DE2734128A1

DE2734128A1 - Behaelter mit zylindrischer seitenwand und einer unteren wand, die das eine behaelterende abschliesst

Info

Publication number: DE2734128A1
Application number: DE19772734128
Authority: DE
Inventors: Jun Harry Wallace Lee; Joseph William Wallace; James Meredith Woolard
Original assignee: Reynolds Metals Co
Current assignee: Reynolds Metals Co
Priority date: 1976-07-29
Filing date: 1977-07-28
Publication date: 1978-02-02
Also published as: JPS5320120A; FR2359756B1; JPS5645038B2; AU510668B2; IT1086167B; CA1093987A; FR2359756A1; ES461178A1; NL7708418A; GB1557439A; AU2741877A; BR7704979A

Description

Bei Behältern, die durch Abstreckziehen gefertigt sind, kann es an drei Hauptpunkten zu Schäden bei Druckbelastung kommen, die beim Füllen und normalen Verschließen des einen Dosenendes auftritt. Derartige Schäden entstehen meistens im Halsteil der Dose oder an der Seitenwand der Dose oder an ihrem Boden. Die vorliegende Erfindung sieht einen Behälter vor, bei dem derartige Schäden am häufigsten im Bodenstück des Behälters auftreten; darüber hinaus kann der Behälter verhältnismässig hohe Energiemengen aufnehmen, bevor ein schwerwiegender Schaden in solchem Ausmaß eintritt, daß der Behälter die ihm zugedachte Aufgabe nicht mehr erfüllen kann. Wie gleich noch ausführlich dargestellt werden soll, läßt sich bei den erfindungsgemäßen Dosen ein Schaden leichter voraussagen, weil nämlich Schäden innerhalb eines verhältnismässig engen Bereichs von Belastungen zu erwarten sind. Die Behälter können daher aus dünnerem Material hergestellt werden, weil nur geringere Fehlerbreiten zu erwarten sind.

Es ist aus mehreren Gründen vorteilhaft, einen Behälter herstellen zu können, bei dem Schäden am wahrscheinlichsten im Bereich des Bodens auftreten. In dieser Hinsicht unterscheidet sich besonders bei abstreckgezogenen Behältern die Stärke des Bodens nicht wesentlich von der Stärke des Ausgangsmaterials, aus dem derartige Dosen normalerweise hergestellt werden. Die Stärke des Bodens kann bei derartigen Dosen verhältnismässig genau eingestellt werden. Jedoch werden die Seitenwände dieser Dosen dem "Abstreckzug" unterworfen, und daher lassen sich die Wandstärken weniger leicht steuern. Sobald Schäden an Dosen hauptsächlich im Bereich des Bodens auftreten, kann die Festigkeit der Dose genauer gesteuert werden und sind ihre Schäden

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leichter vorauszusehen.

Ferner ist die erfindungsgemäße Dose so konstruiert, daß Druckkräfte zunächst zu einer Durchbiegung (einer Art von Schaden) im Bodenbereich des Behälters führen, und ausserdem erleidet der Boden verhältnismässlg weitgehende Formpuderungen, bevor es zu schwerwiegenden Schäden kommt, wie sie sonst in der Seitenwand und im Halsteil auftreten. Infolgedessen kann der Behälter, so lange die Druckkräfte nicht so groß werden, daß es zu schwerwiegenden Schäden kommt, weiterhin gefüllt und verschlossen werden und braucht nicht ausgesondert zu werden. Die erfindungsgemäße Dose nimmt dabei erhebliche Energiemengen auf, wenn der Boden durchgebogen wird. Somit kann man mehr Dosen füllen und verschließen als es unter anderen Umständen der Fall wäre.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die erfindungsgemäße Dose aus einem Ausgangsmaterial geringerer Stärke hergestellt werden kann. Eine Ausführungsform der Erfindung bietet ausserdem eine bessere Möglichkeit zum selektiven Einstellen ihres Mittelteils, um das Volumen der Dose unverändert zu halten und dabei einen ziemlich weitgehenden Verschleiß des Werkzeugs hinzunehmen, ohne daß die Werkzeugbestückung erneuert werden muß.

Ein zusätzlicher Vorteil einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Tendenz des Mittelteils des Dosenbodens, unter Druckentlastung nach dem öffnen der Dose einwärts zu schnellen. Dadurch wird diese besondere Ausführungsform der Erfindung nach dem öffnen der Dose stabiler, obwohl der Dosenboden an sich dazu neigt, sich unter Druckbelastung nach aussen zu wölben.

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Ein erfindungsgemäßer Behälter besitzt eine Seitenwand, die mit dem Bodenabschnitt des Behälters durch einen ersten Kegelstumpfabschnitt und einen Halbtorusabschnitt verbunden ist. Der Halbtorusabschnitt seinerseits steht mit einem Kreisringabschnitt und einem Bodenverschlußstück in Verbindung. Dank dieser Konstruktion entsteht ein Behälter, der große Energiemengen aufnehmen kann, und bei dem Schäden in erster Linie im Bodenbereich auftreten.

Die genannten und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden im einzelnen in der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen und anhand der Zeichnungen erläutert, in denen in allen Darstellungen gleiche Bauteile jeweils mit der gleichen Bezugszahl gekennzeichnet sind. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstäblich gehalten, sondern sollen die Prinzipien der Erfindung deutlich machen.

