DE19715453C2 - Dünnwandiges Gefäß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein dünnwandiges Gefäß nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Gefäß ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 41 16 205 A1 bekannt. In dieser Druckschrift wird eine Faltdose beschrieben, die jeweils im Abstand des halben Dosendurchmessers parallel zum Dosendec­ kelrand und parallel zum Dosenbodenrand in den Dosenrumpf eingeprägte Sollknicklinien aufweist, entlang derer der gesamte stabile Dosendeckelbereich und der Dosenbodenbe­ reich um jeweils ca. 90° gegen den Dosenrumpf manuell faltbar sind, wodurch die Dose kompaktiert werden kann.

Aufgrund ihrer manuellen Kompaktierbarkeit kann eine derar­ tige Dose nach dem bestimmungsgemäßen Gebrauch (z. B. bei einer Getränkedose nach dem Genuß des entsprechenden Ge­ tränks) und vor dem Transport zu einer Recyclinganlage oder dergl. in einfacher Weise durch manuelles Falten kompak­ tiert werden. Durch die damit verbundene Verminderung des Dosenvolumens lassen sich der Aufwand und die Kosten beim Transport der zu entsorgenden Dosen verringern.

Die aus der DE 41 16 205 A1 bekannte Dose hat jedoch den Nachteil, daß sie eine verringerte Stabilität gegenüber axialen Belastungen aufweist. Eine hohe axiale Belastbar­ keit von Getränkedosen, Konservendosen und dergl. ist von großer Bedeutung, da diese Dosen zum Transport in der Regel übereinandergestapelt und daher großen axialen Kräften ausgesetzt werden.

Aus der US 5,397,021 A ist eine Dose bekannt, die an der Gefäßwand schräg verlaufende, helixartige Profilierungen aufweist, die zur Erhöhung der Stabilität gegen axiale Verformungen dienen. Diese Dose ist in axialer Richtung nur mittels einer präzisen Krafteinleitung kompaktierbar.

Die JP 6-199346 beschreibt eine Dose, die neben horizonta­ len, parallel zum Dosendeckel verlaufenden Profilierungen ebenfalls eine schräg verlaufende Profilierung sowie eine vertikale Profilierung aufweist. Die vertikal und schräg verlaufenden Profilierungen schneiden dabei die horizontalen Profilierungen. Dieses Gefäß wird ebenfalls durch Einwirkung axialer Kräfte kompaktiert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein dünnwandiges Gefäß zu schaffen, das sich in einfacher Weise kompaktieren läßt, eine hohe Stabilität gegenüber axialen Belastungen aufweist und zugleich ein ungewolltes Kompaktieren des Gefäßes verhindert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schaffung eines dünnwandigen Gefäßes mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen beschreiben die Unteransprüche.

Danach weist das Gefäß eine derartige Profilierung in seiner Gefäßwand auf, daß das Widerstandsmoment der Ge­ fäßwand gegenüber Torsionsbeanspruchungen (im Vergleich zu einer unprofilierten Dose) reduziert ist.

Ein solches Gefäß kann in einfacher Weise manuell kompak­ tiert werden, indem mit einer Hand der Gefäßboden und mit der anderen Hand die Gefäßoberseite umgriffen werden. An­ schließend werden die Hände gegeneinander verdreht, so daß auf die Gefäßwand Torsionskräfte einwirken. Aufgrund der erfindungsgemäß vorgesehenen Profilierung, die das Wider­ standsmoment der Gefäßwand gegenüber Torsionsbeanspruchun­ gen reduziert, hält das Gefäß dem von außen aufgebrachten Torsionsmoment nicht stand und läßt sich sehr einfach zusammenfalten. Dabei bewegen sich der Gefäßboden und die Gefäßoberseite aufeinander zu und nehmen Teile der Gefäßwand zwischen sich auf.

Das in der vorbeschriebenen Weise kompaktierte Gefäß benö­ tigt für einen späteren Transport zu einer Recycling- oder sonstigen Verwertungsanlage ein erheblich geringeres Volu­ men als ein nicht kompaktiertes Gefäß.

