Behälter von polyogonalem Querschnitt mit darin gestapelten Paketen
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Behälter von polygonalem Querschnitt mit daringestapelten, kongruenten, praktisch tetraederförmigen Paketen, wobei die vier Tetraederseitenflächen jedes Pakets kongruent und somit wenigstens gleichschenklig sind.
Behälter für tetraederförmige Pakete und mit diesen gefüllte Behälter sind an sich nicht neu. Ein solcher bekannter Behälter ist von ziemlich komplizierter Form und beschränkt sich auf die Verwendung von Paketen von nur regulärer Tetraederform, d. h. Pakete mit Flächen in der Form gleichseitiger Dreiecke.
Für längliche tetraederförmige Pakete, deren Dreieckseitenflächen bloss gleichschenklig sind, kann der genannte Behälter nicht verwendet werden.
Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und liefert eine sehr günstige Lösung des Problems des engen Stapelns von tetraederförmigen Paketen in Behältern von polygonalem Querschnitt. Der vorliegende Behälter ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pakete im Behälter in übereinanderliegenden fächerförmigen Sätzen angeordnet sind und eine zweier gegenüberliegender Kanten eines Paketes sich am Scheitel des entsprechenden Satzes und die andere am Bogen desselben befindet, und dass der Scheitel jedes Satzes an einer Eckkantenlinie des Behälters liegt und einen Sektorwinkel bestimmt, der wenigstens annähernd gleich dem zwischen den beiden sich auf der genannten Eckkantenlinie treffenden Behälterseitenwänden eingeschlossenen Winkel ist.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt:
Fig. 1 in Seitenansicht ein längliches Tetraederpaket, das in einem Behälter nach der Erfindung gestapelt oder gepackt werden soll.
Fig. 2 in Draufsicht den Behälter mit einer Lage von vier Tetraederpaketen, zwecks Darstellung des zur Verwendung gelangenden Stapelmusters, und
Fig. 3 in Perspektive den Behälter nach Fig. 2, mit einer Bodenlage von darin gestapelten länglichen Tetraederpaketen.
Das in Fig. 1 dargestellte Tetraederpaket 1 ist hergestellt aus einer Länge von rohrförmigem biegsamem Verpackungsmaterial durch Flachdrücken und Querverschliessen der Röhrenenden längs engen Endzonen, um so zwei zueinanderangenähert rechtwinklige Endverschlussrippen 2, 3 zu bilden. Der Körper des Tetraederpaketes wird von vier kongruenten, gleichseitigen Dreieckflächen 4 gebildet. Die Basiskanten von zwei einander gegenüberliegenden Dreieckseiten treffen sich auf der Innenlinie der einen Verschlussrippe 2 unter einem Winkel von ca. 450, und die Basiskanten der andern der beiden gegenüberliegenden Seiten treffen sich auf der Innenlinie der andern Verschlussrippe 3 ebenfalls unter einem Winkel von ca. 450.
Wegen der Natur des Inhaltes des Paketes 1, die eine Flüssigkeit, z. B. Milch sein kann, und auch wegen der inhärtenden Biegsamkeit der Paketwände, kann die Gestalt des Paketkörpers etwas von einem genau geometrischen Tetraeder abweichen, wobei die Paketwände etwas nach aussen ausbiegen, wie in der Zeichnung gezeigt ist.
Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Abstand H zwischen den Innenlinien der beiden Endverschlussrippen 2,3 grösser als die Länge B der Endverschlüsse, d. h. grösser als die Länge der Grundlinie von jeder der vier Dreieckseiten des Tetraeders. Darüber wird nachher mehr ausgesagt werden.
In Fig. 2 und 3 ist ein Behälter gezeigt, bei dem eine Bodenlage von vier länglichen Tetraederpaketen gemäss Fig. 1 nach der Erfindung aufgestapelt ist.
Dieser Behälter weist einen quadratischen flachen
Boden 5 und vier Seitenwände 6-9 auf, die vom Boden aufwärts reichen und ein gerades Prisma von quadra tische, n Querschnitt bilden. Bei diesem Behälter weist die Bodenlage zwei gegeneinander gerichtete, einander überlappende Tetraederpaare lb-ld auf, die alle auf dem Boden 5 ruhen.
Bei jedem dieser Paare sind die beiden Tetraeder pakete la/lb und lc/ld mit einander ausgefluchtet und symmetrisch inbezug auf eine beiden Paaren gemeinsame Diagonalebene 10, die die Längsachse und einander diagonal gegenüberliegende Behälterecken enthält, und die beiden Pakete treffen einander in dieser Ebene 10. Ferner treffen Seiten der Tetraederpakete jedes Paares gegenüber der Ebene 10 auf benachbarte Seitenwände des Behälters. So treffen die Seiten des einen Paares von Tetraederpaketen laub auf die anliegenden Behälterseitenwände 6 und 7, während die Seiten des andern Paares von Tetraederpaketen lc/ld die andern Behälterseitenwände 8, 9 treffen.