Fig. 1 ist ein Tei!querschnitt durch eine Dose nach dem Stand der Technik;

Fig. 2 ist ein Teilquerschnitt durch den Bodenabschnitt

einer erfindungsgemäeen Ausführungsform einer Dose;

Fig. 3 zeigt schematisch eine Abstreckziehmaschine;

lig. 4 gibt stark vergrössert einen Teil eines Oberstempeis im Bereich des Bogens 4-4 in Fig. 3 wieder;

Fig. 5 zeigt einen Teil einer Oberstempelflache im Bereich der Linien 5-5 in Fig. 3;

Fig. 6 ist ein Teilquerschnitt durch den Bodenabschnitt

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einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7A und 7B sind schematische Darstellungen einer Vorrichtung zur Herstellung eines Bodens für die Ausführungsform nach Fig. 6, und

Fig. 8 ist eine Ansicht eines Dosenbodens im Blick auf die Linien 8-8 in Fig. 7B.

Fig. 1 zeigt einen Behälter nach dem Stand der Technik mit einer zylindrischen Seitenwand 12, die unter einem Winkel ö< an einen ersten Kegelstumpfabschnitt 14 anschließt, der praktisch ebene innere bzw. äussere Begrenzungsflächen 16 bzw. 18 aufweist. Der Abschnitt 14 liegt danach zwischen •ine« nach aussen konvexen Bodenwulst 20 und einem Übergangspunkt 22 zwischen der Seltenwand 12 und dem ersten Kegels tuapfabschnitt 14.

FIf. 2 seift den Boäenabschnitt eiaes Behälters nach einer Avsfthrwfifsferm 4er Irfi»chief. Darnach schlieft die Seitenwand 12 an einen ersten Kegelstumpfabschnitt 24 an, der seinerseits mit eine« Halbtorusabachnitt 2t in Verbindung steht, der wiederum In eine« ersten Kreisringabschnitt 28 übergeht. Der erste Kreisringabschnitt 28 ist durch einen ■weiten Kegelstumpfabschnitt 32 mit einem zweiten Kreis- ^■gabschnitt 30 verbunden, dessen andere Seite über einen dritten Kegelstumpfabschnitt 36 an einen ebenen Mittelabschnitt 34 anschließt.

Der Halbtorusabschnitt 26 ist nach aussen konvex über einer Sehne 38, die swischen dem ersten Kegelstumpfab-

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schnitt 24 und dem unteren Kreisringabschnitt 28 verläuft und mit der Behälterachse 40 einen Winkel /J einschließt. In Verbindung mit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wurden der Radius R des Halbtorusabschnitts 26 und der Winkel ρ in bestimmten Grenzen variiert; das soll anschliessend im Zusammenhang mit einem Oberstempel beschrieben werden, der zur Herstellung der in Fig. 2 gezeigten Form benutzt wird.

Die Schemazeichnung Fig. 3 zeigt einen Oberstempel 46, der gerade im Begriff ist, einen Napf 48 durch eine Abstreckziehvorrichtung zu und gegen ein Bodengesenk 52 zu treiben. Mit der gleich zu beschreibenden Ausnahme handelt es sich bei den in Fig. 3 gezeichneten Elementen um gebräuchliche Bauteile,die nicht weiter behandelt werden sollen. Die Abstreckziehvorrichtung 50 weist z.B. übliche Weiterziehgesenke, Streckziehringe, Führungsringe u. dgl. auf, aber diese Teile sind nicht Gegenstand der Erfindung.

Fig. 4 gibt einen Abschnitt des Oberstempels 46 wieder, der den Halbtorusabschnitt 26 des in Fig. 2 gezeichneten Dosenbodens formt. Die Teile des in Fig. 4 gezeichneten Stempels, die dem Dosenboden nach Fig. 2 zuzuordnen sind, sind mit einem Strich C) an der entsprechenden Bezugszahl versehen. Z.B. entspricht die Seitenwand 12 der Dose der Seitenwand 12* des Stempels, der erste Kegelstumpfabschnitt 24 der Dose entspricht dem Kegelstumpfabschnitt 24* an dem Stempel, der Halbtorusabschnitt 26 der Dose entspricht dem Halbtorusabschnitt 26' des Stempels und der gebogene Abschnitt 28 an der Dose entspricht dem Abschnitt 28* an dem Stempel.

Der Kegelstumpfabschnitt 24' schließt mit der Seitenwand 12* einen Winkel Ύ ein. Die besten Ergebnisse lassen sich

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erzielen, wenn man dem Winkel feinen Wert zwischen 1° und 6° gibt. Die besten Ergebnisse erhält man ferner, wenn man die axiale Länge L₂ des ersten Kegelstumpfabschnitts 24* zwischen 3,8 und 15,5 mm (0,150 und 0,600 inches) wählt, wenn es sich um einen unter Druck stehenden Behälter nach Art einer üblichen Bierdose handelt. Dabei sollte das Zahlenverhältnis Q₁ von ⁷P (in Winkelgraden) zu L₂ (in Zoll)zwischen 1 und 60, vorzugsweise bei etwa 12 liegen. Wenn Q₁ zu klein wird, wächst der Werkzeugverschleiß ganz erheblich, und wenn Q₁ zu groß wird, vermindern sich die Möglichkeiten der Energieaufnahme bei dem Behälter.

Der Halbtorusabschnitt 26* ist um die Sehne 38' herum gebogen, deren Verlängerung mit der Behälterachse einen Winkel ft einschließt. Wenn β zunimmt, wächst bei im übrigen unveränderten Parametern auch die Strecke L₂. Entsprechend wird bei abnehmendem Wert von β(und im übrigen unveränderten Parametern) die Strecke L₂ kleiner, weil die Länge der Sehne zunimmt. Diese wird durch die Strecke L₃ bestimmt, die die Sehne 38' in allen ihren verschiedenen, von den Änderungen der Winkel β und ^T abhängenden Positionen wiedergibt. Der Betrag des Winkels β liegt vorzugsweise zwischen 33° und 47°, wobei die besten Ergebnisse bei Werten von P zwischen 37° und 43° erzielt werden.

