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Die Erfindung betrifft einen verstärkten Deckel aus Blechmaterial für einen Behälter.
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Derartige Deckel kommen insbesondere zum Verschließen sogenannter Patentdeckeldosen zum Einsatz. Solche Behälter bestehen im Allgemeinen aus Blechmaterial und dienen der Aufnahme verschiedenster Füllgüter.
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Patentdeckeldosen kommen etwa zur Aufnahme chemischer Roh-, Zwischen- oder Endprodukte zur Anwendung. Es kann sich beispielsweise um Farben, Lacke, Aerosole, Lasuren oder Konservierungsmittel handeln. Die Füllgüter können dabei verschiedenster Art sein, etwa auf anorganischer Basis oder organischer Basis beruhen und ferner mit Lösungsmitteln versehen sein.
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Bei derartigen Verwendungen besteht im Zeitablauf häufig die Gefahr des Verdunstens oder Austrocknens der Füllgüter. Es ist dabei zu beachten, dass bei einem Gebinde mit einem in einer Patentdeckeldose gelagerten Füllgut zwischen der Abfüllung und dem Gebrauch lange Zeiträume, ohne Weiteres mehrere Monate oder gar Jahre, vergehen können. Ferner ist davon auszugehen, dass beim Befüllen, dem Transport und der Lagerung des Gebindes mechanische Belastungen, etwa beim Stapeln oder einem versehentlichen Fallenlassen des Behälters, auftreten können.
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Regelmäßig brauchen Anwender das Füllgut nicht gleich bei der ersten Benutzung auf. Es ist üblich, die Behälter nach dem Gebrauch erneut zu verschließen, was sich möglichst nicht nachteilig auf die Haltbarkeit, insbesondere im Hinblick auf ein Verdunsten oder Austrocknen des Füllguts, auswirken soll.
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Bekannte Deckel für Patentdeckeldosen weisen daher regelmäßig relativ hohe Wandstärken auf, um diesen Gegebenheiten zumindest ausreichend genügen zu können. Die relativ hohe Blechdicke bekannter Deckel bedingt ferner einen hohen Herstellungs- und Materialaufwand.
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Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Deckel aus Blechmaterial für einen Behälter, insbesondere für eine Patentdeckeldose, anzugeben, der eine ausreichend hohe Beständigkeit gegenüber mechanischen Belastungen, insbesondere beim Öffnen und Wiederverschließen, aufweist, eine hohe Abdichtung des Füllguts möglichst über einen langen Zeitraum gewährleistet und eine möglichst geringe Wandstärke aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen wiederverschließbaren, verstärkten Deckel aus Blechmaterial, insbesondere aus Feinstblech, für einen Behälter, insbesondere für eine Patentdeckeldose, mit einem äußeren Kragen, einer dichtenden Seitenwand und einem vertieften Mittelbereich, wobei der Mittelbereich eine der Seitenwand benachbarte Randsicke und eine davon nach innen versetzte Innensicke aufweist, und wobei die Randsicke im Wesentlichen als tiefe U-förmige Nut und die Innensicke im Wesentlichen als V-förmige Nut ausgebildet ist.
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Die Aufgabe der Erfindung wird auf diese Weise vollkommen gelöst.
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Erfindungsgemäß wird nämlich dem Deckel durch die Randsicke und die Innensicke eine erhöhte Gestaltfestigkeit verliehen, so dass auch bei wiederholtem Öffnen und Schließen oder hohen Belastungen beim Abfüllen, Lagern sowie dem Transport keine wesentlichen Deformationen am Deckel verbleiben.
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Die definierten Formelemente erhöhen das Widerstandsmoment gegen Biegebelastungen, Knickungen oder Stauchungen. Derart stabilisiert kann der Deckel die Abdichtung und somit die lange Haltbarkeit von Füllgütern gewährleisten.
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Die V-förmige Gestalt der Innensicke erhöht dabei insbesondere die Steifigkeit des Mittelbereichs, um darin etwa Wölbungen oder Knicke vermeiden zu können. Die U-förmige Gestalt der Randsicke versteift ferner einen Randbereich des Deckels, der vor allem beim Öffnen und Schließen hohen Belastungen ausgesetzt ist und auch im geschlossenen Zustand aus dem Dichtsitz des Deckels im Behälter resultierende statische Lasten zu ertragen hat.