Jedes Paar von Tetraederpaketen la, lb und ic, 1d liegt somit keilartig in einem der beiden einander diagonal gegenüberliegenden innern Seitenwandekken des Behälters, und die aufrechte Kante der beiden zu einander normal stehenden Kanten jedes Tetraederpaketes jedes Paares erstreckt sich längs der anliegenden Kante der Seitenwandecke.
Da, wie erwähnt, der Tetraederkantenwinkel an dieser aufrechtstehenden Kante 450 beträgt, so weist jedes Paar von Tetraederpaketen eine satte Passung in der innern Seitenwandecke des Behälters auf, die einen Winkel von 900 einschliesst, d. h. den doppelten Tetraederkantenwinkel. Somit ist jedes der beiden Tetraederpakete jedes Paares la, lb und ic, ld die die Bodenlage im Behälter darstellen, vom Boden 5 des Behälters und den anliegenden Seitenwänden, sowie vom andern Tetraederpaket jenes Paares abgestützt.
Je nach der Biegsamkeit des Paketwandmaterials und der Natur des Paketinhaltes bzw. des Füllungsgrades kann der Tetraederkantenwinkel, oder vielmehr der Quotient der Tetraederkantenlänge B und des Abstandes H zwischen den Endverschlüssen 2, 3 etwas variieren, was eine gute Stapelung von Paketen gewährleistet. In der Praxis wird vorgezogen, den Wert des vorerwähnten Quotienten zwischen den Grenzen 0,75 und 0,85 festzusetzen. Beim Festlegen dieser dimensionalen Beziehung, sowie weiteren und später zu diskutierenden Beziehungen, wurden die Verschlusszonen oder Rippen 2,3 der obenerwähnten Artin Betracht gezogen. Diese Verschlussrippen ragen vom Körper des Tetraederpaketes vor und sind ein unvermeidliches Ergebnis der meisten Verfahren zum Herstellen von Tetraederpaketen.
Wie in der Zeichnung dargestellt, sind die beiden gegeneinander gerichteten Paare von Tetraederpaketen der Bodenlage im Behälter in einander überlappender Beziehung angeordnet. Dabei ruht vorzugsweise das eine Paar la, lb zum Teil auf dem andern Paar lc, id, aber ein Tetraederpaket eines ersten Paares könnte ebensogut in überlappender Beziehung auf demjenigen Tetraederpaket des zweiten Paares ruhen, das auf derselben Seite der beiden Paaren gemeinsam Diagonalebene 10 liegt, während das andere Tetraederpaket des zweiten Paares überlappend auf dem andern Tetraederpaket des ersten Paares liegt.
Wie bei der Bodenlage von Tetraederpaketen im Behälter weist auch die zweite in den Behälter gemäss des gezeigten Stapelungsmusters einzulegende Lage zwei gegeneinander richtete, einander überlappende Paare von Tetraederpaketen auf. Die Tetraederpakete der zweiten Lage ruhen auf den aufwärts gerichteten Dreieckseiten der Tetraederpakete der Bodenlage, und in jedem solchen Paar sind die beiden Tetraederpakete mit einer beiden Paaren gemeinsamen Diagonalebene 11 ausgerichtet und zu dieser symmetrisch, wobei diese Diagonalebene die anderen einander diagonal gegenüberliegenden Ecken und die Behälterlängsache enthält und somit normal zu der Bodenlage von vier Tetraederpaketen zugeordneten Symmetrieebene 10 steht.
Die beiden Tetraederpakete jedes Paares, die die zweite Lage bilden, treffen wie die Pakete der Bodenlage aufeinander in der zweiten Diagonalebene 11, und Dreieckseiten der Pakete auf der gegenüberliegenden Seite der Diagonalebene 11 auf benachbarte Seitenwände des Behälters. Somit ist die allgemeine Stapelungsfigur der zweiten Lage von Tetraederpaketen im allgemeinen die gleiche wie bei der Bodenlage von Paketen, mit dem einzigen Unterschied, dass die betreffenden Symmetrieebenen 10, 11 zueinander rechtwinklig sind.