Für einen unter Druck stehenden Behälter nach Art einer gewöhnlichen Bierdose sollte der Radius des Halbtorusabschnitts 26* zwischen 5,1 und 18,0 mm (0,200" und 0,700") liegen. Allgemein ausgedrückt sollte das Zahlenverhältnis Q₂ zwischen P (in Winkelgraden) und R (in Zoll) aischen 35 und 300 betragen. Behälter mit einem unter etwa 35 liegenden Q₂~Wert weisen Schäden eher am Korpus und am

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Halsteil als am Boden auf und Behälter mit einem Q.-Wert über 300 haben verhältnismäßig niedrige Anfangsverformungspunkte. Aa vorteilhaftesten ist ein Q₂-Wert von 85, der mehr am unteren Ende des oberen Bereichs von Q₂ liegt und nicht, wie erwartet werden könnte, in der Mitte.

Die Zahlenverhältnisse L-J/R₁ (Q3) und L-j/L₂ (Q₄) scheinen weniger kennzeichnend zu sein. Ein bevorzugter Bereich für Q₃ liegt jedoch zwischen etwa 0,5 und 2,5, und ausgezeichnete Resultate ergibt ein Qj-Wert von etwa 0,965. Entsprechend liegt der bevorzugte Bereich für Q₄ zwischen etwa 1,35 und 3,25, wobei ein Q.-Wert von etwa 1,93 ausgezeichnete Ergebnisse bringt.

Behälter der eben beschriebenen Art wurden geprüft, um ihre Fähigkeit zur Energieaufnahme und ihre Tendenz zur Bodenverformung vor der Zerstörung ihrer Seitenwände und Halsteile festzustellen. Die Prüfungsergebnisse von bevorzugten Behältern wurden dann mit denen von Behältern verglichen, die Bodenformen nach Art der in Fig. 1 gezeichnetes Gestalt amfwiesen. Auf der Grundlage dieser Prttfer- «efcaisse erfato aick, 4a· die Bemalter der oam beschriebene» Art mit lalbtorusabschnitten 2<* im Vergleich zu dem VergleichseOsen nach dem Stand der Technik deutlich höhere Werte für die Eaergieaufnähme besitzen. Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform mit Q₁ ■ 12, Q₂ ■ 84, Q3 " O,9€5 und Q₄ - 1,93 besaflen die Behälter eine um 537 % höhere Energieaufnahmerate als der Durchschnitt der Vergleichsdosen, die ihrerseits erheblich bessere Festigkeitswerte besitzen als bestimmte bekannte Dosentypen. Eine der geprüften Dosen nach der Erfindung zeigte noch höhere Wertender Energieaufnahme, aber ihr Q₂~Wert lag am unteren Ende des bevorzugten Bereichs, und es gab keine so gute Sicherheit dafür, daß eine ausreichende Bodenverformung

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stattfinden würde, bevor ein Schaden an der Seltenwand eintrat. Obwohl somit noch höhere Werte der Energieaufzehrung zu erzielen wären, geht das zu Lasten der Vorhersagbarke it des Schadenortes, worüber anschliessend berichtet werden soll.

Wie erwähnt, war es normalerweise schwierig, die Art des Behälterfehlers oder Preßfehlers zu bestimmen, die zu Behälterschäden führte. Der Grund dafür war in erster Linie in der ganz regellosen Verteilung der Schadensstellen zu suchen. Bei einer Ausbildung der Behälter nach der Lehre der vorliegenden Erfindung hat sich dagegen gezeigt, daß die meisten Behälter (etwa 95 %) einen Schaden im Bodenbereich erleiden, bevor Halsteil oder Seitenwand reissen. Ferner hat sich gezeigt, daß diese Tatsache zur Fehlersuche an den Pressen ausgenutzt werden kann, wenn die Dosen bei ihrer Herstellung periodisch geprüft werden. Zu diesem Zweck werden bei der Herstellung der Dosen bestimmte Dosen wahllos herausgenommen und einem Druckversuch unterzogen, um festzustellen, welche Schäden an den Dosen auftreten. Wenn eine Anzahl Dosen aus einer bestimmten Presse auf diese Weise geprüft werden, läßt eine über dem Durchschnitt liegende Zahl von Schäden am Halsteil darauf schließen, daß die Halsteile zu dünn und/oder die Halsteilgesenke der Presse abgenutzt sind.

Wenn in entsprechender Weise ein deutlicher Anteil der Dosen Schäden am Boden zeigt, so ist damit z.B. angedeutet, daß die Behälterwände zu dünn sind, was von einem Fehler im Profil des Stempels herrührt.

Ebenso ist es, wenn der Behälterboden bei einem unbrauchbar niedrigen Druck zerstört wird, ein Zeichen dafür, daß

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die Nase des Stempels fehlerhaft 1st. Werden jedoch Behälter der In Flg. 1 gezeichneten Art iener Druckprüfung unterworfen, ist die Art des Schadens so wenig vorhersehbar, daß die obenbeschriebene Methode zum Prüfen und zur Fehlersuche nicht anwendbar ist.

Wie erwähnt, ist es besonders im Zusammenhang mit der Ermittlung einer fehlerhaften Maschine erwünscht, die Presse herauszufinden, die eine bestimmte Dose produziert hat. Bisher bestand jedoch die Schwierigkeit, daß eingeprägte oder gelochte Markierungen an den Behältern zu Spannungskonzentrationen führten, die vorzeitige Schäden an der Dose verursachten. Jetzt hat sich aber gezeigt, daß der Boden einer Dose "luft"- oder "schmiermittel"-geprägt werden kann, anscheinend ohne daß sich dadurch schädliche Spannungskonzentrationen ergeben.

