DE102004047268A1 - Offene und rundum geschlossene Faltgefäße - ohne Stauchungen, ohne Knautschungen - Google Patents

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    • B65D5/2014—Rigid or semi-rigid containers of polygonal cross-section, e.g. boxes, cartons or trays, formed by folding or erecting one or more blanks made of paper by folding-up portions connected to a central panel from all sides to form a container body, e.g. of tray-like form the central panel having a non rectangular shape

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Abstract

Während der "Springbecher" von Köhler, Patent No.: US 3,726,469, Apr. 10,1973, aufgrund von Stauchspannungen "aufspringt", werden Blasebälge, um eben eine solche Stauchung zu verhindern, traditionellerweise immer noch aus knautschbarem, lappigem Material hergestellt. DOLLAR A Eine ca. 200 Jahre alte "Blasebalg-Vermutung", siehe "Spektrum der Wissenschaft, Juni 1999, S. 110 f.", stellt die Möglichkeit eines flexiblen Polyeders grundsätzlich in Frage, d. h., ein Blasebalg aus harten Platten, verbunden lediglich durch Scharniere, wird bezweifelt. DOLLAR A Die vorliegende Erfindung zeigt, dass spannungsfrei klappbare, aus harten Platten mit Scharnieren verbundene flexible Polyeder (Blasebalg) für technisch gewerbliche Zwecke vieler Art möglich sind. DOLLAR A Mehrere Varianten offener und geschlossener faltbarer Gefäße sind möglich: DOLLAR A 1. Allein der Form nach können hier mehrere verschiedene (14) Typen vorgelegt werden. Siehe Zeichnungen: 1; 2; 3; 4; 5; 6; 8; 9; 10; 11; 12; 13; 14; 16. DOLLAR A 2. Vakuumdoppelwandbleche für Thermozwecke. DOLLAR A 3. Einige scharfe Knickkanten und Eckpunkte lassen sich durch runde Knickkanten und sich biegende Flächen ersetzen. DOLLAR A 4. Bei den Materialien werden harte, steife Platten möglich, aber auch halbsteife Bleche u. Ä. m. - und Folienmaterialien erhalten neue Anwendungsmöglichkeiten. DOLLAR A Die Palette offener Faltgefäße reicht vom Trinkbecher über Wannen und Bootsrümpfe zu Wok-Pfannen und Pflanzgefäßen - und vieles andere mehr. DOLLAR A Ähnlich vielfältig und noch breiter sind die ...

Description

  • Während der "Springbecher" von Köhler, Patent No.: US 3,726,469 , Apr. 10,1973, aufgrund von Stauchspannungen "aufspringt", werden Blasebälge, um eben eine solche Stauchung zu verhindern, traditionellerweise immer noch aus knautschbarem, lappigem Material hergestellt.
  • Eine ca. 200 Jahre alte "Blasebalg-Vermutung", siehe "Spektrum der Wissenschaft, Juni 1999, S. 110 f.", stellt die Möglichkeit eines flexiblen Polyeders grundsätzlich in Frage, d.h., ein Blasebalg aus harten Platten, verbunden lediglich durch Scharniere, wird bezweifelt.
    •
  • Die vorliegende Erfindung zeigt, dass spannungsfrei klappbare, aus harten Platten mit Scharnieren verbundene flexible Polyeder (Blasebalg) für technisch gewerbliche Zwecke vieler Art möglich sind.
    •
  • Konvex oder konvex-konkav und/oder Doppelwand
  • Die Formenvielfalt umfaßt:
    • • rein konvexe Formen
    • • konvex-konkave Formen
  • Die konvex-konkaven Formen haben dabei stets zwei konvexe Längsseiten, während die Querseiten konkav oder konvex sein können. Strömungstechnisch betrachtet bieten sowohl konkave als auch konvexe Querseiten einen günstigen Strömungswiderstandsbeiwert – runde Knickkanten bieten einen günstigeren Strömungswiderstandsbeiwert als gerade Knickkanten. → 7; 13; 14; 16
  • Faltgefäße in Doppelwandversionen für Thermozwecke.