Trotz seiner Kompaktierbarkeit weist das erfindungsgemäße Gefäß gleichzeitig eine hinreichende Stabilität gegenüber axialen Beanspruchungen auf, da die zur Kompaktierung des Gefäßes notwendigen Torsionsmomente gerade senkrecht zur Axialrichtung (nämlich im wesentlichen tangential) aufge­ bracht werden müssen.

Unter einer Profilierung im Sinne des Anspruchs 1 wird hier jede lokale Änderung in der Struktur der Gefäßwand verstan­ den, die eine Verringerung des Widerstandsmoments der Gefäßwand gegenüber Torsionsbeanspruchungen bewirkt. Es kann sich dabei um lokale Verformungen der Gefäßwand (z. B. Sicken), um Bereiche verminderter Wanddicke oder auch um Bereiche, in die ein Fremdstoff eingearbeitet ist, handeln.

Die Herabsetzung des Widerstandsmomentes der Gefäßwand gegenüber Torsionsbeanspruchungen läßt sich z. B. dadurch erreichen, daß mindestens eine Diagonalprofilierung entlang einer Linie verläuft, die in einem endlichen Winkel zu der Mantellinie geneigt ist, die sich direkt (d. h. auf kürze­ stem Wege) entlang der Gefäßwand von dem Gefäßboden zu der Gefäßoberseite erstreckt.

Eine weitere Verminderung des Widerstandsmoments gegenüber Torsionsbeanspruchungen wird ermöglicht, wenn auf der Ge­ fäßwand mehrere Diagonalprofilierungen, vorzugsweise eine gerade Anzahl parallel verlaufender Diagonalprofilierungen vorgesehen ist.

Um ein definiertes Zusammenfalten des Gefäßes bei Torsions­ beanspruchungen zu erreichen, kann weiter vorgesehen sein, daß zwischen zwei Diagonalprofilierungen jeweils eine Zwischenprofilierung entlang einer Linie verläuft, die sich zwischen zwei Endpunkten der beiden Diagonalprofilierungen erstreckt, wobei vorzugsweise jeweils ein Teil der Zwischen­ profilierungen parallel und ein anderer Teil der Zwischen­ profilierungen schräg zu der Mantellinie verläuft.

Ferner ist es für ein definiertes Zusammenfalten des Ge­ fäßes vorteilhaft, wenn die Diagonalprofilierung zu dem Gefäßboden und der Gefäßoberseite hin durch jeweils eine Um­ fangsprofilierung begrenzt wird, die entlang des Umfangs der Gefäßwand verläuft.

Die Diagonalprofilierung wird vorzugsweise durch Sicken gebildet, die in das Gefäßinnere hineinragen, während die Zwischenprofilierung und die Umfangsprofilierung durch Sicken gebildet werden, die von der Gefäßwand nach außen abstehen.

Für eine besonders einfache Kompaktierbarkeit des Gefäßes ist es vorteilhaft, daß die Profilierungen parallelogrammar­ tige Vierecke bilden, die durch je eine weitere Profilie­ rung in zwei Dreiecke geteilt werden. Dabei müssen keine exakt drei- bzw. viereckigen Formen vorgesehen sein. Insbe­ sondere muß es sich bei den Profilierungen nicht notwendig um Teile von Geraden handeln; ebensogut können gekrümmte Linien vorgesehen sein.

Die Erfindung läßt sich vorteilhaft bei Gefäßen anwenden, deren Gefäßwand aus einem plastisch verformbaren Material, wie z. B. Blech, besteht.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Gefäßwand durch gekrümm­ te Flächen gebildet wird und dabei rotationssymmetrisch, z. B. hohlzylindrisch, ausgebildet ist.

Weitere Vorteile der Erfindung werden bei der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren deutlich werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Getränke­ dose;

Fig. 2 eine schematische Darstellung der in einer Ebene abgerollten Gefäßwand der Dose aus Fig. 1;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Teil der Gefäßwand gemäß Fig. 2;

Fig. 4 eine weitere Darstellung der Gefäßwand gemäß Fig. 2, wobei durch Pfeile zusätzlich das Zusam­ menfalten der Dose unter Torsionsbeanspruchung angedeutet wird;

Fig. 5 eine schematische Darstellung der Dose aus Fig. 1 nach dem Abschluß des Kompaktierens.