In diesem Zusammenhang ist in Fig. 5 das den Boden formende Ende 47 des Oberstempels 46 aus Fig. 3 gezeichnet, in das die Zahl "12" geätzt ist, während das entsprechende Gesenkelement 49 des Bodengesenks 52 glatt bleibt. Wenn nun ein Dosenboden zwischen den markierten und den nichtmarkierten Pressenelementen eingepreßt wird, entsteht eine brauchbare Markierung durch die zwischen den beiden Pressenelementen eingeschlossene Luft oder das eingeschlossene Schmiermitte1.

In entsprechender Weise kann man eine Dosenmarkierung auch erzeugen, indem das Zeichen auf das Gesenkelement für den Boden geprägt oder graviert und der entsprechende Oberstempel 47 glatt belassen wird. In beiden Fällen erfolgt eine geeignete Prägung des Dosenbodens durch Luft oder Schmiermittel, ohne daß offensichtlich schädliche Spannungskonzentrationen auftreten.

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Mit der obenbeschriebenen Einrichtung lassen sich Behälter herstellen, die nicht nur hohe Energien aufzunehmen vermögen, sondern deren Schadensstelle auch In den meisten Fällen Im Bereich des Bodens liegt. Auf diese Welse läßt sich die Qualität der Dose leichter überwachen, die Fehlerursachen lassen sich leichter bestimmen, und ausserdem lassen sich wegen der Möglichkeit, grössere Energien aufzunehmen, diese Behälter aus verhältnismässig dünnem Ausgangsmaterial herstellen. Beispielsweise hat eine normale Bierdose eine Wandstärke von etwa 0,13 mm (0,0051 inch) und eine Bodenstärke von etwa 0,36 mm (0,0145 inch). Wie noch gezeigt wird, sind aber Dosen mit dem Kegelstumpfabschnitt 24 und Halbtorusabschnitten 26 bei dem üblichen BierabfüllVorgang verwendet worden, deren Wandstärke im Mittel nur 0,11 mm (0,0045 inch) und deren Bodenstärke 3,6 mm (0,141 inch) betrug.

Der in Fig. 2 gezeichnete Boden besitzt ausserdem nicht den in Fig. 1 angegebenen Verstärkungswulst 58. Wenn die Festigkeit der Dose nach Fig. 2 noch erhöht werden soll, muß man daher einen Verstärkungswulst 60 anbringen, wie er etwa in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist. Dieser HaIbtoruswulst 60 hat eine erhebliche Bogenlänge und ersetzt den zweiten Kreisringabschnitt 30 der sich zwischen dem zweiten und dem dritten Kegelstumpfabschnitt 32 und 36 befindet. Im Querschnitt erstreckt sich der Wulst 60 über einen Bogen 62 von mehr als 110°, vorzugsweise sogar über etwa 180°.

Der Radius 64 des Halbtoruswulsts 60 liegt bei einer üblichen Bierdose zwischen 0,76 mm (0,030 inch) und 4,7 mm (0,187 inch), liegt vorzugsweise aber bei etwa 1,52 mm (0,060 inch). Beim Anbringen von Wülsten wie etwa dem Wulst 60 ließen sich Dosen herstellen, deren Druck um

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0,35 kg/cm (5 psi) erhöht werden konnten, andererseits konnte man die Stärke des Rohblechs auch bis zu den oben angegebenen Werten herabsetzen.

Die Kegelstumpfabschnitte 24 und der Halbtorusabschnitt 26 aus Fig. 2 leisten einen wesentlichen Beitrag zu der Energieaufnahmefähigkeit der obenbeschriebenen Dosen. Auch Dosen mit verhältnismässig ebenem Boden mit ähnlichen Halbtorusabschnitten zeigten ausserordentlich günstige Werte der Energieaufnahme. Nach Fig. 6 sind z.B. die Seitenwände 66 einer Dose an einen ersten Kegelstumpfabschnitt 68 herangeführt, der seinerseits an einen Halbtorusabschnitt 70 anschließt. Diese Abschnitte der in Fig. 6 gezeigten Form stimmen praktisch überein mit den entsprechenden Formen der Dose nach Fig. 2. Sie sollen daher nicht im einzelnen beschrieben werden. Statt daß der Halbtorusabschnitt 70 in einen Kegelstumpfabschnitt 32 wie in Fig. 2 übergeht, schließt der Halbtorusabschnitt 70 hier bei 72 an ein verhältnismässig ebenes Bodenverschlußstück 74 an. Dabei empfiehlt es sich, das Bodenverschlußstück 74 so auszuführen, daß es im druckentlasteten Zustand schwach nach innen gewölbt ist, wie durch die gestrichelte Linie 76 angedeutet ist.

Der Abstand d zwischen dem gezeichneten "ebenen" Bodenverschlußstück 74 und der gestrichelten Linie 76 sollte mindestens 0,13 mm (0,005 inch) betragen und nicht größer sein als d₂ zwischen dem "ebenen" Bodenverschlußstück 74 und der gestrichelten Linie 78, die gleich beschrieben wird. Das heißt, daß für eine übliche Standard-Bierdose (Durchmesser D* 66 mm- 2,6 inch) mit zweieinhalb Volumenteilen CO₂ der Abstand d₁ höchstens etwa 1,3 mm (0,050 inch) betragen sollte, jedoch etwas größer seir^cann, wenn die Stabilität von verpackten Dosen keine zu große Bedeutung

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hat; ausserdem nimmt dieser Wert mit abnehmendem Dosendurchmesser D ebenfalls ab. Bei "Minidosen" (Durchmesser 33 mm - 1,3 inch) sollte beispielsweise d- nicht mehr als etwa 10,2 mm (0,40 inch) betragen, und für grössere Dosen (mehr als 76 mm (3,0 inch) Durchmesser) kann d- auf 18,0 mm (0,70 inch) anwachsen und kann mit zunehmender Dosenhöhe etwas abnehmen. Bei allen Dosen sollte aber das Verhältnis von D zu d₁ zwischen etwa 40 und 500 liegen.

