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Die Erfindung betrifft einen Sicherheitsbehälter für Gas. Derartige kleine Gaspatronen werden bei Gegenständen, wie z. B. Feuerlöschern, Bierausgebern, Syphons usw. als Druckquelle verwendet, um das Pulver oder die Flüssigkeit aus dem Behälter herauszutreiben. Da derartige Einrichtungen immer mehr im Haushalt verwendet werden, ist es notwendig geworden, ein mögliches Unheil zu verhindern, welches durch die Gefahr einer Explosion einer Gaspatrone infolge achtloser Hand- habung oder durch spielende Kinder hervorgerufen wird. Die Gaspatrone ist zwar üblicherweise klein, jedoch ist der Druck des darin gespeicherten Gases höher als 70 bar. Der innere Druck steigt jedoch, wenn das Gas erhitzt wird.
So beträgt im Falle von CO : mit einem Füllverhältnis von 1, 5 bei einer Temperatur von 40 C der Druck etwa 120 bar, bei einer Temperatur von 70 C der Druck etwa 200 bar, bei 100 C der Druck etwa 300 bar und bei 130 C der Druck etwa 400 bar.
Wenn der innere Druck, wie eben angeführt, ansteigt, besteht die grosse Gefahr, dass die Patrone explodiert oder infolge des Rückstosses des entweichenden Gases davonfliegt.
Um eine Explosion eines Druckbehälters oder einer Druckleitung infolge abnormaler Steigerung des inneren Druckes zu verhindern, ist es üblich, eine Sicherheitseinrichtung mit einer Berst- scheibe vorzusehen, welche den inneren Druck spontan durch Bruch der Berstsicherung freigibt, wenn der Druck abnormal angestiegen ist. Wenn eine derartige Einrichtung auf eine Gaspatrone, auf welche sich die Erfindung bezieht, angewendet wird, kann sicherlich eine Explosion der Patrone verhindert werden. Die Patrone würde jedoch wie eine Bombe infolge des Rückstosses des plötzlich entweichenden Gases davonfliegen und dies wäre sehr gefährlich. Eine derartige Berstscheibe kann daher keinesfalls verwendet werden.
Um eine derartige Gefahr auszuschalten, sieht die Erfindung einen Sicherheitsbehälter oder Patrone für Gas, bestehend aus einem Behälterkörper und einer Verschlussplatte und mit als Sollbruchbereich wirkenden dünneren Wandabschnitten vor, der erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet ist, dass innerhalb der im Behälterkörper und/oder der Verschlussplatte vorgesehenen dünneren Wandabschnitte in deren Aussen-und/oder Innenfläche mindestens eine Vertiefung vorgesehen ist, wobei im Falle von auf beiden Seiten vorgesehenen Vertiefungen diese aufeinander ausgerichtet sind.
Die Wirkung der erfindungsgemässen Ausgestaltung besteht darin, dass bei einem abnormalen Ansteigen des inneren Druckes der dünne Bereich des Behälterkörpers oder der Verschlussplatte sich nach aussen wölben wird, da sich die Beanspruchungen in diesem Bereich konzentrieren. Infolge dieser Auswölbung tritt am Grund der Vertiefungen eine Zug- und Scherspannung auf, so dass zumindest ein unsichtbarer Riss im Boden eintritt, durch welchen das Gas nach und nach entweichen kann, so dass der innere Druck der Patrone absinkt. Die Ränder der Vertiefungen sorgen in einem solchen Fall dafür, dass sich die Risse nicht über diese Ränder hinaus ausdehnen und verhindern somit ein Aufplatzen grösserer Bereiche der Wände des Behälterkörpers, bzw. der Verschlussplatte.
Da das Entweichen des Gases nach und nach erfolgt, wird die Patrone nicht infolge von Reaktionskräften davonfliegen.
Die erfindungsgemäss vorgesehenen Vertiefungen in dünneren Bereichen der Wände haben somit eine zweifache Funktion : Beim Auswölben der dünneren Bereiche infolge eines Überdruckes treten in ihnen bald Spannungsspitzen auf, welche zu einem örtlich eng begrenzten Riss führen. An den Rändern der Vertiefungen steigt jedoch der Widerstand gegen weiteres Einreissen infolge der zunehmenden Wandstärke sprunghaft an, so dass eine rasche Vergrösserung des in den Vertiefungen entstandenen sehr kleinen Risses nicht erfolgen kann.