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Diese Ausgestaltung kann die Verwendung dünner Bleche ermöglichen und infolgedessen dazu beitragen, den Herstellungsaufwand zu reduzieren. Damit einhergehend kann der Materialaufwand verringert werden. Dabei bleibt eine hohe Beständigkeit des Behälters gegenüber mechanischen Lasten gewahrt.
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Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist am Kragen eine umlaufende geschlossene Rollung vorgesehen.
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Durch diese Maßnahme wird die Gestaltfestigkeit weiter verbessert, da nun am äußeren Rand des Kragens eine Versteifung, etwa durch einen Ring mit kreisförmigem Querschnitt, erfolgen kann.
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Die geschlossene Rollung verbessert dabei insbesondere die Beständigkeit des Deckels gegenüber hohen Belastungen beim Öffnen und Schließen des Behälters. Auch bei einem Fehlgebrauch, etwa dem Öffnen des Behälterdeckels mit einem scharfkantigen Gegenstand anstatt eines großflächigen Hebels mit weichen Kanten, kann nun eine ausreichende Gestaltfestigkeit gewährleistet sein, so dass auch dabei die Dichtfunktion des Deckels nach mehrmaligem Öffnen und Schließen aufrechterhalten werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Blechmaterial eine Blechdicke von kleiner als 0,22 mm, vorzugsweise etwa 0,19 mm, weiter bevorzugt kleiner als 0,18 mm auf.
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Auf diese Weise kann der Fertigungsaufwand für Behälterdeckel deutlich reduziert werden, da die erhöhte Gestaltfestigkeit die Verwendung von Halbzeug mit deutlich verringerten Blechdicken ermöglicht.
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Es versteht sich dabei, dass bereits eine Blechdickenreduzierung um wenige Hundertstel Millimeter zu deutlichen Gewichts- und Kostenersparungen führen kann. Ferner kann eine umformende Verarbeitung dünneren Materials bei geringerem Aufwand erfolgen. Dünnere Bleche erlauben im Vergleich mit dickeren Blechen bei ähnlichen Umformgraden deutlich feinere und ausgeprägtere Konturen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht der Behälterdeckel aus einem doppelt reduzierten Feinstblech (DR-Blech).
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DR-Bleche können aufgrund zweier Walzvorgänge, zwischen denen in der Regel ein Entspannungsglühen erfolgt, auf besonders kleine Blechstärken gewalzt sein. Ferner können sie eine besonders hohe spezifische Festigkeit aufweisen.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist zumindest die Randsicke oder die Innensicke als umlaufende ununterbrochene Sicke ausgebildet.
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Umlaufende Sicken gewährleisten ein hohes Maß an Gestaltfestigkeit.
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Es ist ohne Weiteres vorstellbar, die Randsicke oder die Innensicke etwa zu Gestaltungszwecken partiell unterbrochen zu gestalten. Ferner können die Randsicke oder die Innensicke variable Tiefen aufweisen, also etwa wellenförmig ausgebildet sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht das Blechmaterial aus einem gehärteten Material, das eine mittlere Harte von mindestens 72 HR30T, vorzugsweise mindestens 75 HR30T, aufweist.
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Diese Maßnahme kann zusammen mit der Erhöhung der Gestaltfestigkeit eine weitere Verbesserung der Belastungsfähigkeit des Behälterdeckels bewirken.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Blechmaterial eine Festigkeit von mindestens 415 +/– 50 N/mm2, vorzugsweise mindestens 520 +/– 50 N/mm2 auf.
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Auch dadurch kann die Festigkeit des Behälterdeckels insgesamt weiter erhöht werden.
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In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist das Blechmaterial zur Erhöhung der Festigkeit wärmebehandelt, insbesondere durchlaufgeglüht.
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Im industriellen Maßstab ermöglicht ein Durchlaufglühen bei geringem Aufwand eine effektive und genaue Wärmebehandlung und trägt zum Erzielen geeigneter Werkstoffkennwerte bei.
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In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung weist die Randsicke eine auf einen Außendurchmesser D des Behälterdeckels bezogene Tiefe von 0,01·D bis 0,1·D, vorzugsweise von 0,02·D bis 0,075·D, weiter bevorzugt von 0,03·D bis 0,05·D auf.
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Weiter bevorzugt ist es, wenn die Randsicke ein Breite-Tiefen-Verhältnis von 1:1 bis 1:3, vorzugsweise 1:1,5 bis 1:2 aufweist.