In einer gleich zu beschreibenden Weise wird das Bodenverschlußstück 74 bei der Dose nach Fig. 6 bei der Herstellung gemäß der gestrichelten Linie 76 einwärts gewölbt, aber wenn die Dose anschliessend unter Druck gesetzt wird, biegt sichdas Bodenverschlußstück 74 gemäß der gestrichelten Linie 78 nach aussen durch. Wenn dann die Dose geöffnet und dadurch druckentlastet wird, schnellt das Dosenverschlußstück 74 zurück nach innen und nimmt wieder die Lage nach der gestrichelten Linie 76 ein. Das ergibt also eine Dose, die beim Verpacken und Lagern der gefüllten Dosen etwas unstabil ist, die aber wieder volle Standfestigkeit hat, wenn sie geöffnet und der Inhalt verwendet wird.

Ein zusätzlicher Vorteil der leichten Einwärtswölbung des BodenverschlufistUcks 74 ist darin zu sehen, daß die Dose dadurch leichter durch Vakuumhalter festgehalten werden kann, die bei der Herstellung und beim Abfüllen benutzt werden. Es ist nämlich häufig vorteilhaft, ungefüllte Dosen zu halten und zu transportieren, indem man an ihrem Boden mittels einer Vakuumöffnung ein Vakuum wirken lält und sie dadurch an einem geeigneten Befestigungsteil festhält. Wenn aber der Dosenboden flach an der Vakuumöffnung anliegt, kann der Unterdruck nur auf einen Teil des Dosen-

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bodens einwirken, der gerade der Größe der Vakuumöffnung entspricht. Zweckmässigerweise hat daher der Dosenboden einen gewissen Abstand von der Oberfläche des Befestigungsteils, so daß der Unterdruck aus der Vakuumöffnung an einem wesentlich grösseren Teil des Dosenbodens angreifen kann.

Wurden nach Fig. 6 ausgebildete Dosen auf Druckbestän-

2 digkeit geprüft, so wurden sie mit 10,5 kg/cm (150 psi) beaufschlagt, ohne daß sich eine merkliche bleibende Verformung des Bodens einstellte. Das ist wesentlich, weil die Spezifikationen für im übrigen entsprechende übliche Dosen zulassen, daß bereits bei 6,3 kg/cm (90 psi) Ausbeulungen am Boden entstehen. Ferner leisten die Dosen nach Fig. 6 Wandbelastungen in praktisch gleichem Ausmaß Widerstand wie die oben in Verbindung mit Fig. 2 beschriebenen Dosenformen. Ausserdem wölbten die Dosen nach Fig. 6 bei Druckbeaufschlagung sich nach aussen in die der gestrichelten Linie 78 entsprechende Lage (Fig. 5), und schnellten nach innen zurück in die der Linie 76 (Fig. 5) entsprechende Lage, wenn Druckentlastung im Doseninneren eintrat.

Die genannte "Schnell"-Wirkung wird durch einen Weiterschlag-Schritt bei der Herstellung des Dosenbodens herbeigeführt. Das bedeutet, daß der Boden jeder Dose längs e iner Kreislinie in dem Übergangsbereich 72 weitergezogen wird, wie in Fig. 7B gezeichnet und wie anschliessend im Zusammenhang mit Fig. 7A/B beschrieben werden soll.

Die schematisch gehaltenen Fig. 7A und 7B zeigen einen Oberstempel 75 (entsprechend dem Oberstempel 46 in Fig. 3), der gerade eine Dose gegen ein Bodenformelement 76 treibt.

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Der Einfachheit halber ist in den Fig. 7 A/B nicht eine Abstreckziehvorrichtung (wie die Vorrichtung 50 in Fig.3) gezeichnet, sondern das Bodenformelement 76 weist einen Aussenring 78 mit einem darin befindlichen Einsatzteil 80 mit zwei Halbtorusflachen 82 auf, die der Fläche 26' in den Fig. 4 und 7B entspricht.

Der Aussenring 78 befindet sich in einem feststehenden Teil 83 des Bodenformelements, das mit einer Bodenunterlage 84 versehen ist, die in dem Aussenring 78 und dem feststehenden Teil 83 ein wenig verschiebbar ist. D.h., eine Druckluftmembran 85 nach Art der bei Druckluftbremsen

2 verwendeten Membranen, drückt mit 5,6 kg/cm (50 psi) auf eine Fläche von 324 cm (50 square inches) und übt eine Kraft von 1814 kg (4000 pounds) in Richtung des Pfeils auf einen mit der Bodenunterlage 84 verbundenen Schaft 87 aus. Infolgedessen bewegt sich die Unterlage 84 in Fig. 7A nach links gegen die 1814 kg (4000 pounds) Kraft, die auf den Schaft 87 einwirken.

Eine Kammer 88 in dem Bodenformelement 76 befindet sich

hinter dem Aussenring 78 und umgibt in der gezeichneten

2 Weise die Bodenunterlage 84, und Druckluft mit 6,3 kg/cm (90 psi) wird durch die öffnung 90 in die Kammer 88 geleitet.

Wenn der Oberstempel 75 nach links (Fig. 7B) bewegt

wird, wird die unter 6,3 kg/cm (90 psi) stehende Druckluft auch mittels der Offnungen 89 durch den Oberstempel geleitet und beaufschlagt die Innenseite des Bodens 74 der Dose.

