該端壁被成形為繞一軸線對稱，該孔的所述軸線與所述端壁的軸線對準。
17．一個用于通過摩擦焊接形成容器的熱塑塑料容器體組件，包括一個容器體組件的外表面，一個穿過所述外表面形成的與所述容器體組件內(nèi)部連通的孔，所述孔具有一個邊緣和一軸線；一個鄰近于所述孔邊緣形成的作為一個繞所述軸線旋轉(zhuǎn)而成的表面的焊接界面；以及一個鄰近于所述邊緣形成的直立側(cè)壁，一個所述直立側(cè)壁的犧牲消耗部分，該部分用于形成將所述焊接界面熔合到另一個組件上的焊道。
18．如權(quán)利要求17所述的熱塑塑料容器體組件，其特征在于，所述界面設置于所述側(cè)壁的徑向外部位置。
19．如權(quán)利要求17所述的熱塑塑料容器體組件，其特征在于，所述側(cè)壁具有遠離于所述容器體組件外表面的一個上表面，所述犧牲消耗部分鄰近于所述上表面形成。
20．如權(quán)利要求17所述的熱塑塑料容器體組件，其特征在于，所述側(cè)壁具有一個與所述犧牲消耗焊道和焊接界面間隔開的凸肩，以提供一個摩擦焊接到另一組件上的第二焊接界面。
21．一種容器，包括具有一個外表面和一個孔的熱塑塑料容器體組件，所述孔將所述容器體的外表面與其內(nèi)部連通，該孔具有一個邊緣和一軸線；繞所述邊緣在所述外表面上形成的一個焊接界面，所述焊接界面成形為一個繞所述軸線旋轉(zhuǎn)而成的非圓柱形表面；所述容器體組件的一個環(huán)形犧牲消耗部分，該部分用于在所述焊接界面上形成一個熔化焊道；具有一個側(cè)壁的插頭組件，所述側(cè)壁的下部分的尺寸被設計為能夠被接收到所述孔中；以及一個在所述側(cè)壁下部分的上方可操作地連接于所述側(cè)壁的裙緣，該裙緣被成形為從此處徑向向外延伸，一個成形為旋轉(zhuǎn)非圓柱形表面的所述裙緣的焊接界面，該界面與所述容器體組件的焊接界面互補，所述插頭和容器體組件被摩擦焊接在一起，所述容器體組件的犧牲消耗部分形成一個焊道，該焊道將所述裙緣的焊接界面與所述容器體組件熔合在一起。
22．如權(quán)利要求21所述的容器，其特征在于，所述插頭的一個凸肩將所述裙緣連接到該插頭的側(cè)壁上，在所述凸肩內(nèi)形成的一個凹進部分用于接收所述犧牲消耗部分并且具有一個表面，在所述凹進表面和犧牲消耗部分之間產(chǎn)生的摩擦使得所述犧牲消耗部分形成一個熔化焊道，在熔化之前，所述熔化焊道徑向向外移動到所述插頭組件焊接界面和容器體組件焊接界面之間的一個位置。
23．如權(quán)利要求21所述的容器，其特征在于，所述容器體組件的所述焊接界面包括一個繞所述軸線旋轉(zhuǎn)成一個表面的凹陷部分，所述凹陷部分的一個區(qū)域被選擇為用以接收所述插頭的所述裙緣。
24．如權(quán)利要求23所述的容器，其特征在于，所述凹陷部分具有一個外徑向邊緣，其適合于限制所述熔化焊道的外徑向前端。
25．如權(quán)利要求23所述的容器，其特征在于，在所述容器體組件的焊接界面內(nèi)的所述凹陷部分具有一個預定的深度，該深度適合于接收所述插頭的裙緣，以致于使完成后的容器的外表面在所述裙緣位置大體上是連續(xù)的。
26．如權(quán)利要求21所述的容器，其特征在于，所述容器體組件鄰接于所述邊緣具有一個基本上是圓柱形的側(cè)壁，該側(cè)壁從所述邊緣向上直立，所述犧牲消耗部分形成所述側(cè)壁的一個端部；以及從所述犧牲消耗部分軸向向內(nèi)移動的所述側(cè)壁的一個凸肩，一個一旦所述犧牲消耗部分已被熔化形成所述焊道后與所述插頭側(cè)壁的凸肩配合的插頭表面，所述凸肩形成一個將所述插頭組件定位焊接到容器體組件上的第二焊接界面。
全文摘要
一種如一個罐襯套這樣的壓力容器(20),它由一個熱塑塑料注塑而成的接頭或插頭(42)和一個熱塑塑料吹塑而成的容器體(20)組成。所述插頭(42)的一個非圓柱形裙緣(62)具有一個大體上的表面區(qū)域,其摩擦焊接到在鄰近于孔的容器體外表面上形成的一個配合界面上,在所述孔內(nèi)接收所述插頭。在一個優(yōu)選實施例中,一個直立的孔側(cè)壁(40)的犧牲消耗部分(68)形成一個熔化焊道,其流入一個槽(74)內(nèi)以將所述邊緣熔合到所述配合界面上。
文檔編號B65D1/02GK1298341SQ9980473
公開日2001年6月6日 申請日期1999年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月4日
發(fā)明者M·杜利斯, C·D·佩萊特, R·福格勒 申請人:M 管理－得克薩斯州有限公司