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Auf diese Weise kann die Randsicke eine besonders prägnante, deutlich ausgeprägte Kontur aufweisen und in hohem Maße zur Erhöhung der Gestaltfestigkeit des Behälterdeckels beitragen.
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Derart gestaltet kann die Randsicke zur Erhöhung des Widerstandsmoments sowohl gegen im Wesentlichen radial auftretende Drucklasten, etwa durch den Dichtsitz bedingt, als auch gegen Biegebelastungen, die beispielsweise auf den Kragen einwirken, beitragen. Dies kann die Wiederverschließbarkeit des Behälters und die Lagerfähigkeit bereits angebrochener Füllgüter noch weiter verbessern.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Innensicke als V-förmige Nut mit einem Öffnungswinkel von 150° bis 60°, bevorzugt von 120° bis 90° ausgebildet.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Innensicke ein Breite-Tiefen-Verhältnis von 5:1 bis 1,5:1, vorzugsweise 3,5:1 bis 2:1 auf.
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Durch diese Maßnahme kann sich eine besonders wirksame Versteifung des Mittelbereichs ergeben. Somit kann insbesondere auch ein Ausbeulen des Mittelbereichs eines unter Spannung dicht eingesetzten Behälterdeckels vermieden werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Randsicke durch zumindest zwei Umformvorgänge gebildet.
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Auf diese Weise kann die Randsicke bezogen auf den Außendurchmesser D besonders tief und mit einem geringen Breite-Tiefen-Verhältnis versehen sein, ohne dass beim Umformen ein Formänderungsvermögen des Werkstoffs überschritten wird.
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Es bieten sich etwa zwei Umformvorgänge an, zwischen denen der Werkstoff zumindest partiell im Bereich des Umformbereichs weichgeglüht wird.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung besteht der Behälterdeckel aus einem Weißblech oder einem spezialverchromten Feinstblech.
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Hierdurch kann eine besonders effektive Korrosionsschutzvorsorge erfolgen, die ohne großen Aufwand in Fertigungsvorgänge integrierbar ist. Verzinntes Blech und insbesondere spezialverchromtes Feinstblech eigenen sich für weitere Behandlungen, etwa zum Lackieren oder für weitere Beschichtungen. Für besondere Anwendungen und Füllgüter sind ohne Weiteres auch Behälterdeckel aus verzinktem Blech vorstellbar.
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Ein mit einem erfindungsgemäßen Behälterdeckel versehenes Gebinde kann auch bei mehrmaligem Öffnen und Verschließen eine hohe Dichtheit und somit Lagerfähigkeit gewährleisten und eine hohe Robustheit für Befüll-, Lager- und Transportvorgänge aufbieten.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale der Erfindung nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht eines Gebindes mit einem erfindungsgemäßen Deckel;
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2 einen Querschnitt des Deckels gemäß 1; und
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3 einen vergrößerten Teil-Querschnitt des Deckels gemäß 2 und eines Behälters (nicht geschlossen).
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1 zeigt ein Gebinde, das insgesamt mit 10 bezeichnet ist.
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Derartige Gebinde können etwa mit Farbe oder ähnlichen Füllgütern mit organischen oder anorganischen Inhaltsstoffen gefüllt sein. Das Füllgut verbleibt dabei über den gesamten Vertriebsweg vom Abfüller bis hin zum Endverbraucher sowie auch häufig noch beim Endverbraucher für lange Zeiträume im Gebinde gelagert. Auch nach einem Teilverbrauch verbleibt das Füllgut im Gebinde, um einer späteren Verwendung zugeführt zu werden. Damit erklären sich besondere Anforderungen an die Dichtheit, mechanische Stabilität und Wiederverschließbarkeit.
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Übliche Gebindegrößen bei sogenannten Patentdeckeldosen verfügen über ein Nennvolumen von kleiner als 50 ml bis hin zu mehreren Litern. Typische Behälterdurchmesser liegen dabei etwa im Bereich von kleiner als 50 mm bis ca. 200 mm.
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Das Gebinde 10 weist einen Behälter 12 auf, der durch einen Deckel 14 verschlossen ist. Der Behälter 12 und der Deckel 14 bilden einen Hohlraum zur Aufnahme eines Füllguts (nicht dargestellt). Der Deckel 14 bildet dabei einen oberen Abschluss des Gebindes 10. Das untere Ende wird durch einen Boden 13 verkörpert, welcher ein separates, gefügtes Bauteil oder integral im Behälter 12 vorgesehenes Bauteil sein kann.