Wenn der Oberstempel sich weiter nach links bewegt, trifft der Dosenboden die Fläche 82 an dem Einsatzstück 80 längs

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eines mit 72' in Fig. 8 bezeichneten Berührungskreises. Dadurch wird das Metall auf dem Radius 26 fest gegen den Oberstempel 75 gepreßt.

Dann trifft der Boden 74 auf die Oberseite der Bodenunterlage 84, die den Boden 74 einwärts zu wölben beginnt. Eine Nase 100 des Oberstempeis 75 mit einem engeren Radius klemmt das Metall zwischen dem Radius 100 und der Oberseite der Bodenunterlage 84 am Punkt 101 ein und auf diese Weise erfolgt der Weiterschlag des Metalls. Das bedeutet, daß das Metall in einer Weise eingeklemmt wird, daß seine Stärke am Berührungspunkt etwas verändert wird. Dadurch wird der Boden leicht einwärts gerichtet, was zu der oben beschrieb enen "Schnell"-Wirkung führt.

Bei jeder weiteren Vorwärtsbewegung des Oberstempels 75 werden lediglich die Bodenunterlage 84, der Schaft 87 und der Aussenring 78 nach links gegen die 1814 kg- (4000 pounds-) Kraft der Membran bewegt.

Zu diesem Zeitpunkt ist jedoch der Halbtorusabschnitt 70 (entsprechend 26' an dem Oberstempel) zwischen dem Oberstempel und dem Aussenring 80 gebildet worden, der Dosenboden ist im gewünschten Ausmaß durchgebogen, und ein massivgeprägter Ring 72* ist um den Dosenboden gebildet dankt der einleitenden linienförmigen Berührung des Dosenbodens mit dem Kreis 72* zwischen dem Oberstempel 75 und der Oberseite 101 der Bodenunterlage 84.

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Claims

D. Ing. E. Liebau Patentanwalt (1935-1975) PATENTANWÄLTE LIEBAU & LIEBAU Birkenstrasse 39 il - D-8900 Augsburg 22 Patentanwälte Liebau & Liebau -Rilh» 0 - D-8900 Augsburg 22 Birkenstrasse 39 Dipl. Ing. G. Liebau Patentanwalt Telefon (08 21) 668 ■ cables: elpatent augsburg 96096 Ihr Zeichen: your/votre ref. Unser Zeichen: our/notre ref. R IO 398/B Datum: date Anmelder: Reynolds Metals Company 6601 West Broad Street, Henrico County Richmond Post Office, Virginia 23261,USA Bezeichnung: Behälter mit zylindrischer Seitenwand und einer unteren Wand, die das eine Behälterende abschließt. Ansprüche t

1. !Behälter mit einer Seitenwand und einer unteren Wand,

das eine Behälterende abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Wand einen Kegelstumpfabschnitt (24) aufweist, dessen grösseres Ende an die Seitenwand (12) anschließt, einen Halbtorusabschnitt (26), dessen grösseres Ende an das kleinere

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OFHQINAL INSPECTED

Ende des Kegelstumpfabschnitte (24) anschließt, wobei die Erzeugende des Halbtorusabschnitts (26) ein zur Aussenseite des Behälters hin konvex gewölbter Kreisbogen ist, und ein mittleres Bodenverschlußstück (34), das an das kleinere Ende des Halbtorusabschnitts (26) anschließt.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vereinigungsstelle zwischen dem Bodenverschlußstück (34) und dem Halbtorusabschnitt (26) massivgeprägt ist.

3. Behältephach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenverschlußstück (34) bei druckentlastetem Behälter einwärts und bei druckbeaufschlagtem Behälter auswärts gewölbt ist.

4. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenverschlußstück (34) um eine Strecke zwischen etwa 0,13 mm und 1,3 mm (0,005 inch und 0,050 inch) einwärts gewölbt ist.

5. Behälter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Durchmesser D der Behälterseitenwand (12) und der Strecke, um die das Bodenverschlußstück (34) bei druckentlastetem Behälter einwärts gewölbt ist, zwischen etwa 40 und 500 liegt.

6. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge-

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kennzeichnet, daß der Kegelstumpfabschnitt (24) mit der Seitenwand (12) einen Winkel ^f einschließt, der eine Größe zwischen etwa 1° und 6° hat.

7. Behälter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel T eine Größe von etwa 3° hat.

8. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sehne (38), die sich zwischen den Verbindungen des Halbtorusabschnitts (26) mit dem Kegelstumpfteil (24) bzw. dem Bodenverschlußstück (34) erstreckt, mit der Achse der zylindrischen Seitenwand (12) einen Winkel ß> einschließt, der eine Größe zwischen etwa 33° und 47° hat.

9. Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel β eine Größe zwischen etwa 37° und 43° hat.

10. Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialabstand zwischen den Verbindungen des Kegelstumpfteils mit der Seitenwand (12) bzw. dem Halbtorusabschnitt (26) etwa 3,8 bis 15,2 mm (0,150" bis 0,600") beträgt.

11. Behälteqhach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte axiale Abstand etwa 6,35 mm (etwa 0,250") beträgt.

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12. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kegelstumpfabschnitt (24) einen Winkel TmIt der Seltenwand (12) einschließt und daß der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses (Q₁) zwischen dem Winkel ΊΓ (In Winkelgraden) und dem Axialabstand zwischen den Verbindungen des Kegelstumpfabschnitts (24) mit der Seltenwand (12) bzw. dem Halbtorusabschnitt (26) (In Zoll) zwischen etwa 1 und 60 liegt.