In Fig. 1 ist eine aus Blech bestehende Dose 1, die z. B. als Getränke- oder Konservendose dienen kann, dargestellt. Die Dose 1 umfaßt eine hohlzylindrische Gefäßwand 2, einen ebenen Gefäßboden 3 und eine ebene Gefäßoberseite 4.

Anhand der perspektivischen Darstellung in Fig. 1 ist erkennbar, daß auf der Gefäßwand 2 der Dose 1 eine Profilie­ rung 11 bis 14 aufgebracht ist. Diese Profilierung wird nachfolgend anhand der Fig. 2 näher erläutert, in der die in einer Ebene abgerollte Gefäßwand 2 der Dose 1 darge­ stellt ist.

Die Gefäßwand 2 weist vier parallel zueinander verlaufende Diagonalprofilierungen 11 auf, die jeweils unter einem Winkel α von etwa 45° zur Mantellinie M auf der Gefäßwand 2 geneigt sind. Die Diagonalprofilierungen 11 erstrecken sich im mittleren Höhenbereich der Gefäßwand 2 und werden nach oben (zu der Deckfläche 4 hin) und nach unten (zu dem Ge­ fäßboden 3 hin) durch jeweils eine entlang des Umfangs u verlaufende Umfangsprofilierung 14 begrenzt.

Zwischen zwei Diagonalprofilierungen 11 verläuft jeweils eine Zwischenprofilierung 12 bzw. 13, die sich zwischen einem unteren Endpunkt 21 und einem oberen Endpunkt 22 der Diagonalprofilierungen 11 erstreckt. Zwei der Diagonalprofi­ lierungen (Pos. 12) verlaufen parallel zur Mantellinie M; die beiden anderen Diagonalprofilierungen (Pos. 13) verlau­ fen unter einem Winkel β von etwa 20° zu der Mantellinie M geneigt.

Die parallel zur Mantellinie M verlaufenden Zwischenprofi­ lierungen 12 und die schräg zur Mantellinie M verlaufenden Zwischenprofilierungen 13 sind dabei abwechselnd entlang des Umfangs u der Gefäßwand 2 angeordnet.

Durch die Diagonalprofilierungen 11 und die entlang des Umfangs u verlaufenden Umfangsprofilierungen 14 werden auf der Gefäßwand 2 vier aneinander angrenzende, parallelogram­ martige Vierecke gebildet. Jedes dieses Vierecke wird durch durch zwei Diagonalprofilierungen 11 sowie zwei Abschnit­ te 15 bzw. 16 der Umfangsprofilierung 14 begrenzt. Aufgrund der unterschiedlichen Länge der Abschnitte 15 bzw. 16 der Umfangsprofilierung 14, wobei sich entlang des Umfangs u des Gefäßes 1 jeweils lange Abschnitte 15 und kurze Ab­ schnitte 16 abwechseln, werden auf der Gefäßwand kleinere Parallelogramme (mit den Seiten 11, 16) und größere Paralle­ logramme (mit den Seiten 11, 15) gebildet, die abwechselnd nebeneinander angeordnet sind.

Jedes der Parallelogramme wird durch eine Zwischenprofilie­ rung 12 bzw. 13 (Diagonale des jeweiligen Parallelogramms) in zwei Dreiecke unterteilt. Dabei werden die großen Paral­ lelogramme durch eine Zwischenprofilierung 12 parallel zur Mantellinie M und die kleinen Parallelogramme durch eine Zwischenprofilierung 13, die schräg zu der Mantellinie M verläuft, geteilt, so daß sich große Profildreicke (mit den Seiten 11, 12, 15) und kleine Profildreiecke (mit den Seiten 11, 13, 16) bilden.

Das Kompaktieren der Dose 1 wird dadurch erleichtert, daß die längeren Abschnitte 15 der Umfangsprofilierung 14 ungefähr gleich lang sind wie die zur Mantellinie M geneig­ ten Zwischenprofilierungen 13 und daß die kürzeren Abschnit­ te 16 der Umfangsprofilierung 14 ungefähr gleich lang sind wie die parallel zur Mantellinie M verlaufenden Zwischenpro­ filierungen 12.