Der dünne Bereich, in welchem die begrenzte (n) Vertiefung (en) vorgesehen ist (sind), kann im Behälterkörper oder in der Verschlussplatte, welche auf dem Körper dichtend befestigt ist, vorgesehen sein.
Wenn der dünne Bereich im Behälterkörper ausgebildet ist, gibt es verschiedene Methoden zur Ausformung desselben. Eine derselben besteht darin, dass der Behälterkörper Flaschenform aufweist, an seinem einen Ende der Halsteil vorgesehen ist und an seinem andern Ende der sphärische Bodenteil mittig einen Vorsprung mit einer dünnen Endwand aufweist, welcher Vorsprung vorzugsweise aus dem Bodenteil herausgepresst ist, wobei die Vertiefungen in der Endwand vorgesehen sind. Dies bewirkt grosse Vorteile, wie die folgenden :
1. Da der Durchmesser des Vorsprunges nur gering ist, kann der Bodenteil in seiner Dicke T gleichmässig ausgebildet werden.
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2. Durch Festlegen des Durchmessers des Bodenteiles auf eine Kleinheit mit bestimmter Ab- messung, können Ungleichheiten der numerischen Grösse des Druckes, bei welcher der Riss bewirkt wird, vermieden werden.
3. Die Ausbildung des Bodenteiles mit einer bestimmten Dicke wird zu einer einfachen Bearbei- tung durch Pressen.
Bei Ausbildung der Vertiefung im dünnen Abschnitt des Bodenbereiches selbst, ohne Ausbil- dung eines derartigen vorstehenden Abschnittes, kann die Bearbeitung zur Ausbildung eines sol- chen vorstehenden Abschnittes entfallen. Im Falle sich ein Problem hinsichtlich der Widerstands- fähigkeit gegenüber dem inneren Druck durch die Vergrösserung des dünnen Abschnittes im Boden- bereich ergibt, so kann dieses durch sphärische Ausformung des Bodenbereiches überwunden wer- den, wobei der dünne Bereich in diesem eben ausgeformt wird und die Vertiefung in diesem dünnen
Bereich vorgesehen wird. In diesen Fällen können Vertiefungen in der Aussen- oder in der Innen- seite des dünnen Bereiches oder auf beiden Seiten in Ausrichtung aufeinander vorgesehen sein.
Ein Vorsehen der Vertiefungen in der Verschlussplatte ergibt Vorteile wie 1. dass sie weit kleiner als der Patronenkörper ist, wobei die Verschlussplatte für eine Massenproduktion und zur
Ausbildung mit gleichmässiger Dicke geeignet ist ; 2. dass die Festlegung der Breite und der Tiefe der Vertiefung und ihres Öffnungswinkels bei der Verschlussplatte leicht erfolgen kann.
Im allgemeinen ist die Verschlussplatte dünner als der Patronenkörper ausgebildet, um das
Durchstossen mit einer Aufbrechnadel zu erleichtern, und es besteht keine Notwendigkeit, einen speziell dünner gehaltenen Bereich vorzusehen, wie es im Patronenkörper der Fall ist.
In diesem Fall stellt die gesamte Verschlussplatte den im Sinne der Erfindung wirkenden dünneren Wandabschnitt dar.
Wenn die Verschlussplatte am Körper der Patrone befestigt ist, tritt im allgemeinen bei einer
Explosion der Patrone infolge eines abnormalen Ansteigens des inneren Druckes auch eine Auswöl- bung der Verschlussplatte nach aussen ein. Dies wäre sehr gefährlich. Es ist daher unter Ausnutzung der Verformung der Verschlussplatte beabsichtigt, den unsichtbaren Riss zu öffnen, bevor der Pa- tronenkörper explodiert.
Wenn die Verschlussplatte im Verhältnis zur notwendigen Festigkeit gegenüber dem inneren
Druck verhältnismässig dick gehalten ist, werden die Vertiefungen auf beiden Seiten vorgesehen, wobei die beiden Vertiefungen aufeinander ausgerichtet sind. Es ist im allgemeinen vorzuziehen, den Vertiefungen die Form eines flachen Kegels zu geben. Dies bewirkt jedoch einen breiten offenen
Bereich, wenn die Vertiefung in einer der Seiten ausgeformt wird. Es ergeben sich dadurch Proble- me hinsichtlich der Widerstandskraft gegen den inneren Druck und die Ausdehnung des Risses steigt an. Diese Probleme können durch Ausformung von Vertiefungen auf beiden Seiten der Platte und aufeinander ausgerichtet gelöst werden.