13. Behälter nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Q₁ etwa 12 beträgt.

14. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius R des Halbtorusabschnltts (26) zwischen etwa 5,1 mm und 18,0 mm (etwa 0,200 " und 0,700") beträgt.

15. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sehne (38) , die sich zwischen den Verbindungen des Halbtorusabschnitts (26) mit dem Kegelstumpfabschnitt (24) bzw. dem Bodenverschlußstück (34) erstreckt, mit der Achse der zylindrischen Seitenwand (12) einen Winkel fc einschließt und daß der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses (Q₂) zwischen dem Winkel f> (in Winkelgraden) und dem Radius R des Halbtorusabschnitts (in Zoll) zwischen etwa 35 und 300 liegt.

16. Behälter nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß Q₂ etwa 85 beträgt.

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17. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand L₂ zwischen der Verbindung des Kegelstumpfabschnltts (24) mit der Seltenwand (12) und der Verbindung des Halbtorusabschnltts (26) mit dem genannten Verbindungsstück In einem Verhältnis Q₃ zu dem Radius R des Halbtorusabschnitts steht, dessen Betrag zwischen etwa 0,5 und 2,5 liegt.

18. Behälter nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Q- etwa 0,965 beträgt.

19. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand L₁ zwischen der Verbindung des Kegelstumpfabschnitte (24) mit der Seitenwand (12) und der Verbindung des Halbtorusabschnitts (26) mit dem Verbindungsstück in einem Verhältnis Q₄ zu dem axialen Abstand L₂ zwischen den Verbindungen des Kegelstumpfabschnitte (24) mit der Seitenwand (12) bzw. dem Halbtorusabschnitt (26) steht, dessen Betrag zwischen etwa 1,35 und 3,25 liegt.

20. Behälter nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß Q₄ etwa 1,93 beträgt.

21. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß L₁ der axiale Abstand zwischen der Verbindung des Kegelstumpfabschnitts (24) mit der Seitenwand (12) und der Verbindung des Halbtorusabschnitts (26) mit dem

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Bodenverschlußstück (34) ist, daß L₂ der axiale Abstand zwischen den Verbindungen des Kegelstumpfabschnitts (24) mit der Seitenwand (12) bzw. dem Halbtorusabschnitt (26) ist, daß R der Radius des Halbtorusabschnitts ist, daß Y der zwischen dem Kegelstumpfabschnitt (24) und der Seitenwand (12) eingeschlossene Winkel ist, daß (' der zwischen der Achse der zylindrischen Seitenwand (12) und einem zwischen den Verbindungen des Halbtorusabschnitts (26) und dem Kegelstumpfabschnitt (24) bzw. dem Bodenverschlußstück (34) eingeschlossene Winkel ist, daß Q₁ der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses zwischen dem Winkel f (in Winkelgraden) und L₂ (in Zoll) ist, daß Q₂ der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses zwischen dem Winkel β (in Winkelgraden) und R (in Zoll) ist, daß Q₃ der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses zwischen L₁ und R ist, und daß Q₄ der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses zwischen L. und L₂ ist, und daß Q₁ zwischen etwa 1 und 60, Q₂ zwischen etwa 35 und 300, Q₃ zwischen etwa 0,5 und 2,5 und Q₄ zwischen etwa 1,35 und 3,25 beträgt.

22. Behälter nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Q₁ etwa 12, Q₂ etwa 85, Q₃ etwa 0,965 und Q₄ etwa 1,93 beträgt.

23. Behälter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung zwischen dem Halbtorusabschnitt (26) und dem BodenverschluBstück (34) einen zweiten Kegelstumpfabschnitt (32) aufweist, der mit dem anderen Ende des Halbtorusabschnitts (26)

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durch einen ersten Kreisringabschnitt (28) verbunden ist, sowie einen dritten Kegelstumpfabschnitt (36), der mit seinem grösseren Ende mit dem zweiten Kegelstumpfabschnitt (32) durch einen zweiten Kreisringabschnitt (30) verbunden ist, und daß das Bodenverschlußstück (34) das Ende mit dem kleinen Durchmesser an dem dritten Kegelstumpfabschnitt (36) verschließt.

24. Behälter nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß L₁ der axiale Abstand zwischen der Verbindung des ersten Kegelstumpfabschnitts (24) mit der Seitenwand (12) und der Verbindung des Halbtorusabschnitts (26) mit dem ersten Kreisringabschnitt (28) ist, daß L₂ der axiale Abstand zwischen den Verbindungen des ersten Kegelstumpfabschnitts (24) mit der Seitenwand (12) bzw. dem HaIbtorusabschnitt (26) ist, daß R der Radius des Halbtorusabschnitts (26) ist, daß f der Winkel zwischen dem ersten Kegelstumpfabschnitt (24) und der Seitenwand (12) ist, daß Io der Winkel zwischen der Achse der zylindrischen Seitenwand (12) und einer Sehne (38) ist, die sich zwischen den Verbindungen des Halbtorusabschnitts (26) mit dem ersten Kegelstumpfabschnitt (24) bzw. dem ersten Kreisringabschnitt (28) eingeschlossene Winkel ist, daß Q₁ der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses zwischen dem Winkel T (in Winkelgraden) und L₂ (in Zoll) ist, daß Q₂ der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses zwischen dem Winkel A (in Winkelgraden) und R (in Zoll) ist, daß Q. der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses zwischen L₁ und R ist, und daß Q₄ der Betrag des zahlenmässigen Verhältnisses zwischen L₁ und L₂ ist, und daß Q-J zwischen etwa 1 und 60 beträgt, daß Q₂ zwischen etwa

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35 und 3OO beträgt, daß Q₃ zwischen etwa 0,5 und 2,5 beträgt und daß Q₄ zwischen etwa 1,35 und 3,25 beträgt.