Soll der Behälter noch eine oder mehrere weitere Lagen enthalten, so wird die dritte Lage dieselbe Orientierung wie die Bodenlage aufweisen, d. h. ihre Symmetrieebene wird mit der Ebene 10 der gleichen Orientierung wie die zweite Lage zusammenfallen, und ihre Symmetrieebene fällt mit der Symmetrieebene 11 der zweiten Lage zusammen. Somit weist das gezeigte Stapelungsmuster das Merkmal auf, dass jede Lage von vier Tetraederpaketen die gleiche allgemeine Stapelungsfigur besitzt, dass die verschiedenen Lagen so aufeinander liegen, dass die Symmetrieebenen aufeinanderfolgender Lagen alternierend die eine oder andere von zwei Diagonalebenen ist, die die Ecken und die Längsachse des Behälters enthalten.
Um nun die engste, d. h. am stärksten aufgeschossene Stapelung und damit den höchsten Füllungsgrad für den Behälter zu erhalten, ist vorgezogen, dass die beiden einander überlappenden Tetraederpaare aufeinanderliegender Schichten miteinander zusammenfallende Symmetrieebenen enthalten, d. h. Lagen 1,3 und 5, oder Lagen 2,4 und 6 usw. besitzen abwechselnd die eine oder andere von zwei Überlappungs. anordnungen. Somit können nach der einen Anordnung in der einen Lage zwei Tetraederpakete an der einen Seitenwandecke des Behälters teilweise über dem anderen Paar liegen, während in der nächstfolgenden Lage das an derselben Seitenwandecke liegende Tetraederpaar unter dem andern Tetraederpaar der letzteren Lage liegen kann.
Gemäss der anderen oder alternativen Anordnung in bezug auf die Tetraederpakete einer Lage, kann die Überlappungsanordnung gleichliegender Lagen in ähnlicher Art und Weise alternieren, so dass jedes Tetraeder einer Lage über oder unter einem andern Tetraeder dieser Lage liegt, während das entsprechende Tetraeder der zweftnächsten Lage unter bzw. über dem entsprechenden anderen Tetraeder dieser Lage liegt.
Die Breite A der einen Seite des quadratisch gestalteten Behälters soll die oben erwähnte Strecke H überschreiten, damit die Tetraederpakete 1 nach dem verbesserten Stapelungsmuster in den Behälter eingesetzt werden können. Optimale Stapelungen ergaben sich durch eine solche Dimensionierung des Behälters, dass eine Querseitenbreite A erhalten wird, die das 1 ,6-fache der Länge B der Basis jeder Dreieckseite des Tetraeders ist.
In der Praxis ergibt eine gerade Zahl von Tetraederlagen nach dem vorliegenden Stapelungsmuster den vorteilhaftesten Füllgrad des Behälters. Dies erhellt am besten aus der folgenden Tabelle I, die die Behälterhöhe L für verschiedene Lagenanzahl enthält, wobei diese Höhe L in Einheiten der Länge B ausgedrückt ist.
TABELLE 1
Anzahl Anzahl Behälterhöhe L der Lagen der Tetraeder in Einheiten der Länge B
1 4 1B
2 8 1,3B
3 12 2,3B
4 16 2, 6B
5 20 3,6B
6 24 3,9B
Aus dieser Tabelle geht hervor, dass das Volumen eines Behälters, in welchem Vielfache von zwei Lagen gestapelt sind, gut ausgenützt ist. Aus praktischen überlegungen ist jedoch vorgezogen, dass die Anzahl Lagen von je vier Tetraedern nicht mehr als vier betragen sollte, und zwar aus dem Grund, weil die Verwendung einer grösseren Zahl von Lagen einen Behälter ergibt, dessen Höhe H im Vergleich mit den Abmessungen seines quadratisch geformten Bodens übermässig gross sind.
Obschon die Beschreibung einen Behälter von quadratischem Querschnitt und Pakete behandelt, die im Stapelungsmuster in fächerförmigen Sätzen von je zwei Paketen angeordnet sind, ist sie doch nicht auf eine solche Kombination beschränkt. Letztere zeigt nur am besten die Grundsätze der vorliegenden Erfindung.
Der Behälter braucht z. B. nicht von rechteckigem Querschnitt zu sein, sondern kann irgendeinen andern polygonalen Querschnitt aufweisen. Weiter brauchen die fächerförmigen Sätze nicht je zwei Pakete aufzuweisen, sondern können auch aus mehr als zwei Paketen bestehen.
Beirn gezeigten und beschriebenen Beispiel wurde angenommen, dass jeder dieser Sätze die gleiche Anzahl von Paketen aufweist. Der Behälter könnte aber ebensogut Sätze mit ungleich vielen Paketen aufnehmen.
Was nun die Abmessungen des eigentlichen Behälters betrifft, so weist jede Seitenwand eine Breite auf, die wenigstens um ein geringes die Länge jeder der beiden Seiten des Tetraeders plus die Summe der entsprechenden Dimensionen der beiden Rippen, falls solche vorhanden, übertrifft.