Wenn eine der Vertiefungen in Zylinderform ausgebildet wird, wird die Stärke der Platte in dem der Aussenkontur der Vertiefung zunächst liegenden Bereich stark vergrössert, so dass der Riss an einer Ausbreitung gehindert ist.
Die Erfindung ist auch auf andere Behälter als kleine Patronen anwendbar, die Verschlussplatte kann auch bei verhältnismässig grossen Behältern, die mit einem Ventil versehen sind, angebracht werden. Bei einer solchen Anwendung ist der erfindungsgemässe Behälter so ausgebildet, dass die Verschlussplatte eine Basisplatte mit einer Öffnung und eine diese verschliessende Unterplatte aufweist, wobei die Unterplatte dünner als die Basisplatte gehalten ist, und in ihr die Vertiefungen innerhalb des die Öffnung überdeckenden Bereiches angeordnet sind. Der Öffnungsquerschnitt der Basisplatte kann die Grösse aufweisen, wie bei einer kleinen Patrone, bei welcher eine Aufbrechnadel eingestossen wird, und wie bei einer kleinen Patrone kann auch bei einem grossen Behälter die Unterplatte sich auswölben und sich Risse darin bilden.
Da die Unterplatte selbst nur den im Querschnitt der Öffnung einwirkenden inneren Drücken widerstehen muss, kann sie, obwohl sie dünn ist, leicht den normalen Innendruck aushalten. Probleme hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegenüber dem Innendruck können durch eine vergleichsweise dicke Unterplatte, in welcher auf beiden Seiten in Ausrichtung zueinander Rücksprünge, wie bereits beschrieben, angebracht werden, beseitigt werden und die Ausbreitung der entstehenden Risse kann gesteuert werden.
Die Bereiche der Öffnungen in kleinen Patronen und eines Hilfsventils in einem grossen Be-
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hälter sind nur gering und damit auch der Gesamtdruck, welcher von innen in diesen Bereichen einwirkt. Auf alle Fälle besteht die Gefahr, dass sich der Verschlussplattenbereich nicht nach aussen auswölbt und sich kleine Risse öffnen, wenn die Vertiefung nur klein gehalten ist, wenn der innere Druck angestiegen ist.
Um den Bereich der Verschlussplatte, auf welchen der innere Druck einwirkt, zu vergrössern, kann der Oberteil der Verschlussplatte, in welchem die Vertiefung vorge- sehen ist, grösser gehalten sein als die Öffnung, welche sie verschliesst, wobei die Verschlussplatte im Anschluss an den Oberteil bis zumindest auf die Öffnungsgrösse zurück umgefaltet ist, und zwi- schen der Unterseite des Oberteiles und dem zurückgefalteten oder eingezogenen Bereich ein Zwi- schenraum freibleibt. Der innere Druck wirkt auf die vergrösserte Unterseite des Oberteiles und es wird dadurch eine Auswölbung des Oberteiles sowie die Ausbildung von Rissen sicher erzielt.
Die Vertiefung kann auf irgendeiner der beiden Seiten des Oberteiles vorgesehen sein. Wenn der
Oberteil dick gehalten wird, können, wie früher angeführt, auf beiden Seiten des Oberteiles in
Ausrichtung aufeinander Vertiefungen vorgesehen werden, so dass das Problem der Widerstands- fähigkeit gegenüber dem inneren Druck gelöst und die Grösse der eintretenden Risse gesteuert wer- den kann.
Bei allen angeführten Fällen ist die Verschlussplatte an den Patronen- oder Behälterkörpern z. B. durch Schweissen, Herstellung einer formschlüssigen Verbindung, Anordnung einer Überwurf- kappe usw. gasdicht befestigt.
Ausführungsformen der Erfindung werden im Zusammenhang mit den Zeichnungen, in welchen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Behälter mit weggelassener Verschlussplatte, Fig. 2 einen
Schnitt durch den Bodenabschnitt eines andern Behälters, Fig. 3 einen Schnitt durch den Boden eines weiteren Behälters, Fig. 4 einen Schnitt durch den Boden noch eines andern Behälters, Fig. 5 einen Querschnitt durch eine Verschlussplatte im Zusammenhang mit einem Behälter, wobei sie noch nicht an demselben befestigt ist, Fig. 6 eine andere Verschlussplatte mit aufeinander ausgerichteten
Vertiefungen im Querschnitt, Fig. 7 eine weitere Verschlussplatte ähnlich Fig. 6 im Querschnitt, Fig.