25. Behälter mit einer Seitenwand und einer unteren Wand, die das eine Behälterende abschließt, gekennzeichnet durch einen massivgeprägten Abschnitt und einen HaIbtorusabschnitt (70), dessen eines Ende mit der Seitenwand (66) verbunden ist, während das andere Ende durch den genannten massivgeprägten Abschnitt mit einem mittleren Bodenverschlußstück (74) verbunden ist.

26. Behälter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenverschlußstück (74) bei druckentlastetem Behälter einwärts gewölbt ist, bei druckbeaufschlagtem Behälter aber auswärts gewölbt ist.

27. Behälter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenverschlußstück (74) um zwischen etwa 0,13 mm und 1,3 mm (etwa 0,005 inch und 0,050 inch) einwärts gewölbt ist.

28. Behälter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen dem Durchmesser der Behälterseitenwand (66) und der Strecke, um die das Bodenverschlußstück (74) sich einwärts wölbt, wenn der Behälter druckentlastet wird, zwischen etwa 40 und 500 liegt.

29. Behälter nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß

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der Radius des Halbtorusabschnitts (70) zwischen etwa 5,1 mm und 18,0 rom (etwa 0,200 " und 0,700 ") mißt.

30. Verfahren zur Herstellung eines Behälters mit zylindrischer Seitenwand und einer Einrichtung zum Verbinden der Seitenwand mit einer unteren Wand, die das eine Behälterende abschließt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Einrichtung, die die Seitenwand mit der unteren Wand verbindet, massivgeprägt ist.

31. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die verbindende Einrichtung einen Halbtorusabschnitt aufweist und daß die Massivprägung an dem HaIbtorusabschnitt vorgenommen wird.

32. Verfahren nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenverschlußstück einwärts gewölbt wird.

33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Bodenverschlußstück um etwa 0,13 mm bis 1,3 mm (0,005 inch bis 0,050 inch) einwärts gewölbt wird.

34. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers des Behälters zu der Tiefe des Einwärts gewölbten Abschnitts zwischen etwa 40 und 500 liegt.

35. Vorrichtung zur Herstellung eines Behälters mit zy-

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lindrischer Seltenwand und einer verbindenden Einrichtung, von der ein massivgeprägter Abschnitt die Seltenwand mit einer unteren Wand verbindet, die das eine Ende des Behälters abschließt, gekennzeichnet durch

einen Oberstempel (75), der den Behälter an einem gewählten Abschnitt Im Inneren der verbindenden Einrichtung erfaßt, die massivgeprägt werden soll, ein Bodenformelement (76) , das zunächst Abstand von der unteren Abschlußwand hat und ein berührendes Organ aufweist, das den gewählten Abschnitt der den Boden abschliessenden Wand in linienförmigem Kontakt zwischen dem genannten Organ und dem genannten Oberstempel(75) berührt, und

eine Einrichtung zum Bewegen des Oberstempeis (75) relativ zu dem Bodenformelement (76) , um einen massivgeprägten Bereich an der genannten gewählten Berührungslinie (72*) hervorzubringen.

36. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Flüssigkeitsdruck ausübende Einrichtung (85) vorgesehen ist, die einen Flüssigkeitsdruck hinter dem berührenden Organ ausübt, um dieses Organ gegen den Oberstempel (75) zu drücken.

37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Flüssigkeitsdruck ausübende Einrichtung vorgesehen ist, die einen Büssigkeitsdruck im Inneren des Behälters ausübt, um den Behälter in Richtung auf

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das Bodenformelement (76) zu drücken.

38. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites den Boden berührendes Organ vorgesehen ist, von dem ein wesentlicher Abschnitt zentral an seinem einen Ende und innerhalb des ersten berührenden Organs angeordnet ist, wobei das zweite berührende Organ innerhalb des ersten berührenden Organs nach dem Massivprägen axial bewegbar ist.

39. vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die Flüssigkeitsdruck hinter das zweite den Boden berührende Organ leitet, um dieses zweite den Boden berührende Organ gegen den Boden des Behälters zu drücken.

40. Vorrichtung nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkeitsdruck auf das zweite den Boden berührende Organ durch eine Bewegung des Bodens des Behälters gegen das eine Ende des zweiten den Boden berührende Organ übertroffen wird und daß vorgesehen ist: eine nachgiebige Einrichtung (84), die das andere Ende des zweiten den Boden berührenden Organs berührt, wenn der genannte Flüssigkeitsdruck übertroffen wird, wobei die nachgiebige Einrichtung (84) und das zweite den Boden berührende Organ dadurch eine weitere Bewegung mit dem Oberstempel (75) und dem Behälter auszuführen vermögen, nachdem der genannte Flüssigkeitsdruck übertroffen ist.

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41. Vorrichtung nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte nachgiebige Einrichtung (84) getrennt einem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist.

42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Flüssigkeitsdruckeinrichtung vorgesehen ist, die einen Flüssigkeitsdruck innerhalb des Behälters ausübt, um den Behälter gegen das Bodenformelement zu drücken.

43. Vorrichtung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß zentral in dem Oberstempel ein gewölbter Abschnitt ausgebildet ist, der von dem Behälterboden weg gerichtet ist und den Mittelteil des Behälterbodens sich nach innen vorwölben läßt, wenn der Boden mit dem Bodenformelement (76) in Kontakt kommt.

44. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß der gewölbte Abschnitt eine Tiefe zwischen 0,13 mm und 1,3 mm (0,005 inch und 0,050 inch) hat.

45. Vorrichtung nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers des Behälters zu der Tiefe des gewölbten Abschnitts zwischen etwa 40 und 500 liegt.

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