  • Offene Faltgefäße
  • Einige Versionen der spannungsfrei klappbaren Faltgefäße aus hartem oder halbsteifem Material (z.B. Blech) eignen sich wegen ihrer offenen Form für Zwecke, die heute von offenen Behältern bzw. mit Deckel abschließbaren Gefäßen ausgefüllt werden. (Deckel ggf. als Formfixierungselement.)
    Beispiele: Trinkbecher, Eimer, Kochgeschirr, Schüsseln, Schalen, Wannen, Bootsrümpfe, Wok-Pfannen, Blumentöpfe, Blumenvasen, Pflanzgefäße etc. → 1; 2; 4; 5; 6; 7; 8
  • Runde Knickkanten und halbsteife Materialien
  • Bei Umstieg von hartem Plattenmaterial zu halbsteifen, biegsamen Materialien (z. B. Blech, Plastik) lassen sich statt gerader Knickkanten teilweise auch runde, gebogene Knickkanten anbringen. Bei Ersatz einiger gerader Knickkanten durch runde, durchlaufende Knickkanten werden einige Eckpunkte vermieden und lassen sich einige Knickkanten gänzlich vermeiden, denn die durch runde Knickkanten vermiedenen scharten Kanten können in gebogene Biegeflächen übergehen, die vorteilhaft stabilisierend wirken und dünne materialsparende Wandquerschnitte ermöglichen.
    → 2; 4; 5; 10; 12; 13
  • Geschlossene Faltgefäße
  • Einige andere Versionen der spannungsfrei klappbaren Faltgefäße aus hartem oder halbsteifem Material (z. B. Blech, Plastik, Karton etc.) eignen sich für rundum geschlossene flexible Polyeder (Blasebalg). Diese Polyeder (Blasebalg) bieten sich aber nicht nur für die speziellen Blasebalgfunktionen an, sie können auch dienen als:
    → 3; (6; 7; 8;) 9; 10; 11; 12; 13; 14; 16
    • 1. allgemeine Verpackungsform
    • 2. Arbeitsraum für verschiedene Maschinen
    • 3. Traglufthallenform
    • 4. volumenvariable Luftschiffform
    • 5. Schwimmfähiger aufblasbarer Schiffskörper
    • 6. Klappstühle
    • 7. Weltraumarchitekturgrundelement
    • 8. Lampenschirme
    • 9. Faltzellenverbundsysteme
    • 10. Fahrzeugkabinen – innenluftgestützt und/oder mechanisch klappbar
  • 1. Allgemeine Verpackungsform
    • 1. Wein, Zahnpasta, Farbe, Kleber, Ketchup etc. könnten luft- und lichtgeschützt eingefüllt und abgezapft werden.
    • 2. Inhalt eines flexiblen Polyeders ist auspressbar wie eine Tube.
    • 3. Ein flexibler Ployeder kann seinen Inhalt selbst einsaugen.
    • 4. Überdruck in flexibler Polyederverpackung möglich für: 1. Schutzgasatmosphäre (Konservierung) 2. Stoßsicherung 3. Schwimmfähigkeit
    • 5. Unterdruck in flexibler Polyederverpackung möglich für: 1. Konservierung 2. Schließkraft (z.B. Koffer) 3. Kompaktierungsmöglichkeit für Schüttgüter
    • 6. Doppelwand in flexibler Polyederverpackung möglich für: 1. Schwimmfähigkeit 2. Stoßsicherung 3. Thermoisolationszwecke 1. Kühlverpackungen 2. Hitzeverpackungen 3. Isolationsverpackungen
    • 7. Vakuumdoppelblechwände in "flexibler Polyeder" verpackung möglich für: 1. Schwimmfähigkeit (siehe 6.1) 2. Stoßsicherung (siehe 6.2) 3. Thermoisolationszwecke (siehe 6.3) 1. Kühlverpackungen (siehe 6.3.1) 2. Hitzeverpackungen (siehe 6.3.2) 3. Isolationsverpackungen (siehe 6.3.3)
  • 2. Arbeitsraum für verschiedene Maschinen
    • 1. Druckpumpe
    • 2. Saugpumpe
    • 3. Druckbewegungselemenf (Druckzylinder)
    • 4. Saugbewegungselement (Hubsaugschlauch)