8 einen Querschnitt durch einen Verschlussplattenteil mit einem als Auflage ausgebildeten Abschnitt im Zusammenhang mit dem Behälterkörper, wobei der Verschlussplattenteil noch nicht auf dem Behälter befestigt ist, Fig. 9 einen Querschnitt durch einen andern Verschlussplattenteil als in Fig. 8, wobei der Verschlussplattenteil auf der Behälteröffnung durch Bördelung befestigt ist, Fig. 10 einen Querschnitt durch eine Verschlussplatte mit vergrösserter Druckfläche, Fig. 11 einen Querschnitt einer gegenüber der Fig. 10 andern Ausführungsform und Fig. 12 einen Querschnitt durch eine gegen- über Fig. 10 noch andere Ausführungsform zeigen, im folgenden beschrieben.
Die Fig. 1 bis 4 beziehen sich auf Behälterkörper. In Fig. 1 ist mit --1-- ein Patronenkörper bezeichnet, --2-- ist ein nach unten vorstehender Teil, der am Boden --3-- des Behälterkörpers-l-angeordnet ist. Die Bodenwand --4-- des Teiles --2-- ist dünn gehalten und in der Bodenwand ist eine begrenzte Vertiefung --5-- ausgebildet, die eine Kegelform aufweist. Die Tiefe D und der Öffnungswinkel a in bezug auf die Dicke T der Bodenwand sind entsprechend dem inneren Druck, bei welchem das Gas aus dem Behälter herauslecken soll, ausgewählt. Der Behälter weist einen Halsteil --6-- auf, in welchem sich eine Öffnung --7-- befindet, die nach dem Füllen des Behälters mit Gas in geeigneter Weise dicht verschlossen wird.
Fig. 2 zeigt einen Fall, bei welchem der Bodenteil selbst dünner gemacht ist und eine ebene Bodenwand --4-- bildet, in welcher die Vertiefung --5-- ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ist für kleinere Drücke als bei dem in Fig. 1 gezeigten Behälter geeignet. Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher ein bestimmter Bereich des Bodenteiles --3-- dünn und eben in der Bodenwand --4-- ausgeformt ist, und in welchem sich die begrenzte Vertiefung --5-- befindet. Diese Ausführungsform ist für höhere innere Drücke als jene Form gemäss Fig. 2 geeignet.
Bei den bisher gezeigten Ausführungsbeispielen sind die Vertiefungen an der Aussenseite angeordnet, sie können jedoch auch auf der Innenseite vorgesehen sein. Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem die Bodenwand --4-- dünn ausgeführt ist, jedoch dicker gehalten ist als bei dem vorherigen Fall. Die Vertiefungen --5a und 5b-- sind aufeinander ausgerichtet auf der Innen- und Aussenseite angebracht und eine der Vertiefungen kann zylindrisch ausgebildet sein.
In diesem Fall wird gute Zuverlässigkeit hinsichtlich des Eintretens eines Risses erzielt und die Ausdehnung des Risses kann gesteuert werden.
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Fig. 5 bis 11 zeigen Ausführungsformen, bei welchen die begrenzten Rücksprünge in der Verschlussplatte vorgesehen sind.
In Fig. 5 ist eine Verschlussplatte --8'-- mit einem ringförmigen Fussteil --9-- gezeigt, welcher ein Lösen aus der Öffnung --7-- verhindert und der noch nicht am Behälterkörper-l-befestigt ist. Die Verschlu#platte --8'-- wird wie üblich an der Endfläche des Halsteiles-6-- z. B. durch Schweissen befestigt, nachdem der Fu#teil --9-- in die Öffnung --7-- des Halsteiles --6-- einge- setzt ist und der Behälter über einen Spalt --S-- zwischen der Platte --8'-- und der Halsöffnung --7--, welcher durch geeignete Vorsprünge --10-- an der Aussenseite des Fussteiles --9-- fest- gelegt wird, gefüllt wurde.
Die Vorsprünge --10-- schmelzen weg oder verschwinden bei dieser Verbindung und das Gas kann aus dem Behälter nicht mehr entweichen. Der ringförmige Fussteil --9-- kann durch Pressen oder durch Faltformung erzeugt werden. Der ringförmige Fussteil --9-- kann jedoch auch weggelassen werden. Auf der Oberseite der Verschlussplatte --8'-- ist die begrenzte Vertiefung --11-- vorgesehen. Diese kann jedoch auch auf der Unterseite angeordnet sein. Der Riss wird sich am Grunde der Vertiefung --11-- ausbilden.