In Fig. 2 sind sämtliche Profilierungen 11 bis 16 jeweils als Teile von Geraden ausgebildet. Hierbei handelt es sich um eine idealisierte Darstellung der Profilierungen, die deren Hauptrichtung auf der Gefäßwand 2 anzeigen soll. Je nach Beschaffenheit (z. B. Form oder Material) der Gefäßwand 2 kann die Form der einzelnen Profilierungen 11 bis 16 von einer Geraden abweichen. Die optimale Gestaltung der Profilierungen wird am besten für den jeweiligen Do­ sentyp experimentell ermittelt.

Anhand der Querschnittsdarstellung gemäß Fig. 3 wird deut­ lich, daß vorliegend sämtliche Profilierungen 11 bis 14 durch Sicken gebildet werden. Dabei ragen die Sicken, die die Diagonalprofilierungen 11 bilden, in das Gefäßinnere I hinein. Die Sicken, die die Zwischenprofilierungen 12, 13 und die Umfangsprofilierung 14 bilden, stehen demgegenüber von der Gefäßwand 12 nach außen (A) ab.

In Fig. 4 wird gezeigt, wie die anhand der Fig. 1 bis 3 dargestellte Dose 1 unter der Einwirkung von Torsionskräf­ ten kompaktiert werden kann. Die Darstellung der Gefäß­ wand 2 in Fig. 4 entspricht der Darstellung aus Fig. 2; jedoch wurde der Übersichtlichkeit halber auf die Bezugszei­ chen weitgehend verzichtet.

Das Kompaktieren der in Fig. 1 dargestellten Dose 1 wird dadurch eingeleitet, daß die Dose 1 mit beiden Händen umgriffen wird, wobei eine Hand in dem Bereich zwischen der oberen Umfangsprofilierung 14 und der Deckfläche 4 und die andere Hand zwischen der unteren Umfangsprofilierung 14 und dem Gefäßboden 3 angesetzt wird. Dann werden die beiden Hände entlang der in Fig. 1 dargestellten Pfeile F₁ und F₂ im wesentlichen tangential gegeneinander, d. h. aufeinander zu bewegt, so daß ein entsprechendes Torsionsmoment auf die Dose 1 und insbesondere deren Gefäßwand 2 einwirkt.

Unter der Einwirkung dieses Torsionsmoments verformt sich die Gefäßwand 2 der Dose 1, wie in Fig. 4 dargestellt. Dort zeigen die Pfeile jeweils die Bewegungen der einzelnen Profilierungen 11 bis 16 unter der Einwirkung eines äußeren Torsionsmomentes an.

Anhand Fig. 4 ist erkennbar, daß sich die parallel zur Mantellinie M verlaufenden Zwischenprofilierungen 12 zwi­ schen zwei kurze Abschnitte 16 der Umfangsprofilierung 14 und die schräg zur Mantellinie M verlaufenden Zwischenprofi­ lierungen 13 zwischen zwei längere Abschnitte 15 der Um­ fangsprofilierung 14 legen. Dabei werden die Diagonalprofi­ lierungen 11 in das Doseninnere hinein verschoben. Diese Bewegungen der einzelnen Profilierungen 11 bis 16 werden durch die anhand Fig. 3 dargestellte Ausbildung der Sicken, die die Profilierungen bilden, gefördert.

Nach Abschluß des anhand Fig. 4 beschriebenen Kompaktierens ist der von den Profilierungen 11 bis 16 durchzogene mittle­ re Bereich der Dose 1 im wesentlichen flächenhaft zusammen­ gelegt, und die Dose nimmt die in Fig. 5 gezeigte Form an.

In dem in Fig. 5 dargestellten Zustand der Dose 1 wird deren Volumen im wesentlichen nur noch durch die Bereiche zwischen der oberen Umfangsprofilierung 14 und der Doseno­ berseite 4 sowie zwischen der unteren Umfangsprofilie­ rung 14 und dem Gefäßboden 3 bestimmt. Durch diese Reduzie­ rung des Dosenvolumens wird die zum Transport der Dosen in eine Aufbereitungsanlage oder dergleichen erforderliche Transportkapazität erheblich verringert.

Bei Dosen mit einer sehr großen Längserstreckung (Höhe) können mehrere Bereiche mit den oben dargestellten Profilie­ rungen 11 bis 16 übereinander angeordnet werden, um diese Dosen auf ein möglichst geringes Volumen zusammenfalten zu können.