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Wie eingangs erwähnt, ist ein Dichtsitz des Deckels 14 im Behälter 12 für eine ausreichende Haltbarkeit des Füllguts unabdingbar. 2 und 3 zeigen eine hierfür geeignete Schließkontur des Deckels 14. 3 veranschaulicht ferner eine mögliche korrespondierende Behälterkontur.
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Der Deckel 14 weist an seinem oberen Rand einen Kragen 16 auf, der umfangseitig durch eine Rollung 18 abgeschlossen ist. Am inneren Rand des Kragens 16 schließt sich eine von diesem abgewinkelte Seitenwand 20 an. Die Seitenwand 20 geht in einen im Wesentlichen quer zu dieser verlaufenden Mittelbereich 22 über.
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Der Mittelbereich 22 weist eine der Seitenwand 20 benachbarte Randsicke 24 auf. An die Randsicke 24 schließt sich eine von dieser nach innen versetzte Innensicke 26 an. Die Randsicke 24 und die Innensicke 26 verlaufen kreisförmig zueinander konzentrisch und schließen eine Mittelfläche 28 ein. Vorliegend weist die Mittelfläche 28 eine flache, im Wesentlichen plane Gestalt auf. Zur Erhöhung der Festigkeit können jedoch in diesem Bereich ohne Weiteres auch domartige Vorsprünge berücksichtigt sein, die in Richtung des Behälterinneren oder weg vom Behälterinneren ausgestellt sein können.
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Der Dichtsitz des Deckels 14 im Behälter 12 erfolgt im Wesentlichen über einen mit 30 bezeichneten Durchmesser D. Der Durchmesser 30 beschreibt das Abmaß einer Passfläche 32, die an der Seitenwand 20 des Deckels 14 vorgesehen ist. Die Passfläche 32 wird mit leichtem Übermaß in eine Aufnahmefläche 46 des Behälters 12 gefügt. Die unmittelbar beim Öffnen und Schließen des Deckels 14 auftretenden hohen Fügekräfte werden durch besondere Formelemente aufgenommen und sollen nicht zu einer bleibenden Deformation des Deckels 14, insbesondere der Passfläche 32, führen.
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Die am Kragen 16 vorgesehene umlaufende Rollung 18 kann dabei die Funktion eines Spannrings übernehmen und gegen die radial am Durchmesser 30 der Passfläche 32 angreifenden Umfangskräfte wirken. Darüber hinaus trägt die Randsicke 24 zur Versteifung des Deckels 14 gegen derlei mit dem Öffnen bzw. Schließen des Deckels 14 einhergehende Kräfte bei.
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Gemeinsam mit dem Kragen 16 sorgt die Rollung 18 für eine hohe Beständigkeit des Deckels 14 gegenüber unsachgemäßer Handhabung beim Öffnen und Schließen. Häufig versuchen Bediener, den Deckel 14 mit relativ scharfkantigen Werkzeugen, zum Beispiel Schraubenziehern oder Nägeln, entlang des Kragens 16 auszuhebeln und damit zu öffnen. Dabei sorgen der Kragen 16 und die Rollung 18 zumindest für ein gewisses Widerstandsmoment, welches in hohem Maße dazu beiträgt, die Seitenwand 20 und insbesondere die Passfläche 32 gegen solche unsachgemäß eingebrachten Handhabungskräfte zu schützen.
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3 zeigt Detailschnitte des Deckels 14 sowie des Behälters 12, anhand derer die deckelseitige Kontur des Gebindes 10 näher erläuterbar ist.
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Die Randsicke 24 stellt sich als tiefe Auskragung im Mittelbereich 22 dar. Die nach innen verlagerte Innensicke 26 hingegen ist eine relativ flache Einbuchtung mit im Wesentlichen V-förmiger Gestalt. Im Gegensatz dazu ist der Querschnitt der Randsicke 24 U-förmig ausgebildet.
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Zur näheren Bestimmung der Randsicke 24 und der Innensicke 26 können Breiten-Tiefen-Verhältnisse herangezogen werden. Die Tiefe der Randsicke 24 ist durch einen mit 34 bezeichneten Pfeil angedeutet, die Tiefe der Innensicke 26 durch einen mit 36 bezeichneten Pfeil. Die Breite der Randsicke 24 ist durch einen mit 38 bezeichneten Pfeil, die Breite der Innensicke 26 durch einen mit 40 bezeichneten Pfeil angedeutet.