In den Fig. 6 und 7 ist die Verschlussplatte --12-- dick gehalten und auf beiden Seiten der-
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--13aVertiefung --13b'--, wie in Fig. 7 gezeigt, ausgebildet sein. Mit --9'-- ist ein ringförmiger Fussteil bezeichnet, der durch Herauspressen erzeugt wurde und durch welchen ein Verschieben der Ver- schlussplatte gegenüber der Öffnung --7-- verhindert wird, wenn die Platte am Behälterkörper --1-- zum Anbringen des Verschlussteiles --12-- aufgesetzt ist. Bei diesen Ausführungsformen entstehen die Risse im Bereich des Grundes der Vertiefung --13a-- und die Ausbreitung der Risse kann vor- bestimmt werden. Die Vertiefungen --13a und 13b'-- können einander gegenüberliegend angeordnet sein.
Fig. 8 und 9 zeigen Verschlussplatten --14-- des Auflagetyps mit Basisteilen --15--, durch welche Öffnungen --16-- hindurchreichen. Die Öffnungen --16-- bilden bei kleinen Behältern Durchlässe für Aufstechnadeln, welche die Unterplatte --17-- durchbohren, und bei grossen Behältern Durchlässe für Steuerventile.
An den Basisteilen --15-- sind die Unterplatten --17--, welche dünner als die Basisteile --15-- sind, so befestigt, dass sie die Öffnung --16-- verschliessen. Die begrenzten Vertiefungen --18 oder 18a und 18b--, wobei letztere zueinander ausgerichtet sind, wie aus Fig. 9 ersichtlich, sind in der Unterplatte --17-- unter den Öffnungen --16-- vorgesehen. In beiden Fällen widersteht die Basisplatte --15-- den Üblichen inneren Drücken und bei einem abnormalen Ansteigen des Innendruckes wölbt sich die Auflageplatte --17-- in die Öffnung --16-- hinein aus und schliesslich entstehen am Grund der Vertiefungen --18 oder 18a-- Risse.
Die Art der Befestigung der Verschlu#platten --14-- kann in geeigneter Weise ausgewählt werden. Fig. 8 zeigt eine Befestigung durch eine Schraubverbindung mittels einer Überwurfkappe --19-und einer Ringdichtung --20--, und Fig. 9 eine Befestigung mittels Umbördelung. Die Anordnung der Vertiefungen kann in geeigneter Weise ausgewählt werden.
Fig. 10 bis 12 zeigen Verschlussplatten mit vergrösserter Oberfläche zur Aufnahme des Druckes.
Bei allen Figuren reicht der Oberteil --21-- der Verschlussplatte --22-- über den Umfang der Öffnung --7-- hinaus und das innere Ende des zurückgefalteten Abschnittes --23--, der vom Aussenumfang der Verschlussplatte nach innen reicht, ist so ausgebildet, dass es zumindest bis zur Endfläche des Halsteiles --6-- reicht.
Zwischen der Unterseite des Oberteiles --21-- und der Oberseite des zurückgefalteten Abschnittes --23-- ist ein Zwischenraum --24-- freigehalten. Der ringförmige Fussteil --9-- kann als Fortsatz des zurückgefalteten Abschnittes --23-- ausgebildet sein. An der Oberseite des Oberteiles --21-- oder auf beiden Seiten desselben in Ausrichtung zueinander, wenn der Oberteil --21-vergleichsweise dick ausgeführt ist, kann bzw. können die begrenzte Vertiefung --25-- bzw. die begrenzten Vertiefungen --25a und 25b-- ausgebildet sein. Fig. 12 zeigt den Fall, wo der ringförmige Fussteil --9-- an der Endfläche des Halsteiles --6-- dichtend befestigt ist, nachdem der Fussteil nochmals nach aussen zu umgebogen wurde. Eine derartige Ausführung kann je nach der Befestigungsweise ausgewählt werden.
In jedem Fall nimmt der Verschlussplattenteil --22-- die inneren Drücke auf einer grossen Oberfläche auf. Dementsprechend wird sich, obwohl der Öffnungs-
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des Behältersauftreten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Sicherheitsbehälter oder Patrone für Gas, bestehend aus einem Behälterkörper und einer Verschlussplatte und mit als Sollbruchbereich wirkenden dünneren Wandabschnitten, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der im Behälterkörper (1) und/oder der Verschlussplatte (8' ; 12 ; 14 ; 22)
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Vertiefungen diese aufeinander ausgerichtet sind.