Von besonderer Bedeutung ist in jedem Fall, daß gemäß der vorliegenden Erfindung das Kompaktieren einer Dose unter Torsionsbeanspruchung durch die diagonal auf der Gefäß­ wand 2 verlaufende Profilierungen 11 erleichtert wird. Diese Profilierungen führen nicht zu einer Verminderung der Stabilität der Dose 1 unter axialen Beanspruchungen. Viel­ mehr kann die Stabilität der Dose 1 unter axialen Beanspru­ chungen durch die diagonal verlaufenden Sicken sogar noch erhöht werden.

Claims (19)

1. Dünnwandiges Gefäß, dessen Seitenwand (Gefäßwand) minde­ stens eine schräg verlaufende Profilierung aufweist, die das Kompaktieren des Gefäßes erleichtert, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung der Profilierung (11-16), daß das Widerstandsmoment der Gefäßwand (2) gegenüber Tor­ sionsbeanspruchungen reduziert ist und das Gefäß durch eine Torsionsbeanspruchung entlang der Profilierung zu­ sammenfaltbar ist.

2. Gefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung (11-16) der Gefäßwand (2) durch lokale Verformungen der Gefäßwand (2) gebildet wird.

3. Gefäß nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die lokalen Verformungen (11-16) der Gefäßwand (2) als Sicken ausgebildet sind.

4. Gefäß nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilie­ rung der Gefäßwand (2) durch Bereiche verminderter Wanddicke gebildet wird.

5. Gefäß nach mindestens einem der vorhergehenden Anspruche, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilie­ rung der Gefäßwand (2) durch Bereiche gebildet wird, in die ein Fremdstoff eingearbeitet ist.

6. Gefäß nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Profilierung (Diagonalprofilierung 11) entlang ei­ ner Linie verläuft, die in einem endlichen Winkel (α) zu der Mantellinie (M) geneigt ist, die sich direkt von dem Gefäßboden (3) zu der Gefäßoberseite (4) er­ streckt.

7. Gefäß nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Gefäßwand (2) eine gerade Anzahl von Diagonalprofilierungen (11) verläuft.

8. Gefäß nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen zwei Diagonalprofilierungen (11) jeweils eine Profilierung (Zwischenprofilierung 12, 13) entlang einer Linie verläuft, die sich zwischen zwei Endpunkten (21, 22) der beiden Diagonalprofilie­ rungen (11) erstreckt.

9. Gefäß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Zwischenprofilierungen (12) parallel zu der Mantellinie (M) verläuft.

10. Gefäß nach 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Teil der Zwischenprofilierungen (13) schräg zu der Mantellinie (M) verläuft, wobei die Zwi­ schenprofilierungen (13) einen kleineren Winkel (β) mit der Mantellinie (M) bilden als die Diagonalprofilie­ rungen (11).

11. Gefäß nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagonalprofilie­ rung (11) zu dem Gefäßboden (3) und der Gefäßober­ seite (4) hin durch je eine weitere Profilierung (Um­ fangsprofilierung 14) begrenzt wird, die entlang des Umfangs (u) der Gefäßwand (2) verläuft.

12. Gefäß nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Diagonalprofilie­ rung (11) durch Sicken gebildet wird, die in das Gefäß­ innere (I) ragen.

13. Gefäß nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenprofilie­ rung (12, 13) und/oder die Umfangsprofilierung (14) durch Sicken gebildet werden, die von der Gefäßwand (2) nach außen abstehen.

14. Gefäß nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierungen (11, 15, 16) Vierecke bilden, die durch je eine weitere Profilierung (12, 13) in Dreiecke geteilt werden und die vorzugsweise parallelogrammartig ausgebildet sind.

15. Gefäß nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäß­ wand (2) aus einem plastisch verformbaren Material besteht.

16. Gefäß nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäß­ wand (2) aus einem metallischen Material, insbeson­ dere Blech, besteht.

17. Gefäß nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäß­ wand (2) durch gekrümmte Flächen gebildet wird.

18. Gefäß nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (1) rotationssymmetrisch ausgebildet ist.

19. Gefäß nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gefäß (1) als Dose ausgebildet ist.