    • 5. Motorische Zwecke: Wärmekraftmaschine 1. Überdruckmotoren 1. Hochdruck 2. Niederdruck (Dampf, Luft, Rauchgas) 2. Unterdruckmotoren 3. Überdruck – Unterdruck 1. Rauchgasmotoren 2. Warmabluftmotoren 3. Stirling-Motoren 1. Heizung von außen 2. Solarversionen
    • 6. Atmende Halle als Multifunktionsanlage 1. Solarwärmekollektor 1. Speicher für motorische und/oder Heizzwecke 1. Unterdruckmotoren 2. Speicher für Heizzwecke 1. Gewächshaus 2. Wärmepumpenvorlauf 3. Wohngebäude 2. Selbsttemperierende Halle 1. Fabriktraglufthalle 2. Wohntraglufthalle 3. Gewächshaus 3. Halle als Niederdruckluftpumpe 4. Halle als Saugluftpumpapparat 5. Gleichdruckraumhülle 6. Gleichspannungsraumhülle (Prallspannung)
    • 7. Überdrucktherapieraumhülle
  • 3. Traglufthallenform
  • Wie Luftschiffe sind Traglufthallen wetterempfindlich; Luftdruckschwankungen innen und außen sind nicht einfach zu handhabende Probleme. Klappbare flexible Polyederformen für Traglufthallen können viele Mängel und Probleme herkömmlicher Folientraglufthallen beheben.
  • Klappbare flexible Polyederformen sind
    • • sowohl mechanisch (Zugseile, Hydraulikstützen)
    • • als auch pneumatisch (Luft einblasen, Luft ablassen)
    • • zusammenfaltbar
    • • auffaltbar
    • • arretierbar
  • Beim Zusammenwirken verschiedener Effekte
    • • mechanischer (Kraft)
    • • pneumatischer (Luftdruck innen und außen)
    • • kalorischer (Temperatur innen und außen) lassen sich, je nach Bedarf, verschiedene
    • • volumimetrische
    • • barometrische
    • • kalorische
    Zustände herstellen und zum Teil rasch ändern.
  • Die Klappbarkeit flexibler Polyederformen ermöglicht große Materialvielfalt. Es sind aber nicht nur harte, dicke Platten möglich – und es werden biegsame Flächenmaterialien (z.B. Blech, Acryl, Sperrholz) anwendbar, sondern auch Folientraglufthallen können nach dem Prinzip "klappbare flexible Polyeder" vorteilhaft umgestaltet werden.
    • • Folientraglufthallen mit Knickfaltenrohrrahmengerüst im Größenverhältnis von Campingzelt bis Sportstadion sind denkbar.
    • • 1 mm Stahlblechhaut (spez. Gew. 7,8) wird von 0,78 mbar getragen.
    • • 30 mbar (barometrische Luftdruckschwankung in Europa) könnten Stahlplatten von ca. 38 mm oder Betonplatten von ca. 100 mm Dicke tragen (spez. Gew. 3).
  • 4. Volumenvariable Luftschiffform
  • Wie Traglufthallen sind Luftschiffe wetterempfindlich. Druckschwankungen innen und außen sind nicht einfach zu handhabende Probleme. Klappbare flexible Polyederformen für Luft schiffe können viele Mängel und Probleme herkömmlicher Luftschiffe (z. B. Zeppelin und Blimps), Starrluftschiffe und Prallluftschiffe beheben.
  • Klappbare flexible Polyederformen sind
    • • sowohl mechanisch (Zugseile, Hydraulikstützen)
    • • als auch pneumatisch (Luft einblasen, Luft ablassen)
    • • zusammenfaltbar
    • • auffaltbar
    • • arretierbar
  • Beim Zusammenwirken verschiedener Effekte
    • • mechanischer (Kraft)
    • • pneumatischer (Luftdruck)
    • • kalorischer (Temperatur) lassen sich je nach Bedarf verschiedene
    • • volumimetrische
    • • barometrische
    • • kalorische
    Zustände herstellen und zum Teil rasch ändern.