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Die Innensicke 26 kann ferner über einen Öffnungswinkel charakterisiert werden, der durch einen mit 42 bezeichneten Pfeil angedeutet ist.
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Der Deckel 14 ist in eine passende Öffnung an einem Aufnahmering 44 des Behälters 12 einsetzbar. Gemäß 3 ist der Aufnahmering 44 mit einer seitlichen Behälterwand 50 einstückig ausgeführt. Ebenso ist vorstellbar, die Behälterwand 50 und den Aufnahmering 44 separat auszuführen und geeignet, etwa durch Bördelverfahren, zu verbinden.
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Vorliegend geht die Behälterwand 50 über einen versteifenden Bördelrand 48 in den Aufnahmering 44 über. Am Aufnahmering 44 ist ferner die Aufnahmefläche 46 vorgesehen, welche den Fügepartner für die Passfläche 32 darstellt.
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Beim Aushebeln des Deckels 12 vom Behälter 14 kann ein Bediener das Hebelwerkzeug am Bördelrand 48 abstützen, den Kragen 16 des Deckels 14 untergreifen und hiernach besonders einfach und kraftschonend den Deckel 14 lösen.
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Eine Mehrzahl von Deckeln 14 kann besonders einfach und platzsparend übereinander gestapelt werden. Hierfür bietet sich an, auch die Randsicke 24 leicht anzuschrägen, so dass seitliche Schenkel der U-Form auch bei der Randsicke 24 einen kleinen Öffnungswinkel einschließen können. Infolgedessen kann die Randsicke 24 des Deckels 14 besonders gut in die Randsicke eines darunter liegenden Deckels eindringen.
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Es versteht sich dabei, dass die Kontur des Deckels 14 auch zum Übereinanderstapeln von Gebinden 10 benutzt werden kann. Hierzu bietet sich an, am Boden 13 des Behälters 12 eine Kontur vorzusehen, welche es ermöglicht, in den Deckel 14, insbesondere in die Randsicke 24, eingeführt zu werden. Hierfür kann am Boden 13 ein passender Stützring angeformt oder vorgesehen werden.
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Der Behälter 12 und der Deckel 14 können oberflächenbehandelt sein, um abhängig vom Füllgut eine hohe Korrosionsbeständigkeit und lange Haltbarkeit aufbieten zu können. Bei lösemittelhaltigen Füllgütern können Innenflächen des Behälters 12 und des Deckels 14 blank ausgeführt sein, um ein Anlösen oder Ablösen einer Beschichtung zu vermeiden. Dagegen kann bei wasserhaltigem Füllgut eine Beschichtung vorgesehen sein. Dabei kann es sich etwa um eine Lackierung, Pulverbeschichtung oder um eine Beschichtung mit Kunststofffolie handeln.
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Der Deckel 14 verfügt aufgrund seiner besonderen Gestaltung über eine hohe Gestaltfestigkeit, die ihm auch bei reduzierter Wandstärke eine hohe Stabilität verleiht. Die hohe Gestaltfestigkeit ergibt sich insbesondere aus der Randsicke 24 sowie der Innensicke 26, deren Gestaltungen in hohem Maße zur Erhöhung der Steifigkeit beitragen. Die Randsicke 24 ist deutlicher als die Innensicke 26 ausgeprägt und weist insbesondere eine größere Tiefe bei geringerer Breite als die Innensicke 26 auf. Daraus ergibt sich eine wesentliche Verstärkung des Behälterrands. Demgegenüber ist die Innensicke flacher und breiter ausgeführt und dient insbesondere dazu, die Mittelfläche 28 des Mittelbereichs 22 zu verstärken. Dabei sollen insbesondere Wölbungen und Ausbuchtungen vermieden werden, welche die äußere Erscheinung des Deckels beeinträchtigen können.
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Mit anderen Worten verleiht die Randsicke 24 dem Deckel 14 insgesamt eine hohe Steifigkeit, so dass auch bei mehrmaligem Öffnen und Schließen hohe Kräfte ertragen werden können. Zusätzlich sorgt die Innensicke 26 dafür, dass diese anliegenden und über die Gestaltelemente des Deckels 14 aufgenommenen Kräfte nicht zu einer Deformation der Mittelfläche 28 des Mittelbereichs 22 führen und kann somit eine Verschlechterung des optischen Erscheinungsbildes des Deckels 14 vermeiden.