  • Die Klappbarkeit flexibler Polyederformen ermöglicht eine große Materialvielfalt. Es sind aber nicht nur harte, dicke Platten möglich – und es werden biegsame Flächenmaterialien (z.B. Blech, Acryl, Sperrholz) anwendbar, sondern auch Folienluftschiffformen können nach dem Prinzip "klappbare flexible Polyeder" vorteilhaft umgestaltet werden.
  • Folienluftschiff mit Knickfaltenrohrrahmengerüst.
  • 5. Schwimmfähige aufblasbare Schiffskörper
  • Wie bei Luftschiffen der Auftrieb in Luft, so hängt die Schwimmfähigkeit von Schiffen
    • • Überwasserschiffen
    • • Oberflächenschiffen
    • • Unterwasserschiffen
    von der Größe des eintauchenden Volumens ab.
  • Für knapp unter der Wasseroberfläche fahrende, voll eintauchende Schwimmcontainer, Frachtschiffe könnte ein volumenvariabler Rumpf Vorteile bieten:
    • • Auftrieb und Eintauchtiefe wären präzise regelbar
    • • Schutz gegen überbrechende Wellen durch "Rundum Geschlossenheit"
    • • kein wechselnder Auftrieb, weil keine wechselnde Eintauchtiefe
    • • ruhige Schwimm-, Schwebelage im Wasser – nicht in oder auf den Wellen
    • • Innenüberdruck kann als Bauelement genutzt werden.
  • Überdrucktauchcontainer
    • • nutzt Luft als Bauelement
    • • Unterwasserschweben relativ ruhig, statt obenauf über Wasser aufschwimmend – auf- und abtanzend.
  • 6. Klappstühle u.Ä.m.
  • Klappbare, sich öffenende Gefäße kann man
    • 1. mit Deckel versehen für 1. Klapphocker 2. Klapptisch 3. Klappliege
    • 2. mit Lehne ausstatten für 1. Klappstuhl
    • 3. mit Parallelogrammbespannung (4) 1. Klapphocker 2. Klappstuhl 3. Klappliege 4. Parallelogrammbespannung ist selber klappbar, wenn die Fäden parallel zu den Seiten des klappbaren Parallelogramms verlaufen. → 5
  • 7. Weltraumarchitektur mit Aufblaszellen
  • In einer drucklosen Umgebung, in der die Bauelemente freischwebend, schwimmend, schwerelos sind, sollte man anders bauen können als auf der Erde üblich ist.
  • Druckluft als Bauelement bietet sich an:
    • 1. wo Luftatmosphäre für Menschen künstlich aufgebaut werden muss.
    • 2. Atmosphärendruck (1 bar=1 kp/cm2) bläht Ballons bzw. Faltzellen kräftig auf – bei fehlendem Umgebungsdruck. 1. Schlaffe dünne Ballonhäute, dünne Faltzellenwände werden bei 1 bar Differenzdruck zu harten luftgestützten Wandflächen.
    • 3. Schwerelose Faltzellenbewohner und gewichtslose Möbel brauchen keine starken Fußböden und Deckenkonstruktionen. 1. In Umgebungen mit fehlender Gravitation haben Gebäude keine Stützfunktionen zu übernehmen.
    • 4. Der in Aufenthaltsräumen für Menschen nötige Luftatmosphärendruck macht Ballonhäute und Faltzellen zu bewohnbaren Räumen im Weltraum.
    • 5. Die Notwendigkeit, die Luftatmosphäre nach innen festzuhalten, damit sie nicht nach außen sich verflüchtigen kann – in den luftleeren Raum –, bringt bei fehlendem Außendruck die Möglichkeit mit sich, Luft, Atemluft als stabilisierendes Bauelement zu nutzen.
    • 6. Aufblaskörper, Ballons und Faltkästen können als Grundelemente für Weltraumbauten genutzt werden.
    • 7. Kombinierbarkeit von Faltzellen zu Zellverbänden bietet auch für die Weltraumarchitektur ein breites Spektrum an neuen vorteilhaften Bedingungen für neue Möglichkeiten. → 17 1. Mit Doppelwandvakuumblechen ausgestattet können die äußeren Randzellen Funktionen für die innenliegenden Zellen übernehmen. 1. Temperaturschutz 2. Weltraumstrahlendämpfung 3. Stoßsicherung 4. Flugmüllabbremsung (Weltraumschrott) 2. Aktiv bewegende Randzellen können passive Innenzellen bewegen.
  • 9. Faltzellenverbundsysteme – Stapel und Faltzellenverbände
    • 1. Ist die Faltsäule (s. Zeichnung) selber schon ein Stapel übereinandergelegter, verdrehend sich faltender 5-Eck-(auch 6-Eck)Faltzellen, → 3
    • 2. so können die Blasebalgfaltzellen mit sechseckigem Querschnitt in mehrfacher Weise raumfüllend nebeneinander angeordnet werden.
    • 3. Faltzellenverbände mit konvex-konkaven Faltzellen lassen sich wie Faltsäulen und einreihige Stapel von Faltzellen auch Stockwerk für Stockwerk einzeln bewegen, senken oder heben. → 3; 15; 17
  • Neue Möglichkeiten bei Verbundsystemen
  • Mit Faltzellenverbundsystemen entstehen zahlreiche neue Möglichkeiten:
    • 1. verschiedene Raumzonen entstehen (Randlage – Zentrallage) 1. verschiedene Temperaturzonen (innen warm – außen kalt)
    • 2. Verbundfaltbarkeit ermöglicht: 1. verschiedene Innendrücke von Zelle zu Zelle 1. Faltbewegungszelle (Hochdruck) 2. Wohnzelle (Atmosphärendruck) 2. verschiedene statische Funktionszonen 1. tragende Funktionen (Hochdruck) 2. getragene Funktionen (Niederdruck nach Bedarf)
    • 3. verschiedene dynamische Funktionsbereiche 1. bewegende, motorische 2. bewegte (pumpende, saugende, verdichtende)
  • Raumstrukturen nutzen
  • Auf der Erde, bei Schwerkraft und Luftatmosphäre, und im Weltraum, bei wenig Gravitation und luftleerem Raum, bieten Faltzellenverbundsysteme mit ihren raumstrukturierenden Merkmalen vorteilhafte Bedingungen für verschiedene konkrete Zwecke.
  • Äußere Randzellen können verschiedene Funktionen für innenliegende Zellen übernehmen.
    • 1. Stoßsicherung
    • 2. Temperaturpuffer
    • 3. Stützfunktion
    • 4. Bewegungsfunktion
  • Lufthochdruck wird nutzbar im Faltzellenverbund als:
    • 1. Stützelement
    • 2. Bewegungselement
  • Hochdruckluftgestützte Faltzellenverbundsysteme sind denkbar als:
    Regalsysteme, Hebebühnen, Gabelstapler, Stapelgaragen, Baugerüsts, Wohngeschossbauten, Aufzüge etc.
    • 1. allgemeine Verpackungsform
    • 2. Arbeitsraum für verschiedene Maschinen
    • 3. Traglufthallenform
    • 4. volumenvariable Luftschifform
    • 5. schwimmfähige aufblasbare Schiffskörper
    • 6. Klappstühle
    • 7. Weltraumarchitekturgrundelement
    • 8. Lampenschirme
    • 9. Faltzellenverbundsysteme
    • 10. Fahrzeugkabinen – innenluftgestützt und/oder mechanisch klappbar

Claims (1)

  1. Offene und rundum geschlossene Faltgefäße, die dadurch gekennzeichnet sind, dass harte, steife Platten durch Scharniere (z.B. Klavierband) zu flexiblen Polyedern (Blasebälgen) verbunden und ohne Stauchungen und Knautschungen aufgebläht und gefaltet werden können. Desgleichen lassen sich halbsteife Platten (z.B. aus Blech, Acryl, Plastik) oder planare Folienmaterialien nach dem obigen Prinzip verwenden, wodurch sich das Spektrum der Nutzungsmöglichkeiten erheblich erweitern lässt.
DE102004047268.8A 2003-09-26 2004-09-24 Offene und rundum geschlossene Faltgefäße - ohne Stauchungen, ohne Knautschungen Active DE102004047268B4 (de)

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